JP3420721B2 - 熱交換器用プレコートフィン材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明はルームエアコン等
の熱交換器に使用されるアルミニウム合金製プレコート
フィン材に関し、特に基材であるアルミニウム合金薄板
の表面に塗布型クロメート皮膜が形成され、さらにその
皮膜上に親水性塗膜が形成されたプレコートフィン材に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般にルームエアコンやカーエアコン等
に使用される熱交換器には、軽量でかつ加工性、熱伝導
性に優れたアルミニウム合金製フィン材が従来から広く
使用されている。一方近年、ルームエアコンやカーエア
コン等については、そのコンパクト化、省エネルギ化が
強く望まれるようになり、それに伴なって熱交換効率を
より一層向上させることが強く望まれている。そしてこ
のような要請に応えるための熱交換器の構造的な方策と
して、ルーバーを立ち起こしたり、フィンとフィンとの
間隔、すなわち熱媒体物質としての空気が流通する部分
の間隔を狭くすることが従来から行なわれている。とこ
ろがこのようにフィン間隔を狭くした場合、フィン表面
の親水性を高めることが必要となる。すなわち、フィン
表面の親水性が不充分であれば、冷房運転時に空気中の
水分の結露により生じたフィン表面の水滴がフィン間に
ブリッジを形成して、フィン間を通過する空気に対する
通風抵抗が増大し、そのため逆に熱交換効率を低下させ
てしまい、また水が通風とともに外部へ飛び出してしま
う不都合も生じ、さらにはフィン表面の水が長期間滞留
してフィン材の腐食が進行してしまう問題もある。一方
フィン表面の親水性が良好であれば、フィン表面に結露
により生じた水滴のフィン表面に対する接触角が小さく
なる結果、水滴はフィン間でブリッジを形成することな
く、フィン表面で拡がって水膜となり、速やかに流下す
るため、通風抵抗も大きくならず、また通風によって水
滴が外部へ飛び出してしまうことも少なく、さらにはフ
ィン表面での水の滞留時間も短くなるため腐食の進行も
回避して結果的に耐食性を向上させることができる。 【０００３】そこで従来からフィン表面の親水性を向上
させるため、フィン材表面に種々の親水性処理を施すこ
とが行なわれている。そしてこの場合、フィン材の基材
であるアルミニウム合金薄板の表面に、下地処理として
クロメート処理やベイマイト処理などを行なって耐食性
皮膜（下地皮膜）を形成した後、その耐食性皮膜上に親
水性処理として水ガラスやコロイダルシリカなどの無機
系塗料あるいは各種の有機系塗料を塗布して焼付け乾燥
し、親水性塗膜を形成することが広く行なわれている。 【０００４】ところでアルミニウム合金製フィン材を用
いてルームエアコン等の熱交換器を組立てるにあたって
は、従来はフィン用アルミニウム合金薄板をフィン形状
に成形して組立て、その後に下地耐食性皮膜の形成や親
水性塗膜形成を行なう方式、すなわちポストコート方式
が一般的であったが、最近では主として生産性向上の観
点から、成形加工前のフィン用アルミニウム合金薄板の
表面に予め下地耐食性皮膜の形成や親水性塗膜の形成を
行なっておき、その後にフィン形状に成形して組立てる
方式、すなわちプレコート方式を適用することが多くな
っている。そして後者のプレコート方式の場合、フィン
材（すなわちプレコートフィン材）には、下地耐食性皮
膜や親水性塗膜が形成された状態での成形性が良好であ
ることが要求される。 【０００５】一方最近では、生産性向上や環境保護等の
観点から、フィン材の成形加工時に低粘度で揮発性の高
いプレス油を用い、プレス成形後は従来の如きトリクロ
ロエチレンやアルカリ性脱脂剤による脱脂工程を省い
て、加熱乾燥のみを行なうことが多くなっている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】前述のようにアルミニ
ウム合金薄板に予め下地耐食性皮膜および親水性塗膜を
形成したプレコートフィン材を成形するにあたっては、
成形性が良好であることが望まれるが、特に低粘度の揮
発性プレス油を用いて成形する場合は、より一層成形性
が優れていることが望まれる。しかしながら、従来一般
のプレコートフィン材では、低粘度の揮発性プレス油を
用いて成形した場合、成形時にカラー部での座屈や割
れ、飛び等の成形欠陥が発生することが多く、その意味
で成形性が良好とは言えなかったのが実情である。 【０００７】従来プレコートフィン材の成形性を向上さ
せるための方法としては、例えば特開平４−１９８２８
７号、特開平５−３１１１２３号、特公平１−２１７８
５号あるいは特公平２−２５６９２号に示されるよう
に、親水性塗膜の表面の潤滑性を良好にする方向で検討
がなされていた。しかしながら低粘度の揮発性プレス油
を用いて従来のプレコートフィン材を成形した場合、塗
膜表面の動摩擦係数が低くて潤滑性が良好である場合で
も、成形時に前述のような成形欠陥が発生することが判
明している。この点について本発明者等が種々検討を重
ねた結果、成形性には塗膜表面の潤滑性だけではなく、
塗膜と下地との密着性が大きな影響を与えていることが
判明した。すなわち、低粘度の揮発性プレス油を用いて
成形する場合、たとえ塗膜表面の動摩擦係数が低くて
も、塗膜と下地との密着性が悪ければ、成形中に塗膜が
下地から剥離し、潤滑性に劣る下地（耐食性皮膜もしく
はアルミニウム合金薄板表面）と成形用金型とが直接接
触して、凝着（いわゆる焼き付き）が生じ、そのため前
述のような座屈や割れ、飛び等の不具合が生じやすくな
ることが判明した。 【０００８】したがってプレコートフィン材の成形性を
改善して、低粘度揮発性プレス油を用いた成形加工にお
いても座屈や割れ、飛びなどの成形欠陥の発生を確実に
防止するためには、プレコートフィン材における親水性
塗膜と下地との密着性を向上させる必要がある。また下
地に対する親水性塗膜の密着性を向上させれば、塗膜の
耐水性も向上し、結果的に耐食性の向上に寄与する。 【０００９】一方従来、下地に対する親水性塗膜の密着
性改善策としては、例えば特開平４−３２５８３号や特
開平４−３２５８５号などに示されているように、クロ
メート処理などの下地耐食性皮膜を形成する前の段階に
おいてアルミニウム合金薄板の表面性状を改善するため
に、アルミニウム合金薄板をアルカリ洗浄したりエッチ
ングしたりすることが行なわれているが、これらの方策
のみでは下地に対する親水性皮膜の密着性を充分に向上
させることは困難であり、そのため低粘度の揮発性プレ
ス油を用いての成形時に前述のような問題が発生してい
たのである。 【００１０】すなわち、アルミニウム合金薄板に下地耐
食性皮膜と親水性塗膜とを形成したプレコートフィン材
では、アルミニウム合金薄板の表面に対する下地耐食性
皮膜の密着性が良好であっても、下地耐食性皮膜自体が
緻密でなくてその皮膜強度が低かったり、また下地耐食
性皮膜に対する親水性塗膜の密着性が劣ったりすれば、
特に低粘度揮発性プレス油を用いた成形時に塗膜が剥離
しやすく、そのため前述のような問題が発生しやすかっ
たのである。したがって単にアルミニウム合金薄板表面
に対する下地耐食性皮膜の密着性が良好であるだけで
は、塗膜の総合的な密着性が良好であるとは言えず、そ
のため特に低粘度揮発性プレス油を用いた成形時に前述
のような問題が生じることを確実かつ安定して防止する
ことは困難であったのである。 【００１１】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、下地耐食性皮膜として特に塗布型クロメート
皮膜が形成され、かつその塗布型クロメート皮膜上に親
水性塗膜が形成された熱交換器用プレコートフィン材に
ついて、下地の塗布型クロメート皮膜自体の組成に注目
し、その組成を適切に調整することにより、親水性塗膜
の総合的な密着性を確実かつ安定して向上させ、これに
よって低粘度の揮発性プレス油を用いて成形した場合に
おいても安定して優れた成形性を示し、かつまた耐食性
にも優れた熱交換器用プレコートフィン材を提供するこ
とを目的とするものである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、プレコー
トフィン材における種々の下地耐食性皮膜のうち、クロ
メート皮膜、とりわけ塗布型クロメート皮膜に注目し、
その塗布型クロメート皮膜の成分組成と、親水性塗膜の
密着性との関係について種々検討を重ねた結果、塗布型
クロメート皮膜を、Ｃｒの酸化物、水酸化物、リン酸
塩、フッ化物、およびＺｒの酸化物、水酸化物、リン酸
塩、フッ化物からなる複合皮膜とし、かつ皮膜中のクロ
ム化合物を三価のクロムＣｒ(III)の化合物が主体のも
のとすることにより、その塗膜の密着性を確実かつ安定
して改善し得ることを見出し、この発明をなすに至った
のである。そしてこの発明では、塗布型クロメート皮膜
を上述のような複合皮膜とするために、その皮膜に含ま
れる成分の組成、特にＣｒ量、Ｃｒ／Ｚｒ比、Ｐ／Ｃｒ
比、Ｆ／Ｃｒ比、三価クロムＣｒ(III)／六価クロムＣ
ｒ(VI)比を適切に調整することとした。 【００１３】具体的には、この発明は、アルミニウム合
金基材表面に塗布型クロメート皮膜が形成され、かつそ
の塗布型クロメート皮膜上に親水性塗膜が形成されてな
る熱交換器用プレコートフィン材において、前記塗布型
クロメート皮膜が、Ｃｒを１〜１００ｍｇ／ｍ² 含有す
るとともに、Ｚｒ，Ｐ，Ｆ，Ｏ，Ｈをそれぞれ含有し、
かつＣｒ／Ｚｒの重量比を０．５〜５の範囲内、Ｐ／Ｃ
ｒの重量比を０．１〜１の範囲内、Ｆ／Ｃｒの重量比を
０．０４〜２．５の範囲内とし、しかもクロム化合物中
のＣｒ(III)／Ｃｒ(VI)の重量比を９以上とした構成と
されていることを特徴とするものである。 【００１４】さらにこの発明の熱交換器用プレコートフ
ィン材について詳細に説明する。 【００１５】この発明の熱交換器用プレコートフィン材
は、基本的には、塗布型クロメート処理として塗布型ク
ロメート液をアルミニウム合金基材上に塗布し、焼付け
乾燥のための加熱を行なって、皮膜としてアルミニウム
合金基材上で固化させ、得られた塗布型クロメート皮膜
上に親水性塗料を塗布し、焼付けて親水性塗膜を形成す
ることにより得られる。 【００１６】ここで、従来一般の塗布型クロメート液を
用いた場合、その塗布型クロメート液をアルミニウム合
金基材上に塗布した状態では、基材のＡｌが溶解されて
Ａｌ ³⁺イオンが発生し、塗布型クロメート液中のＣｒ⁶⁺
イオンが還元されて三価クロムＣｒ(III)の酸化物、水
酸化物、塩などの三価クロムＣｒ(III)の化合物が生成
される。但し、このような反応が充分に進まない場合に
は六価クロムＣｒ(VI)の化合物も残る。いずれにして
も、塗布型クロメート皮膜は、これらのＣｒ化合物を主
体とし、そのＣｒ化合物が皮膜として固定された状態と
なっている。なお従来一般の塗布型クロメート処理にお
いては、上述のような反応については、単に当然に生じ
るものと理解されていたに過ぎず、その反応による生成
物の種類や塗布型クロメート皮膜の組成と塗膜の密着性
との関係については充分な検討がなされていなかったの
が実情である。 【００１７】しかるに本発明者等が、塗布型クロメート
液のアルミニウム合金基材表面での反応およびそれによ
り生成される化合物、ひいては塗布型クロメート皮膜の
組成と、塗膜の密着性との関係について繰返し実験・検
討を重ねた結果、アルミニウム合金基材表面での塗布型
クロメート液の反応により、Ｃｒの酸化物、水酸化物、
リン酸塩、フッ化物およびＺｒの酸化物、水酸化物、リ
ン酸塩、フッ化物を生成させて、これらの複合化合物に
よって皮膜を構成させることによって、塗膜密着性、耐
食性を大幅に向上させ得ることを見出した。すなわち、
塗布型クロメート皮膜が、ＣｒもしくはＺｒの単一の化
合物からなる場合には優れた塗膜密着性、耐食性を得る
ことは困難であり、Ｃｒ化合物とＺｒ化合物の複合皮膜
とすることによりはじめて塗膜密着性、耐食性を大幅に
向上させることができることを見出したのである。この
ようにＣｒ化合物とＺｒ化合物の複合皮膜とすることに
よって塗膜密着性、耐食性を改善し得る理由は未だ明確
ではないが、現況では、これらの複合皮膜とすることに
より、親水性塗膜焼付け時において塗布型クロメート皮
膜の表面が溶解して、親水性塗膜と塗布型クロメート皮
膜とが一体化し、塗膜密着性が高まるものと推察され
る。 【００１８】また本発明者等は、塗布型クロメート皮膜
におけるＣｒ化合物とＺｒ化合物の一部を不溶性のリン
酸塩とすることにより、塗布型クロメート皮膜の耐水
性、耐薬品性を向上させて、耐食性および塗膜密着性、
特に２次塗膜密着性（長時間水に浸けた後の密着性）が
向上することが判明した。 【００１９】そしてまた、塗布型クロメート液にＦを添
加して、結果的に塗布型クロメート皮膜にフッ化物が含
まれるようにすることにより、アルミニウム合金基材上
に塗布された塗布型クロメート液とアルミニウムとの反
応性を高め、次に述べるように塗布型クロメート液中の
Ｃｒ⁶⁺イオンを充分に還元させて、Ｃｒ³⁺イオンによる
化合物、すなわち三価クロムＣｒ(III)の化合物を充分
に生成させることによって、塗膜密着性、耐食性を大幅
に改善し得ることを見出した。すなわち塗布型クロメー
ト液中のＦは、塗布型クロメート液を基材アルミニウム
合金に塗布した状態でその基材のアルミニウムの溶解を
促進させる。このとき、Ａｌ→Ａｌ³⁺＋３ｅ^- の溶解反
応により生じた電子ｅ^- が塗布型クロメート液中のＣｒ
⁶⁺イオンをＣｒ ³⁺イオンへ還元させるに寄与し、そのＣ
ｒ³⁺イオンは三価クロムＣｒ(III)のクロム化合物を生
成するが、この三価クロムＣｒ(III)のクロム化合物に
より構成される皮膜は、六価クロムＣｒ(VI)のクロム化
合物により構成される皮膜よりも格段に緻密化し、した
がって三価クロムＣｒ(III)のクロム化合物は、塗布型
クロメート皮膜の塗膜密着性および耐食性の向上に寄与
する。また、Ｃｒ⁶⁺イオンの還元が充分に進まなければ
塗布型クロメート皮膜中に六価クロムＣｒ(VI)の化合物
が多量に残存することになるが、六価クロムＣｒ(VI)の
化合物は一般に水溶性であるため、皮膜中の六価クロム
Ｃｒ(VI)が多ければ、プレコートフィンが水に曝された
時に六価クロムＣｒ(VI)が溶出して環境汚染の原因とな
る。したがって塗布型クロメート皮膜中のＣｒは、三価
クロムＣｒ(III)の化合物として存在することが望ま
れ、そのためにはＦの添加によって塗布型クロメート液
のアルミニウムとの反応性を高めることが有効である。 【００２０】以上のように、塗布型クロメート皮膜の塗
膜密着性、耐食性を改善するためには、皮膜をＣｒ化合
物（酸化物、水酸化物、リン酸塩、フッ化物）とＺｒ化
合物（酸化物、水酸化物、リン酸塩、フッ化物）からな
る複合皮膜とする必要があり、また特にＰの添加は耐水
性、耐薬品性の向上を通じて耐食性、２次塗膜密着性の
向上に有効であり、さらにＦの添加は反応性を高めて三
価クロムＣｒ(III)の化合物の生成を促進することによ
る皮膜の緻密化を通じての塗膜密着性、耐食性の向上に
有効である。そこでこの発明では、塗布型クロメート皮
膜の構成成分として、ＣｒのほかＺｒ，Ｐ，Ｆを必須と
した。またＣｒの化合物やＺｒの化合物、特に酸化物や
水酸化物を生成させるためには、Ｏ，Ｈも必須であり、
したがってＯ，Ｈも塗布型クロメート皮膜の必須構成成
分とした。 【００２１】さらにこの発明の熱交換器用プレコートフ
ィン材における塗布型クロメート皮膜の成分組成範囲限
定理由について説明する。 【００２２】先ず塗布型クロメート皮膜のＣｒ量につい
ては、金属Ｃｒ換算量として、１〜１００ｍｇ／ｍ² の
範囲内とする。Ｃｒ量が１ｍｇ／ｍ² 未満では、充分な
塗膜密着性、耐食性が得られず、一方１００ｍｇ／ｍ²
を越えれば、皮膜にクラックが生じやすくなるなど皮膜
が脆い状態となり、そのため塗膜密着性が低下してしま
う。したがってＣｒ量は１〜１００ｍｇ／ｍ² の範囲内
とする必要がある。 【００２３】また塗布型クロメート皮膜中のＣｒ／Ｚｒ
の比は、重量比で０．５〜５の範囲内とする。Ｃｒ／Ｚ
ｒ重量比が０．５未満では皮膜中のＣｒ化合物が過剰と
なり、一方Ｃｒ／Ｚｒ重量比が５を越えれば皮膜中のＺ
ｒ化合物が過剰となり、いずれの場合も塗膜密着性、耐
食性の大幅な改善を期待することができない。Ｃｒ／Ｚ
ｒ重量比が０．５〜５の範囲内となるようにＣｒ化合
物、Ｚｒ化合物を含有する場合にはじめて塗膜密着性、
耐食性の大幅な向上を図り得ることが、本発明者等の実
験により判明している。 【００２４】さらに塗布型クロメート皮膜中のＰ／Ｃｒ
比は、重量比で０．１〜１の範囲内とする必要がある。
Ｐ／Ｃｒ重量比が０．１未満では、生成されるリン酸ク
ロム塩とリン酸ジルコニウム塩の量が少なく、耐水性、
耐薬品性の向上効果が得られず、そのため耐食性および
塗膜２次密着性の向上を図ることが困難となる。一方Ｐ
／Ｃｒ重量比が１を越えれば、皮膜中に過剰なリン酸塩
が残存し、プレコートフィンが水に曝された場合にＰが
溶出して、環境汚染の原因となる。 【００２５】また塗布型クロメート皮膜中のＦ／Ｃｒ比
は、重量比で０．０４〜２．５の範囲内とする必要があ
る。皮膜中のＦ／Ｃｒ重量比が０．０４未満では、塗布
型クロメート液中のＦ量も少な過ぎて、塗布型クロメー
ト液をアルミニウム合金基材表面に塗布した状態での塗
布型クロメート液とアルミニウムとの反応性を充分に高
めることができず、そのためＣｒ⁶⁺イオンのＣｒ³⁺イオ
ンへの還元が充分に進まず、結果的に皮膜中に六価クロ
ムＣｒ(VI)が多量に残存して、プレコートフィンが水に
曝された状態でＣｒ(VI)が溶出し、環境汚染を招く原因
となり、また皮膜中の三価クロムＣｒ(III)の化合物の
量が不足し、皮膜の緻密性を向上させることができない
ため、塗膜密着性、耐食性を充分に向上させることがで
きない。一方皮膜中のＦ／Ｃｒ重量比が２．５を越えれ
ば、Ｆ量が過剰となって皮膜中におけるフッ化アルミニ
ウム等のフッ化物が増加し、皮膜の緻密さが失われて、
塗膜密着性、耐食性が逆に低下してしまう。したがって
皮膜中のＦ量は０．０４〜２．５の範囲内とする必要が
ある。 【００２６】さらに塗布型クロメート皮膜におけるクロ
ム化合物中の三価クロムＣｒ(III)と六価クロムＣｒ(V
I)との比Ｃｒ(III)／Ｃｒ(VI)は、重量比にして９以上
とする必要がある。Ｃｒ(III)／Ｃｒ(VI)重量比が９未
満では、皮膜中の水溶性のＣｒ(VI)化合物の量が多くな
って、プレコートフィンが水に曝された状態でＣｒ(VI)
が溶出し、環境汚染の原因となるとともに、皮膜中のＣ
ｒ(III)化合物の量が充分ではないため、皮膜の緻密さ
を充分に高めることができず、塗膜密着性、耐食性を充
分に向上させることができない。 【００２７】なお塗布型クロメート皮膜中には、前述の
Ｃｒ，Ｚｒ，Ｐ，Ｆのほか、クロムやＺｒの酸化物、水
酸化物等の化合物を生成するためにＯ，Ｈが含有され
る。これらのＯ量、Ｈ量については特に限定されるもの
ではないが、Ｃｒ量およびＣｒ／Ｚｒ重量比や、生成さ
れる酸化物、水酸化物の種類などの関係から、一般には
Ｏ量は、Ｏ／Ｃｒ重量比が０．５〜３程度となるよう、
またＨ量は、Ｈ／Ｃｒ重量比が０．０５〜０．２５程度
となるように含有させることが望ましい。但しこれらの
Ｏ量、Ｈ量は、塗布型クロメート皮膜中の樹脂分に含有
されるＯ，Ｈは除いているものとする。 【００２８】なお塗布型クロメート皮膜には、前述のよ
うなＣｒ化合物、Ｚｒ化合物をアルミニウム合金基材表
面に皮膜として固定し、また成形性を向上させるために
樹脂分を含ませても良い。その場合の樹脂分の量につい
ては特に限定されるものではないが、一般には樹脂／Ｃ
ｒ重量比を０．１〜１程度とすることが好ましい。 【００２９】 【発明の実施の形態】この発明の熱交換器用プレコート
フィン材で基材として用いられるアルミニウム合金薄板
は、要は従来から熱交換器用フィン材として使用されて
いるものであれば良く、特に限定されるものではない。
すなわち、ＪＩＳ規格の１１００合金、１０５０合金、
１Ｎ３０合金等の純アルミニウム系合金、あるいは２０
１７合金、２０２４合金等のＡｌ−Ｃｕ系合金、また３
００３合金、３００４合金等のＡｌ−Ｍｎ系合金、５０
５２合金、５０８３合金等のＡｌ−Ｍｇ系合金、さらに
は６０６１合金等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金などを用い
ることができる。またアルミニウム合金基材の形状は、
要は厚みが５０〜２００μｍ程度の薄板であれば良く、
シートあるいはコイルのいずれでも良い。 【００３０】この発明の熱交換器用プレコートフィン材
を製造するにあたっては、上述のようなアルミニウム合
金基材（薄板）に対して、脱脂、水洗、乾燥、冷却を行
なった後、塗布型クロメート液を塗布し、その後焼付け
乾燥のための加熱を行なって基材上で皮膜として固化さ
せ、得られた塗布型クロメート皮膜上に親水性塗膜を塗
料を塗布し、焼付け乾燥を行なえば良い。 【００３１】ここで、耐食性皮膜である塗布型クロメー
ト皮膜を形成するために塗布型クロメート液をアルミニ
ウム合金基材上に塗布するにあたっては、圧延や焼鈍に
よって生成された圧延油含有のアルミニウム酸化膜およ
び水酸化膜を脱脂工程で除去しておく必要がある。この
脱脂工程については特に限定されるものではないが、ア
ルカリヒビターとして水酸化化合物、リン酸化合物、炭
酸化合物、ケイ酸化合物などのアルカリ化合物の１種ま
たは２種以上を含有しかつアルミニウム合金基材表面の
油分の除去および分散のためにＨＬＢが１１〜１５程度
の界面活性剤を含有する脱脂処理剤を用いることが適当
である。 【００３２】このようにして圧延油を含有する酸化膜、
水酸化膜が除去されたアルミニウム合金基材表面に塗布
型クロメート液を塗布するための手段としては特に限定
されるものではなく、一般にはロールコーターまたスプ
レーなどによって塗布すれば良い。なお塗布時における
塗布型クロメート液の温度（液温）は１０〜４５℃の範
囲内とすることが好ましい。 【００３３】アルミニウム合金基材表面に塗布型クロメ
ート液を塗布した後には、焼付け乾燥のための加熱を行
なうが、塗布後、加熱を開始するまでの時間は０．５秒
以上、６０秒以下とすることが好ましい。また焼付け乾
燥のための加熱は、４０〜３００℃、好ましくは１５０
〜２５０℃の範囲内で数秒〜数分、好ましくは５秒〜３
０秒の条件とすれば良い。 【００３４】このようにしてアルミニウム合金基材表面
に形成される塗布型クロメート皮膜は、既に述べたよう
にＣｒを１〜１００ｍｇ／ｍ² 含有するとともに、Ｚ
ｒ，Ｐ，Ｆ，Ｏ，Ｈをそれぞれ含有し、かつＣｒ／Ｚｒ
重量比が０．５〜５の範囲内、Ｐ／Ｃｒ重量比が０．１
〜１の範囲内、Ｆ／Ｃｒ重量比が０．０４〜２．５の範
囲内、Ｃｒ(III)／Ｃｒ(VI)重量比が９以上にあるよう
なＣｒ化合物（酸化物、水酸化物、リン酸塩、フッ化
物）およびＺｒ化合物（酸化物、水酸化物、リン酸塩、
フッ化物）を主体とし、これらの化合物が樹脂によって
皮膜として固定されたものとされている。そして塗布す
る塗布型クロメート液としても、上述のようにＣｒ，Ｚ
ｒ，Ｐ，Ｆ，Ｏ，Ｈを含有するものとする必要がある。 【００３５】ここで、塗布型クロメート液におけるＣｒ
供給源として六価クロム酸（ＣｒＯ ₃ ）、Ｐ供給源とし
てリン酸、Ｆ供給源としてフッ酸、Ｚｒ供給源としてフ
ッ化Ｚｒ酸を含有するものを用いることが好ましいが、
このままでは液中のＣｒの大半はＣｒ⁶⁺であるから、ホ
ルムアルデヒド等の有機系の還元剤を加えてＣｒ³⁺を存
在させておくことが望ましい。塗布型クロメート液中の
Ｃｒ³⁺／（Ｃｒ³⁺＋Ｃｒ⁶⁺）の比が０．５以上であれ
ば、前述のような焼付け条件で皮膜中のＣｒ(III)／Ｃ
ｒ(VI)重量比を９以上に確保することができる。なお塗
布型クロメート液における各元素の成分比については、
既に述べた皮膜中の各成分重量比と同様な比となるよう
に調整すれば良く、また濃度に関しては塗布装置の特性
などによって適宜定めれば良い。さらに、塗布型クロメ
ート液には皮膜を基材上に固定しかつ成形性を向上させ
るために樹脂を樹脂／Ｃｒの重量比が０．１〜１程度と
なるように含有させるのが通常であるが、その樹脂とし
てはポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル
アミド等、耐食性に優れたアクリル樹脂を用いることが
好ましい。 【００３６】塗布型クロメート皮膜上に形成される親水
性塗膜の基材塗料としては、親水性を有するものであれ
ば、有機高分子系塗料、無機系塗料のいずれを使用して
も良い。親水性塗膜に使用される有機高分子系塗料基材
としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセ
ルロース等のセルロース系樹脂、アクリルアミド、アク
リル酸、アクリル酸エステル等を主体としたアクリル系
樹脂、エポキシ系樹脂が適しており、これらの単独ポリ
マー、または２種以上の混合物あるいはこれらの共重合
体であってもよい。またこれらの樹脂は自己架橋型のも
のであってもよく、必要に応じてヘキサブチロールメラ
ミン、ヘキサブチロールメチルメラミンなどのメラミン
化合物、エポキシ基を含有する化合物、ブチロール基を
付加させた尿素あるいはイソシアナート基を有する化合
物といった硬化剤が添加されていてもよい。一方親水性
塗膜に使用される無機系塗料としては、水ガラス、コロ
イダルシリカ等を主体とする無機系塗料であってもよ
く、アクリル樹脂あるいはポリビニルアルコール等の混
合塗料であってもよい。また、ジルコニウム酸等の金属
架橋剤が添加されたものであってもよい。 【００３７】さらにこれらの親水性塗膜形成塗料には、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エス
テル、ポリオキシエチレン付加ソルビタン脂肪酸エステ
ル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオ
キシプロピレンブロック共重合体、ポリオキシエチレン
ラノリンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンアル
キルアミンエーテル等のノニオン系界面活性剤、ジアル
キルスルホコハク酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキ
ルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸
エステル塩等のアニオン系界面活性剤、アルキルトリメ
チルアンモニウムクロライド等のカチオン系界面活性剤
を含んでいてもよい。 【００３８】なお親水性塗膜塗料の塗布量、加熱乾燥温
度、加熱乾燥時間は、親水性塗膜形成塗料の特性、加熱
乾燥炉の特性などにより特定することはできないが、有
機高分子系のものの場合は、皮膜量として０．１〜５ｇ
／ｍ² 、好ましくは０．２〜１．５ｇ／ｍ² 、加熱乾燥
温度は熱硬化タイプの場合、１４０〜３００℃、好まし
くは１５０〜２５０℃、加熱乾燥時間は５〜６０秒、好
ましくは１０〜３０秒である。皮膜量が０．１ｇ／ｍ²
未満では親水性が不充分になりやすく、また５ｇ／ｍ²
を越えても親水性が向上せず、コスト上昇を招くだけで
ある。一方水ガラス系、コロイダルシリカ系などの無機
系親水性塗膜の場合は、Ｓｉ量で２０〜４００ｍｇ／ｍ
² 、好ましくは５０〜３００ｍｇ／ｍ² の範囲がよい。
５０ｍｇ／ｍ² 未満では充分な親水性が得られず、また
４００ｍｇ／ｍ² を越えても親水性がそれ以上向上しな
いだけでなく、析出したシリコン化合物が粉状となって
塗膜密着性が低下し、プレス成形などにおいて塗膜が剥
離しやすくなる等の問題が生じることになる。 【００３９】 【実施例】実施例１ 基材として厚さ０．１ｍｍのアルミニウム合金薄板（Ｊ
ＩＳ １１００合金Ｈ２４材）を用意し、その薄板に界
面活性剤を含むアルカリ系脱脂剤（日本ペイント（株）
製、商品名：サーフクリーナー３３０）の１％水溶液に
よって６０℃でスプレー脱脂（スプレー圧＝２ｋｇｆ／
ｃｍ² 、スプレー時間＝１０秒）を行なった後、水洗乾
燥を行なった。その後、クロム酸、リン酸、フッ酸、フ
ッ化ジルコニウム酸を含みかつ組成比を種々変化させた
塗布型クロメート液を塗布し、１５０℃雰囲気で１５秒
加熱焼付けし、表１に示すような皮膜組成の塗布型クロ
メート皮膜を作製した。この塗布型クロメート皮膜上に
親水性塗料として水ガラス系塗料（日本ペイント（株）
製、商品名：ＳＡＴ１３１）を塗布し、２００℃で２０
秒加熱焼付けし、Ｓｉ量で２００ｍｇ／ｍ² の親水性塗
膜を形成して、プレコートフィン材を得た。 【００４０】得られたプレコートフィン材について、次
のようにして塗膜密着性、耐食性、ＣｒおよびＰの溶出
を調べた。 【００４１】塗膜密着性：３／１６ｉｎφ鋼球、荷重１
００ｇｆ、無潤滑状態で塗膜表面同一箇所を摺擦させ、
塗膜剥離までの回数を調べた。評価基準は次の通りであ
る。 ◎：１５回摺動しても剥離なし ○：１０回以上１５回未満で剥離 △：５回以上１０回未満で剥離 ×：１回以上５回未満で剥離 【００４２】耐食性：塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を１００
０時間行なって、次のように評価した。 ○：腐食面積率０．２５％未満 △：腐食面積率０．２５％以上２．５％未満 ×：腐食面積率２．５％以上 【００４３】Ｃｒ溶出、Ｐ溶出：プレコートフィン０．
３ｍ² を純水２００ｍｌ中に７２時間浸漬し、その液中
のＣｒとＰの量をＩＣＰで測定し、次のように評価し
た。 ◎：０．１ｐｐｍ以下 ○：０．１ｐｐｍ以上０．３ｐｐｍ未満 △：０．３ｐｐｍ以上０．７ｐｐｍ未満 ×：０．７ｐｐｍ以上 【００４４】これらの評価結果を表１中に併せて示す。 【００４５】 【表１】【００４６】実施例２ 実施例１と同様にして塗布型クロメート皮膜を形成した
後、親水性塗膜塗料として、有機系塗料（日本ペイント
（株）製、商品名：ＳＡＴ２４０）を塗布し、２００℃
で２０秒加熱焼付けし、皮膜量１．０ｇ／ｍ² の親水性
塗膜を形成し、プレコートフィン材を得た。 【００４７】各プレコートフィン材について、実施例１
と同様に塗膜密着製、耐食性、ＣｒおよびＰの溶出を調
べた。その結果を表２中に併せて示す。 【００４８】 【表２】 【００４９】表１、表２に示すように、塗布型クロメー
ト皮膜の組成がこの発明の範囲内となった実施例１−１
〜１−１４、実施例２−１〜２−１４の各プレコートフ
ィン材においては、いずれも良好な塗膜密着性を示すと
ともに耐食性に優れており、しかも水に曝した場合のＣ
ｒ溶出、Ｐ溶出も少なく、環境汚染のおそれもないこと
が確認された。 【００５０】一方、比較例１−１，２−１は塗布型クロ
メート皮膜中のＣｒ／Ｚｒ重量比が０．５未満であった
例であるが、これらの場合は塗膜密着性、耐食性がとも
に劣っていた。また比較例１−２，２−２は、塗布型ク
ロメート皮膜中のＰ／Ｃｒ重量比が０．０４未満であっ
た例であるが、これらの場合は塗膜密着性にやや劣ると
ともに耐食性に劣っていた。そしてまた比較例１−３，
２−３は、皮膜中のＰ／Ｃｒ重量比が１を越えていた例
であるが、これらの場合は塗膜密着性、耐食性は比較的
良好なものの、Ｐ溶出が多いことが判明した。さらに比
較例１−４，２−４は、皮膜中のＦ／Ｃｒ重量比が０．
０４未満でかつＣｒ(III)／Ｃｒ(VI)重量比が９未満の
例であるが、これらの場合は耐食性が若干劣り、またＣ
ｒ溶出が多いことが判明した。また比較例１−５，２−
５は、皮膜中にＦが含まれず、またＣｒ(III)／Ｃｒ(V
I)重量比が極端に小さいものであるが、これらの場合は
塗膜密着性に劣るとともに耐食性にもやや劣り、しかも
Ｃｒ溶出が多いことが判明した。さらに比較例１−６，
２−６は、皮膜中のＦ／Ｃｒ比が２．５を越えて高い例
であるが、これらの場合も塗膜密着性に劣ることが判明
した。 【００５１】 【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明の熱交換器用プレコートフィン材は、アルミニウ
ム合金からなる基材表面に塗布型クロメート皮膜が形成
されかつその塗布型クロメート皮膜上に親水性塗膜が形
成されてなる熱交換器用プレコートフィン材として、塗
布型クロメート皮膜の組成を適切に設定して、塗布型ク
ロメート皮膜を、クロム化合物、特にＣｒ(III)の酸化
物、水酸化物、リン酸塩、フッ化物と、ジルコニウム化
合物、特にＺｒの酸化物、水酸化物、リン酸塩、フッ化
物からなる皮膜とすることにより、従来よりも大幅に塗
膜の密着性を向上させることができ、そのためプレコー
トフィン材の成形時に塗膜が剥離するおそれが少なく、
特に低粘度の揮発性プレス油を用いて成形加工を行なう
場合でも、カラー部などによる座屈や割れ、飛び等の成
形欠陥が生じることなく、安定して良品に成形すること
ができ、また耐食性も著しく優れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−83384（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−173027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86 F28F 1/32 F28F 21/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルミニウム合金基材表面に塗布型クロ
   メート皮膜が形成され、かつその塗布型クロメート皮膜
   上に親水性塗膜が形成されてなる熱交換器用プレコート
   フィン材において、 前記塗布型クロメート皮膜が、Ｃｒを１〜１００ｍｇ／
   ｍ² 含有するとともに、Ｚｒ，Ｐ，Ｆ，Ｏ，Ｈをそれぞ
   れ含有し、かつＣｒ／Ｚｒの重量比を０．５〜５の範囲
   内、Ｐ／Ｃｒの重量比を０．１〜１の範囲内、Ｆ／Ｃｒ
   の重量比を０．０４〜２．５の範囲内とし、しかもクロ
   ム化合物中のＣｒ(III)／Ｃｒ(VI)の重量比を９以上と
   した構成とされていることを特徴とする、熱交換器用プ
   レコートフィン材。