JP2013204070A - 熱交換器用押出伝熱管とその製造方法 - Google Patents

熱交換器用押出伝熱管とその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、耐食性を良好とし、押出加工性を良好とした熱交換器用押出伝熱管とその製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、外表面にＺｎ又はＺｎ含有層が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐食性に優れるようにした熱交換器用押出伝熱管とその製造方法に関する。
押出伝熱管、フィン及びヘッダーパイプを主構成要素とし、ろう付けによって製造されるアルミニウム合金製熱交換器では、これまでＡｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしたブレージングシートが広く使用されてきたが、ブレージングシートを用いなくとも、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末やＳｉ粉末をフラックスとバインダとの混合物としてなるろう材組成物を押出伝熱管の表面に塗布することによって安価に製品が製造できるようになってきている。
しかし、前記ろう材組成物を用いた場合、ろう付け時の加熱で押出伝熱管表面から内部にＳｉが拡散するため、Ｓｉ濃度が表面で高く内部で低くなり、押出伝熱管には表面の電位が高く内部で低い電位勾配が形成される。このため、押出伝熱管に腐食が生じて孔食が発生し、冷媒漏れや強度低下の原因となる問題がある。
そこで、Ｓｉなどの粉末と共にＺｎ含有フラックスを混合・塗布し押出伝熱管表面にＺｎ拡散層を形成させることで、押出伝熱管表面の電位が低く内部で高い電位勾配を形成して、耐孔食性を向上させた構造が提案されている。
本発明者等は、特許文献１において、フィンが接合される押出伝熱管の外表面に、Ｓｉ粉末の塗布量を１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックスの塗布量を５〜２０ｇ／ｍ２としてＳｉ粉末とＺｎ含有フラックスとが含まれるろう付け用塗膜を形成した熱交換器用チューブを提案した。
この提案によれば、Ｓｉ粉末とＺｎ含有フラックスとが混合されているので、ろう付け時にＳｉ粉末が溶融してろう液となり、このろう液にフラックス中のＺｎが均一に拡散し、チューブ表面に均一に広がる。ろう液のような液相内でのＺｎの拡散速度は固相内の拡散速度より著しく大きいので、押出伝熱管表面のＺｎ濃度をほぼ均一にすることができ、これにより押出伝熱管表面に均一な犠牲陽極層を形成し、熱交換器用押出伝熱管の耐食性を向上させることができる。
特開２００４−３３０２３３号公報
しかしながら、本発明者等の更なる検討によれば、押出伝熱管外表面におけるＺｎ濃度を均一化できたとしても、押出伝熱管が薄肉化されてきている熱交換器において、押出ウェルド部に優先腐食が生じ、耐食性が低下する問題があった。
押出加工において一般にウェルドラインとは、加熱されて軟化された金属を金型に押し込んで成形を行う場合に金型内で２つ以上の軟化金属の流れが合流して生じたラインを示し、このウェルドラインの部分を押出ウェルド部と称する。
押出加工により形成されて押出ウェルド部を有し、上述の如くＺｎの拡散を行ってろう付けする押出伝熱管において耐食性を更に向上させるためには、押出伝熱管を構成するアルミニウム合金の成分元素などを更に吟味する必要があり、アルミニウム合金の製造方法によっても耐食性に影響があることを知見し、本願発明に到達した。
本願発明は、これらの背景に鑑み、耐食性を良好とし、押出加工性を良好とした熱交換器用押出伝熱管とその製造方法の提供を目的とする。
本発明の熱交換器用押出伝熱管は、質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、外表面にＺｎ又はＺｎ含有層が設けられたことを特徴とする。
本発明の熱交換器用押出伝熱管において、前記アルミニウム合金にさらに質量％でＣｕ：０．０５％以下、Ｍｇ：０．０５％未満、Ｃｒ：０．０３％未満が含有されていてもよい。
本発明の熱交換器用押出伝熱管において、ろう付熱処理後又はＺｎ拡散処理後、円相当径において１．０μｍ以上の金属間化合物が３０００個／ｍｍ２以下析出されてなる構成としても良い。
本発明において、熱交換器用押出伝熱管を構成するアルミニウム合金が、鋳造後の鋳塊において４５０〜６５０℃の温度で２〜２４時間保持する均質化処理が施されていても良い。
本発明の熱交換器用押出伝熱管は、前記均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度が５０〜１８０℃／ｈ、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度が１０〜８０℃／ｈ、均質化処理〜２００℃間の冷却速度が５０〜４００℃／ｈでなされていても良い。
本発明の熱交換器用押出伝熱管が６１０℃以下のろう付け熱処理又はＺｎ拡散処理が施されるものであっても良い。
本発明の熱交換器用押出伝熱管において、管内を流れる冷媒がフルオロカーボンであっても良い。
本発明の熱交換器用押出伝熱管の製造方法は、質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、外表面にＺｎ又はＺｎ含有層が設けられた熱交換器用押出伝熱管を製造する際、前記組成のアルミニウム合金の鋳造後の鋳塊において４５０〜６５０℃の温度で２〜２４時間保持する均質化処理を施すことを特徴とする。
本発明の熱交換器用押出伝熱管の製造方法において、前記均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度を５０〜１８０℃／ｈ、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度を１０〜８０℃／ｈ、均質化処理〜２００℃間の冷却速度を５０〜４００℃／ｈとすることができる。
本発明の熱交換器用押出伝熱管は、ＭｎとＳｉとＦｅとＴｉを規定の範囲含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量の比を２．５を超える値としたアルミニウム合金の押出材から伝熱管を構成したので、外表面にＺｎを設け、ろう付けしてＺｎの拡散を行って熱交換器を構成した場合、耐食性に優れた熱交換器を提供できる。また、本発明により、押出性に優れた熱交換器用押出伝熱管を提供できる。
また、本発明において、ろう付け熱処理後あるいはＺｎ拡散後において、円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物を３０００個／ｍｍ２以下に規定しているので、優れた耐食性を備えた押出伝熱管を備えた熱交換器を提供できる。
本発明に係るアルミニウム合金チューブを備えた熱交換器の一構成例を示す正面図である。 本発明に係る熱交換器においてヘッダーパイプ、チューブ及びフィンを組み立てた状態を示す部分拡大断面図であって、ろう付けする前の状態を示している。 本発明に係る熱交換器においてヘッダーパイプ、チューブ及びフィンを組み立ててろう付けした状態の熱交換器を示す部分拡大断面図である。 本発明に係るアルミニウム合金チューブの横断面形状の一例を示す図である。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るアルミニウム合金チューブを備えた熱交換器の一例を示すもので、この形態の熱交換器１００は、左右に離間し平行に配置されたヘッダーパイプ１、２と、これらのヘッダーパイプ１、２の間に相互に間隔を保って平行に、かつ、ヘッダーパイプ１、２に対してほぼ直角に接合された複数の扁平状の押出伝熱管３と、各押出伝熱管３にろう付けされた波形のフィン４を主体として構成されている。ヘッダーパイプ１、２、押出伝熱管３及びフィン４は、後述するアルミニウム合金から構成されている。
より詳細には、ヘッダーパイプ１、２の相対向する側面に図２または図３に示すスリット６が各パイプの長さ方向に定間隔で複数形成され、これらヘッダーパイプ１、２の相対向するスリット６にチューブ３の端部を挿通してヘッダーパイプ１、２間に押出伝熱管３が架設されている。また、ヘッダーパイプ１、２間に所定間隔で架設された複数の押出伝熱管３の表裏面側にフィン４が配置され、これらのフィン４が押出伝熱管３の表面側あるいは裏面側にろう付けされている。即ち、図３に示す如く、ヘッダーパイプ１、２のスリット６に対して押出伝熱管３の端部を挿通した部分においてろう材によりフィレット８が形成され、ヘッダーパイプ１、２に対して押出伝熱管３がろう付けされている。また、波形のフィン４において波の頂点の部分を隣接する押出伝熱管３の表面または裏面に対向させてそれらの間の部分にろう材によりフィレット９が形成され、押出伝熱管３の表面と裏面に波形のフィン４がろう付けされている。
この形態の熱交換器１００は、後述する製造方法において詳述するように、ヘッダーパイプ１，２とそれらの間に架設された複数の押出伝熱管３と複数のフィン４とを組み付けて図２に示す如く構成された熱交換器組立体１０１をろう付けすることにより製造されたものである。
ろう付け前の押出伝熱管３には、フィン４が接合される表面と裏面に、Ｓｉ粉末：１〜６ｇ／ｍ２と、Ｚｎ含有フッ化物系フラックス：２〜２０ｇ／ｍ２とからなる配合組成のろう付け用塗膜（ろう材塗膜）７が図４に示す如く押出伝熱管３の表面の大部分と裏面の大部分を覆うように形成されている。なお、Ｚｎ含有フッ化物系フラックスとして、ＫＺｎＦ３を２〜２０ｇ／ｍ２程度配合しても良いし、ＫＺｎＦ３を２〜２０ｇ／ｍ２、Ｋ３ＡｌＦ＋ＫＡｌＦ４を２〜２０ｇ／ｍ２程度配合したフラックスを用いても良い。
なお、前記組成のろう付け用塗膜７には、前記Ｓｉ粉末とフラックスに加え、バインダ（例えば、アクリル系樹脂）：０．５〜３．５ｇ／ｍ２程度が含有されていても良い。
本実施形態の押出伝熱管３は、図４に示す如くその内部に複数の通路３Ｃが形成されるとともに、平坦な表面（上面）３Ａ及び裏面（下面）３Ｂと、これら表面３Ａ及び裏面３Ｂに隣接する側面３Ｄとを具備し、図４の横断面に示す如き偏平多穴管として構成されている。なお、押出伝熱管３に形成する通路３Ｃは図４に示す例では１０個形成されているが、通路３Ｃの形成個数は任意であり、一般的には数個〜数１０個形成されている。また、現状押出伝熱管３は高さ（総厚）１ｍｍ〜数ｍｍ程度、幅数１０ｍｍ程度であって、通路３Ｃを区画する壁部の肉厚は、０．１〜１．５ｍｍ程度の肉薄構造とされている。
図４に示す横断面形状の押出伝熱管３が適用され、後述する組成のアルミニウム合金から押出伝熱管３が形成されている場合、図３に示すように、ろう付け後の押出伝熱管３の表面部分、及び、裏面部分に、ろう付け用塗膜７に含まれていたＳｉとＺｎがろう付け温度で拡散した結果、ＳｉとＺｎを含む犠牲陽極層３ａが形成されている。
以下、前記ろう付け用塗膜７を構成する組成物について説明する。ろう付け用塗膜７は以下に説明するＳｉ粉末、フラックスとの混合物、あるいはこれらにバインダを加えた混合物を用いることができる。
Ｓｉ粉末は、押出伝熱管３を構成するＡｌと反応し、フィン４と押出伝熱管３を接合するろうを形成するが、ろう付け時にＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末が溶融してろう液となる。このろう液にフラックス中のＺｎが均一に拡散し、押出伝熱管３の表面に均一に広がる。液相であるろう液内でのＺｎの拡散速度は固相内の拡散速度より著しく大きいので、これにより均一なＺｎ拡散がなされ、押出伝熱管３表面の面方向のＺｎ濃度がほぼ均一となる。
Ｚｎ含有フッ化物系フラックスは、ろう付けに際し、押出伝熱管３の表面に犠牲陽極層の電位を適正に卑とするＺｎを拡散させた犠牲陽極層３ａを形成する効果がある。また、ろう付け時にチューブ３の表面の酸化物を除去し、ろうの広がり、ぬれを促進してろう付け性を向上させる作用を有する。
Ｚｎ含有フッ化物系フラックスは、ＫＺｎＦ３、ＫＺｎＦ３とＫ３ＡｌＦ＋ＫＡｌＦ４との混合物などを用いることができる。
塗布物には、Ｓｉ粉末、Ｚｎ含有フッ化物系フラックスに加えてバインダを含むことができる。バインダの例としては、好適にはアクリル系樹脂を挙げることができる。
Ｓｉ粉末、フラックス及びバインダからなるろう付け組成物の塗布方法は、本発明において特に限定されるものではなく、スプレー法、シャワー法、フローコータ法、ロールコータ法、刷毛塗り法、浸漬法、静電塗布法などの適宜の方法によって行うことができる。また、ろう付け組成物の塗布領域は、押出伝熱管３の全表面または全裏面としてもよく、また、押出伝熱管３の表面と裏面の一部であっても良く、要は、少なくともフィン４をろう付けするのに必要な押出伝熱管３の表面領域あるいは裏面領域に塗布されていれば良い。
押出伝熱管３は、質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。また、前記アルミニウム合金に、さらに質量％でＣｕ：０．０５％以下、Ｍｇ：０．０５％未満、Ｃｒ：０．０３％未満を含有しても良い。
以下、押出伝熱管３を構成するアルミニウム合金の各構成元素の限定理由について説明する。
＜Ｓｉ：０．１超〜０．３２質量％未満＞
Ｓｉの含有量は耐食性を確保しつつ強度を確保するために重要である。Ｓｉの含有量が０．１質量％以下では、強度不足となり、０．３２質量％以上含有されると、押出加工する際のピックアップ発生により押出性が低下し、金属間化合物粒子数が増大する。
＜Ｍｎ：０．３〜０．８質量％未満＞
Ｍｎは、Ｓｉと金属間化合物を形成し、均一な犠牲陽極層を形成する上で有効な元素である。また、Ｍｎは、押出伝熱管３の耐食性を向上するとともに、機械的強度を向上させ、押出し成形時の押出性を向上する上でも有効な元素である。
Ｍｎの含有量が０．３質量％未満では、強度不足となり、耐食性も低下する。Ｍｎについて、０．８質量％以上含有すると、ピックアップ発生により押出性が低下する。
＜Ｆｅ：０．３質量％以下＞
Ｆｅは、Ｓｉと金属間化合物を形成し、均一な犠牲陽極層を生成し、耐食性を確保するために有効である。Ｆｅの含有量が０．３質量％を超えると腐食速度（腐食量）が増加し、耐食性が低下する。また、金属間化合物粒子数が増大する。
＜Ｔｉ：０．０６〜０．３質量％＞
Ｔｉは、耐食性を向上させ、押出伝熱管３の強度向上にも寄与する。０．０６質量％未満では強度不足となり、耐食性も低下する。０．３質量％を超えて添加すると押出伝熱管を構成するアルミニウム合金の押出圧力が上がり、押出性が低下する。これにより、押出ウェルド部優先腐食が生じ易くなり、耐食性が低下する。
＜Ｃｕ：０．０５質量％以下＞
Ｃｕは腐食速度を抑制し、耐食性を向上させるために有効であるが、添加量が０．０５質量％を超えると、腐食速度（腐食量）が増加し、粒界腐食や押出ウェルド部の優先腐食が生じ、耐食性が低下する。
＜Ｍｇ：０．０５質量％未満＞
Ｍｇは耐食性を向上させるために有効であるが、０．０５質量％以上であると押出性低下による押出ウェルド部の優先腐食が生じ、耐食性が低下する。
＜Ｃｒ：０．０３質量％未満＞
Ｃｒは耐食性を向上させるために有効であるが、０．０３質量％以上になると押出性低下による押出ウェルド部の優先腐食が生じ、耐食性が低下する。
＜Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比＞
本発明の押出伝熱管３を構成するためのアルミニウム合金において、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超えていることが好ましい。Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比が２．５以下であると、耐食性が低下する。
以上説明の押出伝熱管３を製造する方法について説明する。
押出伝熱管３を構成するアルミニウム合金は、該当組成のアルミニウム合金溶湯から鋳塊を得、この鋳塊に４５０〜６５０℃の温度で２〜２４時間保持する均質化処理を施すことが好ましい。
均質化処理を施すことで粗大な晶出物を分解し、母材に再固溶させる効果がある。
前記均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度を５０〜１８０℃／ｈに設定し、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度を１０〜８０℃／ｈに設定し、均質化処理〜２００℃間の冷却速度を５０〜４００℃／ｈに設定することが好ましい。
加熱速度を上述の範囲とすることで、押出性、耐食性を向上させる効果がある。
冷却速度を上述の範囲とすることで、押出性を向上させる効果がある。
以上説明の均質化処理を施したアルミニウム合金を直接または間接押出加工により一例として図４に示す断面形状の押出多穴管として構成し、押出伝熱管３を得ることができる。なお、押出伝熱管３として本実施形態で製造するのは、一例として、幅２２ｍｍ、高さ（厚さ）１．２ｍｍ、孔部を２９個形成した押出多穴管を例示できる。このため、押出伝熱管３の孔部を区画する境界壁の厚さは０．２ｍｍ程度であり、この押出伝熱管３のＲ部中央並びに孔部を区画する境界壁の高さ方向中央部（押出伝熱管３の厚さ方向中央部）にウェルドラインが形成される。なお、このウエルド部分に含有元素が偏析している場合にウエルドラインに沿ったような形で優先腐食を発生する。
次に、フィン４について説明する。
押出伝熱管３に接合されるフィン４は、一例としてＪＩＳ３００３系のアルミニウム合金を主体とした合金を適用することができる。また、ＪＩＳ３００３系のアルミニウム合金に質量％で２％程度のＺｎを添加したアルミニウム合金からフィン４を形成しても良い。
フィン４は、上記組成を有するアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程などを経て、波形形状に加工される。なお、フィン４の製造方法は、本発明としては特に限定をされるものではなく、既知の製法を適宜採用することができる。なお、押出伝熱管３側にろう材を設けていない場合は、ろう材層をクラッド圧着したクラッドフィンを用いても良い。
次に、ヘッダーパイプ１について説明する。
ヘッダーパイプ１は、一例として図２、図３に示すように、芯材層１１と、芯材の外周側に設けられた犠牲材層１２と、芯材の内周側に設けられたろう材層１３とからなる３層構造をなしている。
芯材層１１の外周側に犠牲材層１２を設けることにより、フィン４による防食効果に加えてヘッダーパイプ１による防食効果も得られるため、ヘッダーパイプ１近傍のチューブ３の犠牲防食効果をより高めることができる。
芯材層１１は、Ａｌ−Ｍｎ系をベースとした合金が好ましい。
芯材層１１の外周側に設けられる犠牲材層１２は、Ｚｎ：０．６０〜１．２０％、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成される。犠牲材層１２は、クラッド圧延により芯材層１１と一体化されている。
次に、以上説明したヘッダーパイプ１、２、押出伝熱管３及びフィン４を主たる構成要素とする熱交換器１００の製造方法について説明する。
図２は、フィン４との接合面にろう付け用塗膜７を塗布した押出伝熱管３を使用して、ヘッダーパイプ１、２、押出伝熱管３及びフィン４を組み立てた状態を示す熱交換器組立体１０１の部分拡大図であって、加熱ろう付けする前の状態を示している。図２に示す熱交換器組立体１０１において、押出伝熱管３はその一端をヘッダーパイプ１に設けたスリット６に挿入し取付けられている。
図２に示すように組み立てられたヘッダーパイプ１、２、押出伝熱管３及びフィン４からなる熱交換器組立体１０１をろう材の融点以上の温度に加熱し、加熱後に冷却すると、図３に示すように、ろう付け用塗膜７とろう材層１３が溶けてヘッダーパイプ１と押出伝熱管３、押出伝熱管３とフィン４が各々接合され、図１と図３に示す構造の熱交換器１００が得られる。この時、ヘッダーパイプ１の内周面のろう材層１３は溶融してスリット６近傍に流れ、フィレット８を形成してヘッダーパイプ１と押出伝熱管３とが接合される。また、押出伝熱管３の表面と裏面のろう付け用塗膜７は溶融して毛管力によりフィン４近傍に流れ、フィレット９を形成して押出伝熱管３とフィン４とが接合される。
ろう付けに際しては、不活性雰囲気などの適切な雰囲気で適温に加熱して、ろう付け用塗膜７、ろう材層１３を溶融させる。これによりフラックスの活性度が上がって、フラックス中のＺｎが被ろう付け材（押出伝熱管３）表面に析出し、その肉厚方面に拡散するのに加え、ろう材及び被ろう付け材の双方の表面の酸化皮膜を破壊してろう材と被ろう付け材との間のぬれを促進する。
ろう付けのための加熱温度は、上述したように、ろう材の融点以上であるが、上述した組成からなるろう材の場合、５８０〜６１０℃の範囲に加熱することができ、１〜１０分程度保持した後、冷却することができる。
ろう付けに際しては、押出伝熱管３を構成するアルミニウム合金のマトリックスの一部が押出伝熱管３に塗布されたろう付け用塗膜７の組成物と反応してろうとなって、押出伝熱管３とフィン４とがろう付けされる。押出伝熱管３の表面ではろう付けによってフラックス中のＺｎが拡散する。
本実施の形態の構造によれば、ろう付けに際して、Ｓｉ粉末の残渣もなく、良好なろう付けがなされ、押出伝熱管３とフィン４との間に十分なサイズのフィレット９が形成され、更に上述の犠牲陽極層３ａが形成される。
以上説明したように製造された熱交換器用押出伝熱管３は、ＭｎとＳｉとＦｅとＴｉを規定の範囲含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量の比を２．５を超える値としたアルミニウム合金の押出材から構成されているので、外表面にＺｎを設け、ろう付けしてＺｎの拡散を行って熱交換器を構成した場合、耐食性に優れた熱交換器を提供できる。
また、前記組成のアルミニウム合金からなる押出伝熱管３であるならば、押出性に優れた特徴を有する。
次に、前記押出伝熱管３を用いて前記ろう付けにより形成された熱交換器において、ろう付け熱処理後あるいはＺｎ拡散後において、円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物が３０００個／ｍｍ２以下に規定されている。
金属間化合物数を３０００個／ｍｍ２以下に規定することで耐食性を向上させる効果がある。
以上説明のように、上述の組成のアルミニウム合金からなる押出伝熱管３を用いることで優れた耐食性を備えた熱交換器１００を提供できる。
表１に示す組成の押出伝熱管用アルミニウム合金の鋳塊を均質化処理した後、押出加工することにより、幅２２ｍｍ、高さ（厚さ）１．２ｍｍ、２９穴の偏平押出伝熱管を作製した。
アルミニウム合金鋳塊に対し均質化処理を施す場合、以下の表２に示すように室温〜４５０℃間の加熱速度を調整し、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度を調整し、均質化処理温度と均質化処理時間を調整し、均質化処理〜２００℃間の冷却速度を調整し、各々の条件にて得られたアルミニウム合金を用いて偏平押出管を作製し、試験試料とした。
次に、実施例３、４、５以外の例は偏平押出伝熱管の表面と裏面に、Ｚｎ溶射した。
実施例３はＫＺｎＦ３粉末（Ｄ（５０）粒度２．０μｍ：１０ｇ／ｍ２）を塗布した。
実施例４のろう材組成物は、Ｓｉ粉末（Ｄ（５０）粒度４μｍ：３ｇ／ｍ２）と、ＫＺｎＦ３粉末（Ｄ（５０）粒度２．０μｍ：１０ｇ／ｍ２）の混合物Ａを用いた。
また、実施例５は、Ｓｉ粉末（Ｄ（５０）粒度４μｍ：３ｇ／ｍ２）と、ＫＺｎＦ３粉末（Ｄ（５０）粒度２．０μｍ：１０ｇ／ｍ２）とノコロックフラックス（アルキャン社商品名）（Ｋ３ＡｌＦ３＋ＫＡｌＦ４：１０ｇ／ｍ２）との混合物Ｂを用いた。
Ｚｎ層を塗布した押出伝熱管を試験体として窒素雰囲気の炉内に収容し、以下の表２に示す温度に３分保持する条件で加熱処理を行った。この加熱処理により、押出伝熱管の表面には犠牲陽極層が形成される。
押出偏平管について、ＳＷＡＡＴ２０日間の耐食性試験を行った。
以下の表１、表２にアルミニウム合金の組成、表面Ｚｎ層の種類、ろう付けに相当する加熱処理後に得られた押出伝熱管表面の金属間化合物の個数（個／ｍｍ２）、均質化処理条件、加熱目的、加熱温度、耐食性、押出性の評価を併記した。
押出性の評価は、押出圧力、押出速度、伝熱管表面状態の評価であるが、押出圧力が高すぎて押し出すことができない評価品、ピックアップ等の表面欠陥が多量に発生した評価品を×評価、表面欠陥がほとんど見あたらず、押出圧力、押出速度の値（目標とする押出速度に対して押出圧力が低ければ低いほど押出性は良い）からその他評価を表記した。アルミ合金である３１０２、３００３と比較して、押出性が３１０２と同等以上であれば◎、３１０２より劣るが３００３よりも良好であれば○とした。△は３００３と同等の結果である。
Figure 2013204070
Figure 2013204070
表１と表２に示す比較例１、２の試料は、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が０．５、２の試料であり、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比の値が２．５を下回るので耐食性が低下した。
表１と表２に示す比較例３の試料は、Ｍｎが多すぎる試料であるが、押出性に劣り、比較例４の試料は、Ｓｉ含有量が少ない試料であるが、押出性に劣る結果となった。
表１と表２に示す比較例５の試料は、Ｓｉ含有量が多すぎ、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比が１．２の試料であるが、耐食性に劣り、押出性も問題を生じた。
表１と表２に示す比較例６の試料は、Ｆｅ含有量が多すぎる試料であるが、耐食性に劣り、比較例７の試料はＴｉが少ない試料であるが、耐食性が若干劣り、比較例８の試料はＴｉの含有量が多すぎて押出性に劣る結果となった。
表１と表２に示す比較例９の試料は、Ｃｕの過剰添加により、腐食速度の悪化や粒界腐食を発生する問題を生じた。
表１と表２に示す試料１０、１１の試料は、Ｍｇ、Ｃｒ共に押出成形時の変形抵抗を高めるため、これら元素の過剰添加による押出圧力の増加に伴うウエルド部の優先腐食に問題を生じた。なお、押出伝熱管においてウエルド部に含有元素が偏析している場合にウエルドラインに沿ったような形で優先腐食を発生する。
これらに対し、実施例１〜３８の各試料は、耐食性に優れ、押出性の面においても問題のない結果となった。
ただし、実施例３１〜３４の試料は、均質化処理時の室温→４５０℃の加熱速度を、４０℃／ｈあるいは１９０℃／ｈとした試料、均質化処理時の４５０℃→均質化処理温度までの加熱速度を、５℃／ｈあるいは１００℃／ｈとした試料であるが、押出圧力の面で押出性にわずかに問題を生じ、耐食性の面でも若干悪化した。
実施例３５、３６の試料は均質化処理〜２００℃間の冷却速度を２０℃／ｈあるいは５００℃／ｈとした試料であるが、押出圧力の面で押出性にわずかに問題を生じ、耐食性の面でも若干悪化した。
以上のことから、均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度が５０〜１８０℃／ｈ、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度が１０〜８０℃／ｈの範囲が望ましいと思われる。また、均質化処理〜２００℃間の冷却速度が５０〜４００℃／ｈであることが望ましいと思われる。
実施例３７、３８の試料は、均質化処理の温度を４３０℃とした試料であるが、耐食性に若干劣り、押出伝熱管表面状態の面で押出性にわずかに問題を生じた。以上のことから、均質化処理温度は４５０℃以上で行うことがより好ましいと思われる。
１００…熱交換器、１０１…熱交換器組立体、１、２…ヘッダーパイプ、３…押出伝熱管、３Ａ…表面（上面）、３ａ…犠牲陽極層、３Ｂ…裏面（下面）、３Ｃ…通路、３Ｄ…側面、４…フィン、６…スリット、７…ろう付け用塗膜（ろう材塗膜）、８、９…フィレット、１１…芯材層、１２…犠牲材層、１３…ろう材層。

Claims (9)

  1. 質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、外表面にＺｎ又はＺｎ含有層が設けられたことを特徴とする熱交換器用押出伝熱管。
  2. 前記アルミニウム合金にさらに質量％でＣｕ：０．０５％以下、Ｍｇ：０．０５％未満、Ｃｒ：０．０３％未満含有されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器用押出伝熱管。
  3. 前記熱交換器用押出伝熱管がろう付熱処理後又はＺｎ拡散処理後、円相当径において１．０μｍ以上の金属間化合物が３０００個／ｍｍ２以下析出されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器用押出伝熱管。
  4. 前記熱交換器用押出伝熱管を構成するアルミニウム合金が鋳造後の鋳塊において４５０〜６５０℃の温度で２〜２４時間保持する均質化処理が施されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器用押出伝熱管。
  5. 前記均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度が５０〜１８０℃／ｈ、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度が１０〜８０℃／ｈ、均質化処理〜２００℃間の冷却速度が５０〜４００℃／ｈであることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器用押出伝熱管。
  6. 前記熱交換器用押出伝熱管が６１０℃以下のろう付け熱処理又はＺｎ拡散処理が施されるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器用押出伝熱管。
  7. 管内を流れる冷媒がフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器用押出伝熱管。
  8. 質量％でＭｎ：０．３〜０．８％未満、Ｓｉ：０．１超〜０．３２％未満、Ｆｅ：０．３％以下、Ｔｉ：０．０６〜０．３％を含有し、Ｍｎ含有量とＳｉ含有量比（Ｍｎ％／Ｓｉ％）が２．５を超え、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、外表面にＺｎ又はＺｎ含有層が設けられた熱交換器用押出伝熱管を製造する際、
    前記組成のアルミニウム合金の鋳造後の鋳塊において４５０〜６５０℃の温度で２〜２４時間保持する均質化処理を施すことを特徴とする熱交換器用押出伝熱管の製造方法。
  9. 前記均質化処理において室温〜４５０℃間の加熱速度を５０〜１８０℃／ｈ、４５０℃〜均質化処理間の加熱速度を１０〜８０℃／ｈ、均質化処理〜２００℃間の冷却速度を５０〜４００℃／ｈとすることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器用押出伝熱管の製造方法。
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