JPH04270060A - Al製熱交換器の製造方法 - Google Patents

Al製熱交換器の製造方法

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JPH04270060A
JPH04270060A JP5085791A JP5085791A JPH04270060A JP H04270060 A JPH04270060 A JP H04270060A JP 5085791 A JP5085791 A JP 5085791A JP 5085791 A JP5085791 A JP 5085791A JP H04270060 A JPH04270060 A JP H04270060A
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JP
Japan
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tube
heat exchanger
brazing
alloy
fin
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JP5085791A
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English (en)
Inventor
Motoyoshi Yamaguchi
山口 元由
Koichi Fujita
浩一 藤田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はAl製熱交換器の製造方
法に関するものであり、特にラジエーターやパラレルフ
ロータイプのコンデンサー等のチューブ外面の耐食性を
向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用のAl製熱交換器としてはラジ
エーターを始めとして、種々のものが用いられている。 なお、本明細書において、Al合金組成の説明は、すべ
てwt%を意味するが、これを略して単に%と記すこと
とする。例えば図1に示す構成のラジエーターでは、一
般的な使用材料はチューブ材としては板厚が0.4mm
程度の3層のブレージングシートで、チューブ外面にな
る層にはJISA4343(Al−7.5%Si)、J
ISA4045(Al−10%Si)等のAl−Si系
ろう材が、チューブ内面になる層にはJISA7072
(Al−1%Zn)、純Al等の芯材を犠牲防食する、
芯材より電位の卑な犠牲陽極材が、芯材にはJISA3
003(Al−0.15%Cu−1.1%Mn)が用い
られている。またフィン材にはコア外面の耐食性を考慮
してチューブを保護するためAl−1.1%Mn−1.
5%Zn、Al−0.1%In等のチューブ外表面の電
位より卑な電位を有する板厚0.1mm程度の犠牲フィ
ンが用いられている。またヘッダー材も板厚1.6mm
程度の3層のブレージングシートが使用されており、こ
のブレージングシートの芯材にはJISA3003、熱
媒体が流れる側にはAl−1%Zn−0.5%Mg合金
、コア外面側にはJISA4343やJISA4045
等のろう材が用いられている。これらの材料を所定形状
に成形して組立て、治具により固定し、一般的にはトリ
クロロエタンやフロン等の有機溶剤により脱脂する。 そしてKAlF4 、K2 AlF5 ・H2 O、K
3 AlF6 等からなる弗化物系のフラックスの5%
程度の水懸濁液をスプレー等により組立物に塗布し、水
を蒸発させるために200℃程度で乾燥する。その後窒
素ガス等により置換された非酸化性雰囲気のろう付炉に
挿入して、600℃程度に加熱してろう付を行っている
。そして冷却後に、プラスチック製のタンクをヘッダー
にかしめ方式で取りつけてラジエーターが完成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにして製造さ
れているラジエーターに要求される重要な特性のひとつ
として耐食性がある。そのうちチューブの外面側の耐食
性に関しては、一般的にはチューブ表面の電位より50
mV以上卑なフィンとの組合わせによりフィンを優先的
に腐食させてチューブを保護する、所謂犠牲フィンの考
え方が採用されている。ここで問題となるのが腐食環境
である。犠牲フィンの考え方では、フィンとチューブ表
面との間で電解質を介して防食電流が流れ、はじめてチ
ューブを保護することができるのである。例えばフィン
とチューブとが導通せず、チューブ表面のみが腐食環境
になった時には犠牲フィンの効果は全くない状況になっ
てしまう。例えばフィン成分にZnが含まれている場合
を考えると、ろう付時にはフィン中のZnが溶融ろうを
介してチューブ芯材に拡散する。このZnが未拡散の芯
材に対して電位が若干卑であるので犠牲層として働く。 しかしながらチューブのろうの厚さが少ない場合、即ち
溶融ろうが少ない場合にはフィン中のZnはチューブ芯
材に拡散しにくくなり、またろう付条件特に温度が低か
ったり全体の時間が短かったりするとフィンからZnが
拡散しにくくなり、芯材を保護する犠牲層としての効果
が得られない場合がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み種々検討の結果、チューブ外面のろう材にZnを
添加することによりチューブ芯材のZn拡散層を確実に
得ることが出来、Al製熱交換器のチューブの耐食性を
大幅に向上させることを見出したものである。即ち請求
項1記載の発明は、熱媒体が流れるチューブと放熱フィ
ンとを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方
法において、フィン材としてZnを0.5%以上含むA
l合金のベア材を用い、チューブ材としてAl合金芯材
の少なくともチューブの外側となる面にZnを0.5〜
5%含むAl−Si系ろう材をクラッドしたブレージン
グシートを用いて熱交換器を組付け、弗化物系フラック
スを塗布、乾燥し、非酸化性雰囲気中でろう付すること
を特徴とするAl製熱交換器の製造方法であり、請求項
2記載の発明は、熱媒体が流れるチューブと放熱フィン
とを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方法
において、フィン材としてZnを0.5%以上含み、さ
らにSn、Inを各々0.005〜1%の量で、1種ま
たは2種を含むAl合金のベア材を用い、チューブ材と
してAl合金芯材の少なくともチューブの外側となる面
にZnを0.5〜5%含むAl−Si系ろう材をクラッ
ドしたブレージングシートを用いて熱交換器を組付け、
弗化物系フラックスを塗布、乾燥し、非酸化性雰囲気中
でろう付することを特徴とするAl製熱交換器の製造方
法であり、請求項3記載の発明は、チューブ材が、Al
合金芯材のチューブの外側となる片面にZnを0.5〜
5%含むAl−Si系ろう材を、チューブの内側となる
他面に、芯材より電位の卑なAlまたはAl合金をクラ
ッドした3層クラッドのブレージングシートを用いるこ
とを特徴とする請求項1または2記載のAl製熱交換器
の製造方法である。
【0005】
【作用】本発明の対象となる熱交換器は、図1に示すラ
ジエーター、ヒーター、図2に示すパラレルフロータイ
プのコンデンサー等、フィンと外面にろう材層を有する
チューブとの組合わせからなる全ての熱交換器に適用で
きる。熱媒体の流れるチューブは、Al合金芯材の少な
くともチューブの外側となる片面にろう材がクラッドさ
れているブレージングシートを用い、コイル状のブレー
ジングシートを連続的にろう材が外面となるようにチュ
ーブに電縫加工し、成形して偏平形状のチューブとした
ものである。ラジエーターのチューブとして使用する場
合は、3層のブレージングシートを用い、チューブの外
面側にろう材、内面側には芯材を保護する犠牲材がクラ
ッドされている材料を用いる。この犠牲材は一般的には
JISA7072(Al−1%Zn)であり、その他純
Al、Al−Ca合金、Al−Sn合金等の芯材より電
位の卑な合金が用いられる。また芯材は一般的にはJI
SA3003合金が用いられているが、その他Al−1
%Mn−0.5%Cu合金、熱処理系のAl−Mg−S
i系合金、Al−Mg−Si−Mn−Cu系合金等の合
金も使用できる。なおパラレルフロータイプのコンデン
サーでは、チューブの外側にはろう材をクラッドし、チ
ューブ内面側にはクラッドせず、又はろう材をクラッド
した電縫チューブとして使用されるのが一般的である。 Al−Si系ろう材とは、少なくともSi量を5〜15
%含む合金で、例えば、JIS4343、JIS404
5、JIS4047等である。そしてAl−Si系ろう
材にZnを0.5〜5%添加するが、これはチューブの
Al合金芯材料表面にZn拡散層を形成させるためで、
その下限を0.5%とした理由は0.5%未満ではZn
拡散が不十分であり、また上限を5%とした理由は5%
を超えるとその効果が飽和するばかりか、自己耐食性が
劣るためである。なおこれらろう材には、ろう材の流動
性を向上させる元素、融点を低下させる元素、強度を向
上させる元素、ろうの耐食性を向上させる元素等を含ん
でも差支えない。フィンはコルゲート加工して用いられ
、ろう材をクラッドしたチューブと組合わせるのでベア
材を使用するのが一般的である。そしてフィンには少な
くともZnを0.5%以上含む必要があり、これは犠牲
フィンとしての効果とチューブ表面へのZn拡散層形成
の効果がある。Zn量を0.5%以上としたのは、0.
5%未満ではその効果が不十分であるためである。 なおあまり多すぎてもフィン自体の耐食性が劣るので大
凡3%程度までが良い。Znを添加するベースの合金と
しては、純Al、JISA3003、JISA3203
、JISA6951等の合金や、Al又はAl合金にS
n、Inの少なくとも1種以上含む合金、Al又はAl
合金にCa、Liの少なくとも1種以上含む合金等であ
る。なおフィン材のAl合金に含有するSn、Inの含
有量は、各々0.005〜1%の範囲が適当である。 下限未満では、電位が卑とならず十分な犠牲効果が得ら
れない。又上限を超えると塑性加工性が劣り、自己耐食
性も劣る。その他フィンの電位がチューブ表面に比較し
て卑となれば如何なる合金も使用できる。そして図1に
示すようにコルゲートフィン (1)と電縫加工チュー
ブ (2)、更にヘッダー (3)とを熱交換器に組立
て、治具により固定する。そしてフロン等の有機溶剤に
より脱脂する。そして弗化物系のフラックスの5%濃度
の水懸濁液をスプレー等により塗布する。弗化物系のフ
ラックスとは、一般的にはKAlF4 、K2 AlF
5 ・H2 O、K3 AlF6 の少なくとも1種以
上が含まれるものを用いるが、これにろう付性改善や低
融点化や耐食性効果を加味する等の性能改善のために他
の弗化物が添加されているフラックスでも良い。その他
Alのろう付に使用できる弗化物系のフラックスであれ
ば何でも良い。そしてフラックス塗布後に水分を蒸発さ
せるために100℃〜300℃程度で乾燥を行う。フラ
ックスが塗布、乾燥されたコアは、次にろう付が行われ
る。ろう付は露点が低く、酸素濃度の少ない非酸化性雰
囲気中で行う。この雰囲気を得るためには一般的には窒
素ガスを用い、露点−40℃、酸素濃度200ppm程
度でろう付する。ろう付温度はろう材の融点により、ま
た材料の融点や、その他性能上の問題を考慮して決めら
れるが大凡590℃〜620℃の範囲である。なお材料
やフラックスが酸化しろう付性を劣化させるので昇温速
度は速い程良い。
【0006】
【実施例】表1に示す組成のフィン用合金よりなる厚さ
0.1mm、幅16mmのコイル材をコルゲート加工し
て、フィン材料を製造した。またJISA4045合金
にZnを表1に示すごとく添加したろう材と、JISA
3003合金の芯材と、JISA7072合金の犠牲材
とで、ろう材クラッド率5%、犠牲材クラッド率10%
の構成の板厚0.35mmのチューブ素材を常法により
製造した。そしてろう材が外面側になるように、一般的
な電縫管製造設備により厚さ2.2mm×幅16mmの
チューブ材を製造した。更にヘッダー材としてJISA
4045合金ろう材と、JISA3003合金の芯材と
、Al−1%Zn−0.5%Mg合金よりなる犠牲材と
で、ろう材クラッド率が10%、犠牲材クラッド率10
%の構成の板厚1.6mmの板材を製造し、プレス成形
してヘッダーに加工した。これら部材を図1に示す如く
のラジエーターに組立て、治具により固定し、そしてフ
ロンにより脱脂した。そしてKAlF4 とK2 Al
F5 ・H2 Oよりなる組成の弗化物系フラックスの
5%水懸濁液をスプレーにより塗布し、その後200℃
に加熱した炉に挿入して水分を乾燥させた。乾燥後直ち
に、露点−40℃、酸素濃度100ppmの窒素ガス雰
囲気の温度600℃に加熱したろう付炉に挿入し、実体
温度が600℃に3分間保持してろう付した。そして炉
外へ取り出した。更にヘッダーにオーリングを介してプ
ラスチックタンクをかしめて取付けてラジエーターを製
造した。このラジエーターについてチューブ外表面から
のZn拡散状況(チューブろう材表面のZn濃度%)を
調査するとともに、CASS試験を720時間行いチュ
ーブ外表面の孔食深さを測定した。その結果を表1に併
記した。
【0007】
【表1】
【0008】表1より明らかなように、本発明例のNo
.1〜No.6ではチューブ表面のZn濃度は0.5〜
1.9%あり、腐食試験の結果でチューブ外表面の孔食
深さは0.1mm以下であり、耐食性は優れていた。こ
れに対して本発明の範囲を外れるチューブろう材のZn
量が少ない比較例No.7、No.8、フィンのZn添
加量の少ない比較例No.9、No.10ではチューブ
表面のZn濃度は低く、チューブに貫通孔食が発生し耐
食性は劣っていた。
【0009】
【発明の効果】以上のように、本発明によればラジエー
ター等のAl製熱交換器のチューブ外面側の耐食性を著
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターの概略図。
【図2】パラレルフロータイプのコンデンサーの概略図
【符号の説明】 1  フィン 2  チューブ 3  ヘッダー 4  プラスチックタンク 5  ヘッダーパイプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱媒体が流れるチューブと放熱フィン
    とを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方法
    において、フィン材としてZnを0.5wt%以上含む
    Al合金のベア材を用い、チューブ材としてAl合金芯
    材の少なくともチューブの外側となる面にZnを0.5
    〜5wt%含むAl−Si系ろう材をクラッドしたブレ
    ージングシートを用いて熱交換器を組付け、弗化物系フ
    ラックスを塗布、乾燥し、非酸化性雰囲気中でろう付す
    ることを特徴とするAl製熱交換器の製造方法。
  2. 【請求項2】  熱媒体が流れるチューブと放熱フィン
    とを主要部として構成されるAl製熱交換器の製造方法
    において、フィン材としてZnを0.5wt%以上含み
    、さらにSn、Inを各々0.005〜1wt%の量で
    、1種または2種を含むAl合金のベア材を用い、チュ
    ーブ材としてAl合金芯材の少なくともチューブの外側
    となる面にZnを0.5〜5wt%含むAl−Si系ろ
    う材をクラッドしたブレージングシートを用いて熱交換
    器を組付け、弗化物系フラックスを塗布、乾燥し、非酸
    化性雰囲気中でろう付することを特徴とするAl製熱交
    換器の製造方法。
  3. 【請求項3】  チューブ材が、Al合金芯材のチュー
    ブの外側となる片面にZnを0.5〜5wt%含むAl
    −Si系ろう材を、チューブの内側となる他面に、芯材
    より電位の卑なAlまたはAl合金をクラッドした3層
    クラッドのブレージングシートを用いることを特徴とす
    る請求項1または2記載のAl製熱交換器の製造方法。
JP5085791A 1991-02-22 1991-02-22 Al製熱交換器の製造方法 Pending JPH04270060A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205876A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 株式会社デンソー アルミニウム合金製熱交換器及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205876A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 株式会社デンソー アルミニウム合金製熱交換器及びその製造方法

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