JPH02228495A - 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 - Google Patents
銅製熱交換器用フィン材とその製造方法Info
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- JPH02228495A JPH02228495A JP4917789A JP4917789A JPH02228495A JP H02228495 A JPH02228495 A JP H02228495A JP 4917789 A JP4917789 A JP 4917789A JP 4917789 A JP4917789 A JP 4917789A JP H02228495 A JPH02228495 A JP H02228495A
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Landscapes
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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。
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〕
自動車等の腐食環境の激しい条件で使用される銅製熱交
換器に好適なフィン材とその製造方法に関するものであ
る。
換器に好適なフィン材とその製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕近年自動
車用熱交換器の軽量化に伴なう熱交換器用フィン材の薄
肉化指向が高まる一方、融雪材等による塩害腐食が問題
となっており、この塩害腐食によるフィンの激しい腐食
損耗は放熱特性の低下や強度劣化等熱交換器に対して重
大な影響を与えている。
車用熱交換器の軽量化に伴なう熱交換器用フィン材の薄
肉化指向が高まる一方、融雪材等による塩害腐食が問題
となっており、この塩害腐食によるフィンの激しい腐食
損耗は放熱特性の低下や強度劣化等熱交換器に対して重
大な影響を与えている。
一般に熱交換器用、フィン材には耐食性と共に強度等が
要求されているが、耐食性の改善という点では、例えば
Cu−Ni系耐食合金の如く、第2.第3の元素の添加
による材料そのものの合金化によっても可能であるが、
コスト増を招き、経済的に不利となるばかりでなく、熱
伝導性(導電性)の大巾な低下を招き、耐食性の面では
優れているも、高導電性が要求される熱交換器用フィン
材としては全く不適なものとなってしまう。
要求されているが、耐食性の改善という点では、例えば
Cu−Ni系耐食合金の如く、第2.第3の元素の添加
による材料そのものの合金化によっても可能であるが、
コスト増を招き、経済的に不利となるばかりでなく、熱
伝導性(導電性)の大巾な低下を招き、耐食性の面では
優れているも、高導電性が要求される熱交換器用フィン
材としては全く不適なものとなってしまう。
一方本来腐食は表面での現象であるところから、材料の
表面のみを改質することにすれば、導電性の低下を低く
おさえて耐食性を向上させることも可能である。このよ
うな考えに基づき、例えば自動車ラジェータ用フィン材
として、高導電性銅系材料の表面にZnの拡散層を形成
し、犠牲陽極的に内部の芯材を保護し、導電性は芯材に
もたせた熱交換器用フィン材が提案されている。事実表
面にZnの拡散層を形成することにより、耐食性改善の
明瞭な効果が認められるが、導電性との兼ね合いにより
、表層に形成されるZnの拡散層は片側数μ程度に限定
されていることと、この場合表面がCu−Zn合金、い
わゆる黄銅となるため、黄銅特有の脱亜鉛腐食によりZ
nが消失し、長期間に渡ってZnの犠牲陽極効果を保持
できないという問題がある。
表面のみを改質することにすれば、導電性の低下を低く
おさえて耐食性を向上させることも可能である。このよ
うな考えに基づき、例えば自動車ラジェータ用フィン材
として、高導電性銅系材料の表面にZnの拡散層を形成
し、犠牲陽極的に内部の芯材を保護し、導電性は芯材に
もたせた熱交換器用フィン材が提案されている。事実表
面にZnの拡散層を形成することにより、耐食性改善の
明瞭な効果が認められるが、導電性との兼ね合いにより
、表層に形成されるZnの拡散層は片側数μ程度に限定
されていることと、この場合表面がCu−Zn合金、い
わゆる黄銅となるため、黄銅特有の脱亜鉛腐食によりZ
nが消失し、長期間に渡ってZnの犠牲陽極効果を保持
できないという問題がある。
前述の如く表層に形成されるZnの拡散層は、片側数μ
程度に限定されてはいるが、黄銅特有の脱亜鉛腐食を抑
制低減するのに有効な第3元素を拡散中に添加し、拡散
層自体の高耐食化を計ることができれば、更に耐食性を
改善することも可能となる。
程度に限定されてはいるが、黄銅特有の脱亜鉛腐食を抑
制低減するのに有効な第3元素を拡散中に添加し、拡散
層自体の高耐食化を計ることができれば、更に耐食性を
改善することも可能となる。
拡散層中に第3元素を添加する方法としては、(1)芯
材中に第3元素Xを添加しておき、拡散処理時にXを拡
散層中に拡散させる方法。
材中に第3元素Xを添加しておき、拡散処理時にXを拡
散層中に拡散させる方法。
+2)Znの層と第3元素Xの層を複層積層し、拡散処
理により拡散層中にXを添加する方法。
理により拡散層中にXを添加する方法。
(31Znの層と第3元素Xの合金(Zn−X合金)と
して被覆し、拡散処理により拡散層内にXを添加する方
法。
して被覆し、拡散処理により拡散層内にXを添加する方
法。
あるいはこれ等の組み合せによる方法等が考えられる。
本発明はこれに鑑み、Cu又はCu合金条の表面に形成
されたC u −Z r1拡散層の耐食性改善の効果に
対する添加元素の影響にについて検討の結果、Niの添
加が有効であり、ZnNi合金として被覆することが好
適であることを知見し、更に検討の結果、耐食性に優れ
た銅製熱交換器用フィン材とその製造方法を開発したも
のである。
されたC u −Z r1拡散層の耐食性改善の効果に
対する添加元素の影響にについて検討の結果、Niの添
加が有効であり、ZnNi合金として被覆することが好
適であることを知見し、更に検討の結果、耐食性に優れ
た銅製熱交換器用フィン材とその製造方法を開発したも
のである。
即ち本発明フィン材は、Cu又はCu合金条の表面に、
Zn−Ni合金とCuとの拡散層を形成し、該拡散層の
表面におけるZn濃度を10〜42%としたことを特徴
とするものである。
Zn−Ni合金とCuとの拡散層を形成し、該拡散層の
表面におけるZn濃度を10〜42%としたことを特徴
とするものである。
また本発明製造方法は、Cu又はCu合金条の表面に、
電気メッキによりNi含有率6〜18v1%のZn−N
i合金を被覆した後、加熱拡散処理するか、又は加熱拡
散処理と圧延加工を施すことにより拡散層の表面におけ
るZn濃度を10〜42wt%とすることを特徴とする
ものである。
電気メッキによりNi含有率6〜18v1%のZn−N
i合金を被覆した後、加熱拡散処理するか、又は加熱拡
散処理と圧延加工を施すことにより拡散層の表面におけ
るZn濃度を10〜42wt%とすることを特徴とする
ものである。
本発明はCu又はCu合金条の表面に、耐食性の優れた
Ni含有率6〜1811%のZn−Ni合金を被覆し、
加熱拡散処理によりCu又はCu合金条の表面にZn−
Ni合金とCuの拡散層を形成し、該拡散層の表面にお
けるZn濃度を10〜42v1%とすることによりZn
の脱亜鉛腐食を軽減し、かつZnの犠牲陽極的効果によ
り内部のCu又はCu合金を保護するものである。Zn
−Ni合金の被覆には電気メッキを用いメッキ浴として
はNi含有率が6〜18wt%となるメッキ浴及びメッ
キ条件であれば、硫酸塩浴、塩化物浴、硫酸塩と塩化物
の混合浴及びスルファミン酸浴等向れも使用できる。
Ni含有率6〜1811%のZn−Ni合金を被覆し、
加熱拡散処理によりCu又はCu合金条の表面にZn−
Ni合金とCuの拡散層を形成し、該拡散層の表面にお
けるZn濃度を10〜42v1%とすることによりZn
の脱亜鉛腐食を軽減し、かつZnの犠牲陽極的効果によ
り内部のCu又はCu合金を保護するものである。Zn
−Ni合金の被覆には電気メッキを用いメッキ浴として
はNi含有率が6〜18wt%となるメッキ浴及びメッ
キ条件であれば、硫酸塩浴、塩化物浴、硫酸塩と塩化物
の混合浴及びスルファミン酸浴等向れも使用できる。
メッキ浴のNi含有率を6〜18wt%としたのは、N
i含有率が6wt%以上で耐食性の優れたγ相主体の形
態となりはじめ、約10%以上でほぼγ相単相きなり、
耐食性が改善されるが、6wt%未満ではZnにNiが
同浴した相が主体となるため、耐食性の改善効果はほと
んどないか、あってもわずかであり、高価なNiを使用
するZn−Ni合金メッキのメリットが生かされないた
めである。また18v1%以下としたのは、これ以上N
i含有率を増加させても、更に耐食性が改善されること
がないことと、高価なNiが増加する分、経済的に不利
となるためで、好ましくはNi含有率10〜!5W(%
とすることが望ましい。
i含有率が6wt%以上で耐食性の優れたγ相主体の形
態となりはじめ、約10%以上でほぼγ相単相きなり、
耐食性が改善されるが、6wt%未満ではZnにNiが
同浴した相が主体となるため、耐食性の改善効果はほと
んどないか、あってもわずかであり、高価なNiを使用
するZn−Ni合金メッキのメリットが生かされないた
めである。また18v1%以下としたのは、これ以上N
i含有率を増加させても、更に耐食性が改善されること
がないことと、高価なNiが増加する分、経済的に不利
となるためで、好ましくはNi含有率10〜!5W(%
とすることが望ましい。
Zn−Ni合金メッキ後の加熱拡散処理はメッキ層とC
u又はCu合金条との相互拡散により、両者の密着性を
強固にすると共に、Cu中へのZnとNiとの拡散速度
の差(Znの方がNiより速い)を利用し、Zn−Ni
7層の形態を維持しながらZnの一部をCuに置きかえ
、拡散層の表面側を高耐食性のCu−Zn−Ni合金層
とし、その下層をCu−Zn合金層とする2層の拡散層
となることで拡散層に犠牲陽極効果と高耐食性を兼ねそ
なえさせるためである。
u又はCu合金条との相互拡散により、両者の密着性を
強固にすると共に、Cu中へのZnとNiとの拡散速度
の差(Znの方がNiより速い)を利用し、Zn−Ni
7層の形態を維持しながらZnの一部をCuに置きかえ
、拡散層の表面側を高耐食性のCu−Zn−Ni合金層
とし、その下層をCu−Zn合金層とする2層の拡散層
となることで拡散層に犠牲陽極効果と高耐食性を兼ねそ
なえさせるためである。
しかして拡散層表面でのZn濃度を10〜42wt%と
したのは、次の理由による。Zn−Ni合金メッキ拡散
フィン材の場合、耐食性改善効果と導電性との兼ね合い
より、メッキ厚/芯材(被膜率)は0.04〜(1,1
1程度が望ましく、又熱交換器用フィン材とした最終的
に使用される時の板厚が一般に30〜45μ程度である
こと考慮すると、]Qvt%未満となるような拡散処理
を施した場合には、過剰拡散となり、導電性の低下が大
きくなりすぎるためであり、またメッキ厚及び被覆率が
同じであれば、拡散層表面でのZn濃度が10wt%の
ものよりも耐食性が劣るためである。また42v1%を
超える様な拡散処理の場合には、拡散不足となり、導電
性の問題は特になくなるが半田付は性、圧延性等が悪く
なるためであり、又メッキ厚及び被覆率が同じであれば
、拡散層表面でのZn濃度が42wt%のものよりも耐
食性が劣ってくるためである。
したのは、次の理由による。Zn−Ni合金メッキ拡散
フィン材の場合、耐食性改善効果と導電性との兼ね合い
より、メッキ厚/芯材(被膜率)は0.04〜(1,1
1程度が望ましく、又熱交換器用フィン材とした最終的
に使用される時の板厚が一般に30〜45μ程度である
こと考慮すると、]Qvt%未満となるような拡散処理
を施した場合には、過剰拡散となり、導電性の低下が大
きくなりすぎるためであり、またメッキ厚及び被覆率が
同じであれば、拡散層表面でのZn濃度が10wt%の
ものよりも耐食性が劣るためである。また42v1%を
超える様な拡散処理の場合には、拡散不足となり、導電
性の問題は特になくなるが半田付は性、圧延性等が悪く
なるためであり、又メッキ厚及び被覆率が同じであれば
、拡散層表面でのZn濃度が42wt%のものよりも耐
食性が劣ってくるためである。
また圧延加工は加熱拡散と相俟って密着性を改善し、寸
法精度を向上すると共にメッキ層を加工組織とすること
により、フィン材の強度を改善するためである。加熱拡
散処理と圧延加工は何れを先に施しても、本発明の効果
は得られるが、最終工程で圧延加工を施すことか望まし
い。
法精度を向上すると共にメッキ層を加工組織とすること
により、フィン材の強度を改善するためである。加熱拡
散処理と圧延加工は何れを先に施しても、本発明の効果
は得られるが、最終工程で圧延加工を施すことか望まし
い。
Mgを0.02wt%含有する厚さ0.065mmの耐
熱銅条(導電率95.5%TACS)に、下記メッキ浴
を用いてZn−Ni合金メツを両面に施した後、300
〜600℃で加熱拡散処理し、拡散層表面で種々のZn
濃度を有する試料を作成した。これを圧延加工して厚さ
0.036m+のフィン材とした。
熱銅条(導電率95.5%TACS)に、下記メッキ浴
を用いてZn−Ni合金メツを両面に施した後、300
〜600℃で加熱拡散処理し、拡散層表面で種々のZn
濃度を有する試料を作成した。これを圧延加工して厚さ
0.036m+のフィン材とした。
これらについて腐食試験を行ない腐食速度を測定した。
その結果を第1表に示す。
腐食試験はIts l 237+に基づく塩水噴霧を1
時間行なった後、湿度30%の恒温槽に30分間保持し
、更に温度70℃、湿度95%の恒温恒湿層内に22.
5時間保持することを30回繰り返すことによって行っ
た。その後希硫酸溶液により腐食生成物のみを溶解除去
し、腐食試験前後の重量より腐食減量を求めた。
時間行なった後、湿度30%の恒温槽に30分間保持し
、更に温度70℃、湿度95%の恒温恒湿層内に22.
5時間保持することを30回繰り返すことによって行っ
た。その後希硫酸溶液により腐食生成物のみを溶解除去
し、腐食試験前後の重量より腐食減量を求めた。
メッキ浴I
N i 304
Z n S O4
N a S O4
Al (So。
H
温度
電流密度
メッキ浴2
1SO4
nSO4
aSO4
・ 6H20
・ 7H20
・6 H203QOg/l
・7H2o Hg#!100g#り
、・14−18H2030g71
2.5
50℃
5^/dirr
300!/1
80x/1
10(Ig/l
AI (SO4) 3 ・H−18H2H
温度
電流密度
メッキ浴3
N i S O4・6H20
ZnS04 ・7H2O
aSOa
A12 (SO4)3 ・14 18H2H
温度
電流密度
メッキ浴4
NiSO< ・6H20
ZnSO4・7H2O
azSOa
AI!2 (SO4)3 ・14〜18H2H
温度
電流密度
0 3[1g/1
2.5
50℃
35^/dITf
Box/1
220g/A’
10(Ig/1
0 30g71
1.5
50℃
5A/dtrr
50g#’
250!/1
100!/1
0 30x/1
50℃
5^/dd
メッキ浴5
NiSO4・6H20
ZnSO4” 7H2O
a2So4
Al 2 (SO4) 3 ・+4−18H2H
温度
電流密度
300 t/1
20!/A’
100g/1
0 30g#!
1.5
50℃
5^/d11?
第1表より明らかなように、拡散層表面でのZn1度が
10〜42wt%の範囲内にあっても、メッキ膜中のN
i含有量が下限の6v1%未満である比較フィン材魔9
は脱亜鉛腐食を起し易いため、腐食減量も大きく耐食性
に劣っていることが判る。これに対し、拡散層表面のZ
nlfl度が10〜4211%の範囲内で、メッキ膜中
のNi含有量が6〜18W(%の範囲内にある本発明フ
ィン材Nα1〜6では耐食性が向上していることが判る
。
10〜42wt%の範囲内にあっても、メッキ膜中のN
i含有量が下限の6v1%未満である比較フィン材魔9
は脱亜鉛腐食を起し易いため、腐食減量も大きく耐食性
に劣っていることが判る。これに対し、拡散層表面のZ
nlfl度が10〜4211%の範囲内で、メッキ膜中
のNi含有量が6〜18W(%の範囲内にある本発明フ
ィン材Nα1〜6では耐食性が向上していることが判る
。
またメッキ膜中のNi含有lが6〜18wt%の範囲内
にあっても、過剰拡散により、拡散層表面におけるZn
濃度が下限の10wt%未満である比較フィン材Nα7
は導電率の低下が大きく、かつ腐食減量も大きく耐食性
も劣ることが判る。
にあっても、過剰拡散により、拡散層表面におけるZn
濃度が下限の10wt%未満である比較フィン材Nα7
は導電率の低下が大きく、かつ腐食減量も大きく耐食性
も劣ることが判る。
更に拡散層表面のZnlll度が上限の42wt%を越
える比較フィン材魔8では、半田付は性が悪くなり、圧
延途中一部に割れを生じる等の問題がある。
える比較フィン材魔8では、半田付は性が悪くなり、圧
延途中一部に割れを生じる等の問題がある。
一方拡散層中のNi含有率が18w(%を越える比較フ
ィン材klOはより以上の耐食性の向上が認められず、
Niを多く使用した分だけコストアップにつながり不利
となる。
ィン材klOはより以上の耐食性の向上が認められず、
Niを多く使用した分だけコストアップにつながり不利
となる。
このように本発明によれば、銅製熱交換器用フィン材の
耐食性を効果的に改善すると共に、熱伝導性の低下を低
くおさえることが可能となり、放熱用フィンとしての使
用寿命を向上させ、かつ薄肉軽l化を可能にする等工業
上顕著な効果を奏するものである。
耐食性を効果的に改善すると共に、熱伝導性の低下を低
くおさえることが可能となり、放熱用フィンとしての使
用寿命を向上させ、かつ薄肉軽l化を可能にする等工業
上顕著な効果を奏するものである。
Claims (2)
- (1) Cu又はCu合金条の表面に、Zn−Ni合金
とCuとの拡散層を形成し、該拡散層の表面におけるZ
n濃度を10〜42wt%としたことを特徴とする銅製
熱交換器用フィン材。 - (2) Cu又はCu合金条の表面に、電気メッキによ
りNi含有率6〜18wt%のZn−Ni合金を被覆し
た後、加熱拡散処理するか、又は加熱拡散処理と圧延加
工を施すことにより、拡散層の表面におけるZn濃度を
10〜42wt%とすることを特徴とする銅製熱交換器
用フィン材。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE68916631T DE68916631T2 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Werkstoff auf Kupferbasis für die Kühlrippen eines Wärmetauschers und Verfahren zu seiner Herstellung. |
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JPS61110794A (ja) * | 1984-11-06 | 1986-05-29 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 銅箔の表面処理方法 |
JPH02200794A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP4917789A patent/JPH02228495A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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JPS61110794A (ja) * | 1984-11-06 | 1986-05-29 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 銅箔の表面処理方法 |
JPH02200794A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 |
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