JP2016003356A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger having excellent corrosion resistance.SOLUTION: The heat exchanger is obtained by brazing a tube to an outer fin. The tube comprises a brazing sheet consisting of a core material, a brazing filler metal and a sacrificial material. The core material consists of an aluminum alloy containing Mn of 1.2-1.8%, Si of 0.4-1.3%, Fe of 0.21-0.5% and Cu of 0.5-1.3%. The brazing filler metal consists of another aluminum alloy containing Si of 6.0-11.0% and Zn of 0.1-5.0%. The sacrificial material consists of a different aluminum alloy containing Zn of 4.0-7.0%, Mg of 1.2-2.5% and Si of 0.1-0.4%. Among the brazing filler metal formed on the surface of the tube, the order of: at the least, potential of the brazing filler metal in the joined part thereof to the outer fin and in the vicinity of the joined part; potential of the core material of the tube; and potential of the outer fin is made, the potential of the outer fin being the lowest and the potential of the brazing filler metal being lower than the potential of the core material.

Description

本発明は、熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger.

従来から、アルミニウム合金製の自動車用熱交換器が知られている。この熱交換器は、例えばアウターフィン、チューブ、ヘッダープレート、サイドサポートなどの部材から構成されている。また、自動車用熱交換器は、一般に、フッ化物系フラックスを用い、600℃前後の温度でなされるろう付け処理により前記の各部材を接合して製品化される。   2. Description of the Related Art Conventionally, aluminum automotive heat exchangers are known. This heat exchanger is comprised from members, such as an outer fin, a tube, a header plate, a side support, for example. Moreover, the heat exchanger for motor vehicles is generally commercialized by joining each of the above-mentioned members by a brazing process using a fluoride-based flux at a temperature of about 600 ° C.

また、熱交換器を構成するチューブやヘッダープレートがブレージングシートから構成されることがある。このブレージングシートとして、例えば、Mn、Cu、Si、Feを規定の範囲含有させたアルミニウム合金で構成される芯材の一方の面に、Al−Si系合金のろう材を貼り合わせ、他方の面に、芯材より電気化学的に卑なアルミニウム合金の犠牲材(内張材)を貼り合せた構成が知られている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。ここで用いる犠牲材は前記芯材よりも電気化学的に卑な材料とすることにより、犠牲陽極材として機能し、芯材の腐食を防止することができる。   Moreover, the tube and header plate which comprise a heat exchanger may be comprised from a brazing sheet. As this brazing sheet, for example, an Al-Si alloy brazing material is bonded to one side of a core material made of an aluminum alloy containing Mn, Cu, Si, Fe in a specified range, and the other side. In addition, a structure in which a sacrificial material (lining material) of an aluminum alloy that is electrochemically lower than the core material is bonded (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The sacrificial material used here can function as a sacrificial anode material and prevent corrosion of the core material by using a material that is electrochemically lower than the core material.

特開平9−295089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-295089 特開2012−117107号公報JP 2012-117107 A

ところで、熱交換器のチューブ材に使用されるブレージングシートは、熱交換器の小型化、高性能化のため、さらなる薄肉化が要求されている。しかしながら、上述した従来技術では、薄肉化に見合う強度向上には不足であり、逆に合金元素を増加させたのでは、材料強度の向上に背反して鋳造性の悪化が問題となりやすい。
また、薄肉化した場合、犠牲材に添加されたZnの芯材内部への拡散及び芯材に添加されたCuの犠牲材内部への拡散が進行することになり、犠牲材と芯材間の電位勾配が減少し、チューブ内周面の耐食性が低下する。
Incidentally, the brazing sheet used for the tube material of the heat exchanger is required to be further thinned in order to reduce the size and increase the performance of the heat exchanger. However, the above-described prior art is insufficient to improve the strength commensurate with the thinning, and conversely, when the alloying elements are increased, the deterioration of castability tends to be a problem against the improvement of the material strength.
In addition, when the thickness is reduced, diffusion of Zn added to the sacrificial material into the core material and diffusion of Cu added to the core material into the sacrificial material progress, and the sacrificial material and the core material are between. The potential gradient is reduced and the corrosion resistance of the inner peripheral surface of the tube is reduced.

また、芯材に添加されたCuのろう材側への拡散も同様に進行するので、チューブ外面側の耐食性が低下する問題もある。特に、チューブ外面側の耐食性は、アウターフィンとの接合フィレットへCuが濃縮することで電位が貴となり、アウターフィンによる犠牲陽極効果が十分に得られず、チューブに早期に貫通孔が発生する問題があった。   Further, since diffusion of Cu added to the core material to the brazing material side proceeds in the same manner, there is a problem that the corrosion resistance on the tube outer surface side is lowered. In particular, the corrosion resistance on the outer surface side of the tube is a problem that the potential becomes noble due to the concentration of Cu in the joint fillet with the outer fin, the sacrificial anode effect due to the outer fin cannot be sufficiently obtained, and the through hole is generated early in the tube was there.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、薄肉構造としても強度が高く、耐食性に優れる熱交換器を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above situations, and it aims at providing the heat exchanger which is high intensity | strength as a thin structure, and is excellent in corrosion resistance.

本発明は前記課題を解決するために、チューブとアウターフィンとを組み合わせてろう付けされた熱交換器であって、前記チューブが、芯材とこの芯材の一方の面に形成されたろう材と前記芯材の他方の面に形成された犠牲材とからなるブレージングシートにより構成され、前記芯材が、質量%でMn:1.2〜1.8%、Si:0.4〜1.3%、Fe:0.21〜0.5%、Cu:0.5〜1.3%を含有し、残部Al及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記ろう材が、質量%でSi:6.0〜11.0%、Zn:0.1〜5.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記犠牲材が、質量%でZn:4.0〜7.0%、Mg:1.2〜2.5%、Si:0.1〜0.4%を含有し、残部がAl及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記チューブの表面に形成されたろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材と、前記チューブの芯材およびアウターフィンの電位の順列が、前記チューブの芯材、前記チューブのろう材、前記アウターフィンの順で卑とされたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is a heat exchanger brazed by combining a tube and an outer fin, wherein the tube is formed of a core material and a brazing material formed on one surface of the core material. It is comprised with the brazing sheet | seat which consists of a sacrificial material formed in the other surface of the said core material, The said core material is Mn: 1.2-1.8% by mass%, Si: 0.4-1.3. %, Fe: 0.21 to 0.5%, Cu: 0.5 to 1.3%, the balance is made of an aluminum alloy having a composition of Al and inevitable impurities. : 6.0 to 11.0%, Zn: 0.1 to 5.0%, the balance is made of an aluminum alloy having the composition of Al and inevitable impurities, and the sacrificial material is Zn: 4. 0 to 7.0%, Mg: 1.2 to 2.5%, Si: 0.1 to 0 Of the brazing material formed on the surface of the tube, the brazing material in the vicinity of the outer fin and the brazing material in the vicinity of the joining portion are made of an aluminum alloy having a composition of 4% and the balance being Al and inevitable impurities. The permutation of the potentials of the tube core material and the outer fin is made lower in the order of the tube core material, the tube brazing material, and the outer fin.

本発明において、前記アウターフィンが、質量%でZn:0.5〜3.5%含有するアルミニウム合金からなることが好ましい。
本発明において、前記アウターフィンの電位が−830mV〜−750mVの範囲であり、かつ、前記アウターフィンの電位が、前記チューブ表面のろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材の電位より30mV以上卑であることを特徴とする。
本発明において、前記チューブの芯材と前記アウターフィンとの電位差が120〜220mVの範囲にあることを特徴とする。
本発明において、前記犠牲材がさらに質量%でTi:0.3%以下を含有することが好ましい。
In the present invention, the outer fin is preferably made of an aluminum alloy containing Zn: 0.5 to 3.5% by mass.
In the present invention, the electric potential of the outer fin is in the range of −830 mV to −750 mV, and the electric potential of the outer fin is at least a joint portion with the outer fin and the joint portion of the brazing material on the tube surface. It is characterized by being 30 mV or more lower than the potential of a nearby brazing material.
In the present invention, a potential difference between the core material of the tube and the outer fin is in a range of 120 to 220 mV.
In the present invention, the sacrificial material preferably further contains Ti: 0.3% or less by mass.

本発明の熱交換器は、前記の組成を有する芯材とろう材と犠牲材を用いる事で、チューブを薄肉化し例えばその板厚を0.2mm未満としても、熱交換器用として十分な強度を得ることができる。
また、ろう材へZnを規定量添加することでチューブ単体での外周面側の電位勾配を確保し、耐食性を向上させることができる。
加えて、アウターフィン、チューブのろう材、芯材の電位バランスを適正化することで、アウターフィンによる犠牲陽極効果を高め、チューブを従来よりも薄肉化した場合であっても、耐食性に優れる熱交換器を提供できる。
The heat exchanger of the present invention uses a core material, a brazing material, and a sacrificial material having the above-described composition, so that the tube is thinned and has a sufficient strength for a heat exchanger even if its plate thickness is less than 0.2 mm, for example. Can be obtained.
Further, by adding a specified amount of Zn to the brazing material, a potential gradient on the outer peripheral surface side of the single tube can be secured, and the corrosion resistance can be improved.
In addition, by optimizing the potential balance of the outer fin, the brazing material of the tube, and the core material, the sacrificial anode effect due to the outer fin is enhanced, and even when the tube is made thinner than the conventional heat, it has excellent corrosion resistance. An exchange can be provided.

本発明の一実施形態である熱交換器に採用されるブレージングシートの断面図。Sectional drawing of the brazing sheet employ | adopted as the heat exchanger which is one Embodiment of this invention. 図1に示すブレージングシートを用いて形成したチューブの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the tube formed using the brazing sheet shown in FIG. 本発明の一実施形態である熱交換器の一部を断面とした斜視図。The perspective view which made a part of heat exchanger which is one embodiment of the present invention a section.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the feature portion, the feature portion may be shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratios of the respective constituent elements are not always the same as in practice. Absent. In addition, for the same purpose, portions that are not characteristic may be omitted from illustration.

<ブレージングシート>
図1は本実施形態の熱交換器20(図3参照)に用いられるブレージングシート1の断面図である。このブレージングシート1は、アルミニウム合金からなる芯材1aと、この芯材1aの一面側に被着(クラッド圧着)されたアルミニウム合金からなる層状のろう材1bと、芯材1aの他面側に被着(クラッド圧着)されたアルミニウム合金からなる層状の犠牲材1cを主体として構成されている。
<Brazing sheet>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a brazing sheet 1 used in the heat exchanger 20 (see FIG. 3) of the present embodiment. This brazing sheet 1 is composed of a core material 1a made of an aluminum alloy, a layered brazing material 1b made of an aluminum alloy deposited on one surface side of the core material 1a, and on the other surface side of the core material 1a. The main component is a layered sacrificial material 1c made of a deposited (clad pressure bonded) aluminum alloy.

被着(クラッド圧着)は、一般に熱間圧延により行われる。その後、さらに冷間圧延を行うことで所望の厚さのアルミニウム合金ブレージングシート1が得られる。クラッド材の構成は、例えば、犠牲材1c:芯材1a:ろう材1b=15%:75%:10%とすることができる。ただし、上記クラッド材の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、犠牲材1cのクラッド率を17%や20%にしてもよい。
また、本実施形態の熱交換器20に採用されるブレージングシート1は、その厚さが、0.2mm未満、例えば、0.18mm程度の薄肉構造であっても良い。これにより、軽量かつ安価な熱交換器20を構成することができる。
The deposition (clad pressure bonding) is generally performed by hot rolling. Then, the aluminum alloy brazing sheet 1 having a desired thickness is obtained by further cold rolling. The configuration of the clad material can be, for example, sacrificial material 1c: core material 1a: brazing material 1b = 15%: 75%: 10%. However, the configuration of the cladding material is not limited to this, and the cladding rate of the sacrificial material 1c may be set to 17% or 20%, for example.
Further, the brazing sheet 1 employed in the heat exchanger 20 of the present embodiment may have a thin structure with a thickness of less than 0.2 mm, for example, about 0.18 mm. Thereby, the lightweight and cheap heat exchanger 20 can be comprised.

<チューブ>
図2に示すように、前記ブレージングシート1を成形ロール等により犠牲材1cを内側に、ろう材1bを外側になるように偏平管状に成形しながらブレージングシート端縁の突合せ部分を溶接して一体化する電縫溶接管としてのチューブ10を構成できる。
<Tube>
As shown in FIG. 2, the brazing sheet 1 is formed into a flat tube so that the sacrificial material 1c is on the inside and the brazing material 1b is on the outside with a forming roll or the like. The tube 10 as an electric-welded welded pipe can be configured.

<熱交換器>
図2に示す構造のチューブ10を用いて、例えば図3に示す形状の熱交換器20を構成することができる。
熱交換器20は、例えば自動車のラジエータ等に用いられる構造とされ、チューブ10と、ヘッダー21と、アウターフィン22と、サイドサポート23とから概略構成されている。
ヘッダー21とチューブ10とは、ヘッダー21に複数整列形成されたスロット(差込孔)21aに各チューブ10の端部を差し込み、差込部分の周りに配置したろう材1bを用いて両者を相互にろう付けすることで接合されている。また、チューブ10とアウターフィン22は、チューブ10を構成するブレージングシート1に設けられたろう材1bを用いて、両者を相互にろう付けすることで接合されている。
なお、チューブ10を形成する際のブレージングシート1の端部1A、1Aのろう付け(図2参照)と、ヘッダー21とチューブ10のろう付けと、チューブ10とアウターフィン22のろう付けは熱交換器20の組み立て時に同時に行うことができる。
<Heat exchanger>
Using the tube 10 having the structure shown in FIG. 2, for example, a heat exchanger 20 having the shape shown in FIG. 3 can be configured.
The heat exchanger 20 has a structure used for, for example, a radiator of an automobile, and includes a tube 10, a header 21, an outer fin 22, and a side support 23.
The header 21 and the tube 10 are connected to each other by using the brazing material 1b arranged around the insertion portion by inserting the end portion of each tube 10 into a plurality of slots (insertion holes) 21a formed in the header 21. It is joined by brazing. Moreover, the tube 10 and the outer fin 22 are joined by brazing together using the brazing material 1b provided in the brazing sheet 1 which comprises the tube 10. FIG.
Note that brazing of the end portions 1A and 1A of the brazing sheet 1 when forming the tube 10 (see FIG. 2), brazing of the header 21 and the tube 10, and brazing of the tube 10 and the outer fin 22 are heat exchange. This can be done simultaneously with the assembly of the vessel 20.

次に、本実施形態におけるアウターフィン22、並びにチューブ10の芯材1a、ろう材1b、及び犠牲材1cの組成について説明する。
<アウターフィン>
チューブ10に接合されるアウターフィン22は、質量%で0.5〜3.5%のZnを添加したアルミニウム合金から形成することが好ましい。なお、本明細書において組成比の上限と下限を0.5〜3.5%のように表記した場合、特に説明しない限り上限と下限を含むものとする。よって、0.5〜3.5%は0.5%以上、3.5%以下の範囲であることを意味する。
アウターフィン22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、アウターフィン22の製造方法は、特に限定をされるものではなく、既知の製造方法を適宜採用することができる。
Next, the composition of the outer fin 22 and the core material 1a, the brazing material 1b, and the sacrificial material 1c of the tube 10 in this embodiment will be described.
<Outer fin>
It is preferable to form the outer fin 22 joined to the tube 10 from an aluminum alloy to which 0.5 to 3.5% Zn is added in mass%. In the present specification, when the upper limit and the lower limit of the composition ratio are expressed as 0.5 to 3.5%, the upper limit and the lower limit are included unless otherwise specified. Therefore, 0.5 to 3.5% means a range of 0.5% or more and 3.5% or less.
The outer fin 22 is processed into a corrugated shape by melting an aluminum alloy having the above composition by a conventional method and passing through a hot rolling process, a cold rolling process, and the like. In addition, the manufacturing method of the outer fin 22 is not specifically limited, A known manufacturing method can be employ | adopted suitably.

アウターフィン22の電位(孔食電位mV vs SCE)は、−830mV以上−750mV以下であることが望ましい。アウターフィン22の電位を−750mV超とすると、ろう付け後のチューブ10のろう材1bが示す電位に対し、アウターフィン22の電位を十分に卑とすることができず、アウターフィン22による犠牲陽極効果が不十分となる虞がある。また、アウターフィン22の電位を−830mV未満とすると、アウターフィン22の腐食速度が増加し、早期にアウターフィンが腐食することで充分な犠牲防食効果が得られない。
アウターフィン22の電位は、アウターフィン22を構成するアルミニウム合金のZn含有量により調整することができる。以下、アウターフィン22に含まれるZnの含有量の範囲について詳しく説明する。
The potential of the outer fin 22 (pitting corrosion potential mV vs SCE) is desirably −830 mV or more and −750 mV or less. If the potential of the outer fin 22 exceeds −750 mV, the potential of the outer fin 22 cannot be sufficiently reduced with respect to the potential indicated by the brazing material 1b of the tube 10 after brazing, and the sacrificial anode by the outer fin 22 The effect may be insufficient. If the potential of the outer fin 22 is less than −830 mV, the corrosion rate of the outer fin 22 increases, and the outer fin corrodes early, so that a sufficient sacrificial anticorrosive effect cannot be obtained.
The potential of the outer fin 22 can be adjusted by the Zn content of the aluminum alloy constituting the outer fin 22. Hereinafter, the range of the content of Zn contained in the outer fin 22 will be described in detail.

[成分]
アウターフィン22は、Mn、Znを含有するとともに、Cu、Si、Feのうちから選ばれる少なくとも1種を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量はMn:0.8〜1.5質量%、Zn:0.5質量%〜3.5質量%、Cu:0.05〜0.3質量%、Si:0.05〜1.0質量%、Fe:0.05〜0.5質量%である。以下、各成分について説明する。
[Zn:0.5質量%〜3.5質量%]
Znは、アルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、上述の範囲でアウターフィン22に添加した場合、ろう材1bに対し望ましい電位差を確保することが可能となり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。しかし、Zn含有量が0.5質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、3.5質量%を超えると、電位が著しく卑となり、腐食速度が増加することでアウターフィンが早期に腐食する。
[component]
The outer fin 22 contains Mn and Zn, and contains at least one selected from Cu, Si, and Fe, and the balance is made of an aluminum alloy composed of Al and inevitable impurities. The content of each component is Mn: 0.8 to 1.5 mass%, Zn: 0.5 mass% to 3.5 mass%, Cu: 0.05 to 0.3 mass%, Si: 0.05 to 1.0 mass%, Fe: 0.05-0.5 mass%. Hereinafter, each component will be described.
[Zn: 0.5% by mass to 3.5% by mass]
Zn has the effect of lowering the potential of the aluminum alloy, and when added to the outer fin 22 within the above range, it is possible to ensure a desirable potential difference with respect to the brazing material 1b, and to create a potential gradient effective for corrosion resistance. Thus, there is an effect of improving the corrosion resistance and reducing the corrosion depth. However, if the Zn content is less than 0.5% by mass, the effect is not sufficiently exhibited. If the Zn content exceeds 3.5% by mass, the potential becomes extremely low and the corrosion rate increases, so that the outer fins corrode early. To do.

[Si、Fe、Cu、Mn]
Si、Fe、Mnは、アルミニウム合金中にAl−Mn−Si系、Al−Mn−Fe系、Al−Fe−Si系、あるいは、Al−Mn−Fe−Si系などの金属間化合物を晶出させてアルミニウム合金の強度を向上させる。これらの含有量が多すぎる場合は、腐食速度が速くなり過ぎることがあり、巨大晶出物が析出するなどの問題を生じるので、上述の範囲が望ましいが、これら元素の含有量を本実施形態では限定するものではなく、上述のZnの含有量制御により電位勾配を本実施形態において望ましい範囲に制御できれば、これら元素の含有量を特に制限する必要はない。
[Si, Fe, Cu, Mn]
Si, Fe and Mn crystallize intermetallic compounds such as Al-Mn-Si, Al-Mn-Fe, Al-Fe-Si, or Al-Mn-Fe-Si in aluminum alloys To improve the strength of the aluminum alloy. If the content is too large, the corrosion rate may become too fast, causing problems such as the precipitation of giant crystals, so the above-mentioned range is desirable. However, the content of these elements is not particularly limited as long as the potential gradient can be controlled within the desired range in the present embodiment by controlling the Zn content described above.

<チューブの芯材>
チューブ10の芯材1aは、質量%でMn:1.2〜1.8%、Si:0.4〜1.3%、Fe:0.21〜0.5%、Cu:0.5〜1.3%含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物の組成を有するアルミニウム合金からなる。
以下、チューブ10の芯材1aを構成するアルミニウム合金の各構成元素含有量の範囲について詳しく説明する。
<Tube core material>
The core material 1a of the tube 10 is, in mass%, Mn: 1.2 to 1.8%, Si: 0.4 to 1.3%, Fe: 0.21 to 0.5%, Cu: 0.5 to The aluminum alloy contains 1.3% and the balance is aluminum and the composition of inevitable impurities.
Hereinafter, the range of each constituent element content of the aluminum alloy constituting the core material 1a of the tube 10 will be described in detail.

[成分]
[Mn:1.2質量%〜1.8質量%]
Mnはマトリックス中にAl−Mn−Si系、Al−Mn−Fe系、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果がある。しかし、Mn量が1.2質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、1.8質量%を超えると鋳造時に巨大な金属間化合物を生成するため材料の成形性が低下する。なお、同様の理由からMn含有量について、1.4〜1.8質量%とすることが望ましく、さらには1.5〜1.75質量%の範囲にすることがより望ましい。
[component]
[Mn: 1.2% to 1.8% by mass]
Mn has the effect of increasing the material strength by forming Al—Mn—Si, Al—Mn—Fe, and Al—Mn—Fe—Si intermetallic compounds in the matrix. However, when the amount of Mn is less than 1.2% by mass, the effect is not sufficiently exhibited. When the amount exceeds 1.8% by mass, a huge intermetallic compound is generated at the time of casting, so that the formability of the material is lowered. For the same reason, the Mn content is desirably 1.4 to 1.8% by mass, and more desirably 1.5 to 1.75% by mass.

[Si:0.4〜1.3質量%]
Siはマトリックス中にAl−Mn−Si系、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果がある。しかし、Si量が0.4質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、1.3質量%を超えると材料の融点が低下する。なお同様の理由からSi含有量について、0.6〜1.2質量%とすることが望ましく、さらには0.7〜1.1質量%の範囲にすることがより望ましい。
[Si: 0.4 to 1.3% by mass]
Si has the effect of increasing the material strength by forming Al—Mn—Si and Al—Mn—Fe—Si intermetallic compounds in the matrix. However, if the amount of Si is less than 0.4% by mass, the effect is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 1.3% by mass, the melting point of the material is lowered. For the same reason, the Si content is preferably 0.6 to 1.2% by mass, and more preferably 0.7 to 1.1% by mass.

[Fe:0.21〜0.5質量%]
Feはマトリックス中にAl−Mn−Fe系、Al−Mn−Fe−Si系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果や、ろう付け熱処理後の結晶粒を微細化することにより、ろう付け後の強度を向上させる効果がある。しかし、Fe量が0.21質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、0.5質量%を超えると耐食性が劣化したり、鋳造時に巨大な金属間化合物を生成して材料の成形性が低下する。なお、同様の理由によりFe含有量について0.25〜0.45質量%とすることが望ましく、さらには、0.28〜0.40質量%の範囲とすることがより望ましい。
[Fe: 0.21 to 0.5% by mass]
Fe is an Al-Mn-Fe-based, Al-Mn-Fe-Si-based intermetallic compound formed in the matrix, and the effect of increasing the material strength and by refining the crystal grains after brazing heat treatment, There is an effect of improving the strength after brazing. However, if the amount of Fe is less than 0.21% by mass, the effect is not sufficiently exerted, and if it exceeds 0.5% by mass, the corrosion resistance is deteriorated, or a huge intermetallic compound is produced during casting to form the material. Decreases. For the same reason, the Fe content is preferably 0.25 to 0.45% by mass, and more preferably 0.28 to 0.40% by mass.

[Cu:0.5質量%〜1.3質量%]
Cuはマトリックス中に固溶し、材料の強度を高める効果や、芯材1aに添加した場合、芯材1aの電位を貴として犠牲材1cとの電位差が大きくなるため、耐食性を向上させる効果がある。
しかし、Cu量が0.5質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、1.3質量%を超えると材料の融点が低下する。なお、同様の理由によりCu含有量について、0.6〜1.2質量%とすることが望ましく、さらには、0.7〜1.1質量%の範囲とすることがより望ましい。
[Cu: 0.5% by mass to 1.3% by mass]
Cu dissolves in the matrix and increases the strength of the material, and when added to the core material 1a, the potential difference between the core material 1a and the sacrificial material 1c is increased and the effect of improving the corrosion resistance is obtained. is there.
However, if the amount of Cu is less than 0.5% by mass, the effect is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 1.3% by mass, the melting point of the material is lowered. For the same reason, the Cu content is preferably 0.6 to 1.2% by mass, and more preferably 0.7 to 1.1% by mass.

<チューブのろう材>
チューブ10のろう材1bは、Siを6.0質量%〜11.0質量%、Znを0.1質量%〜5.0質量%含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物のアルミニウム合金からなる。
以下、チューブ10のろう材1bを構成するアルミニウム合金の各構成元素の含有量の範囲について詳しく説明する。
<Tube brazing material>
The brazing material 1b of the tube 10 contains 6.0% by mass to 11.0% by mass of Si, 0.1% by mass to 5.0% by mass of Zn, and the balance is made of aluminum and an aluminum alloy of inevitable impurities. .
Hereinafter, the range of the content of each constituent element of the aluminum alloy constituting the brazing material 1b of the tube 10 will be described in detail.

[成分]
[Si:6.0質量%〜11.0質量%]
ろう材1b中に含まれるSiは融点を下げると共に流動性を付与する成分であり、その含有量が6質量%未満では所望の効果が不十分であり、一方、11質量%を越えて含有するとかえって流動性が低下するので好ましくない。したがって、ろう材1b中のSiの含有量は6.0〜11.0質量%の範囲が好ましい。
[component]
[Si: 6.0% by mass to 11.0% by mass]
Si contained in the brazing filler metal 1b is a component that lowers the melting point and imparts fluidity. If the content is less than 6% by mass, the desired effect is insufficient. On the other hand, if the content exceeds 11% by mass, On the contrary, it is not preferable because the fluidity is lowered. Therefore, the content of Si in the brazing material 1b is preferably in the range of 6.0 to 11.0% by mass.

[Zn:0.1質量%〜5.0質量%]
Znは、アルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、ろう材1bに添加した場合、芯材1aとの電位差が大きくなり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。しかし、Zn量が0.1質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、5.0質量%を超えると、ろう材1bの電位が卑となりすぎて、アウターフィン22との電位差を確保することができなくなる。
[Zn: 0.1% by mass to 5.0% by mass]
Zn has the effect of lowering the potential of the aluminum alloy, and when added to the brazing material 1b, the potential difference from the core material 1a is increased, and a potential gradient effective for corrosion resistance is created, thereby improving the corrosion resistance and increasing the corrosion depth. There is an effect of reducing the thickness. However, when the Zn content is less than 0.1% by mass, the effect is not sufficiently exhibited. When the Zn content exceeds 5.0% by mass, the potential of the brazing material 1b is too low, and a potential difference from the outer fin 22 is ensured. I can't do that.

<チューブの犠牲材>
チューブ10の犠牲材1cは、Znを4.0質量%〜7.0質量%、Mgを1.2質量%〜2.5質量%、Siを0.1質量%〜0.4質量%含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物の組成を有するアルミニウム合金からなることが好ましい。
以下、チューブ10の犠牲材1c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。
<Sacrificial material for tubes>
The sacrificial material 1c of the tube 10 contains 4.0% by mass to 7.0% by mass of Zn, 1.2% by mass to 2.5% by mass of Mg, and 0.1% by mass to 0.4% by mass of Si. The balance is preferably made of an aluminum alloy having a composition of aluminum and inevitable impurities.
Hereinafter, the reasons for limiting the constituent elements of the aluminum alloy constituting the sacrificial material 1c of the tube 10 will be described.

[成分]
[Zn:4.0〜7.0質量%]
Znはアルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、犠牲材1cに添加した場合、芯材1aとの電位差が大きくなり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、ブレージングシート1(即ちチューブ10)の耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。また、Znはろう付け後のごく短時間のうちにMgと微細なMg−Zn化合物を形成して、ろう付け後の強度を高める効果がある。
しかし、Zn量が4.0質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、7.0質量%を超えると腐食速度が速くなりすぎることで犠牲材1cが早期に消失し、腐食深さが増加する。なお、同様の理由により、Zn含有量について、4.5〜7.0質量%とすることが望ましく、さらには4.8〜6.8質量%の範囲とすることがより望ましい。
[component]
[Zn: 4.0 to 7.0% by mass]
Zn has the effect of lowering the potential of the aluminum alloy, and when added to the sacrificial material 1c, the potential difference from the core material 1a increases, and a potential gradient effective for corrosion resistance can be formed, so that the brazing sheet 1 (that is, the tube 10). Has the effect of improving the corrosion resistance and reducing the corrosion depth. Zn also has the effect of increasing the strength after brazing by forming a fine Mg—Zn compound with Mg in a very short time after brazing.
However, when the Zn content is less than 4.0% by mass, the effect is not sufficiently exerted. When the Zn content exceeds 7.0% by mass, the corrosion rate becomes too fast, so that the sacrificial material 1c disappears early, and the corrosion depth is low. To increase. For the same reason, the Zn content is preferably 4.5 to 7.0% by mass, and more preferably 4.8 to 6.8% by mass.

[Mg:1.2〜2.5質量%]
Mgはろう付け後に芯材へ拡散して、MgとSiが共存する領域において、Siと微細なMg−Si化合物を形成して材料の強度を向上させる効果がある。しかし、Mg量が1.2質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、2.5質量%を超えると材料の成形性が低下する。なお、同様の理由からMg含有量について、1.2〜2.2質量%とすることが望ましく、さらには1.3〜2.0質量%の範囲にすることがより望ましい。
[Mg: 1.2-2.5% by mass]
Mg diffuses into the core material after brazing and has the effect of improving the strength of the material by forming a fine Mg-Si compound with Si in the region where Mg and Si coexist. However, when the amount of Mg is less than 1.2% by mass, the effect is not sufficiently exhibited, and when it exceeds 2.5% by mass, the moldability of the material is lowered. For the same reason, the Mg content is preferably 1.2 to 2.2% by mass, and more preferably 1.3 to 2.0% by mass.

[Si:0.1〜0.4質量%]
SiはMgと微細なMg−Si化合物を形成することで材料の強度を向上させる効果がある。しかし、Si量が0.1質量%未満ではその効果が充分に発揮されず、0.4質量%を超えると材料の融点が低下する。なお同様の理由からSi含有量を0.13〜0.35質量%とすることが望ましく、さらには0.15〜0.32質量%の範囲にすることがより望ましい。
[Ti:0.3質量%以下]
Tiを添加すると鋳造時にTi濃度が高い部分と低い部分が生成し、これらが材料中に層状のTi濃度分布を形成することで、耐食性が向上する。しかし、Ti量が0.3質量%を超えると材料の鋳造性や加工性が悪化する。これらの理由からTiの含有量を0.01〜0.25質量%の範囲とすることが望ましい。
[Si: 0.1 to 0.4% by mass]
Si has the effect of improving the strength of the material by forming a fine Mg-Si compound with Mg. However, if the amount of Si is less than 0.1% by mass, the effect is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 0.4% by mass, the melting point of the material is lowered. For the same reason, the Si content is preferably 0.13 to 0.35% by mass, and more preferably 0.15 to 0.32% by mass.
[Ti: 0.3% by mass or less]
When Ti is added, a portion having a high Ti concentration and a portion having a low Ti concentration are formed during casting, and these form a layered Ti concentration distribution in the material, thereby improving the corrosion resistance. However, when the Ti content exceeds 0.3% by mass, the castability and workability of the material deteriorate. For these reasons, the Ti content is preferably in the range of 0.01 to 0.25% by mass.

<電位の順列>
従来から、チューブ10の内周面において、耐食性を高めるために、犠牲材1cの電位を芯材1aの電位に対し卑とすることが知られている。しかしながら、チューブ10の外周面においては、チューブ10とアウターフィン22のろう付けの過程において、芯材1aに添加されたCuがろう材1bへ拡散し、アウターフィン22との接合部30(フィレット)へCuが濃縮することで電位が貴となり、チューブ10に貫通孔が発生する問題があった。
<Permutation of potential>
Conventionally, it is known that the potential of the sacrificial material 1c is made lower than the potential of the core material 1a in order to increase the corrosion resistance on the inner peripheral surface of the tube 10. However, on the outer peripheral surface of the tube 10, in the process of brazing the tube 10 and the outer fin 22, Cu added to the core material 1 a diffuses into the brazing material 1 b and joins 30 (fillet) with the outer fin 22. When Cu concentrates, the potential becomes noble and there is a problem that a through hole is generated in the tube 10.

本実施形態の熱交換器20においては、ろう付け後において、チューブ10とアウターフィン22との接合部30におけるろう材1bと、前記芯材1aと、前記アウターフィンとの電位の順列が、前記芯材1a、前記接合部におけるろう材1b、前記アウターフィンの順で卑となっている。
これによって、アウターフィン22にチューブ10に対する犠牲陽極効果を与え、チューブ10の耐食性を高め、貫通孔が発生することを防ぐことができる。
In the heat exchanger 20 of the present embodiment, after brazing, the permutation of the potentials of the brazing material 1b, the core material 1a, and the outer fin at the joint portion 30 between the tube 10 and the outer fin 22 is as described above. The core material 1a, the brazing material 1b at the joint, and the outer fin are in this order.
Thereby, the sacrificial anode effect with respect to the tube 10 can be given to the outer fin 22, the corrosion resistance of the tube 10 can be improved, and the occurrence of through holes can be prevented.

より具体的には、アウターフィン22と接合部30のろう材1bとの電位差が、30mV以上であることが望ましい。また、アウターフィン22と芯材1aとの電位差が、120mV以上220mV以下であることが望ましい。これにより、耐食性を高い熱交換器20を作製することができる。
以上構成の熱交換器20において、Mn、Si、Fe、Cuの含有量を特定の範囲として芯材1aを薄肉化に対応した高強度材としながら、犠牲材1cについてもMg、Siを特定の範囲として犠牲材1cを薄肉化に対応した高強度材とした上に、アウターフィン22と接合部30と芯材1aとの電位差バランスを上述のようにすることで、チューブ10の薄肉化に対応し、チューブ10を薄型化しても熱交換器20として必要な強度を有するとともに、耐食性に優れた熱交換器20を提供できる。
More specifically, it is desirable that the potential difference between the outer fin 22 and the brazing material 1b of the joint portion 30 is 30 mV or more. The potential difference between the outer fin 22 and the core material 1a is preferably 120 mV or more and 220 mV or less. Thereby, the heat exchanger 20 with high corrosion resistance can be produced.
In the heat exchanger 20 having the above-described configuration, while the core material 1a is made of a high strength material corresponding to thinning with the contents of Mn, Si, Fe, and Cu as specific ranges, Mg and Si are also specified for the sacrificial material 1c. As a range, the sacrificial material 1c is made to be a high-strength material corresponding to the thinning, and the balance of potential difference among the outer fin 22, the joint portion 30, and the core material 1a is made as described above, so that the thinning of the tube 10 is supported. And even if it makes the tube 10 thin, while having the intensity | strength required as the heat exchanger 20, the heat exchanger 20 excellent in corrosion resistance can be provided.

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<試料の作製>
半連続鋳造により芯材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、及びろう材用アルミニウム合金を鋳造した。なお、芯材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金の組成については、後段にまとめて示す。
得られた芯材は585℃で8hrの均質化処理を行なった。この均質化処理の条件は一例であり、温度:550〜600℃、保持時間:8〜16hの範囲から選択することができる。また、犠牲材及びろう材も同様の均質化処理を行なうことができる。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these Examples.
<Preparation of sample>
Aluminum alloy for core material, aluminum alloy for sacrificial material, and aluminum alloy for brazing material were cast by semi-continuous casting. The composition of the aluminum alloy for the core material, the aluminum alloy for the sacrificial material, and the aluminum alloy for the brazing material is collectively shown in the subsequent stage.
The obtained core material was homogenized at 585 ° C. for 8 hours. The conditions for this homogenization treatment are an example, and can be selected from the range of temperature: 550 to 600 ° C. and holding time: 8 to 16 h. The sacrificial material and the brazing material can be subjected to the same homogenization treatment.

次に、芯材の一方の面に犠牲材を、さらに他方の面にろう材を組み合わせて熱間圧延してクラッド材とし、さらに冷間圧延を行った。その後、中間焼鈍を330℃で6hr行い、所定の圧延率とした最終の冷間圧延により厚さ0.18mmのH14調質のクラッド材(試料)を作製した。クラッド材の構成は、犠牲材:芯材:ろう材(厚さ)=15%:75%:10%とした。ただし、中間焼鈍は、温度:200〜380℃、保持時間:1〜6hの範囲から選択することができる。   Next, a sacrificial material was combined on one surface of the core material, and a brazing material was combined on the other surface, which was hot-rolled to form a clad material, and further cold-rolled. Thereafter, intermediate annealing was performed at 330 ° C. for 6 hours, and a cold-rolled H14 tempered clad material (sample) having a thickness of 0.18 mm was produced by final cold rolling at a predetermined rolling rate. The composition of the clad material was sacrificial material: core material: brazing material (thickness) = 15%: 75%: 10%. However, the intermediate annealing can be selected from the range of temperature: 200 to 380 ° C. and holding time: 1 to 6 h.

以上の工程を経て、サンプルNo.1〜No.21のブレージングシートを作製した。以下の表1にサンプルNo.1〜No.21のブレージングシートの芯材、ろう材、犠牲材の組成を示す。なお、表1において、表記された元素の残部は、Al及び不可避不純物である。   The brazing sheet of sample No.1-No.21 was produced through the above process. Table 1 below shows the compositions of the core material, brazing material, and sacrificial material of the brazing sheets of samples No. 1 to No. 21. In Table 1, the balance of the elements shown is Al and inevitable impurities.

Figure 2016003356
Figure 2016003356

以下、表1に示すブレージングシートの各サンプルの特徴について説明する。
サンプルNo.1、2は、芯材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルNo.3、4は、ろう材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルNo.5、6は、ろう材のZnの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。
サンプルNo.7、8は、犠牲材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルNo.9、10は、犠牲材のZnの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。
サンプルNo.11は、芯材、ろう材、犠牲材を構成するAlと不可避不純物以外の構成元素を好ましい範囲の中で、中程の含有量とした試料である。
Hereinafter, characteristics of each sample of the brazing sheet shown in Table 1 will be described.
Sample No. 1 and 2 are samples in which the Si content of the core material is adjusted to set the upper limit and the lower limit of the preferable range, respectively. Sample No. 3 and 4 are samples in which the content of Si in the brazing material is adjusted to be an upper limit and a lower limit of a preferable range, respectively. Sample No. 5 and 6 are samples in which the content of Zn in the brazing material is adjusted to set the upper limit and the lower limit of the preferable range, respectively.
Sample No. 7 and 8 are samples in which the content of Si in the sacrificial material is adjusted to be an upper limit and a lower limit of a preferable range, respectively. Sample No. 9 and 10 are samples in which the content of Zn in the sacrificial material is adjusted to be the upper limit and the lower limit of the preferable range, respectively.
Sample No. 11 is a sample in which the constituent elements other than Al and unavoidable impurities constituting the core material, the brazing material, and the sacrificial material are in the preferable range.

サンプルNo、12、13は、芯材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満としたものである。サンプルNo、14、15は、ろう材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。サンプルNo、16、17は、ろう材のZnの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。サンプルNo、18、19は、犠牲材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。
サンプルNo.20、21は、犠牲材のMgの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。
Samples Nos. 12, 13 are prepared by adjusting the Si content of the core material so as to exceed the upper limit and lower than the lower limit of the preferable range, respectively. Samples Nos. 14, 15 are samples in which the content of Si in the brazing material is adjusted to be more than the upper limit and less than the lower limit of the preferable range, respectively. Samples Nos. 16, 17 are samples in which the content of Zn in the brazing material is adjusted to be more than the upper limit and less than the lower limit of the preferable range, respectively. Samples Nos. 18, 19 are samples in which the content of Si in the sacrificial material is adjusted to be above the upper limit and below the lower limit of the preferable range, respectively.
Samples Nos. 20 and 21 are samples in which the content of Mg in the sacrificial material is adjusted to be above the upper limit and below the lower limit of the preferred range, respectively.

次に、各ブレージングシートを成形ロールを用いて図2に示す構造の電縫溶接チューブに加工し、さらに表2に示す組成のサンプルNo.A〜No.Eのアウターフィンとし、板厚1.2mmのヘッダープレート(犠牲材:JIS7072/芯材:JIS3003+0.5%Cu/ろう材:4343、クラッド率 犠牲材:10%、ろう材:10%)と組み合わせて熱交換器を作製した。ろう付けは熱交換器へ外部からフッ化物フラックスを塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中に保持して600℃×3分のろう付け相当熱処理(室温から600℃まで昇温時間は5〜7分)を施した。   Next, each brazing sheet was processed into an electric resistance welded tube having the structure shown in FIG. A-No. E outer fin, combined with a 1.2 mm thick header plate (sacrificial material: JIS7072 / core material: JIS3003 + 0.5% Cu / brazing material: 4343, clad rate sacrificial material: 10%, brazing material: 10%) A heat exchanger was produced. Brazing is performed by applying a fluoride flux from the outside to the heat exchanger, and then maintaining in a high-purity nitrogen gas atmosphere and heat treatment equivalent to brazing at 600 ° C. for 3 minutes (the temperature rising time from room temperature to 600 ° C. is 5 to 7). Min).

Figure 2016003356
Figure 2016003356

表2に示すアウターフィンの各サンプルの特徴について説明する。
サンプルNo.Aは、アウターフィンのZnの含有量を調整し好ましい範囲の上限超とした試料である。サンプルNo.Bは、アウターフィンのZnの含有量を調整し好ましい範囲の上限とした試料である。サンプルNo.Cは、アウターフィンのZnの含有量を調整し好ましい範囲の中程とした試料である。サンプルNo.Dは、アウターフィンのZnの含有量を調整し好ましい範囲の下限とした試料である。サンプルNo.Eは、アウターフィンのZnの含有量を調整し好ましい範囲の下限未満とした試料である。
The characteristics of each sample of the outer fin shown in Table 2 will be described.
Sample No. A is a sample in which the content of Zn in the outer fin is adjusted to exceed the upper limit of the preferred range. Sample No. B is a sample in which the content of Zn in the outer fin is adjusted to the upper limit of the preferred range. Sample No. C is a sample in which the content of Zn in the outer fin is adjusted to the middle of the preferred range. Sample No. D is a sample in which the content of Zn in the outer fin is adjusted to the lower limit of the preferred range. Sample No. E is a sample in which the content of Zn in the outer fin is adjusted to be less than the lower limit of the preferred range.

<評価>
以上の手順で作製した、ろう付け品の熱交換器に対して、電位差、耐食性、ろう付け後強度をそれぞれ測定した。電位差、耐食性、ろう付け後強度の測定方法を以下に示す。また、測定結果を表3に示す。
<Evaluation>
The potential difference, the corrosion resistance, and the strength after brazing were measured for the heat exchanger of the brazed product produced by the above procedure. The methods for measuring potential difference, corrosion resistance, and strength after brazing are shown below. The measurement results are shown in Table 3.

「孔食電位」
アノード分極測定を実施し、アウターフィンとろう材の接合部、並びにアウターフィンと芯材の各々の孔食電位を測定した。アノード分極には飽和カロメル電極を用い、窒素ガスの吹き込みにより脱気した40℃の2.67%AlCl溶液中で電位掃引速度0.5mV/sで測定した。
"Pitting corrosion potential"
Anodic polarization measurement was performed, and the pitting corrosion potential of each of the outer fin and brazing material joints and the outer fin and core material was measured. A saturated calomel electrode was used for anodic polarization, and measurement was performed at a potential sweep rate of 0.5 mV / s in a 2.67% AlCl 3 solution at 40 ° C. deaerated by blowing nitrogen gas.

「耐食性」(外部耐食性測定試験)
アウターフィンとチューブをろう付熱処理により組み合わせた熱交換器(ミニコア)について、ASTM G85−A3で規定されているSWAAT試験を500時間実施し、500時間経過後のチューブ材の最大腐食深さを測定した。
"Corrosion resistance" (external corrosion resistance measurement test)
For heat exchangers (minicores) that combine outer fins and tubes by brazing heat treatment, the SWAAT test specified by ASTM G85-A3 is conducted for 500 hours, and the maximum corrosion depth of the tube material is measured after 500 hours. did.

「熱交換器耐久性」
作製した熱交換器に0.5⇔150kPaの繰り返し加圧試験を実施し、部材に破断が発生するまでの回数を測定した。本例では、強度に関する評価項目として、熱交換器の耐久性を記載した。
"Heat exchanger durability"
The manufactured heat exchanger was repeatedly subjected to a pressure test of 0.5 to 150 kPa, and the number of times until the member broke was measured. In this example, the durability of the heat exchanger is described as an evaluation item regarding strength.

Figure 2016003356
Figure 2016003356

表3において、[孔食電位順列]は、チューブ芯材>チューブろう材>アウターフィン材:○、それ以外:×で示した。
表3において、[耐食性]は、腐食深さ40μm以下:◎、41〜70μm:○、71μm以上:×で示した。
表3において、[耐久性]は、部材破断までの繰り返し回数が15万回以上:◎、10〜15万回未満:○、10万回未満:×で示した。
In Table 3, [pitting corrosion potential permutation] is indicated by tube core material> tube brazing material> outer fin material: ○, other than: ×.
In Table 3, the [corrosion resistance] is indicated by a corrosion depth of 40 μm or less: ◎, 41 to 70 μm: ◯, 71 μm or more: x.
In Table 3, the [durability] is indicated by the number of repetitions until the member breaks of 150,000 times or more: A, less than 10 to 150,000 times: ○, less than 100,000 times: x.

熱交換器サンプルNo.1、2は、芯材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルNo.3、4は、ろう材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルNo.5、6は、ろう材のZnの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素はそれぞれ好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルNo.7、8は、犠牲材のSiの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルNo.9、10は、犠牲材のZnの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素はそれぞれ好ましい範囲内とした試料である。熱交換器サンプルNo.1〜10の実施例試料は、耐食性に優れ、ろう付け後の強度が高く、耐久性にも優れていた。
熱交換器サンプルNo.11、12、13は、芯材、ろう材、犠牲材を構成する各元素をいずれも好ましい範囲内に設定し、チューブサンプルNo.11を用い、表2に示すアウターフィンサンプルNo.B、C、Dを使い分けた試料であるが、耐食性に優れ、ろう付け後の強度が高く、耐久性にも優れていた。
Heat exchanger sample No. 1 and 2 are samples in which the Si content of the core material is adjusted and set to the upper and lower limits of the preferred range, respectively, and the other contained elements are within the preferred range.
Heat exchanger sample No. 3 and 4 are samples in which the content of Si in the brazing material is adjusted and set to the upper and lower limits of the preferred range, respectively, and the other contained elements are within the preferred range.
Heat exchanger sample No. Nos. 5 and 6 are samples in which the Zn content of the brazing material is adjusted to set the upper limit and the lower limit of the preferred range, respectively, and the other contained elements are within the preferred range.
Heat exchanger sample No. 7 and 8 are samples in which the content of Si in the sacrificial material is adjusted and set to the upper and lower limits of the preferred range, respectively, and the other contained elements are within the preferred range.
Heat exchanger sample No. Nos. 9 and 10 are samples in which the Zn content of the sacrificial material is adjusted and set to the upper and lower limits of the preferred range, respectively, and the other contained elements are each within the preferred range. The example samples of heat exchanger samples No. 1 to 10 were excellent in corrosion resistance, high in strength after brazing, and excellent in durability.
Heat exchanger sample No. 11, 12, and 13, each element constituting the core material, the brazing material, and the sacrificial material is set within a preferable range, the tube sample No. 11 is used, and the outer fin sample Nos. B and C shown in Table 2 are used. , D was used properly, but it was excellent in corrosion resistance, high in strength after brazing, and excellent in durability.

熱交換器サンプルNo.14は、チューブサンプルNo.12を用いた試料であるが、芯材のSi量が多いため、ろう付け時にチューブ芯材が溶融した。
熱交換器サンプルNo.15は、チューブサンプルNo.13を用いた試料であるが、芯材のSi量が少ないため、耐久性に劣る結果となった。
熱交換器サンプルNo.16は、チューブサンプルNo.14を用いた試料であるが、ろう材のSi量が多すぎるため、フィンに対しろうの侵食が起こり、座屈が発生した。座屈とは、ろう付け時に流動ろうにより、アウターフィンが浸食されて欠損することで熱交換器の形状が保てなくなる状態を意味する。
熱交換器サンプルNo.17は、チューブサンプルNo.15を用いた試料であるが、ろう材のSi量が少ないため、フィンとチューブの接合不良を生じた。
熱交換器サンプルNo.18は、チューブサンプルNo.16を用いた試料であるが、ろう材のZn量が多いため、フィンとチューブの接合不良を生じた。
熱交換器サンプルNo.19は、チューブサンプルNo.17を用いた試料であるが、ろう材のZn量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性に不足を生じた。
熱交換器サンプルNo.20は、チューブサンプルNo.18を用いた試料であるが、犠牲材のSi量が多いため、ろう付け時に犠牲材が溶融した。
熱交換器サンプルNo.21は、チューブサンプルNo.19を用いた試料であるが、犠牲材のSi量が少ないため、耐久性が低下した。
熱交換器サンプルNo.22は、チューブサンプルNo.20を用いた試料であるが、犠牲材のMg量が多いため、ろう付け時に犠牲材が溶融した。
熱交換器サンプルNo.23は、チューブサンプルNo.21を用いた試料であるが、犠牲材のMg量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。
熱交換器サンプルNo.24は、アウターフィンサンプルNo.Aを用いた試料であるが、アウターフィンのZn量が多いため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。
熱交換器サンプルNo.25は、アウターフィンサンプルNo.Eを用いた試料であるが、アウターフィンのZn量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。
Heat exchanger sample No. 14 is a sample using tube sample No. 12, but since the amount of Si in the core material is large, the tube core material melted during brazing.
Heat exchanger sample No. 15 was a sample using tube sample No. 13, but the result was inferior in durability because the amount of Si in the core material was small.
Heat exchanger sample No. 16 is a sample using tube sample No. 14, but because the amount of Si in the brazing material was too large, the brazing of the fin occurred and buckling occurred. Buckling means a state in which the shape of the heat exchanger cannot be maintained because the outer fin is eroded and lost due to flowing brazing during brazing.
Heat exchanger sample No. 17 was a sample using tube sample No. 15, but the bonding amount between the fin and the tube was poor because the amount of Si in the brazing material was small.
Heat exchanger sample No. 18 was a sample using tube sample No. 16, but because of the large amount of Zn in the brazing material, bonding failure between the fin and the tube occurred.
Heat exchanger sample No. 19 was a sample using tube sample No. 17, but because the amount of Zn in the brazing material was small, the perforation potential permutation collapsed, resulting in insufficient corrosion resistance.
Heat exchanger sample No. 20 was a sample using tube sample No. 18, but the sacrificial material melted during brazing because the amount of Si in the sacrificial material was large.
Heat exchanger sample No. 21 was a sample using tube sample No. 19, but the durability was lowered because the amount of Si in the sacrificial material was small.
Heat exchanger sample No. 22 was a sample using tube sample No. 20, but the sacrificial material melted during brazing because the amount of Mg in the sacrificial material was large.
Heat exchanger sample No. 23 is a sample using tube sample No. 21, but because the amount of Mg in the sacrificial material is small, the pitting potential permutation collapses and the corrosion resistance is reduced.
Although heat exchanger sample No. 24 is a sample using outer fin sample No. A, since there was much Zn quantity of an outer fin, a pitting potential permutation collapsed and corrosion resistance fell.
Although heat exchanger sample No. 25 is a sample using outer fin sample No. E, since the amount of Zn in the outer fin was small, the pitting potential permutation collapsed and the corrosion resistance decreased.

1…ブレージングシート、1A…端部、1a…芯材、1b…ろう材、1c…犠牲材、10…チューブ、20…熱交換器、21…ヘッダー、22…アウターフィン、23…サイドサポート、30…接合部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brazing sheet, 1A ... End part, 1a ... Core material, 1b ... Brazing material, 1c ... Sacrificial material, 10 ... Tube, 20 ... Heat exchanger, 21 ... Header, 22 ... Outer fin, 23 ... Side support, 30 ... Junction.

Claims (5)

チューブとアウターフィンとを組み合わせてろう付けされた熱交換器であって、
前記チューブが、芯材とこの芯材の一方の面に形成されたろう材と前記芯材の他方の面に形成された犠牲材とからなるブレージングシートにより構成され、
前記芯材が、質量%でMn:1.2〜1.8%、Si:0.4〜1.3%、Fe:0.21〜0.5%、Cu:0.5〜1.3%を含有し、残部Al及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
前記ろう材が、質量%でSi:6.0〜11.0%、Zn:0.1〜5.0%を含有し、残部Al及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
前記犠牲材が、質量%でZn:4.0〜7.0%、Mg:1.2〜2.5%、Si:0.1〜0.4%を含有し、残部がAl及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
前記チューブの表面に形成されたろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材と、前記チューブの芯材およびアウターフィンの電位の順列が、前記チューブの芯材、前記チューブのろう材、前記アウターフィンの順で卑とされたことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger brazed by combining a tube and an outer fin,
The tube is composed of a brazing sheet comprising a core material, a brazing material formed on one surface of the core material, and a sacrificial material formed on the other surface of the core material,
The core material is Mn: 1.2 to 1.8%, Si: 0.4 to 1.3%, Fe: 0.21 to 0.5%, Cu: 0.5 to 1.3% by mass%. Made of an aluminum alloy having a composition of the balance Al and inevitable impurities,
The brazing material contains Si: 6.0 to 11.0% by mass, Zn: 0.1 to 5.0%, and consists of an aluminum alloy having a composition of the balance Al and inevitable impurities,
The sacrificial material contains Zn: 4.0-7.0%, Mg: 1.2-2.5%, Si: 0.1-0.4% by mass%, the balance being Al and inevitable impurities An aluminum alloy having a composition of
Among the brazing materials formed on the surface of the tube, at least the joint portion with the outer fin and the brazing material in the vicinity of the joint portion, and the permutation of the potential of the core material and the outer fin of the tube are the core material of the tube, 2. A heat exchanger characterized in that the brazing material of the tube and the outer fin are made in this order.
前記アウターフィンが、質量%でZn:0.5〜3.5%含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1, wherein the outer fin is made of an aluminum alloy containing Zn: 0.5 to 3.5% by mass. 前記アウターフィンの電位が−830mV〜−750mVの範囲であり、かつ、前記アウターフィンの電位が、前記チューブ表面のろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材の電位より30mV以上卑であ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。   The outer fin has a potential in the range of −830 mV to −750 mV, and the outer fin has a potential of at least a joint with the outer fin and a brazing filler in the vicinity of the joint among the brazing filler metals on the tube surface. The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the heat exchanger is at least 30 mV lower than the potential. 前記チューブの芯材と前記アウターフィンとの電位差が120〜220mVの範囲にあることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein a potential difference between the core material of the tube and the outer fin is in a range of 120 to 220 mV. 前記犠牲材がさらに質量%でTi:0.3%以下を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the sacrificial material further contains Ti: 0.3% or less in terms of mass%.
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