JPH0527717B2 - - Google Patents

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、ラジエータ
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
材であるチユーブの表皮層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熱交換器構成
部材であるチユーブの表皮層にアルミニウム母材
より電位の卑な亜鉛拡散層を形成し、この亜鉛拡
散層の犠牲腐食作用によりアルミニウム母材の腐
食を防止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55−36917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がチユー
ブの表面全体で均一となるため、形成される亜鉛
拡散層の厚さおよび亜鉛濃度も全体を通して均一
となる。そのため、チユーブの表面全体で一様に
腐食が進行して亜鉛拡散層の層状剥離（脱落）を
起こし、その結果チユーブとフインとの接合が外
れ、フインの脱落を早期に来し易いという問題が
あつた。また、却つて耐食性にも劣るものであつ
た。 この発明はかかる問題を解消するためになされ
たものであつて、フインの脱落の危険を軽減で
き、かつ耐食性の更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目的とし、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 上記目的は、偏平状のチユーブの偏平面の幅方
向における中央部にフインを接合してアルミニウ
ム製熱交換器を製作したのち、このアルミニウム
製熱交換器を、亜鉛メツ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、次い
で同一組成処理浴中で電気亜鉛メツキ処理を施す
ことにより、前記チユーブの幅方向における両端
部に相対的に厚い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
方法によつて達成される。 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ユ
ーブ２の平行部間にコルゲートフイン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、プレートフイン型熱交換器
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、熱交換器のチユー
ブとフインとの接合方法も特に限定しないが、一
般的にはろう付法が用いられ、殊にチユーブおよ
びフインを清浄な状態に保持しうる点でフラツク
スろう付法によりも真空ろう付法を用いるのが良
い。 前記ジンケート処理は、チユーブ表面の酸化皮
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
ツキ処理において形成される亜鉛メツキ皮膜のチ
ユーブ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ツ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／ NaOH：50〜150ｇ／ 光沢剤：３〜10ml／ 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が得られず、ひいては亜鉛メ
ツキ皮膜のチユーブ表面に対する良好な密着性が
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、浴が安定性を失つてジンケ
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ツキ処理は、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
メツキ処理を施すことにより、チユーブの表面に
密着性の良好な亜鉛メツキ皮膜を形成することが
できる。而して、この発明ではチユーブ材単独を
電気メツキ処理するのではなく、チユーブとフイ
ンを接合して形状が複雑化した熱交換器に対して
電気メツキするから、この電気メツキ処理におい
ては、メツキのつきまわり性、すなわち亜鉛メツ
キ皮膜の析出の度合はチユーブの全表面に対して
同じではなく、チユーブの幅方向における中央部
よりも端部においてつきまわり性が良くなる。し
たがつて、例えば第１図に示したチユーブ２を例
にとると、第２図ａに示すように、幅方向の両端
部２ａ外表面では析出が促進されて比較的厚い亜
鉛メツキ皮膜５が形成されるが、中央部２ｂにな
るに従い亜鉛メツキ皮膜の生成率が減少し、単な
るジンケート処理を受けているのと同じ状態とな
る。すなわち、コルゲートフイン３が接続されて
いる中央部２ｂでは亜鉛メツキ皮膜が薄く、コル
ゲートフイン３が接合されていない両端部２ａは
亜鉛メツキ皮膜が相対的に厚くなる。ジンケート
皮膜４と電気亜鉛メツキ皮膜５とで構成される亜
鉛被覆層６の厚さも当然にチユーブ２の両端部２
ａでは厚く、中央部２ｂでは薄くなる。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
工程で加熱して亜鉛拡散処理を施してもアルミニ
ウム母材の表皮層に形成される亜鉛拡散層の亜鉛
濃度が低すぎて所期する防食効果を発揮できなく
なる危険がある。逆に、8.0μｍを超えるとこの部
分の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好適
な範囲は1.0〜3.0μｍ程度である。 電気亜鉛メツキ処理後に実施する亜鉛拡散処理
は、常法に従い450℃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
つてチユーブの表皮層に形成される亜鉛被拡散の
亜鉛濃度は、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の厚さが厚いチユーブの幅方向の両端部付近
では亜鉛濃度が高くなるのに対し、亜鉛被覆層６
の厚さが薄い中央部では亜鉛濃度は低くなり、全
体的に見て亜鉛濃度に勾配を生じたものとなる。
また、当然ながら亜鉛拡散層の深さ方向におい
て、亜鉛濃度は表面（亜鉛被覆層に近い部分）に
近いほど高くなり、深いほど低くなる。この亜鉛
拡散層における亜鉛濃度は高いほど電位が卑とな
つて、その部分が腐食され易くなる。従つて、熱
交換器１を腐食環境で使用した場合、電位が卑な
チユーブ２の両端部２ａにおいて腐食が優先的に
進行する一方、中央部２ｂでは腐食が抑制され、
その結果全面腐食、亜鉛拡散層の層状剥離による
コルゲートフイン３の脱落に至る危険が回避され
る。なお、この発明では亜鉛拡散層の亜鉛濃度が
チユーブ２の幅方向における中央部２ｂより両端
部２ａで高ければ良く、亜鉛濃度の具体的範囲を
規定するものではない。しかし、チユーブ２の両
端部２ａの亜鉛拡散層においても、最も亜鉛濃度
の高い表面（亜鉛被覆層に近最も分）で１〜
10wt％程度とするのが良い。亜鉛拡散層におけ
る亜鉛濃度は内部にいくほど低下するため、表面
における亜鉛濃度が1wt％程度未満では亜鉛拡散
層全体の亜鉛濃度が低すぎて所期する防食効果が
得られない虞れがある。逆に、亜鉛拡散層表面に
おける亜鉛濃度が10wt％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
な防食効果が得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、亜鉛拡散層の深さ
が30μｍ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。従つて亜鉛拡散層の深
さは30〜300μｍ程度の範囲とするのが良い。特
に好適には100〜200μｍ程度が良い。 発明の効果 この発明は、上述の次第で、偏平状のチユーブ
の偏平面の幅方向における中央部にフインを接合
してアルミニウム製熱交換器を製作したのち、こ
の熱交換器にジンケート処理後の電気亜鉛メツキ
処理を施すことにより、チユーブの幅方向におけ
る中央部よりも両端部に相対的に厚い亜鉛被覆層
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、形成される亜鉛拡散層における亜鉛濃
度もチユーブの中央部よりも両端部で高くなる。
このため、チユーブの両端部の亜鉛拡散層で優先
的に腐食が進行し、フインが接合されている中央
部では腐食の進行が抑制され、チユーブ全体が均
一に腐食されることがなくなる。したがつて、全
体腐食さらには亜鉛拡散層の層状剥離に至る危険
を減少でき、フインの脱落を防止でき、熱交換器
全体として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ツキ処理
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
押出チユーブ材と、A1100からなる厚さ0.15mmの
コルゲートフインとを組合せて真空ろう付し、第
１図のようはサーペ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つて清浄
にしたのち、これを下記浴組成からなる亜鉛メツ
キ処理浴中に無通電状態に浸漬し、ジンケート処
理を施した。浴温、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つた。 ［亜鉛メツキ処理浴組成］ NaOH 90ｇ／ ZnO 10ｇ／ アミノアルデヒド ５ml／ （光沢剤） 上記ジンケート処理により、各熱交換器のチユ
ーブ、フイ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
つた。 次いで、No.10を除く各熱交換器を同処理浴中に
浸漬し、常法に従つて通電することにより電気亜
鉛メツキ処理を施した。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ユーブ表面
の亜鉛被覆層６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
置するチユーブ２の幅方向の端部２ａ、すなわち
コルゲートフイン３が接合されテいない部分と、
幅方向の中央部２ｂのコルゲートフイン３が接合
されている部分とした。 次に、電気亜鉛メツキ処理したもの及びしなか
つ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、チユーブ２の母材表皮層
に亜鉛拡散層を形成した。そして、この亜鉛拡散
層の表面の亜鉛濃度と亜鉛拡散層の深さを測定し
た。測定点は前記の亜鉛被覆層の測定点と同じと
した。以上の結果をまず第１表に示す。

【表】 次に、上記工程を経た各熱交換器につき、フイ
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、フイン脱落に至るま
でのサイクル数を調べた（複合サイクル試験）。
また、耐食性を調べるためJIS−Ｈ−8681に基く
CASS試験を実施した。その結果を下記第２表に
示す。

【表】

【表】 イクル数
(注２) チユーブに孔があく時間
第２表の結果から、本発明によれば、厚さの均
一な亜鉛被覆層を形成した熱交換器（No.10）に較
べてフインの脱落までの時間が長く、全体として
耐食性に優れた熱交換器となしうることを確認し
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図におけるチユーブの説明的拡大断面図、同
図ｂは前記チユーブの各部と亜鉛拡散層の表面亜
鉛濃度との対応関係を示す図である。 １……熱交換器、２……チユーブ、３……コル
ゲートフイン、４……ジンケート皮膜、５……亜
鉛メツキ皮膜、６……亜鉛被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 偏平状のチユーブの偏平面の幅方向における
   中央部にフインを接合してアルミニウム製熱交換
   器を製作したのち、このアルミニウム製熱交換器
   を、亜鉛メツ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、次いで同一組成
   処理浴中で電気亜鉛メツキ処理を施すことによ
   り、前記チユーブの幅方向における両端部に相対
   的に厚い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。