JPH0312152B2 - - Google Patents

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JPH0312152B2
JPH0312152B2 JP1862481A JP1862481A JPH0312152B2 JP H0312152 B2 JPH0312152 B2 JP H0312152B2 JP 1862481 A JP1862481 A JP 1862481A JP 1862481 A JP1862481 A JP 1862481A JP H0312152 B2 JPH0312152 B2 JP H0312152B2
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JP1862481A
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Eizo Isoyama
Masayuki Kaji
Hiroichi Takenaka
Masataka Sato
Susumu Inoe
Makoto Masubuchi
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Altemira Co Ltd
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Showa Aluminum Corp
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Publication of JPH0312152B2 publication Critical patent/JPH0312152B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/78Pretreatment of the material to be coated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、アルミニウム製熱交換器の凝縮伝
熱面(この明細書で単に「伝熱面とは凝縮伝熱面
をいう)における親水性付与方法に関する。 この明細書において、「アルミニウム」という
用語は、純アルミニウム、少量の不純物を含む市
販のアルミニウムおよびアルミニウムがその大部
分を占めるアルミニウム合金を含むものとする。 一般にアルミニウム製熱交換器の凝縮伝熱面、
たとえば凝縮器として用いられる熱交換器の媒体
流通管の内面において、凝縮を伴う熱交換性能を
高めるには、凝縮により生じた液の層を通して未
凝縮蒸気のエネルギーを奪う必要があることか
ら、上気凝縮液の層をできるだけ薄くする必要が
ある。そのためこのような凝縮面は液との新水
性、すなわちヌレ性の良好なものであることが要
望せられる。また他の凝縮伝熱面、すなわちカ
ー・クーラー・ルーム・クーラー等の空気調和機
の蒸発器として用いられる熱交換器のフイン表面
においては、フインの表面温度が大気の露天以下
となるためフインの表面に水滴が付着し、このよ
うな水滴の付着により通風抵抗が増大し、かつ風
量が減少して熱交換効率が低下する。これは蒸発
器の性能向上と小型化のためにフインピツチを狭
くした場合にとくに顕著に現われる。熱交換効率
はフインのヌレ性、すなわち新水性が大きく影響
するものであり、フイン表面のヌレ性が良いと付
着した水が水滴となりにくく、このため通風抵抗
が小さくなり、風量も多くなつて熱交換効率も向
上する。このような観点から、従来より機械的な
いし化学的に凝縮伝熱面を粗面化したり、種々の
形状に加工したり、さらには焼結合金層を形成し
たりする工夫がなされているが、これらはいずれ
も熱交換性能、品質の安定性および製造コストの
点に難点があり、さらに腐食の点でも問題がある
上に、水との反応による水素ガスの発生のために
熱伝達性能が低下するものであつたため、未だ工
業的に実用化されるに致つていない。 この発明は、アルミニウム製熱交換器の凝縮伝
熱面に優れた親水性を簡単に付与することのでき
る方法を提供することを目的とする。 すなわち、この発明の方法は、アルミニウム製
熱交換器の凝縮伝熱面に陽極酸化処理または酸系
処理液以外の処理液による化成処理を施こして表
面に酸化皮膜を形成し、ついで酸系処理液を用い
て上気凝縮伝熱面に化成処理を施こすことを特徴
とする、アルミニウム製熱交換器の凝縮伝熱面に
おける親水性付与方法である。 上気の処理によつてアルミニウム材表面に形成
された皮膜が伝熱面を構成する。 まず、酸化皮膜の形成工程について説明する。
この工程における陽極酸化処理は、硫酸、シユウ
酸、リン酸等を所要量含む水溶液を処理液とする
常法によりなされる。また処理液にはケイ酸、ケ
イ酸塩またはシリカゾルが添加されることもあ
る。これらの物質は、形成された伝熱面の耐食性
を増し、皮膜の安全性を向上する作用をなす。ケ
イ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリ
ウム、水ガラスなどがよく用いられる。ケイ酸お
よびケイ酸塩の濃度は0.0005〜0.5モル/の範
囲にある。その理由は、濃度が0.0005モル/未
満では上記効果が十分に発揮されず、0.5モル/
を越えると処理液中で沈澱物が生じるからであ
る。特に好ましい濃度は0.003〜0.3モル/であ
る。シリカゾルの濃度はSiO2として0.0001〜5%
の範囲にある。この理由も上記ケイ酸およびその
塩の場合と同じである。 また酸化皮膜形成工程における化成処理方法と
しては、(イ)脱イオン水または蒸溜水よりなる処理
液を用いる方法、(ロ)アルカリ金属および/または
アルカリ土類金属の塩を含む処理液を用いる方
法、(ハ)ケイ酸ないしその塩、タンニン酸ないしそ
の塩、および/またシリカゾルを含む処理液を用
いる方法等が挙げられる。ただし、後述する酸系
処理液を用いる方法は適用できない。(ロ)の化成処
理において、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属は、周期律表中のいずれの金属であつてもよ
い。特にリチウム、ナトリウム、カリウム、マグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウムが好まし
い。塩の形態も特に限定されないが、通常は塩化
物、ヨウ化物などのハロゲン化物、硫酸塩、硝酸
塩、炭酸塩、シユウ酸塩などがよく用いられる。
塩は単独でまたは類種類を併用して用いられる。
後者の場合には特に均一でかつ厚い皮膜を形成す
ることができる。処理液における塩の濃度は
0.005〜2モル/の範囲にある。その理由は、
濃度が0.005モル/未満の場合には、皮膜の形
成が十分に進まず、また2モル/を越えても、
皮膜成能は向上せず、かえつて処理液中に金属水
酸化物が沈澱して液の安定性が悪くなるからであ
る。上記塩の濃度は0.01〜0.2モル/が好まし
い。 また(ハ)の化成処理において、ケイ酸塩としては
ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどが使用さ
れ、またタンニン酸塩としてはタンニン酸ナトリ
ウム、タンニン酸カリウム、タンニン酸アミドな
どが使用される。これらの物質は、形成された伝
熱面の耐食性を増し、皮膜の安定性を向上する作
用をなす。ケイ酸塩の濃度は0.005〜1.0モル/
の範囲にある。その理由は、濃度が0.0005モル/
未満では上記効果が十分発揮されず、1.0モ
ル/を越えると処理液中で沈澱物が生じるから
である。特に好ましい濃度は0.003〜0.3モル/
である。タンニン酸またはその塩の濃度は0.001
〜1.0モル/の範囲にある。その理由は濃度が
0.001モル/未満では上記効果が十分に発揮さ
れず、1.0モル/を越えるとやはり沈澱物が生
じるからである。 (ロ)および(ハ)の処理液の調製に用いられる建欲水
は、脱イオン水、蒸溜水のほか水道水、地下水の
ように種々のイオンを含有する水であつてもよ
い。 また、(イ)、(ロ)および(ハ)の処理液には、それぞれ
アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなど
のアルミン酸塩を添加することもある。アルミン
酸塩は、皮膜形成を促進するとともに、皮膜の凝
集力を向上して均一な皮膜を得るのに寄与する。
アルミン酸塩の濃度は0.001〜1.0モル/の範囲
にある。その理由は、濃度が0.001モル/未満
ではアルミン酸塩による上記効果が発揮されず、
1.0モルを越えると沈澱物が生じるからである。
特に好ましい濃度は0.01〜0.3モル/である。 さらに、(イ)、(ロ)および(ハ)の処理液には、トリエ
タノールアミンのようなアミン類をそれぞれ添加
することもある。アミン類は処理液の安定性を向
上して金属水酸化物の沈殿を防ぐ作用を果す。 酸化皮膜形成工程における処理温度は4℃以上
が好ましい。温度が40℃未満では皮膜形成が十分
になされない。処理液のPHは6〜13が好ましい。
PHが6未満では皮膜の形成よりもアルミニウムの
溶解の方がより進行してしまい、皮膜が生成しに
くくなる。処理時間は、処理液濃度とも関連する
が、通常1〜60分である。 (イ)、(ロ)および(ハ)の処理液は、それぞれ単独で用
いられても、またこれらを組合せて用いられても
よい。また(ハ)の化成処理は、(イ)の化成処理、(ロ)の
化成処理および/または陽極酸化処理の後に、こ
れらにつづいてなされることもある。 この酸化皮膜の形成により、伝熱面に良好なヌ
レ性が付与される。 つぎに酸系処理液による化成処理について説明
する。この化成処理は酸含有処理液を用いる方法
によつてなされ、代表例としては、クロメート皮
膜形成処理、ジルコニウム皮膜形成処理、リン酸
皮膜形成処理等が挙げられる。特にクロメート皮
膜形成処理、すなわちクロム酸、クロ酸塩およ
び/または重クロム酸塩を含む処理液による処理
が好ましい。この化成処理によつて、良好なヌレ
性を保持した状態で、伝熱面の耐食性が向上され
る。 クロメート処理において、クロム酸塩として
は、クロム酸ナトリウム、クロム酸カリウムがよ
く用いられ、また重クロム酸塩としては重クロム
酸ナトリウム、重クロム酸カリウムがよく用いら
れる。これらの塩の濃度は0.001〜1モル/の
範囲にあることが好ましい。その理由は、0.001
モル/未満では、上記効果が十分に発揮され
ず、1モル/を越えると、経済的に不利な上に
その後の水洗水の廃液処理負荷を大きくするから
である。特に好ましい濃度は0.01〜0.5モル/
である。この場合処理液のPHは5〜8が望まし
い。そのためアルカリ金属の炭酸塩または水酸化
物によつてPHを調整することもある。 クロメート処理の処理温度としては20℃以上が
好ましい。20℃未満では皮膜に吸着あるいは反応
するクロメート量が少なく、上記効果が十分でな
い。好ましくは80℃以上である。また処理時間
は、処理液の濃度や温度とも関連するが、通常
0.5〜30分である。 なお、必要があれば、酸系処理液による化成処
理の後に、ケイ酸ないしその塩、タンニン酸ない
しその塩、またはシリカゾルを含む処理液を用い
て付加的な化成処理を行う。この付加処理によつ
て伝熱面のヌレ性は一層良好なものとなる。 また、この発明による伝熱面の形成方法は、エ
ツチング、ブラストなどの化学的ないし機械的処
理によるアルミニウ表面の粗面化や、ローレツト
加工、切削加工などの溝形成加工の後に行うと、
一層効果的である。 以上の次第で、この発明によれば、アルミニウ
ム材表面の粗面化により伝熱面積が大きくかつ耐
食性に優れた伝熱面を形成することができる。か
くして、ち密でかつ液体とのヌレ性の良好な酸化
物ないし水和酸化物層を形成することができる。
さらにこの発明によれば、従来処理の困難であつ
た管内面に対しても容易に処理を施すことがで
き、したがつて管の内外面を同時に処理すること
ができて、極めて作業性が良い。またこの発明に
よる方法は、一般にベーマイト皮膜の付着しにく
いブレージング製品にも適用でき、耐食性の良好
な伝熱面を形成することができる。またこの発明
の方法を熱交換器特に蒸発器の外面に適用するこ
とにより、そのヌレ性を改良してフイン間の水滴
をスムーズに排除することができる。そのため、
水滴がフイン間に架橋状に溜まつて空気流通抵抗
を増したり、流入空気によつてフインが振動して
騒音を生じるといつたトラブルを避けることがで
きる上に、フインピツチを挟めることができて、
熱交換器のコンパクト化を果すことができる。さ
らに、この発明は2工程からなつているため、処
理液の濃度その他の条件の選択が容易となり、最
適条件で処理をなし得る。 実施例 熱交換器の凝縮伝熱面のアルミニウム材:
JISA1100−H24
【表】
【表】
【表】 実施例および比較例において形成した伝熱面に
ついて、経過日数と接触角の関係を求めた。結果
を添付図面に示す。同図からわかるように、実施
例による形成した伝熱面は、比較例のものに比べ
て接触角が小さく、換言すれば優れたヌレ性を有
する。しかもこのヌレ性は長期にわたつて劣化す
ることがない。 また各伝熱面について耐食性およびヌレ性の試
験を行つた。結果を下記表1に示す。なお耐食性
試験は塩水噴霧試験(JIS、Z2371)により行つ
た。
【表】
【表】 × 不良
同表からわかるように、実施例により形成した
伝熱面は耐食性、ヌレ性共に良好である。
【図面の簡単な説明】
図面は経過日数と接触角の関係を示すグラフで
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルミニウム製熱交換器の凝縮伝熱面に陽極
    酸化処理または酸系処理液以外の処理液による化
    成処理を施こして表面に酸化皮膜を形成し、つい
    で酸系処理液を用いて上記凝縮伝熱面に化成処理
    を施こすことを特徴とする、アルミニウム製熱交
    換器の凝縮伝熱面における親水性付与方法。
JP1862481A 1981-02-10 1981-02-10 Formation of heat transfer surface on surface of aluminum material Granted JPS57134571A (en)

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JPS57134571A JPS57134571A (en) 1982-08-19
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