CN110291355A - 钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管及使用其而成的铝制热交换器 - Google Patents

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Abstract

在铝挤出扁平多孔管中，有利地赋予优异的钎焊性和管外周部的优异的外表面耐腐蚀性。在使用由铝管主体材料、和电化学性比铝管主体材料低的由Al‑Si‑Zn系铝合金形成的牺牲阳极·钎焊材料、通过同时挤出加工而形成的铝挤出扁平多孔管10中，上述牺牲阳极·钎焊材料在管外周壁部的整个区域、或者该管外周壁部中的至少平坦部的一部分暴露，从而形成牺牲阳极·钎焊料部18。

Description

钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管及使用其 而成的铝制热交换器
技术领域
本发明涉及钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管及使用其而成的铝制热交换器，尤其涉及能合适地用作热交换器(其中特别是汽车空调等汽车用热交换器)的传热管的、对翅片所钎焊接合的管外表面赋予钎焊材料成分、并且外表面防腐蚀性优异的热交换器用铝挤出扁平多孔管、以及使用其而得到的铝制热交换器。
背景技术
一直以来，通过铝材料的挤出加工而得到的、整体呈扁平的横截面形状的挤出扁平多孔管作为汽车用热交换器的制冷剂通路管使用，制冷剂在该制冷剂通路内流通，另一方面，将覆盖有铝钎焊料的铝翅片安装、钎焊固定于与该制冷剂通路管呈直角的方向上，由此构成热交换器，然后，通过使作为热交换流体的空气沿着该翅片流动，从而在制冷剂与空气之间进行热交换。
并且，作为这样的挤出扁平多孔管，通常使用对铝或铝合金的坯进行分流孔挤出而得到的管，例如，如日本特开平6-142755号公报(专利文献1)、日本特开平5-222480号公报(专利文献2)、WO2013/125625(专利文献3)等所示，具有截面形状的扁平多孔管被公开。
另外，就作为该热交换器的传热管使用的、通过挤出加工而得到的扁平多孔管而言，如上所述，为了将进行热交换的翅片钎焊接合于扁平多孔管的外表面，必须使用覆盖有钎焊料的钎焊翅片，由于未在扁平多孔管的外表面实施防腐蚀处理，因此存在引起腐蚀这样的问题。并且，若因这样的腐蚀的进行而产生贯通管壁的腐蚀孔等，则会导致完全丧失作为热交换器的功能。即，在该制冷剂通路管的使用中产生由腐蚀导致的贯通时，会发生制冷剂泄漏，无法发挥作为热交换器的功能。
因此，在这样的热交换器中，为了防止挤出扁平多孔管的管外表面的腐蚀，一直以来，利用热喷涂或涂覆等方法在挤出扁平多孔管的表面预先附着Zn，通过钎焊加热，使该Zn扩散，此时，在管表层形成的Zn扩散层相对于与其相比位于更深部的管层而言作为牺牲阳极发挥作用，抑制向管壁厚方向的腐蚀，延长管的贯通寿命。在该情况下，针对挤出扁平多孔管而言，在挤出后必须进行Zn的热喷涂、涂覆等Zn附着工序，进而，之后必须进行钎焊所需的氟化物系焊剂的涂布工序、或者在安装于热交换器芯体后必须进行向整个芯体的焊剂涂布工序，因此，存在导致制造成本的上升的问题。此外，由于未对该挤出扁平多孔管赋予钎焊料，因此，在待安装的翅材中，必须为覆盖有钎焊料的钎焊翅片。与使用未覆盖钎焊料的裸翅材的情况相比，这也导致成本的上升。
因此，作为上述的挤出扁平多孔管之一，如上述日本特开平5-222480号公报(专利文献2)所表明的，提出了下述方案，即，通过单一地使用具有特定成分组成的铝合金并进行挤出加工，从而制造具备适当的防腐蚀性的扁平多孔管，但扁平多孔管自身不具有钎焊性，并且在外表面防腐蚀性方面也不充分，不仅无法充分地满足近年来的高防腐蚀性、成本降低的要求，而且，由于以特定材质的铝合金构成整个管，因此还存在得到的管的特性因该特定合金组成的铝合金而受到限制这样的问题。
需要说明的是，日本特开昭63-97309号公报(专利文献4)中提出了下述方法，即，使用由铝芯材形成材料和表皮材形成材料(其由Al-Si系铝钎焊合金材料形成)构成的复合坯，同时地进行挤出加工，由此制造对管周壁部的外表面平坦部覆盖钎焊料层而成的覆盖管，但这样的覆盖管不具有牺牲阳极效应，不具有外表面防腐蚀性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-142755号公报
专利文献2：日本特开平5-222480号公报
专利文献3：WO2013/125625
专利文献4：日本特开昭63-97309号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述状况下，为了在通过铝材料的挤出加工而得到的铝挤出扁平多孔管中使其管外周部的钎焊性及外表面防腐蚀性有利地提高，本申请的发明人进行了深入研究，结果发现，通过使用通常的铝管主体材料、和由Al-Si-Zn系铝合金形成的规定的牺牲阳极·钎焊材料作为挤出加工的铝材料、并同时地热挤出加工，从而使由该Al-Si-Zn系铝合金形成的牺牲阳极·钎焊材料在得到的铝挤出扁平多孔管的管外周部有利地暴露，能够形成牺牲阳极·钎焊料部，而且，通过这样的牺牲阳极·钎焊料部的存在，从而可获得有效的钎焊性，并且利用所发挥的牺牲阳极效应，也能够对铝挤出扁平多孔管的管外周部赋予优异的外表面防腐蚀性。
因此，本发明是基于上述见解而完成的，其要解决的课题是在通过铝材料的挤出加工而得到的、整体呈扁平的横截面形状的铝挤出扁平多孔管中，提供有效地赋予优异的钎焊性和管外周部的优异的外表面防腐蚀性而成的铝挤出扁平多孔管，还提供使用这样的扁平多孔管而得到的有用的铝制热交换器。
用于解决课题的手段
于是，为了解决上述课题，本发明以钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管作为其主旨，其特征在于，其是通过铝材料的挤出加工而得到的、整体呈扁平的横截面形状的挤出管，所述铝挤出扁平多孔管具有彼此独立地与管轴方向平行地延伸的多个流路，并且这些流路在扁平的横截面形状的长度方向排列，
所述铝挤出扁平多孔管是通过使用铝管主体材料、和电化学性(electrochemicalpotential)比所述铝管主体材料低的由Al-Si-Zn系铝合金形成的牺牲阳极·钎焊材料作为上述铝材料的挤出加工而形成的，并且，
上述牺牲阳极·钎焊材料在管外周壁部的整个区域、或者该管外周壁部中的至少平坦部的一部分暴露，从而形成牺牲阳极·钎焊料部。
需要说明的是，根据本发明的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管的优选方式之一，上述牺牲阳极·钎焊材料由含有1.0～13.0质量％的Si及0.1～7.0质量％的Zn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金构成，另一方面，上述铝管主体材料由含有0.7质量％以下的Cu及1.4质量％以下的Mn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金构成。
另外，根据本发明的铝挤出扁平多孔管的优选方式之一，构成上述牺牲阳极·钎焊材料的铝合金还含有下述中的一种或两种以上：1.4质量％以下的Mn、0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti及0.0001～0.1质量％的Sr。
此外，根据本发明的另一优选方式，构成上述铝管主体材料的铝合金还含有下述中的一种或两种以上：0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti及0.0001～0.1质量％的Sr。
此外，就本发明的铝挤出扁平多孔管的有利方式之一而言，位于上述管外周壁部的牺牲阳极·钎焊料部以该管外周壁部的厚度的90％以下的比例存在。
另外，就本发明的铝挤出扁平多孔管而言，有利的是，上述牺牲阳极·钎焊料部构成为以管横截面中的上述管外周壁部的周长的50％以上且100％以下的比例存在。
此外，就本发明的铝挤出扁平多孔管的其他优选方式之一而言，上述牺牲阳极·钎焊材料与上述铝管主体材料的电位差优选为5mV以上且300mV以下。
进一步地，另外，就本发明的铝挤出扁平多孔管的其他优选方式之一而言，作为上述挤出加工的铝材料，使用由上述铝管主体材料和上述牺牲阳极·钎焊材料构成的复合坯。
此外，就本发明的其他优选方式之一而言，上述复合坯具有一体的芯鞘结构，所述芯鞘结构包含由上述铝管主体材料形成的芯坯、和位于该芯坯的周围的、由上述牺牲阳极·钎焊材料形成的鞘坯。
另外，就本发明的铝挤出扁平多孔管而言，上述挤出管通常通过使用了分流组合模的上述铝材料的挤出加工而形成。
此外，就本发明而言，也以铝制热交换器作为其主旨，所述铝制热交换器的特征在于，构成为包含根据如上所述的本发明的铝挤出扁平多孔管、和钎焊接合在该铝挤出扁平多孔管的外表面的铝制外部翅片。
发明的效果
由此，在被设定为本发明的构成的铝挤出扁平多孔管中，由Al-Si-Zn系铝合金的牺牲阳极·钎焊材料形成的牺牲阳极·钎焊料部在所述铝挤出扁平多孔管的管外周部的整个区域、或者管外周部的至少平坦部的一部分暴露而存在，因此，发挥出优异的钎焊性，并且利用该牺牲阳极·钎焊材料的牺牲阳极效应而能够有效地提高外表面防腐蚀性，由此，能够有利地用作管外表面侧的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的热交换器(散热器、加热器等)的传热管。
另外，就本发明的铝挤出扁平多孔管而言，由铝管主体材料、和牺牲阳极·钎焊材料(其由Al-Si-Zn系铝合金形成)构成，并通过这两种材料的同时挤出加工而形成，因此，能够利用铝管主体材料确保管的特性、同时利用这样的特定牺牲阳极·钎焊材料有效地发挥钎焊性及外表面防腐蚀性，由此，也具有能够有利地提高目标挤出扁平多孔管的设计自由度的优点。
此外，就使用本发明的铝挤出扁平多孔管、将其与铝制外部翅片组装并利用钎焊加热而接合、从而构成的铝制热交换器而言，通过该铝挤出扁平多孔管的优异外表面防腐蚀特性，热交换器的防腐蚀性也能够有利地提高。
附图说明
[图1]为示意性地示出本发明的铝挤出扁平多孔管的一例的截面说明图，(a)示出其整体图，(b)为将其宽度方向中央部的一部分放大而示出的图，(c)为将牺牲阳极·钎焊料部在管外周壁部以不同厚度的方式存在的例子的宽度方向端部的一部分放大而示出的说明图。
[图2]为示出实施例中使用的复合坯的横截面的说明图。
[图3]为示出实施例中使用的单体坯的横截面的说明图。
具体实施方式
以下，为了更具体地阐明本发明，参照附图，对本发明的代表性实施方式详细地进行说明。
首先，图1中，本发明的铝挤出扁平多孔管的一例以成为与其长度方向(管轴方向)呈直角的方向的截面的横截面形态示意性地示出。此处，如图1(a)所示，本发明的扁平多孔管10为整体呈扁平的横截面形状的铝材料的挤出管，其具备彼此独立地与管轴方向平行地延伸的矩形形状的多个流路12，并且这些多个流路12形成在作为管宽度方向的扁平形状的长度方向(图中的左右方向)上隔开规定间隔排列而成的结构。另外，该扁平多孔管10的对应的上表面和下表面各自为平坦面，与以往同样地，如后文所述那样利用钎焊接合方法将如板式翅片、波纹翅片这样的外部翅片(未图示)安装于该上表面和下表面，能够作为热交换器使用。需要说明的是，就流路12的横截面形状而言，此处为矩形形状，但也可以采用已知的圆形、椭圆形、三角形等形状、或者将它们组合而得到的各种形状。
而且，就本发明而言，在这样的结构的扁平多孔管10中，由图1(a)～(c)可知，在包括位于相邻的流路12、12之间的内部隔壁部16在内的流路12的周围，存在通常的铝管主体材料，另一方面，在该管外周壁部14的整周中，在管外周壁部14中的至少平坦部(其提供上述平坦面)的一部分，存在有由Al-Si-Zn系铝合金形成的牺牲阳极·钎焊材料所构成的牺牲阳极·钎焊料部18，该牺牲阳极·钎焊料部18在管外周壁部14的至少一部分的外表面(此处是在全部外周面)暴露。另外，如图1(a)所示，这样的牺牲阳极·钎焊料部18构成为：相对于该管外周壁部14的周长L，优选以其50％以上、更优选60％以上、进一步优选70％以上的比例、且100％以下的比例存在。需要说明的是，若该牺牲阳极·钎焊料部18的存在区域小于管外周壁部14的周长L的50％，则钎焊加热时担心翅片未接合、翅片剥离等不良情况的发生。由此，通过将牺牲阳极·钎焊料部18以在管外周壁部14的表面暴露的方式进行配置，从而利用牺牲阳极·钎焊材料的钎焊料成分而获得有效的钎焊性，同时，利用由牺牲阳极·钎焊材料中含有的牺牲阳极成分带来的牺牲阳极效应，在牺牲阳极·钎焊料部18处优先地进行腐蚀，因而，牺牲阳极·钎焊料部以外的材料被有效地防腐蚀，有利地发挥出下述效果：抑制或阻止由腐蚀导致的在早期产生贯通孔(其使得发生冷却液泄漏)。
另外，就位于该管外周壁部14中的牺牲阳极·钎焊料部18而言，如图1(b)所示，优选以其厚度Ta为管外周壁部14的厚度Ts的90％以下的方式构成，尤其优选以成为80％以下的比例的方式存在，作为其下限，优选以成为1％以上、更优选以成为5％以上的比例的方式存在。即，优选的是，Ta≤0.9×Ts、且Ta≥0.01×Ts。需要说明的是，若牺牲阳极·钎焊料部18的厚度Ta超过管外周壁部14的壁厚Ts的90％时，则在牺牲阳极·钎焊料部18的腐蚀消耗后管外周壁部14的厚度变得过薄，引起下述问题：扁平多孔管10的耐压强度降低；或者因钎焊时牺牲阳极·钎焊料部18的熔融而在管外周壁部14产生贯通孔；等等。
此外，如图1所示，牺牲阳极·钎焊料部18在扁平多孔管10的管外周壁部14的外表面暴露，并且优选这样的牺牲阳极·钎焊料部18在管外周壁部14的外表面在管整周范围内连续地暴露，但下述情况也均可：以在管轴方向上、牺牲阳极·钎焊料部18的周向的暴露比例不同的形态暴露；另外，以在管周向、管轴方向上局部地非连续的形态暴露；或者以规定长度在管外周向的多个位置处在管轴方向上延伸的形态暴露。就本发明而言，有利的是，采用下述结构：这样的牺牲阳极·钎焊料部18在扁平多孔管10的任意横截面中始终在管外周壁部14的外表面暴露。
由此，通过使牺牲阳极·钎焊料部18在管外周壁部14的周长L的至少50％以上的区域范围内暴露，从而钎焊性及由牺牲阳极效应带来的防腐蚀性能够更有利地呈现，特别地，作为最优选的状态，如图1的(a)所示，为牺牲阳极·钎焊料部18在管外周壁部14的整个周长L的范围内存在的情况。需要说明的是，无需使管外表面中暴露的牺牲阳极·钎焊料部18在管周向上的厚度均相同，例如，如图1的(c)所示，也可以使牺牲阳极·钎焊料部18以不同的厚度比例存在于管外周壁部14中。
需要说明的是，本发明的扁平多孔管10中，构成牺牲阳极·钎焊料部18的上述牺牲阳极·钎焊材料的材质中使用Al-Si-Zn系铝合金，但有利的是，使用含有1.0～13.0质量％的Si及0.1～7.0质量％的Zn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金。此处，Si为钎焊料成分，其含量超过13.0质量％时，熔点急剧降低，钎焊加热时可能使母材熔融。另外，Si含量少于1.0质量％时，引起钎焊性降低的问题。此外，Zn为牺牲阳极材料成分，其含量超过7.0质量％时，熔点降低，钎焊加热时可能使母材熔融，另一方面，Zn的含量小于0.1质量％时，难以充分地发挥牺牲阳极效应。
而且，上述这样的Al-Si-Zn系铝合金中，进一步优选含有下述中的一种或两种以上：1.4质量％以下(不包括0质量％)的Mn、0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti及0.0001～0.1质量％的Sr。此处，Mn的含量超过1.4质量％时，挤出时的变形阻力上升，存在难以高速挤出的问题，进而，高速挤出时可能发生拾取(pick-up)现象。另外，Cr、Zr、Ti及Sr是使钎焊后的结晶粒径粗大化、提高钎焊性的合金成分，它们的含量低于上述中规定的范围时，这些合金成分的添加效果不充分，另一方面，这些合金成分的含量多于上述规定范围时，铸造而得到的挤出用材料中的粗大化合物显著产生，因此引起其挤出性降低等问题。需要说明的是，作为该Al-Si-Zn系铝合金中适合含有的合金成分Mn的下限值，通常而言为0.1质量％左右。
另外，在如上所述的扁平多孔管10中，作为构成其管外周壁部14的至少一部分且为暴露的牺牲阳极·钎焊材料以外的材料的铝管主体材料，可直接使用以往基于挤出加工的扁平多孔管的制造中使用的铝材料，例如，可使用JIS所称的A1000系纯铝材料、A3000系铝合金材料等，此外，为了使得其电位高，也可以在这些材料中含有规定量的Cu。其中，作为这样的铝管主体材料的材质，有利的是，使用含有0.7质量％以下(不包括0质量％)的Cu及1.4质量％以下(不包括0质量％)的Mn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金。需要说明的是，此处，Cu的含量超过0.7质量％时，挤出时的变形阻力上升，存在难以高速挤出的问题，进而，高速挤出时可能发生拾取现象。此外，Mn的含量超过1.4质量％时，挤出时的变形阻力上升，存在难以高速挤出的问题，并且高速挤出时可能发生拾取现象。另外，这些合金成分中，作为Cu的下限值，通常有利地采用0.1质量％，此外，作为Mn的下限值，通常有利地采用0.1质量％。
此外，这样的含有Cu及Mn的管主体材料用的铝合金中，优选还含有下述中的一种或两种以上：0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti、及0.0001～0.1质量％的Sr。此处，这些所添加的Cr、Zr、Ti及Sr各自为使钎焊后的结晶粒径粗大化、提高钎焊性的合金成分，它们的含量小于上述中规定的范围时，这些合金成分的添加效果不充分，另一方面，这些合金成分的含量多于上述规定范围时，铸造而得到的挤出用材料中的粗大化合物显著产生，因此引起其挤出性降低等问题。
需要说明的是，在构成上述的扁平多孔管10的牺牲阳极·钎焊材料、铝管主体材料中，作为上述的合金成分以外的余量的、铝和不可避免的杂质(其为制造该材料时当然含有的、包含Fe、Ni、Pb、Bi等各种元素的杂质)中，这些不可避免的杂质的总含量被限制在通常认知的范围内，通常控制成为0.5质量％以下、优选为0.3质量％以下的比例。
另外，本发明中使用的牺牲阳极·钎焊材料为电化学性比铝管主体材料低的材料。因此，这些材料的电位差超过0mV，优选在5mV以上且300mV以下的范围内。通过使该电位差为5mV以上，从而即使在更严苛的腐蚀环境下也容易可靠地发挥牺牲阳极效应。另一方面，电位差超过300mV时，牺牲阳极效应变得显著，引起牺牲阳极·钎焊材料的腐蚀消耗变剧烈等问题。由此，通过使牺牲阳极·钎焊料部18与由铝管主体材料形成的内部隔壁部16、流路12的周壁部等相比在电位方面低，从而能够发挥有效的牺牲阳极效应，管外周面的防腐蚀性能够更有利地呈现。
此外，就如上所述的本发明的扁平多孔管10而言，通过使用上述的铝管主体材料和牺牲阳极·钎焊材料作为挤出加工的铝材料、并对这些材料同时挤出加工，从而制造，这些铝管主体材料和牺牲阳极·钎焊材料通常使用芯鞘结构的复合坯或组合多个坯而使用。具体而言，使用下述结构的复合坯：在由牺牲阳极·钎焊材料形成的坯的内部(中心部)配置具有例如圆形、长圆形、椭圆形、长方形、半月形、月牙形、多边形等截面形状、并且已优化截面尺寸的由铝管主体材料形成的坯，利用熔接等将它们接合而一体化，由此在由铝管主体材料坯形成的芯部分的周围形成由牺牲阳极·钎焊材料坯构成的鞘部分。需要说明的是，该复合坯的制造中，可采用已知的各种手段，例如，可利用下述方法形成目标复合坯：在由牺牲阳极·钎焊材料形成的坯的中心部设置规定大小的贯通孔而形成鞘坯，然后，向该贯通孔内插入由铝管主体材料形成的芯坯而进行一体化的方法；以及，将这样的鞘坯以分成两半的形态进行制作，然后，在这些分成两半的鞘坯的空处配置芯坯，以这样的形态，利用熔接等将整体固定而一体化的方法；等等。
另外，针对该复合坯，可以适用使用与以往的挤出扁平多孔管的制造情况同样的、具有多个挤出口的模具(所谓分流组合模)进行热挤出加工的方法，由此得到目标挤出扁平多孔管，此时，以下述方式配置该复合坯、并实施热挤出加工：针对具有以与扁平多孔管的多个流路相对应的方式配设的纵挤出口的模具，使配置于复合坯的内部的铝管主体材料的规定的截面形状中的长度方向与该模具的挤出口的长度方向一致。通过采用复合坯相对于分流组合模的这样的挤出形态，从而能够使复合坯中的牺牲阳极·钎焊材料有效地分配至得到的扁平多孔管的扁平形状的外周部，能够使牺牲阳极·钎焊料部在管外周面有利地露出。
需要说明的是，如上所述，本发明的铝挤出扁平多孔管能够合适地用作热交换器中的制冷剂流路构件。而且，在将本发明的铝挤出扁平多孔管用作制冷剂通路管的情况下，例如，以下述结构构成热交换器，所述结构具备：一对铝制集液箱(header tank)，它们彼此隔开间隔地配置；多个铝挤出扁平多孔管，它们以宽度方向朝向通风方向的状态、在集液箱的长度方向上隔开间隔地彼此平行地排列于两集液箱之间，并且它们的两端部与两集液箱连接；铝制波纹状翅片，其作为外部翅片而配置于相邻的扁平多孔管彼此之间及两端的扁平多孔管的外侧，钎焊于这些扁平多孔管；和铝制侧板，其配置于两端的波纹状翅片的外侧，并钎焊于该翅片上。当然，不言而喻，除了这样的结构的热交换器以外，也可以使用本发明的铝挤出扁平多孔管作为已知的各种热交换器中的制冷剂通路管。
另外，众所周知，就热交换器中的一对集液箱而言，制冷剂或冷却液从一个集液箱分配流入扁平多孔管中，并且，从扁平多孔管流出的制冷剂或冷却液集合在另一个集液箱中，例如，已知地可以使用：将联箱板(header plate)与联箱板对置地钎焊而成的结构；将板弯曲成型为管状，对其重叠的端部进行熔接或钎焊而构成的结构；以及挤出成管状的挤出管；等等。
以上，对本发明的代表性实施方式进行了详细陈述，但应当理解的是，这些终究只是示例而已，不能解释为本发明受这样的实施方式涉及的具体记述的任何限定。
此外，本发明可以基于本领域技术人员的知识以增加了各种变更、修正、改良等的方式实施，另外，不言而喻，这样的实施方式只要不超出本发明的主旨，则均属于本发明的范畴内。
实施例
以下，示出本发明的代表性实施例，更具体地阐明本发明，但另外，也应当理解的是，本发明并不受这样的实施例的记载的任何限制。
首先，作为用于制造各种扁平多孔管的材料，分别铸造具有下述表1所示的成分组成的各种牺牲阳极·钎焊材料用坯A～U及具有下述表3所示的成分组成的各种铝管主体材料用坯a～q，然后将这些坯进行各种组合，从而制作下述表5所示的各种复合坯B1～B37，进一步地，然后，对这些复合坯各自进行热挤出加工，由此得到下述表5所示的、与这些复合坯相对应的各种扁平多孔管T1～T37。另外，同样地进行操作，铸造具有下述表2所示的成分组成的各种牺牲阳极·钎焊材料用坯V～AF和具有下述表4所示的成分组成的各种铝管主体材料用坯r～w，然后将这些坯进行各种组合，从而制作下述表6所示的各种复合坯B38～B54及单体坯B55，进而，然后对这些复合坯及单体坯各自进行热挤出加工，由此得到下述表6所示的、与这些坯相对应的各种扁平多孔管T38～T55。
然后，使用由此得到的各种扁平多孔管T1～T55，分别实施以下的(1)牺牲阳极·钎焊料部的形成范围的测定、(2)电位测定、(3)外表面防腐蚀性评价、及(4)芯体制作时的不良情况评价。
[表1]
*包含不可避免的杂质
[表2]
*包含不可避免的杂质
[表3]
*包含不可避免的杂质
[表4]
*包含不可避免的杂质
[表5]
[表6]
具体而言，首先，为了形成牺牲阳极·钎焊料部18，分别调节合金成分，从而提供该表1所示的牺牲阳极·钎焊材料用坯A～U及表2所示的牺牲阳极·钎焊材料用坯V～AF，利用常规方法，制作的各种DC铸造坯。另一方面，为了形成管主体部，分别调节合金成分，从而提供表3所示的管主体材料用坯a～q及表4所示的管主体材料用坯r～w，与上述同样地操作而制作坯，将制作的坯在圆形的尺寸为5mm～85mm的范围内成型·加工为规定尺寸的圆柱体。
并且，在上述牺牲阳极·钎焊材料用坯的截面中央部，形成能够供该加工完成的上述管主体材料用坯插入的贯通孔，向该贯通孔内嵌入管主体材料用坯，进而，使这些牺牲阳极·钎焊材料用坯和管主体材料用坯在它们的长度方向两端面处、利用MIG熔接而固定·接合，分别将表5所示的挤出用(复合)坯B1～B37制作成具有如图2所示的截面形态的一体的复合坯20。另外，同样地操作，分别制作由上述表6所示的坯的组合形成的挤出用坯B38～B54及B55。
需要说明的是，挤出用坯B55为图3中作为30而示出的单体坯。另外，图2、3中，22及32为管主体材料用坯，24为牺牲阳极·钎焊材料用坯。
接着，用坯加热器将这些得到的复合坯20或单体坯30加热至500℃，然后使用具有用于形成8孔的矩形孔(8个流路)的挤出口的、与以往同样的分流组合模，进行热挤出加工，由此分别制造了表5及表6所示的8孔扁平多孔管T1～T37及T38～T55(整体厚度：2.0mm，扁平方向的宽度：16mm，管外周壁部及内部隔壁部的壁厚：0.25mm)。
(1)牺牲阳极·钎焊料部的形成范围的测定
将如此得到的8孔的各种扁平多孔管(10)在挤出长度方向上的1/2的位置处切断，观察其截面。即，使用以25倍的倍率拍摄该截面的显微组织而得到的照片，用尺子测量该牺牲阳极·钎焊料部(18)的区域，由此测定牺牲阳极·钎焊料部(18)的形成范围。此外，在这样的牺牲阳极·钎焊料部(18)的形成范围的测定中，将牺牲阳极·钎焊料部(18)的形成范围为管外周壁部的周长L的100％以下且50％以上的情况评价为(○)，将小于管外周壁部周长L的50％的情况评价为(×)。另外，将管外周壁部(14)中的牺牲阳极·钎焊料部(18)的厚度为管外周壁部(14)的厚度的90％以下的情况评价为(○)，将超过90％的情况评价为(×)。
以下的表7及表8中，针对扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55测定上述的牺牲阳极·钎焊料部(18)的形成范围而得到的结果以管外周壁部中暴露的牺牲阳极·钎焊料部(18)的周长成为最小的值、管外周壁部(14)中的牺牲阳极·钎焊料部(18)的最大厚度的形式示出。
[表7]
[表8]
该截面观察的结果确认了：在通过上述挤出加工而得到的扁平多孔管T1～T37中的管外周壁部的全部周长中，由牺牲阳极·钎焊材料用坯形成的牺牲阳极·钎焊料部(18)以管外周壁部周长的50％以上且100％以下的比例暴露。另外发现了，牺牲阳极·钎焊料部(18)以形成于管外周壁部(14)中的牺牲阳极·钎焊料部(18)的厚度均在管外周壁部(14)的厚度的90％以下的厚度的范围内的方式暴露。
另外，就如此热挤出而得到的扁平多孔管(10)而言，还确认了，在其挤出长度方向上，由牺牲阳极·钎焊材料用坯形成的牺牲阳极·钎焊料部(18)在管外周壁部的外表面稳定地暴露。
另一方面，就使用复合坯B38、B39、单体坯B55来实施基于分流组合模的热挤出加工而得到的扁平多孔管T38、T39、T55而言，由于未使用Si、Zn的含量充分的坯、牺牲阳极·钎焊材料用坯，而是由以往合金形成，因此，未存在任何牺牲阳极·钎焊料部(18)的暴露部位。另外，就使用表6所示的复合坯B40、利用上述方法得到的扁平多孔管T40而言，牺牲阳极·钎焊料部(18)的暴露部位为管外周壁部周长的100％，管外周壁部(14)的厚度在最厚的部位处为93％。此外，就使用表6所示的复合坯B41～B54、利用上述方法得到的扁平多孔管T41～T54而言，牺牲阳极·钎焊料部(18)的暴露部位均小于管外周壁部周长L的50％，管外周壁部(14)的厚度在最厚的部位处为10～20％。
(2)电位测定
使用上述中得到的扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55，分别测定管主体材料和牺牲阳极·钎焊材料的电位。需要说明的是，由于扁平多孔管T38、T39、T55基本上未使用牺牲阳极·钎焊材料用坯，而是以往合金及纯Al系合金，因此，未形成牺牲阳极·钎焊料部(18)。
具体而言，针对扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55，设想它们作为热交换器中的传热管使用时的、用于翅片接合的钎焊加热，实施600℃×3分钟的加热处理，然后，将它们在挤出长度方向上以40mm的长度分别切断。需要说明的是，在该加热处理中，扁平多孔管T40中发现熔融，因此无法进行之后的评价。接着，对于测定管主体材料的电位的供试材料，在其周壁部的一侧的内表面的宽度方向中央部保留10mm×10mm的管主体材料的露出面，在切断端面的一侧，用有机硅树脂将除连接电位测定用的引线的部位以外的全部部位遮盖，由此使其电绝缘。另外，对于测定牺牲阳极·钎焊料部(18)(牺牲阳极材料)的电位的供试材料，在其扁平形状的外表面平坦部的宽度方向中央部保留10mm×10mm的牺牲阳极·钎焊料部(18)的露出面，在切断端面的一侧，用有机硅树脂将除连接电位测定用的引线的部位以外的全部部位遮盖，由此使其电绝缘。
另外，作为电位的测定方法，采用下述方法：使用饱和KCl甘汞电极(SCE：Saturated Calomel Electrode)作为参比电极，另一方面，作为试验溶液，使用以乙酸调节为pH3的5％NaCl水溶液，将其于室温下进行搅拌，同时在该溶液中浸渍供试材料24h，然后，测定各自的电位。
然后，将上述测定中得到的管主体材料与牺牲阳极·钎焊材料的电位差的结果示于下述表9及表10。需要说明的是，将该管主体材料与牺牲阳极·钎焊材料的电位差为5mV以上且300mV以下的情况评价为(◎)，将其电位差超过0mV且小于5mV的情况及超过300mV的情况评价为(○)，将为0mV的情况评价为(×)。
[表9]
扁平多孔管种类 电位差(mV) 评价
T1 250 ◎
T2 245 ◎
T3 245 ◎
T4 238 ◎
T5 245 ◎
T6 240 ◎
T7 233 ◎
T8 240 ◎
T9 230 ◎
T10 240 ◎
T11 230 ◎
T12 232 ◎
T13 235 ◎
T14 235 ◎
T15 228 ◎
T16 265 ◎
T17 230 ◎
T18 210 ◎
T19 230 ◎
T20 290 ◎
T21 5 ○
T22 240 ◎
T23 240 ◎
T24 230 ◎
T25 240 ◎
T26 235 ◎
T27 228 ◎
T28 233 ◎
T29 227 ◎
T30 235 ◎
T31 223 ◎
T32 220 ◎
T33 227 ◎
T34 218 ◎
T35 210 ◎
T36 223 ◎
T37 219 ◎
[表10]
由该表9所示的电位测定结果可知，扁平多孔管T1～T37中，其设想的钎焊加热后的牺牲阳极·钎焊料部(18)与管主体材料的电位差为5～290mV，均显示出具有有效的牺牲阳极效应的结果。
与此相对，如表10所示，在将扁平多孔管T38～T55作为供试材料的情况下，由于扁平多孔管T38、T39及T55基本上未使用牺牲阳极·钎焊材料，是与以往材料同样的实质上仅由管主体材料构成的扁平多孔管，因此，其电位差为0mV。
另外，将扁平多孔管T43作为供试材料、进行与上述同样的电位测定，结果，扁平多孔管T43的牺牲阳极·钎焊料部(18)中含有8质量％的Zn，钎焊加热后的牺牲阳极·钎焊料部(牺牲阳极材料)与管主体材料的电位差为355mV以上。
(3)芯体制作时的翅片接合不良评价
使用上述中得到的、扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55作为供试材料，在各扁平多孔管上安装翅片，并实施钎焊加热，对制作热交换器芯体时有无翅片接合不良进行验证。
具体而言，针对扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55，安装已波纹加工成翅片间距3mm、翅片高度7mm的尺寸的厚度为80μm的裸翅片，设想它们作为热交换器中的传热管使用时的、用于翅片接合的钎焊加热而实施600℃×3分钟的加热处理，形成热交换器芯体，然后用切割机将各热交换器芯体的接合于扁平多孔管的翅片切断·除去，对翅片的接合状况进行确认。
以下的表11及表12中，分别示出将扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55作为供试材料来制作热交换器芯体、对钎焊加热后的热交换器芯体的翅片接合不良进行验证的结果。
[表11]
扁平多孔管种类 芯体制作时不良情况 评价
T1 无 ○
T2 无 ○
T3 无 ○
T4 无 ○
T5 无 ○
T6 无 ○
T7 无 ○
T8 无 ○
T9 无 ○
T10 无 ○
T11 无 ○
T12 无 ○
T13 无 ○
T14 无 ○
T15 无 ○
T16 无 ○
T17 无 ○
T18 无 ○
T19 无 ○
T20 无 ○
T21 无 ○
T22 无 ○
T23 无 ○
T24 无 ○
T25 无 ○
T26 无 ○
T27 无 ○
T28 无 ○
T29 无 ○
T30 无 ○
T31 无 ○
T32 无 ○
T33 无 ○
T34 无 ○
T35 无 ○
T36 无 ○
T37 无 ○
[表12]
扁平多孔管种类 芯体制作时不良情况 评价
T38 翘片未接合 ×
T39 翘片未接合 ×
T40 母材熔融 ×
T41 翘片未接合 ×
T42 无 ○
T43 母材熔融 ×
T44 无 ○
T45 无 ○
T46 无 ○
T47 无 ○
T48 无 ○
T49 无 ○
T50 无 ○
T51 无 ○
T52 无 ○
T53 无 ○
T54 无 ○
T55 翘片未接合 ×
由该表11的结果可知，就扁平多孔管T1～T37而言，钎焊加热后的热交换器芯体中未发现翅片接合不良。因此证实，就这些扁平多孔管T1～T37而言，均通过牺牲阳极·钎焊料部(18)的存在而使得翅片接合良好。
与此相对，就表12所示的扁平多孔管T38、T39、T55而言，均为基本上未使用牺牲阳极·钎焊材料、而是仅使用由以往材料或纯Al系合金形成的管主体材料的扁平多孔管，因此，在钎焊加热后的热交换器芯体中，翅片未接合。另外，就扁平多孔管T41而言，由于Si含量为0质量％，因此引起翅片接合不良。此外，就表12所示的扁平多孔管T40而言，Si含量为14.0质量％，就扁平多孔管T43而言，Zn含量为8.0质量％，均超出成分规定的范围，因此，钎焊加热时牺牲阳极·钎焊料部(18)熔融，母材中发现由熔融导致的贯通孔。另一方面，就使用了扁平多孔管T42、T44～T54的热交换器芯体而言，均未发现翅片接合不良。
(4)外表面防腐蚀性评价
将上述中得到的扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55用作供试材料，分别实施ASTM-G85-Annex A3中规定的SWAAT试验，验证各自的外表面防腐蚀性的效果。该SWAAT试验是在恒定温度条件下反复喷雾人工海水及设置湿润环境，进行暴露负荷，由此评价外表面防腐蚀性。另外，腐蚀试验期间设为10天、20天及30天这3个水平的时间，将没有贯通的情况评价为(○)，将发生贯通的情况评价为(×)。
具体而言，针对扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38～T55，设想它们作为热交换器中的传热管使用时的、用于翅片接合的钎焊加热、而实施600℃×3分钟的加热处理，然后将它们沿挤出长度方向以100mm的长度切断，用有机硅树脂分别将露出流路的切断端面的两端遮盖。另外，就SWAAT试验中使用的试验液而言，制作基于ASTMD1141的人工海水，并向该人工海水中添加乙酸而调节为pH3。另外，就试验条件而言，将0.5小时喷雾-1.5小时润湿作为1个循环，重复该循环，以10天、20天及30天这3个水平的时间实施外表面防腐蚀性的评价试验。需要说明的是，关于在钎焊加热时显著地观察到母材的熔融的扁平多孔管T40及T43，不作为试验对象。
然后，针对结束了该外表面防腐蚀性的评价试验的供试材料，将两端部的有机硅密封树脂剥离，然后投入至已用加热器升温的磷酸铬酸液中，将供试材料表面的腐蚀生成物除去，调查供试材料表面有无贯通孔。具体而言，利用下述方法调查贯通孔的有无：向扁平多孔管的各流路滴加渗透性高的已着色的探伤液，对该探伤液从扁平多孔管的内表面的渗出进行确认。进而，用埋入树脂将调查了该贯通孔的供试材料进行包埋，然后，利用耐水纸对最大腐蚀部实施截面露出处理，进而利用抛光研磨进行镜面精加工，由此对各供试材料的管外周面的腐蚀状况进行观察。需要说明的是，上述试验中使用的供试材料的SWAAT试验中，将20天后未发生贯通但30天后发现贯通的情况或未贯通的情况评价为(◎)，将10天后未发生贯通但20天后发现贯通的情况评价为(○)，将10天后发生贯通的情况评价为(×)。
以下的表13及表14中，分别示出针对扁平多孔管T1～T37及扁平多孔管T38、T39、T41、T42、T44～T55实施10、20及30天上述的SWAAT试验来进行评价而得到的结果。
[表13]
扁平多孔管种类 外表面防腐蚀性评价 评价
T1 未贯通 ◎
T2 30天后贯通 ◎
T3 30天后贯通 ◎
T4 30天后贯通 ◎
T5 30天后贯通 ◎
T6 30天后贯通 ◎
T7 30天后贯通 ◎
T8 30天后贯通 ◎
T9 30天后贯通 ◎
T10 30天后贯通 ◎
T11 20天后贯通 ○
T12 30天后贯通 ◎
T13 20天后贯通 ○
T14 20天后贯通 ○
T15 20天后贯通 ○
T16 未贯通 ◎
T17 30天后贯通 ◎
T18 20天后贯通 ○
T19 20天后贯通 ○
T20 未贯通 ◎
T21 20天后贯通 ○
T22 30天后贯通 ◎
T23 30天后贯通 ◎
T24 30天后贯通 ◎
T25 30天后贯通 ◎
T26 30天后贯通 ◎
T27 20天后贯通 ○
T28 30天后贯通 ◎
T29 20天后贯通 ○
T30 30天后贯通 ◎
T31 20天后贯通 ○
T32 20天后贯通 ○
T33 20天后贯通 ○
T34 20天后贯通 ○
T35 20天后贯通 ○
T36 20天后贯通 ○
T37 20天后贯通 ○
[表14]
扁平多孔管种类 外表面防腐蚀性评价 评价
T38 10天后贯通 ×
T39 10天后贯通 ×
T40 无法进行试验 －
T41 10天后贯通 ×
T42 10天后贯通 ×
T43 无法进行试验 －
T44 10天后贯通 ×
T45 10天后贯通 ×
T46 10天后贯通 ×
T47 10天后贯通 ×
T48 10天后贯通 ×
T49 10天后贯通 ×
T50 10天后贯通 ×
T51 10天后贯通 ×
T52 10天后贯通 ×
T53 10天后贯通 ×
T54 10天后贯通 ×
T55 10天后贯通 ×
由该表13的结果可确认，就扁平多孔管T1～T37而言，在SWAAT试验的10天后的评价中，未产生贯通管外周壁部(14)的贯通孔。另外，在20天后的评价中，扁平多孔管T11、T13～T15、T18、T19、T21、T27、T29、T31～T37中确认到了贯通管外周壁部(14)的贯通孔。此外，在30天后的评价中，从除T1、T16及T20外的扁平多孔管中，观察到了贯通管外周壁部(14)的贯通孔。因此，就扁平多孔管T1～T37而言，确认了：均通过由牺牲阳极·钎焊料部(18)的存在带来的牺牲阳极效应而施予了有效的外表面防腐蚀。
与此相对，就表14所示的扁平多孔管T38、T39、T55而言，由于是未使用牺牲阳极·钎焊材料、而是仅使用与以往材料同样的管主体材料的扁平多孔管，因此，确认了：在实施10、20及30天的SWAAT试验后，在所有的试验后的评价中，均产生贯通管外周壁部的腐蚀孔。由此确认了：由于没有像本发明涉及的扁平多孔管那样在管外周壁部存在牺牲阳极·钎焊料部(18)，因此，无法获得牺牲阳极效应，无法发挥出外表面防腐蚀效果，由此在早期产生贯通。
另外，就表14所示的扁平多孔管T41、T42、T44～T55而言，确认了：在实施10、20及30天与上述同样的SWAAT试验后，在所有的试验后的评价中，均产生了贯通管外周壁部的腐蚀孔。该贯通部均是在未形成牺牲阳极·钎焊料部(18)的管外周壁部的区域中得到确认。由此确认了：由于与上述的扁平多孔管T38、T39、T55同样地、在管外周壁部(14)未存在牺牲阳极·钎焊料部(18)，因此，无法获得牺牲阳极效应，无法发挥出外表面防腐蚀效果，由此在早期产生了贯通。
附图标记说明
10扁平多孔管 12流路
14管外周壁部 16内部隔壁部
18牺牲阳极·钎焊料部 20复合坯
22管主体材料用坯 24牺牲阳极·钎焊材料用坯
30单体坯 32管主体材料用坯

Claims (11)

1.钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，其是通过铝材料的挤出加工而得到的、整体呈扁平的横截面形状的挤出管，所述铝挤出扁平多孔管具有彼此独立地与管轴方向平行地延伸的多个流路，并且这些流路在扁平的横截面形状的长度方向排列，
所述铝挤出扁平多孔管是通过使用铝管主体材料、和电化学性比所述铝管主体材料低的由Al-Si-Zn系铝合金形成的牺牲阳极·钎焊材料作为所述铝材料的挤出加工而形成的，并且，
所述牺牲阳极·钎焊材料在管外周壁部的整个区域、或者所述管外周壁部中的至少平坦部的一部分暴露，从而形成牺牲阳极·钎焊料部。
2.如权利要求1所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，所述牺牲阳极·钎焊材料由含有1.0～13.0质量％的Si及0.1～7.0质量％的Zn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金形成，另一方面，所述铝管主体材料由含有0.7质量％以下的Cu及1.4质量％以下的Mn、且余量为铝及不可避免的杂质的铝合金形成。
3.如权利要求2所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，构成所述牺牲阳极·钎焊材料的铝合金还含有下述中的一种或两种以上：1.4质量％以下的Mn、0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti及0.0001～0.1质量％的Sr。
4.如权利要求2或3所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，构成所述铝管主体材料的铝合金还含有下述中的一种或两种以上：0.05～0.30质量％的Cr、0.05～0.30质量％的Zr、0.05～0.30质量％的Ti及0.0001～0.1质量％的Sr。
5.如权利要求1至4中任一项所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，位于所述管外周壁部的牺牲阳极·钎焊料部以所述管外周壁部的厚度的90％以下的比例存在。
6.如权利要求1至5中任一项所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，所述牺牲阳极·钎焊料部以管横截面中的所述管外周壁部的周长的50％以上且100％以下的比例存在。
7.如权利要求1至6中任一项所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其特征在于，所述牺牲阳极·钎焊材料与所述铝管主体材料的电位差为5mV以上且300mV以下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其中，所述挤出加工的铝材料为由所述铝管主体材料和所述牺牲阳极·钎焊材料构成的复合坯。
9.如权利要求8所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其中，所述复合坯具有一体的芯鞘结构，所述芯鞘结构包含由所述铝管主体材料形成的芯坯、和位于所述芯坯的周围的由所述牺牲阳极·钎焊材料形成的鞘坯。
10.如权利要求1至9中任一项所述的钎焊性及外表面防腐蚀性优异的铝挤出扁平多孔管，其中，所述挤出管通过使用了分流组合模的所述铝材料的挤出加工而形成。
11.铝制热交换器，其特征在于，构成为包含权利要求1至10中任一项所述的铝挤出扁平多孔管、和钎焊接合在所述铝挤出扁平多孔管的外表面的铝制外部翅片。
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