JPS601558B2 - 熱交換媒体製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換媒体製造法に係り、アルミニウム又はア
ルミニウム合金材を次亜ハロゲン酸塩溶液で処理して酸
化皮膜を生成させた後、この酸化皮膜をケイ酸塩溶液で
処理し、その後このように表面処理された素材を例えば
ドロープレス加工又はドローレスプレス加工等のの成形
加工を行ない組み立てることにより、製造能率よく、す
なわち加工性及び製造歩蟹り良く熱交換媒体を低コスト
で簡単に製造できるよつになり、しかもこのようにして
作られた熱交換媒体はその耐食性及び熱交換効率等の特
性に優れたものである熱交換媒体製造法を提供すること
を目的とする。

従来、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下単にア
ルミニウムという）製の熱交換媒体は、熱交換効率及び
防錆性の点からアルミニウム表面に表面処理皮膜が施さ
れている。

そして、この表面処理皮膜はアルミニウム材を所定形状
のフィンに成形加工して組み立て後に生成されているの
であるが、このようなポストコート処理法は、■処理性
の点からフィンの形状、フィンピッチに制約が有り、■
形状が複雑な為、均一な処理が困難で、液だまり発生等
による外観不良及びさらには熱交換効率の低下とを起こ
しやすい、■処理液が表面に付着したまま処理槽から取
り出されるので処理液の持出しが多く、不経済である、
等の欠点があり、従ってアルミニウム材をフィンに成形
加工して組み立てる前の段階において表面処理皮膜を形
成、すなわちプレコート処理できるものであれば、表面
処理をあらかじめ行っておく方が望ましい。すなわち、
プレコート処理法はポストコート処理法に比べて格段に
容易であり、かつ皮膜形成も均一なものとなるのである
が、ブレコート処理したアルミニウム材を、例えばプレ
ス機により張出し成型、深いまり成型、打抜き加工ある
いはしごき加工等の各種の成型加工を行なう段階におい
てプレコート膜を損傷してしまい、耐食性及び熱交換効
率を低下させてしまい、さらには成型加工工程時に使用
するプレス油の付着を除去する為に例えばトリクレン溶
液で処理すると、皮膜の水ヌレ性が低下し、熱交換効率
も悪くなるといった欠点がある。例えば、塗装によるプ
レコートを行なった場合には、このプレコート材を成形
加工すると、特にドローレスプレス加工を行なうと、し
ごさ部に割れが発生したり、プレアー部が破損し、耐食
性及び熱効率が低下したものとなるのみでなく、加工性
が極めて悪く、さらには加工後に行なうトリクレン脱脂
処理によって塗膜層が溶解したりするといった欠点があ
り、又、例えばべ−マィト処理等によってプレコートを
行なった場合には、このプレコート材を成形加工すると
、しごき部に割れが生じ、耐食性及び熱交換効率が低下
したものとなり、加工性は悪く、さらには加工後に行な
うトリクレン脱脂処理によってべーマィト皮膜の水ヌレ
性は著しく低下したものとなる等の欠点がある。本発明
は上記欠点ご除去したものであり、以下その実施例につ
いて説明する。

本発明になる熱交換媒体製造法は、アルミニウム又はア
ルミニウム合金材を、例えばカリウム、ナトリウム、カ
ルシウムの次亜塩酸塩又は次亜臭素酸塩等の中から選ば
れた少なくとも一種類の化合物を含む水溶液中に浸潰す
るか、あるいはその水溶液を散布することにより、アル
ミニウム又はアルミニウム合金材表面に、例えば膜厚が
約２〜１０爪９／ｄわ、望ましくは約５〜８の９／ｄで
の酸化皮膜を生成させた後、ケイ酸塩溶液に、例えば約
５〜６晩沙間浸債あるいは散布して後処理を施して乾燥
し、このような表面処理工程の行なわれたアルミニウム
又はアルミニウム合金材をドロープレス加工又はドロー
レスプレス加工等の成形加工することによって熱交換媒
体を作るものであり、このようにすることによって耐食
性及び熱交換効率に優れた熱交換媒体を加工性良く、か
つ製造歩留に良く、低コストで作れるようになったので
ある。

この製造工程中、熱交換媒体素材のプレコート処理工程
における次亜ハロゲン酸塩水溶液における処理は、次頭
塩素酸イオン又は次亜臭素酸イオン等の次亜ハロゲン酸
イオンの濃度が低すぎると、酸化力が弱く、耐食性があ
まり良好でなく、さらには熱交換媒体に成形加工後に行
なう、例えばトリクレン溶液等による脱脂処理を行なう
と水ヌレ性が著しく低下するものとなるので、又逆に次
亜ハロゲン酸イオンの濃度が高すぎると、皮膜にピッテ
ィングが生じたり「均一な膜厚のものとなり‘こくく、
さらにはトリクレン溶液等による脱脂処理を行なうと水
ヌレ性が低下するものとなるので、次亜ハロゲン酸イオ
ン濃度は約２００〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約２０
０〜８００ｐｐｍのものであることが望ましい。

又、次亜ハロゲン酸塩水溶液による処理時の溶液のＰＨ
は、約１０〜１２Ｌ好ましくは約１０．２〜１１．４と
なるよう水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、あるいは
水酸化カルシウム等で調整しておくことが望ましい。又
、この処理時の液温は約２５〜１００００、好ましくは
約７０〜９００Ｃで、又、処理時間は約１〜２び分、好
ましくは約２〜５分であることが望ましい。さらにはも
フィンへの加工性の面より酸化皮膜の膜厚が約２〜１０
の９／ｄめであることが望ましい。又、次蛭ハロゲン酸
塩水溶液による処理工程後に行なわれるケイ酸ナトリウ
ム又はケイ酸カリウム等のケイ酸塩水溶液による処理は
、アルマイト皮膜あるいはＭＢＶ皮膜を皮膜を封孔処理
する場合の処理と異なり、すなわち皮膜の耐食性の向上
を目的とする封孔作用として作用させるものではなく、
熱交換媒体への成形加工後に行なわれるトリクレン溶液
等による脱脂処理時に皮膜の水ヌレ性が低下しないよう
に防止作用として働ら〈よう処理されるものである。

このことは、次亜ハロゲン酸塩水溶液による酸化皮膜表
面に、ケイ酸塩で総称されるアルカリ金属酸化物と二酸
化ケイ素を含有する溶液中の二酸化ケイ素と金属酸化物
とを数分子層結合させることを意味するものであり、従
ってケイ酸塩溶液による処理条件は、溶液のＰＨが約１
０〜１２、好ましくは約１０．５〜１１．５となるよう
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルキルェタノー
ルァミン等の塩基性有機化合物で調整しておくことが望
ましく、処理温度が約２５〜１００℃、好ましくは約６
０〜９５００で、処理時間が約５〜６の砂、好ましくは
約２０〜４９妙であることが望ましし、。例えば、ケイ
酸塩水溶液による処理時間が長すぎると、すなわち封孔
処理のような処理になると皮膜が鹸化し、その結果素材
を熱交換媒体に成形加工する加工性が低下するものとな
り、又、逆に処理時間が短かすぎると、素材を熱交換媒
体に成形加工した後に行なうトリクレン溶液等による脱
脂処理によって皮膜表面の水ヌレ性が低下する。又、ケ
イ酸塩処理後に行なう乾燥は、水洗後に２３０００以下
の温度、好ましくは約１００〜１５０００で乾燥させる
ことが望ましい。

これは、乾燥温度が低すぎると、ケイ酸塩と酸化皮膜と
の結合が不充分なものとなり、又逆に高すぎると、素材
の機械的性質が変化し、熱交換媒体への成形加工が悪く
なるからである。次に、本発明の具体的実施例について
述べる。

実施例 １ＪＩＳ１２００−日２６アルミニウム合金の
薄肉展伸材（コイル中５００柳、コイル長さ３０００肌
、コイル厚さ０．１１０物）を、温度約８０〜８５℃の
Ｃａ（Ｃぞ○）２水溶液（ＰＨ約１１．２、Ｃそ○濃度
約５００ＰＰｍ）に約４分間浸債処理して、展伸村表面
に約８．０の９／ｄあの腰厚の酸化皮膜を生成させた後
、水洗を行ない、その後温度約９５００の水ガラス溶液
（水ガラス濃度約１％、ＰＨ約１１．２）に約４５秒間
浸債処理を行ない、次にシャワー後浸濃水洗をなし、そ
の後約１００り０で３０秒間乾燥処理する。

このようにして、展伸材表面にプレコート処理を施した
後、このプレコート展伸材をドローレスブレス加工する
ことによって所定形状のフィンを形成し、加工工程後フ
ィンにトリクレン脱脂処理を施し「加工工程中に付着し
た油を除去し、最後にフィンの組み立を行なってフィン
ピッチの小さな熱交換器を構成する。

実施例 ２ 実施例１と同じ展伸材を、温度約８０〜８５００のＮａ
Ｃ夕○水溶液（ＰＨ約１０．６〜１０．８Ｃど○濃度約
２００ＰＰｍ）に約３．５分間浸債処理して表面に約６
．０の９／ｄめ厚の酸化皮膜を生成した後、水洗を行な
い、次に温度約９０００の水ガラス溶液（水ガラス濃度
０．５％、ＰＰｍ約１１．２）に約３現砂浸簿処理して
後処理を行ない、シャワー後浸債水洗をなし、その後約
１０ぴ０で３の砂間乾燥処理する。

上記のようなプレコート処理の行なわれた展伸村を、実
施例１と同様な成形加工を行なってフィンを形成し、ト
リクレン脱脂処理を施し、フィンの組み立てを行なって
実施例１と同様な熱交換器を構成する。

実施例 ３ 実施例１におけるＣａ（Ｃそ○）２水溶液による処理の
代りに、辰伸材を温度約８０〜８５ｏｏのＮａＢｒ○水
溶液（ＰＨ約１１．０〜１１．２、Ｂｒ○濃度約２００
ＰＰｍ）で約４分間処理して、辰伸材表面に約６．５の
９／ｄ力厚の酸化皮膜を生成させた後、実施例１と同機
に行なって熱交換器を構成する。

実施例 ４実施例１におけるＣａ（Ｃと○）２水溶液に
よる処理の代りに、辰伸材を温度約８０〜８５ｏＣのＮ
ａＣ夕○水溶液（ＰＨ約１０．８〜１１．０、Ｃ夕○濃
度約８００ＰＰｍ）で約４分間処理して、展伸材表面に
約８．５の９／ｄ〆厚の酸化皮膜を生成させた後、実施
例１と同様に行なって熱交換器を構成する。

実施例 ５実施例１におけるＣａ（Ｃそ○）２水溶液に
よる処理の代りに、辰伸材を温度約７０〜７５ｏ０のＮ
ａＣ〆○水溶液（ＰＨ約１０．８〜１１．０、Ｃそ０濃
度約５００ＰＰｍ）で約５分間処理して、展伸材表面に
約７．０の９ノｄ〆厚の酸化皮膜を生成させた後、水洗
を行ない、その後温度約６０ｏ○で実施例１の水ガラス
溶液を用いて同様な処理を行ない、その後実施例１と同
様に行なって熱交換器を構成する。

実施例 ６実施例５における次頭塩素酸ナトリウム水溶
液による処理温度を約８０〜８５ｑ○、処理時間を約３
分間として展伸材表面に約６．５の９／ｄ〆厚の酸化皮
膜を生成させた後、水洗を行ない、その後温度約６００
０の水ガラス溶液（水ガラス濃度０．５％、ＰＨ約１０
．８）に約４５秒間浸債処理して後処理を行ない、その
後実施例５と同様に行なって熱交換器を構成する。

実施例 ７ 実施例６における水ガラス溶液による処理を、ジメチル
アミノアルコールでＰＨ約１１．０に調整した濃度約０
．０５％水ガラス溶液を用いて約９０ＣＯで約３の砂・
間として、実施例６と同様にして熱交換器を構成する。

実施例 ８実施例６における水ガラス溶液による処理を
、ジメチルアミノアルコールでＰＨ約１０．８に調整し
た濃度約０．０１％水ガラス溶液を用いて約６０ｏｏで
約６■砂間として、実施例６と同様にして熱交換器を構
成する。

比較例 実施例１における次亜塩素酸カルシウム水溶液による処
理の代りに、０．５％アンモニア水（ＰＨ約１０．５）
を用いて温度約９５０Ｃで約３．５分間処理して、展伸
材表面に約１２．５の９／ｄで厚の酸化皮膜を生成させ
た後、実施例１と同様にして熱交換器を構成する。

上記実施例のようにして作られた熱交換器の熱交換性能
及び耐食性は極めて優れたものであるのに対し、比較例
のようにして作られた熱交換器の熱交換性能及び耐食性
は劣るものであった。

特に、比較例になる熱交換器は、プレコート材をフィン
に成形加工する工程において例えばフレアーとび等が起
き、プレコート膜が破損し、耐食性が格段に劣るものと
なっている。これは、第１図に示された例えば実施例４
の処理による酸化皮膜の走査電子顕微鏡写真と、第２図
に示された比較例の処理による酸化皮膜の電子顕微鏡写
真より明らかなように、本発明の酸化皮膜は花弁状の酸
化皮膜の密度が高く、かつその酸化皮膜が細かく生成し
ていて、薄い皮膜にして加工性が良好で耐食性に優れた
ものとなっている。

すなわち、このような酸化皮膜をケイ酸塩溶液によって
処理した素材をドローレスプレス加工したフィン表面を
観察すると、すなわち第３図に示された例えば実施例４
のフィンのしごき部表面の走査電子顕微鏡写真と、第４
図に示された比較例のフィンのしごさ部表面の走査電子
顕微鏡写真とより明らかなように、本発明のプレコート
膜は成形加工に際して損傷がほとんどないのに対し、比
較例のプレコート膜では成形加工によって大きな亀裂が
生じたものとなっており、その為耐食性が比較例のもの
は著しく劣るものとなっている。又、本発明の熱交換媒
体のプレコート膜は、フィンに成形加工後に行なう、例
えばトリクレン脱脂処理を行なっても、プレコート膜の
水ヌレ性はあまり低下せず、フィンピッチの小さな熱交
換媒体を組み立ててもフィン間に水滴によるブリッジは
作られず、従って通風抵抗は大きくならす、ファンの容
量は小さく、省エネルギーなものとなり、ランニングコ
スト面でも有利なものである。上述の述く、本発明に係
る熱交換媒体製造法は、アルミニウム又はアルミニウム
合金材を次亜ハロゲン酸塩溶液で処理して表面に酸化皮
膜を形成した後、ケイ酸塩溶液で処理し、その後この表
面処理されたアルミニウム又はアルミニウム合金材を成
形加工し、この成形加工されたものを組み立てて熱交換
媒体を作るものであるので、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金材を成形加工した後に表面処理して熱交感媒体
を作るといった製造法よりも格段にスムーズで、簡単に
、かつ能率よく熱交換媒体を低コスト製造でき、又表面
処理した後に成形加工しても表面処理膜が破損すること
なく加工性よく成形加工が行なえ、さらには製造された
熱交換媒体の熱交換効率及び耐食性に優れたものであり
、又フィンピッチを小さくしても水滴が付着してブリッ
ジが形成されることもなく、ランニングコストも低廉な
ものであり、かつ製造すなわち表面処理工程に際して９
Ｅ液処理に公害上の問題もない等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は、本発明に係る熱交換媒体の成形加
工前及び成形加工後の表面の走査電子顕微鏡写真、第２
図及び第４図は、比較例に係る熱交換媒体の成形加工前
及び成形加工後の表面の走査電子顕微鏡写真である。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム又はアルミニウム合金材を次亜ハロゲ
   ン酸塩溶液で処理して表面に酸化皮膜を形成した後、ケ
   イ酸塩溶液で処理し、その後この表面処理されたアルミ
   ニウム又はアルミニウム合金材を成形加工し、この成形
   加工されたものを組み立てて熱交換媒体を作ることを特
   徴とする熱交換媒体製造法。 ２ ケイ酸塩溶液による処理は、酸化皮膜表面に二酸化
   ケイ素が数分子層結合するものである特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換媒体製造法。 ３ 酸化皮膜は、膜厚が２〜１０ｍｇ／ｄｍ＾２のもの
   である特許請求の範囲第１項記載の熱交換媒体製造法。