JPS5832222B2 - 陰極防食用フイン材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陰極防食効果に優れた真空ブレージング用のフ
ィン材に関するものである。

一般に自動車のラジェター、ヒーターおよびクーラー用
のコンデ′ンサー、エバポレーターなどの熱交換器は表
面にアルミニウムろうをクラッドしたターリングチュー
ブと放熱用のアルミニウムラインとを組合せて、真空ブ
レージング法（ろう接法）により製造されている。

このようにして作られた熱交換器は腐食環境の厳しい場
所、例えば塩分の多い海岸地帯や冬期に路面凍結防止剤
を散布するような場所で使用すると、腐食により短期間
でチューブに貫通孔を生ずることがある。

熱交換器の腐食は空気側のフィンに生じても使用上あま
り問題にならないが、冷媒が通過するチューブに貫通孔
を生ずると使用不可能となってしまう。

このためチューブの防食法として、化成処理あるいは塗
装などの表面処理を施すことが１つの手段として考えら
れるが、このような対策で長期間に渡ってチューブを保
護することは不可能である。

すなわち表面処理では腐食の開始を約１年位遅らせる効
果しかないと言われている。

第２の手段として熱交換器を構成するフィンの電位をチ
ューブに比べて適当に低くするような材料構成で、陰極
防食効果を利中する方法が提案されており、これはかな
り有効な方法である。

即ち陰極防食用フィン材は通常０．２Ｍ以下の板厚で使
用し、これをコルゲート状に成形した放熱用フィンとし
、これとろう材を外面にクラッドしたクーリングチュー
ブとを交互に重ね合せて真空フレージング法により熱交
換器として組立てるもので、前記フィンの電位をチュー
ブの外面にクラッドしたろう材の電位より低くし犠牲的
な陽極として陰極防食効果を発揮させるものである。

例えばその１例として従来から陰極防食用材料の添カロ
元素として実用化されているＺｎを含むアルミニウム合
金でフィンを形成する方法である。

Ｚｎが添カロされたアルミニウム合金例えばＡｌ −０
、８〜１．３ ｗｔ％Ｚｎ合金（以下ｗｔ％を単に俤と
記載する）（ＡＡ７０７２）は２５℃の５φＮａＣ１１
溶液中、飽和カロメル電極に対して約−９５０ｍＶ、そ
れに対してろう材をクラッドしたチューブの電位は約−
７００ｍＶである。

通常陰極防食効果を発揮するために最低必要とされる電
位差が５０ｍＶであることから、このＺｎ添加のアルミ
ニウム合金からなるフィンは犠牲陽極となりチューブを
十分に陰極防食する。

ところでこれらのＺｎ添加の材料を用いて真空ブレージ
ングを行なうと、Ｚｎの蒸気圧が高いため表面層のＺｎ
が容易に蒸発し表面層ではＺｎ濃度がほとんど零となっ
てしまい、上記に示した陰極防食効果が失われてしまう
。

さらに真空ブレージングの条件によっては６０％以上の
Ｚｎが蒸気するため、これによる炉の汚染が問題となる
。

本発明はこれに鑑み種々研究の結果、Ｃａを添加するこ
とにより、アルミニウムの電位を下げ、真空ブレージン
グにより蒸発して炉を汚染することなく陰極防食効果を
示し更にＣａとＺｎを共存させることにより真空ブレー
ジングにおけるＺｎの蒸発を大巾に抑制し、優れた陰極
防止効果を示す陰極防食用フィン材を開発したもので、
ＣａＯ，０２〜３．０％又はＣａ Ｏ，０２〜３．０％
とＺｎ３．０係以下を含み、更にＭｎ１．５％以下、Ｍ
ｇ１．３％以下、Ｓｉ１．０％以下、Ｆｅ１．０％以下
、Ｃｕ０．４％以下及びＺｒ０．２％以下の範囲内で倒
れか１種以上を含じ、残部はアルミニウムからなること
を特徴とする。

即ちＣａはアルミニウムと合金化すると、Ｚｎと同様そ
の電位を下げ、犠牲陽極材としての効果を示し、真空ブ
レージングにより蒸発して炉を汚染することがなく、ま
たＺｎと共存させると表面層にＣａの酸化層を作りＺｎ
の蒸発も抑制する効果がある。

すなわちＣａはＺｎに比べて蒸気圧が低いので、真空ブ
レージング条件（６００℃、５分、５Ｘ１０−５Ｔｏｒ
ｒ）ではほとんど蒸発しない。

更に真空フレージング時、表面にＣａの酸化層が生成し
、Ｚｎの蒸発を大巾に抑制する効果がある。

ＣａはＺｎと異なりアルミニウムに固溶シにくい元素で
あるため、陰極防食効果はＺｎを共存させた力がより良
好である。

なおＣａの含有量を上記０．０２〜３．０ｗｔ％の範囲
に限定した理由は、０．０２ｗｔ％以下では陰極防食効
果は発揮する程、電位が十分に低くならないと同時に、
Ｚｎと共存させた場合には、Ｚｎの蒸発を十分に抑制し
ないからである。

また３φをこえて添カロしても効果が飽和すると同時に
、鋳造時に割れを生じたり、加工性が悪くなったり、製
造工程上で問題が多くなるからである。

Ｚｎは、その添カロによってアルミニウム合金の電位を
下げる効果があり、陰極防食に使用する犠牲陽極材とし
て最も適している。

そしてＣａと共存させることによりＣａ単独よりも安定
した陰極防食効果を発揮するもので、その含有量を上記
３．０ｗｔ％以下の範囲に限定した理由は、３．０ｗｔ
を越えて添加しても効果が飽和すると同時に余分のＺｎ
が蒸発してしまい炉を汚染するからである。

更にＺｎの添加量が多くなるとアルミニウム合金の融点
が下り、真空ブレージング時に強度が落ちてフィンの座
屈が起り易くなるからである。

またＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉ 、Ｆｅ、Ｃｕ及びＺｒの添加は
アルミニウム合金の強度を高めるためで、前記真空ブレ
ージングでは約６００’Ｃに加熱するため、コルゲート
したフィンに座屈が起り易く、更にブレージング後の熱
交換器にもある程度の強度が必要である。

そのためこれらの元素を適当量添カ目することが好まし
いことは言う迄もない。

しかしこれ等の含有量をＭｎ １．５ ｗｔ％以下、Ｍ
ｇ １．３ ｗｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｆｅ
１．Ｏｗ ｔ ％以下、Ｃｕ０．４ｗｔ％以下及びＺｒ
０．２ｗｔ％以下に限定した理由はＭｎ、Ｆｅについて
は上限以上添加しても強度上昇の効果が飽和すると同時
に、塑性加工性が非常に悪くなるからであり、Ｍｇ。

Ｓｉ及びＣｕについては上限以上添加するとアルミニウ
ム合金の融点を下げ、真空ブレージングの際にフィンに
座屈が起り易くなるからである。

またＺｒは上限以上添加すると効果が飽和すると同時に
、高価な元素のためコスト高になるからである。

次に本発明の実施例について説明すると共に本発明の効
果を確認するために比較例について併せて説明する。

実施例 １ 第１表に示す組成のアルミニウム合金を金型にて鋳造し
、５５０℃、３時間の均質化処理した後、両表面を面削
して厚さ４０１Ｊ巾１８０顛、長さ２００Ｍの鋳塊とし
た。

次に５００℃迄加熱した後直ちに二段熱間ロールにて５
願の厚さ迄圧延しさらに冷間ロールにて０．２１Ｗ迄圧
延した。

これを４００℃で２時間焼鈍後冷間ロールにて０．１６
顯迄圧延し、更にスリッターで巾３２１１ｇＩｌの条材
とした。

このようにして得られた本発明陰極防食用フィン材（嵐
１〜＆５）と比較フィン材（Ａ６〜Ａ７）を高さ２０７
１ｇｌ１１ ピッチ４ ＃（１） ］ ／Ｉ／ゲート
フインに力ロエし、板厚０．４７＃！のプレージングシ
ート（芯材：ＡＡ３００３、ろう材Ａｌ−１０Ｓｉ−１
，５Ｍｇを１０％ずつ両面にクラッドしたもの）と第１
図に示すようにプレージングシート１とコルゲートフィ
ン２を数段重ね合せて、治具にて固定した。

この模擬コアーを５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒの真空中で６０
０℃、３分間力口熱しブレージングや行なった。

この時のフィンの座屈状態を調べると同時に、フィンに
よる陰極防食効果を確認するため、５％塩・＊水噴霧試
験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）を約６ケ月行なった後チュ
ーブを想定した０、４Ｍのプレージングシートに発生し
た孔食深さを調べた。

また参考のため真空ブレージング後におけるフィンの電
位を５％ＮａＣｌ溶液（２５℃）中で飽和カロメル電極
を基準にして測定した。

これらの測定結果は第２表に示す通りである。

なお相手プレージングシートにおける最大孔食深さの値
が０．１層以下であれば十分に陰極防食されていると評
価した。

第１表の結果より本発明によるフィン材＆１〜Ａ５を用
いた模擬コアーにおいては、フィンの表面電位が相手プ
レージングシートより十分に低くかつ腐食試験によって
相手プレージングシートに生じた孔食深さも最大０．１
Ｍ以下を十分に陰極防食効果が表われている。

またフィンの耐座屈性も良好であった。

それに比べて本発明の範囲を外れる組成の比較フィン材
Ａ、６〜嵐８を用いた模擬コアーにおいては陰極防食効
果あるいはフィンの耐座屈性のいずれかが劣っていた。

特にＣａを３．０ｗｔ％を越えて添力日したん、７は製
造工程上で鋳造割れ、圧延途中での割れなど問題が多く
生じた。

実施例 ２ 第２表に示す組成のアルミニウム合金フィン材を実施例
１と同様に本発明陰極防食用フィン材（雁９〜＆１５）
とＺｎを含有する従来フィン材を作製した。

但し最終板厚は０．１３７＃’であった。このようにし
て得られた供試条材を実施例１と同様にコルゲート加工
し、模擬コアーを作製して陰極防食効果及びフィン耐座
屈性の確認を行なった。

また真空ブレージング後のＺｎの残存率についても化学
分析により確認した。

これらの結果を第２表に示す。

第２表の結果より本発明によるフィン材は真空ブレージ
ング後のＺｎの残存量が多く、炉の汚染防止に効果的で
あると同時に、Ｃａ単独のみよりＺｎを共存させた方が
陰極防食効果がより優れており相手プレージングシート
に発生する孔食も浅いことが明らかである。

また従来例に示したようにＣａを添カロレないとＺｎの
蒸発が多く、炉を汚染すると同時に陰極防食効果も劣る
ことがわかる。

以上説明したごとく、Ｃａ元素を単独又はＺｎと共に添
加した本発明フィン材は電位を下げ、陰極防食効果を発
揮し、特にＺｎと共存させるとＺｎの蒸発も抑制し、優
れた陰極防食効果を発揮する等陰極防食フィン材として
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における模擬コアーを示す断面
図。 １・・・・・・プレージングシート、２・・・・・・コ
ル／７’−トフイン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃａ Ｏ，０２〜３．Ｏｗｔ％とＭｎ ｉ、５ｗ
   ｔ％以下、Ｍｇ ｉ、：３ ｗｔ％以下、５１１０ｗｔ
   ％以下、Ｆ ｅ １．０ｗｔ％以下、Ｃｕ ０．４ ｗ
   ｔ％以下及びＺｒ０．２ｗｔ％以下の範囲内で倒れか１
   種以上とを含み、残部アルミニウムよりなる陰極防食用
   フィン材。 ’ｌ Ｃａ Ｏ，０２〜３．０ ｗｔ％、Ｚｎ ３．
   ０ ｗｔ％以下と、Ｍｎ １．５ ｗ ｔ％以下、Ｍｇ
   １．３ ｗ ｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｆｅ
   １．Ｏｗ ｔ％以下、Ｃｕ０．４ｗｔ％以下及びＺｒ
   ０．２ｗｔφ以下の範囲内で倒れか１種以上とを含み、
   残部アルミニウムよりなる陰極防食フィン材。