JP4411803B2

JP4411803B2 - アルミニウム熱交換器のろう付け方法およびアルミニウム部材ろう付け用溶液

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Publication number: JP4411803B2
Application number: JP2001193372A
Authority: JP
Inventors: 義治長谷川; 聖英手島; 卓司滝; 一朗谷中
Original assignee: Harima Chemical Inc; Denso Corp
Current assignee: Harima Chemical Inc; Denso Corp
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003010964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｚｎ（亜鉛）の拡散層による犠牲腐食効果により耐食性の向上を図るアルミニウム熱交換器のろう付け方法、およびアルミニウム部材ろう付け用溶液に関するもので、例えば、車両用空調装置の凝縮器等のろう付け方法に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用のアルミニウム熱交換器においては、車両エンジンの燃費向上等の目的のために軽量化が求められている。この要求に応えるために、熱交換器のチューブ等の構成材料の薄肉化が必要となっている。しかし、材料の薄肉化に伴ってアルミニウム材料の穴あき腐食による流体（冷媒）洩れが発生するまでの期間が短くなってしまうので、材料の薄肉化と耐食性の確保との両立が重要な課題となる。
【０００３】
車両用空調装置の凝縮器では、冷媒が流れる通路を構成するチューブを通常、アルミニウム材料の押出加工により偏平多穴形状の断面形状に成形している。この偏平多穴形状のチューブにおいては、外周面にＺｎ溶射によりＺｎ拡散層を形成して耐食性の向上を図ることが行われている。このＺｎ拡散層はチューブを構成するアルミニウム材料より自然電位が卑となり、これにより、アルミニウム材料よりもＺｎ拡散層の方が優先的に腐食（犠牲腐食）して、アルミニウム製チューブの穴あき腐食を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術においては、チューブ外表面にＺｎを溶射にて付着させるので、Ｚｎ付着量を少量に管理することが実際上困難である。そのため、チューブとコルゲートフィンとのろう付け部にも高濃度のＺｎが存在する結果となり、ろう付け部が選択的に腐食しやすいので、コルゲートフィンの脱落が発生しやすい。
【０００５】
また、Ｚｎの溶射工程は、アルミニウム表面へのＺｎの付着効率が非常に低い（２０％程度）ので、アルミニウム熱交換器の製造コストを増加させる要因となる。更には、チューブをアルミニウム材料の押出加工により成形しているので、チューブ材料としてろう材をクラッドしたクラッド材を使用できない。そのため、コルゲートフィンとしてろう材をクラッドしたクラッド材を採用する必要が生じ、コストアップとなる。
【０００６】
近年、米国特許第５１０００４８号明細書では、非腐食性のフラックス（ノコロックフラックス）にＳｉ粉末およびバインダを混合したフラックス溶液をアルミニウム部材の表面に塗布し、ろう付け時の加熱によりＳｉがアルミニウムと反応してアルミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、この共晶組成によりアルミニウム部材間をろう付けするろう付け方法が提案されている。上記ろう付け方法によると、フィン材としてろう材をクラッドしないアルミニウムベア材を使用でき、アルミニウム熱交換器のコスト低減を図ることができる。
【０００７】
上記ろう付け方法においてもチューブ外表面にＺｎ溶射によりＺｎ拡散層を形成すれば、耐食性を向上できるが、Ｚｎ溶射による上記不具合（Ｚｎ付着効率の低下等）が発生する。
【０００８】
そこで、本発明者らは、上記ろう付け方法においてＺｎ粉末をフラックス溶液に混合してフラックス成分やＳｉ粉末と同時にＺｎをアルミニウム部材（チューブ）表面に塗布してアルミニウム部材間をろう付けするろう付け方法を検討してみた。
【０００９】
ところが、このろう付け方法を実際に試行してみると、Ｚｎがフラックスのバインダ成分と反応してゲル化が起こり、フラックス溶液の粘度が上昇してフラックス溶液のアルミニウム部材への塗布が困難となることが分かった。ここで、バインダは具体的にはカルボキシル基を有するアクリル系樹脂であり、このカルボキシル基が下記化学式１のようにＺｎと反応して、フラックス溶液のゲル化が起こる。
【００１０】
【化１】
Ｚｎ²⁺＋２ＣＯＯ^-→
ｐｏｌｙｍｅｒ−ＣＯＯ−Ｚｎ−ＯＣＯ−ｐｏｌｙｍｅｒ（ｇｅｌ）
なお、バインダのカルボキシル基は、フラックス溶液塗布後におけるチューブの整形、切断工程において使用される加工油に対する耐油特性を確保するため、および溶液塗布後に簡単に水で洗浄できるようにするために必要なものである。（特開２０００−６８７号公報参照）
本発明は上記点に鑑みて、Ｚｎをフラックス成分と同時にアルミニウム部材表面に塗布して、Ｚｎ付着効率およびＺｎ付着の作業性を向上させるとともに、溶液のゲル化による粘度上昇を抑制することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために以下の検討を行い、その検討結果に基づいて案出されたものである。
【００１２】
本発明者らは最初に、Ｚｎ粉末の代わりにＺｎ弗化物の使用を検討してみた。これはＺｎ粉末（すなわち、Ｚｎ金属単体の粉末）よりもＺｎ弗化物という安定な金属化合物にして、Ｚｎ²⁺の生成を抑制するためである。Ｚｎ弗化物の成分は具体的にはＫＺｎＦ₃であり、ＫＦ／ＺｎＦ₂＝４５／５５〜５０／５０（ｗｔ％）からなるものである。なお、弗化物は金属に対する腐食作用が低いという理由から選定している。
【００１３】
そして、Ｚｎ弗化物：フラックス：Ｓｉ＝１：１：１（重量比）で混合し、これに、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂のバインダを混合し、溶剤（例えば、ＩＰＡ：イソプロピルアルコール）で希釈した溶液（塗布液）を作った。なお、フラックスは弗化物系の非腐食性フラックス（ノコロックフラックス）であり、具体的にはＫＡｌＦ₄ 、あるいはＫＡｌＦ₄とＫ₃ＡｌＦ₆との混合物（モル比で、ＫＡｌＦ₄：９０に対してＫ₃ＡｌＦ₆：１０）、あるいはＫ₂ＡｌＦ₅等を用いる。
【００１４】
上記の溶液の粘度をＪＩＳＫ１６０３（５．２項）記載の測定方法により測定したところ、図７のＡに示すように、溶液の作成後、３日程度の極めて短期間の経過で溶液の粘度が１００００ｍＰａ・ｓ／２５℃付近の高い値に上昇してしまい、実用に供することができないことが分かった。これはＺｎ弗化物を用いても結局、Ｚｎのイオン化が次の化学式２のように起こってしまい、溶液のゲル化が生じるためであると考えられる。
【００１５】
【化２】
ＫＦ・ＺｎＦ₂＋３Ｈ₂Ｏ→Ｚｎ（ＯＨ）₂＋ＫＯＨ＋３ＨＦ
そこで、本発明者らは次にバインダについて検討してみた。すなわち、バインダを構成するアクリル系樹脂では、耐油特性および水性化のために必要なカルボキシル基がＺｎと反応して溶液のゲル化が生じるので、このカルボキシル基とＺｎとの反応を抑制する反応抑制剤の添加を検討した。この反応抑制剤として具体的にはジメチルアミノエタノールを使用してみた。
【００１６】
このジメチルアミノエタノールを溶液の固形分に対して２ｗｔ％添加し、この反応抑制剤添加の溶液の粘度変化を測定した。ここで、溶液は上述したＺｎ弗化物：フラックス：Ｓｉ＝１：１：１（重量比）で混合し、これに、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂のバインダを混合し、溶剤（上記ＩＰＡ）で希釈したものである。なお、溶液の固形分とは、Ｚｎ弗化物とフラックスとＳｉとバインダ組成の固形分の合計である。
【００１７】
上記の反応抑制剤添加の溶液の粘度変化を測定したところ、図７のＢ特性に示すように６０日経過後においても、溶液の粘度を１０００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下の値に抑えることができることが分かった。
【００１８】
この６０日経過後における粘度の値は、Ｚｎ弗化物と反応抑制を添加しない通常のフラックス溶液（フラックス成分とバインダを混合し、溶剤で希釈したもの）の粘度変化特性Ｃを若干上回る程度であり、十分、実用に供することができるレベルである。
【００１９】
なお、反応抑制剤の添加量を少なくすると、カルボキシル基とＺｎとの反応抑制効果が低下し、粘度抑制の効果も低下するので、溶液中の固形分成分に対して反応抑制剤の添加量は１ｗｔ％以上とすることが好ましい。また、反応抑制剤の添加量が多くなれば、粘度抑制の効果が上がる反面、臭気が激しくなり、安全衛生上好ましくないので、反応抑制剤の添加量は溶液中の固形分成分に対して５ｗｔ％以下とすることが好ましい。より好ましくは、反応抑制剤の添加量は溶液中の固形分成分に対して１〜３ｗｔ％の範囲がよい。
【００２０】
反応抑制剤としては、上記したジメチルアミノエタノールの他に、ジエチルアミノエタノール等の３級アミノアルコールや、メチルアミノエタノール、エチルアミノエタノール等の２級アミノアルコール等が有効である。これらのアミノアルコールでは、それらを構成する分子中の窒素原子が不対電子対を持つためプロトン解離したカルボキシル基と電子的相互作用を形成していると考えられる。そのため、イオン化したＺｎ²⁺とカルボキシル基との反応を抑制できるのである。
【００２１】
なお、Ｚｎ弗化物（ＫＺｎＦ₃）は、それ自身フラックス成分の元素（Ｋ、Ｆ）を有し、フラックス機能を果たすことができるので、溶液の作成に当たり、上述したＺｎ弗化物：フラックス：Ｓｉ＝１：１：１（重量比）で混合する代わりに、Ｚｎ弗化物：Ｓｉ＝２：１（重量比）で混合して、フラックス成分単独の混合を止めても同一作用の溶液を作ることができる。
【００２２】
本発明は以上の実験検討の知見に基づくものであって、請求項１に記載の発明では、アルミニウム熱交換器のろう付け方法において、フラックス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、およびＺｎとカルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤としてのアミノアルコールを含むとともに、前記フラックス成分および前記ＺｎがＫＺｎＦ ₃ として混合されている溶液を作成し、
前記溶液を、ろう付けされる複数のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面に塗布して、複数のアルミニウム部材間のろう付けを行い、溶液の塗布されたアルミニウム部材の表面にＺｎ拡散層を形成することを特徴としている。
【００２３】
これによると、アルミニウム部材の表面におけるＺｎ拡散層の形成により犠牲腐食作用を発揮してアルミニウム部材の耐食性を向上できる。しかも、本発明では、フラックス成分を含む溶液の塗布と同時にＺｎをアルミニウム部材の表面に付着でき、Ｚｎ付着の作業性を向上できる。また、Ｚｎを溶液と同時にアルミニウム部材の表面に塗布するから、溶射方式に比較してＺｎ付着効率も大幅に向上できる。
【００２４】
更に、耐油特性および水性化を確保するためのカルボキシル基を有するバインダを含む溶液中にＺｎを混合しても、Ｚｎとカルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤としてのアミノアルコールを混合しているから、溶液のゲル化を阻止して溶液の粘度上昇を抑制できる。このため、粘度上昇による溶液の塗布不能といった事態の発生を防止できる。
【００２５】
また、請求項１に記載の発明では、フラックス成分およびＺｎをＫＺｎＦ ₃ として前記溶液に混合している。このようにすれば、Ｚｎ弗化物という金属化合物にして溶液に混合するので、Ｚｎ金属単体で溶液に混合する場合に比較してＺｎが安定化するとともに、弗化物の働きでフラックス機能を発揮することもできる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１において、溶液にＳｉを混合しておき、ろう付け時に、Ｓｉがアルミニウム部材と反応してアルミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、この共晶組成により複数のアルミニウム部材間をろう付けするようにしてもよい。
【００２８】
特に、請求項２によると、ろう付けされる複数のアルミニウム部材側にろう材をクラッドしておかなくても、複数のアルミニウム部材間をろう付けできるので、複数のアルミニウム部材をともに安価なアルミニウムベア材で成形でき、コスト低減上、極めて有利である。
【００２９】
請求項３に記載の発明では、請求項２において、複数のアルミニウム部材の１つは多穴チューブ（１４）であり、複数のアルミニウム部材の他の１つは多穴チューブ（１４）にろう付けされるコルゲートフィン（１５）であり、
多穴チューブ（１４）に前記溶液を塗布して多穴チューブ（１４）とコルゲートフィン（１５）との間をろう付けすることを特徴とする。
【００３０】
これによると、多穴チューブ（１４）表面のアルミニウムとＳｉとが共晶組成を形成して、多穴チューブ（１４）とコルゲートフィン（１５）との間をろう付けできるので、多穴チューブ（１４）だけでなく、コルゲートフィン（１５）も、ろう材をクラッドしてないベア材で成形でき、コスト低減、並びにコルゲートフィン（１５）の薄肉化（軽量化）に有利である。
【００３１】
請求項４に記載の発明のように、請求項１において、複数のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面にろう材がクラッドされており、このろう材を介在して複数のアルミニウム部材間のろう付けを行うようにしてもよい。
【００３４】
請求項５に記載の発明では、ろう付け前にアルミニウム部材に塗布される溶液であって、フラックス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤としてのアミノアルコールを含むとともに、前記フラックス成分および前記ＺｎがＫＺｎＦ ₃ として混合されていることを特徴としている。
【００３５】
これにより、請求項１の作用効果を発揮するアルミニウム部材ろう付け用溶液を提供できる。
【００３７】
請求項６に記載の発明のように、請求項５において、Ｓｉを含むようにすれば、アルミニウム部材表面のアルミニウムとＳｉとが共晶組成を形成してアルミニウム部材間をろう付けできる。
【００４０】
なお、本明細書において、「アルミニウム」という用語はアルミニウム合金を含む意味で用いている。また、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態によるろう付け方法を説明する前に、第１実施形態のろう付け方法を適用するアルミニウム熱交換器として、車両用空調装置の凝縮器（コンデンサ）の概要を図１、２により説明すると、凝縮器１０は車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて圧縮機（コンプレッサ、図示せず）から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒を冷却して凝縮させるものである。
【００４２】
凝縮器１０は、所定間隔を開けて配置された第１、第２の一対のヘッダタンク１１、１２を有し、この第１、第２ヘッダタンク１１、１２は上下方向に略円筒状に延びる形状になっている。この第１、第２ヘッダタンク１１、１２の間に熱交換用のコア部１３を配置している。
【００４３】
本例の凝縮器１０は、一般にマルチフロータイプと称されているものであって、コア部１３は第１、第２ヘッダタンク１１、１２の間で、水平方向に冷媒を流す偏平状のチューブ１４を上下方向に多数並列配置し、この多数のチューブ１４の間にフィン１５を介在して接合している。ここで、チューブ１４は図２に示すように多数の冷媒通路穴１４ａをアルミニウムの押し出し加工で成形した押し出し多穴偏平チューブである。また、フィン１５は波状に折り曲げ加工されたコルゲートフィンである。
【００４４】
チューブ１４の一端部は第１ヘッダタンク１１内に連通し、他端部は第２ヘッダタンク１２内に連通している。そして、第２ヘッダタンク１２の上方側に冷媒の入口側配管ジョイント（冷媒入口部）１６を配置し接合している。また、第２ヘッダタンク１２の下方側に冷媒の出口側配管ジョイント（冷媒出口部）１７を配置し接合している。
【００４５】
さらに、本例においては、第２ヘッダタンク１２内において、入口側配管ジョイント１６と出口側配管ジョイント１７との間の部位に１枚のセパレータ１８を配置することにより、第２ヘッダタンク１２の内部を上下方向に２つの空間１２ａ、１２ｂに仕切っている。
【００４６】
これにより、入口側配管ジョイント１６からの冷媒を第２ヘッダタンク１２の上側空間１２ａを通してコア部１３の上側半分のチューブ１４に流入させた後、冷媒を第１ヘッダタンク１１内でＵターンさせてコア部１３の下側半分のチューブ１４に流入させ、しかるのち、第２ヘッダタンク１２の下側空間１２ｂを通して冷媒は出口側配管ジョイント１７へ流れるようになっている。
【００４７】
熱交換用コア部１３の上下両側には、断面Ｕ字形状に成形されたサイドプレート１９、２０が配置され、このサイドプレート１９、２０は最も外側のコルゲートフィン１５および第１、第２ヘッダタンク１１、１２に接合されるものであって、凝縮器１０の車体側への取付部材の役割を果たす。
【００４８】
第１、第２ヘッダタンク１１、１２は基本的には同一構造であり、第１の凹状部材１１０、１２０と第２の凹状部材１１１、１２１とを接合して、略円筒状の中空タンク形状を形成するものである。第１、第２ヘッダタンク１１、１２の上下両端部には円板状のキャップ部材１１２、１２２が接合されて、第１、第２ヘッダタンク１１、１２の上下両端の開口を閉塞している。
【００４９】
第１、第２の凹状部材１１０、１２０、１１１、１２１はいずれもアルミニウム板をプレス成形したものであり、第１の凹状部材１１０、１２０に設けられた偏平状のチューブ挿通穴（図示せず）にチューブ１４の端部を挿通している。
【００５０】
ところで、上記凝縮器において、チューブ１４は図２に例示するように断面偏平状の多穴形状に押し出し（または引き抜き）加工されたものであり、その具体的材質はろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材からなり、例えば、０．４５ｗｔ％Ｃｕ−０．１５ｗｔ％Ｍｎ−残部Ａｌである。この押し出し多穴チューブ１４の表面には図２、図３に示すように後述のＺｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂが設けてある。
【００５１】
一方、フィン１５もろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材からなり、具体的には、例えば、０．１５ｗｔ％Ｃｕ−１．２ｗｔ％Ｍｎ−２．５ｗｔ％Ｚｎ−残部Ａｌである。
【００５２】
次に、第１実施形態の熱交換器のろう付け方法（製造方法）を図４に基づいて具体的に説明する。
（１）熱交換器の構成部品へのフラックス塗布工程および各部品の成形工程
▲１▼チューブ用塗布液ｘおよびその他の部品用塗布液ｙの準備
（チューブ用塗布液ｘ）
チューブ用塗布液ｘは、下記の固形分に反応抑制剤を混合して、溶剤により希釈した溶液である。
【００５３】
塗布液固形分Ｓｉ：３０ｗｔ％、Ｚｎ弗化物（ＫＺｎＦ₃）：６０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ％である。
【００５４】
なお、バインダーは具体的には、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル等のメタクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸との共重合物からなるアクリル系樹脂を用いる。このバインダーはＳｉおよびＺｎ弗化物をアルミニウム表面に一様に付着させるためのものであり、そのために塗料のような粘着性をある程度有しており、かつ、ろう付け温度より低い温度（例えば、３００〜４５０°Ｃ）で蒸発して、ろう付けの妨げにならないものがよい。上記アクリル系樹脂はこれらの特性を満足するとともに、カルボキシル基を有することにより前述の耐油特性および水性化の作用を発揮する。
【００５５】
反応抑制剤はジメチルアミノエタノールであり、上記固形分に対して２ｗｔ％の割合で添加する。
【００５６】
溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であり、粉末状の上記固形分を溶液中に均一に溶け込んだ状態にする。溶剤の割合は、例えば、上記固形分：５２ｗｔ％に対して、溶剤：４８ｗｔ％とする。
【００５７】
（その他の部品用塗布液ｙ）
塗布液ｙは、下記の固形分を溶剤により希釈した溶液であり、反応抑制剤は混合しない。
【００５８】
塗布液固形分弗化物系の非腐食性フラックス（具体的には、ＫＡｌＦ₄）：９０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ％である。バインダは塗布液ｘと同一のものである。
【００５９】
溶剤も塗布液ｘと同一であり、粉末状の上記固形分に対する混合割合も塗布液ｘと同一で良い。図５は上記の両塗布液ｘ、ｙの組成をまとめたものである。但し、溶剤の表記は省略している。
【００６０】
▲２▼チューブ１４
チューブ１４はろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材を押し出し加工したものからなり、具体的には、図４に示すように、コイル状に巻回された押し出し多穴チューブａを巻き戻して、その表面に、上記の塗布液ｘをロールコータ機ｂにて印刷転写により塗布し、その後、チューブ表面の塗布液ｘを熱風の吹き付け等により乾燥する。この際、溶液中のバインダーの作用にて押し出し多穴チューブａのアルミニウム表面にＺｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂ（図２、図３）を均一の厚さで形成できる。
【００６１】
しかるのち、押し出し多穴チューブａを所定形状（寸法）に整形し、所定長さｃ（図１の左右方向長さに相当）に定寸切断する。
【００６２】
▲３▼フィン１５
フィン１５はろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材の板材ｄからなり、コイル状に巻回された板材ｄを巻き戻して所定の波形状に折り曲げ成形し、所定長さｅに定寸切断する。フィン１５には塗布液ｘ、ｙのいずれも塗布しない。
【００６３】
▲４▼第１、第２ヘッダタンク１１、１２
第１、第２ヘッダタンク１１、１２はろう材をクラッドしたクラッド板材ｆからなり、コイル状に巻回されたクラッド板材ｆを巻き戻して、その表裏両面に、上記の塗布液（非腐食性フラックス溶液）ｙをロールコータ機ｇにて印刷転写により塗布し、乾燥することにより、クラッド板材ｆのアルミニウム表面にフラックス塗布層を均一の厚さで形成する。
【００６４】
しかるのち、クラッド板材ｆを所定の凹形状にプレス成形して、両タンク１１、１２を構成する第１、第２の凹状部材１１０、１２０、１１１、１２１を得る。なお、塗布液ｙ中のバインダーとして、プレス加工油と反応せず、良好な密着性を確保できるアクリル系樹脂を選択しているので、フラックス塗布層を形成した後に、プレス成形を行っても、フラックス塗布層の剥離や割れ等の不具合は発生しない。
【００６５】
▲５▼サイドプレート１９、２０
サイドプレート１９、２０はろう材をクラッドしたクラッド板材ｈからなり、コイル状に巻回されたクラッド板材ｈを巻き戻して、上記の塗布液（非腐食性フラックス溶液）ｙをロールコータ機ｉにて印刷転写により塗布し、乾燥することにより、クラッド板材ｈのアルミニウム表面にフラックス塗布層を均一の厚さで形成する。しかるのち、クラッド板材ｈを断面Ｕ状の所定形状にプレス成形する。
【００６６】
▲６▼キャップ部材１１２、１２２
キャップ部材１１２、１２２はろう材をクラッドしたクラッド板材ｊからなりコイル状に巻回されたクラッド板材ｊを巻き戻して、上記の塗布液（非腐食性フラックス溶液）ｙをロールコータ機ｋにて印刷転写により塗布し、乾燥することにより、クラッド板材ｊのアルミニウム表面にフラックス塗布層を均一の厚さで形成する。しかるのち、クラッド板材ｊを所定の円形状にプレス成形する。
【００６７】
▲７▼入口側配管ジョイント１６、出口側配管ジョイント１７
両配管ジョイント１６、１７はアルミニウムベア材の押出材から切削加工等により所定のジョイント形状を加工する。両配管ジョイント１６、１７には塗布液ｘ、ｙのいずれも塗布しない。
（２）熱交換器組付工程
上記した各部品を図１に示す状態に組付ける。この組付体の組付状態は図示しない適宜の治具にて保持する。なお、図３はこの熱交換器組付工程で組付けた後のチューブ１４とフィン１５の接触部を拡大して示す。
（３）ろう付け工程
上記組付体を治具にて保持してろう付け用加熱炉内に搬入して、熱交換器の各部品間を一体ろう付けする。
【００６８】
ここで、ろう付け条件の具体例としては、ろう付け用加熱炉内雰囲気をＮ₂ガス（または不活性ガス）雰囲気とし、ろう付け温度を５９５°Ｃ〜６００°Ｃとし、Ｚｎ拡散に有効な４５０℃以上の時間を５〜２５分確保した加熱条件とする。
【００６９】
チューブ１４の表面に形成されたＺｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂおよび各部品１１、１２、１９、２０、１１２、１２２の表面に形成されたフラックス塗布層のうち、バインダー成分は上記組付体がろう付け温度まで昇温する過程（３５０℃〜４５０℃）において蒸発し、飛散するので、ろう付け作用には何ら妨げとならない。一方、Ｚｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂおよびフラックス塗布層のうち、非腐食性フラックス成分はろう付け温度において溶融状態（液体状態）となって、各部品間の接合面に均一に行き渡るので、各部品間の接合面の酸化皮膜の除去並びにアルミニウム表面の再酸化防止を良好に行うことができ、各部品間を良好にろう付けすることができる。
【００７０】
ここで、チューブ１４においては、Ｚｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂ中のＳｉ成分がチューブ１４のアルミニウムと反応してアルミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、この共晶組成部分が溶融することによりチューブ１４とフィン１５との間をろう付けする。
【００７１】
また、その他の部品間においては、クラッド材のろう材が溶融することによりろう付けを行うことができる。
【００７２】
以上の工程により熱交換器（凝縮器１０）の製造を完了できる。
【００７３】
なお、本実施形態では、熱交換器組付工程の後に、組付体の全体にフラックスを塗布するということをせずに、また、表面積が熱交換器部品の中で最大となるフィン１５にフラックスを塗布せず、比較的表面積の小さい、フラックス塗布の必要な部品（チューブ１４、ヘッダタンク１１、１２、サイドプレート１９、２０、キャップ部材１１２、１２２）に対してのみ、それ単独の状態にてフラックス塗布を行っているから、従来技術に比してフラックス使用量を大幅に減少できる。
【００７４】
ところで、上記のようにして製造された凝縮器１０においてチューブ１４の表面でのＺｎ拡散濃度を分析したところ、Ｚｎ拡散濃度は０．９１〜１．１０ｗｔ％の範囲であり、このように１ｗｔ％前後の濃度のＺｎ拡散層がチューブ１４の表面に形成される結果、チューブ１４の表面（Ｚｎ拡散層）の自然電位がチューブ１４のアルミニウム母材に対する自然電位より卑な電位となる。
【００７５】
具体的には、照合（基準）電極として銀−塩化銀電極を用いるとともに、電極に接する溶液として５％ＮａＣｌｐＨ３を用いて、チューブ１４のアルミニウム母材（０．４５ｗｔ％Ｃｕ−０．１５ｗｔ％Ｍｎ−残部Ａｌ）、およびチューブ１４表面のＺｎ拡散層の自然電位を測定したところ、アルミニウム母材の自然電位＝−６８０ｍＶであるのに対して、チューブ１４表面のＺｎ拡散層の自然電位＝−７７０〜７９０ｍＶであった。
【００７６】
このように、Ｚｎ拡散層の自然電位をアルミニウム母材に対して十分卑な電位にできるので、この電位差に基づいてＺｎ拡散層が犠牲腐食作用を良好に発揮でき、チューブ１４の耐食性を向上できることを確認できた。
【００７７】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート１９、２０の素材としてクラッド板材ｆ、ｈを用い、このクラッド板材ｆ、ｈの表面上に塗布液（非腐食性フラックス溶液）ｙを塗布しているが、第２実施形態では第１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート１９、２０の素材として、ろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材の板材を用いる。これに伴って、第１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート１９、２０に対する塗布液を次のように変更している。
【００７８】
すなわち、第１、第２ヘッダタンク１１、１２に対しては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金の粉末を含むろう材塗布液ｚを用いる。ここで、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金の組成は具体的には、２０ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｚｎ−残部Ａｌである。このろう材塗布液ｚの固形分全体の組成は図６の最下欄に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金：７０ｗｔ％、フラックス（ＫＡｌＦ₄）：２０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ％である。そして、ゲル化反応抑制剤（ジメチルアミノエタノール）は、塗布液ｘと同様に固形分に対して２ｗｔ％であり、また、溶剤（ＩＰＡ）の割合も塗布液ｘと同様である。バインダは第１実施形態と同じものである。
【００７９】
第２実施形態では、ろう材塗布液ｚを用いることにより、第１、第２ヘッダタンク１１、１２に対するろう材成分（Ａｌ−Ｓｉ）塗布と、フラックス塗布と、Ｚｎ拡散層形成のためのＺｎ塗布とを同時に効率よく行うことができる。そして、ヘッダタンク１１、１２においてもＺｎ拡散層による耐食性向上を図ることができる。しかも、ゲル化反応抑制剤の添加により塗布液ｚの粘度上昇を僅少値に抑えることができる。
【００８０】
なお、ろう材塗布液ｚ中に予めろう材成分（Ａｌ−Ｓｉ）を含めているので、ろう材量の確保が容易となる。そのため、クラッド材を使用せずにヘッダタンク１１、１２とチューブ１４との接合部に十分なろう材量を確保して、この接合部を良好にろう付けできる。
【００８１】
また、第２実施形態では、サイドプレート１９、２０に対しては、Ｓｉ入りの塗布液ｙ’を用いる。このＳｉ入りの塗布液ｙ’は、フラックスにＳｉを混合したフラックス溶液であり、具体的には、図６の上から第２欄に示すように、Ｓｉ：３０ｗｔ％、フラックス（ＫＡｌＦ₄）：６０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ％である。バインダは第１実施形態と同じものであり、また、溶剤（ＩＰＡ）の割合も第１実施形態と同じである。
【００８２】
このＳｉ入りの塗布液ｙ’をサイドプレート１９、２０に塗布することにより、サイドプレート１９、２０をベア材により構成しても、Ａｌ−Ｓｉの共晶組成を形成してサイドプレート１９、２０とフィン１５との間のろう付けを行うことができる。
【００８３】
なお、第２実施形態においても、ベア材の押出材からなるチューブ１４には第１実施形態と同じ塗布液ｘを塗布し、また、クラッド板材からなるキャップ部材１１２、１２２には第１実施形態と同じ塗布液（フラックス溶液）ｙを塗布する。
【００８４】
（他の実施形態）
なお、第１実施形態における第１、第２ヘッダタンク１１、１２およびキャップ部材１１２、１２２はそれぞれクラッド板材ｆ、ｊを用いて、ろう付けを行っているが、このクラッド板材ｆ、ｊからなるアルミニウム部品に、チューブ１４と同じ塗布液ｘを塗布すれば、塗布液ｘの粘度上昇を抑えつつ、且つ、Ｚｎ拡散層の形成による各部品の耐食性向上を図ることができる。
【００８５】
つまり、本発明方法はクラッド板材からなるアルミニウム部材のろう付け方法、あるいはアルミニウムベア材からなるアルミニウム部材のろう付け方法の何れにも適用できる。
【００８６】
また、第１、第２実施形態では、塗布液における溶剤としてＩＰＡを用いる例について説明したが、溶剤は塗布条件に応じて濃度、粘度を調整するものであり、ＩＰＡに限らず、３ＭＭＢ（３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール）、水等のＯＨ^-基を持つものすべてが適用可能である。
【００８７】
また、塗布液の塗布方法として図４では、ロールコータ機にて塗布液をアルミニウム部材の表面に印刷転写により塗布するする方法について説明したが、塗布液をノズル（噴霧器）によりアルミニウム部材の表面に吹き付けるようにしてもよい。
【００８８】
また、本発明方法は凝縮器以外の熱交換器にも適用できることはもちろんであり、更に、図１に示したマルチフロータイプの熱交換器構成に限らず、押し出し多穴チューブ１４を蛇行状に折り曲げ加工するサーペンタイプの熱交換器構成、あるいはチューブ１４を板材の張り合わせにより形成する熱交換器構成等にも本発明方法を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用する熱交換器の正面図である。
【図２】本発明方法によりＺｎ弗化物−Ｓｉ塗布層を形成した押し出し多穴チューブの断面図である。
【図３】図２の押し出し多穴チューブとアルミニウムベア材からなるコルゲートフィンとの組付状態を示す部分断面図である。
【図４】本発明方法の第１実施形態の工程説明図である。
【図５】本発明方法の第１実施形態に用いる塗布液の組成を示す図表である。
【図６】本発明方法の第２実施形態に用いる塗布液の組成を示す図表である。
【図７】溶液作成後の経過日数と粘度変化との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１、１２…ヘッダータンク、１４…押し出し多穴チューブ、
１４ｂ…Ｚｎ弗化物−Ｓｉ塗布層、１５…フィン。

Claims

フラックス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤としてのアミノアルコールを含むとともに、前記フラックス成分および前記ＺｎがＫＺｎＦ ₃ として混合されている溶液を作成し、
前記溶液を、ろう付けされる複数のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面に塗布して、前記複数のアルミニウム部材間のろう付けを行い、前記溶液の塗布された前記アルミニウム部材の表面にＺｎ拡散層を形成することを特徴とするアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
前記溶液にＳｉを混合しておき、前記ろう付け時に、前記Ｓｉが前記アルミニウム部材と反応してアルミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、前記共晶組成により前記複数のアルミニウム部材間をろう付けすることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
前記複数のアルミニウム部材の１つは多穴チューブ（１４）であり、前記複数のアルミニウム部材の他の１つは前記多穴チューブ（１４）にろう付けされるコルゲートフィン（１５）であり、
前記多穴チューブ（１４）に前記溶液を塗布して前記多穴チューブ（１４）と前記コルゲートフィン（１５）との間をろう付けすることを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
前記複数のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面にはろう材がクラッドされており、前記ろう材を介して前記複数のアルミニウム部材間をろう付けすることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
ろう付け前にアルミニウム部材に塗布される溶液であって、
フラックス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤としてのアミノアルコールを含むとともに、前記フラックス成分および前記ＺｎがＫＺｎＦ ₃ として混合されていることを特徴とするアルミニウム部材ろう付け用溶液。
Ｓｉを含んでいることを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム部材ろう付け用溶液。