JPS6358218B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブレージングに際して、防食性の低
下しないように構成した熱交換器等に使用される
アルミニウム合金材に関する。

本発明は、また自動車用ラジエータ等として使
用されるアルミニウム熱交換器において、使用時
に起る腐食を防止するために、予め防食処理を施
した犠牲防食材の改良に関する。

熱交換器は、通常、第１図に示すように、ほぼ
矩形状をなす中央コアａを挾持するように、上下
にプレートｂを介してタンクｃを配設してなり、
コアａは、第２図に示すように、冷却水を通す複
数の熱交換チユーブｄ間に、蛇行状のフインｅを
ろう付等の手段によつて介在させて構成されてい
る。

このような熱交換チユーブｄにおいては、その
内面、すなわち通水側における水に対する防食性
が要求され、同時に外面において、フインｅとの
間にガルバニツクアクシヨンによつて生ずる溶解
を防止しなければならない。

このような理由から、熱交換器のフインを構成
する材料としては、従来、熱交換チユーブよりも
電位の低い犠牲陽極材を使用し、フインの方を先
に腐食させることによつて、熱交換チユーブに貫
通孔が発生するのを防止してきた。

犠牲陽極材としては、カソード防食法として知
られるように、Al−Mn系合金A3003（JIS呼称）
を芯材として使用し、かつ皮材として、Al−Zn
−Mg系合金A7022をクラツドしたものがよく知
られている。

また、上記A7022のクラツドに代えて、芯材の
表面から内部に向かつて漸減する亜鉛濃度斜傾を
有するように、拡散処理を行い、合金層を形成さ
せる方法も採用されている。

これは、アルミニウム中における亜鉛の拡散係
数が大きいという性質を利用したもので、亜鉛粉
末をプリントし、熱間圧延によりロール圧接で行
われる。

第３図の曲線ｆに示すように、圧延後は、亜鉛
層は薄層でありカソード防食には向かないが、拡
散処理後は、曲線ｇのように芯材中に拡散され、
防食効果を備える犠牲陽極材として使用できるの
である。

しかしながら、上述の犠牲陽極材を用いた場合
でも、熱交換器を組立てる際に行われる真空ろう
付け（バキユーム・ブレジング法）や、キヤリア
ガス法によつて、アルミニウム中の亜鉛が蒸発す
る現象が生ずる。そのため、防食の効果を損ねた
り、ろう付け時のろうの流れを阻害して、熱交換
チユーブやプレート接合部、タンクとプレートの
接合部など、接合不良の原因となり、水洩れを生
ずるような欠陥を発生させやすい難点がある。

本発明は、真空中でのろう付けを行つた後に
も、所望の亜鉛残留濃度を維持するように、犠牲
陽極材にマスキング処理を施してなり、熱交換器
等に使用される耐食性アルミニウム合金材を提供
しようとするものである。

以下本発明を、図示の実施例に基いて詳細に説
明する。

本発明と比較するために、拡散処理されたAl
−Zn合金が、真空中における熱処理後に、表面
から亜鉛が蒸発し、残留亜鉛濃度が低下する状態
を測定した値が、第４図に示されている。

第４図のグラフにおける条件は、素材Al−Zn
（1.5％）合金、板厚0.15mmのものを真空中（１×
10^-5Torr）、温度605゜〜625℃で熱処理したもので
ある。

グラフ中、曲線ｈで示されるように、アルミニ
ウム板から全体的に亜鉛が蒸発し、その減少率
は、端部すなわち表面において特に大きい。

このように、残留亜鉛濃度が低下すると、犠牲
陽極材としての効果は期待できない。熱交換チユ
ーブとフインとの接合部における電位差は、実験
により、50〜100ｍＶが望ましいことが判明して
いる。

したがつて、上記電位差を得るための残留亜鉛
濃度は、例えば第５図に示すグラフから求められ
る。

このグラフは、熱交換チユーブを、Al−Mn系
合金A3003、あるいは純アルミニウムA1050と
し、フインをAl−Zn合金とした場合の両者に生
じる腐食電位差を表わしている。

すなわち、A3003及びA1050の電位は直線ｊで
示され、Al−Zn合金の亜鉛濃度に対する電位は
曲線ｋで示されている。このグラフから、所望の
腐食電位差50〜100ｍＶを得る亜鉛残留濃度は、
0.7％〜1.2％という値にすればよいことがわか
る。

このことから、真空中でのAl−Zn合金からの
亜鉛の蒸発を防止するために、上述の目的に合う
抑止材をマスキングすることを考え、種々の実験
の結果、本発明によるアルミニウム合金材が得ら
れた。

第６図における１は、熱交換器のコアを構成す
るフイン用アルミニウム合金板である。２は芯材
で、板厚0.125mmのアルミニウム板の表裏両面よ
り亜鉛を拡散処理させたAl−Zn（1.5％）のアル
ミニウム合金板であり、この芯材１の上下の両面
をそれぞれ覆うように、皮材としてのマスキング
部材３がクラツドされている。

マスキング部材３は、芯材の板厚t₁＝0.125mm
の0.1％〜10％が良いが、本実施例では、板厚の
１割0.1t₁＝0.0125mmの厚さを有する純アルミニウ
ム（JIS呼称A1100）の被膜である（第９図参
照）。

第７図における４は、コアを構成する熱交換チ
ユーブ用アルミニウム合金板である。５は犠牲陽
極材であり、これは、芯材５ａとしての0.125mm
厚のAl−Mn合金板A3003と、この芯材５ａの下
面を被覆するようにクラツドされたAl−Si系の
ろう材５ｂと、芯材の上面を被覆するようにクラ
ツドされたAl−Zn−Si系合金A7072のカソード
防食膜５ｃとで、構成されている。

さらに、犠牲陽極材５の皮材としてのカソード
防食膜５ｃを覆うように、マスキング部材６がク
ラツドされている。このマスキング部材６は、
0.0125mmの厚さを有する純アルミニウム（JIS呼
称A1100）の被膜である。

しかして、第６図に示した両面にマスキング部
材３を被覆したアルミニウム合金板１は、蛇行状
に折曲され、第８図に示すようなフイン７に成形
される。

第７図に示した、一表面だけマスキング部材６
が被覆されたアルミニウム合金板４は、このマス
キング部材６が内面となるように管状の熱交換チ
ユーブ８に成形される。

第８図に示すように、コアが組立てられた場合
には、熱交換チユーブ８のろう材５ｂと、フイン
７のマスキング部材３がそれぞれ当接された状態
となる。

このコアは、真空状態の炉内においてブレージ
ングされるが、このときの熱処理温度によつて、
アルミニウム合金材の亜鉛の拡散作用が起る。

すなわち、フイン７の芯材２内の亜鉛は、マス
キング部材３を通過し、さらにマスキング部材３
の表面から炉内へ蒸発して行く。このときの、亜
鉛の拡散速度は、マスキング部材３の厚及び熱処
理温度等によつて変化する。

さらに、熱処理の時間及びマスキング部材３の
厚を所望の数値にすることによつて、アルミニウ
ム合金板１中の残留亜鉛濃度を調整することがで
きる。

同様に、熱交換チユーブ８の内周面において
も、カソード防食膜５ｃから真空中に蒸発する亜
鉛の蒸発量は、マスキング部材６によつて調整さ
れる。このような残留亜鉛の調整と同時に、熱交
換チユーブ８とフイン７とは接合部において、ろ
う材５ｂの溶解によりろう付けされる。

第９図には、このブレージング終了後のフイン
７、すなわちマスキング部材３を両面にクラツド
したアルミニウム合金板１の板厚断面における残
留亜鉛濃度分布が曲線ｌによつて示されている。
破線ｍは、芯材２にマスキング部材３をクラツド
してない場合の残留亜鉛濃度分布を示すものであ
る。なお、２′は芯材２の領域、３′はマスキング
部材３の領域を示す。

曲線ｌと破線ｍの差が、マスキング部材３によ
つて調整された、すなわち抑制された亜鉛量を示
している。

このように、本発明によるアルミニウム合金材
１は、真空中におけるブレージング後において
も、所望の残留亜鉛濃度0.7〜1.2％を維持するこ
とができ、このフインと熱交換チユーブとの間に
おいて、所望の腐食電位差を保つことができる。

第８図に示すように、熱交換チユーブ８の内面
においても、ブレージングに際して犠牲陽極材５
のカソード防食膜５ｃからの亜鉛の蒸発を、マス
キング部材６が調整するので、所望の残留亜鉛濃
度を保つことができる。

以上詳細に説明したように、本発明のアルミニ
ウム合金材を使用した、フイン及び熱交換チユー
ブによつて熱交換器を製作すれば、真空中でのブ
レージングを行つた後でも、熱交換チユーブとフ
インの間あるいは熱交換チユーブと通水との間に
おいて、残留亜鉛濃度の調整により、所望の腐食
電位差を保ちカソード防食の効果を上げることが
でき、耐久性のある熱交換器を製作できる。

上記実施例においては、拡散処理されたAl−
Zn合金、又は皮材としてAl−Zn−Mg系合金を、
Al−Mn系合金にクラツドした２種の犠牲陽極材
に、マスキング部材として、純アルミニウム合金
（JIS呼称A1100）を使用したが、このマスキング
部材は、亜鉛の拡散を調整する次のような純アル
ミニウム、又はアルミニウム合金が使用できる。

すなわち、展伸材として使われる純アルミニウ
ム（JIS呼称A1000番台、例えばA1080、A1100、
A1200）、同様にAl−Mn系合金（A3000番台）、
Al−Mg系合金（A5000番台）、Al−Mg−Si系合
金（A6000番台）が本発明のマスキング部材とし
て使用できることが判明した。

なお、亜鉛の熱処理を行う関係で、Al−Cu系
合金（A2000番台）及びAl−Si系合金（A4000番
台）はマスキング部材として使用できない。

また、Al−Zn−Mg系合金（A7000番台）は、
ブレージングに際して、残留亜鉛濃度を調整でき
ないため、本発明におけるマスキング部材として
使用できない。

なお、上述した実施例においては、本発明を自
動車用熱交換器に使用する素材としてのみ説明し
たが、本発明の合金材は、製品の耐久性の向上を
企図して、太陽熱利用の冷暖房・給湯システムに
用いるようなコレクター、あるいは海水用熱交換
器などの素材としても使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知の熱交換器の正面図、第２図
は、第１図の要部コアを一部破断して示す斜視
図、第３図及び第４図は、アルミニウム合金板の
残留亜鉛濃度を示すグラフ、第５図は、金属間に
生じる電位差を示すグラフ、第６図は、本発明の
一実施例を一部破断して示す斜視図、第７図は、
本発明の他の実施例を一部破断して示す斜視図、
第８図は、本発明を熱交換器のコアに使用した状
態を第２図Ｘ−Ｘ線による位置で示す横断面図、
第９図は、本発明によるアルミニウム合金材の残
留亜鉛濃度を示すグラフである。 １……フイン用アルミニウム合金板、２……芯
材、３……マスキング部材、４……熱交換チユー
ブ用アルミニウム合金板、５……犠牲陽極材、５
ａ……芯材、５ｂ……ろう材、５ｃ……カソード
防食膜、６……マスキング部材、７……フイン、
８……熱交換チユーブ、ａ……コア、ｂ……プレ
ート、ｃ……タンク、ｄ……熱交換チユーブ、ｅ
……フイン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜鉛を含むアルミニウム合金の犠牲陽極材を
   芯材とし、該芯材の少なくとも一方の表面に、マ
   スキング材としてアルミニウム合金を所定の厚さ
   にクラツドしてなり、該マスキング材の厚さを調
   整することによつて、真空中における熱処理後、
   マスキング部材表面に所望のカソード防食性を得
   るように、残留亜鉛濃度を保たせたことを特徴と
   する熱交換器等に使用されるアルミニウム合金
   材。 ２ 真空炉における熱処理後の残留亜鉛濃度が
   0.7〜1.2％となるように、マスキング部材の厚さ
   を定めてなる特許請求の範囲第１項に記載のアル
   ミニウム合金材。 ３ マスキング部材が、純アルミニウムである特
   許請求の範囲第１項に記載のアルミニウム合金
   材。 ４ マスキング部材が、Al−Mn系合金である特
   許請求の範囲第１項に記載のアルミニウム合金
   材。 ５ マスキング部材が、Al−Mg系合金である特
   許請求の範囲第１項に記載のアルミニウム合金
   材。