JPH0942891A - ラジエータコアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性に優れたラジエータコアを製造する。 【解決手段】 複数の銅又は黄銅からなるフィン１６と
複数の黄銅からなるチューブ１４とを組立てた後、チュ
ーブ１４にコーティングしてあるＰｂとＳｎを含むはん
だを溶融することによりフィン１６とチューブ１４とを
はんだ付けする。はんだ溶融時にはんだに含まれるＳｎ
をチューブ１４に拡散させる。はんだの溶融は３００℃
〜３３０℃で少なくとも９分間行われることが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジン冷却用の水
冷式ラジエータの腐食を防止するラジエータコアの製造
方法に関する。更に詳しくはラジエータコアの脱亜鉛腐
食を防止するラジエータコアの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、この種のラジエータ
１０は、外周面にフィンが固着された多数のチューブか
ら構成されるラジエータコア１１の上部及び下部にアッ
パタンク１２及びロアタンク１３が設けられている。こ
のラジエータコア１１は冷却水の流れる中空の長円断面
の黄銅からなるチューブ１４と、薄い銅条又は黄銅条で
フィンマシンの歯車型ロールで成形されたフィン１６と
により構成される。これらのチューブ１４とフィン１６
は互いに固着され、上部に設けられたアッパタンク１２
からチューブ１４内にエンジンにより暖められた高温の
冷却水が流れ、フィン１６により熱が奪われて冷却され
た後に下部のロアタンク１３に流れるようになってい
る。ラジエータコア１１においての熱の移動はチューブ
１４とフィン１６の金属壁の表面に接触する冷却風との
熱の授受である。フィン１６の間に冷却風を流すことで
回転しているエンジンの熱をラジエータコア１１から放
出させ、エンジンを冷却できるようにしている。このよ
うにラジエータコア１１のチューブ１４には冷却水が流
れることからラジエータコア１１の水漏れに対する安全
性が要求される。

【０００３】しかし、ラジエータコア１１の不具合であ
る水漏れの原因には従来から腐食による穴あきが知られ
ており、この原因になるものに脱亜鉛腐食によるものが
特に指摘されている。脱亜鉛腐食は黄銅にしばしば見ら
れる脱合金による腐食現象のことで、合金を構成してい
る元素、即ち、ＣｕとＺｎのうちＺｎが選択的に溶出
し、Ｃｕが残留する形式の腐食現象のことである。この
原因は現在未だ十分解明されていないが、大気汚染され
た環境で水冷式ラジエータを使用したときに汚染された
空気がラジエータコア１１に接触するためといわれてい
る。これらの点を解消するために、脱亜鉛腐食の傾向が
比較的抑制される錫入り黄銅を材料として使用すること
が考えられる。この錫入り黄銅は耐海水性などが要求さ
れる部品に適しており、アドミラルチーメタル又はネバ
ール黄銅などが著名である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、錫入り黄銅は
錫が添加されることにより硬さ、強さも増加し、特に固
溶限以上に錫を含有すると固く、もろさを呈するため、
ラジエータコア１１用に使用するに適する材料ではな
い。特にこの錫入り黄銅をフィン１６に使用するために
はフィンマシンの歯車型ロールで成形するためにその加
工が難しく、加工の困難性から単価を押上げる不具合が
考えられる。本発明の目的は、特殊な材料を使用するこ
となく耐食性に優れたラジエータコアを製造するラジエ
ータコアの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１〜図３に示すように、複数の銅又は黄銅からなるフ
ィン１６と複数の黄銅からなるチューブ１４とを組立て
た後、チューブ１４にコーティングしてあるＰｂとＳｎ
を含むはんだを溶融することによりフィン１６とチュー
ブ１４とをはんだ付けするラジエータコアの製造方法の
改良である。その特徴ある構成は、はんだ溶融時にはん
だに含まれるＳｎをチューブ１４に拡散させるところに
ある。請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明にお
いてはんだの溶融が３００℃〜３３０℃で少なくとも９
分間行われるラジエータコアの製造方法である。

【０００６】以下、本発明を詳述する。 (a) チューブ及びフィン チューブ１４は０．１３ｍｍ〜０．１５ｍｍの厚さの黄
銅条のフープからチューブローリング装置により形成さ
れる。図２及び図３に示すように、チューブ１４の断面
形状は長円状に形成され、図１に示すようにチューブ１
４の外周部には後にフィン１６がほぼ全長にわたって固
着される。使用される黄銅にはＣｕとＺｎの比率により
多数の種類が存在するが、チューブ１４に加工可能であ
る限りどの黄銅でもよい。一般的には冷間加工が容易で
あり、深絞り用として広く知られている７０Ｃｕ−３０
Ｚｎが一般的である。

【０００７】フィン１６は５０μｍ〜６０μｍの厚さの
銅又は黄銅からなり、プレートフィン又はコルゲーテッ
ドフィンのどちらでもよい。プレートフィンは、図示し
ないが、所定の間隔をあけて重ね合わされた平板状のフ
ィンにチューブを貫通させたものである。コルゲーテッ
ドフィンは銅又は黄銅のフープから歯車型ロールによっ
て図３に示すように波形に形成され、必要に応じて複数
のルーバ１６ａが同時に形成される。チューブ１４とフ
ィン１６は交互に配設され、チューブ１４とフィン１６
とを互いに接合することにより図１に示すラジエータコ
ア１１が形成される。

【０００８】(b) ラジエータコアの組立及びはんだコー
ティング フィン１６及びチューブ１４の組立ては図示しないがコ
ア組立装置により行われる。この装置ではチューブ１４
を多数鉛直方向に並べ、フィン１６を上方より機械的に
押込む方式、又はフィン１６を上下の溝板に並べてチュ
ーブ１４を水平方向にフィン１６に挿入する方法のどち
らでもよい。チューブ１４のコーティングは予めチュー
ブ１４にはんだをコーティングすることにより行っても
よく、チューブ１４とフィン１６を組み立てた後、図３
の矢印Ａで示すようなチューブ１４とフィン１６の接合
部にはんだこて又はガスバーナによりはんだを溶融させ
て流し込んでもよい。はんだはＰｂとＳｎの合金であ
り、Ｓｎが含有されている限り全てのはんだが使用可能
である。しかし、Ｓｎの含有量が多いもの又は少ないも
のは融点が高くなり、溶融させる温度管理が困難なこと
から、融点が比較的低い含有率３５％のはんだが好まし
い。

【０００９】(c) 錫（Ｓｎ）のチューブへの拡散 Ｓｎのチューブ１４への拡散は熱風炉により、組み立て
たラジエータコア１１を加熱することが好ましい。これ
によりチューブ１４にコーティングされたはんだが溶融
し、その表面になじみ、チューブ１４の黄銅中にはんだ
のＳｎが拡散するからである。請求項２に係る発明にお
いてはんだの溶融を３００℃〜３３０℃に限るのは、こ
れ以上の温度であるとはんだが流出し、これ以下の温度
であると塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）を活性化させ酸化膜を
除去できないため、はんだによる十分な接合が期待でき
ないからである。好ましい溶融温度は３００℃〜３２０
℃である。また、溶融時間を少なくとも９分間としたの
はこれ以下の時間であるとＳｎの十分な拡散が期待でき
ないからである。なお、この時間は９分〜１５分が好ま
しく、９分〜１１分が最も好ましい、９分間溶融させる
ことによりＳｎの十分な浸透が期待でき、これ以上はん
だを溶融させてもＳｎのそれ以上の浸透を期待できず、
作業時間の浪費を防止できるからである。Ｓｎが黄銅中
に十分浸透するとラジエータコア１１を構成するチュー
ブ１４及びフィン１６の脱亜鉛腐食に対する強度が向上
する。

【００１０】

【実施例】

＜実施例１＞図３に示すように、チューブ１４は厚さ
０．１５ｍｍの黄銅条をチューブローリング装置により
長径方向が１３ｍｍ短径方向が１．６５ｍｍの断面長円
状に形成し、長さ６５０ｍｍに切断することによりチュ
ーブ１４を得た。フィン１６は厚さ５０μｍ、幅４９ｍ
ｍの黄銅条を歯車型ロールによってピッチ３．０ｍｍ、
高さ１０．０ｍｍの波形に形成してフィン１６を得た。
これらのフィン及びチューブに使用した黄銅はそれぞれ
６５Ｃｕ−３５Ｚｎ黄銅である。これらのチューブ１４
とフィン１６を組立装置により交互に配設し、フィンを
チューブ１４のほぼ全長にわたって固定した。固定した
フィンとチューブの当接箇所、即ち図の矢印Ａで示す部
分の全てにはんだこてによりＳｎが３５％含有するはん
だをコーティングした。このはんだコーティングの後、
３００℃の熱風炉においてフィン１６及びチューブ１４
を加熱し、はんだが再び溶解した後９分間その加熱を持
続した。その後炉から取り出し空冷することによりはん
だを固化し、チューブ１４とフィン１６と接合してラジ
エータコア１１を得た。

【００１１】＜比較例１＞図示しないが、はんだを溶融
させる温度を３２０℃の熱風炉において２分間ラジエー
タコアを加熱したことを除いて、実施例１と同一の構成
のラジエータコアを比較例１とした。即ち、チューブと
フィンを組立装置により交互に配設して固定した後、は
んだこてによりＳｎが３５％含有するはんだをコーティ
ングし、３２０℃の熱風炉においてはんだ溶解後２分間
加熱してチューブとフィンとをはんだ接合することによ
りラジエータコアを得た。

【００１２】＜比較試験と評価＞実施例１と比較例１の
ラジエータコアをそれぞれ所定のの大きさに切り出し、
図３のＤ面が次に述べる研磨面となるようにそれぞれ固
定して導電性樹脂に埋込んだ。導電性樹脂が十分に硬化
した後、切り出したそれぞれのサンプルの切断面を研磨
した。研磨は最終的に研磨面が鏡面になるまで行った。
鏡面仕上げされた断面をエレクトロンプローブマイクロ
アナライザ（ＥＰＭＡ）により線分析し、それぞれのチ
ューブの形成状況を調べた。その結果を実施例１におけ
る結果については図４に、比較例１における結果につい
ては図５にそれぞれ示す。図４及び図５において横軸は
それぞれのサンプルの表面からそれぞれのチューブ内面
までの走査距離を示し、縦軸は強度を示す。図４及び図
５の実線はＳｎの濃度分布を、破線はＺｎの濃度分布を
示す。

【００１３】図４及び図５から明らかなように、実施例
１及び比較例１のいずれにおいてもチューブの表面には
Ｓｎが強い強度を示している。これはチューブの表面に
施したはんだコーティングのＳｎを示しているものと考
えられる。次に、実施例１におけるラジエータコアのチ
ューブ１４の板材中においてはその外面から内面に至る
までの全ての範囲においてＳｎが検出されたにもかかわ
らず比較例１おけるラジエータコアのチューブの板材中
には、その表側近傍にはＳｎが検出されたが、チューブ
の内側に向うに従ってその強度が低下しており、全ての
範囲においてＳｎが拡散していないことが明らかとなっ
た。これははんだ溶融時間及び溶融温度の相違によるも
のと考えられる。また、チューブの内側、即ち冷却水が
通るチューブの内側の表面からはＳｎ及びＺｎの双方と
もに急激に強度が弱くなっている。これは内側表面には
はんだのコーティングがされていないことによるものと
考えられる。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
ィンと黄銅からなるチューブとを組立て、Ｓｎを含むは
んだを溶融することによりフィンとチューブとをはんだ
付けするとともに、はんだに含まれるＳｎをチューブに
拡散させるので、ラジエータコアを組み立てた状態で黄
銅にＳｎを固溶することができる。この結果、錫入り黄
銅のような特殊な材料を使用しなくとも、ラジエータコ
アを構成するチューブ及びフィンの脱亜鉛腐食に対する
強度を向上させることができる。また、Ｓｎをチューブ
に拡散させるはんだの溶融を３００℃〜３３０℃で少な
くとも９分間行われるようにすれば、従来のラジエータ
コアの製造方法と比較して製造工程数が増加することが
ない。このため製造コストを押上げることなく、ラジエ
ータコアの耐食性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラジエータコアを含むラジエータの分
解斜視図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】図１のＣ−Ｃ線断面図。

【図４】実施例１のチューブの断面のエレクトロンプロ
ーブマイクロアナライザによる線分析図。

【図５】比較例１のチューブの断面のエレクトロンプロ
ーブマイクロアナライザによる線分析図。

【符号の説明】

１１ ラジエータコア １４ チューブ １６ フィン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の銅又は黄銅からなるフィン(16)と
   複数の黄銅からなるチューブ(14)とを組立てた後、前記
   チューブ(14)にコーティングしてあるＰｂとＳｎを含む
   はんだを溶融することにより前記フィン(16)と前記チュ
   ーブ(14)とをはんだ付けするラジエータコアの製造方法
   において、 前記はんだ溶融時にはんだに含まれるＳｎを前記チュー
   ブ(14)に拡散させることを特徴とするラジエータコアの
   製造方法。
2. 【請求項２】 はんだの溶融が３００℃〜３３０℃で少
   なくとも９分間行われる請求項１記載のラジエータコア
   の製造方法。