JPH02170998A - アルミニウム製熱交換器の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車用コンデンサ、ラジェーター、エバ
ポレーター等に用いられるアルミニウム製熱交換器の表
面処理方法、特に熱交換器構成部材の表面に犠牲防食層
としての亜鉛拡散層を形成する表面処理方法に関する。

なおこの明細書において、アルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味で用いる。

従来の技術 上記のような自動車用のアルミニウム製熱交換器などで
は、耐食性の向上のためにチューブやフィン等熱交換器
構成部材の表面に亜鉛拡散層を形成することが行われて
いる。

このような亜鉛拡散層を形成する方法として、従来、亜
鉛化合物を含む水溶液中に熱交換器を浸漬して各構成部
材の表面に亜鉛被覆層を形成したのち、加熱して亜鉛拡
散処理を実施する方法が知られている（例えば特公昭５
５−３６９１７号）。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記のように浸漬法により亜鉛被覆層を形成
した場合、該亜鉛被覆層の厚さか各熱交換器構成部材の
表面全体で均一となるため、拡散処理後の表面亜鉛濃度
さらには拡散層内部の亜鉛濃度も表面全体を通して均一
となり、このため熱交換器（１４成部材の表面が全体腐
食され易くなって亜鉛層の層状剥離（脱落）を起こし、
その結果各構成部材の接合が外れフィン等の脱落を早期
に来し易いという問題があった。また却って耐食性にも
劣るものであった。

この発明はかかる問題を解消するためになされたもので
あって、フィン等の脱落の危険を軽減でき、かつ耐食性
の史なる向上をも図りうるアルミニウム製熱交換器の製
作提供を］」的とし、このための表面処理方法を提供す
るものである。

課題を解決するための手段 上記［１的は、アルミニウム製熱交換器を亜鉛メッキ処
理浴中に無通電状態で所定時間浸漬してジンケート処理
を施したのち、同一組成処理溶中で電気亜鉛メッキ処理
を施すことにより、前記熱交換器の構成部材の表面に皮
膜厚さの不均一な亜鉛被覆層を形成し、その後該熱交換
器を加熱して亜鉛拡散処理を実施することを特徴とする
アルミニウム製熱交換器の表面処理方法によって達成さ
れる。

熱交換器の種類、型式は特に限定されることはなく、第
１図に示すような蛇行状に曲成したチューブ（，２）の
平行部間にコルゲートフィン（３）を介在状態に接合し
たサーペンタイン型熱交換器（１）を始め、積層型熱交
換器、プレートフィン型熱交換器その他あるゆる種類の
アルミニウム製熱交換器にこの発明を適用できる。

なお、熱交換器の各構成部材の接合方法も特に限定しな
いが、一般的にはろう何誌が用いられ、殊に構成部材表
面をｔ１１浄な状態に保持しうる点でフラックスろう何
誌よりも真空ろう何誌を用いるのが良い。

前記ジンケート処理は、熱交換器表面の酸化皮膜を除去
して置換作用による厚さの均一なジンケート皮膜を形成
することで、次工程の電気亜鉛メッキ処理において形成
される亜鉛メッキ皮膜の熱交換器表面に対する密着性を
高める下地処理として実施するものである。ここに、熱
交換器を浸漬する処理浴は電気亜鉛メッキ処理に使用す
る処理浴と同一組成のものを用いる。

具体的な浴組成としては、 ＺｎＯ：　５〜１５ｇ／Ｊ２、 ＮａＯＨ：　５０〜１５０ｇ／Ω、 光沢剤＝３〜１０ｉ／ρ を含有するものを好適に使用しうる。上記光沢剤は、浴
の安定に役立つものであり、例えばアミノアルデヒドを
好適に使用しうる。浸漬時間は５秒間程度以上行えば良
い。それより短いと充分な厚さのジンケート皮膜か得ら
れず、ひいては亜鉛メッキ皮膜の熱交換器表面に対する
良好な奇貨性が得られない虞れがある。しかし、あまり
長時間浸漬してもジンケート皮膜の成長に限界があるこ
とから時間的なロスを招くだけである。最適な浸漬時間
は１５〜９０秒間程度である。また浴温は２０〜３５℃
程度とするのが望ましい。２０℃未満だと同一厚さを得
るのに浸漬時間が長くなり時間的なロスを招き易いから
である。逆に３５℃を超えると浴中の光沢剤が変質分離
し、浴か安定性を失ってジンケート皮膜の均一形成がで
きにくいからである。特に好適な浴温度は２５〜３０℃
程度である。

ジンケート処理後の電気亜鉛メッキ処理は、そのまま同
処理浴中で、あるいは別に設けた同一組成の処理浴中で
通電することにより行う。

このように、前記ジンケート処理に続いてこの電気亜鉛
メッキ処理を施すことにより、熱交換器の各構成部材の
表面に奇貨性の良好な亜鉛メッキ皮膜を形成することが
できる。而して、電気メッキ処理においては、一般に、
メッキのつきまわり性はメッキ対象物の全表面に対して
同じではなく、メッキ対象物の中央部ないし奥部よりも
端部においてつきまわり性が良い。従って端部において
亜鉛メッキ皮膜が相対的に厚くなり、他の部分で薄くな
り、皮膜厚さに不均衡を生じる。この現象はメッキ対象
物の形状が１娶雑であるほど著しい。本発明はこの現象
を利用するものである。即ち、電気亜鉛メッキ処理工程
において、熱交換器構成部材の表面における亜鉛メッキ
皮膜の析出の度合は各部で異なり、例えば第１図に示し
たチューブ（２）を例にとると、第２図（ａ）に示すよ
うに、幅方向の端部（２ａ）外表面では析出が促進され
て比較的厚い亜鉛メッキ皮膜（５）が形成されるが、中
央部（２ｂ）になるに従い亜鉛メッキ皮膜の生成率が減
少し、単なるジンヶ−１・処理を受けているのと同じ状
態となり、亜鉛メッキ皮膜（５）の厚さは薄くなる。従
って、ジンケート皮膜（４）と電気亜鉛メッキ皮ｖ、（
５）とで構成される亜鉛被覆層（６）の厚さも当然に不
均一となる。

なお、不均一の度合は熱交換器の形状が複雑であるほど
、また奥行き方向の幅が大きいほど若しい。ここで、前
記亜鉛被覆層（６）の最大厚さは０．３〜８．０μｍの
範囲に設定するのが望ましい。０，３μｍ未満では、次
工程で亜鉛拡散処理を施してもアルミニウム材の表面亜
鉛濃度が全体として低すぎるものとなり、所期する防食
効果を発揮できなる危険がある。逆に８゜０μｍを超え
るとこの部分の表面亜鉛濃度が過剰となり、防食効果の
面で無益となる危険がある。亜鉛被覆層の最大厚さの特
に好適な範囲は１．０〜３．０μｍ程度である。

電気亜鉛メッキ処理後に実施する亜鉛拡散処理は、常法
に従い４５０°Ｃ程度以上の温度で加熱することにより
行うものである。但し、この処理は非真空中において行
うことが必要である。

真空中では亜鉛が飛散してしまい所期する亜鉛拡散層を
得ることができないからである。この拡散処理によって
熱交換器構成部材の表面に形成される亜鉛拡散層の表面
濃度、内部濃度は、亜鉛被覆層（６）の厚さに対応した
ものとなる。

即ち、第２図（ｂ）に示すように、亜鉛被覆層（６）の
厚さが厚いチューブ等の幅方向の端部外表面付近では濃
度が高（なるのに対し、亜鉛被覆層（６）の厚さが薄い
中央部では濃度は低くなり、全体的に見て亜鉛濃度に勾
配を生じたものとなる。従って、熱交換器を腐食環境で
使用した場合、チューブ等の端部において腐食が優先的
に進行する一方、中央部では腐食が抑制され、その結果
全面腐食、層状剥離に至る危険が回避される。なお、こ
の発明では拡散層の亜鉛濃度が熱交換器構成部材の各部
で不均一であれば良く、亜鉛ｌ濃度の具体的範囲を規定
するものではない。しかし、表面亜鉛濃度の最大値は１
〜１０ｗｔ％程度とするのが良い。表面亜鉛濃度の最大
値が１ｗｔ％程度未満では所期する防食効果が得られな
い虞れがある。逆に、表面亜鉛濃度の最大値が１０ｖＬ
％程度を超えると、この部分で亜鉛の腐食が早期に進行
し、結果的に良好な防食効果が青られない虞れがある。

好ましくは５ｗｔ％程度以下が良い。なお、亜鉛拡散層
の深さはこの発明の要件ではないが、拡散層の深さが３
０μｍ未満では所期する防食効果が得られない虞れがあ
り、３００μｍを超えるとこの部分で亜鉛の腐食が早期
に進行し、結果的に良好な防食効果が得られない虞れが
ある。従って亜鉛拡散層の深さは３０〜３００μｍ程度
の範囲とするのが良い。特に好適には１００〜２００μ
ｍ程度が良い。

発明の効果 この発明は、上述の次第で、ジンケート処理後の電気亜
鉛メッキ処理により、熱交換器１１４成部材の表面に厚
さの不均一な亜鉛被覆層を形成し、その後加熱拡散処理
を実施するものであるから、拡散処理後における表面亜
鉛濃度さらには拡散層内部の濃度も熱交換器構成部材表
面の各部において不均一となる。このため、亜鉛拡散層
において腐食が進行拡大していく部分とそうでない部分
とを生じる結果、熱交換器Ｎ４成部材表面が均一に腐食
されることがなくなる。従って全体腐食さらには層状剥
離に至る危険を減少でき、構成部材の接合解除による脱
落を防＋Ｌできる。しかも熱交換器に一層優れた耐食性
を付与することができる。また、ジンケート処理と電気
亜鉛メッキ処理とを同一組成の処理浴中で行うものであ
るから、処理浴の調製、維持管理も容易となり好都合か
つ経済的であるのみならず、処理工程の簡素化を図りう
る。

実施例 Ａ１０５０合金からなる肉厚０．７ｍｍの多孔偏平状の
押出チューブ材と、Ａｌ１００からなる厚さ０．１５ｍ
のコルゲートフィンとを組合せて真空ろう付し、第１図
のようなサーベンタイン型熱交換器を複数製作した。

次に、上記熱交換器の表面を常法に従って清浄にしたの
ち、これを下記浴組成からなる亜鉛メッキ処理浴中に無
通電状態に浸ｌ貴し、ジンケート処理を施した。浴ＰＡ
　ｓ浸漬時間は各熱交換器につき第１表に示すように各
種に変えて行った。

［亜鉛メッキ処理浴組成］ Ｎ　ａ　ＯＨ９０９／　Ｄ Ｚ　ｎ　ＯＩ　ＣＪ９　／Ω アミノアルデヒド　５Ｉｎｌ／Ω （光沢剤） 上記ジンケート処理により、各熱交換器のチューブ、フ
ィンにはそれぞれ均一な厚さのジンケート皮膜が形成さ
れていた。このジンケート皮膜の厚さを測定したところ
、第１表に示すとおりであった。

次いで、Ｎ０１０を除く各熱交換器を同処理浴中に浸漬
し、常法に従って通電することにより電気亜鉛メッキ処
理を施した。処理条件は第１表のとおりとした。

そして得られた熱交換器におけるチューブ表面の亜鉛被
覆層の厚さを測定した。測定部位は第２図に示すように
、熱交換器（１）のほぼ中心部に位置するチューブ（２
）の幅方向の端部（２ａ）と幅方向の中央部（２ｂ）と
した。

次に、電気亜鉛メッキ処理したもの及びしなかったもの
を大気中にて第１表に示す条件で加熱して亜鉛拡散処理
を施し、チューブ表面の亜鉛濃度と拡散層の深さを測定
した。測定点は前記の亜鉛被覆層の、１ｐ」定点と同じ
とした。以上の結果をまず第１表に示す。

［以下余白コ 次に、上記工程を経た各熱交換器につき、フィン脱落の
危険度合を調べるために、塩水噴霧→湿度９０〜１００
％の湿潤状態→乾燥、の各工程を１サイクルとしてこれ
を繰返し、フィン脱落に至るまでのサイクル数を調べた
（腹合サイクル試験）。また、耐食性を調べるためＪＩ
Ｓ−Ｈ−８６８１に基（ＣＡＳＳ試験を実施した。その
結果を下記第２表に示す。

［以下余白］ 第２表 性にも優れた熱交換器となしうろことを確認しえた。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム製熱交換器の一例であるサーペン
タイン型熱交換器の斜視図、第２図（ａ）は第１図にお
けるチューブの説明的拡大断面図、同図（ｂ）は前記チ
ューブの各部と亜鉛拡散処理後の表面亜鉛濃度との対応
関係を示す図である。 （１）・・・熱交換器、（２）・・・チューブ、（３）
・・・コルゲートフィン、（４）ジンケート皮膜、（５
）・・・、亜鉛メッキ皮膜、（６）・・・亜鉛技工層。 （注１）フィンが脱落するまでのサイクル数（注２）チ
ューブに孔があく時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム製熱交換器を亜鉛メッキ処理溶中に無通電
   状態で所定時間浸漬してジンケート処理を施したのち、
   同一組成処理溶中で電気亜鉛メッキ処理を施すことによ
   り、前記熱交換器の構成部材の表面に皮膜厚さの不均一
   な亜鉛被覆層を形成し、その後該熱交換器を加熱して亜
   鉛拡散処理を実施することを特徴とするアルミニウム製
   熱交換器の表面処理方法。