JPS58154456A - アルミニウム熱交換器の製造方法 - Google Patents

アルミニウム熱交換器の製造方法

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JPS58154456A
JPS58154456A JP3742082A JP3742082A JPS58154456A JP S58154456 A JPS58154456 A JP S58154456A JP 3742082 A JP3742082 A JP 3742082A JP 3742082 A JP3742082 A JP 3742082A JP S58154456 A JPS58154456 A JP S58154456A
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heat exchanger
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aluminium
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Tatsuzo Kaneda
堅三 金田
Yutaka Murakami
豊 村上
Kazumi Morita
森田 一美
Masato Hara
原 政人
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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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】 本発明は空調用コンデンサ、エバポレータ、エンジン冷
却用ラジェータ等に用いられるアルミニウム熱交換器を
炉中ろう付により製造する方法に関する。
従来のこの種の製造方法としては、例えば特公昭55−
86438号公報記載のものが知られており、この従来
方法では下記組成のフラックスを50%濃度水溶液にし
て使用している。すなわち7’)、クス組成はZnC&
13%、KCl4 Q%、NhC125%、LiF 8
%、LiC119%である。このフラックス水溶液の中
ヘアルミニウム熱交換器の組付体を浸漬してフラックス
を塗布した後、炉中ろう付し、これと同時にチューブな
どのアルミニウム母材表面にZn拡散層を形成し、この
Zn拡散層の犠牲腐食によって耐食性を高めるようにし
ている。
ところで、上記の従来方法において、熱交換器へのフラ
ックス付着量に注目し、これについて本発明者が詳和1
に実験研究したところ、次のような問題点のめることが
判明した。すなわち、■フラックス水溶液の濃度が50
%と高いので熱交換器に付着するフラックス量が多くな
り、コストアップの大きな要因になっている。例えば、
カークーラ用コンデしすの場合、1台当りのフラックス
付着量が約300fにも達している。
■コア組付用治具がろう付部を通過する時、高濃度のフ
ラックスによって腐食され、早期に使用不可能となるの
で、治具費が高くつくという11nlLi’6.E、・
ヅ ■ろう信徒の熱交換器は、湯洗、硝酸洗浄等によりフラ
ックス残渣を除去する必要があるが、その場合、濃度の
高いフラックス水溶液を使用すると、洗浄および洗浄排
液処理のための費用が高くつくという問題がある。
そこで本発明は上述の実験研究事実に鑑み、できるだけ
フラックス水溶液濃度は低くし、他方耐食性およびろう
付性は従来のものと同等以上の良好なレペ/l/IC維
持することを目的とする。
本発明者の検討によれば、従来組成のフラックス水溶液
を単に低濃度化するだけでは、熱交換器に付着するフラ
ックス量が減少するに伴ない、Zn量が少なくなり、Z
n拡散層の形成が不充分となり、耐食性が劣化してし捷
うとともに、ろう付不良が生じる。そこで、本発明はフ
ラックス中のZn含有量を増加させることにより、フラ
ンクス水溶液濃度全低下させても熱交換器に付着するZ
 n量は従来品と同レベルに維持し、耐食性を確保でき
るとともに、脱水された低露点空気が送風される加熱炉
内にてろう付・′を行うことにより、アルミニじ・ ラム熱交換器のろう付′性も従来品と同レベルに維持し
ようとするものである。
本発明によれば、フラックス濃度が減少することにより
熱交換器へのフラックス付着量が減少するので、フラッ
クス費用の大幅な低減を図ることができる。しかも、本
発明では、ZnC4のごとき安価な亜鉛化合物の濃度を
増加させ、他の成分は減少させているから、フラックス
の単価自体も安くすることができる。
また、熱交換器組付用の治具の寿命もフラックス濃度の
減少により延びるから、治具の費用を低減でき、これと
同時に、フラックス残渣の洗浄排液処理費用も低減でき
る。
更に、低露点空気が送風される加熱炉中にてアルミニウ
ム熱交換器のろう付を行うから、炉内を低湿度に維持し
てろう付部におけるアルミニウム酸化被膜の生成を抑制
するとともに、外部の新鮮な空気を炉内に供給すること
により、ろう材部周辺から、フラックス成分とアルミニ
ウムとの反応により発生する生成物を除去することがで
き、これらの作用を生ぜしめる結果、フラックス濃度が
低くてもアルミニウム熱交換器を良好にろう付できる。
よって、耐食性およびろう付性の点で従来と同等の性能
を発揮しつつ、大幅なコヌト低減を図ることができるの
である。
本発明において、フラックス中のZn化合物の含有量は
15〜3Qwt%とした。Zn化合物の含有量が下限値
の15%以下の場合、アルミニウム熱交換器へのZn付
着量が少なく後述するような目標とするZ n濃度分布
が得られない。また、ろうの流れ性も極めて悪、<すり
、ろう付性が低下する。
逆にZn化合物含有量が上限の30%を越えた場合には
、アルミニウム熱交換器へのZn付着量が多すぎてろう
材中に多量のZnが拡散し、ろう打部の腐食によって部
品相互間例えばチューブとフィンの接合強度が低下する
という問題が生じる。いまひとつの重要問題は、下記反
応によって生成するkl(4CtjA化アμミニウム)
の白粉問題である。
Zn化合物としてもつとも広く用いられているZnCf
1  (塩化亜鉛)の場合は 8 Z n CN2 +2 A l     2ム1c
13+8Znの反応によって多量の白粉状態のAfi(
4が生成し炉を汚染する。このAn(4k除去するには
公害対策設備がさらに必要なのでコストアンプとなる。
本発明者の検討によれば、亜鉛化合物含有量は上記範囲
の中でも17〜20%が上記各点のためにより一層好ま
しいことが判明している。
フラックス水溶液の濃度は15〜45%に限定した。1
5%以下の濃度であると熱交換器へのZn付着量が少な
く所定目標のZn濃度パターンが得られないとともに、
ろう付性も低下する。
一方、フラックス水溶液濃度が45%以上の場合、熱交
換器に付着するフラックス量が必要以上多くなり、前述
し九種々のコストアップ要因になる。
本発明者の検討によれば、フラックス水溶液濃度は82
〜40%の範囲にすることが上記点においてより一層好
ましいことが判明している。
以上述べたように、本発明の意′図するところはできる
だけ低濃度のフラックス水溶液を用いることによってコ
ストダウンを図如、同時に耐食性およびろう付性の面で
も良好なアルミニウム熱交換器を製造しようとするもの
である。
なお、本発明方法によれば、ろう併用のフラックス水溶
液中のZn化合物をその1ま利用して、アルミニウム熱
交換器の炉中ろう付と同時に、Znの拡散処理を行なう
わけであるが、その場合、Znの拡散パターンはアルミ
ニウム熱交換器の耐食性等の点から次のごとく設定する
のが好ましい。すなわち、Zn拡散層の深さを10μ゛
以上とし、かつこの深さの最大値はアルミニウム母材の
内部にZnの拡散しない部分が母材板厚の少なくとも4
0%以上残存するように決め、さらに、表面のZn濃度
は0.2〜3Qwt%の範囲とする。
Zn拡散層の深さを10μ以上としたのは、10μ未満
であると犠牲腐食層が薄くなりすぎて、使用後短期間で
アルミニウム母材の表皮層が全面的に犠牲腐食され、そ
の結果Zn拡散層のない場11 合と同じ状態になって、アルミニウム母材の孔食に生ぜ
しめるからである。
また、Zn拡散層の深さの最大値ヲアルミニウム母材内
部にZnの拡散していない部分が母材板厚の少なくとも
40%以上残存するように決めたのは、このZnが拡散
していない部分が母材板厚の40%未満になると、Zn
拡散層が犠牲腐食した後におけるアルミニウム母材が非
常に脆弱なものになって、振動、圧力等の影蕃で亀裂が
生じやすくなるからである。また、Zn拡散層の表面の
Zn濃度の下限を0.2 W t%とじたのは、Zn濃
度が0.2 w を未満であるとA3008.A105
0のようなアルミニウム母材に対してZn拡散層が十分
卑な電位にならず、Zn拡散層の犠牲腐食作用が得られ
ないからであり、また表面のZn濃度の上限を3Qwt
%とじたのは、Zn濃度が30wt%を超えるとフィン
とチューブなどの接合部のろう材中に多量のZnが拡散
し、これらの接合部がZnの犠牲腐食によって容易には
がれてし1うからである。
上記のZn拡散パターンは、フラックス中のZn含有量
および加熱炉における加熱条件(加熱温度。
加熱時間)等によって定めることができる。
以下本発明方法を実施例により詳細に説明する。
まず本発明の対象とするアルミニウム熱交換器の一例を
第1図により説明すると、この熱交換器は自動車用クー
ラのコンデンサであり、lは多孔管チューブで、第2図
に示すように多数の冷媒通路lai有する。2はコルゲ
ートフィン、4,5は冷媒出入口の接合部をなすハーフ
ユニオンである。
チューブlは押し出し成形の偏平多孔管よりなり、その
材質はA 1.050である。第3図にフィン2とチュ
ーブlの接合部の断面金示す。フィン2は心材3と皮材
3aからなる合わせ板で構成されておシ、心材3の材質
はA3008で、皮材3aはろう材である。このフィン
20合わせ板の材質はBAI 2PCである。ハーフユ
ニオン4.5の材質はム7NO1である。なお、1bは
Zn拡散層を示す。上記材質の具体的組成は次表のごと
くである。
但し、上記の表で各成分の数値はwt%で示しである。
なお、BAI 2FCの皮材BA4848はろう材とし
て作用するものである。
次に、本発明方法を工程順に説明する。
まずコンデンサ各部品を第1図図示の所定構造に組付け
、次にこのコンデンサ組付体を治具により、、、・− 保持して、苛性ソーダ水溶液にて洗浄し、ついで硝酸水
溶液で中和するとともに金属粉等の異物を除去する。し
かる後、Zn化合物を含有するフラ(11) ックス水溶液をコンデンサに付着する。この付着方法と
しては浸漬法、シャワー法、ヌプレー法な各部品表面に
付着式せ、次にコンデンサ組付体を低濃度フラックスで
もろう付可能な低露点の加熱炉(露点的−20’c )
に入れて、コンデンサ組付体の温度が610でに上昇す
るまで10分間加熱する。
ここで、低露点の加熱炉について述べると、本発明方法
では低濃度のフラックス水溶液を用いても、ろう付性が
阻害されないようにするため、加熱炉内の空気を常時低
露点に維持するようになっており、第4図に示すように
、まず新鮮な炉外部の空気を送風機IOにより乾燥空気
発生装置11に送シ、ここで冷凍機の冷媒が循環する蒸
発器12にて送風空気を冷却才る。これによυ、空気中
の水分が凝縮して除去され、−60を程度の低露点の空
気が得られる。次いで、この空気は加熱装置18内に送
られ、       高温燃焼ガス(12) (ブタンガス)が循環する熱交換器14にて610r程
度まで加熱される。しかる後、この低露点でかつ所定温
度まで加熱された空気がろう併用加熱炉]5内に前後の
2箇所より強制的に送入される。
この低露点空気の送風量、露点を適宜選択することによ
り、加熱炉15内の露点を一20′c程度に維持する。
炉内の汚染空気は排出口15aより外部へ順次排出され
る。
なお、加熱炉内の露点は、上記−20でに限定されない
ことは言うまでもなく、本発明者の検討によれば一5℃
よシ低い温度であれば、実用上、良好なろう付性を確保
できることが判明している。
上記の加熱炉内にある間に、フラックス中のフッ化物が
アルミニウム表面の酸化皮膜を除去し、また塩化物が溶
融ろう材の流動性を良くして、コンデンサ本体の各部品
相互間が一体ろう付されると同時に前記フラックス中の
Zn化合物が各部品のアルミニウム母材表皮層に拡散し
て亜鉛の拡散層を形成する。そして、ろう信徒コンデン
サを湯洗浄、硝酸洗浄、クロム酸等の混酸洗浄して、フ
ラックスの残渣を除去する。
次に、本発明のポイントとなるフラックス組成、フラッ
クス水溶液濃度についての具体的実施例を示すO 〔実施例1〕 対象熱交換器iカークーラ用コンデンサフワックス組成
; ZnO,520%、 KO185%。
NaC/22%、 LiF6 % 、 LiC417%
フラックス水溶液濃度−80% このフラックス溶液にコンデンサ組付体を浸漬した後、
ろう材用加熱炉を通過させてろう付を行なった。この時
、コンデンサ組付体に付着したフラックス量は1台当f
i120gであり、通常使われる50%濃度フラッグス
の場合の800gに比較に急激に減少するからである。
、また、組立治具の寿命は従来の40回から70回に増
加するとともに、フラックス残渣の洗浄処理費は約半分
ですんだ。この製品のチューブに形成されるZ II拡
散層の分布を調べたところ、母材板厚1111のものに
おいて表面濃度は1.5 w 1%、拡散深さは150
μであり、目標範囲を満足していた。また、JI811
8681のキャス試験によりチューブの耐孔食性を評価
したところ700時間でも貫通孔が発生せず、市場での
腐食環境に十分耐えうろことがわかった・ 〔実施例2〕 対象熱交換器;カーターラ用コンデンサフラックス組成
; Zn04.15%、 LiCl!15%。
KCl 37%、Na0127%、 NaF 6%フフ
ックス水水溶液長−88% このフラックス水溶液をシャワ一方式でコンデンサ組付
体に塗布した後、ろう併用加熱炉を通過させた。この時
に、コンデンサ組付体に付着したフラックス量は1台あ
たJ130fであった。また実施例1と同様治具の消耗
、フラックス残渣の洗浄処理費は半分ですんだ。このも
ののチューブ表面におけるZn濃度は1.8w 1%、
拡散深さは120μであった。母材板厚は1關である。
CAS 8(15) 試験によって耐孔食性を評価したところ700時間でも
貫通孔を生じず、市場での使用に十分耐えうろことがわ
かった。
〔実施例8〕 対象熱交換器;自動車用のエンジン冷却用ラジェータ フラックス組成; Zn0428%、 LiC118%
LCl 8 8 % 、Nap/26  %フラックヌ
水溶液濃度i15% このフラックス溶液にコアを浸漬して、ろう付部を通過
させてろう付をおこなった。この時、コアに付着したフ
ラックスiは1台あた11809であシ、通常側われる
50%濃度フラックスの場合の550gに比較して大巾
のコヌトダウンが可能となった。治具の消耗、フラック
ス残渣洗浄処理費は従来品の約1/8であった。このラ
ジエータチ3−ブ表面に形−::゛′1されたZn拡散
層の表面Zn濃度は2.1%、拡散深さは170μであ
った。母材板厚9.4111である。
CA38試験によって耐孔食性を評価したところ(16
) 700時間でも貫通孔が発生せず市場での使用に十分耐
えうろことがわかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を適用する熱交換器の一例状態會示
している。第4図は本発明方法を実施するために用いる
装置の模式平面図である。 l・・・チューブ、1b・・・Zn拡散層、2・・・コ
ルゲートフィン、8・・・芯材、3a・・・ろう材。 代理人弁理士  岡 部    隆

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 α)アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる心
    材と、ろう材をなす皮材とを一体にクラフトしたアルミ
    ニウム合せ板にて構成された部品と、アルミニウム合金
    で構成された部品とを併用し、これら両部品を熱交換器
    全構成するように所定構造に組付け、次にこの熱交換器
    組付体に、15%〜30%のZn化合物を含むフラック
    スを15〜45%の濃度にしたフラックス水溶液を付着
    し、しかる後、この熱交換器組付体を、脱水された低露
    点空気が供給される加熱炉内に入れて各部品相互間を一
    体ろう付すると同時に、前記フラックス中の亜鉛を各部
    品のアルミニウム母材表皮層に拡散させてZnの拡散層
    を形成することを特徴とするアルミニウム熱交換器の製
    造方法。 (2)前記Zn化合物が17〜20%であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 (8)前記フラックス水溶液のフラックス濃度が82〜
    40%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の方法。 (4)前記加熱炉内の空気露点が一5℃以下であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項いずれか
    記載の方法。
JP3742082A 1982-03-10 1982-03-10 アルミニウム熱交換器の製造方法 Granted JPS58154456A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6015064A (ja) * 1983-07-06 1985-01-25 Hitachi Ltd 熱交換器
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