JP2014238209A - アルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法および熱交換器の製造方法 - Google Patents

アルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法および熱交換器の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】耐孔食性を向上しうるアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法を提供する。【解決手段】防食処理方法は、Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含む合金により形成され、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下であるアルミニウム押出形材製熱交換管４の外面に施すものである。防食処理方法は、フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させて、熱交換管４の外面にＺｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させることを含む。【選択図】図２

Description

この発明はアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法および熱交換器の製造方法に関し、さらに詳しくいえば、たとえば自動車などの車両に搭載されるカーエアコン用コンデンサ、カーエアコン用エバポレータおよびカーエアコン用ヒータコアや、ラジエータに用いられるアルミニウム押出形材製熱交換管の外面に防食処理を施す方法および外面に防食処理を施されたアルミニウム押出形材製熱交換管を有する熱交換器を製造する方法に関する。
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。また、元素記号で表現された材料は純材料を意味するものとする。
カーエアコン用コンデンサとして、長手方向を上下方向に向けるとともに互いに間隔をおいて配置された１対のアルミニウム製ヘッダタンクと、幅方向を通風方向に向けた状態で両ヘッダタンク間にヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数のアルミニウム押出形材製扁平状熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたアルミニウム製コルゲート状フィンと、両端のフィンの外側に配置されてフィンにろう付されたアルミニウム製サイドプレートとを備えたものが広く用いられている。このようなコンデンサは、ヘッダタンク（ヘッダタンクを形成するための部材も含む）と熱交換管とフィンとを同時にろう付することを含む方法により製造されている。
ところで、カーエアコン用コンデンサは、腐食環境で使用されるので、熱交換管からの冷媒の洩れを防止するために、比較的短期間で、熱交換管の管壁に孔食が発生することを防止する必要がある。
従来、カーエアコン用コンデンサの熱交換管の管壁に比較的短期間で孔食が発生することを防止するために、Ｍｎ０．１５質量％、Ｃｕ０．４質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されたアルミニウム押出形材製熱交換管と、Ｍｎ１．２質量％、Ｃｕ０．１５質量％、Ｚｎ２．５質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム製芯材、およびJIS Ａ４３４３からなるとともに芯材の両面を覆うアルミニウムろう材製皮材からなるブレージングシートにより形成されたコルゲート状のフィンとを用意すること、フラックス粉末とＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が２〜４ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以下となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させること、ならびに熱交換管およびフィンを組み合わせて加熱し、熱交換管の外面に付着したフラックス粉末およびフィンの皮材を利用して熱交換管とフィンとをろう付するとともに、熱交換管の外面に付着したＺｎ粉末を溶融させた後にＺｎを熱交換管の外面表層部に拡散させることにより、熱交換管の外面表層部にＺｎ拡散層を形成することを含む熱交換器の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１記載の方法は、Ｚｎ拡散層を犠牲腐食させることによって、比較的短期間で熱交換管の管壁に孔食が発生することを防止するものであるが、熱交換管を形成する合金の組成や、熱交換管の外面に付着させるＺｎ粉末の付着量に対するフラックス粉末の付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以下であることや、明記はされていないがＺｎ粉末の粒径が大きいことなどに起因して、熱交換管の管壁の肉厚に対するＺｎ拡散層の厚みの比率が大きくなりすぎ、熱交換管の管壁の肉厚が薄く、たとえば２００μｍ以下となった場合に、比較的短期間で熱交換管の管壁に貫通孔が発生するおそれがある。
なお、特許文献１には、使用されるアルミニウム押出形材製熱交換管の管壁の肉厚については明記されていないが、特許文献１記載の熱交換管と同じ用途に用いられる熱交換管であって、外面にＺｎ含有フラックスが塗布される従来の押出形材製熱交換管の管壁の肉厚は、特許文献２の段落００３９の記載を参照すれば、４００μｍ程度である。
特開平１１−２１６５９２号公報 特開２００６−２２１２号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、耐孔食性を向上しうるアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法および熱交換器の製造方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)アルミニウム押出形材製熱交換管の外面に防食処理を施す方法であって、
Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されており、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下であるアルミニウム押出形材製熱交換管を用意すること、
フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、前記熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させること、
ならびに熱交換管の温度を上昇させることによって、Ｚｎ粉末を溶融させた後にＺｎを熱交換管の外面表層部に拡散させることにより、熱交換管の外面表層部にＺｎ拡散層を形成することを含むアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
上記1)の防食処理方法において、アルミニウム押出形材製熱交換管を形成する合金中のＣｕ含有量およびＦｅ含有量は、０％の場合もある。
上記1)の防食処理方法において、アルミニウム押出形材製熱交換管を形成する合金中のＭｎは、熱交換管の強度を向上させる性質を有するが、Ｍｎ含有量が０．２質量％未満であるとこの効果が得られず、０．３質量％を超えると押出加工性が低下するから、Ｍｎ含有量を０．２〜０．３質量％とすべきである。また、合金中のＣｕは不可避不純物であるが、Ｃｕ含有量が多すぎる場合には、熱交換管の管壁全体の腐食速度が速くなりすぎ、管壁が２００μｍ以下の場合には耐食性が不足するから、Ｃｕ含有量を０．０５質量％以下とすべきである。なお、上記1)の防食処理方法においては、アルミニウム押出形材製熱交換管を形成する合金中のＣｕ含有量は０であることが好ましい。さらに、合金中のＦｅは不可避不純物であるが、Ｆｅ含有量が多すぎる場合には、熱交換管の管壁全体の腐食速度が速くなりすぎ、管壁が２００μｍ以下の場合には耐食性が不足するから、Ｆｅ含有量を０．２質量％以下とすべきである。
Ｚｎ粉末の平均粒径を３〜５μｍでかつ最大粒径を１０μｍ未満としたのは、平均粒径が小さすぎると、製造が困難であるとともに、表面積が増大して表面酸化皮膜の量が多くなることに起因して表面酸化皮膜を除去するのに必要なフラックス量が多くなり、大きすぎると、エロージョンが発生するとともに、後工程の加熱によりＺｎ粉末が溶融した際のＺｎ濃度が部分的に不均一になるからである。
熱交換管の外面へのＺｎ粉末付着量を１〜３ｇ／ｍ２とするのは、１ｇ／ｍ２未満であると、後工程の加熱により熱交換管の外面表層部に形成されるＺｎ拡散層の厚みが不足して十分な犠牲腐食効果の持続性が低下し、３ｇ／ｍ２を超えると、熱交換管の管壁の肉厚に対する外面表層部に形成されるＺｎ拡散層の厚みの比率が大きくなりすぎ、腐食後の管壁の肉厚が薄くなって管の強度が低下するからである。
熱交換管の外面へのフラックス粉末付着量を１５ｇ／ｍ２以下とするのは、１５ｇ／ｍ２を超えると、後工程の加熱の際にフラックスが溶融すると、Ｚｎ粉末が流出するからである。なお、フラックス粉末付着量の下限は、熱交換管外面の酸化皮膜およびＺｎ粉末表面の酸化皮膜を破壊しうる量となるように決められる。
さらに、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）を１以上としたのは、当該比率が１未満であるとすべてのＺｎ粉末表面の酸化皮膜を破壊することができなくなるからである。
2)熱交換管外面への分散液の塗布を噴霧法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる上記1)記載のアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
3)熱交換管外面を予め加熱した状態で、熱交換管外面への分散液の塗布をロールコート法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる上記1)記載のアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
4)Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されており、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下であるアルミニウム押出形材製熱交換管と、アルミニウム製芯材および芯材の両面を覆うアルミニウムろう材製皮材からなるブレージングシートにより形成されたフィンとを用意すること、
フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、前記熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させること、
ならびに熱交換管およびフィンを組み合わせて加熱し、熱交換管の外面に付着したフラックス粉末およびフィンの皮材を利用して熱交換管とフィンとをろう付するとともに、熱交換管の外面に付着したＺｎ粉末を溶融させた後にＺｎを熱交換管の外面表層部に拡散させることにより、熱交換管の外面表層部にＺｎ拡散層を形成することを含む熱交換器の製造方法。
上記4)の熱交換器の製造方法において、各数値の限定理由は、上記1)の防食処理方法の場合と同じである。
5)熱交換管外面への分散液の塗布を噴霧法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる上記4)記載の熱交換器の製造方法。
6)熱交換管外面を予め加熱した状態で、熱交換管外面への分散液の塗布をロールコート法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる上記4)記載の熱交換器の製造方法。
上記1)〜3)の防食処理方法によれば、次のようにしてアルミニウム押出形材製熱交換管の外面表層部に、犠牲腐食層となるＺｎ拡散層が形成され、熱交換管の耐孔食性が向上する。すなわち、フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、前記熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させると、熱交換管の外面に、フラックス粉末からなる層が形成されるとともに、当該フラックス粉末層中にＺｎ粉末が分散して保持された状態となる。ついで、熱交換管の温度を上昇させると、まずＺｎ粉末が溶融するが、溶融Ｚｎは、溶融前と同じように、フラックス粉末層中に分散して保持される。ついで、熱交換管の温度をさらに上昇させるとフラックス粉末が溶融し、溶融フラックスが流れ広がると同時に溶融Ｚｎも流れ広がり、Ｚｎが熱交換管の外面表層部に拡散し、Ｚｎ拡散層が形成される。こうして、形成されたＺｎ拡散層の厚みは全体に均一化されているとともに比較的薄くなっているので、熱交換管を形成している合金中のＣｕ含有量が０．０５質量％以下であることと相俟って、Ｚｎ拡散層の犠牲腐食が比較的ゆっくりと進行し、管壁の肉厚が２００μｍ以下の熱交換管の場合であっても、孔食の発生が抑制され、その結果熱交換管の耐孔食性が向上する。
上記3)の防食処理方法によれば、フラックス粉末とＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を塗布した後、分散液中の液状成分を気化させた際に、上記2)の防食処理方法に比べて、形成されたフラックス粉末層中に、Ｚｎ粉末が一層均一に分散して保持された状態となる。
上記4)〜6)の製造方法によれば、上記1)〜3)の防食処理方法の場合と同様に、製造された熱交換器の熱交換管の耐孔食性が向上する。
上記6)の熱交換器の製造方法によれば、フラックス粉末とＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を塗布した後、分散液中の液状成分を気化させた際に、上記5)の製造方法に比べて、形成されたフラックス粉末層中に、Ｚｎ粉末が一層均一に分散して保持された状態となる。
この発明の方法で製造されたカーエアコン用コンデンサの全体構成を示す斜視図である。 図１のコンデンサを製造する方法において、外面にフラックス粉末およびＺｎ粉末を付着させた熱交換管を示す横断面図である。 図２の部分拡大図である。 実施例１の方法で得られた熱交換管とコルゲートフィンとのろう付体に対して行った評価試験の結果を示すグラフである。 実施例２の方法で得られた熱交換管とコルゲートフィンとのろう付体に対して行った評価試験の結果を示すグラフである。 比較例の方法で得られた熱交換管とコルゲートフィンとのろう付体に対して行った評価試験の結果を示すグラフである。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明の方法をカーエアコン用コンデンサに使用したものである。
図１はこの発明の方法で製造されたカーエアコン用コンデンサの全体構成を示す。また、図２は図１のコンデンサを製造する方法において、外面にフラックス粉末とＺｎ粉末とを付着させた熱交換管を示し、図３はその一部を拡大して示す。
なお、以下の説明において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。
図１において、カーエアコン用のコンデンサ(1)は、左右方向に間隔をおいて配置された上下方向にのびる１対のアルミニウム製ヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間において幅方向を通風方向に向けるとともに上下方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンク(2)(3)にろう付された複数のアルミニウム押出形材製扁平状熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたコルゲート状のアルミニウム製フィン(5)と、上下両端のフィン(5)の外側に配置されてフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とを備えており、図１に矢印Ｘで示す方向に風が流れるようになっている。熱交換管(4)は、幅方向に並んだ複数の冷媒流路(4a)（図２参照）を有している。
左側ヘッダタンク(2)は、高さ方向の中央部よりも上方において仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(2a)(2b)に仕切られ、右側ヘッダタンク(3)は、高さ方向の中央部よりも下方において仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(3a)(3b)に仕切られている。左側ヘッダタンク(2)の上ヘッダ部(2a)に流体入口（図示略）が形成され、流体入口に通じる流入路(8a)を有するアルミニウム製入口部材(8)が上ヘッダ部(2a)にろう付されている。また、右側ヘッダタンク(3)の下ヘッダ部(3b)に流体出口（図示略）が形成され、流体出口に通じる流出路(9a)を有するアルミニウム製出口部材(9)が下ヘッダ部(3b)にろう付されている。
左右のヘッダタンク(2)(3)は、少なくとも外面にろう材層を有するアルミニウム製パイプ、たとえば両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる素板が筒状に成形されるとともに両側縁部が部分的に重ね合わされて相互にろう付された筒状体からなり、かつ前後方向に長い複数の管挿入穴を有するタンク本体(11)と、タンク本体(11)の両端にろう付されてその両端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(12)とからなる。なお、ヘッダタンク本体(11)の詳細な図示は省略する。また、ヘッダタンク本体(11)は、外周面にろう材が溶射されたアルミニウム押出管からなるものであってもよい。
コンデンサ(1)は、以下に述べる方法で製造される。
まず、熱交換管(4)、フィン(5)、サイドプレート(6)、仕切部材(7)、少なくとも外面にろう材層を有する１対の筒状アルミニウム製ヘッダタンク本体素材、閉鎖部材(12)、入口部材(8)、および出口部材(9)を用意する。ヘッダタンク本体素材には複数の管挿入穴が形成されている。
熱交換管(4)は、Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されており、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下である。ここで、熱交換管(4)の管壁の肉厚は、全体に同一ではなく、部分的に異なる場合があるが、管壁の肉厚が２００μｍ以下ということは、管壁の最も厚肉部分の肉厚が２００μｍ以下であることを意味する。フィン(5)は、アルミニウム製芯材、および芯材の両面を覆うアルミニウムろう材製皮材からなるブレージングシートにより形成されている。
また、フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を用意する。ここで、フラックス粉末は、たとえばＫＡｌＦ４とＫＡｌＦ５との混合物を主成分とするフッ化物系の非腐食性フラックスからなるものが用いられる。バインダーとしては、たとえばアクリル樹脂を３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールに溶解した溶液からなるものが用いられる。なお、分散液には、バインダーの粘度を調整する目的で、たとえば３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールからなる希釈剤が添加される。
ついで、前記分散液を熱交換管(4)の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管(4)の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる。熱交換管(4)の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる方法としては、熱交換管(4)外面への分散液の塗布を噴霧法により行い、その後熱交換管(4)を加熱乾燥させることにより分散液中の液状成分を気化させて、熱交換管(4)の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる方法や、熱交換管(4)外面を予め加熱した状態で、熱交換管(4)外面への分散液の塗布をロールコート法により行い、その後熱交換管(4)を加熱乾燥させることにより分散液中の液状成分を気化させて、熱交換管(4)の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる方法がある。
熱交換管(4)の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させると、図２および図３に示すように、熱交換管(4)の外面に、Ｚｎ粉末(16)を含んだフラックス粉末層(15)が形成される。フラックス粉末層(15)中においては、Ｚｎ粉末(16)は均一に分散して保持されている。
ついで、管挿入穴を有する１対のヘッダタンク本体素材を間隔をおいて配置するとともに、両ヘッダタンク本体素材の両端に閉鎖部材(12)を配置し、さらに両ヘッダタンク本体素材に仕切部材(7)を配置してヘッダタンク素材を用意する。また、熱交換管(4)とフィン(5)とを交互に配置し、熱交換管(4)の両端部をヘッダタンク素材の管挿入穴に挿入する。また、両端のフィン(5)の外側にサイドプレート(6)を配置し、さらに入口部材(8)および出口部材(9)を配置する。
ついで、ヘッダタンク本体素材と閉鎖部材(12)と仕切部材(7)とからなるヘッダタンク素材、熱交換管(4)、フィン(5)、サイドプレート(6)、入口部材(8)および出口部材(9)を仮止めして仮止め体をつくる。
その後、仮止め体をろう付炉内に入れるとともに、ろう付炉内において仮止め体を所定温度まで昇温して加熱する。なお、熱交換管(4)以外の部品には、必要に応じて筆塗りなどの公知の方法で、フラックスを塗布しておく。仮止め体の昇温時に、まずＺｎの融点に達し、Ｚｎ粉末(16)が溶融するが、溶融Ｚｎは、溶融前と同じように、フラックス粉末層(15)中に分散して保持される。
その後、さらに仮止め体が昇温されてろう付温度に達すると、フラックス粉末層(15)を形成するフラックス粉末が溶融し、当該溶融フラックスおよびフィン(5)の皮材を利用してフィン(5)と熱交換管(4)およびサイドプレート(6)とがろう付されるとともに、ヘッダタンク本体素材のろう材を利用して熱交換管(4)とヘッダタンク本体素材、ならびにヘッダタンク本体素材と閉鎖部材(12)および仕切部材(7)とがろう付される。これと同時に、熱交換管(4)の外面の溶融フラックスが流れ広がると同時に溶融Ｚｎも流れ広がり、Ｚｎが熱交換管(4)の外面表層部に拡散してＺｎ拡散層が形成される。こうして、コンデンサ(1)が製造される。
次に、本発明の具体的実施例を比較例とともに説明する。
実施例１
Ｍｎ０．２５質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなり、不可避不純物であるＣｕ含有量が０質量％、同じくＦｅ含有量が０．２質量％以下である合金を用いて、図２に示す横断面形状を有し、幅１２ｍｍ、長さ６５０ｍｍ、管壁の最厚肉部分の肉厚が２００μｍであるアルミニウム押出形材製熱交換管を形成した。また、Ｓｉ０．４５質量％、Ｍｎ１．５質量％、Ｚｎ１．５質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム製芯材、およびＳｉ８．７質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなりかつ芯材の両面を覆うアルミニウムろう材製皮材よりなる肉厚７０μｍのブレージングシートを用いてコルゲート状フィンを形成した。
また、ＫＡｌＦ４とＫＡｌＦ５との混合物（当該混合物中のＫＡｌＦ５量が１０〜４０質量％）を、９０質量％以上含むフッ化物系の非腐食性フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末（Ｚｎ粉末の全重量の５質量％が酸化亜鉛である。）と、アクリル樹脂を３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールに溶解した溶液からなるバインダーと、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールからなる希釈剤とを用意し、Ｚｎ粉末および非腐食性フラックス粉末を、バインダーおよび希釈剤中に分散混合させて分散液を得た。当該分散液における全成分の重量比率は、Ｚｎ粉末：非腐食性フラックス粉末：バインダー：希釈剤が１５重量部：４５重量部：４０重量部：２７重量部である。
ついで、前記分散液を噴霧法により熱交換管の外面に塗布した後、乾燥機内で乾燥させて分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させた。この際、Ｚｎ粉末の付着量が１ｇ／ｍ２、２ｇ／ｍ２、３ｇ／ｍ２となることを狙って前記分散液を噴霧法により熱交換管の外面に塗布したが、実際のＺｎ粉末付着量は、表１に示すとおりであった。なお、実際のフラックス粉末付着量も表１に示す。
Figure 2014238209
その後、複数の熱交換管と複数のコルゲートフィンとを交互に積層状に組み合わせて積層し、窒素ガス雰囲気とされた炉内において熱交換管およびコルゲートフィンを加熱し、熱交換管およびコルゲートフィンの実体温度が５８０〜６００℃で３分間保持することにより、熱交換管とコルゲートフィンとをろう付した。
得られたろう付体における熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層を調べたところ、最表面のＺｎ濃度は０．７８〜１．１３質量％であり、Ｚｎ拡散層の厚みは７０〜８５μｍであった。
また、Ｚｎ粉末の付着量が２ｇ／ｍ２であることを狙ってＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させて得られた９つのろう付体における最表面のＺｎ濃度と、熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層との関係を図４に示す。
実施例２
上述した実施例１と同様な熱交換管、コルゲートフィン、非腐食性フラックス粉末、Ｚｎ粉末、バインダーおよび希釈剤を用意した。
そして、Ｚｎ粉末および非腐食性フラックス粉末を、バインダーおよび希釈剤中に分散混合させて分散液を得た。当該分散液における全成分の重量比率は、Ｚｎ粉末：非腐食性フラックス粉末：バインダー：希釈剤が６．７重量部：４０．０重量部：３５．６重量部：１７．８重量部である。
ついで、熱交換管を実体温度が４０℃になるまで加熱した後に、前記分散液をロールコート法により熱交換管の外面に塗布した後、乾燥機内で乾燥させて分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させた。
この際、Ｚｎ粉末の付着量が１ｇ／ｍ２、２ｇ／ｍ２、３ｇ／ｍ２となることを狙って前記分散液を噴霧法により熱交換管の外面に塗布したが、実際のＺｎ粉末付着量は、表２に示すとおりであった。なお、実際のフラックス粉末付着量も表２に示す。
Figure 2014238209
その後、複数の熱交換管と複数のコルゲートフィンとを交互に積層状に組み合わせて積層し、窒素ガス雰囲気とされた炉内において熱交換管およびコルゲートフィンを加熱し、熱交換管およびコルゲートフィンの実体温度が５８０〜６００℃で３分間保持することにより、熱交換管とコルゲートフィンとをろう付した。
得られたろう付体における熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層を調べたところ、最表面のＺｎ濃度は０．６３〜０．７６質量％であり、Ｚｎ拡散層の厚みは６５〜８０μｍであった。
また、Ｚｎ粉末の付着量が２ｇ／ｍ２であることを狙ってＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させて得られた９つのろう付体における最表面のＺｎ濃度と、熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層との関係を図５に示す。
比較例
Ｃｕ０．４５質量％、Ｚｎ５．０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金を用いて、図２に示す横断面形状を有し、幅１２ｍｍ、長さ６５０ｍｍ、管壁の最厚肉部分の肉厚が２００μｍであるアルミニウム押出形材製熱交換管を形成した。
ついで、熱交換管の外面に、溶射法によりＺｎ溶射皮膜を形成した。
その後、複数の熱交換管と、上述した実施例で用いたのと同様な構成を有する複数のコルゲートフィンとを交互に積層状に組み合わせて積層し、窒素ガス雰囲気とされた炉内において熱交換管およびコルゲートフィンを加熱し、熱交換管およびコルゲートフィンの実体温度が５８０〜６００℃で３分間保持することにより、熱交換管とコルゲートフィンとをろう付した。
得られたろう付体における熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層を調べたところ、最表面のＺｎ濃度は１〜２．５質量％であり、Ｚｎ拡散層の厚みは８５〜１０５μｍであった。
このようにして得られた９つのろう付体における最表面のＺｎ濃度と、熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層との関係を図６に示す。
図４〜図６に示す結果から、実施例１および２においては、比較例に比べて、得られたろう付体における最表面のＺｎ濃度と、熱交換管の外面表層部に形成されたＺｎ拡散層との関係のばらつきが少なくなることが分かる。
評価試験
実施例１〜２および比較例で得られた熱交換管とコルゲートフィンとのろう付体について、ＳＷＡＡＴ９６０hr試験を施してその腐食状況を調べた結果、実施例１のろう付体の熱交換管の外面に発生した腐食の最大腐食深さは４５μｍであり、実施例２のろう付体の熱交換管の外面に発生した腐食の最大腐食深さは５３μｍであった。これに対し、比較例のろう付体の熱交換管の外面に発生した最大腐食深さは７０μｍであった。
この発明によるアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法および熱交換器の製造方法は、カーエアコン用コンデンサに用いられる熱交換管外面の防食処理およびカーエアコン用コンデンサの製造に好適に用いられる。
(1)：コンデンサ（熱交換器）
(4)：アルミニウム押出形材製扁平状熱交換管
(5)：フィン
(15)：フラックス粉末層
(16)：Ｚｎ粉末

Claims (6)

  1. アルミニウム押出形材製熱交換管の外面に防食処理を施す方法であって、
    Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されており、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下であるアルミニウム押出形材製熱交換管を用意すること、
    フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、前記熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させること、
    ならびに熱交換管の温度を上昇させることによって、Ｚｎ粉末を溶融させた後にＺｎを熱交換管の外面表層部に拡散させることにより、熱交換管の外面表層部にＺｎ拡散層を形成することを含むアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
  2. 熱交換管外面への分散液の塗布を噴霧法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる請求項１記載のアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
  3. 熱交換管外面を予め加熱した状態で、熱交換管外面への分散液の塗布をロールコート法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる請求項１記載のアルミニウム押出形材製熱交換管外面の防食処理方法。
  4. Ｍｎ０．２〜０．３質量％、Ｃｕ０．０５質量％以下、Ｆｅ０．２質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金により形成されており、かつ管壁の肉厚が２００μｍ以下であるアルミニウム押出形材製熱交換管と、アルミニウム製芯材および芯材の両面を覆うアルミニウムろう材製皮材からなるブレージングシートにより形成されたフィンとを用意すること、
    フラックス粉末と、平均粒径３〜５μｍでかつ最大粒径が１０μｍ未満のＺｎ粉末とをバインダーに分散混合させた分散液を、前記熱交換管の外面に塗布するとともに分散液中の液状成分を気化させることによって、熱交換管の外面に、Ｚｎ粉末付着量が１〜３ｇ／ｍ２、フラックス粉末付着量が１５ｇ／ｍ２以下、Ｚｎ粉末付着量に対するフラックス粉末付着量の比率（フラックス粉末付着量／Ｚｎ粉末付着量）が１以上となるように、Ｚｎ粉末およびフラックス粉末を付着させること、
    ならびに熱交換管およびフィンを組み合わせて加熱し、熱交換管の外面に付着したフラックス粉末およびフィンの皮材を利用して熱交換管とフィンとをろう付するとともに、熱交換管の外面に付着したＺｎ粉末を溶融させた後にＺｎを熱交換管の外面表層部に拡散させることにより、熱交換管の外面表層部にＺｎ拡散層を形成することを含む熱交換器の製造方法。
  5. 熱交換管外面への分散液の塗布を噴霧法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる請求項４記載の熱交換器の製造方法。
  6. 熱交換管外面を予め加熱した状態で、熱交換管外面への分散液の塗布をロールコート法により行い、その後分散液中の液状成分を気化させることにより、熱交換管の外面にＺｎ粉末およびフラックス粉末を付着させる請求項４記載の熱交換器の製造方法。
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