CN104768690B

CN104768690B - Al合金管的接合体和使用其的热交换器

Info

Publication number: CN104768690B
Application number: CN201380057783.0A
Authority: CN
Inventors: 广田正宣; 横山昭; 横山昭一; 高桥正敏; 原康人; 大谷良行; 森谦介; 儿岛洋; 儿岛洋一
Original assignee: UACJ Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: UACJ Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: WO2014076949A1; JPWO2014076949A1; JP6457271B2; CN104768690A

Abstract

本发明提供一种Al合金管的接合体和使用其的热交换器，该接合体将在内管的外表面具有牺牲层的Al合金管的直管部与另一Al合金管的扩口部嵌合，钎焊多个Al合金管而成，在钎焊前的状态下，在直管部的外表面，具有未设置牺牲层的部分，在钎焊后的状态下，形成有与直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置牺牲层的部分，由此起到提高通过钎焊得到的接合部的耐蚀性的效果。

Description

Al合金管的接合体和使用其的热交换器

技术领域

本发明涉及提高了通过钎焊得到的接合部的耐蚀性的Al合金管的接合体和组合该接合体和翅片(fin)材料而成的热交换器。

背景技术

以散热器、电容器、蒸发器等为代表的汽车用铝制热交换器，能够以轻量化为目的被制造、使用。另外，在空调器等空调设备中，从成本方面的观点出发，以前使用着铜制的配管，不使用铝制配管。但是，近年来，因铜的价格飞涨，铝比铜在成本方面占有优势，取代铜，在配管中使用铝的空调设备用的热交换器受到关注。

家用空调器的热交换器，以往通过机械扩管将铜制的管的直管(straight)部和铝制的翅片材接合。将管的直管部和翅片接合后，利用扩口(flaring)加工将直管端部的一方进一步扩管，插入称为R弯曲(R bend)的其它U字部件的管材端部，通过吹管硬焊(torchbrazing)接合，制作热交换器。

在将管置换为铝合金的热交换器中，与以往的铜制的热交换器相比较，产生在高温多湿下发生的孔蚀形态的腐蚀问题。在管的直管部或与翅片不接触的R弯曲部及管的折弯部的管材内表面，因为在制冷剂中使用氟利昂气体等气体，所以，没有腐蚀的顾虑，但在外表面，暴露于高温多湿的条件时，在表面发生孔蚀，如果其发展，就有可能导致贯通的事故。

在汽车用热交换器等中，能够使用在表面包覆有纯度99.0％以上的纯Al材料的2层包覆材料、包覆有Al-1％Zn材料的包覆材料、在表面热喷涂有纯Zn的热喷涂材料。由此，包覆在表面的纯Al、Al-1％Zn、纯Zn作为牺牲阳极层发挥作用，防止腐蚀导致的贯通。已明确，通过将它们应用于家用空调用的热交换器中，能够防止管的直管部或不与翅片接触的R弯曲部和管的折弯部的腐蚀所致的贯通。

但是，在表面使用牺牲阳极材料的包覆管或热喷涂管中，在管的直管部与R弯曲部之间的吹管硬焊部的接合部中，产生腐蚀引起贯通泄漏的问题。如图7所示，这是由于设置在表面的牺牲阳极层比吹管硬焊部的钎料填角焊缝(fillet)更容易发生腐蚀导致的溶解，该部分优先腐蚀而发生的。另外，在Zn热喷涂管的情况下，在钎料填角焊缝中，形成Zn浓化层，由此发生腐蚀引起的贯通。图7中，1是端部被扩管的管材的扩口(flare)部，2是插入到扩口部1中的管材的直管部，3是在钎焊部中优先腐蚀的牺牲阳极材料，4是内管，5是钎料填角焊缝，7是通过填角焊缝5接合的管材的接合部。

作为防止这样的接合部的腐蚀的手段，如在专利文献1中所记载的，可以考虑利用在内侧设置有钎料层或焊料层的套筒(sleeve)围绕铝管体的接合部后进行加热接合。在该方法中，接合部分的长度变长，由此能够延长直至贯通泄漏为止的时间，但不能完全防止牺牲材料的优先腐蚀。另外，如果使用该方法，则因为在接合部分连接套筒，所以，随着零件数和工时的增加，有成本增加的问题。

另外，作为防止接合部的腐蚀的其它手段，如在专利文献2和3中记载地，可以考虑如下方法：使用添加了1.0～2.0％的Zn的钎料，利用吹管硬焊接合铝管彼此，使接合部的钎料填角焊缝和Al-Zn牺牲层一体化，防止优先腐蚀。但是，即使能够防止Al-Zn牺牲层的优先腐蚀，但因为钎料填角焊缝自身的腐蚀速度也增加，所以仍有可能无助于接合部自身的耐蚀性的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭58-163572号公报

专利文献2：日本特开2010-221256号公报

专利文献3：日本特开2010-240696号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于上述问题，进行了深入研究而作出的，提供一种作为通过钎焊得到的接合体的能防止钎焊部的优先腐蚀而不会发生钎焊部的贯通泄漏的耐蚀性优异的Al合金接合体以及组合该接合体和翅片材而成的热交换器。

本发明在第1方面中为，一种Al合金管的接合体，其特征在于：

所述接合体使用两端部由直管部和扩口部中任意者构成的多个Al合金管，将在内管的外表面具有Al-Zn牺牲层的一Al合金管的直管部和另一Al合金管的扩口(flare)部嵌合，钎焊多个Al合金管而成，

在钎焊前的状态下，在所述直管(straight)部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分。

本发明在第2方面中为，一种Al合金管的接合体，其特征在于：

所述接合体使用两端部由直管部和扩口部中任意者构成的多个Al合金管，将在内管的外表面具有Al-Zn牺牲层的一Al合金管的直管部和另一Al合金管的扩口部嵌合，钎焊多个Al合金管而成，

在钎焊前的状态下，在所述直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，在所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧与直管部的外表面接触的填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的端部接触。

本发明在第3方面中为，一种Al合金管的接合体，其特征在于：

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，在所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧与直管部的外表面接触的填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的表面接触，从所述填角焊缝端部起填角焊缝和在直管部的外表面设置的Al-Zn牺牲层沿着管轴方向连续接触的长度小于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度的60％。

本发明在第4方面中为，一种Al合金管的接合体，其特征在于：

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，在所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧与直管部的外表面接触的填角焊缝端部，在直管部的外表面的未设置Al-Zn牺牲层的部分与内管的表面接触，位于所述未设置Al-Zn牺牲层的部分两端的Al-Zn牺牲层的端部中未形成填角焊缝一侧的Al-Zn牺牲层端部与所述填角焊缝端部的沿着管轴方向的距离，小于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度的60％。

本发明在第5方面中为，如第1～4方面中任一项所述的Al合金管的接合体，所述Al合金管的内管含有：0.8～1.6质量％的Mn、0.1～0.8质量％的Cu、小于0.7质量％的Si、小于0.7质量％的Fe，剩余部分包括Al和不可避免的杂质，在该内管的外表面，设置有含有0.5～5.0质量％的Zn、剩余部分包括Al和不可避免的杂质的Al-Zn牺牲层。

本发明在第6方面中为，如第1～5方面中任一项所述的Al合金管的接合体，所述填角焊缝与直管部的未设置Al-Zn牺牲层的外表面的接合界面处的Zn浓度小于0.2质量％。另外，在本发明的第7方面中为，一种热交换器，接合有第1～6方面中任一项所述的Al合金管的接合体和翅片材。

发明效果

根据本发明，提供一种作为通过钎焊得到的接合体的与现有技术的Al合金接合体相比更能防止钎焊部的优先腐蚀、接合部的耐蚀性优异的Al合金接合体以及组合该接合体和翅片材而成的热交换器，它们在工业上发挥显著的效果。

附图说明

图1是表示本发明的接合方法的截面图。

图2是表示牺牲阳极层发生优先腐蚀时的电位状态的接合部的截面图。

图3是示意地表示牺牲阳极层的优先腐蚀的进行的接合部的截面图。

图4是示意地表示本发明中的接合部的第一形态的接合体的截面图。

图5是示意地表示本发明中的接合部的第二形态的接合体的截面图。

图6是示意地表示本发明中的接合部的第三形态的接合体的截面图。

图7是表示现有技术中的牺牲阳极层的优先腐蚀的接合部的截面部。

具体实施方式

A.贯通泄漏现象的机理

本发明人们研究了在通过吹管硬焊接合了设置有Al-Zn牺牲层的Al合金管的情况下，在接合部中Al-Zn牺牲层优先腐蚀导致贯通泄漏的现象的机理。具体而言，研究了如下情况：如图1所示，在利用扩口加工对端部进行了扩管的一Al合金管的扩口部1中插入另一Al合金管的直管部2，使用吹管硬焊钎料(torch brazing material)5通过吹管硬焊，将两管接合。在这里，在扩口部1、直管部2的内管4的外表面形成的层3表示Al-Zn牺牲层。

在设置有Al-Zn牺牲层的Al合金管中最终导致贯通泄漏的现象是由于，如图2所示，在接合部7中，Al-Zn牺牲层3的自然电位比吹管硬焊钎料5和Al合金管的内管4更贱(自然电位较负、较低)导致的。在图2中，曲线图的纵轴表示从Al合金管的直管部2的轴中心向半径方向的任意距离，自然电位表示各部位的相对电位。而且，如图3示意地所示，在腐蚀进行的腐蚀中期，在Al合金管的直管部2中的除了接合部7以外的Al-Zn牺牲层31消失。另外，已明确，在腐蚀进行的腐蚀后期，由于吹管硬焊钎料5和Al-Zn牺牲层3的自然电位差的作用，Al合金管的直管部2的接合部7中的Al-Zn牺牲层32优先腐蚀。

本发明人们深入研究的结果发现，作为防止在该吹管硬焊部发生的Al-Zn牺牲层的优先腐蚀的根本对策，对于设置有Al-Zn牺牲层的Al合金管中的贯通泄漏而言，有效的是在接合部7设置不存在Al-Zn牺牲层的部分。

在本发明中，能够使用在由Al合金组成的内管的外表面设置有Al-Zn牺牲层的Al合金管。作为Al-Zn牺牲层，可以使用包覆层、Zn热喷涂层、Zn镀层、Zn置换处理层等。

B.接合体的形态

是使用两端部由直管部2或直管部2组成的多个Al合金管，将它们接合而成的形态。如图4所示，使用多个将一端部设为扩口部1、将另一端部设为直管部2的Al合金管，使第一Al合金管的直管部2嵌合在第二Al合金管的扩口部1，接着，使第二Al合金管的直管部2嵌合在第三Al合金管的扩口部1。将其依次反复，对于所有多个Al合金管，使直管部2嵌合在扩口部1，制作嵌合体。然后，通过吹管硬焊等钎焊，将嵌合部分依次或一次接合，形成接合体。

另外，代之，也能够使用两端部由扩口部组成的多个Al合金管和两端部由直管部组成的多个Al合金管。此时，在第三Al合金管的一扩口部中嵌合第四Al合金管的一直管部，接着，将该第四Al合金管的另一直管部嵌合在第五Al合金管的一扩口部，将其依次反复，对于所有多个Al合金管，使直管部2嵌合在扩口部1，制作嵌合体。然后，通过吹管硬焊等钎焊，将嵌合部分依次或一次地接合、形成接合体。可以采用这两种形态混合存在的形态。

C.接合部的形态

接着，说明接合部的具体形态。

C-1.填角焊缝(fillet)端部与Al-Zn牺牲层的端部接触的形态(第一形态)

如图4所示，在该第一形态中，设置与直管部2的外表面和扩口部1的内表面接触的填角焊缝5。在图中，51是填角焊缝5的在管轴方向上的扩口部1前端侧的端面，511是51与直管部2的外表面接触的部位。以下，将51记为填角焊缝端面、将511记为填角焊缝端部。另外，在未被嵌入到扩口部1内的直管部2中的、填角焊缝端面51侧的规定部分，未设置Al-Zn牺牲层3。而且，填角焊缝端部511与在未被嵌入到扩口部1内的直管部2的外表面设置的Al-Zn牺牲层3的填角焊缝端面51侧的端部33接触。在该第一形态中，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，使未设置Al-Zn牺牲层的部分存在，但这样的部分是与填角焊缝接触的直管部的外表面的至少一部分，也可以遍及整体。像这样，当未设置Al-Zn牺牲层的部分遍及整体时，与一部分的情况相比，除去Al-Zn牺牲层的加工变容易。这一点在第二、第三形态中也是同样的。

在该第一形态中，由于填角焊缝端部511与Al-Zn牺牲层的端部33接触，因此由Al-Zn牺牲层3防止填角焊缝5腐蚀，接合部的耐蚀性进一步提高。后述的填角焊缝端部511存在于Al-Zn牺牲层3的表面的第二形态中，由于填角焊缝端部511的周边腐蚀而有可能导致接合部7的强度降低。另外，同样地，在后述的填角焊缝端部511存在于未设置Al-Zn牺牲层3的部分的第三形态中，未设置Al-Zn牺牲层3的部分存在的填角焊缝的耐蚀性有可能降低。因此，优选该第一实施方式。

另外，在该第一形态中，关于怎样设置Al-Zn牺牲层3是没有特别限制的，但优选在钎焊前预先机械地除去接合部7的与填角焊缝5接触的Al合金管表面的Al-Zn牺牲层3的一部分或全部的方法、或通过使用以氢氧化钠等为代表的化学药品的蚀刻处理等，在钎焊前预先除去与填角焊缝5接触的管材表面的Al-Zn牺牲层3的一部分或全部。另外，如果是Zn热喷涂管或镀Zn的管、实施了Zn置换处理的管材，则也可以在包覆Zn的制造工序前，对接合相应部位实施掩蔽(masking)等处理，不设置与填角焊缝5接触的Al-Zn牺牲层3的一部分或全部。

C-2.填角焊缝端部存在于Al-Zn牺牲层的表面的形态(第二形态)

如图5所示，在该第二形态中，也设置与直管部2的外表面和扩口部1的内表面接触的填角焊缝5。在该形态中，在直管部2中的被嵌入到扩口部1内的部分的一部分，未设置Al-Zn牺牲层3。而且，填角焊缝端部511存在于在未被嵌入到扩口部1内的直管部2外表面设置的Al-Zn牺牲层3的表面。在该第二形态中，也与上述第一形态同样地，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，使未设置Al-Zn牺牲层的部分存在，但这样的部分是与填角焊缝接触的直管部的外表面的至少一部分，也可以遍及整体。另外，在第一形态和第二形态中，当存在遍及整体地未设置Al-Zn牺牲层的部分时，两者成为相同的形态。

另外，在该第二形态中，关于怎样设置Al-Zn牺牲层3是没有特别限制的，能够使用与如上所述那样的第一形态同样的方法。

在该第二形态中，关于Al-Zn牺牲层3的设置范围，优选如下所述那样设定。即，从填角焊缝端部511起填角焊缝5与设置于直管部2的外表面的Al-Zn牺牲层3沿着管轴方向连续接触的长度，相对于填角焊缝5的沿着管轴方向的整体长度6，小于60％。如果小于60％，那么，在与填角焊缝5接触的Al-Zn牺牲层3引起的优先腐蚀停止后，能够维持接合部7的强度。在60％以上时，在Al-Zn牺牲层3引起的优先腐蚀停止后，不能维持接合部7的强度，有可能因流过内管的制冷剂的压力而破裂。另外，由于设为小于60％，因此也包含0％，此时，遍及与填角焊缝接触的直管部的外表面整体，未设置Al-Zn牺牲层。

C-3.填角焊缝端部存在于未设置Al-Zn牺牲层3的部分的形态(第三形态)

如图6所示，在该第三形态中，也设置与直管部2的外表面和扩口部1的内表面接触的填角焊缝5。在该形态中，在直管部2的一部分，有未设置Al-Zn牺牲层3的部分(乖离部分)，填角焊缝端部511在该乖离部分与内管4接触。在该第三形态中，也与上述第一、第二形态同样，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，使未设置Al-Zn牺牲层的部分存在，但这样的部分是与填角焊缝接触的直管部的外表面的至少一部分，也可以遍及整体。

另外，在该第三形态中，关于怎样设置Al-Zn牺牲层3是没有特别限制的，能够使用与如上所述那样的第一形态同样的方法。

在该第三形态中，关于Al-Zn牺牲层3的乖离部分的设置范围，优选如下所述那样设定。即，将位于乖离部分的两端的Al-Zn牺牲层的端部中的、未形成填角焊缝一侧的Al-Zn牺牲层端部与填角焊缝端部的沿着管轴方向的距离，设为小于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度的60％。即，在图6的左上的四边形线所包围的部分图中，将在未被嵌入到扩口部1内的直管部2的外表面设置的Al-Zn牺牲层3的填角焊缝端面51侧的端部33与填角焊缝端部511的沿着管轴方向的距离，相对于填角焊缝5的沿着管轴方向的整体长度6，小于60％。如果小于60％，还能够防止Al-Zn牺牲层3的优先腐蚀，而且，也能够防止除接合部7以外的直管部2的孔蚀引起的腐蚀。另一方面，在60％以上时，不能发挥除接合部7以外的直管部2部表面的牺牲防蚀效果，直管部2的孔蚀引起的腐蚀发展(恶化)，有可能导致早期贯通。另外，由于设为小于60％，因此也包含0％，此时，遍及与填角焊缝接触的直管部的外表面整体地，未设置Al-Zn牺牲层。

另外，通过除去牺牲层的乖离部分露出的结构，在手工钎焊那样的钎料浸透量容易产生偏差的钎焊方法中，也能够一边目测确认乖离部分一边进行钎焊，所以能够将钎料可靠地形成在乖离部分。

D.填角焊缝与Al合金管的接合界面

在本发明的Al合金管的接合体中，优选填角焊缝5与Al合金管的直管部2的未设置Al-Zn牺牲层的外表面的接合界面处的Zn浓度小于0.2质量％。该Zn浓度也可以是0质量％。接合界面的表面Zn浓度为0.2质量％以上时，优先从接合界面的Zn层起进行腐蚀，有可能导致早期贯通。

E.内管

接着，叙述Al合金管的内管的合金组成。优选该合金组成为含有0.8～1.6质量％的Mn、0.1～0.8质量％的Cu、小于0.7质量％的Si、小于0.7质量％的Fe，剩余部分由Al和不可避免的杂质组成的合金。以下，说明上述各合金元素的作用。

Mn：

Mn是对强度提高贡献很大的元素。小于0.8质量％时，其效果不充分，如果大于1.6质量％，加工性就降低，在加工时容易产生裂纹和断裂。

Cu：

Cu是固溶在铝合金中有助于强度提高的元素。另外，在接合部中填角焊缝与没有Al-Zn牺牲层的内管接触时，在吹管硬焊时，内管的Cu在填角焊缝方向上扩散。由此，填角焊缝部的自然电位贵化(升高)、耐蚀性提高。在低于0.1质量％时，其效果不充分，如果大于0.8质量％，耐蚀性就降低。

Si、Fe：

Si、Fe多作为杂质混入，但如果是上述的浓度范围，即使含有也没有关系。但是，当Si含量为0.7质量％以上时，合金的加工性降低，在加工时，容易产生裂纹和断裂，另外，耐蚀性降低。关于Fe，如果含量为0.7质量％以上，耐蚀性也降低。

F.Al-Zn牺牲层

设置在内管的外表面的Al-Zn牺牲层，优选含有0.5～5.0质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质组成。以下，说明Zn元素的作用。另外，如上所述那样除了并不一定设置的部位之外，在要接合的Al合金管的整个表面，优选设置Al-Zn牺牲层。

Zn：

Zn是有助于提高耐蚀性的元素。小于0.5质量％时，其效果不充分，如果大于5.0质量％，腐蚀速度就会变得过大，无助于耐蚀性的提高。

除了Zn之外，作为杂质，有时混入Si和Fe。关于Si，如果小于0.7质量％，即使含有也没有关系。但是，在0.7质量％以上时，合金的加工性降低，在加工时，容易产生裂纹和断裂，另外，耐蚀性降低。关于Fe，如果小于0.7质量％，即使含有也没有关系。但是，在0.7质量％以上时，耐蚀性降低。

当Al-Zn牺牲层为包覆(clad)层时，包覆层的厚度优选为50μm～300μm。包覆层厚度如果小于50μm，则在R弯曲部和U弯曲部中，包覆层的牺牲防蚀效果不能充分发挥，有时贯通寿命变短。

另外，在内管材料和包覆材料的热处理工序中，Zn向内管方向扩散。在本发明中，关于该Zn扩散距离，没有特别限定。但是，扩散距离如果小于50μm，Al-Zn牺牲层的牺牲防腐蚀效果就不能充分发挥而有可能导致早期贯通。

当Al-Zn牺牲层为Zn热喷涂层、Zn镀层、Zn置换处理层时，热喷涂量、镀量、Zn置换量优选为11～18g/m²。这是因为，当小于11g/m²时，得不到充分的牺牲阳极效果，即使大于18g/m²，其效果也饱和。

G.吹管硬焊钎料

在本发明中，在钎焊中使用的钎料的合金组成没有特别限定，但优选使用JIS4045或4047等的Al-Si类合金。

H.Al合金管的制作

Al合金管如下所述那样制作。在这里，说明Al-Zn牺牲层为包覆层的情况。首先，在圆筒状的内管的外表面覆盖作为包覆层的皮材套筒(皮材スリーブ)，制作组合坯(billet)。以成为期望的包覆层厚度的方式选定皮材套筒的厚度。接着，在加热炉中将组合坯均匀加热到350℃～600℃。接着，将组合坯夹持在模具(dies)和压头前端(ram nose)之间，插入到容器(container)内，在固定模具和压头前端的状态下，压入具有比芯材内径更大外径的心轴(mandrel)，将内管的内径扩管，驱出内管和皮材间的空气。进而，将心轴固定在规定位置，使空心系统(hollow system)前进，通过模具，将组合坯挤压，形成无接缝的中空管材。最后，经过拉拔工艺，制作具有规定的外径和内径的Al合金包覆管。

代之，可以通过挤压成形制作内管，在其外表面，通过热喷涂形成Zn热喷涂层，也可以通过镀敷形成Zn镀层，还可以通过Zn置换处理层形成Zn置换处理层。

I.吹管硬焊

在对一端进行了扩管的一Al合金管的扩口部中，插入在接合部涂敷有助焊剂(flux)的另一Al合金管。接着，在接合部配置吹管硬焊钎料，通过使用丙烷空气焊炬(propane air torch)等焊炬的吹管硬焊将两管钎焊接合。助焊剂能够使用氟化物类助焊剂、铯类助焊剂。像这样，吹管硬焊方法能够使用一般的方法。

吹管硬焊的条件是，在到达600℃后保持3～8秒。该时间小于3秒时，因为在吹管硬焊部热量不能均匀遍及，所以钎料不能完全侵蚀牺牲材料。另一方面，大于8秒时，钎料的侵蚀变激烈，不能形成圆滑的接合面，钎焊性差。另外，钎焊温度如果低于600℃，钎料的溶解不充分、钎焊不完全。因此，钎焊条件规定为在到达600℃以后(优选600～645℃)保持3～8秒。

J.热交换器的制作

本发明的热交换器通过将上述的Al合金管的接合体和翅片材接合而得到。作为翅片材，能够使用JISA1200合金和JISA1100合金等。通过使用这些合金，能够将放入Al合金管的接合体的翅片孔形状(去毛刺(burring)形状)成型为使翅片和Al合金管的接合体密着的形状。将这些Al合金管的接合体和翅片材组合，在管内部压入扩管用的治具，扩大Al合金管的接合体，使之与翅片孔密着接合。此后，利用扩管的相同结构的U字管部件将放入了扩管用治具的Al合金管彼此连接，在接合部配置线(wire)钎料进行吹管硬焊，由此制得热交换器。

实施例

接着，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。

本发明例1～18和比较例19～27

首先，说明上述第一形态的例子。在各种评价中，使用外径Φ为7mm、整体壁厚t为0.8mm、包覆(clad)率为20％、即包覆厚度为160μm的2层包覆管。

首先，说明2层包覆管制造方法的实施例，但本发明不限于此。在本发明例的2层包覆的中空坯中，作为内管，使用圆筒状芯材(外径370mm、内径80mm、长度9mm)的148mmΦ的芯材中空坯，作为Al-Zn牺牲层，使用外皮材。表1、2表示各成分组成。将外皮材加热到495℃后，在常温的芯材中空坯的外侧覆盖外皮材，得到2层包覆的中空坯。在460℃下间接挤压2层包覆的中空坯，形成外径45mm、壁厚4.0mm的挤压管，对该挤压管反复实施拉拔加工，得到外径7mm、壁厚0.8mm的2层包覆管。另外，在钎焊前预先机械地除去内管表面的Al-Zn牺牲层3的一部分，形成第一形态。在表1中，接合部形态中的“接触”是指该第一形态，意指填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面的与直管部的外表面接触的部位即填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的端部接触。另外，在表2中，接合部形态中的“重复”，意指在与填角焊缝接触的直管部的外表面，不存在未设置Al-Zn牺牲层的部分的形态。另外，表1、2的设置范围，意指填角焊缝与在直管部的外表面设置的Al-Zn牺牲层沿着管轴方向接触的长度(A)相对于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度(B)的比。

[表1]

[表2]

使用这些管，与实际的热交换器的接合部分同样地，通过扩口加工对一管材进行扩管，在该扩口部中插入另一管材的直管部。接着，使用线钎料对接合部分进行吹管硬焊(到达600℃以后加热5秒钟)制作接合体试片。

通过以下(a)～(c)的试验评价如上所述那样制作的各试片的特性。

(a)为了评价非接合部的弯曲加工性，目测观察了进行了弯曲加工时的非接合部的状态。目测观察无不良的为“○”(合格)，有裂纹和破裂等不良的为“×”(不合格)。

(b)为了评价非接合部的耐蚀性，进行了2000小时的腐蚀试验。评价方法是，在试验后，通过光学显微镜观察，测定非接合部的最大孔蚀深度，2000小时时贯通的为“×”(不合格)，不贯通的为“○”(合格)。

(c)为了评价接合部的耐蚀性，进行了2000小时的腐蚀试验。评价方法是，在试验后，进行接合试片的耐压试验，进而进行接合部的截面观察，通过耐压试验产生泄漏时和/或通过截面观察，接合部因腐蚀而贯通的为“×”(不合格)，耐压试验中不产生泄漏且通过截面观察、接合部没有因腐蚀而贯通的为“○”(合格)。

表1、2中表示评价结果。

如表1所示，在本发明例1～18的接合体中，因为各元素的含量、接合界面处的Zn浓度以及接合部的形态在本发明中规定的范围内，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性良好。

相对于此，如表2所示，在比较例19～27中，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，因为不存在未设置Al-Zn牺牲层的部分，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性中的至少一项是不合格的。

本发明例28～48和比较例49～64

接着，说明上述第二形态的例子。在评价中使用的材料和形状、材料的制造方法、钎焊方法以及评价方法和第一形态相同。另外，在钎焊前预先机械地除去内管表面的Al-Zn牺牲层的一部分，形成第二形态。

另外，在表3、4中，接合部的形态中的“重复”是指该第二形态，意指填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面的与直管部的外表面接触的部位即填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的表面接触。另外，表3、4的设置范围，意指从填角焊缝端部起填角焊缝与在直管部的外表面设置的Al-Zn牺牲层沿着管轴方向连续接触的长度(A)相对于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度(B)的比。与表1、2中的相同。表3、4中表示结果。

[表3]

[表4]

如表3所示，在本发明例28～48的接合体中，因为各元素的含量、接合界面处的Zn浓度以及接合部的形态在本发明中规定的范围内，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性良好。

相对于此，如表4所示，在比较例49～64中，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，虽然存在未设置Al-Zn牺牲层的部分，但因为设置范围大于60％，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性中的至少一项是不合格的。

本发明例65～85和比较例86～101

另外，说明上述第三形态的例子。在评价中使用的材料和形状、材料的制造方法、钎焊方法以及评价方法与第一形态和第二形态相同。另外，在钎焊前预先机械地除去内管表面的Al-Zn牺牲层的一部分，形成第三形态。

另外，在表5、6中，接合部的形态中的“乖离”是指该第三形态，意指填角焊缝的在管轴方向上的扩口部前端侧的端面的与直管部的外表面接触的部位即填角焊缝端部，在直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的乖离部分，与Al合金管的内管的表面接触。另外，在表5、6中，“设置范围”意指位于乖离部分的两端的Al-Zn牺牲层的端部中的未形成填角焊缝一侧的Al-Zn牺牲层端部与填角焊缝端部的沿着管轴方向的距离(A)相对于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度(B)的比。表5、6中表示结果。

[表5]

[表6]

如表5所示，在本发明例65～85的接合体中，因为各元素的含量、接合界面处的Zn浓度以及接合部的形态在本发明中规定的范围内，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性良好。

相对于此，如表6所示，在比较例86～101中，在与填角焊缝接触的直管部的外表面，虽然存在未设置Al-Zn牺牲层的部分，但因为设置范围大于60％，所以，非接合部的弯曲加工性、非接合部和接合部的耐蚀性中的至少一项是不合格的。

产业上的可利用性

本发明提供的Al合金管的接合体、组合该接合体和翅片材而成的热交换器，能防止钎焊部的优先腐蚀，接合部的耐蚀性优异。

附图标记说明

1…扩口部

2…直管部

3…包覆层、Zn热喷涂层、Zn镀层、Zn置换处理层

31…Al-Zn牺牲层

32…Al-Zn牺牲层

33…Al-Zn牺牲层的填角焊缝端面侧的端部

4…内管

5…吹管硬焊钎料、钎料填角焊缝

51…填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面

511…填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面与直管部的外表面接触的部分

6…填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度

7…接合部

Claims

1.一种Al合金管的接合体，其特征在于：

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，作为所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面与直管部的外表面接触的部分的填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的端部接触。

2.一种Al合金管的接合体，其特征在于：

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，作为所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面与直管部的外表面接触的部分的填角焊缝端部，与直管部的外表面的Al-Zn牺牲层的表面接触，从所述填角焊缝端部起填角焊缝和在直管部的外表面设置的Al-Zn牺牲层沿着管轴方向连续接触的长度小于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度的60％。

3.一种Al合金管的接合体，其特征在于：

在钎焊后的状态下，形成有与所述直管部的外表面和扩口部的内表面接触的填角焊缝，在与该填角焊缝接触的直管部的外表面，具有未设置Al-Zn牺牲层的部分，作为所述填角焊缝的管轴方向上的扩口部前端侧的端面与直管部的外表面接触的部位的填角焊缝端部，在直管部的外表面的未设置Al-Zn牺牲层的部分与内管的表面接触，位于所述未设置Al-Zn牺牲层的部分两端的Al-Zn牺牲层的端部中未形成填角焊缝一侧的Al-Zn牺牲层端部与所述填角焊缝端部的沿着管轴方向的距离，小于填角焊缝的沿着管轴方向的整体长度的60％。

4.如权利要求1～3中任一项所述的Al合金管的接合体，其特征在于：

所述Al合金管的内管含有：0.8～1.6质量％的Mn、0.1～0.8质量％的Cu、小于0.7质量％的Si、小于0.7质量％的Fe，剩余部分包括Al和不可避免的杂质，在该内管的外表面，设置有含有0.5～5.0质量％的Zn、剩余部分包括Al和不可避免的杂质的Al-Zn牺牲层。

5.如权利要求1～3中任一项所述的Al合金管的接合体，其特征在于：

所述填角焊缝与直管部的未设置Al-Zn牺牲层的外表面的接合界面处的Zn浓度小于0.2质量％。

6.一种热交换器，其特征在于：

接合有权利要求1～5中任一项所述的Al合金管的接合体和翅片材。