JP5901229B2

JP5901229B2 - アルミニウム合金、アルミニウム合金とステンレス鋼との接合体及び熱交換器

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Publication number: JP5901229B2
Application number: JP2011238484A
Authority: JP
Inventors: 幸翁本川; 洋一兒島
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP2013095953A

Description

本発明は、特に輸送車両の熱交換器等の高温、アルカリ性環境において優れた耐食性を示すアルミニウム合金、アルミニウム合金とステンレス鋼との接合体、並びに熱交換器に関するものである。

プレート型水冷式熱交換器の概略図を図１に示す。図１の熱交換器は、アルミニウム合金製の冷却器３と蓋４からなる熱交換器本体１に、ステンレス製の配管２を接合した構成である。

熱交換器本体１の材料としては、ＪＩＳ３００３等の規定に基づく３０００系アルミニウム合金、あるいはＪＩＳ１１００等の規定に基づく１０００系アルミニウム合金が利用されている。配管２の材料としては、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼が利用されている。通常、配管２と熱交換器本体１との接触部には被覆処理を施して電気的接続を断つか、配管をアルミニウム合金で被覆して、異種金属接触腐食を防止する。ただし以下に説明するように、冷却水の水質が適性に管理されていれば、上記の対策を施さなくても問題なく使用できる。

熱交換器の冷却水としては、不凍液と防錆剤とを含有する弱アルカリ性の水溶液、所謂ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等が広く利用されている。冷却水の希釈にＣｌ⁻を含まない純水を使用すれば、アルミニウム合金製の熱交換器本体１に、ステンレス鋼製の配管２を直接接合しても、熱交換器に腐食の問題を生じさせることなく使用することができる。

ところが、上記の不凍液を使用していても、しばしば早期に深い腐食が発生してしまう場合があった。

そこで、このような弱アルカリ性の水溶液環境におけるアルミニウム合金の防食方法が提案されている。例えば特許文献１、２には、Ａｌと結合して貴な化合物を形成する元素を含有する犠牲陽極材を芯材にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材などが開示されている。

前記アルミニウム合金クラッド材は、犠牲陽極材表面に前記貴な化合物が存在するため、皮膜成分である水酸化アルミニウムの沈着が妨げられて皮膜の生成が抑制され、小さな皮膜欠陥が多くなり孔食発生が分散されるとしている。そのため、皮膜欠陥が少ない場合のように局在化した孔食の深さ方向への進行が抑制され、アルカリ腐食環境においても貫通孔食の発生が防止できるとしている。しかし、これらの技術は後述するステンレス鋼とアルミニウム合金のカソード特性の差に起因する腐食を想定していない。

特開平１０−０７２６３４号公報特開平１１−１４０５７１号公報

本発明者等は、アルミニウム合金製の熱交換器本体とステンレス鋼製の配管との接合部で発生する腐食の原因を明らかにすべく、アルミニウム合金とステンレス鋼について、常温（２５℃）及び高温（９０℃）のアルカリ腐食液を用いて分極曲線を測定した。その結果、この腐食環境ではアルミニウム合金の自然電位においてステンレス鋼のカソード電流が著しく大きくなっていることを見出した。
図２に２５℃における測定結果を、図３に９０℃における測定結果を例示する。測定はアルミニウム合金としてＪＩＳ３００３、ステンレス鋼としてＳＵＳ３１６を用い、アルカリ腐食液として、ＮａＣｌ：０．２２６ｇ／Ｌ、Ｎａ_２ＳＯ_４：０．０８９ｇ／Ｌを含有し、水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを１１に調整した水溶液を用いて、それぞれ分極曲線を測定した。

図２に示すように、測定温度が２５℃においては、ＪＩＳ３００３アルミニウム合金の自然電位−７７０ｍＶ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（飽和ＫＣｌ））におけるＳＵＳ３１６のカソード電流密度が７μＡ／ｃｍ^２であった。
一方、図３に示すように９０℃においては、ＪＩＳ３００３アルミニウム合金の自然電位−９７０ｍＶ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（飽和ＫＣｌ））におけるＳＵＳ３１６のカソード電流密度は１００μＡ／ｃｍ^２と、非常に大きなカソード電流密度となった。

このカソード電流は水の還元反応（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻）に基づくもので、水酸化物イオンを発生させる。すなわち、高温でかつアルカリ性腐食環境において、アルミニウム合金の溶解により発生した電子は、よりカソード反応が進行しやすいステンレス鋼に集中し、ステンレス鋼周囲の高ｐＨ化（強アルカリ化）を招くことになる。その結果、アルミニウムは両性金属であるから、アルカリにより溶解し、図４（ｂ）に模式図として示すように極端な腐食部１３が生成されるものと考察できる。
この考察を基に、図４（ａ）に示すようにアルミニウム合金板１１、１１との間にステンレス鋼板１２を挟み、高温でかつアルカリ性腐食環境においてアルミニウム合金板１１の腐食試験を実施した結果、図４（ｂ）に示すような腐食部１３を観察することができた。
この観察結果から、アルミニウム合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度を小さくして、上記水の還元反応をステンレス鋼とアルミニウム合金とに分散することで、高温のアルカリ性腐食環境下におけるステンレス鋼周囲の極端な腐食を抑制できる、との知見を得た。

本発明者は上記知見に基づき、高温のアルカリ腐食環境中でアルミニウム合金とステンレス鋼の接合体が良好な耐食性を示す要件を明確にすべく検討を進めた。その結果、アルミニウム合金に特定の元素を所定量添加することにより、アルミニウム合金とステンレス鋼のカソード分極曲線において、アルミニウム合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度を小さくすること、すなわち同じ電極電位におけるアルミニウム合金とステンレス鋼とのカソード電流密度の差を小さくすることで、アルミニウム合金の腐食環境の強アルカリ化を防ぎ、これにより、高温のアルカリ腐食液中で発生する極端な腐食、所謂カソード腐食を抑制できることを見出した。

本発明は以上の知見に基づき、ロングライフクーラントのような弱アルカリ性腐食溶液で高温下の環境であっても、アルミニウム合金とステンレス鋼との接合部で腐食が発生せず、十分な防食効果が得られるアルミニウム合金を提供し、該アルミニウム合金製熱交換器本体とステンレス鋼配管とからなる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明のアルミニウム合金は、ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気中でステンレス鋼との接合部を構成するアルミニウム合金であって、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。

本発明のアルミニウム合金とステンレス鋼との接合体は、ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気中で使用可能なアルミニウム合金とステンレス鋼との接合体であって、前記アルミニウム合金が、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下であるアルミニウム合金とステンレス鋼との接合体である。

本発明の熱交換器は、アルミニウム合金製熱交換器本体と、該熱交換器本体に設けられたステンレス鋼製配管とからなり、前記熱交換器本体と配管との接合部がｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気に曝されている熱交換器であって、前記アルミニウム合金が、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の自然電位における前記ステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下である熱交換器である。

本発明のアルミニウム合金は、Ｎｉ、Ｆｅ及びＳｉの１種または２種以上を規定量含有しているので、ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃のアルカリ腐食液中でステンレス鋼と接合しても、腐食深さが基準となる９μｍ以下であり、高温でのアルカリ耐食性に優れ、圧延加工性、ろう付け性も良好である。

本発明は、例えば輸送機用アルミニウム合金製熱交換器として、熱交換器本体とステンレス鋼製配管との接合部近傍における優れたアルカリ耐食性を有し、熱交換器の耐久性を著しく向上させることができ、工業上顕著な効果を奏するものである。

プレート型水冷式熱交換器を示すもので（ａ）は全体の説明図、（ｂ）は部分説明図ある。２５℃のアルカリ腐食液中における、アルミニウム合金（ＪＩＳ３００３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）および後述する本発明例８のアルミニウム合金のカソード分極曲線を示すグラフである。９０℃のアルカリ腐食液中における、アルミニウム合金（ＪＩＳ３００３）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）および本発明例８のアルミニウム合金のカソード分極曲線を示すグラフである。（ａ）は腐食試験（アルカリ試験）におけるアルミニウム試験片とステンレス鋼試験片との接合部断面を示す模式図、（ｂ）は腐食部の模式図である。

本発明は、ｐＨ９〜１１で温度８０〜１００℃で使用する熱交換器におけるアルミニウム合金とステンレス鋼の接合部分で発生する腐食を防止したアルミニウム合金、該アルミニウム合金で作成した熱交換器である。

以下、本発明を構成するアルミニウムに添加する金属成分の限定理由につき説明する。
Ａ．アルミニウム合金
Ｆｅ：Ｆｅはアルミニウム合金中において固溶又はＡｌ−Ｆｅ系の化合物を形成する。アルカリ腐食環境においては、この化合物の表面上でカソード反応（２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻）の進行が促進され、合金のカソード電流を増大させる。０．８５％未満ではカソード電流が十分でなく、１．５％を超えると製造時の圧延加工で材料が割れてしまう。従ってＦｅの添加量は０．８５〜１．５％が好ましく、更に好ましくは、１．０〜１．３％である。

Ｎｉ：Ｎｉはアルミニウム合金中において固溶又はＡｌ−Ｎｉ系の化合物を形成する。アルカリ腐食環境においては、Ｆｅの場合と同様に、この化合物の表面上でカソード反応の進行が促進され、合金のカソード電流を増大させる。０．８５％未満ではカソード電流が十分でなく、１．５％を超えると製造時の圧延加工で材料が割れてしまう。従ってＮｉの添加量は０．８５〜１．５％が好ましく、更に好ましくは、１．０〜１．３％である。

Ｓｉ：ＳｉはＡｌ合金中において固溶又はＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系の化合物を形成する。アルカリ腐食環境においては、ＦｅやＮｉと同様に、この化合物の表面上でカソード反応の進行が促進され、合金のカソード電流を増大させる。０．８５％未満ではカソード電流が不十分である。一方、冷却器本体と蓋との接合にろう付けを使用する可能性を考慮すると、２．０％を超えるとろう付け加熱時に材料が溶融しやすくなり不都合である。従ってＳｉの添加量は０．８５〜２．０％が好ましく、更に好ましくは、１．０〜１．５％である。

Ｆｅ、Ｎｉ、及びＳｉは、１種又は２種以上を添加する。
１種のみを添加する場合には、その成分について規定された前記範囲内で添加する。
２種以上を添加する場合には、複数の成分について規定された前記範囲内であってもよく、結果としてＡｌ合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下となれば、その配合量でよい。

また、冷却器を構成するアルミニウム合金には、不可避的不純物として、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ等が個々の成分含有量として０．０５％以下含まれていてもよい。

Ｂ．配管の素材（ステンレス鋼）
本発明において配管を構成するステンレス鋼は、熱交換器本体を構成するアルミニウム合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下であるステンレス鋼であれば特に限定されるものではなく、熱交換器の形状等の条件によって種々のステンレス鋼を選択可能である。例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼を好適に用いることができる。

以下に、本発明をその実施形態（本発明例）と比較例及び参考例により具体的に説明する。
本実施形態（発明例）は、アルミニウム合金とステンレス鋼の接合体として、図４に示すように、アルミニウム合金製熱交換器本体（冷却器及び蓋）を構成するものと同じアルミニウム合金板１１と、ステンレス鋼製配管を構成するステンレス鋼と同じステンレス鋼板１２とを接合し、ｐＨ９〜１１で温度８０〜１００℃のロングライフクーラントを封入した実験用容器内で実施した。
なお、図１に示す熱交換器を、本発明例のアルミニウム合金で熱交換器本体１を、ステンレス鋼で配管３を製造し、ｐＨ９〜１１で温度８０〜１００℃のロングライフクーラントを封入した熱交換器を組み立て、実験した結果、同じ効果を得ることができた。

本発明例１〜２４、
連続鋳造により、表１に示す組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を製作し、該鋳塊を面削後、５４０℃×３時間の均質化処理し、次いで熱間圧延して厚さ５ｍｍの熱延板を得た。これを冷間圧延、中間焼鈍および最終冷間圧延により厚さ０．２５ｍｍの板を作成し試料とした。

比較例２５〜４８及び参考例４９〜５２
表２に示す組成のアルミニウム合金を本発明例と同様の方法で圧延し、厚さ０．２５ｍｍの板を作成し試料とした。

ステンレス鋼は市販のＳＵＳ３１６あるいはＳＵＳ３０４（いずれも厚さ０．１０ｍｍ）を試料として使用した。

（１）分極曲線の測定
上記のようにして作製したアルミニウム合金およびステンレス鋼について、カソード分極曲線をそれぞれ測定した。測定は本発明例のアルミニウム合金板、及びステンレス鋼板を１５×４０ｍｍ^２に切り出し、測定面１０×１０ｍｍ^２を残して裏面と端部をマスキングして測定に供した。
腐食性溶液として、０．２２６ｇのＮａＣｌと０．０８９ｇのＮａ_２ＳＯ_４を蒸留水１Ｌに溶解して、Ｃｌ⁻＝１９５ｐｐｍ、ＳＯ_４ ^２−＝６０ｐｐｍとした水溶液にＮａＯＨ水溶液を加えてｐＨを８、９、１１及び１２に調整し、アルカリ腐食液とした。
測定温度は７０、８０、９０及び１００℃とした。
得られたカソード分極曲線より、Ａｌ合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度を求めた。一例として本発明例８における測定結果を図３に示す。図３ではアルミニウム合金の自然電位においてＳＵＳ３１６のカソード電流密度が約１３μＡ/ｃｍ^２となった。

（２）アルカリ腐食試験
上記各本発明例のアルミニウム合金板を幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍに切り出した２枚と、同様にステンレス鋼を幅３０ｍｍ、長さ５２ｍｍに切り出した１枚を用意し、図４に示すようにアルミニウム合金板１１とステンレス鋼板１２とを長さ方向に重ね、腐食試験を行った。

腐食試験は、上記カソード分極曲線を測定したのと同じアルカリ腐食液（Ｃｌ⁻＝１９５ｐｐｍ、ＳＯ_４ ^２−＝６０ｐｐｍ）に、露出面に対して比液量が６ｍＬ／ｃｍ^２となるように浸漬した。１回の浸漬時間を８時間とし、次いで大気中で１６時間放置するサイクル試験を３ヶ月間実施した。試験後、試験片のステンレス鋼近傍のアルミニウム合金板の断面を観察し、腐食部１３における最大腐食深さを測定した。なお、最大腐食深さについては、１０μｍ未満は合格、それ以上は不合格である。

（３）圧延加工性
仕上げた圧延板の割れの有無を目視で観察し、割れの発生が見られたものを、圧延加工性不良と判断した。

（４）ろう付け性
アルミニウム合金製熱交換器本体１は冷却器３と蓋４とをろう付けで接合する。そのため、各アルミニウム合金板に窒素雰囲気下でろう付け相当の加熱処理（６００℃で３分間）を施し、材料の溶融状態を目視で観察し、溶融が発生が見られたものを、ろう付け性不良と判断した。
なお、自己腐食性が不良な比較例についてもろう付け性を判断した。

各実施例、比較例、参考例で作成した試料の９０℃における分極曲線測定結果をカソード電流密度（μＡ／ｃｍ^２）として表３、４に示す。
各実施例、比較例、参考例につき実施したアルカリ腐食性試験の結果を腐食深さとして表３、４に示す。
各実施例、比較例、参考例に示す合金の圧延加工性については、各実施例、参考例は満足するものであった。比較例についてはその判断結果を表４の備考２欄に示す。
各実施例、比較例、参考例に示すろう付け性については、各実施例、参考例は満足するものであった。比較例についてはその判断結果を表４の備考２欄に示す。

本発明例１〜１８のアルミニウム合金は、Ｎｉ、Ｆｅ及びＳｉを規定量含有しているので、ｐＨが１１、温度が９０℃のアルカリ腐食液中で、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下の範囲内となっている。その結果、腐食深さが最大でも８μｍであり、基準とする９μｍ以下であり良好な高温のアルカリ耐食性を示し、圧延加工性、ろう付け性も良好であった。

本発明例１９〜２１は、Ｎｉ、Ｆｅ及びＳｉを規定量含有したアルミニウム合金であり、本発明の規定する範囲内でアルカリ腐食液のｐＨと温度とを変化させ実施例である。いずれも、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下の範囲内にあった。その結果、腐食深さが温度１００℃と過酷な条件でも５μｍであり良好な高温アルカリ耐食性を示し、圧延加工性、ろう付け性も良好であった。

本発明例２２〜２４は、アルミニウム合金がＮｉ、Ｆｅ及びＳｉを規定量含有しているので、ｐＨが１１、温度が９０℃のアルカリ腐食液中で、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３０４の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下の範囲内にあった。その結果、腐食深さが０μｍであり良好な高温のアルカリ耐食性を示し、圧延加工性、ろう付け性も良好であった。

比較例２５および２６では、アルミニウム合金がＮｉを含有せず、またＦｅとＳｉの含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例２７では、アルミニウム合金がＮｉを含有せず、ＦｅとＳｉとを含有するが、Ｆｅの含有量が多過ぎたため、最大腐食深さは合格であったが、圧延加工性が劣った。

比較例２８、２９では、アルミニウム合金がＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するもののいずれも含有量が少な過ぎたため、ステンレス鋼の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例３０では、アルミニウム合金がＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するが、Ｆｅ含有量とＮｉ含有量が多過ぎたため、最大腐食深さは合格であったが圧延加工性が劣った。

比較例３１および３２では、アルミニウム合金がＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するが、いずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例３３では、アルミニウム合金がＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するが、Ｎｉの含有量が多過ぎたため、最大腐食深さは合格であったが圧延加工性が劣った。

比較例３４、３５では、アルミニウム合金はＮｉを含有せず、Ｆｅ、Ｓｉを含有するが、いずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例３６では、アルミニウム合金がＮｉを含有せず、Ｆｅ、Ｓｉを含有するが、Ｓｉ含有量が多過ぎたため、ろう付け性が不良であった。

比較例３７では、アルミニウム合金はＮｉを含有せず、ＦｅとＳｉを含有するがいずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例３８では、アルミニウム合金はＮｉを含有せず、ＦｅとＳｉを含有するが、Ｆｅ含有量が多過ぎたため、最大腐食深さは合格であったが圧延加工性が劣った。

比較例３９では、アルミニウム合金はＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するが、いずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例４０は、アルミニウム合金はＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するが、Ｎｉの含有量が多過ぎたため、最大腐食深さは合格であったが圧延加工性が劣った。

比較例４１、４２および４３は、比較例２５のアルミニウム合金において、本発明の規定する範囲内でアルカリ腐食液のｐＨと温度とを変化させた例である。いずれも、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例４４は、比較例２５のアルミニウム合金において、本発明の規定する範囲外までアルカリ腐食液のｐＨを上げた例である。見かけ上は局所腐食が認められないほど自己腐食が過大であった。

比較例４５は、本発明例２のアルミニウム合金において、本発明の規定する範囲外までアルカリ腐食液のｐＨを上げた例である。見かけ上は局所腐食が認められないほど自己腐食が過大であった。

比較例４６は、アルミニウム合金はＮｉを含有せず、ＦｅとＳｉを含有するが、いずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３０４の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例４７は、アルミニウム合金はＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉを含有するものの、いずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３０４の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

比較例４８は、アルミニウム合金はＮｉを含有せず、Ｆｅ、Ｓｉを含有するもののいずれも含有量が少な過ぎたため、ＳＵＳ３０４の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以上になって最大腐食深さが不合格であった。

参考例４９、５０では、比較例２５のアルミニウム合金において、本発明の規定する範囲外までアルカリ腐食液のｐＨあるいは温度を低下させた例である。いずれも、腐食環境がよりマイルドとなり、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下の範囲内になった。その結果、腐食深さが１０μｍ未満であり良好な高温でのアルカリ耐食性を示した。

参考例５１、５２では、本発明例２のアルミニウム合金において、本発明の規定する範囲外までアルカリ腐食液のｐＨあるいは温度を低下させた例である。いずれも、腐食環境がよりマイルドとなり、アルミニウム合金の自然電位におけるＳＵＳ３１６の電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下の範囲内になった。その結果、腐食深さが０μｍとなり良好な高温でのアルカリ耐食性を示した。

本発明によれば、アルミニウム合金がＮｉ、Ｆｅ及びＳｉを規定量含有しているので、ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃のアルカリ腐食液中でも、腐食深さが基準となる１０μｍ以下（本発明例では８μｍ以下）であり、良好な高温でのアルカリ耐食性を示し、圧延加工性、ろう付け性も良好である。

本発明によれば、例えば輸送機用アルミニウム合金製熱交換器として用いることができ、ステンレス鋼製配管接合部近傍における優れたアルカリ耐食性を有し、熱交換器の耐久性を著しく向上させるものであり、工業上顕著な効果を奏するものである。

１・・・アルミニウム合金製熱交換器
２・・・配管（ステンレス鋼製継手）
３・・・冷却器
４・・・蓋
１１・・・アルミニウム合金板
１２・・・ステンレス鋼板
１３・・・腐食部

Claims

ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気中でステンレス鋼との接合部を構成するアルミニウム合金であって、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金。
ｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気中で使用可能なアルミニウム合金とステンレス鋼との接合体であって、前記アルミニウム合金が、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の自然電位におけるステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下であるアルミニウム合金とステンレス鋼との接合体。
アルミニウム合金製熱交換器本体と、該熱交換器本体に設けられたステンレス鋼製配管とからなり、前記熱交換器本体と配管との接合部がｐＨ９〜１１、温度８０〜１００℃の腐食雰囲気に曝されている熱交換器であって、前記アルミニウム合金が、必須元素として（ａ）Ｆｅ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％、（ｂ）Ｎｉ：０．８５〜１．５ｍａｓｓ％及び（ｃ）Ｓｉ：０．８５〜２．０ｍａｓｓ％から成る群から選択されるいずれか１種、（ａ）及び（ｂ）、或いは、（ａ）及び（ｃ）を含有し、選択元素として（ａ）〜（ｃ）の１種又は２種の元素を前記各含有量の下限値未満において更に含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金の自然電位における前記ステンレス鋼のカソード電流密度が２０μＡ／ｃｍ^２以下である熱交換器。