JPH0652158B2

JPH0652158B2 - 熱交換器フイン材

Info

Publication number: JPH0652158B2
Application number: JP60165289A
Authority: JP
Inventors: 正次斉藤; 裕奥田; 義孝広前; 彰太郎竹村
Original assignee: スカイアルミニウム株式会社
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS6226497A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は被覆層を形成したアルミニウム製熱交換器フ
ィン材に関するるものである。

なお明細書においては、アルミニウムとは工業用純アル
ミニウムおよびアルミニウム合金を総称する。

従来の技術周知のように、熱交換器フィン材としては軽量かつ加工
性、熱伝導性に優れたアルミニウムが広く使用されてい
る。

従来熱交換器フィン材は、金属表面に耐食性などの特別
な性質を与えるための表面処理を行なわずに、薄板素地
をそのまま加工して使用に供していた。しかしながらこ
のようなフィン材による熱交換器フィンは使用中に、空
気中の水分がフィン表面に凝縮し水分によってアルミニ
ウムが早期に腐蝕しいわゆる白銹（水酸化アルミニウ
ム）が発生して機器の損傷を招き寿命も短命化するとい
う欠点があった。またフィン表面に凝縮した水の層が通
風抵抗となって熱交換効率を低下させる。このため冷却
用ファンの大型化が必要とされ、機器全体の大型化も避
けられず、さらに水の層が送風によって共鳴し、騒音が
発生するという欠点もあった。これらの欠点を解消する
ためにアルミニウム表面に白銹が発生するのを防止し
（以後、この性能を耐食性という。）、かつアルミニウ
ム表面と凝縮水分とのぬれ性を改善し、凝縮水の層を薄
く保ち熱交換効率の低下および騒音発生を防止する被覆
層をアルミニウム表面層に形成する方法が採用されてい
る。

この被覆層の形成をフィン成形後に行う方法（ポストコ
ート法）もあるが、最近では工程の簡略化、被覆層の均
一性等の観点から、フィン成形前のアルミニウム薄板に
皮膜を形成して、その後成形する方法（以後「プレコー
ト法」という。）への要請が高まっている。このプレコ
ート法の採用においては、フィン表面に形成された被覆
層は前記の耐食性、親水性の他に連続成形性および耐薬
品性と称される特性も要求される。つまり、連続成形性
の劣った被覆層が形成されたフィン材を成形する際に
は、成形工具表面が早期に摩耗してフィン材の成形不良
や工具寿命を縮める原因となるとともに、被覆層への亀
裂の発生等の破壊が生じ、耐食性等の特性を悪化させ
る。また、フィン成形の際には成形の容易化や成形材へ
の疵の発生等を防止するために潤滑油や潤滑剤が用いら
れており、成形後これらを除去するために、トリクレン
等の有機溶剤により洗浄される。洗浄の際に被覆層が洗
い流されたり、変質すると前述の所望の効果が得られな
いため被覆層は耐薬品性も必要とされる。

これらの要求に対し、従来から耐食性付与のため無機皮
膜であるクロメート処理皮膜、陽極酸化皮膜、ベーマイ
ト皮膜、水ガラス等が使用されており、また特に親水性
に優れたものとしてシリカやアルミナなどの無機物質を
有機樹脂に混合した被覆層を形成する技術（特開昭５４
−１４２６５０号、特開昭５５−９９９７６号）が知ら
れている。また連続成形性と耐食性に優れたものとして
水溶性アクリル樹脂等の有機被覆層が挙げられる。

従来技術の問題点しかしながら、従来のクロメート処理皮膜等の無機皮膜
は耐食性の改善には役立つものの親水性は不十分であ
り、また十分な耐食性を得るために厚膜とせざるを得
ず、連続成形性にも難がある。またシリカやアルミナな
どの無機物質を有機樹脂に混合した被覆層では親水性は
優れているものの、連続成形性と耐食性が非常に劣って
おり、前述の様にフィンの腐蝕や工具の摩耗が生ずると
いう問題点がある。さらに水溶性アクリル樹脂等の有機
被覆層は連続成形性と耐食性に優れているが、親水性の
点で劣っており、同じく前述のように熱交換効率の低下
や騒音の発生という問題がある。

したがって、耐食性、親水性、連続成形性、耐薬品性の
全てに優れた熱交換器フィン材は従来は全くなかった。
しかも親水性が良好であるということは水を透過させ易
いことにもなり、腐蝕し易く耐食性が劣ることになる。
また耐食性が良好であるということは、水分を排除して
はじき易い、つまり親水性に劣ることとなり、これら相
反する親水性と耐食性の両方に優れた被覆層を得るのは
非常に困難であった。

そこで本発明者等は耐食性、親水性、連続成形性、耐薬
品性のいずれかにおいても優れた特性を有する熱交換器
フィン材、特にプレコート法によるフィン材を得るべく
鋭意研究の結果本願発明をするに至ったものである。

問題点を解決するための手段すなわちこの発明は、アルミニウム薄板の表面に耐食性
皮膜が形成され、その皮膜の上層に、親水性を有する有
機化合物にクロム化合物を配合してなる被覆層が形成さ
れていることを特徴とする。

親水性を有する有機化合物としては水溶性セルロース樹
脂もしくはポリビニルアルコールの１種または２種を使
用する。この親水性有機化合物と架橋反応するクロム化
合物量はＣｒＯ₃換算で有機化合物の固形分に対し、0.1
〜50wt％であるのが望ましい。

さらに耐食性皮膜としてはクロメート処理皮膜を用いる
のが望ましい。

作用この発明によればアルミニウム薄板の表面に耐食性皮膜
が形成されているとともに、その皮膜の上層として、親
水性を有する有機化合物にクロム化合物を配合してなる
被覆層が形成されているので、最上層において有機化合
物とクロム化合物とで架橋反応を生じ、架橋構造からな
る被覆層が形成される。前記有機化合物は親水性を有し
てるため水となじみやすいが、それ故に単体では耐食性
が劣っている。しかし親水性を有する有機化合物にクロ
ム化合物を併存させることによりクロム化合物と有機化
合物の親水性基と架橋反応を起させ、所望の親水性を害
することなく、耐食性を向上させる。この架橋反応によ
る高分子化により耐薬品性も向上できる。また有機化合
物は単体では連続成形性に優れているが、クロム化合物
単体、たとえばクロム酸皮膜では連続成形性が劣ってい
る。しかしながら有機化合物と併存するクロム化合物
は、有機化合物と架橋反応を起すため、反応生成物の一
部として被覆層に存在しており、有機化合物本来の連続
成形性を劣化させない。

また下層の皮膜は耐食性皮膜としたので、上層の皮膜層
と相まって極めて耐食性に優れた熱交換器フィン材を得
ることができる。このような下層の皮膜は１層に限られ
るものではなく、２層以上形成するものであってもよ
い。また耐食性皮膜が有機皮膜からなる場合には、フィ
ン材の連続成形性に何らの悪影響を及ぼすことはなく、
さらに硬質の無機皮膜であっても、前述の上層被覆層の
機能により下層の皮膜を薄膜とすることができるので、
フィン材の連続成形性を損わない。

即ち、本願発明によれば、耐食性、親水性、連続成形
性、耐薬品性に優れた熱交換器フィン材を得ることがで
きる。

なお下層の耐食性皮膜をクロメート処理皮膜とすれば、
皮膜本来の耐食性のみならずクロメート処理皮膜中のク
ロム化合物と上層の有機化合物との架橋反応等の相互作
用により耐食性が増し、両層の効果の総和以上の耐食特
性を得ることができる。

しかも上述の架橋反応等により上層と下層との密着性が
向上するという効果も得られる。さらに耐食性皮膜であ
るクロメート処理皮膜形成後、この発明による上層を形
成するには同一ライン上で連続的に作業を行うことがで
き、作業効率の改善を得る効果もある。

発明の実施のための具体的説明下層の耐食性皮膜としては有機皮膜、無機皮膜のいずれ
であってもよく、有機皮膜としては例えば水溶性エポキ
シ樹脂、水溶性アクリル樹脂、水溶性ウレタン樹脂、水
溶性アルキド樹脂、水溶性酢酸ビニル樹脂などおよびそ
れらの誘導体がある。無機皮膜としては例えば前述のク
ロメート処理被覆、陽極酸化被覆、ベーマイト被覆や水
ガラス等がある。有機被覆としては被覆量は0.3〜3.0ｇ
／m²が望ましく、無機被覆においては、クロメート処理
被覆でＣｒ量で３mg／m²〜２０００mg／m²、ベーマイト
被覆、陽極酸化被覆、水ガラスで0.1μｍ〜3.0μｍが望
ましい。これら被覆量の下限未満であると耐食性は不十
分であり、上限を超えると耐食性の向上は僅かにすぎな
いもにもかかわらず、製造コストは上昇するのみなら
ず、成形性を悪化させる。したがって各被覆層の被覆量
は上述の範囲が望ましい。

また有機化合物は親水性を有するのものであり、前述の
ように例えば水溶性セルロース樹脂やポリビニルアルコ
ールなどの水酸基（−ＯＨ）を多くもつものが望まし
い。ここで水溶性セルロース樹脂とはセルロースおよび
そのエステルあるいはエーテル等の誘導体の総称であ
り、これらの混合物を指す場合もある。またポリビニル
アルコールとは、一部ケン化した高分子鎖を有する水に
可溶のポリビニルアルコールを含むものである。水酸基
は上述のように親水性を増大させるものであるが、カル
ボキシル基（−ＣＯＯＨ）も親水性を増大させるもので
あり、有機化合物として前記のように水酸基を多くもつ
ものに限定されるものではない。要は親水性に優れた有
機化合物であればよい。

さらにクロム化合物としては例えばクロム酸、重クロム
酸もしくはこれらの酸、さらにクロム酸塩があり、３価
クロム、６価クロムのいずれでもよく、さらに２価、４
価であってもよく、イオン価数により限定はされない。
３価クロム化合物としては、水酸化クロム、硝酸クロ
ム、フッ化クロム、リン酸クロム、硫酸クロム、酢酸ク
ロム等が例示され、６価のクロム化合物としてはクロム
酸（ＣｒＯ₃）やクロム酸マグネシウム、クロム酸亜
鉛、クロム酸カルシウム、クロム酸アンモニウム、クロ
ム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、クロム酸リチウム
などのクロム酸塩があり、さらに重クロム酸や重クロム
酸マグネシウム、重クロム酸亜鉛、重クロム酸カルシウ
ム、重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム、重
クロム酸ナトリウム、重クロム酸リチウムなどの重クロ
ム酸塩を含む。なお例えば３価クロムを所望の場合に
は、例えば６価のクロム化合物を還元して３価とした後
使用するものであってもよい。

このクロム化合物の被覆層における含有量は有機化合物
の固形分に対してＣｒＯ₃換算で0.1〜50wt％の範囲内に
あるのが望ましい。含有量が0.1％未満であると親水性
は良好であるが架橋反応は不十分のため耐食性が劣る。
一方含有量が50wt％を越えると、架橋反応が過度に起
り、耐食性は良好ではあるが、親水性を発揮する、例え
ば、水酸基が過度の架橋反応により消費され、親水性を
害する結果となる。したがってクロム化合物の含有量は
被覆層の親水性、耐食性ともに良好である前記範囲内を
望ましいものとした。ここで被覆層の形成は、耐食性皮
膜を形成した後、さらに、例えば被覆成分を塗布した
後、焼付乾燥することにより行う。被覆層の塗膜量は0.
3〜3.0ｇ／m²の範囲内にあるのが望ましい。これは塗膜
量が0.3ｇ／m²未満であると耐食性、耐薬品性等が劣
り、3.0ｇ／m²を超えても耐食性の向上は僅かであり、
製造コストも上昇することによる。したがって塗膜量は
上述の範囲内とするのが好ましい。

被覆層の焼付条件は１３０℃〜３１０℃で５〜６０秒焼
付を行なうのが望ましい。（１３０℃×５秒）未満の焼
付では焼付が不十分となり架橋反応も不完全となるた
め、所望の耐食性等が得られない。また（３１０℃×６
０秒）を超える焼付を行うと過焼付となり、被覆層が変
質したり脆くなり、耐食性、耐薬品性等が劣化し、さら
には被覆層の亀裂、剥離等により所望の塗膜性能が得ら
れない。またこのような過焼付はアルミニウム自体の軟
化を招き、フィン成形後の製品強度を低下させるおそれ
がある。したがって塗膜焼付条件は上記範囲内が望まし
い。

しかしながら、前述のクロム化合物の含有量、塗膜量、
さらに焼付条件は、フィン材用薄板の材質、有機化合
物、クロム化合物の種類さらに熱交換器の使用環境等に
より変更可能なものであり、要は使用条件において、耐
食性等の所望の効果を得られるものであればよい。

実施例以下に、この発明の実施例を従来のクロム化合物を含有
させた有機化合物からなる被覆層のみを有するフィン材
と対比して説明する。この発明の実施例は以下に述べる
ように実施例１〜８からなり、従来例は比較例１からな
る。

実施例１は表１に示すように、板厚0.12mmの工業用純ア
ルミニウム（ＪＩＳＡ１１００）薄板材を脱脂、清浄
した後、クロム酸クロメート系化成浴液（商品名ボンデ
ライト♯７１３、日本パーカライジング社製）に浸漬し
てクロメート化成皮膜（ｒ量として３mg／m²）からなる
耐食性皮膜を形成した後水洗し、乾燥させる。クロメー
ト化成皮膜上に水溶性セルロース樹脂（１０％水溶液、
三井東圧化学株式会社製、商品名ソリダイトＷＨ−１
０）に樹脂固形分に対して無水クロム酸を0.1％含有さ
せたものをバーコーターで塗布後、２６０℃×２０秒間
焼付けて0.3ｇ／m²の被覆層を形成し、熱交換器フィン
材を作成した。

実施例２〜８は表１に従い同様に熱交換器フィン材を作
成した。

比較例１は耐食性皮膜下層がないことを除いて実施例１
と同一のフィン材を作成した。

これらの実施例１〜８および比較例の熱交換器フィン材
に対し以下の特性を評価した。

（１）耐食性塩水噴霧試験６００時間後の白銹発生面積（％）で評価
した。表中、◎は優秀（１％以内）、○は良好（１％以
上５％以内）、×は不良（５％以上）とした。

（２）親水性９５％以上の相対湿度で５０℃で７時間保持し、次いで
乾燥雰囲気中で常温で１７時間保持するのを１サイクル
とし、１０サイクル経過後の接触角で評価した。表中、
◎は優秀（水接触角２０°以内）、○は良好（水接触角
は２０°〜４０°）、×は不良（水接触角は４０°以
上）とした。

（３）連続成形性フィンプレス後の工具（ポンチとダイス）の摩耗状況と
成形後のフィン材の成形欠陥とを内眼観察し、摩耗もし
くは欠陥発生までのパンチ数により評価した。表中、◎
は優秀（２００万パンチ）、○は良好（１５０万パン
チ）とした。

（４）耐薬品性トリクレンで洗浄後、全塗膜量に対する塗膜減量（％）
で評価した。◎は優秀（５％以内）、○は良好（５％以
上１０％以内）、×は不良（１０％以上）とした。

各実施例および比較例の上記特性を測定した結果を表２
に示す。

表２から明らかなように、この発明の実施例１〜８は耐
食性、親水性、連続成形性、耐薬品性のいずれの点にお
いても優れているが、比較例１からなる従来例は親水
性、連続成形性、耐薬品性はすぐれているものの、耐食
性がやや劣る。

発明の効果以上説明したように、この発明によれば、アルミニウム
薄板表面に耐食性皮膜を形成し、その皮膜の上層とし
て、親水性を有する有機化合物にクロム化合物を配合し
てなる被覆層を形成したので、下層の耐食性皮膜および
上層の被覆により、耐食性、親水性、連続成形性、耐薬
品性に優れた、特に耐食性に優れた熱交換器フィン材を
得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹村彰太郎東京都中央区日本橋室町４丁目１番地スカイアルミニウム株式会社内 (56)参考文献特開昭59−196782（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムの薄板の表面に耐食性皮膜が
形成され、その皮膜の上層に、親水性を有する有機化合
物にクロム化合物を配合してなる被覆層が形成されてい
ることを特徴とする熱交換器フィン材。
【請求項２】前記有機化合物は水溶性セルロース樹脂も
しくはポリビニルアルコールの１種または２種としたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器フ
ィン材。
【請求項３】前記耐食性皮膜はクロメート処理皮膜とし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載の熱交換器フィン材。
【請求項４】前記クロム化合物の含有量はＣｒＯ₃換算
で、有機化合物の固形分に対し0.1〜50wt％であること
を特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれかの項
記載の熱交換器フィン材。