JPH0660435B2 - 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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- JPH0660435B2 JPH0660435B2 JP1049178A JP4917889A JPH0660435B2 JP H0660435 B2 JPH0660435 B2 JP H0660435B2 JP 1049178 A JP1049178 A JP 1049178A JP 4917889 A JP4917889 A JP 4917889A JP H0660435 B2 JPH0660435 B2 JP H0660435B2
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- Japan
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- fin material
- heat exchanger
- corrosion resistance
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は腐食環境の厳しい条件で使用される自動車等の
熱交換器に好適な、銅製熱交換器用フィン材とその製造
方法に関するものである。
熱交換器に好適な、銅製熱交換器用フィン材とその製造
方法に関するものである。
近年自動車用熱交換器の軽量化に伴う熱交換器用フィン
材の薄肉化の指向が高まる一方、ＮａＣｌ等の塩化物を
融雪剤として散布する地域や海岸地帯においては塩化物
による激しいフィンの腐食損耗に起因する放熱性の低下
が問題となっている。
材の薄肉化の指向が高まる一方、ＮａＣｌ等の塩化物を
融雪剤として散布する地域や海岸地帯においては塩化物
による激しいフィンの腐食損耗に起因する放熱性の低下
が問題となっている。
一般に熱交換器用フィン材には耐食性と共に熱伝導性
（導電性）や強度等が要求されており、Ｃu-Ｎｉ系耐食
合金の如く第２、第３の元素の添加によるフィン材その
ものの合金化によって塩害腐食に耐える耐食性をもたせ
た場合には、導電性の大幅な低下を招き、熱交換器用フ
ィン材としては適さないものとなる。従って熱交換器用
フィン材には薄肉化によっても十分な導電性を示すと共
に、苛酷な環境下において優れた耐食性を示す材料が要
望されている。
（導電性）や強度等が要求されており、Ｃu-Ｎｉ系耐食
合金の如く第２、第３の元素の添加によるフィン材その
ものの合金化によって塩害腐食に耐える耐食性をもたせ
た場合には、導電性の大幅な低下を招き、熱交換器用フ
ィン材としては適さないものとなる。従って熱交換器用
フィン材には薄肉化によっても十分な導電性を示すと共
に、苛酷な環境下において優れた耐食性を示す材料が要
望されている。
かかる状況において高導電性Ｃｕ系材料の表面にＺｎの
拡散層を形成して犠牲陽極的に内部の芯材を保護し、熱
伝導性は芯材に持たせた熱交換器用フィン材が提案され
ている。しかしながらこの材料にはＺｎ合金特有の脱亜
鉛腐食によりＺｎが消失し、長期間にわたってＺｎの犠
牲陽極効果を保持することができないという問題が存在
している。
拡散層を形成して犠牲陽極的に内部の芯材を保護し、熱
伝導性は芯材に持たせた熱交換器用フィン材が提案され
ている。しかしながらこの材料にはＺｎ合金特有の脱亜
鉛腐食によりＺｎが消失し、長期間にわたってＺｎの犠
牲陽極効果を保持することができないという問題が存在
している。
一方このような問題はあるが表面に形成されるＺｎの拡
散層は導電性との兼ね合いにより、片側性数μｍ程度に
限定されており、Ｚｎの拡散層の脱亜鉛腐食が効果的に
抑制防止できれば、さらに耐食性に優れた熱交換器用フ
ィン材が期待でき、薄肉化も可能となる。
散層は導電性との兼ね合いにより、片側性数μｍ程度に
限定されており、Ｚｎの拡散層の脱亜鉛腐食が効果的に
抑制防止できれば、さらに耐食性に優れた熱交換器用フ
ィン材が期待でき、薄肉化も可能となる。
そして黄銅特有の脱亜鉛を抑制するためにはＣu-Ｚｎ拡
散層中に耐食性の改善に有効な第３元素を添加し、拡散
層自体の高耐食化を図る必要がある。
散層中に耐食性の改善に有効な第３元素を添加し、拡散
層自体の高耐食化を図る必要がある。
本発明はこれに鑑み、ＣｕまたはＣｕ合金条の表面に形
成されたＣu-Ｚｎ拡散層の耐食性改善の効果に対する添
加元素の影響について検討の結果、Ｎｉの添加が好適で
あることを知見し、さら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。
成されたＣu-Ｚｎ拡散層の耐食性改善の効果に対する添
加元素の影響について検討の結果、Ｎｉの添加が好適で
あることを知見し、さら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、厚さａのＣｕまたはＣｕ合金条
の表面に、両面での厚さの合計がｂのＺn-Ｎｉ合金を以
下の式が成立する範囲内で被覆して加熱拡散処理によ
り、表面層としてＣu-Ｚn-Ｎｉ合金層を形成し、その下
層にＣu-Ｚn 合金層を形成したことを特徴とするもので
ある。
の表面に、両面での厚さの合計がｂのＺn-Ｎｉ合金を以
下の式が成立する範囲内で被覆して加熱拡散処理によ
り、表面層としてＣu-Ｚn-Ｎｉ合金層を形成し、その下
層にＣu-Ｚn 合金層を形成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、厚さａのＣｕまたはＣｕ合金条
の表面に、電気メッキにより両面での厚さの合計がｂの
Ｚn-Ｎｉ合金を以下の式が成立する範囲内で被覆した
後、加熱拡散処理または加熱拡散処理と圧延加工を施す
ことを特徴とするものである。
の表面に、電気メッキにより両面での厚さの合計がｂの
Ｚn-Ｎｉ合金を以下の式が成立する範囲内で被覆した
後、加熱拡散処理または加熱拡散処理と圧延加工を施す
ことを特徴とするものである。
ｂ／ａ＝0.03〜0.14…… そして上記いずれの場合にもＺn-Ｎｉ合金としてはＮｉ
含有率を６〜18wt％とするのがよい。
含有率を６〜18wt％とするのがよい。
本発明はＣｕまたはＣｕ合金条表面に、両面でのＺn-Ｎ
ｉ合金の厚さの合計をｂおよびＣｕまたはＣｕ合金条の
厚さをａとしたときにこれらの比、ｂ／ａが0.03〜0.14
の範囲になるように耐食性に優れたＺn-Ｎｉのγ相を主
体とするか、またはγ相単層からなるＺn-Ｎｉ合金を被
覆するものである。このような構成とすることにより、
上記材料のＺｎ合金の脱亜鉛腐食を軽減し、かつＺｎの
犠牲陽極効果により内部のＣｕまたはＣｕ合金を保護す
ることができる利点を有する。
ｉ合金の厚さの合計をｂおよびＣｕまたはＣｕ合金条の
厚さをａとしたときにこれらの比、ｂ／ａが0.03〜0.14
の範囲になるように耐食性に優れたＺn-Ｎｉのγ相を主
体とするか、またはγ相単層からなるＺn-Ｎｉ合金を被
覆するものである。このような構成とすることにより、
上記材料のＺｎ合金の脱亜鉛腐食を軽減し、かつＺｎの
犠牲陽極効果により内部のＣｕまたはＣｕ合金を保護す
ることができる利点を有する。
そしてこのようなＺn-Ｎｉ合金を被覆するために使用で
きるメッキ浴としては、硫酸塩浴、塩化物浴、硫酸塩浴
と塩化物浴の混合浴およびスルファミン酸浴等いずれで
もよく、また被覆するＺn-Ｎｉ合金中のＮｉ含有率が６
〜18wt％（以下wt％を単に％と記す）となるメッキ浴お
よびメッキ条件であればこれらいずれのメッキ浴であっ
てもよい。
きるメッキ浴としては、硫酸塩浴、塩化物浴、硫酸塩浴
と塩化物浴の混合浴およびスルファミン酸浴等いずれで
もよく、また被覆するＺn-Ｎｉ合金中のＮｉ含有率が６
〜18wt％（以下wt％を単に％と記す）となるメッキ浴お
よびメッキ条件であればこれらいずれのメッキ浴であっ
てもよい。
またｂ／ａを上記式のような範囲に規定したのは、ｂ
／ａが0.03未満では導電率の低下は小さいのでこの点は
良いが耐食性の改善効果がほとんど無く、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。さらにｂ／ａが0.14を超えると耐食性の改
善には十分効果があるが導電率の大幅な低下を招き、特
に加熱拡散処理材について顕著となって導電性が重視さ
れる自動車用熱交換器フィン材としては不適なものとな
るからであり、加えて高価なＮｉの目付量が増加するた
め経済的にも不利になるからである。そして好ましくは
ｂ／ａの値は 0.045〜0.10の範囲であることが望まし
い。
／ａが0.03未満では導電率の低下は小さいのでこの点は
良いが耐食性の改善効果がほとんど無く、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。さらにｂ／ａが0.14を超えると耐食性の改
善には十分効果があるが導電率の大幅な低下を招き、特
に加熱拡散処理材について顕著となって導電性が重視さ
れる自動車用熱交換器フィン材としては不適なものとな
るからであり、加えて高価なＮｉの目付量が増加するた
め経済的にも不利になるからである。そして好ましくは
ｂ／ａの値は 0.045〜0.10の範囲であることが望まし
い。
またＺn-Ｎｉ合金被覆後の加熱拡散処理は被覆層とＣｕ
またはＣｕ合金条との相互拡散により、両者の密着性を
強固にするとともに、Ｃｕ中へのＺｎとＮｉの拡散速度
の差（Ｚｎの方がＮｉよりも速い）を利用したＺn-Ｎｉ
γ相の形態を維持しながらＺｎの一部をＣｕに置き換え
ることを狙ったものである。即ちこのような処理をする
ことにより、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
散層とすることで拡散層に犠牲陽極効果と高耐食性を兼
ね備えさせるためである。さらに圧延加工は加熱拡散と
相まって密着性を改善し、寸法精度を向上するととも
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。そして加熱拡散処理と圧延
加工はいず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が望ましい。
またはＣｕ合金条との相互拡散により、両者の密着性を
強固にするとともに、Ｃｕ中へのＺｎとＮｉの拡散速度
の差（Ｚｎの方がＮｉよりも速い）を利用したＺn-Ｎｉ
γ相の形態を維持しながらＺｎの一部をＣｕに置き換え
ることを狙ったものである。即ちこのような処理をする
ことにより、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
散層とすることで拡散層に犠牲陽極効果と高耐食性を兼
ね備えさせるためである。さらに圧延加工は加熱拡散と
相まって密着性を改善し、寸法精度を向上するととも
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。そして加熱拡散処理と圧延
加工はいず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が望ましい。
またＣｕまたはＣｕ合金条に被覆するＺn-Ni合金中のNi
含有率を６〜18％としたのは、Ｚn-Ｎｉ合金層はＮｉ含
有率６％以上で耐食性の優れたγ相主体の形態になり始
め、約10％以上でほぼγ相単相となり、耐食性が改善さ
れることになるからである。
含有率を６〜18％としたのは、Ｚn-Ｎｉ合金層はＮｉ含
有率６％以上で耐食性の優れたγ相主体の形態になり始
め、約10％以上でほぼγ相単相となり、耐食性が改善さ
れることになるからである。
しかしてＮｉ含有率が6%未満ではＺｎにＮｉが固溶した
相が主体となるため、耐食性の改善効果はほとんどな
く、あるいはわずかな効果しかないため高価なＮｉを使
用しているＺn-Ｎｉ合金を用いるメリットが生かされな
いからである。またＮｉ含有率が18％を超えても、より
一層の耐食性改善の効果がないばかりか、高価なＮｉが
増加することになり経済的に不利となるためである。そ
して好ましくはＮｉ含有率は10〜15％がよい。
相が主体となるため、耐食性の改善効果はほとんどな
く、あるいはわずかな効果しかないため高価なＮｉを使
用しているＺn-Ｎｉ合金を用いるメリットが生かされな
いからである。またＮｉ含有率が18％を超えても、より
一層の耐食性改善の効果がないばかりか、高価なＮｉが
増加することになり経済的に不利となるためである。そ
して好ましくはＮｉ含有率は10〜15％がよい。
次に本発明の実施例について説明する。
下記のメッキ浴No.Ｉ〜No.VIIIを用いて厚さ0.065mm の
Ｍｇを0.02％含有する耐熱銅条（導電率95.5％IACS）の
両面にＺn-Ｎｉ合金メッキを施した後、加熱拡散処理を
行ない、しかる後圧延加工をして第１表に示す厚さ 0.0
36mmのフィン材 No.１〜No.16 を作製した。
Ｍｇを0.02％含有する耐熱銅条（導電率95.5％IACS）の
両面にＺn-Ｎｉ合金メッキを施した後、加熱拡散処理を
行ない、しかる後圧延加工をして第１表に示す厚さ 0.0
36mmのフィン材 No.１〜No.16 を作製した。
そしてこれらフィン材について導電率を測定し、また腐
食試験を行なった後に引張り強度の劣化率を測定し、こ
れらの結果を上記耐熱銅条の表面に厚さ 2.4μｍの純Ｚ
ｎメッキをした後、加熱拡散処理を行ない、しかる後圧
延加工する比較法 No.17により作製した厚さ 0.036mmの
フィン材について測定した結果と比較して第１表に併記
した。
食試験を行なった後に引張り強度の劣化率を測定し、こ
れらの結果を上記耐熱銅条の表面に厚さ 2.4μｍの純Ｚ
ｎメッキをした後、加熱拡散処理を行ない、しかる後圧
延加工する比較法 No.17により作製した厚さ 0.036mmの
フィン材について測定した結果と比較して第１表に併記
した。
なお腐食試験は JIS Z2371に基づき塩水噴霧を１時間行
なった後、温度70℃で湿度95％に保った恒温恒湿槽に23
時間保持することを30回繰り返すことにより実施した。
なった後、温度70℃で湿度95％に保った恒温恒湿槽に23
時間保持することを30回繰り返すことにより実施した。
(1) メッキ浴No.Ｉ ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 300g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 80g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 1.5 温 度 50℃ 電流密度 5A/dm2 (2) メッキ浴No.II ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 300g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 80g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 2.5 温 度 50℃ 電流密度 5A/dm2 (3) メッキ浴No.III ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 300g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 200g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 2.5 温 度 50℃ 電流密度 35A/dm2 (4) メッキ浴No.IV ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ 180g/ ＺｎＣｌ２ 80g/ ＮＨ４Ｃｌ 230g/ Ｈ３ＢＯ 20g/ ｐＨ 5.0 温 度 30℃ 電流密度 5A/dm2 (5) メッキ浴No.Ｖ ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 80g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 240g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 1.5 温 度 50℃ 電流密度 5A/dm2 (6) メッキ浴No.VI ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 50g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 250g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 1.5 温 度 50℃ 電流密度 5A/dm2 (7) メッキ浴No.VII ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ 300g/ ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 20g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 1.5 温 度 50℃ 電流密度 5A/dm2 (8) メッキ浴No.VIII ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 250g/ Ｎａ２ＳＯ４ 100g/ Ａｌ２（ＳＯ４）３・14−18Ｈ２Ｏ 30g/ ｐＨ 1.5 温 度 50℃ 電流密度 10A/dm2 第１表から明らかなように、純Ｚｎをメッキした後加熱
拡散処理と圧延加工を加えた比較法フィン材 No.17は脱
亜鉛が著しく、かつ強度劣化が大きい。しかしながら本
発明法フィン材No.1〜No.11 はいずれも脱亜鉛が少な
く、かつ強度劣化が小さいことが判る。
拡散処理と圧延加工を加えた比較法フィン材 No.17は脱
亜鉛が著しく、かつ強度劣化が大きい。しかしながら本
発明法フィン材No.1〜No.11 はいずれも脱亜鉛が少な
く、かつ強度劣化が小さいことが判る。
これに対して b/aの比が規定範囲内にあってもＮｉ含有
率が６％未満の比較法フィン材No.14は強度劣化が激し
く、一方Ｎｉ含有率が18％を超える比較法フィン材 No.
15はより大きい耐食性の改善は認められないばかりかＮ
ｉ含有量の多いことによりコスト上不利となる。
率が６％未満の比較法フィン材No.14は強度劣化が激し
く、一方Ｎｉ含有率が18％を超える比較法フィン材 No.
15はより大きい耐食性の改善は認められないばかりかＮ
ｉ含有量の多いことによりコスト上不利となる。
またＮｉ含有率が規定範囲内にあっても b/aの比が0.03
未満の比較法フィン材 No.13およびNo.16 は強度劣化が
著しく、この比が0.14を超える比較法フィン材 No.12は
より一層の耐食性向上の効果は少なく、さらに導電率の
低下も大きくなり、また目付量が多いのでコストアップ
につながり不利となる。
未満の比較法フィン材 No.13およびNo.16 は強度劣化が
著しく、この比が0.14を超える比較法フィン材 No.12は
より一層の耐食性向上の効果は少なく、さらに導電率の
低下も大きくなり、また目付量が多いのでコストアップ
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、熱伝導性の低下を小
さく押えることが可能となってこのようなフィン材の放
熱用フィンとしての使用寿命を向上させ、かつフィン材
の薄肉軽量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、熱伝導性の低下を小
さく押えることが可能となってこのようなフィン材の放
熱用フィンとしての使用寿命を向上させ、かつフィン材
の薄肉軽量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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 矩正 栃木県日光市清滝町500番地 古河電気工 業株式会社日光事業所内 (72)発明者 須佐 澄正 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 高田 勝彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−110794（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】厚さａのＣｕまたはＣｕ合金条の表面に、
両面での厚さの合計がｂのＺn-Ｎｉ合金を次式が成立す
る範囲内で被覆して加熱拡散処理により、表面層として
Ｃu-Ｚn-Ｎｉ合金層を形成し、その下層にＣu-Ｚn 合金
層を形成したことを特徴とする銅製熱交換器用フィン
材。 ｂ／ａ＝0.03〜0.14 - 【請求項２】Ｚn-Ｎｉ合金が６〜18wt％のＮｉ含有率で
ある請求項(1) 記載の銅製熱交換器用フィン材。 - 【請求項３】厚さａのＣｕまたはＣｕ合金条の表面に、
電気メッキにより両面での厚さの合計がｂのＺn-Ｎｉ合
金を次式が成立する範囲内で被覆した後、加熱拡散処理
または加熱拡散処理と圧延加工を施すことを特徴とする
銅製熱交換器用フィン材の製造方法。 ｂ／ａ＝0.03〜0.14 - 【請求項４】Ｚn-Ｎｉ合金が６〜18wt％のＮｉ含有率で
ある請求項(3) 記載の銅製熱交換器用フィン材の製造方
法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049178A JPH0660435B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 |
| US07/454,460 US5063117A (en) | 1988-12-27 | 1989-12-21 | Copper fin material for heat-exchanger and method of producing the same |
| AU47255/89A AU620958B2 (en) | 1988-12-27 | 1989-12-22 | Copper fin material for heat-exchanger and method of producing the same |
| CA002006660A CA2006660A1 (en) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Copper fin material for heat-exchanger and method of producing the same |
| DE68916631T DE68916631T2 (de) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Werkstoff auf Kupferbasis für die Kühlrippen eines Wärmetauschers und Verfahren zu seiner Herstellung. |
| EP89123942A EP0376248B1 (en) | 1988-12-27 | 1989-12-27 | Copper fin material for heat-exchanger and method of producing the same |
| US07/737,430 US5176812A (en) | 1988-12-27 | 1991-07-29 | Copper fin material for heat-exchanger and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049178A JPH0660435B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228496A JPH02228496A (ja) | 1990-09-11 |
| JPH0660435B2 true JPH0660435B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=12823801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1049178A Expired - Lifetime JPH0660435B2 (ja) | 1988-12-27 | 1989-03-01 | 銅製熱交換器用フィン材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660435B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61110794A (ja) * | 1984-11-06 | 1986-05-29 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 銅箔の表面処理方法 |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP1049178A patent/JPH0660435B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02228496A (ja) | 1990-09-11 |
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