JPH093580A - 耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各種環境下において良好な耐食性を有するアル
ミニウム合金製熱交換器を提供する。 【構成】チューブ１が、Ｃｕ：０．０６〜０．５wt％を
含有し、残部アルミニウム及び不純物からなるととも
に、チューブ表面にＺｎが被覆、拡散されている。フィ
ン２の心材2aが、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％を含有し、
さらにＺｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０１〜
０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt％の１種または
２種以上を含有し、残部アルミニウム及び不純物からな
るとともに、不純物としてＳｉ：０．６wt％以下、Ｆ
ｅ：０．７wt％以下、Ｃｕ：０．０５wt％以下にそれら
の含有量が規制される。フィンのろう材2bは、Ａｌ−Ｓ
ｉ系合金にＺｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０１
〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt％の１種また
は２種以上（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場合は
ＩｎとＳｎの合計が０．０１〜０．２wt％）が含まれて
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車における凝縮
器等の空気調和機用あるいはラジエーター等の放熱用と
して好適に用いられる熱交換器に関し、特に耐食性に優
れた熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載される上記のような凝縮器
やラジエーター等に用いられるアルミニウム合金製の熱
交換器は、使用上様々な腐食環境に晒される。例えば海
水飛沫の多い環境や、これにさらに高温多湿が加わった
り、あるいは酸性度の強い雨水に晒されることもある。
あるいはアルカリ性の強い融雪剤に晒されたり、洗車時
の水環境に晒されることもある。

【０００３】このような腐食環境に耐え、優れた耐食性
を実現するために、各種の提案がなされている。例え
ば、 熱交換チューブにＪＩＳ Ａ１０５０相当合金の押出
しチューブ材を用い、熱交換フィンには、ＪＩＳ Ａ３
００３相当のＡｌ−Ｍｎ系合金にＺｎを含有させた心材
にＪＩＳ Ａ４３４３相当のＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材
として被覆したブレージングシートを用い、前記フィン
のろう材を介してチューブとフィンを接合した熱交換
器、 チューブに、ＪＩＳ Ａ３００３相当合金心材の両面
にＪＩＳ Ａ４３４３相当合金ろう材を被覆したブレー
ジングシートの電縫管を用い、フィンにＪＩＳＡ３００
３相当合金にＺｎを含有させたシートを用い、前記チュ
ーブのろう材を介してチューブとフィンを接合した熱交
換器、 チューブに、ＪＩＳ Ａ１０５０等のＡｌ純度９９．
５％以上の純アルミニウム押出材の表面にＺｎを溶射し
たものを用い、フィンに、ＪＩＳ Ａ３００３相当合金
にＺｎを含有させた心材にＪＩＳ Ａ４３４３相当合金
ろう材を被覆したブレージングシートを用い、前記フィ
ンのろう材を介してチューブとフィンを接合した熱交換
器、 チューブに、ＪＩＳ Ａ１１００等のＡｌ純度９９．
０％以上の押出材の表面にＺｎを溶射したものを用い、
フィンに、ＪＩＳ Ａ３００３相当合金にＺｎを含有さ
せた心材にＪＩＳ Ａ４３４３相当合金ろう材を被覆し
たブレージングシートを用い、前記フィンのろう材を介
してチューブとフィンを接合した熱交換器、等が提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案に係る熱交換器は、様々な使用環境に対して一様にか
つ十分な長期耐食性を得ることができない場合があり、
なお一層の耐食性の向上が望まれている。特に、海水飛
沫などの塩素分の多い環境と融雪剤のある環境のいずれ
に対しても十分に耐食性を実現することは難しく、一方
の環境下で良好な耐食性を示しても他方の環境下では十
分な耐食性を得られないのが実情である。このため、両
環境下で満足な耐食性を有する熱交換器の実現が望まれ
ていた。

【０００５】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、耐食性に優れたアルミニウム
合金製熱交換器、特に海水飛沫などの塩素分の多い環境
及び融雪剤のあるアルカリ性の環境その他各種の環境下
において良好な耐食性を有するアルミニウム合金製熱交
換器の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の対象とするア
ルミニウム合金製熱交換器の一例を図１及び図２に示
す。この熱交換器は、カークーラー用の凝縮器に用いら
れるものである。

【０００７】これらの図において、（１）は偏平状の熱
交換チューブ、（２）はコルゲートフィンで、これらは
並列状態に交互に上下方向に配置されている。（３）
（４）は左右１対のヘッダーであり、チューブ（１）の
両端に連通状態に接続されている。

【０００８】前記チューブ（１）は、押出型材または電
縫管からなるものであり、内部が仕切壁（1a）により複
数個の室に区画されて伝熱性能、耐圧性能が高められ
た、いわゆるハモニカチューブである。また、前記コル
ゲートフィン（２）は、チューブ（１）の幅とほぼ同じ
幅のシート材をコルゲート状に成形してルーバーを切り
起こしたものであり、シート材としてろう材層がクラッ
ドされたアルミニウムブレージングシートが用いられて
いる。なお、チューブ（１）にブレージングシートが用
いられる場合には、フィン（２）としてろう材層の存在
しないベア材が用いられる。

【０００９】前記ヘッダー（３）（４）は、アルミニウ
ムブレージングシートを断面円形のパイプに成形したも
のからなり、周面には図２に示すようにチューブ挿入孔
（５）が長さ方向に沿って間隔的に形成されるととも
に、このチューブ挿入孔（５）に各チューブ（１）の両
端が挿入接続されている。かつ左側ヘッダー（３）の上
端周面には冷媒入口管（６）が接続される一方、右側ヘ
ッダー（４）の下端周面には冷媒出口管（７）が接続さ
れている。また、左右ヘッダー（３）（４）の上下端開
口部は蓋体（８）によって閉塞されている。

【００１０】なお、図１及び図２において、（９）
（９）は最外側のフィン（２）の外側に配置されたサイ
ドプレート、（10）（10）は左右ヘッダーをそれぞれ長
さ方向に仕切ってチューブ（１）群によって構成される
冷媒通路を蛇行通路に形成するための仕切板である。

【００１１】図示に係る熱交換器では、冷媒入口管
（６）から左側ヘッダー（３）に流入した冷媒は、チュ
ーブ（１）群によって構成される冷媒通路を蛇行状に流
れて右側ヘッダー（４）へと至り、冷媒出口管（７）か
ら器外へと流出する。そして、冷媒がチューブ（１）を
流通する間にフィン（２）を含む空気流通間隙を流通す
る空気と熱交換を行うものである。

【００１２】而して、この発明の第１のものは、図３に
示されるように、前記フィン（２）が心材（2a）の表面
にろう材（2b）が被覆されたアルミニウムブレージング
シートにより構成され、アルミニウム合金製のチューブ
（１）と該フィン（２）とがフィンのろう材（2b）を介
して接合された熱交換器を対象とし、前記チューブ
（１）が、Ｃｕ：０．０６〜０．５wt％を含有し、残部
アルミニウム及び不純物からなるとともに、チューブ表
面にＺｎが被覆、拡散され、前記フィン（２）の心材
（2a）が、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％を含有し、さらに
Ｚｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０１〜０．２wt
％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt％の１種または２種以上
（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場合はＩｎとＳｎ
の合計が０．０１〜０．２wt％）を含有し、残部アルミ
ニウム及び不純物からなるとともに、不純物としてＳ
ｉ：０．６wt％以下、Ｆｅ：０．７wt％以下、Ｃｕ：
０．０５wt％以下にそれらの含有量が規制され、前記ろ
う材（2b）がＡｌ−Ｓｉ系合金にＺｎ：０．５〜２．０
wt％、Ｉｎ：０．０１〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜
０．２wt％の１種または２種以上（ただしＩｎとＳｎが
同時に含まれる場合はＩｎとＳｎの合計が０．０１〜
０．２wt％）が含まれてなるものであることを特徴とす
るものである。

【００１３】一般に、酸性ないしは塩分を含む中性の環
境下においては、陰極防食作用によりチューブ（１）の
耐食性向上を図ることが有効である。このためには、チ
ューブ（１）の孔食電位を可及的貴にし、フィン（２）
の心材（2a）の孔食電位を可及的卑にすることにより、
チューブ（１）とフィン（２）との電位差を大きく確保
し、もってフィン（２）の心材（2a）による犠牲防食作
用をより大きくする必要がある。チューブ（１）とフィ
ン（２）の合金組成は、まずかかる観点から決定されて
いる。

【００１４】即ち、チューブ（１）に含まれるＣｕはチ
ューブの孔食電位を貴とするとともに、チューブ強度を
向上する元素であるが、Ｃｕが０．０６wt％未満ではそ
れらの効果に乏しい。一方、０．５wt％を超えるとＣｕ
自体による孔食が発生する。従ってチューブに含まれる
Ｃｕの含有量は０．０６〜０．５wt％に規定されなけれ
ばならない。特に好ましいＣｕ含有量の下限値は０．１
wt％であり、上限値は０．３wt％である。

【００１５】一方、前記フィン（２）の心材（2a）にお
けるＭｎは心材の強度を向上させるための元素である
が、０．５wt％未満ではその効果に乏しい。逆に１．５
wt％を超えると心材の孔食電位が貴となり、心材（2a）
とチューブ（１）との間に十分な孔食電位差を確保する
ことができなくなる。このため、フィン（２）の心材
（2a）におけるＭｎ量は０．５〜１．５wt％に設定され
る必要がある。特に好ましいＭｎ量の下限値は０．７wt
％であり、上限値は１．３wt％である。また、心材中の
不純物特にＳｉが０．６wt％を超え、Ｆｅが０．７wt％
を超え、Ｃｕが０．２wt％を超えても、やはり心材の孔
食電位が貴となりチューブとの間に所望の電位差を得る
ことができない。従って、Ｓｉ：０．６wt％以下、Ｆ
ｅ：０．７wt％以下、Ｃｕ：０．０５wt％以下にそれぞ
れ規制される必要がある。

【００１６】また、この発明では、チューブ（１）の表
面にＺｎ被覆拡散処理を施すことにより、該Ｚｎ拡散層
（1a）の犠牲腐食効果をも利用するものとしている。而
して、チューブの表面Ｚｎ濃度が０．８wt％、Ｚｎ拡散
層（1a）の厚さが９０μｍ未満、Ｚｎ濃度勾配が４×１
０^-3wt％／μｍ未満では、上記効果が十分でない場合が
ある。逆に、表面Ｚｎ濃度が５wt％を超え、Ｚｎ拡散層
の厚さが２００μｍを超える場合には、Ｚｎ拡散層の腐
食が早期に起こり、チューブに２００μｍを超える腐食
が進行し、チューブの強度が低下するという欠点を派生
するおそれがある。従って、チューブの表面Ｚｎ濃度は
０．８〜５wt％、Ｚｎ拡散層（1a）の厚さは９０〜２０
０μｍ、Ｚｎ濃度勾配は４×１０^-3wt％／μｍ以上とす
るのが望ましい。なお、チューブ表面のＺｎ被覆の方法
は特に限定されることはない。一例として、チューブ材
の表面に溶射によりＺｎ層を形成する方法を挙げ得る。
また、Ｚｎの拡散は、熱交換器の各構成部材の接合のた
めのろう付加熱により行えば良く、加熱条件を変えるこ
とにより表面のＺｎ濃度、Ｚｎ拡散層の厚さ、Ｚｎ濃度
勾配を制御することができる。

【００１７】次に、融雪剤のあるアルカリ環境下におい
ては、チューブ（１）の電位がより卑となり、陰極防食
によるチューブの耐食性向上効果を期待できないことが
わかった。例えば、融雪剤中ではＪＩＳ Ａ１１００の
孔食電位は−１．４５Ｖ（対Ｓ．Ｃ．Ｅ）、Ａ１１００
へのＺｎ溶射材の孔食電位は−１．４０Ｖ（対Ｓ．Ｃ．
Ｅ）、フィン材ＪＩＳ Ａ３００３へのＺｎ添加材の孔
食電位は−１．４３Ｖ（対Ｓ．Ｃ．Ｅ）となり、いわゆ
る電位の逆転が生じ、チューブ（１）の腐食が促進され
ることになる。このため、融雪剤のあるアルカリ環境下
においては別途防食を図る必要がある。

【００１８】そこで、前記チューブ（１）のＺｎ拡散層
（1a）をアルカリ環境下における防食作用にも寄与させ
るとともに、フィン（２）の心材（2a）及びろう材（2
b）にＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または２種以上を含有さ
せたものである。つまり、Ｚｎ拡散層（1a）を形成し、
あるいはフィンの心材（2a）及びろう材（2b）にＺｎ、
Ｉｎ、Ｓｎの１種または２種以上を含有させることによ
り、融雪剤のあるアルカリ環境下において、チューブ
（１）、フィン（２）の表面に溶解度の小さい水酸化亜
鉛等の皮膜が形成されてアルカリに対して防食作用を示
し、その結果特別の防食用化成処理を施す必要がなくチ
ューブの腐食発生を抑制することができる。かつ、フィ
ン（２）もアルカリに対して防食されるので、フィンが
有する陰極防食作用が損なわれることはない。

【００１９】チューブ（１）の表面Ｚｎ拡散層（1a）
を、アルカリ環境下の耐食性に対して有効に作用させる
ために、望ましくは前記と同様に、表面Ｚｎ濃度を０．
８〜５wt％、Ｚｎ拡散層の厚さを９０〜２００μｍ、Ｚ
ｎ濃度勾配を４×１０^-3wt％／μｍ以上に設定するのが
良い。

【００２０】一方、フィン（２）の心材（2a）およびろ
う材（2b）において、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎはアルカリ腐食
環境下において心材およびろう材の防食を図る点で同一
の作用を有するものであり、少なくとも１種が含有され
れば足りるが、Ｚｎが０．５wt％未満、Ｉｎが０．０１
wt％未満、Ｓｎが０．０１wt％未満（ＩｎとＳｎの両方
が含有される場合はＩｎとＳｎの合計が０．０１wt％未
満）では、防食効果に乏しい。逆に、Ｚｎが２．０wt％
を超え、Ｉｎが０．２wt％を超え、Ｓｎが０．２wt％を
超える場合（ＩｎとＳｎの両方が含有される場合はＩｎ
とＳｎの合計が０．２wt％を超える場合）には、前記効
果の増大がないばかりか、犠牲腐食層の腐食速度が早く
なり、陰極防食効果が長続きしないという欠点を派生す
る。従って、Ｚｎ０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０１
〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt％（ただしＩ
ｎとＳｎが同時に含まれる場合はＩｎとＳｎの合計が
０．０１〜０．２wt％）の範囲で含有されなければなら
ない。特に好ましい含有量は、Ｚｎ：０．８〜１．７wt
％（特に０．９〜１．５wt％）、Ｉｎ：０．０５〜０．
１wt％、Ｓｎ：０．０５〜０．１wt％（ただしＩｎとＳ
ｎが同時に含まれる場合はＩｎとＳｎの合計が０．０５
〜０．１wt％）である。

【００２１】なお、フィン表面のＡｌ−Ｓｉ系ろう材に
おけるＳｉ含有量は、一般的には、８〜１１wt％あるい
はその近傍範囲に設定される。

【００２２】ところで、前記チューブ（１）には、不純
物の含有が許容されるが、これらの不純物特にＦｅが多
いと次のような欠点を生じるおそれがある。即ち、チュ
ーブ（１）とフィン（２）あるいはチューブ（１）とヘ
ッダー（３）（４）との接合部においてろう材が過多に
存在する場合、ろう付時にチューブ表面に流化したろう
材がチューブ内に局部的に異常拡散することがあるが、
チューブ（１）中のＦｅが多いとこのろう材拡散の核と
なり、異常拡散が起こりやすい。このようなろう材の異
常拡散部分が腐食環境下に置かれると、該部分が優先的
に腐食して短期間で冷媒漏れを起こすおそれがある。こ
のため、チューブ（１）の不純物、特にＦｅ量は少ない
ほど良く、望ましくは０．３wt％以下に規制されるのが
良い。また、Ｆｅ量を少なくすることによって、フィン
等による陰極防食作用が発揮されない場合であっても、
チューブ（１）の孔食が少なくなり耐食性が向上すると
いう効果もある。

【００２３】また、チューブ（１）表面の表面粗さもろ
う材拡散に影響を与える。即ち、チューブ表面が粗い場
合、ろう付時にヘッダー（３）（４）表面に被覆された
ろう材がキャピラリー効果によりチューブ表面の微細凹
部に流れ込んで、チューブ（１）へのＳｉ侵食が発生し
易くなる。そこで、チューブ（１）の表面粗さを最大高
さ（Ｒmax ）１５μｍ以下に規制することによって、キ
ャピラリー効果によるろう材の異常拡散を抑制するもの
である。特に好ましくは、最大高さ（Ｒmax ）１５μｍ
以下に規制するのが良い。

【００２４】次に、この発明の第２のものについて説明
する。この発明は図４に示されるように、前記チューブ
（１）が心材（1b）の表面にろう材（1c）が被覆された
アルミニウムブレージングシートにより構成され、該チ
ューブ（１）とアルミニウム合金製のフィン（２）とが
チューブ（１）のろう材（1c）を介して接合された熱交
換器を対象とし、前記チューブ（１）の心材（1b）が、
Ｃｕ：０．０６〜０．５wt％を含有し、残部アルミニウ
ム及び不純物からなるとともに、ろう材（1c）がＡｌ−
Ｓｉ系合金にＺｎ：０．５〜２．０wt％が含まれてな
り、前記フィン（２）が、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％を
含有し、さらにＺｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．
０２〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０２〜０．２wt％の１種
または２種以上（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場
合はＩｎとＳｎの合計が０．０２〜０．２wt％）を含有
し、残部アルミニウム及び不純物からなるとともに、不
純物としてＳｉ：０．６wt％以下、Ｆｅ：０．７wt％以
下、Ｃｕ：０．０５wt％以下にそれらの含有量が規制さ
れてなることを特徴とするものである。

【００２５】上記において、チューブ（１）の心材（1
b）組成、フィン（２）の組成は、それぞれ上述した第
１の発明におけるチューブ（１）の組成、フィンの心材
（2a）の組成と同じであるが、改めて説明すると次のと
おりである。

【００２６】即ち、チューブ（１）の心材（1b）に含ま
れるＣｕは心材の孔食電位を貴とするとともに、チュー
ブ強度を向上する元素であるが、Ｃｕが０．０６wt％未
満ではそれらの効果に乏しい。一方、０．５wt％を超え
るとＣｕ自体による孔食が発生する。従ってチューブ心
材（1b）に含まれるＣｕの含有量は０．０６〜０．５wt
％に規定されなければならない。特に好ましいＣｕ含有
量の下限値は０．１wt％であり、上限値は０．３wt％で
ある。

【００２７】一方、前記フィン（２）におけるＭｎはフ
ィンの強度を向上させるための元素であるが、０．５wt
％未満ではその効果に乏しい。逆に１．５wt％を超える
とフィン（２）の孔食電位が貴となり、フィン（２）と
チューブ（１）との間に十分な孔食電位差を確保するこ
とができなくなる。このため、フィン（２）におけるＭ
ｎ量は０．５〜１．５wt％に設定される必要がある。特
に好ましいＭｎ量の下限値は０．７wt％であり、上限値
は１．３wt％である。また、フィン（２）中の不純物特
にＳｉが０．６wt％を超え、Ｆｅが０．７wt％を超え、
Ｃｕが０．０５wt％を超えても、やはりフィンの孔食電
位が貴となりチューブとの間に所望の電位差を得ること
ができない。従って、Ｓｉ：０．６wt％以下、Ｆｅ：
０．７wt％以下、Ｃｕ：０．０５wt％以下にそれぞれ規
制される必要がある。

【００２８】また、フィン（２）に含まれるＺｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎは融雪材のあるアルカリ環境下における耐食性
を向上させるものである。即ち、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１
種または２種以上を含有することにより、融雪剤のある
アルカリ環境下において、フィン（２）の表面に溶解度
の小さい水酸化亜鉛等の皮膜が形成されてアルカリに対
して防食作用を示し、その結果特別の防食用化成処理を
施す必要がなくフィン（２）の腐食発生を抑制すること
ができ、フィンが有する陰極防食作用が損なわれること
はない。このように、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎはアルカリ腐食
環境下においてフィンの防食を図る点で同一の作用を有
するものであり、少なくとも１種が含有されれば足りる
が、Ｚｎが０．５wt％未満、Ｉｎが０．０１wt％未満、
Ｓｎが０．０１wt％未満（ＩｎとＳｎの両方が含有され
る場合はＩｎとＳｎの合計が０．０１wt％未満）では、
防食効果に乏しい。逆に、Ｚｎが２．０wt％を超え、Ｉ
ｎが０．２wt％を超え、Ｓｎが０．２wt％を超える場合
（ＩｎとＳｎの両方が含有される場合はＩｎとＳｎの合
計が０．２wt％を超える場合）には、前記効果の増大が
ないばかりか、スクラップとして返り材となった時に他
材料と混合できないなど材料選択上問題となるという欠
点を派生する。従って、Ｚｎ０．５〜２．０wt％、Ｉ
ｎ：０．０１〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt
％（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場合はＩｎとＳ
ｎの合計が０．０１〜０．２wt％）の範囲で含有されな
ければならない。特に好ましい含有量は、Ｚｎ：０．８
〜１．７wt％（特に０．９〜１．５wt％）、Ｉｎ：０．
０５〜０．１wt％、Ｓｎ：０．０５〜０．１wt％（ただ
しＩｎとＳｎが同時に含まれる場合はＩｎとＳｎの合計
が０．０５〜０．１wt％）である。

【００２９】また、チューブ（１）のろう材（1c）に含
まれるＺｎは、ろう付加熱時にチューブの心材（1b）に
拡散してＺｎ拡散層を形成し、陰極防食作用を発揮する
とともに、アルカリ腐食環境下において水酸化亜鉛等の
皮膜が形成されてアルカリに対して防食作用を示し、そ
の結果チューブ（１）の腐食発生を抑制することができ
る。しかし、ろう材（1c）中のＺｎ量が０．５wt％未満
ではその効果に乏しい。逆に２．０wt％を超えても該効
果の増大がないばかりか、ろう材層の腐食速度が早く
て、陰極防食効果が長続きしないという欠点を派生す
る。従って、ろう材（1c）中のＺｎ含有量は０．５〜
２．０wt％に設定する必要がある。特に好ましい含有量
は０．８〜１．７wt％である。なお、Ａｌ−Ｓｉ系ろう
材（1c）におけるＳｉ含有量は、一般的には、８〜１１
wt％あるいはその近傍範囲に設定される。

【００３０】また、前記チューブ（１）の心材（1b）に
含まれるＦｅが多いとろう材拡散の核となり、ろう材の
異常拡散が起こりやすい。このようなろう材の異常拡散
部分が腐食環境下に置かれると、該部分が優先的に腐食
して短期間で冷媒漏れを起こすおそれがある。このた
め、チューブ心材（1b）の不純物、特にＦｅ量は少ない
ほど良く、望ましくは０．３wt％以下に規制されるのが
良い。また、Ｆｅ量を少なくすることによって、フィン
（２）による陰極防食作用が発揮されない場合であって
も、チューブ（１）の孔食が少なくなり耐食性が向上す
るという効果もある。

【００３１】尚、チューブ（１）をブレージングシート
により構成する場合は、一般に、チューブ内には別途イ
ンナーフィンが挿入ろう付されるが、図４ではインナー
フィンは省略してある。

【００３２】

【作用】第１の発明においては、チューブに所定量のＣ
ｕを含有せしめる一方、フィンの心材に所定量のＭｎを
含有せしめるとともに不純物としてのＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ
を規制したから、チューブの孔食電位がより貴となり、
フィンの心材の孔食電位がより卑となり、両部材間の孔
食電位差はより大きくなる。従って、酸性あるいは中性
環境下において、フィンの陰極防食作用が効果的に発揮
される。また、チューブ表面に被覆形成されたＺｎ拡散
層、あるいはチューブ表面のＡｌ−Ｓｉ系ろう材中のＺ
ｎがチューブ心材に拡散することによって形成された拡
散層も陰極防食作用を発揮して、より耐食性に優れたも
のとなる。

【００３３】また、フィンの心材に所定量のＺｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎの１種または２種以上が含まれ、あるいはフィ
ンのろう材にも所定量のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または
２種以上が含まれており、チューブにＺｎ拡散層が形成
されているから、融雪剤の存在するようなアルカリ環境
下において、フィンやチューブの表面に溶解度の小さい
水酸化亜鉛等の皮膜が形成されて、アルカリに対して防
食作用を示すものとなる。

【００３４】また、チューブのＦｅ量が一定値以下に規
制されている場合には、ろう材がチューブ内に異常拡散
することに起因するチューブの耐食性悪化が防止され
る。

【００３５】一方、第２の発明においては、チューブの
心材とフィンの作用は上記の第１の発明のチューブとフ
ィン心材の作用と同じであるが、チューブろう材中のＺ
ｎがろう付加熱によってチューブ心材に拡散され、該拡
散層がチューブの陰極防食作用及びアルカリ環境下にお
ける防食作用を発揮する。

【００３６】

【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。

【００３７】（実施例Ａ）図１及び図２に示した熱交換
器を製作するに際し、熱交換チューブ（１）として、表
１に示す各種組成のアルミニウム合金からなる肉厚０．
７ｍｍの押出偏平ハモニカチューブをそれぞれ複数個製
作するとともに、チューブの厚さ方向の両面に、溶射法
により１０〜１５ｇ／ｍ² のＺｎ溶射層を形成した。各
チューブ（１）のＺｎ被覆前（押出材のままのもの）及
びＺｎ被覆後の孔食電位（対Ｓ．Ｃ．Ｅ）は表１のとお
りであった。

【００３８】次に、コルゲートフィン（２）として、表
１に示す各種組成の心材の両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を
クラッドした厚さ０．１３ｍｍのブレージングシートを
成形したものをそれぞれ複数個用意した。各コルゲート
フィンの心材及びろう材の孔食電位（対Ｓ．Ｃ．Ｅ）は
表１のとおりであった。

【００３９】一方、ヘッダー（３）（４）として、Ａ３
２０３アルミニウム合金心材の両面にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ
系合金をクラッドした厚さ１５ｍｍのブレージングシー
トを筒状に成形するとともに、チューブ挿入孔（５）を
設けたものを用意した。

【００４０】そして、前記チューブ（１）の長さ方向の
両端を、１対のヘッダー（３）（４）のチューブ挿入孔
（５）に差し込むとともに、隣接チューブ（１）（１）
間に前記コルゲートフィン（２）を配置して熱交換器組
立体とした。

【００４１】こうして仮組した各種熱交換器サンプル
に、フッ化物系フラックス懸濁液を塗布したのち、窒素
雰囲気中で加熱した。加熱後のチューブ表面のＺｎ濃
度、Ｚｎ拡散層の厚さ、Ｚｎ濃度勾配は表１のとおりで
あった。

【００４２】次に、各熱交換器サンプルについて、表２
に示すような３種類の腐食試験を実施した。

【００４３】そして、腐食試験後においてチューブに発
生した最も深い腐食の深さを測定するとともに、腐食状
態を目視観察した。その結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【表２】 表１の結果からわかるように、本発明実施品ではチュー
ブの最大腐食深さがいずれもＺｎ拡散層の厚さと同程度
であり、フィン及びＺｎ拡散層の陰極防食効果が明確に
認められ、優れた耐食性を示すものであった。また、融
雪剤存在下での耐食性にも優れていることがわかる。

【００４５】これに対して、比較品ではチューブの最大
腐食深さがいずれもＺｎ拡散層の厚さを超えてピット状
を呈しており、耐食性に劣るものであった。特に比較品
６、７では、ヘッダーのろう材がチューブに濡れ広がっ
て部分的にＳｉ侵食が起こっており、深い腐食が認めら
れた。

【００４６】（実施例Ｂ）チューブ（１）として、表３
に示す組成の心材の両面に同表に示す組成のろう材が被
覆されたブレージングシートの成形品を用いるととも
に、フィン（２）として表４に示す組成のものを用い、
チューブ（１）とフィン（２）との接合を前記チューブ
のろう材を介して行った以外は、上記実施例Ａと同様に
して各種の熱交換器を製作した。

【００４７】

【表３】 そして、得られた熱交換器サンプルについて、前記表２
に示したのと同じ３種類の腐食試験を実施し、チューブ
に発生した最も深い腐食の深さを測定するとともに、腐
食状態を目視観察した。その結果を表３に示す。

【００４８】表３の結果から、本発明実施品は耐食性に
優れていることがわかる。

【００４９】

【発明の効果】この発明にかかる第１のものは、チュー
ブに所定量のＣｕを含有せしめる一方、フィンの心材に
所定量のＭｎを含有せしめるとともに不純物としてのＳ
ｉ、Ｆｅ、Ｃｕを規制したから、チューブの孔食電位を
より貴に、フィンの心材の孔食電位をより卑にでき、両
部材間の孔食電位差を大きくすることができる。従っ
て、酸性あるいは中性環境下において、フィンの陰極防
食作用を効果的に発揮させることができる。また、チュ
ーブ表面に被覆形成されたＺｎ拡散層も陰極防食作用を
発揮して、より耐食性に優れたものとなる。一方また、
フィンの心材に所定量のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または
２種以上が含まれ、あるいはフィンのろう材にも所定量
のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または２種以上が含まれてお
り、かつチューブにＺｎ拡散層が形成されているから、
融雪剤の存在するようなアルカリ環境下において、フィ
ンやチューブの表面に溶解度の小さい水酸化亜鉛等の皮
膜が形成されてアルカリに対して防食作用を発揮させる
ことができる。その結果、各種の腐食環境に対して優れ
た耐食性を有する熱交換器となしえ、使用環境に対する
適用範囲を拡大できる。

【００５０】特にチューブ表面のＺｎ濃度が０．８〜５
wt％、Ｚｎ拡散層の厚さが９０〜２００μｍ、Ｚｎ濃度
勾配が４×１０^-3wt％／μｍ以上に規定されている場合
には、チューブ表面のＺｎ拡散層の効果をさらに有効に
発揮させることができる。

【００５１】また、チューブにおける不純物としてのＦ
ｅが０．３wt％以下に規制されている場合には、ろう材
がチューブ内に異常拡散することに起因するチューブの
耐食性悪化を防止できる。特に、チューブの表面粗さが
Ｒmax １５μｍ以下に調整されている場合には、ろう材
の異常拡散をさらに防止することができる。

【００５２】一方、この発明の第２のものにおいては、
チューブの心材に所定量のＣｕを含有せしめる一方、フ
ィンに所定量のＭｎを含有せしめるとともに不純物とし
てのＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕを規制したから、チューブ心材の
孔食電位をより貴に、フィンの孔食電位をより卑にで
き、両部材間の孔食電位差を大きくすることができる。
従って、酸性あるいは中性環境下において、フィンの陰
極防食作用を効果的に発揮させることができる。また、
チューブ表面のろう材中のＺｎがろう付加熱によって拡
散し、この拡散層も陰極防食作用を発揮して、より耐食
性に優れたものとなる。一方また、フィンに所定量のＺ
ｎ、Ｉｎ、Ｓｎの１種または２種以上が含まれており、
かつチューブにもＺｎ拡散層が形成されるから、融雪剤
の存在するようなアルカリ環境下において、フィンやチ
ューブの表面に溶解度の小さい水酸化亜鉛等の皮膜が形
成されてアルカリに対して防食作用を発揮させることが
できる。その結果、各種の腐食環境に対して優れた耐食
性を有する熱交換器となしえ、使用環境に対する適用範
囲を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した熱交換器の一例を示すもの
で、（イ）は正面図、（ロ）は平面図である。

【図２】図１の熱交換器のチューブ及びフィンとヘッダ
ーを分離して示す断面斜視図である。

【図３】図２のIII −III 線断面拡大図である。

【図４】チューブとフィンの構成を変えた図３相当の断
面拡大図である。

フロントページの続き (72)発明者 小堀 一博 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金製の熱交換チューブ
   と、心材の表面にろう材が被覆されたアルミニウム合金
   製ブレージングシートからなるフィンとが組合わされる
   とともに、前記ろう材を介して接合された熱交換器にお
   いて、 前記チューブが、Ｃｕ：０．０６〜０．５wt％を含有
   し、残部アルミニウム及び不純物からなるとともに、チ
   ューブ表面にＺｎが被覆、拡散され、 前記フィンの心材が、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％を含有
   し、さらにＺｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０１
   〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜０．２wt％の１種また
   は２種以上（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場合は
   ＩｎとＳｎの合計が０．０１〜０．２wt％）を含有し、
   残部アルミニウム及び不純物からなるとともに、不純物
   としてＳｉ：０．６wt％以下、Ｆｅ：０．７wt％以下、
   Ｃｕ：０．０５wt％以下にそれらの含有量が規制され、 前記ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金にＺｎ：０．５〜２．０
   wt％、Ｉｎ：０．０１〜０．２wt％、Ｓｎ：０．０１〜
   ０．２wt％の１種または２種以上（ただしＩｎとＳｎが
   同時に含まれる場合はＩｎとＳｎの合計が０．０１〜
   ０．２wt％）が含まれてなるものであることを特徴とす
   る耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器。
2. 【請求項２】 チューブ表面のＺｎ濃度が０．８〜５wt
   ％、Ｚｎ拡散層の厚さが９０〜２００μｍ、Ｚｎ濃度勾
   配が４×１０^-3wt％／μｍ以上に規定されている請求項
   １に記載の耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換
   器。
3. 【請求項３】 チューブにおける不純物としてのＦｅが
   ０．３wt％以下に規制されている請求項１または２に記
   載の耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器。
4. 【請求項４】 チューブの表面粗さがＲmax １５μｍ以
   下に調整されている請求項１ないし３のいずれかに記載
   の耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器。
5. 【請求項５】 心材の表面にろう材が被覆されたアルミ
   ニウム合金製ブレージングシートからなる熱交換チュー
   ブと、アルミニウム合金製のフィンとが組合わされると
   ともに、前記ろう材を介して接合された熱交換器におい
   て、 前記チューブの心材が、Ｃｕ：０．０６〜０．５wt％を
   含有し、残部アルミニウム及び不純物からなるととも
   に、ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金にＺｎ：０．５〜２．０
   wt％が含まれてなり、 前記フィンが、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％を含有し、さ
   らにＺｎ：０．５〜２．０wt％、Ｉｎ：０．０２〜０．
   ２wt％、Ｓｎ：０．０２〜０．２wt％の１種または２種
   以上（ただしＩｎとＳｎが同時に含まれる場合はＩｎと
   Ｓｎの合計が０．０２〜０．２wt％）を含有し、残部ア
   ルミニウム及び不純物からなるとともに、不純物として
   Ｓｉ：０．６wt％以下、Ｆｅ：０．７wt％以下、Ｃｕ：
   ０．０５wt％以下にそれらの含有量が規制されてなるこ
   とを特徴とする耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交
   換器。
6. 【請求項６】 チューブの心材における不純物としての
   Ｆｅが０．３wt％以下に規制されている請求項５に記載
   の耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器。