JP2515561B2

JP2515561B2 - アルミニウム製熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JP2515561B2
Application number: JP62263998A
Authority: JP
Inventors: 建当摩
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1987-10-21
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH01107961A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、耐食性の優れたアルミニウム製熱交換器
の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、自動車用のラジエーター、クーラーのコンデ
ンサまたはエバポレーターなどには、アルミニウム製の
熱交換器が使用されている。

このような熱交換器は、押出成形された偏平で且つ多
孔のアルミニウム製のチユーブの表面上に、Al-Si系ア
ルミニウム合金の金属ロウ材被膜がクラツドされたブレ
ージングシートからなるフイン材を仮付けして組立て体
を形成し、この組立て体を、真空炉内または不活性ガス
を満たした炉内において約600℃の温度に加熱し、前記
フイン材を前記チユーブの表面上にロウ付けすることに
より製造していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようにして製造された熱交換器には、その耐食
性が不十分であるという問題がある。即ち、チユーブの
表面は外気に曝されているので、高温多湿の条件下で使
用されている場合に、その表面から腐食が進行し、遂に
は管体の内面に達する貫通孔が生ずることがある。

上述のような問題を防止するために、チユーブの表面
に亜鉛メツキを施すことによりその耐食性を高めること
が知られている。

しかしながら、フイン材として前述のようなAl-Si系
アルミニウム合金の金属ロウ材被膜がクラツドされたブ
レージングシートを使用するのに加えて、チユーブの表
面に亜鉛メツキを施すことは、製造コストの上昇を招
き、且つ、ブレージングシートの製作、亜鉛メツキのた
めの前処理そして亜鉛メツキ処理等、多くの工程を必要
とする問題があつた。

従つて、この発明の目的は、耐食性の優れた熱交換器
を、低コストで且つ効率的に製造するための方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のアルミニウム製熱交換器の製造方法は、ア
ルミニウム、またはアルミニウム合金からなるチユーブ
の表面に、亜鉛:20〜80wt.％、ケイ素:1〜11wt.％、残
り：アルミニウムおよび不可避的不純物からなるAl-Zn-
Si合金の皮膜を形成し、次いで、前記皮膜の形成された
チユーブの表面にロウ材を有しないフインを仮付けして
組立て体を形成し、前記組立て体の接合部をフラツクス
によつて被覆した後、前記組立て体を加熱炉内において
加熱して前記皮膜を融解することにより、前記フインを
前記チユーブの表面上にロウ付けすることに特徴を有す
るものである。

この発明においては、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金からなるチユーブの表面に、上述した成分組成の
Al-Zn-Si合金の皮膜が形成されているので、この皮膜が
ロウ材となり、仮付けされたロウ材を有しない複数枚の
フインを、チユーブの表面上に１回の加熱で一度にロウ
付けすることができる。

更に、チユーブの表面は、ロウ付け後もAl-Zn-Si合金
の皮膜によつて覆われているので、皮膜中のZnが犠牲陽
極となり、チユーブの腐食を有効に防止し、且つ、チユ
ーブの表面上に取り付けられたフインが貴となるので、
フインの腐食も防止し、熱交換器の寿命を著しく伸ばす
ことができる。

皮膜の成分組成を上述のように限定した理由は次の通
りである。

（１）亜鉛：亜鉛には、チユーブ上に形成された皮膜を電気化学的
に卑にして、犠牲陽極効果を付与すると共に、ロウ付け
時においては、ロウ材としてその融点を下げる作用があ
る。しかしながら、亜鉛含有量が20wt.％未満では、上
述した作用に所望の効果が得られない。一方、亜鉛含有
量が80wt.％を超えると、ロウ付け性が劣化する。従つ
て、亜鉛含有量は、20から80wt.％の範囲内に限定すべ
きである。

（２）ケイ素：ケイ素には、Al-Siの共晶を生成し、このAl-Si共晶に
よりロウ材としてその流動性を向上させる作用がある。
しかしながら、ケイ素含有量が1wt.％未満では、上述し
た作用に所望の効果が得られない。一方、ケイ素含有量
が11wt.％を超えると、ロウの融点が上昇する。従つ
て、ケイ素含有量は、１から11wt.％の範囲内に限定す
べきである。

皮膜の厚さは、５〜100μｍとすることが好ましい。
皮膜の厚さが５μｍ未満では、ロウ材としてフインを良
好にロウ付けすることができず且つ防食皮膜としての効
果が薄い。一方、皮膜の厚さが100μｍを超えると、ロ
ウの量が多くなり過ぎて、ロウ付け中にフイン材および
チユーブに対するロウの侵食が生じ、耐食性が低下する
問題が生ずる。

上述した皮膜の形成手段は、溶射によつて行なうこと
が好ましい。即ち、上述した成分組成を有するビレツト
を、通常の溶解鋳造法によつて鋳造し、このように鋳造
されたビレツトを所定温度に加熱した上、加熱されたビ
レツトに対し、熱間押出し加工および線引加工を施し
て、所定径の線材を調製する。このようにして調製され
た線材を使用し、チユーブの各表面に向けて設けられた
溶射ガンから、所定の圧力および流量で噴射される酸素
およびアセチレンにより溶射することによつてチユーブ
の表面に均一な厚さの上記合金の皮膜を形成することが
できる。

皮膜の形成を上述のような溶射によつて行なうこと
は、皮膜形成を極めて高速で行ない得るので、コスト的
に有利であり、且つ、合金皮膜を容易に形成し得る利点
がある。

この発明においては、チユーブの表面に取り付けられ
るフインとして、例えばJIS 3003によつて規定されてい
る、Mn:1.22wt.％、Cu:0.10wt.％、残り:Alおよび不可
避的不純物からなるロウ材を有しないAl-Mn合金を使用
する。従つて、ロウ材をクラツドしたブレージングシー
トからなるフインを使用する場合に比べて経済的であ
る。

チユーブの表面に上述したフインが仮付けされた組立
て体の接合部をフラツクスによつて被覆する理由は、フ
ラツクスによつて接合部の酸化を防止し且つロウの流動
性を向上させるためである。フラツクスとしては、例え
ば、NaCl,KCl,KAlF₄,K₃AlF₆のような、塩化物系または
弗化物系のフラツクスを使用する。

加熱炉内において組立て体をロウ付けするための加熱
温度は、ロウ材であるAl-Zn-Si合金の皮膜の融点が低い
ことから、一般のロウ付け温度よりも低い400〜570℃で
よい。従つて、フインの座屈が防止され且つエネルギー
コストを低減することができる。

〔実施例〕

次に、この発明を実施例により説明する。

押出成形によつて形成された、幅32mm、高さ6.5mm、
厚さ0.50mmで、隔壁によつて仕切られた４つの孔を有す
る偏平で且つ多孔の、JIS 1050に規定されたアルミニウ
ム製チユーブの表面に、この発明方法によつて、下記第
１表に示すNo.1〜No.7の成分組成を有するAl-Zn-Si合金
の皮膜を形成した。

皮膜の形成は、No.1〜No.7の成分組成を有するビレツ
トを、通常の溶解鋳造法によつて鋳造し、このように鋳
造されたビレツトを所定温度に加熱した上、加熱された
ビレツトに対し、熱間押出し加工および線引加工を施し
て、所定径の線材を調製し、このようにして調製された
線材を使用して溶射法により行なつた。形成された皮膜
の厚さは15μｍであつた。

次いで、上記によりAl-Zn-Si合金の皮膜が形成された
チユーブの外表面上に、JIS 3003によつて規定されてい
る前述した成分組成の厚さ0.10mmのフインを、適当な治
具を用いて所定間隔で仮付けして組立て体を形成した。

次いで、この組立て体の接合部を、NaClおよびKClの
成分組成を有するフラツクスによつて被覆した上、この
組立て体を、10^-4Torrに保持された真空加熱炉中におい
て、430から560℃の各種の温度により10分間加熱するこ
とによつて、ロウ材である前記皮膜を融解し、融解した
ロウ材によつて、前記フインをロウ付けした。かくし
て、本発明の供試体No.1〜No.7を調製した。

比較のために、チユーブの表面上に本発明の範囲外の
皮膜を形成したほかは、上記と同じ方法により比較用供
試体No.1〜No.6を調製した。

更に、比較のために、以下に述べる従来法によつて、
比較用供試体No.7を調製した。即ち、JIS 3003によつて
規定されている前述した成分組成の芯材の表面に、Si:
9.55wt.％,Mg:1.51wt.％，残り:Alおよび不可避的不純
物からなるロウ材がクラツドされたブレージングシート
からなるフインを調製し、このフインを、JIS 1050に規
定されたアルミニウム製チユーブの外表面上に、適当な
治具を用いて所定間隔で仮付けして組立て体を形成し
た。

次いで、この組立て体の接合部を前述したフラツクス
によつて被覆した上、この組立て体を、10^-4Torrに保持
された真空炉中において、600℃温度により10分間加熱
することによつて、フインのロウ材を融解し、融解した
ロウ材によつて、前記フインをロウ付けした。かくし
て、比較用供試体No.7を調製した。

上述のようにして調製された本発明供試体No.1〜No.7
および比較用供試体No.1〜No.7に対し、塩水を500時間
噴霧することからなる酸性塩水噴霧試験を施した。試験
後における管体およびフインの腐食状況並びにロウ付け
性をロウ付け温度と共に第１表に併せて示す。

第１表において、フインの腐食状況は、下記によつて
評価した。

○：ほとんど腐食なし、 △：わずかに腐食、 ×：激しく腐食。

また、同表において、ロウ付け性は、下記によつて評
価した。

○：良好、 ×：不良。

第１表から明らかなように、亜鉛を含有しない皮膜か
らなる比較用供試体No.1は、ロウ付け温度が高くそして
管体の最大孔食深さが大きく且つフインに激しく腐食が
発生した。ケイ素を含有しない皮膜からなる比較用供試
体No.2は、ロウ付け性が悪い。

亜鉛含有量が本発明の範囲を外れて低い皮膜からなる
比較用供試体No.3は、ロウ付け温度が高く且つロウ付け
性も悪い。

亜鉛含有量が本発明の範囲を外れて高い皮膜からなる
比較用供試体No.4は、ロウ付け性が悪い。

ケイ素含有量が本発明の範囲を外れて低い皮膜からな
る比較用供試体No.5は、ロウ付け性が悪い。

ケイ素含有量が本発明の範囲を外れて高い皮膜からな
る比較用供試体No.6は、ロウ付け温度が高く且つロウ付
け性も悪い。

チユーブの表面に皮膜を形成せず、ロウ材がクラツド
されたブレージングシートからなるフインを取り付けた
比較用供試体No.7は、ロウ付け温度が高く、そして、管
体の最大孔食深さが大きく貫通孔が生成し且つフインに
激しく腐食が発生した。

これに対して、本発明供試体No.1〜７は、何れも、ロ
ウ付け温度が低く、管体の最大孔食深さは小さく、フイ
ンにほとんど腐食は発生せずしかもロウ付け性は良好で
あつた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、耐食性の優れ
た熱交換器を、定コストで且つ効率的に製造することが
できる工業上優れた効果がもたらされる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムまたはアルミニウム合金から
なるチユーブの表面に、亜鉛:20〜80wt.％、ケイ素:1〜
11wt.％、残り：アルミニウムおよび不可避的不純物か
らなるAl-Zn-Si合金の皮膜を形成し、次いで、前記皮膜
の形成されたチユーブの表面にロウ材を有しないフイン
を仮付けして組立て体を形成し、前記組立て体の接合部
をフラツクスによつて被覆した後、前記組立て体を加熱
炉内において加熱して前記皮膜を融解することにより、
前記フインを前記チユーブの表面上にロウ付けすること
を特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法
【請求項２】前記チユーブの表面に対する前記Al-Zn-Si
合金の皮膜の形成を、溶射法によつて行なう特許請求の
範囲第（１）項に記載のアルミニウム製熱交換器の製造
方法。
【請求項３】前記組立て体の前記加熱炉内における加熱
温度は、400〜570℃である特許請求の範囲第（１）項に
記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。