JPS6015065A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JPS6015065A
JPS6015065A JP12265883A JP12265883A JPS6015065A JP S6015065 A JPS6015065 A JP S6015065A JP 12265883 A JP12265883 A JP 12265883A JP 12265883 A JP12265883 A JP 12265883A JP S6015065 A JPS6015065 A JP S6015065A
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brazed
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服巻 孝
Katsuhiko Shioda
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Takao Funamoto
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    • 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
    • B23K35/38Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は熱交換器の製造方法に係シ、特にルームエアコ
ン、カーエアコンなどのようにフィンとチューブ等の金
属部材で構成される熱交換器を製造するのに好適な方法
に関する。
〔発明の背景〕
一般に上記のようなタイプの熱交換器では流体の接触面
積を大きくした金属性の流路の中を、冷却媒体又は熱媒
体として流体が流れるものである。
流体の接触面積を大きくするために流路を形成する金属
の形状は複雑なものとなる。例えば接触面積を大きくす
るためのフィンとチューブからなる熱交換器は、フィン
に設けられた穴や溝に対してチューブを配置し、フィン
とチューブの接続はろう付で行われていた。この場合、
ろう付に使用するフラックスは塩化物系であった。塩化
物系の7ラツクスは腐食性が強いため、このフラックス
を用いて熱交換器を製造する方法ではろう付部にフラッ
クスを完全に除去する必要があり、そのためには後処理
の工程、すなわち化学洗浄、湯洗等の工程数が多く、装
置の価格も高くなる欠点を有していた。
−これらの欠点を解消するために、ht−st系にMg
を添加したろう材、あるいはAt−5t系にsI、sr
、sb等を少量添加したろう材を用い、フラックスを使
わないで真空中あるいは不活性ガス中でろう付する方法
が試みられている。
(特公昭48−31821号、特公昭50−4466号
)しかし通常、熱交換器のフィンやチューブに使用され
るAt材は腐食し易く、特−局部電池を形成する電食に
対して弱い性質を有する。このため自動車用ラジェータ
やカーエアコン用コンデンサのように高温、且つ腐食の
促進媒体となる塵埃などの存在する雰囲気中に設置され
る熱交換器では、孔食が短期間の内に多発し、熱交換器
の機能を劣化させ、更には機能が停止する問題を有して
いた。
上記の問題に対処するため、冷却フィンの芯材に所定量
のZnを含有させ、これにより’を位を下げ、冷却フィ
ンを積極的に腐食させて、チューブに孔食が生じないよ
うにする方法が試みられている。しかしこの方法では冷
却フィンznを均一に含む表面層を形成することが困難
であり、孔食防止としてはまだ問題がある。
最近、チューブに予めZnめつきを施し、このようなチ
ューブとフィンとを弗化物系非腐食性フラックスでろう
付する際にろう付部にznの拡散層を形成する方法が提
案されている。(特開昭57−198257号)しかし
、この方法では、チューブにZ’nめつきを施すだめの
前処理並びに後処理工程数が多く、またZnは酸化され
易いためめっき後のチーーブ必保i、更には高価な弗化
物系非腐食性フラックスを用いる必要がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し、フラック
スを用いることなく、耐孔食性に優れた熱交換器を簡単
4方法で製造できる熱交換器の製造方法を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明の熱交換器の製造方法は、互いにろう付によって
接合される金属部材の少なくとも一方がろう材をクラッ
ドしたプレージングシートによって形成し、真空中又は
非酸化性雰囲気中でプレージングシートを構成するろう
材の融点以上で、且つ前記金属部材の融点以下の温度範
囲内でフジツクなしでろう付し、次いで前記プレージン
グシートのろう材の融点以下の温度条件でかつ非酸化性
雰囲気中で少なくともろう付部を含む前記金属部材の表
面に前記金属部材よりも卑な金属又はその合金の蒸気を
付着させて該金属の拡散層又は合金層を形成することを
特徴とする。
本発明において、互いにろう付によって接合される金属
部材は冷却のためのフィンや通液のためのチューブ等か
らなり、これらの金属部材はAtを主とするが、接合す
べき一方をAtとし、他方をCu、’l’i及びpe基
から選ばれるものとすることができる。金属部材の少な
くとも一方は表面にろう材がクラッドしたプレージング
シートからなる。
このような少なくとも一方がプレージングシートからな
る金属部材はそれぞれの熱交換器の構造に応じて組立て
られた後、真空中又は非酸化性雰囲気中で加熱されフラ
ックスなしでろう付される。
この際加熱温度はろう付処理の点から、ろう材の融点以
上であることが必要であるが、金属部材の変形防止の点
から金属部材の融点よシも低くすることが必要である。
非酸化性雰囲気はArガス、N2ガスの他にH2ガスに
よる雰囲気でもよい。7ラツクスなしでろう付できるこ
とから、フィン間の間隙が小さく、多数のフィンとチュ
ーブが接合される複雑構造の熱交換器のろう付に極めて
有利である。
次咳ろう付部を含む金属部材の表面に形成される拡散層
又は合金層は、前記金属部材よりも卑な金属である。卑
な金属とすることによって周囲の腐食環境に対して犠牲
的に腐食されフィン、チューブ等の金属部材を保設する
ことができる。
拡散層又は合金!−の形成時、ろう何部を確保するため
にろう材の融点以下の温度条件下で行なわれる。そして
卑な金属はろう材の融点以下の融点を有し、蒸気を発生
しうるものであることが必要である。
したがって前記率な金属は、フィン、チューブ等の金属
部材の材質およびろう材の材質により任意に選定すべき
であるが、金属部材がAt又はその合金の場合、Znお
よびZn合金が望ましい。
Z11合金としては、Zn−At、Zn−8n等が好適
である。このようなZnおよび7.n合金は500〜6
00Cで蒸気が発生し、この温度はAtと合金化するに
十分な温度である。
1だ金属の蒸気を対流させて金属部材の表面に均−fx
、IK食抑制金属皮膜を形成しうる点から、真空中より
もA r 、 N2 、 N2等の非酸化性雰囲気とす
るのがよい。蒸気の対流によって腐食抑制金属皮膜を形
成できるので、フィン間の間隙が小さく、複雑形状の熱
交換器にも効率よくかつnTj単に腐食抑制金属皮膜が
形成できる。
更にろう何時に加熱された前記金属部材の熱が完全に下
がらない時点で、すなわち金属蒸気の付着によってその
金属の拡散層又は合金層が形成されうる温度範囲内で金
属部材を別室に移し、金属蒸気による付着処理をろう材
処理と連続的に、かつ効率的に行うことができる。
〔発明の実施例〕
フィンとチューブから構成される熱交換器の実施例につ
いて第1図に従って述べる。この熱交換器1は、従来の
ものと同様に、多数の通液のチューブ2と冷却フィン3
とを交互に重ね合せ、その両端に通液及び座板4,4′
を設置しており、これらの各部材は互いにろう付によっ
て一体接合される構造となっている。そして冷却フィン
3は第1図(b)に示すようにAtを主とする心材5の
表面にAt−5r−p系のろう材6をクラッドしたプレ
ージングシートによって形成されている。各部材の拐買
を詳しく述べると、通液のチューブ2はA1050であ
り、冷却フィン3は心材をA3003、ろう材をAt−
10チ5i−0,05チP −0,8%Cuとし、通液
及び座板4,4′はそれぞれA、1050とするもので
ある。
上記の如くして構成される熱交換器の各金属部材は組立
て前にトリクレンで脱脂し、NaOHの5係の水溶液で
アルカリ洗浄を行った。
これらの各金属部拐を組合せ、これをガスの露点−30
CのN2ガス中615Cで30秒間加熱してろう付した
。次いで蒸発室のシャッタを開き、約550Cに保持さ
れた蒸発室に金属部材が加熱された状態のうちに挿入し
た。
ろう伺された熱交換器1は615Cから550Cとわず
かに徐冷されながら直ちにZnの蒸気が利着される。こ
の時に使用したZn塊は99チの純度で蒸発室のヒータ
上に設置した。N2ガスは露点−30trであった。蒸
発室には金部部材を約7分置き、その後降ろされていた
シャッタを開け、冷却室に送り込んだ。
実施例2 熱交換器の他の形状を第2図に示す1.この様な形状の
熱交換器をコルゲート型熱交換器と呼んでいる。すなわ
ち偏平チューブ7の間にフィン8〃;配置され各々の接
触点がろう付される。そして、フィン8は第2図(b)
に示すようにAtを主とする心材9の表面にAt−5l
−p系のろう材10勿クラッドしたプレージングシート
によって形成されている。各部材の材質及び形状を詳し
く述べると、フィン8は、A3003、ろう材をAt−
9%5i−0,05チP −0,2係Mgとし、寸法が
50X0.17(断面、フィン長:20■)であり、偏
平チューブ7はA1050で寸法が50×4穴×1.5
(断面)のものである。そしてとれら各金属部材を3段
に組合せたものを実施例1と同じ方法でznの蒸気を付
着させた。
比較例として、本実施例1で用いたものと同じ形状の熱
交換器であって、ただしフィン材のろう材にA4=8チ
5i−0,5%MgをクラッドしプGプレージングシー
トを適用し、2X10−5torr1の真空、610C
160秒加熱の条件でろう付した熱変換器(比較例1ン
と、本実施例2で用いたものと同じ形状の熱交換器であ
って、ただしフィン材ノロう材にAt−9%Bt−o、
a*niをクラッドしたプレージングシートを適用し、
ガスの露点−65CのN2ガス、615c、60秒加熱
の条件でろう付した熱交換器(比較例2)についても比
較試験した。 ゛ また実施例2で用いたものと同じ形状の熱交換器であっ
て、ただしフィン材のろう材をA4343としてクラッ
ドしたプレージングシートを適用し非腐食性フラックス
が重量で46%KF154%A L F s組成に7.
n粉末を約10%程度添加したものを約10%水溶液に
て熱交換器全面に塗布し、続いて水分を乾燥した後、ガ
スの露点−30cのN2ガス、610C,60秒加熱の
条件でろう付した熱交換器(比較例3)についても比較
試験した。
これらの熱交換器のチューブの一部を切シ出した試料片
を使って、3チNaC1水溶液中で分極曲線を測定し、
腐食抑制域の有無を調整した。
また耐孔食性を調査するため腐食試験を、H8H860
1のキャス試験により150時間に亘って行った。各種
熱交換器の腐食抑制域の有無と孔食深さについて第1表
に示す。
分極曲線における腐食抑制域とは、例えばステンレス鋼
等に見られる不動態域にほぼ相当するもので、腐食の進
行が著しく減衰する抵抗皮膜が形成されることを意味す
る。
腐食抑制域の有無 ×:腐食抑制域形成されない。
Δ:腐木抑制域がわずかに形成される。
○:腐食抑制域が形成される。
その結果、針孔食性の良否の目安に実績がある腐食抑制
域については実施例1及び実施例2共に良好に形成され
るのに対し、比較例3ではわずかに腐食抑制域が形成さ
れるのみで、比較例1.2では腐食抑制域は全く形成さ
れない。
腐食抑制域の形成は、チューブの孔食深さと相関があシ
、実施例1.2の熱交換器では全面腐食形態が見られ、
その深さが0.1〜0.3 tgnと浅いのに対し、比
較例1.2は1■前後と深く、フラックス中にzn粉末
を添加した比較例3においても0.6〜0.9m+に達
している。
実施例1,2において、耐孔食性がすぐれているのはA
t材のフィン、チューブにZn蒸気が均一に付着し、更
にはAt材と冶金的に反応が進み合金化して犠牲陽極層
を形成しているためである。
実施例ではフラックスを用いないろう付方法として、フ
ィンにクラッドしているろうの組成を、ht−si−:
p系を用いて行ったが、その他のろうの組成、すなわち
比較例1及び2で使用したろうの組成を用いて本発明に
よる熱交換器を作製しても耐孔食性にすぐれていた。
また本実施例において、ろう封塞及び蒸発室はN2ガス
雰囲気としたが、その他にA r* H2あるいは真空
中においてろう付、Zn蒸気による皮膜、含金化を行っ
ても十分な耐孔食性にすぐれることは確認している。
なお、本発明における熱交換器は、第1図および第2図
に示す構成の熱交換器に限らず、金属部材がろう付によ
って接合される全ての熱交換器が適用される。例えば第
3図に示すように整列された矩形状のフィン11に予め
U字型に作製されたチューブ12が多数本挿入されて構
成される熱交換器にも本発明を適用できる。更に図示し
ていないが、流体が通る流路がチューブ状ではなく、薄
い金属板同志によって形成される隙間で構成される熱交
換器にも本発明を適用できる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、熱交換器の全体のろう付
が一体的にでき、金属蒸気の対流によって複雑構造の熱
交換器に対してもその金属部材の表面に効率よく腐食抑
制域を有する皮膜を形成できるので孔耐食性にすぐれた
熱交換器を製造できる。更にろう何時、フラックスを使
用しないのでろう何部の洗浄等の工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の第1実施例に係る熱交換器の全
体斜視図、第1図(b)は第1図(a)の要部拡大図、
第2図(a)は本発明の第2実施例に係る熱交換器の斜
視図、第2図(b)は第2図(a)の要部拡大図、第3
図は本発明の他の実施例に係る熱交換器の全体斜視図で
ある。 1・・・熱交換器、2・・・チューブ、3・・・フィン
、4゜4′・・・通液及び座板、5・・・心材、6・・
・ろう材、7・・・偏平チューブ、8・・・フィン、9
・・・心材、10・・・ろう材、11・・・フィン、1
2・・・チューブ。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 1[ ]2 刀 (e) 図 (e)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、互いにろう付によって接合される金属部材の少なく
    とも一方をろう材をクラッドしたプレージングシートに
    よって形成し、真空中又は非酸化性雰囲気中でプレージ
    ングシートを構成するろう材の融点以上で、且つ前記金
    属部材の融点以下の温度範囲内で7ラツクスなしでろう
    付し、次いで前記プレージングシートのろう材の融点以
    下の温度条件でかつ非酸化性雰囲気中で、少なくともろ
    う伺部を含む前記金属部材の表面に前記金属部材よシも
    卑な金属又はその合金の蒸気を付着させて該金属の拡散
    層又は合金層を形成することを特徴とする熱交換器の製
    造方法。 2、前記金属部材がAt又はAt合金からなシ、前記卑
    な金属がZnであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の熱交換器の製造方法。 3、互いにろう付によって形成される金属がフィンとチ
    ューブであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の熱交換器の製造方法。 4、フィン及びチューブの材料は少なくとも一方がAt
    で他はA7.Cu、Ti及びFe基から選ばれた1つの
    材料から成る特許請求の範囲第3項記載の熱交換器。
JP12265883A 1983-07-06 1983-07-06 熱交換器の製造方法 Granted JPS6015065A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4775004A (en) * 1984-02-22 1988-10-04 The Furukawa Electric Co., Ltd. Copper radiator for motor cars excellent in corrosion resistance and method of manufacturing
US4911351A (en) * 1986-11-17 1990-03-27 Furukawa Aluminum Co., Ltd. Method of manufacturing heat-exchanger

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4775004A (en) * 1984-02-22 1988-10-04 The Furukawa Electric Co., Ltd. Copper radiator for motor cars excellent in corrosion resistance and method of manufacturing
US4911351A (en) * 1986-11-17 1990-03-27 Furukawa Aluminum Co., Ltd. Method of manufacturing heat-exchanger

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