JP2000262968A - 表面処理フィン材 - Google Patents

表面処理フィン材

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JP2000262968A
JP2000262968A JP11068183A JP6818399A JP2000262968A JP 2000262968 A JP2000262968 A JP 2000262968A JP 11068183 A JP11068183 A JP 11068183A JP 6818399 A JP6818399 A JP 6818399A JP 2000262968 A JP2000262968 A JP 2000262968A
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corrosion
film
polyvinyl alcohol
aluminum
alcohol resin
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JP11068183A
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Yoshikazu Mukai
良和 向井
Yosuke Ota
陽介 太田
Kenichi Kamiya
憲一 神谷
Akinori Tsuchiya
昭則 土屋
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 臭気を発生させず、フィンの親水性も劣化さ
せず、持続的に銅管の蟻の巣状腐食を防止することがで
きる表面処理フィン材を提供する。 【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる基材と、この基材の上に形成されたクロメート皮膜
又は樹脂耐食皮膜と、この耐食皮膜の上に形成されたポ
リビニルアルコール樹脂皮膜とを有する。このポリビニ
ルアルコール樹脂皮膜は、金属塩を有しケン化度が90
%以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅管の蟻の巣腐食防
止性が優れ、熱交換器用素材として好適の表面処理フィ
ン材に関する。以下、本明細書においてアルミニウムと
いう場合はアルミニウム合金を含み、銅管という場合は
銅合金管も含むものとする。
【0002】
【従来の技術】熱交換器はルームエアコン、パッケージ
エアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラー
及びラジエーター等を代表として種々の分野に利用され
ている。このうち、ルームエアコン及びパッケージエア
コン等の熱交換器用のフィンには、熱伝導性及び加工性
が優れていることからアルミニウムが多用されている。
【0003】また、ルームエアコン及びパッケージエア
コン等の熱交換器には、コスト、生産性及び耐久性が優
れていることから、冷媒が通る銅製のチューブと放熱板
(又は吸熱板)であるフィンがチューブの拡管により接
合されているクロスフィンタイプの熱交換器が多用され
ている。
【0004】熱交換機のフィン材には、腐食発生防止を
目的として防食処理が行われており、また実機での蒸発
運転時に凝縮水がフィン間に留まることを防止するた
め、水滴を水膜状に落下させるべく、水濡れ性に優れた
親水性の表面処理が実施されている。
【0005】フィン材の防食処理としては、クロム酸ク
ロメート又はリン酸クロメートなどのクロメート処理、
塗布型のクロメート処理又は樹脂耐食皮膜処理が行われ
ている。
【0006】親水性を向上させる表面処理としてはケイ
酸塩を使用する方法(特許第1769978号)、熱硬
化性の樹脂にシリカ微粒子を分散させた皮膜を塗布する
方法(特開平3−269072号)及びカルボキシメチ
ルセルロース樹脂とポリアクリル酸又はポリエチレンオ
キシドの混合皮膜を設ける方法(特開平6−32255
2号)等があり実用に供されている。
【0007】アルミニウムフィンにおいては、クロメー
ト処理又は樹脂塗装により耐食性を向上することが可能
であるが、銅管側には蟻の巣状腐食と呼ばれる特殊な形
態の腐食が銅管の板厚方向に進行し場合によっては銅管
に穴があく不具合が発生する場合がある。
【0008】前述したクロスフィンタイプの熱交換器に
おいては、アルミニウムフィンと銅管が銅管の拡管によ
り接触しているが、この場合、腐食の発生は電気化学的
にアルミニウムの方が電位が卑であることから、アルミ
ニウムが溶解しやすく、腐食し易い傾向にある。従っ
て、従来、クロスフィンタイプの熱交換器の耐久性向上
は、主としてアルミニウムフィン側の耐食性向上が中心
に検討されており、銅管の耐食性向上は銅管の組成又は
表面処理により若干検討されているのみであった。
【0009】蟻の巣腐食については、文献等(例えば、
配管技術1993.2.p51,能登谷等)で発生のメ
カニズム、銅管側からの防止方法が報告されており、メ
カニズムとしては、銅管表面にギ酸及び酢酸等の有機酸
が付着し、銅管表面を溶解し、銅イオンとの錯体形成、
酸素による酸化、銅−有機酸錯体及び酸化銅(銅の腐食
生成物)の形成という一連の蟻の巣状腐食発生のメカニ
ズムが推定されている。
【0010】また、銅管の表面処理から蟻の巣腐食発生
防止の対策が検討され、ベンゾトリアゾール等のインヒ
ビターを銅管表面に塗布することにより、表面の疎水
化、酸素還元反応の抑制により蟻の巣状腐食が低減され
ることが開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のインヒビターを塗布した銅管を用いた場合、室内器に
おいては臭気が発生する場合もあり、また、銅管からフ
ィンにこれらのインヒビターが付着した場合、フィンの
親水性を劣化させるという問題があった。
【0012】更に、銅管の表面の塗布のみでは、実機運
転の継続と共に効果が低減し、蟻の巣状腐食の防止性の
持続性において十分とはいえず、アルミニウムフィンと
銅管が接触していても空隙部にアルミニウムの腐食生成
物が堆積した場合には、このような部分にやはり蟻の巣
状腐食が発生する場合があった。
【0013】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、臭気を発生させず、フィンの親水性も劣化
させず、持続的に銅管の蟻の巣状腐食を防止することが
できる表面処理フィン材を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る表面処理フ
ィン材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる
基材と、この基材の表面に形成され金属塩を有しケン化
度が90%以上のポリビニルアルコール樹脂からなる皮
膜とを有することを特徴とする。
【0015】この表面処理フィン材において、前記基材
と前記ポリビニルアルコール樹脂皮膜との間にクロメー
ト皮膜又は樹脂耐食皮膜を形成することができる。
【0016】本発明においては、上述したような蟻の巣
状腐食の問題を銅管側からではなく、フィン材の表面処
理からも改善できないか鋭意研究した結果、表面処理皮
膜として金属塩を有する熱硬化皮膜を形成することによ
り、アルミニウムフィン材の表面処理側からも銅管の蟻
の巣状腐食の発生を抑制できることを見いだした。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明においては、銅管の表面に第1層として、
クロメート皮膜又は樹脂耐食皮膜を設けた後、その表面
に金属塩を含有するポリビニルアルコール樹脂皮膜を設
ける。
【0018】第1層として設ける耐食皮膜としては、ク
ロム酸クロメート又はリン酸クロメートを使用可能であ
り、市販の塗布型クロメート等の塗布型処理等も使用可
能である。
【0019】また、樹脂耐食皮膜としては、特に制限さ
れないが、市販のアクリル系、ウレタン系又はエポキシ
系等の耐食プライマーが使用可能である。
【0020】本発明においては、上述の耐食皮膜の上
に、金属塩を含むポリビニルアルコール樹脂皮膜を形成
する。金属塩としては弱酸と弱塩基の塩、強酸と強塩基
の塩、弱酸と強塩基の塩、強酸と弱塩基の塩のいずれで
も使用可能であるが、アルミニウムフィン及び銅管の腐
食を促進する塩素イオン及び硫酸イオンを含まないもの
が好ましい。このような金属塩としては、具体的には、
リン酸ソーダ、リン酸カリ、アルミン酸ソーダ、ホウ酸
ソーダ、リン酸カルシウム、リン酸ストロンチウム、リ
ン酸亜鉛、リン酸リチウム、炭酸ソーダ、重炭酸ソー
ダ、ピロリン酸ソーダ、テトラリン酸ソーダ、トリポリ
リン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、水酸化カルシ
ウム、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム及び硝酸カリ等が
ある。
【0021】これらの金属塩を含有する樹脂皮膜は、ケ
ン化度90%以上のポリビニルアルコール樹脂である。
ケン化度とはポリビニルアルコール樹脂において水酸基
の割合を示すものであるが、この割合が高いほど、熱処
理後の耐水性が向上する傾向がある。ケン化度90%以
下では、使用初期は蟻の巣腐食防止効果が良好である
が、皮膜の耐水性が劣るため、使用の経過と共に、皮膜
に付随して金属塩が溶出してしまい、皮膜自体が消失す
るので、蟻の巣状腐食防止効果の持続性が低下する。使
用樹脂を、ケン化度が90%以上のポリビニルアルコー
ル樹脂とすることにより、皮膜から徐々に金属塩が溶出
し、アリの巣腐食の原因となるギ酸等の有機酸が付着し
てもこれを中和し、PHが下がって蟻の巣腐食が発生す
ることを抑制する。通常の熱硬化性樹脂では金属塩を入
れてもほとんど溶出せず、蟻酸等の中和効果がない。P
VA(ポリビニルアルコール樹脂)ではケン化度90%
以上であると、適宜溶出し、金属イオンが継続的に補給
され、持続性のある耐アリの巣腐食防止性が得られる。
【0022】金属塩の添加量は特には制限されないが、
20%を超えると、ポリビニルアルコール樹脂皮膜の造
膜性が低下する。このため、金属塩の添加量は20%以
下であることが望ましい。
【0023】皮膜の形成は通常コイルフォームで一般的
に用いられるロールコート法により塗布可能であり、焼
き付けは皮膜の耐水性を向上するため150℃以上で焼
き付けることが望ましい。
【0024】
【実施例】以下、本発明の範囲に入る実施例について、
その特性を、本発明の範囲から外れる比較例と比較して
説明する。アルミニウム素材としては、JIS A11
00 H22を使用し、その厚さは0.110mmであ
る。第1層として設ける耐食皮膜には、リン酸クロメー
ト処理(日本ペイント製アルサーフ401/45(各々
4%/0.4%))、塗布型クロメート処理(日本ペイ
ント製サーフコート427)、アクリル系耐食プライマ
ーKPカラー9401(関西ペイント製)を使用した。
【0025】リン酸クロメート処理及び塗布型クロメー
ト処理は、そのCr皮膜の厚さがCr20mg/m2
なるように設けた。
【0026】焼き付けは、樹脂耐食皮膜及びその上に設
ける金属塩を含むポリビニルアルコール樹脂皮膜と共に
200℃で20秒間加熱することにより行い、樹脂耐食
皮膜は1μm、金属塩を含むポリビニルアルコール樹脂
皮膜は0.5μmとなるように形成した。
【0027】上述の条件にて作成したアルミニウム板を
直径9.80mmのしごき方式の金型(日高精機製)に
て250spm、加工油T7K18B(昭和シェル
製)、しごき率50%、カラーハイト1.5mmの条件
にてプレスし、作成したフィンに直径9.52mmの銅
管を挿入、拡管、ロウ付けし、供試熱交換器を作成し
た。
【0028】作成した熱交換器にて、複合サイクル腐食
試験(30℃、0.1%蟻酸噴霧(霧吹きによる)→4
0℃、95%湿潤雰囲気暴露12時間→40℃乾燥2時
間→純水噴霧10時間のサイクル)を30サイクル実施
し、試験後の熱交換器の銅管を切り出しフィンと銅管の
接触部の蟻の巣腐食の発生状況を調査した。
【0029】下記表1は本発明の実施例及び比較例の各
皮膜の組成及び蟻の巣状腐食発生状況を示す。実施例N
o.1〜8がケン化度90〜100%のポリビニルアル
コール樹脂に、夫々、リン酸ソーダ、リン酸カリ、アル
ミン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、
ヘキサメタリン酸ソーダ、硝酸リチウム及び硝酸カリを
10%添加したものである。尚、ここで使用のポリビニ
ルアルコール樹脂のケン化度は、メーカー値を参考に、
JISK6726−5−2(ケン価度測定法)に基づき
調査した値を用いた。これらの実施例はいずれも蟻の巣
腐食は発生しておらず、良好な銅管の耐食性が得られ
た。
【0030】比較例No.9〜11においては、比較例
No.9が従来の水ガラス系の親水処理、比較例No.
10が樹脂系親水処理の場合、比較例No.11がケン
化度80%で90%以下のケン化度のポリビニルアルコ
ール樹脂を用いた場合の銅管耐食性を調査したものであ
る。
【0031】比較例No.9,10は、フィンと銅管と
の間の空隙部で蟻の巣腐食が発生しており、比較例N
o.11は短期間の複合サイクルでは良好なものの、サ
イクルを繰り返すと、蟻の巣腐食が見られるようになり
耐久性が劣る。
【0032】
【表1】
【0033】なお、本発明に係る皮膜はクロメート皮膜
等の耐食皮膜を設けた上に直接形成してもよいが、水ガ
ラス系又は樹脂系の親水皮膜を設けた後、更にその上に
形成することも可能である。比較例No.8は水ガラス
系親水処理皮膜上に設けた場合であり、この場合も良好
な蟻の巣腐食防止性が得られている。なお、この場合ポ
リビニルアルコール樹脂自体が親水性であるため、水ガ
ラス皮膜の親水性は殆ど阻害されず、水ガラス親水処理
の特性も維持される。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
銅管側の表面処理によらずフィン材側から銅管とフィン
材が接触している部分の銅管蟻の巣腐食を効果的に抑制
することが可能となる。また、本発明に係る蟻の巣腐食
防止性に優れた樹脂皮膜は耐食皮膜上に直接塗布するこ
とも可能であるが、従来の親水皮膜上に設けることによ
り親水性を阻害することなく形成することが可能であ
り、従来の親水処理フィンの蟻の巣腐食防止効果を向上
させることも可能である。このように、本発明により、
銅管の蟻の巣腐食が効果的に抑制され、より耐久性が高
い熱交換器の作成が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 129/04 C09D 129/04 S C23C 22/00 C23C 22/00 Z 22/07 22/07 22/24 22/24 C23F 15/00 C23F 15/00 F28F 1/32 F28F 1/32 H G 19/00 511 19/00 511Z (72)発明者 神谷 憲一 栃木県真岡市鬼怒ヶ丘15番地 株式会社神 戸製鋼所真岡製造所内 (72)発明者 土屋 昭則 神奈川県秦野市平沢65番地 株式会社神戸 製鋼所秦野工場内 Fターム(参考) 4D075 BB74X CA45 DA06 DB07 DC16 EA05 EB19 EB55 4J038 CE021 HA186 HA276 HA336 HA406 HA416 NA03 PA17 PB06 PC02 4K026 AA09 BA01 BA06 BA07 BA12 BB02 BB08 CA16 CA18 CA20 CA23 CA32 CA36 CA39 EB08 4K062 AA01 BA10 BC08 BC21 DA07 FA05 FA16 FA18 GA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
    なる基材と、この基材の表面に形成され金属塩を有しケ
    ン化度が90%以上のポリビニルアルコール樹脂からな
    る皮膜を有することを特徴とする表面処理フィン材。
  2. 【請求項2】 前記基材と前記ポリビニルアルコール樹
    脂皮膜との間にクロメート皮膜又は樹脂耐食皮膜が形成
    されていることを特徴とする請求項1に記載の表面処理
    フィン材。
JP11068183A 1999-03-15 1999-03-15 表面処理フィン材 Pending JP2000262968A (ja)

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