CN107414229A - 传热管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传热管,所述传热管具有由铝合金的挤出材料构成的管本体和设置于上述管本体的外表面的含Zn层,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质。
Description
本申请是申请日为2013年3月25日、申请号为201380027306.X、发明名称为“传热管及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及以耐腐蚀性优异的方式构成的热交换器用传热管及其制备方法。
本申请以2012年3月27日在日本申请的日本专利申请2012-072302号为基础主张优先权,将其内容引用于此。
背景技术
铝合金制热交换器以传热管、散热片和集管作为主要构成元件,通过焊接来制备。在铝合金制热交换器的制备工序中,目前广泛使用包覆有Al-Si合金焊料的钎料片。但是,近年来,即使不使用钎料片,通过在由挤出材料构成的传热管(挤出传热管)的表面涂布将Al-Si合金粉末、Si粉末制成熔剂和粘合剂的混合物而成的焊料组合物,也已经可廉价地制备制品。
但是,在使用上述焊料组合物的情况下,由于Si因焊接时的加热而从挤出传热管表面扩散至内部,所以Si浓度在传热管的表面高而在内部低,在传热管中形成表面的电位高而内部低的电位梯度。因此,在传热管上产生腐蚀从而发生点蚀,有导致冷却剂泄露或强度降低的问题。
因此,提出了如下结构:通过将含Zn熔剂与Si等粉末一同混合并涂布于传热管的表面,在传热管表面形成Zn扩散层,来形成传热管表面的电位低而内部高的电位梯度,以提高耐点蚀性的结构。
本发明人在专利文献1中提出了在接合有散热片的挤出传热管的外表面形成焊接用涂膜的热交换器用管,其中,焊接用涂膜以Si粉末的涂布量为1~5g/m2、含Zn熔剂的涂布量为5~20g/m2的方式含有Si粉末和含Zn熔剂。
根据该提案,由于将Si粉末与含Zn熔剂混合,所以在焊接时Si粉末熔融成为焊料液,熔剂中的Zn均匀地扩散至该焊料液中,在管表面均匀地铺展。由于焊料液等液相内的Zn扩散速度明显比固相内的扩散速度大,所以可使传热管表面的Zn浓度大致均匀,由此可在挤出传热管表面形成均匀的牺牲阳极层,提高热交换器用的挤出传热管的耐腐蚀性。
先前技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-330233号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是,根据本发明人的进一步研究,即使可使挤出传热管外表面的Zn浓度均匀,在将挤出传热管薄壁化的热交换器中,也存在挤出焊接部优先产生腐蚀、耐腐蚀性降低的问题。
在挤出加工中,焊接线通常表示在将被加热软化的金属压入模具中进行成形时在模具内2种以上的软化金属流合流而产生的线,该焊接线的部分称为挤出焊接部。
本发明人发现,在通过挤出加工形成而具有挤出焊接部、如上所述地伴随着Zn的扩散而焊接的挤出传热管中,为了进一步提高耐腐蚀性,有必要进一步选择构成挤出传热管的铝合金的组成元素等,铝合金的制备方法也对耐腐蚀性有影响,从而完成本申请的发明。
鉴于这些背景,本申请的发明的目的在于,提供以耐腐蚀性良好、挤出加工性良好的挤出管作为本体的热交换器用传热管及其制备方法。
解决课题的手段
本发明的传热管的特征在于,具有由铝合金的挤出材料构成的管本体(挤出传热管)和设置于上述管本体的外表面的含Zn层,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质。
在上述传热管中,上述含Zn层可为Zn层、含Zn熔剂层或含有含Zn熔剂与焊料和/或粘合剂的混合物的层。
在上述传热管中,上述管本体可具有扁平多孔管的形状,所述扁平多孔管具有多个流体通路。
在上述传热管中,以质量%计,上述铝合金还可含有Cu:0.05%以下、Mg:低于0.05%、Cr:低于0.03%。
在上述传热管中,可为在焊接热处理后或Zn扩散处理后圆当量直径1.0μm以上的金属间化合物析出3000个/mm2以下而成的构成。
在上述传热管中,构成上述管本体的铝合金可为在铸造后的铸块中实施了于450~650℃的温度下保持2~24小时的匀化处理的合金。
在上述传热管中,在上述匀化处理中可在室温~450℃间的加热速度为50~180℃/h、450℃~匀化处理温度间的加热速度为10~80℃/h、匀化处理温度~200℃间的冷却速度为50~400℃/h下进行。
上述传热管可在610℃以下的温度下实施焊接热处理或Zn扩散处理。例如,焊接热处理或Zn扩散处理的温度可为400℃~610℃。
在上述传热管中,流过管内的冷却剂可为氟代烃。
本发明的传热管的制备方法的特征在于,在制备具有由铝合金的挤出材料构成的管本体和设置于上述管本体的外表面的含Zn层的传热管时,其中,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质,在上述组成的铝合金的铸造后的铸块中实施于450~650℃的温度下保持2~24小时的匀化处理。
上述传热管的制备方法可包括:由上述组成的熔体铸造铝合金铸块的工序、对上述铸块实施上述匀化处理的工序、将匀化处理后的铸块挤出加工以制备管本体的工序和在上述管本体的外表面设置含Zn层的工序。
在本发明的传热管的制备方法中,在上述匀化处理中可将室温~450℃间的加热速度设为50~180℃/h,将450℃~匀化处理温度间的加热速度设为10~80℃/h,将匀化处理温度~200℃间的冷却速度设为50~400℃/h。
发明的效果
由于本发明的传热管由铝合金的挤出材料构成管本体,所述铝合金含有规定范围的Mn、Si、Fe和Ti,Mn含量与Si含量之比为超过2.5的值,所以在管本体的外表面设置Zn、焊接并进行Zn的扩散从而构成热交换器的情况下,可提供耐腐蚀性优异的热交换器。另外,通过本发明,可提供以挤出性优异的挤出管作为本体的传热管。
另外,在本发明中,由于在焊接热处理后或Zn扩散后将圆当量直径为1.0μm以上的金属间化合物规定为3000个/mm2以下,所以可提供具备耐腐蚀性优异的传热管的热交换器。
附图说明
图1为示出具备本发明所涉及的传热管的热交换器的一个构成例的正视图。
图2为示出在本发明所涉及的热交换器中将集管、传热管和散热片组装的状态的局部放大截面图,示出焊接前的状态。
图3为示出在本发明所涉及的热交换器中将集管、传热管和散热片组装并焊接了的状态的热交换器的局部放大截面图。
图4为示出本发明所涉及的传热管的横截面形状的一例的图。
具体实施方式
以下基于附图所示的实施方式详细地说明本发明。
图1示出具备本发明所涉及的传热管的热交换器的一例,该实施方式的热交换器100的主体构成如下:左右隔开并平行配置的集管1、2,由在这些集管1、2之间相互保持间隔并平行且相对于集管1、2大致成直角接合的多个扁平状挤出管构成的传热管30,焊接于各传热管30上的波形散热片4。集管1、2,传热管30和散热片4的本体分别由下述铝合金构成。
更具体而言,在集管1、2相对的侧面以固定间隔在各管的长度方向形成多个图2或图3所示的狭缝6,将传热管30的端部插入至这些集管1、2相向的狭缝6,从而在集管1、2间架设传热管30。另外,在集管1、2间以规定间隔架设的多个传热管30的表面、背面侧配置散热片4,在传热管30的表面侧或背面侧焊接这些散热片4。即,如图3所示,在相对于集管1、2的狭缝6插入有传热管30的端部的部分通过焊料形成圆角8,相对于集管1、2焊接传热管30。另外,在波形散热片4中使波的顶点部分与吡邻的传热管30的表面或背面相对并在它们之间的部分通过焊料形成圆角9,在传热管30的表面和背面焊接波形散热片4。
如在下述制备方法中详细叙述那样,该实施方式的热交换器100通过将热交换器组装体101焊接来制备,该热交换器组装体101将集管1、2,在它们之间架设的多个传热管30和多个散热片4组装并如图2所示地构成。
在焊接前的传热管30中,在接合有散热片4的表面和背面,如图4所示地形成包含Si粉末:1~6g/m2和含Zn氟化物类熔剂:2~20g/m2的掺混组成的焊接用涂膜(焊料涂膜) 7,以覆盖管本体(挤出管) 3的表面的大部分和背面的大部分。需说明的是,作为含Zn氟化物类熔剂,可掺混2~20g/m2左右的KZnF3或使用掺混有2~20g/m2左右的KZnF3与K3AlF+KAlF4的混合物的熔剂。
需说明的是,在上述组成的焊接用涂膜7中,除了上述Si粉末和熔剂以外,还可含有粘合剂(例如丙烯酸类树脂):0.5~3.5g/m2左右。
本实施方式的传热管30的本体(管本体3)为将铝合金挤出加工而形成的挤出管(挤出传热管)。如图4所示,管本体3在其内部形成多个通路3C的同时,具备平坦的表面(上面) 3A和背面(下面) 3B、与这些表面3A和背面3B毗邻的侧面3D,如图4的横截面所示地构成扁平多孔管。需说明的是,在图4所示的实例中形成10个形成于管本体3上的通路3C,但通路3C的形成个数为任意的,通常形成数个~数10个。另外,目前作为挤出传热管的管本体3为高度(总厚度) 1mm~数mm左右、宽度10mm左右(例如10~40mm),区分通路3C的壁部的壁厚度为0.1~1.5mm左右的薄壁结构。
在应用图4所示的横截面形状的管本体3、由下述组成的铝合金形成管本体3的情况下,如图3所示,在焊接后的管本体3的表面部分和背面部分,焊接用涂膜7所含有的Si和Zn在焊接温度下扩散,由此形成含有Si和Zn的牺牲阳极层3a。
以下对构成上述焊接用涂膜7的组合物进行说明。焊接用涂膜7可使用以下说明的Si粉末、与熔剂的混合物或向它们中添加有粘合剂的混合物。
Si粉末与构成管本体3的Al反应,形成将散热片4与传热管30接合的焊料,但在焊接时含Zn熔剂和Si粉末熔融形成焊料液。在该焊料液中熔剂中的Zn均匀地扩散,在管本体3的表面上均匀地铺展。由于作为液相的焊料液内的Zn的扩散速度明显比固相内的扩散速度大,所以由此进行均匀的Zn扩散,使得传热管30的表面的面方向的Zn浓度大致均匀。
含Zn氟化物类熔剂在焊接时具有在传热管30的表面形成扩散有使牺牲阳极层的电位适当地低的Zn而成的牺牲阳极层3a的效果。另外,在焊接时除去管3的表面的氧化物,具有促进焊料的铺展、润湿而提高焊接性的作用。
含Zn氟化物类熔剂可使用KZnF3、KZnF3与K3AlF+KAlF4的混合物等。
除了Si粉末、含Zn氟化物类熔剂以外,在涂布物中还可含有粘合剂。作为粘合剂的实例,可适宜列举出丙烯酸类树脂。
由Si粉末、熔剂和粘合剂构成的焊接组合物的涂布方法在本发明中无特殊限定,可通过喷雾法、喷淋法、流涂法、辊涂法、毛刷涂布法、浸渍法、静电涂布法等适宜的方法进行。
另外,焊接组合物的涂布区域可为管本体3的整个表面或整个背面,或者为管本体3的表面与背面的一部分,总而言之,只要至少在焊接散热片4所需要的管本体3的表面区域或背面区域涂布即可。
管本体3由铝合金构成,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质。另外,在上述铝合金中,以质量%计可进一步含有Cu:0.05%以下、Mg:低于0.05%、Cr:低于0.03%。
以下对构成管本体3的铝合金的各构成元素的限定理由进行说明。
<Si:超过0.1~低于0.32质量%>
Si的含量对于确保耐腐蚀性的同时确保强度是重要的。若Si的含量为0.1质量%以下,则强度不足,若含有0.32质量%以上,则合金的挤出性因挤出加工时发生辊印(pickup)而降低,金属间化合物粒子数增大。因此,Si的含量以质量%计为超过0.1%且低于0.32%。
<Mn:0.3~低于0.8质量%>
Mn在与Si形成金属间化合物、形成均匀的牺牲阳极层方面是有效的元素。另外,Mn在提高管本体3的耐腐蚀性的同时提高机械强度、提高挤出成形时的挤出性方面也是有效的元素。
若Mn的含量为低于0.3质量%,则强度不足,耐腐蚀性也降低。对于Mn,若含有0.8质量%以上,则挤出性因发生辊印而降低。因此,Mn的含量以质量%计为0.3%以上且低于0.8%。
<Fe:0.3质量%以下>
Fe对于与Si形成金属间化合物、生成均匀的牺牲阳极层、确保耐腐蚀性是有效的。若Fe的含量超过0.3质量%,则腐蚀速度(腐蚀量)增加,耐腐蚀性降低。另外,金属间化合物粒子数增大。因此,Fe的含量以质量%计为0.3%以下。
<Ti:0.06~0.3质量%>
Ti可提高耐腐蚀性,也有助于提高管本体3的强度。若低于0.06质量%,则强度不足,耐腐蚀性也降低。若添加超过0.3质量%,则构成传热管本体的铝合金的挤出压力上升,挤出性降低。由此,使得挤出焊接部易优先产生腐蚀,耐腐蚀性降低。因此,Ti的含量以质量%计为0.06%以上且0.3%以下。
<Cu:0.05质量%以下>
Cu对于抑制腐蚀速度、提高耐腐蚀性是有效的,但是,若添加量超过0.05质量%,则腐蚀速度(腐蚀量)增加,产生晶界腐蚀或挤出焊接部的优先腐蚀,耐腐蚀性降低。因此,Cu的含量以质量%计为0.05%以下。
<Mg:低于0.05质量%>
Mg对于提高耐腐蚀性是有效的,但是,若为0.05质量%以上,则产生由挤出性降低导致的挤出焊接部的优先腐蚀,耐腐蚀性降低。因此,Mg的含量以质量%计为低于0.05%。
<Cr:低于0.03质量%>
Cr对于提高耐腐蚀性是有效的,但是,若为0.03质量%以上,则产生由挤出性降低导致的挤出焊接部的优先腐蚀,耐腐蚀性降低。因此,Cr的含量以质量%计为低于0.03%。
<Mn含量与Si含量比>
在用于构成本发明的传热管的管本体3的铝合金中,优选Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5。若Mn含量与Si含量之比为2.5以下,则耐腐蚀性降低。
上述本发明的传热管30可为在焊接热处理后或Zn扩散处理后圆当量直径1.0μm以上的金属间化合物析出3000个/mm2以下而成的构成。上述金属间化合物的析出量(面密度)可作为焊接热处理后或Zn扩散处理后传热管30的平坦部表面的析出量测定。测定例如可通过使用电子探针显微分析仪(EPMA)的粒子分析来进行。
对于制备以上说明的传热管30的方法进行说明。
构成管本体3的铝合金优选通过如下方法来准备:从相应组成的铝合金熔体得到铸块,对该铸块实施在450~650℃的温度下保持2~24小时的匀化处理。
通过实施匀化处理将粗大的结晶物分解,有再次固溶于基材中的效果。
在上述匀化处理中优选将室温~450℃间的加热速度设定为50~180℃/h,将450℃~匀化处理温度间的加热速度设定为10~80℃/h,将匀化处理温度~200℃间的冷却速度设定为50~400℃/h。
通过将加热速度设定为上述范围,有提高铝合金的挤出性、耐腐蚀性的效果。
通过将冷却速度设为上述范围,有提高铝合金的挤出性的效果。
作为一例,将实施以上说明的匀化处理的铝合金通过直接或间接挤出加工构成图4所示的截面形状的挤出多孔管,可得到管本体3。需说明的是,对于本实施方式中制备的管本体3,可示例宽度为22mm、高度(厚度)为1.2mm、形成29个孔部的挤出多穴管作为一例。因此,区分管本体3的孔部的边界壁的厚度为0.2mm左右,在该管本体3的R部(侧面的弯曲部)中央和区分孔部的边界壁的高度方向的中央部(管本体3的厚度方向中央部)形成焊接线。需说明的是,在所含元素在该焊接部分发生偏析的情况下以沿着焊接线的形式发生优先腐蚀。
接着,对于散热片4进行说明。
传热管30所接合的散热片4可应用以JIS3003类铝合金作为主体的合金作为一例。另外,也可由以质量%计在JIS3003类铝合金中添加有2%左右的Zn的铝合金形成散热片4。
散热片4将具有上述组成的铝合金通过常规方法熔制,经过热轧工序、冷轧工序等,加工为波形形状。需说明的是,作为本发明,不特别地限定散热片4的制备方法,可适宜采用已知的制法。需说明的是,在传热管30侧未设置焊料的情况下,可使用包覆压接有焊料层的包层散热片。在该情况下,在管本体3的外表面,代替上述焊接用涂膜7,也可通过例如金属锌的热喷涂等工艺设置Zn层。或者,可涂布上述含Zn氟化物类熔剂或含Zn氟化物熔剂与粘合剂的混合物。涂布方法可使用与焊接用组合物的涂布方法相同的方法。
接着,对于集管1进行说明。
作为一例,如图2、图3所示,集管1形成由芯材层11、在芯材的外周侧设置的牺牲材料层12和在芯材的内周侧设置的焊料层13构成的3层结构。
通过在芯材层11的外周侧设置牺牲材料层12,除了由散热片4带来的防腐蚀效果以外,还可得到由集管1带来的防腐蚀效果,所以可进一步提高集管1附近的管3的牺牲防腐蚀效果。
芯材层11优选以Al-Mn类作为基质的合金。
在芯材层11的外周侧设置的牺牲材料层12由铝合金构成,所述铝合金由Zn:0.60~1.20%、余量为Al和不可避免的杂质构成。牺牲材料层12可通过包覆轧制而与芯材层11一体化。
接着,对于以以上说明的集管1、2,传热管30和散热片4作为主要的构成元件的热交换器100的制备方法进行说明。
图2为示出使用在与散热片4的接合面在管本体3上涂布有焊接用涂膜7的传热管30,将集管1、2,传热管30和散热片4组装的状态的热交换器组装体101的局部放大图,示出加热焊接前的状态。在图2所示的热交换器组装体101中,将传热管30的一端插入并安装于设置于集管1的狭缝6中。
若将如图2所示地组装的由集管1、2,传热管30和散热片4构成的热交换器组装体101加热至焊料的熔点以上的温度,在加热后冷却,则如图3所示,焊接用涂膜7和焊料层13熔化,将集管1与传热管30、传热管30与散热片4分别接合,得到图1和图3所示的结构的热交换器100。此时,集管1的内周面的焊料层13熔融并流至狭缝6附近,形成圆角8,从而将集管1与传热管30接合。
另外,传热管30的表面和背面的焊接用涂膜7熔融并通过毛细管力流至散热片4附近,形成圆角9,从而将传热管30与散热片4接合。
在焊接时,在惰性气氛等适合的气氛下加热至适合温度,将焊接用涂膜7、焊料层13熔融。由此,熔剂的活度上升,熔剂中的Zn在被焊接材料(管本体3)表面上析出,除了在其壁厚度方面扩散以外,还破坏焊料和被焊接材料双方表面的氧化皮膜,从而促进焊料与被焊接材料之间的润湿。
如上所述,用于焊接的加热温度为焊料的熔点以上,但在由上述组成构成的焊料的情况下,可加热至580~610℃的范围,可在保持1~10分钟左右后冷却。
在焊接时,构成传热管30的管本体3的铝合金的基质的一部分与涂布于管本体3的焊接用涂膜7的组合物反应而形成焊料,将传热管30与散热片4焊接。在传热管30的表面,熔剂中的Zn通过焊接而扩散。
根据本实施方式的结构,在焊接时,可进行良好的焊接,而无Si粉末的残渣,在传热管30与散热片4之间形成足够大小的圆角9,进而形成上述牺牲阳极层3a。
由于如以上说明地制备的热交换器用传热管30的管本体由铝合金的挤出材料构成,所述铝合金含有规定范围的Mn、Si、Fe和Ti,Mn含量与Si含量之比为超过2.5的值,所以在外表面设置Zn层或含Zn层、焊接并进行Zn的扩散从而构成热交换器的情况下,可提供耐腐蚀性优异的热交换器。
另外,若本体为由上述组成的铝合金构成的传热管30,则管本体3具有挤出性优异的特征。
接着,在使用上述传热管30通过上述焊接形成的热交换器中,在焊接热处理后或Zn扩散后,将圆当量直径为1.0μm以上的金属间化合物规定为3000个/mm2以下。
通过将金属间化合物数规定为3000个/mm2以下,有提高耐腐蚀性的效果。
如以上说明地,通过使用具有由上述组成的铝合金的挤出材料构成的本体的传热管30,可提供具备优异的耐腐蚀性的热交换器100。
实施例
在将表1所示的组成的铝合金的铸块匀化处理后,进行挤出加工,由此制备宽度为22mm、高度(厚度)为1.2mm、29孔的扁平挤出管。
在对铝合金铸块实施匀化处理的情况下,如以下表2所示地调整室温~450℃间的加热速度,调整450℃~匀化处理温度间的加热速度,调整匀化处理温度和匀化处理时间,调整匀化处理温度~200℃间的冷却速度,使用在各种条件下得到的铝合金制备扁平挤出管,作为试验样品。
接着,对于实施例3、4、5以外的实例,在扁平挤出管的表面和背面热喷涂Zn。
实施例3在扁平挤出管的表面和背面涂布KZnF3粉末(D(50)粒度2.0μm:10g/m2)。
在实施例4和实施例5中,在扁平挤出管的表面和背面涂布焊料组合物。
实施例4的焊料组合物使用Si粉末(D(50)粒度4μm:3g/m2)与KZnF3粉末(D(50)粒度2.0μm:10g/m2)的混合物A。
另外,实施例5使用Si粉末(D(50)粒度4μm:3g/m2)、KZnF3粉末(D(50)粒度2.0μm:10g/m2)和NOCOLOK flux (ノコロックフラックス) (Alcan Inc. (アルキャン社)商品名)(K3AlF3+KAlF4:10g/m2)的混合物B。
如上所述,将在扁平挤出管上涂布含Zn层而形成的传热管作为试验体收纳于氮气氛的炉内,在保持为以下表2所示的温度3分钟的条件下进行加热处理。通过该加热处理,在传热管的表面形成牺牲阳极层。
对于加热处理后的传热管,进行SWAAT 20日的耐腐蚀性试验。
在以下表1、表2中同时记载铝合金的组成、表面的含Zn层(在表2中记载为表面Zn层)的种类、在相当于焊接的加热处理后得到的传热管表面的金属间化合物的个数(个/mm2)、匀化处理条件、加热目的、加热温度、耐腐蚀性、挤出性的评价。
耐腐蚀性用最大腐蚀深度(μm)评价。
挤出性的评价为挤出压力、挤出速度、扁平挤出管的表面状态的评价,将挤出压力过高而无法挤出的评价品、辊印等表面缺陷大量发生的评价品评价为D (评价为次品),基本未见表面缺陷,根据挤出压力、挤出速度的值(挤出压力相对于目标挤出速度越低,挤出性良好)标记其它评价。与铝合金3102、3003相比,挤出性与3102相比为同等以上则计为A,比3102差但比3003良好则计为B。C为与3003相同的结果。
表1和表2所示的比较例1、2的样品是Mn含量与Si含量比(Mn%/Si%)为0.5、2的样品,由于Mn含量与Si含量比的值低于2.5所以耐腐蚀性降低。
表1和表2所示的比较例3的样品为Mn过多的样品,挤出性差;比较例4的样品为Si含量少的样品,结果挤出性差。
表1和表2所示的比较例5的样品是Si含量过多、Mn含量与Si含量比为1.2的样品,耐腐蚀性差,挤出性也产生问题。
表1和表2所示的比较例6的样品为Fe含量过多的样品,耐腐蚀性差;比较例7的样品为Ti少的样品,耐腐蚀性稍差;比较例8的样品的Ti含量过多,结果挤出性差。
表1和表2所示的比较例9的样品因Cu的过剩添加而产生发生腐蚀速度恶化或晶界腐蚀的问题。
表1和表2所示的样品10、11的样品由于Mg、Cr同时提高挤出成形时的变形阻力,所以在由这些元素的过剩添加导致的挤出压力增加所伴有的焊接部的优先腐蚀方面产生问题。需说明的是,在挤出传热管中在所含元素在焊接部偏析的情况下,以沿着焊接线的形式发生优先腐蚀。
与之相对的是,实施例1~38的各样品得到耐腐蚀性优异、在挤出性方面也无问题的结果。
但是,实施例31~34的样品为将匀化处理时的室温→450℃的加热速度设为40℃/h或190℃/h的样品、将匀化处理时的450℃→匀化处理温度的加热速度设为5℃/h或100℃/h的样品,但在挤出压力方面挤出性略微产生问题,在耐腐蚀性方面也稍微恶化。
实施例35、36的样品为将匀化处理温度~200℃间的冷却速度设为20℃/h或500℃/h的样品,但在挤出压力方面挤出性略微产生问题,在耐腐蚀性方面也稍微恶化。
由此认为,优选在匀化处理中室温~450℃间的加热速度为50~180℃/h的范围,450℃~匀化处理温度间的加热速度为10~80℃/h的范围。另外还认为,优选匀化处理温度~200℃间的冷却速度为50~400℃/h。
实施例37、38的样品为将匀化处理的温度设为430℃的样品,但耐腐蚀性稍差,从扁平挤出管的表面状态来看,挤出性略微产生问题。由此可认为,匀化处理温度更优选在450℃以上进行。
产业上的可利用性
根据本发明,可提供挤出焊接部的优先腐蚀得到抑制、耐腐蚀性优异的挤出管。另外,通过使用以该挤出管作为本体的传热管,可提供耐腐蚀性优异的热交换器。
Claims (10)
1.传热管的制备方法,其特征在于,在制备具有由铝合金的挤出材料构成的管本体和设置于所述管本体的外表面的含Zn层的传热管时,其中,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质,
在所述组成的铝合金的铸造后的铸块中实施于450~650℃的温度下保持2~24小时的匀化处理,
所述传热管在焊接热处理后或Zn扩散后,圆当量直径为1.0μm以上的金属间化合物析出3000个/mm2以下,
构成所述管本体的铝合金为在铸造后的铸块中实施于450~650℃的温度下保持2~24小时的匀化处理的合金,
在所述匀化处理中将室温~450℃间的加热速度设为50~180℃/h,将450℃~匀化处理温度间的加热速度设为10~80℃/h,将匀化处理温度~200℃间的冷却速度设为50~400℃/h,
所述传热管于610℃以下的温度下实施焊接热处理或Zn扩散处理,
通过防止所述挤出材料的挤出加工时发生的所含元素在挤出焊接部的偏析,抑制所述挤出焊接部的优先腐蚀。
2.权利要求1的传热管的制备方法,其特征在于,所述铝合金中,Cu:0.05%以下、Mg:低于0.05%、Cr:低于0.03%。
3.传热管,其为通过权利要求1的传热管的制备方法制备的传热管,其特征在于,所述传热管具有由铝合金的挤出材料构成的管本体和设置于所述管本体的外表面的含Zn层,所述铝合金以质量%计含有Mn:0.3~低于0.8%、Si:超过0.1~低于0.32%、Fe:0.3%以下、Ti:0.06~0.3%,Mn含量与Si含量之比(Mn%/Si%)超过2.5,余量包含Al和不可避免的杂质,
所述传热管在焊接热处理后或Zn扩散后,圆当量直径为1.0μm以上的金属间化合物析出3000个/mm2以下,
通过防止所述挤出材料的挤出加工时发生的所含元素在挤出焊接部的偏析,抑制所述挤出焊接部的优先腐蚀。
4.权利要求3的传热管,其特征在于,所述铝合金中,Cu:0.05%以下、Mg:低于0.05%、Cr:低于0.03%。
5.权利要求3的传热管,其中,所述管本体具有扁平多孔管的形状,所述扁平多孔管具有多个流体通路。
6.权利要求3的传热管,其中,所述含Zn层是包含Si粉末:1~6g/m2和含Zn氟化物类熔剂:2~20g/m2的掺混组成的焊接用涂膜,
所述焊接用涂膜以覆盖所述管本体的表面的大部分和背面的大部分的方式形成。
7.权利要求5的传热管,其中,所述焊接用涂膜含有2~20g/m2的KZnF3作为含Zn氟化物类熔剂。
8.权利要求5的传热管,其中,所述焊接用涂膜含有2~20g/m2的KZnF3与K3AlF+KAlF4作为含Zn氟化物类熔剂。
9.权利要求5的传热管,其中,区分所述多个流体通路的壁部的壁厚度为0.1~1.5mm。
10.权利要求3~9中任一项的传热管,其中,在焊接后的所述管本体的表面部分和背面部分,所述焊接用涂膜所含有的Si和Zn在焊接温度下扩散,形成含有Si和Zn的牺牲阳极层。
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