JPH04270059A - Al製熱交換器の製造方法 - Google Patents

Al製熱交換器の製造方法

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JPH04270059A
JPH04270059A JP5085691A JP5085691A JPH04270059A JP H04270059 A JPH04270059 A JP H04270059A JP 5085691 A JP5085691 A JP 5085691A JP 5085691 A JP5085691 A JP 5085691A JP H04270059 A JPH04270059 A JP H04270059A
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JP
Japan
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tube
brazing
heat exchanger
alloy
fin
Prior art date
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Pending
Application number
JP5085691A
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English (en)
Inventor
Motoyoshi Yamaguchi
山口 元由
Koichi Fujita
浩一 藤田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はAl製熱交換器の製造方
法に関するものであり、特にラジエーターやパラレルフ
ロータイプのコンデンサー等のチューブ外面の耐食性を
向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用のAl製熱交換器としてはラジ
エーターを始めとして種々のものが用いられている。な
お、本明細書において、Al合金組成の説明は、すべて
wt%を意味するが、これを略して単に%と記すことと
する。例えば図1に示す構成のラジエーターでは、一般
的な使用材料はチューブ材としては板厚が0.4mm程
度の3層のブレージングシートで、チューブ外面になる
層にはJISA4343(Al−7.5%Si)、JI
SA4045(Al−10%Si)等のAl−Si系ろ
う材が、チューブ内面になる層にはJISA7072(
Al−1%Zn)、純Al等の芯材を犠牲防食する、芯
材より電位の卑な犠牲陽極材が、芯材にはJISA30
03(Al−0.15%Cu−1.1%Mn)が用いら
れている。またフィン材にはコア外面の耐食性を考慮し
てチューブを保護するためAl−1.1%Mn−1.5
%Zn、Al−0.1%In等のチューブ外表面の電位
より卑な電位を有する板厚0.1mm程度の犠牲フィン
が用いられている。またヘッダー材も板厚1.6mm程
度の3層のブレージングシートが使用されており、この
ブレージングシートの芯材にはJISA3003、熱媒
体が流れる側にはAl−1%Zn−0.5%Mg合金、
コア外面側にはJISA4343やJISA4045等
のろう材が用いられている。これらの材料を所定形状に
成形して組立て、治具により固定し、一般的にはトリク
ロロエタンやフロン等の有機溶剤により脱脂する。 そしてKAlF4 、K2 AlF5 ・H2 O、K
3 AlF6 等からなる弗化物系のフラックスの5%
程度の水懸濁液をスプレー等により組立物に塗布し、水
を蒸発させるために200℃程度で乾燥する。その後窒
素ガス等により置換された非酸化性雰囲気のろう付炉に
挿入して、600℃程度に加熱してろう付を行っている
。そして冷却後に、プラスチック製のタンクをヘッダー
にかしめ方式で取りつけてラジエーターが完成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにして製造さ
れているラジエーターに要求される重要な特性のひとつ
として耐食性がある。そのうちチューブの外面側の耐食
性に関しては、一般的にはチューブ表面の電位より50
mV以上卑なフィンとの組合わせによりフィンを優先的
に腐食させてチューブを保護する、所謂犠牲フィンの考
え方が採用されている。ここで問題となるのが腐食環境
である。犠牲フィンの考え方では、フィンとチューブ表
面との間で電解質を介して防食電流が流れ、はじめてチ
ューブを保護することができるのである。例えばフィン
とチューブとが導通せず、チューブ表面のみが腐食環境
になった時には犠牲フィンの効果は全くない状況になっ
てしまう。例えばフィン成分にZnが含まれている場合
を考えると、ろう付時にはフィン中のZnが溶融ろうを
介してチューブ芯材に拡散する。このZnが未拡散の芯
材に対して電位が若干卑であるので犠牲層として働く。 しかしながらチューブのろうの厚さが少ない場合、即ち
溶融ろうが少ない場合にはフィン中のZnはチューブ芯
材に拡散しにくくなり、芯材を保護する犠牲層としての
効果が得られない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み種々検討の結果、Znを含む犠牲フィンを使用し
たAl製熱交換器の耐食性を向上させる製造方法を見出
したものである。即ち請求項1記載の発明は、熱媒体が
流れるチューブと放熱フィンとを主要部として構成され
るAl製熱交換器の製造方法において、フィン材として
Znを0.5%以上含むAl合金のベア材を用い、チュ
ーブ材としてAl合金芯材の少なくともチューブの外側
となる面にAl−Si系ろう材を15μm以上クラッド
したブレージングシートを用いて、熱交換器を組付け、
弗化物系フラックスを塗布、乾燥し、非酸化性雰囲気中
でろう付することを特徴とするAl製熱交換器の製造方
法であり、請求項2記載の発明は、熱媒体が流れるチュ
ーブと放熱フィンとを主要部として構成されるAl製熱
交換器の製造方法において、フィン材としてZnを0.
5%以上含み、さらにSn、Inを各々0.005〜1
%の量で1種または2種を含むAl合金のベア材を用い
、チューブ材としてAl合金芯材の少なくともチューブ
の外側となる面にAl−Si系ろう材を15μm以上ク
ラッドしたブレージングシートを用いて、熱交換器を組
付け、弗化物系フラックスを塗布、乾燥し、非酸化性雰
囲気中でろう付することを特徴とするAl製熱交換器の
製造方法であり、請求項3記載の発明は、チューブ材が
Al合金芯材のチューブの外側となる片面にAl−Si
系ろう材を、チューブの内側となる他面には、芯材より
電位の卑なAlまたはAl合金をクラッドした3層クラ
ッドのブレージングシートを用いることを特徴とする請
求項1または2記載の熱交換器の製造方法である。
【0005】
【作用】本発明の対象となる熱交換器は、図1に示すラ
ジエーター、ヒーター、図2に示すパラレルフロータイ
プのコンデンサー等、フィンと外面にろう材層を有する
チューブとの組合わせからなる全ての熱交換器に適用で
きる。熱媒体の流れるチューブは、Al合金芯材の少な
くともチューブの外側となる片面にろう材がクラッドさ
れているブレージングシートを用い、コイル状のブレー
ジングシートを連続的にろう材が外面となるようにチュ
ーブに電縫加工し、成形して偏平形状のチューブとした
ものである。ラジエーターのチューブとして使用する場
合は、3層のブレージングシートを用い、チューブの外
面側にろう材、内面側には芯材を保護する犠牲材がクラ
ッドされている材料を用いる。この犠牲材は一般的には
JISA7072(Al−1%Zn)であり、その他純
Al、Al−Ca合金、Al−Sn合金等の芯材より電
位の卑な合金が用いられる。また芯材は一般的にはJI
SA3003合金が用いられているが、その他Al−1
%Mn−0.5%Cu合金、熱処理系のAl−Mg−S
i系合金、Al−Mg−Si−Mn−Cu系合金等いか
なる合金も使用できる。なおパラレルフロータイプのコ
ンデンサーでは、チューブの外側には、ろう材をクラッ
ドし、チューブ内面側にはクラッドせず、又はろう材を
クラッドした電縫チューブとして使用されるのが一般的
である。Al−Si系ろう材とは、少なくともSi量を
5〜15%含む合金で、例えば、JIS4343、JI
S4045、JIS4047等である。なおこれらろう
材には、ろう材の流動性を向上させる元素、融点を低下
させる元素、強度を向上させる元素、ろうの耐食性を向
上させる元素等を含んでも差支えない。そしてろう材の
厚さを15μm以上としたのはフィンのZnを溶融ろう
を介してチューブ表面に拡散させ耐食性を向上させるた
めであるが、これ未満ではZn拡散が少なく、チューブ
表面に十分なZn拡散層ができないためで、チューブを
保護することができず耐食性が劣るためである。フィン
はコルゲート加工して用いられ、ろう材をクラッドした
チューブと組合わせるのでベア材を使用するのが一般的
である。そしてフィンにはZnを0.5%以上含む必要
があり、これ未満であるとチューブへのZn拡散が少な
く有効に作用しない。またあまり多すぎてもフィン自体
の耐食性が劣るので大凡3%程度までが良い。Znを添
加するベースの合金としては、純Al、JISA300
3、JISA3203、JISA6951等の合金や、
Al又はAl合金にSn、Inの少なくとも1種以上含
む合金、Al又はAl合金にCa、Liの少なくとも1
種以上含む合金等である。なお、フィン材のAl合金に
含有するSn、Inの含有量は各々0.005〜1%の
範囲が適当である。下限未満では、電位が卑とならず十
分な犠牲効果が得られない。又上限を超えると塑性加工
性が劣り、自己耐食性も劣る。その他フィンの電位がチ
ューブ表面に比較して卑となれば如何なる合金も使用で
きる。そして図1に示すようにコルゲートフィン (1
)と電縫加工チューブ (2)、更にヘッダー (3)
とを熱交換器に組立て、治具により固定する。そしてフ
ロン等の有機溶剤により脱脂する。そして弗化物系のフ
ラックスの5%濃度の水懸濁液をスプレー等により塗布
する。弗化物系のフラックスとは、一般的にはKAlF
4 、K2 AlF5 ・H2 O、K3 AlF6 
の少なくとも1種以上が含まれるものを用いるが、これ
にろう付性改善や低融点化や耐食性効果を加味する等の
性能改善のために他の弗化物が添加されているフラック
スでも良い。その他Alのろう付に使用できる弗化物系
のフラックスであれば何でも良い。そしてフラックス塗
布後に水分を蒸発させるために100℃〜300℃程度
で乾燥を行う。フラックスが塗布、乾燥されたコアは、
次にろう付が行われる。ろう付は露点が低く、酸素濃度
の少ない非酸化性雰囲気中で行う。この雰囲気を得るた
めには一般的には窒素ガスを用い、露点−40℃、酸素
濃度200ppm程度でろう付する。ろう付温度はろう
材の融点により、また材料の融点や、その他性能上の問
題を考慮して決められるが大凡590℃〜620℃の範
囲である。なお材料やフラックスが酸化しろう付性を劣
化させるので昇温速度は速い程良い。
【0006】
【実施例】(実施例−1)表1に示す組成のフィン用合
金よりなる厚さ0.1mm、幅16mmのコイル材をコ
ルゲート加工して、フィン材料を製造した。またJIS
A4045ろう材と、Al−0.5%Cu−1.1%M
n合金の芯材と、JISA7072合金の犠牲材とで、
ろう材厚さを表1に示すように変化させ、犠牲材クラッ
ド率10%の構成の板厚0.3mmのチューブ素材を常
法により製造した。そしてろう材が外面側になるように
、一般的な電縫管製造設備により厚さ2.2mm×幅1
6mmのチューブ材を製造した。更にヘッダー材として
JISA4045合金ろう材と、JISA3003合金
の芯材と、Al−1%Zn−0.5%Mg合金よりなる
犠牲材とで、ろう材クラッド率が10%、犠牲材クラッ
ド率10%の構成の板厚1.6mmの板材を製造し、プ
レス成形してヘッダーに加工した。これら部材を図1に
示す如くのラジエーターに組立て、治具により固定し、
そしてフロンにより脱脂した。そしてKAlF4 とK
2AlF5 ・H2 Oよりなる組成の弗化物系フラッ
クスの5%水懸濁液をスプレーにより塗布し、その後2
00℃に加熱した炉に挿入して水分を乾燥させた。乾燥
後直ちに、露点−40℃、酸素濃度100ppmの窒素
ガス雰囲気の温度600℃に加熱したろう付炉に挿入し
、実体温度が600℃に3分間保持してろう付した。そ
して炉外へ取り出した。更にヘッダーにオーリングを介
してプラスチックタンクをかしめて取付けてラジエータ
ーを製造した。このラジエーターについてチューブ外表
面からのZn拡散状況(チューブろう材表面のZn濃度
%)を調査するとともに、CASS試験を720時間行
いチューブ外表面の孔食深さを測定した。その結果を表
1に併記した。
【0007】
【表1】
【0008】表1より明らかなように、本発明例のNo
.1〜No.6ではチューブ表面のZn濃度は0.5〜
0.8%あり、腐食試験の結果でチューブ外表面の孔食
深さは0.1mm以下であり、耐食性は優れていた。こ
れに対して本発明の範囲を外れるろう材厚さが薄い比較
例No.7、No.8、フィンのZn添加量の少ない比
較例No.9、No.10では、Zn濃度は低く、チュ
ーブに貫通孔食が発生し耐食性は劣っていた。
【0009】
【発明の効果】以上のように、本発明によればラジエー
ター等の熱交換器のチューブ外面側の耐食性を著しく向
上させることができ、工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターの概略図。
【図2】パラレルフロータイプのコンデンサーの概略図
【符号の説明】
1  フィン 2  チューブ 3  ヘッダー 4  プラスチックタンク 5  ヘッダーパイプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱媒体が流れるチューブと放熱フィン
    とを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方法
    において、フィン材としてZnを0.5wt%以上含む
    Al合金のベア材を用い、チューブ材としてAl合金芯
    材の少なくともチューブの外側となる面にAl−Si系
    ろう材を15μm以上クラッドしたブレージングシート
    を用いて、熱交換器を組付け、弗化物系フラックスを塗
    布、乾燥し、非酸化性雰囲気中でろう付することを特徴
    とするAl製熱交換器の製造方法。
  2. 【請求項2】  熱媒体が流れるチューブと放熱フィン
    とを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方法
    において、フィン材としてZnを0.5wt%以上含み
    、さらにSn、Inを各々0.005〜1wt%の量で
    1種または2種を含むAl合金のベア材を用い、チュー
    ブ材としてAl合金芯材の少なくともチューブの外側と
    なる面にAl−Si系ろう材を15μm以上クラッドし
    たブレージングシートを用いて、熱交換器を組付け、弗
    化物系フラックスを塗布、乾燥し、非酸化性雰囲気中で
    ろう付することを特徴とするAl製熱交換器の製造方法
  3. 【請求項3】  チューブ材が、Al合金芯材のチュー
    ブの外側となる片面にAl−Si系ろう材を、チューブ
    の内側となる他面には、芯材より電位の卑なAlまたは
    Al合金をクラッドした3層クラッドのブレージングシ
    ートを用いることを特徴とする請求項1または2記載の
    熱交換器の製造方法。
JP5085691A 1991-02-22 1991-02-22 Al製熱交換器の製造方法 Pending JPH04270059A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016003357A (ja) * 2014-06-16 2016-01-12 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器
JP2016003356A (ja) * 2014-06-16 2016-01-12 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016003357A (ja) * 2014-06-16 2016-01-12 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器
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