JP2002079370A - 熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ - Google Patents
熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブInfo
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Abstract
う材被覆アルミニウム合金押出チューブを提供する。 【解決手段】Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1〜
1.2%を含有し、必要に応じてCu:0.1〜0.5
%を含有し、さらに必要に応じてTi:0.05〜0.
3%、Zr:0.05〜0.3%、Zn:0.03〜
0.5%の内の1種または2種を含有し、残りがAlお
よび不可避不純物からなる組成のAl合金からなるアル
ミニウム合金押出管の外表面に、Si粉末、Si:5〜
60%を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からな
るAl−Si系合金粉末、Si:5〜60%、Zn:5
〜40%を含有し残部がAlおよび不可避不純物からな
るAl−Si−Zn系合金粉末の内のいずれかのろう材
粉末を含有したフラックスを塗布してろう材含有フラッ
クス層を形成した。
Description
金押出管の表面に直接ろう材粉末を含有したフラックス
を塗布したろう材被覆アルミニウム合金押出チューブに
関するものであり、このろう材被覆アルミニウム合金押
出チューブは特に耐食性に優れた熱交換器を製造するた
めに使用されるものである。
うに、ヘッダーパイプ5と称される左右一対の管体と、
そのヘッダーパイプ5の間に互いに平行に間隔を空けて
設けられたアルミニウム合金からなる多数のチューブ1
と、チューブ1とチューブ1との間に設けられたフィン
6とで構成されている。そして各チューブ1の内部空間
とヘッダーパイプ5の内部空間を連通させ、ヘッダーパ
イプ5の内部空間と各チューブ1の内部空間に媒体を循
環させ、前記フィン6を介して効率良く熱交換ができる
ようになっている。
図1の斜視図に示されるような複数の冷媒通路穴4を有
する断面偏平状のアルミニウム合金押出管3の表面に、
ろう材粉末を含有したフラックスを塗布することにより
ろう材含有フラックス層2を形成したろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ11を用いて作られることが知
られており、前記アルミニウム合金押出管3には押出し
加工性の優れたJIS1050が用いられており、前記
ろう材含有フラックス層2に含まれるろう材としては、
Si粉末、Si:5〜60%を含有し、残部がAlおよ
び不可避不純物からなるAl−Si系合金粉末、また
は、Si:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し、残
部がAlおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn
系合金粉末が使用されることも知られている。
押出チューブ11を用いて熱交換器を作製するには、互
いに平行に間隔を空けて設けられたヘッダーパイプ5に
対してろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ11を
直角に架設し、各ろう材被覆アルミニウム合金押出チュ
ーブ11の端部をヘッダーパイプ5の側面に設けられた
開口(図示せず)に挿入し、このろう材被覆アルミニウ
ム合金押出チューブの間に波形のフィン6を配置して組
み立て、得られた組立体を加熱炉に装入し加熱すると、
ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ11のろう材
によりヘッダーパイプ5とチューブ1はろう付けされ固
定されるとともにチューブ1と1の間に波形のフィン6
がろう付けされ固定された熱交換器が作られる。
海岸地帯あるいは空気に腐食性ガスを含む工業地帯など
の苛酷な環境下において孔食型の腐食が進行し、チュー
ブ1に貫通孔が発生し、冷媒が漏れることで熱交換器の
機能が失われることが多々あり、したがって一層優れた
耐食性が要求されている。
1.0%を含有し、さらに必要に応じてCu:0.15
%以下を含有し、残りがAlおよび不可避不純物からな
る組成のアルミニウム合金押出管の表面に直接ケイ素粉
末を含有するろう材含有フラックス層を形成した耐食性
の優れたろう材被覆アルミニウム合金押出チューブが提
案されている(特開2000−63970号公報参
照)。
3970号公報に記載のろう材被覆アルミニウム合金押
出チューブを用いて製造した熱交換器は確かに従来の熱
交換器と比べると、耐食性に優れるものの、実環境で使
用する場合、まだ耐食性は不十分であり、さらに耐食性
に優れた熱交換器が求められており、この耐食性に優れ
た熱交換器を製造するためのろう材被覆アルミニウム合
金押出チューブが求められている。
上述のような観点から、さらに一層耐食性に優れた熱交
換器を製造するためのろう材被覆アルミニウム合金押出
チューブを開発すべく研究を行なった結果、アルミニウ
ム合金押出管として、(a)質量%で(以下、%は質量
%を示す)、AlにSi:0.7〜1.2%を添加し、
さらにMn:0.1〜1.2%を添加した組成のAl合
金からなるアルミニウム合金押出管、(b)AlにS
i:0.7〜1.2%を添加し、さらにMn:0.1〜
1.2%を添加し、さらにCu:0.1〜0.5%を添
加した組成のAl合金からなるアルミニウム合金押出
管、(c)AlにSi:0.7〜1.2%を添加し、さ
らにMn:0.1〜1.2%を添加し、さらにTi:
0.05〜0.3%、Zr:0.05〜0.3%、Z
n:0.03〜0.5%の内の1種または2種以上を添
加した組成のAl合金からなるアルミニウム合金押出
管、または、(d)AlにSi:0.7〜1.2%を添
加し、さらにMn:0.1〜1.2%を添加し、さらに
Cu:0.1〜0.5%を添加し、さらにTi:0.0
5〜0.3%、Zr:0.05〜0.3%、Zn:0.
03〜0.5%の内の1種または2種以上を添加した組
成のAl合金からなるアルミニウム合金押出管の外表面
に、Si粉末、Si:5〜60%を含有し残部がAlお
よび不可避不純物からなるAl−Si系合金粉末、また
はSi:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部が
Alおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合
金粉末を含有したフラックスを塗布したろう材被覆アル
ミニウム合金押出チューブを用いて製造した熱交換器は
一層の耐食性を示し、さらに押出管を構成するアルミニ
ウム合金にMnが含まれているために、ろう付けして得
られた熱交換器のチューブの強度が優れているという研
究結果を得たのである。
されたものであって、(1)Si:0.7〜1.2%、
Mn:0.1〜1.2%を含有し、残りがAlおよび不
可避不純物からなる組成のAl合金からなるアルミニウ
ム合金押出管の外表面に、Si粉末、Si:5〜60%
を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるAl
−Si系合金粉末、Si:5〜60%、Zn:5〜40
%を含有し残部がAlおよび不可避不純物からなるAl
−Si−Zn系合金粉末の内のいずれかのろう材粉末を
含有したフラックスを塗布してろう材含有フラックス層
を形成した耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ、(2)Si:0.7〜1.2
%、Mn:0.1〜1.2%、Cu:0.1〜0.5%
を含有し、残りがAlおよび不可避不純物からなる組成
のAl合金からなるアルミニウム合金押出管の外表面
に、Si粉末、Si:5〜60%を含有し残部がAlお
よび不可避不純物からなるAl−Si系合金粉末、S
i:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部がAl
および不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金粉
末の内のいずれかのろう材粉末を含有したフラックスを
塗布してろう材含有フラックス層を形成した耐食性に優
れた熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チュー
ブ、(3)Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1〜
1.2%を含有し、さらにTi:0.05〜0.3%、
Zr:0.05〜0.3%、Zn:0.03〜0.5%
の内の1種または2種以上を含有し、残りがAlおよび
不可避不純物からなる組成のAl合金からなるアルミニ
ウム合金押出管の外表面に、Si粉末、Si:5〜60
%を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるA
l−Si系合金粉末、Si:5〜60%、Zn:5〜4
0%を含有し残部がAlおよび不可避不純物からなるA
l−Si−Zn系合金粉末の内のいずれかのろう材粉末
を含有したフラックスを塗布してろう材含有フラックス
層を形成した耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アル
ミニウム合金押出チューブ、(4)Si:0.7〜1.
2%、Mn:0.1〜1.2%、Cu:0.1〜0.5
%を含有し、さらにTi:0.05〜0.3%、Zr:
0.05〜0.3%、Zn:0.03〜0.5%の内の
1種または2種以上を含有し、残りがAlおよび不可避
不純物からなる組成のAl合金からなるアルミニウム合
金押出管の外表面に、Si粉末、Si:5〜60%を含
有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるAl−S
i系合金粉末、Si:5〜60%、Zn:5〜40%を
含有し残部がAlおよび不可避不純物からなるAl−S
i−Zn系合金粉末の内のいずれかのろう材粉末を含有
したフラックスを塗布してろう材含有フラックス層を形
成した耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミニウ
ム合金押出チューブ、に特徴を有するものである。
ウム合金押出チューブにおいてアルミニウム合金押出管
の外表面に塗布されるフラックスはフッ化物系フラック
ス(例えば、LiF,KF,CaF2,AlF3,SiF
4などの弗化物、さらに前記弗化物の錯化合物であるK
AlF4,KAlF5など)が好ましい。したがって、こ
の発明は、(5)前記ろう材含有フラックス層を構成す
るフラックスは、フッ化物系フラックスである前記
(1)、(2)、(3)または(4)記載の耐食性に優
れた熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チュー
ブ、に特徴を有するものである。前記(5)記載のろう
材含有フラックス層は、前記Si粉末、Al−Si系合
金粉末、Al−Si−Zn系合金粉末などのろう材粉末
とフラックスの混合物をバインダ樹脂および溶剤と共に
混合してスラリー状ペーストを作製し、これを塗布する
ことにより形成することができる。
ウム合金押出チューブにおいてアルミニウム合金押出管
に塗布されるろう材は、Si粉末よりも、Si:5〜6
0%を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなる
Al−Si系合金粉末、またはSi:5〜60%、Z
n:5〜40%を含有し残部がAlおよび不可避不純物
からなるAl−Si−Zn系合金粉末であることが一層
好ましい。
ミニウム合金押出チューブを用いて製造した熱交換器
は、耐食性が一段と向上する。したがって、この発明
は、(6)前記(1)、(2)、(3)、(4)または
(5)記載のろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ
にフィン材をろう付けして製造した耐食性に優れた熱交
換器、に特徴を有するものである。
ルミニウム合金押出チューブを構成するアルミニウム合
金押出管およびろう材の成分組成を前記の如く限定した
理由を説明する。
ことで押出管の電位を貴にし、ろう材部を優先的に腐食
させることで押出管への深い孔食の発生を抑制させ、ま
たろう付け性を向上させると共に良好な接合部を形成し
てろう付け後の強度を向上させる作用を有するが、その
含有量が0.7%未満では所望の効果が得られないので
好ましくなく、一方、Siを1.2%より多く含有させ
ると、合金の融点を低下させてろう付け時の過剰な溶融
を招き、さらに押出し性を低下させるので好ましくな
い。したがって、アルミニウム合金押出管に含まれるS
iは0.7〜1.2%に定めた。Si含有量の一層好ま
しい範囲は1.0%を越え1.2%以下である。
位を貴にし、ろう中に拡散し難いためにフィン材および
ろう材層との電位差を大きくとれ、フィン材およびろう
材の防食効果をより有効にし、外部耐食性を向上させ、
さらに金属間化合物として素地に晶出し、ろう付け後の
強度を向上させる作用を有するが、その含有量が0.1
%未満では所望の効果が得られないので好ましくなく、
一方、Mnを1.2%より多く含有させると、粗大なA
l−Mn系金属間化合物として素地中に分散し、高温で
の変形抵抗を大きくするために押出し性を著しく低下さ
せるので好ましくない。したがって、アルミニウム合金
押出管に含まれるMnは0.1〜1.2%に定めた。M
n含有量の一層好ましい範囲は0.2〜0.8%であ
る。
位を貴にし、フィンとの電位差を大きくとれ、外部耐食
性を著しく向上させ、さらに素地に固溶してろう付け後
の強度を向上させる作用を有するが、その含有量が0.
1%未満では所望の効果が得られないので好ましくな
く、一方、Cuを0.5%より多く含有させると、Cu
はろう付け時に拡散しやすいためにろうと押出管の電位
差が小さくなることに加えて、孔食が深さ方向に成長し
やすくなるために耐食性が低下するので好ましくない。
したがって、アルミニウム合金押出管に含まれるCuは
0.1〜0.5%に定めた。Cu含有量の一層好ましい
範囲は0.1〜0.3%である。
分と低い部分が生成し、このTi分布が押出し成形時に
素地中に層状に分布し、Ti濃度が低い部分は高い部分
に比べて電位が卑になるため優先的に腐食が進行し、腐
食形態が層状となり、深い孔食の発生が抑制されるため
に耐食性が向上し、また強度を向上させる作用を有する
ので必要に応じて添加するが、その含有量が0.05%
未満では所望の効果が得られず、一方、0.3%を越え
て含有すると、融点が向上するために鋳造時に溶け残り
が発生したり巨大な金属間化合物が生成しやすくなるた
めに押出加工性が低下するので好ましくない。したがっ
て、Ti:0.05〜0.3%(一層好ましくは0.1
〜0.2%)に定めた。
せ、耐食性を向上させるとともに、強度を向上させる作
用を有するので必要に応じて添加するが、その含有量が
0.05%未満では所望の効果が得られず、一方、0.
3%を越えて含有すると、巨大な金属間化合物が生成し
やすくなるために押出加工性が低下するので好ましくな
い。したがって、Zr:0.05〜0.3%(一層好ま
しくは0.08〜0.15%)に定めた。
状腐食とし、深い孔食の発生を抑制し、したがって耐孔
食性を向上させる作用を有するので必要に応じて添加す
るが、その含有量が0.05%未満では所望の効果が得
られず、一方、0.5%を越えて含有すると、腐食速度
が増大すると共に、腐食形態は孔食となり、耐食性が低
下するので好ましくない。したがって、Zn:0.05
〜0.5%(一層好ましくは0.1〜0.4%)に定め
た。
チューブを構成するろう材含有フラックス層は、ろう材
を粉末状で含むために、ろう付け後は押出チューブ表面
全面に溶融したろう材層が形成され、押出チューブの電
位が貴な場合は、このろう材層が犠牲陽極材と同等の働
きをし、ろう材層が優先的に面状に腐食されるため、深
い孔食の発生が抑制され、耐食性が向上する。このろう
材含有フラックス層に含まれるろう材粉末は、従来から
知られているSi粉末、Si:5〜60%を含有し、残
部がAlおよび不可避不純物からなるAl−Si系合金
粉末、またはSi:5〜60%、Zn:5〜40%を含
有し残部がAlおよび不可避不純物からなるAl−Si
−Zn系合金粉末の内のいずれのろう材でも使用できる
が、Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1〜1.2%
を必須成分として含有する組成のアルミニウム合金押出
管の外表面に被覆するろう材としては、前記Si粉末よ
りも前記Al−Si系合金粉末またはAl−Si−Zn
系合金粉末の方が好ましく、さらにAl−Si系合金粉
末はSi:15〜40%を含有し、残部がAlおよび不
可避不純物からなるAl−Si系合金粉末が一層好まし
く、またAl−Si−Zn系合金粉末はSi:15〜4
0%、Zn:10〜35%を含有し残部がAlおよび不
可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金粉末が一層
好ましい。
金を溶解し鋳造して直径20cmビレットを製造し、こ
のビレットを通常の条件で均質化処理したのち押出し加
工することにより4個の冷媒通路穴を有し、肉厚:0.
4mmを有する偏平押出管a〜vを成形した。
0μmを有するSi粉末、Si:20%を含有し残部が
Alおよび不可避不純物からなる組成を有し、平均粒
径:20μmのAl−Si系合金粉末、並びに、Si:
20%、Zn:25%を含有し残部がAlおよび不可避
不純物からなる組成を有し、平均粒径:20μmを有す
るAl−Si−Zn系合金粉末、を用意した。さらにフ
ラックスとしてKAlF4粉末、溶剤としてイソプロア
ルコール(IPA)、バインダーとして熱可塑性アクリ
ル樹脂を用意した。
溶剤およびバインダーを表2に示される組成となるよう
に配合し混合することによりスラリー状ペーストを作製
し、このスラリー状ペーストを表1の偏平押出管a〜v
の表面に塗布することにより本発明ろう材被覆アルミニ
ウム合金押出チューブ(以下、本発明被覆チューブとい
う)1〜19、比較ろう材被覆アルミニウム合金押出チ
ューブ(以下、比較被覆チューブという)1〜2および
従来ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ(以下、
従来被覆チューブという)を作製した。
被覆チューブ1〜2および従来被覆チューブを、前記ス
ラリー状ペーストを塗布しかつ開口を設けたJIS A
3003からなるヘッダーの開口に通して熱交換器の枠
を作製し、さらに厚さ:0.08mm、フィンピッチ:
5mmを有し波形に成形されたJIS3003からなる
フィンをチューブとチューブの間に設置してヘッダー
部、チューブおよびフィンからなる組立体を製造した。
得られた組立体を加熱炉に装入し、窒素ガス雰囲気下で
600℃に保持された加熱炉に3分間保持することによ
り加熱したのち、100℃/minで冷却し、ヘッダー
部5、チューブ1およびフィン6からなる図2に示され
る熱交換器を作製した。
交換器のチューブ1のろう付けによる強度低下の有無を
調べるために、本発明被覆チューブ1〜19、比較被覆
チューブ1〜2および従来被覆チューブを窒素ガス雰囲
気下で600℃に3分間保持したのち100℃/min
で冷却するろう付けを想定した熱処理を施し、その後、
室温で引張り試験を行ない、引張り強さを測定してその
結果を表2に示した。
するために、熱交換器に対してJIS H 8502で
規定された塩水水噴霧試験を3000時間行い、熱交換
器のチューブ1に発生した最大孔食深さを顕微鏡による
焦点深度法により測定し、その結果を表2に示した。
ューブ1〜19で製造した熱交換器は、従来チューブで
製造した熱交換器に比べてチューブの強度が優れ、さら
にチューブに発生した最大孔食深さが小さいところから
耐食性に優れており、したがって本発明チューブ1〜1
9を使用して製造した熱交換器は従来チューブを使用し
て製造した熱交換器に比べて優れていることが分かる。
しかし、この発明の範囲から外れた比較チューブ1〜2
(表1において、この発明の条件から外れている値に*
印をつけて示した)で製造した熱交換器は強度または耐
食性が劣るので好ましくないことが分かる。
ミニウム合金押出チューブは、耐食性に優れた熱交換器
を提供することができ、工業上有用な効果をもたらすも
のである。
押出チューブの斜視図である。
出チューブ
Claims (6)
- 【請求項1】 質量%で(以下、%は質量%を示す)、
Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1〜1.2%を含
有し、残りがAlおよび不可避不純物からなる組成のA
l合金からなるアルミニウム合金押出管の外表面に、 Si粉末、 Si:5〜60%を含有し、残部がAlおよび不可避不
純物からなるAl−Si系合金粉末、 Si:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部がA
lおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金
粉末、の内のいずれかのろう材粉末を含有したフラック
スを塗布してろう材含有フラックス層を形成したことを
特徴とする耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ。 - 【請求項2】 Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1
〜1.2%、Cu:0.1〜0.5%を含有し、残りが
Alおよび不可避不純物からなる組成のAl合金からな
るアルミニウム合金押出管の外表面に、 Si粉末、 Si:5〜60%を含有し、残部がAlおよび不可避不
純物からなるAl−Si系合金粉末、 Si:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部がA
lおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金
粉末、の内のいずれかのろう材粉末を含有したフラック
スを塗布してろう材含有フラックス層を形成したことを
特徴とする耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ。 - 【請求項3】 Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1
〜1.2%を含有し、さらにTi:0.05〜0.3
%、Zr:0.05〜0.3%、Zn:0.03〜0.
5%の内の1種または2種以上を含有し、残りがAlお
よび不可避不純物からなる組成のAl合金からなるアル
ミニウム合金押出管の外表面に、 Si粉末、 Si:5〜60%を含有し、残部がAlおよび不可避不
純物からなるAl−Si系合金粉末、 Si:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部がA
lおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金
粉末、の内のいずれかのろう材粉末を含有したフラック
スを塗布してろう材含有フラックス層を形成したことを
特徴とする耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ。 - 【請求項4】 Si:0.7〜1.2%、Mn:0.1
〜1.2%、Cu:0.1〜0.5%を含有し、さらに
Ti:0.05〜0.3%、Zr:0.05〜0.3
%、Zn:0.03〜0.5%の内の1種または2種以
上を含有し、残りがAlおよび不可避不純物からなる組
成のAl合金からなるアルミニウム合金押出管の外表面
に、 Si粉末、 Si:5〜60%を含有し、残部がAlおよび不可避不
純物からなるAl−Si系合金粉末、 Si:5〜60%、Zn:5〜40%を含有し残部がA
lおよび不可避不純物からなるAl−Si−Zn系合金
粉末、の内のいずれかのろう材粉末を含有したフラック
スを塗布してろう材含有フラックス層を形成したことを
特徴とする耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミ
ニウム合金押出チューブ。 - 【請求項5】 前記フラックスはフッ化物系フラックス
であることを特徴とする請求項1、2、3または4記載
の耐食性に優れた熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合
金押出チューブ。 - 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載のろ
う材被覆アルミニウム合金押出チューブを使用して製造
した耐食性に優れた熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000271139A JP4577634B2 (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2000271139A JP4577634B2 (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002079370A true JP2002079370A (ja) | 2002-03-19 |
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