JPS6021176A - アルミ製熱交換器の製造法 - Google Patents

アルミ製熱交換器の製造法

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JPS6021176A
JPS6021176A JP12879583A JP12879583A JPS6021176A JP S6021176 A JPS6021176 A JP S6021176A JP 12879583 A JP12879583 A JP 12879583A JP 12879583 A JP12879583 A JP 12879583A JP S6021176 A JPS6021176 A JP S6021176A
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JP
Japan
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amount
extruded tube
brazing
flux
precipitation
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Pending
Application number
JP12879583A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kawase
川瀬 寛
Ken Matsuoka
松岡 建
Kantaro Tate
館 貫太郎
Shoji Wada
和田 昭二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON RADIATOR CO Ltd
Furukawa Aluminum Co Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
NIPPON RADIATOR CO Ltd
Furukawa Aluminum Co Ltd
Nihon Radiator Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012Brazing heat exchangers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (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】 本発明はアルミ製熱交換器の製造法に関するもので、特
にFe O,15〜0,5wt%(以下wt%を単に%
と略記)、CuO0005〜0.02%、残部純度99
.3〜99.7%のl1lIA(と不可避的不純物から
なる押出チューブを用いることにより7−nの析出量を
安定化さゼて耐食性の改善を図ったものである。
一般にアルミ製熱交換器、例えば自動車用熱交換器は第
1図に示すように純A(又はAJ! −Mn合金からな
る押出チューブ(1)を用い、これを第2図に示すよう
に蛇行状に成形したチューブ(1)間にコルゲート状に
加工したアルミフィン〈2)を組合ぜ、フラックスろう
付は法、真空ろう付は法又は不活性ガスろう付は法によ
り造られている。フラックスろう付は法ではフラックス
からZnの析出拡散が起り、これが犠牲陽極となって孔
食を防止し、全面腐食となるため孔食が貫通するまでに
は相当の時間がかかる。しかしながら高価なフラックス
を使用するため、コスト高となるばりか、洗浄撥液の処
理問題があり、最近では洗浄を必要としない真空ろう付
は法や不活性ガスろう付は法に移行しつつある。
真空ろう付は法や不活性ガスろう付は法は犠牲陽極とな
る7nの析出拡散が起らず、厳しい腐食環境に接すると
孔食を発生し、短時間で貫通ずることがある。これを改
善するため、不活性ガスろう付は法において、押出チュ
ーブの表面に予めZn置換メッキ(ジンケーI〜)を施
し、これをろうイ」りすることにより同時にZnを拡散
させる方法が提案されている。また不活性ガスろう付t
ノ法では弗化物系フラックス、例え、ばKF’−AJ!
F3、テトラフルオロアルミン酸カリウム(KAfF+
 )、ヘキリーフルAロアルミン酸ノJリウム(K3A
J!F6)などの五合物を少量用いてろう付(プしても
、その残漬を取り除く必要がないところから、前記Z 
11置換メツキと併用してろう付けが行なわれるように
なった。
しかるに純Ap (J +511oi+、1200.1
050)、le−Mn合金(JIS3003.3203
 )等からなる押出チューブに7 n置換メッキを行な
うと、Znn析出量バラツキが非常に大ぎく、Z 11
析出量の制御が困難となり、実操業には適さないもので
あった。これを改善するため、押出チューブの表面を苛
性ソーダでエツチングする方法や溶剤で脱脂する方法が
試みられたが、苛性ソーダでエツチングJると7n析出
mが5(1/71L2以下と少なくなり、必要な析出量
、即ち10(+/7112前後を析出さゼようとするフ
クレ等の異常析出を起で。また溶剤で脱脂すると10g
 / TrL2前後の析出が容易に得られるも、析出量
のバラツキが大ぎく製造上の管理が不可能となる欠点が
あった。
本発明はこれに鑑み純へ(、AJ!−Mn含金等の素材
について、ジンケート処理(亜鉛の化学メッキ処理)を
行ない、Zn析出量のバラツキとその原因を調査し、バ
ラツキの原因が素材の微量不純物や添加元−素の量にあ
ることを知見し、更に検討の結果、Znの析出量を安定
化させて耐食性を改善したアルミ製熱交換器の製造法を
開発したもので、F e O,15〜0.5%、Cu0
.005〜0.02%、残部純度99.3〜99.7%
の純へ(と不可避的不純物からなる押出チューブの表面
に、1回の化学処理によりZnを5〜15g/m2析出
させた後、アルミフィンと組合せてフラックスを塗布し
、AJ−3i系ろう材を用い、不活性ガス雰囲気中にお
いてろう付けすることを特徴とするものである。
即ち本発明者等は純A、e及びA、e−Mn合金のZn
置換メッキにおけるZn析出量のバラツキについて、そ
の原因を調査した結果、特にMn、Fe、Cuの影響が
大きく、Mllを添加するとZ nの析出量が低下し、
目標の109/1rL2を析出させるためには処理時間
を倍以上とする必要がある。一方処理時間を長くすると
フクレなどの異常析出の原因となり、A、、e−Mn合
金はZ「1置換メツキに適さないこと、またMA、eの
中でも微量のF e及びCuの影響が特に大きく通常純
A(はJIs規格により不純物の上限が規定されている
が、実際に市販されている純A(の成分は第1表のごと
くかなりバラツキがある。このような材わ1を用いてZ
n置換メッキを行なってもZ−n析出量は大ぎなバラツ
キを生じ、実験室的には7n析出量をある程度制御する
ことが可能でも、実操業では非常に困難であることを知
見した。
() 0Vll 0,1 つ つ 〕 これ等の知見に基き更に検問の結果、押出チューブをF
Q O,15〜0.5%、Cu O,005〜0.02
%、残部純度99.3〜99.7%の純A(と不可避的
不純物からなる組成とすることにより、Zn置換メッキ
、特に前記ジンゲート処理により10±5g/m2の均
一なZn析出を1qたもので、これにアルミフィンと組
合けてフラックスを塗布しAI!、−81系ろう材を用
い、不活性カス雰囲気中においてろう(=1けすること
により耐食性の優れたアルミ製熱交換器を得たものであ
る。
本発明において押出チューブの組成を上記の如く限定し
たのは下記の理由によるものである。
Fe含右ωを0.15〜0.5%、Cu含有量を0.0
05〜0.02%としたのは、Fe又はC1lの何れか
が下限未満ではZ n析出量のバラツキが大きくなり、
かつフィン等の異常析出を起し易く、更に上限を越える
と上記ジンケート処理によるZn析出量が少なくなり、
ろうイ」けにより十分なln拡散状態が得られず、孔食
を完全に防止できないためである。
またA(純度を99.3〜99.7%と限定したのは、
純度99.3%未満ではZn析出量が少なく 、99.
7%を越えるとZ 11析出量のバラツキが大きくなり
、しかもフィン等の異常析出を起し易くなるためである
。尚純A(に含まれる不可避的不純物どじCの81は0
.15%以下に制限することが望ましい。
又Mll、Mill 1Zn、Cr、Ti等はそれぞれ
0.01%以下に制限することが望ましい。
以上の組成からなる押出チューブの表面に1回の化学処
理によりZnを5〜i5g /7112 、望ましくは
7〜13o/m2析出させるもので、Zn析出量が5g
/TrL2未満ではろうイ」け後に必要な犠牲陽極効果
が得られず、析出量が15g/m2を越えるとコスト高
となるばかりか、7 I)濃度が高くなりすぎて7n拡
散層の溶出が早くなり犠牲陽極効果が小さくなる。Zn
を析出させる方法としては化学メッキ法、電気メツキ法
等があるがアルカリ性亜鉛酸ソーダによるジンケート処
理を用いることが望ましく、処理に際しては溶剤のみで
表面を処理すればよい。
このJ、うにして711を析出処理した押出チューブに
フィンを組合Ill!: l::後、その表面に7ラツ
クスを塗布づる。イの用は20(1/IrL2以下とす
ることが望ましく、これ以上塗布すると残漬フラックス
の熱交換器への(=J着が顕署どなり外観上好ましくな
いばかりか、コルゲートフィン間で目詰りを起し、放熱
性などの低下をまねく。またフラックスの使用量の増加
は製造コスト・を高める原因となる。
次に7ラツクスを塗布した押出チューブにフィンを組合
ゼ、AZ−Si系ろう拐を用い、不活性ガス雰囲気中で
580〜620℃の温度に加熱してろうイ1すするもの
で、不活性カスとしてはAr 、 N2等のガスが用い
られるが、ガスのコストを考えるとN2ガスが望ましい
。尚本発明法に使用するフラックスは塩化物系、又は弗
化物系が適用されがフラックスの除去、洗浄が不要な弗
化物系がコスト或いは公害の点で望ましい。
弗化物系フラックスとしては特公昭55−26949に
開示されているごとくフッ化カリウム(KF)とフッ化
アルミニウム<AJ!F3)の混合物で好ましくはこれ
らの錯体であるテトラフルオロアルミン酸カリウム(K
A、f!F+ )とへキサフルオロアルミン酸カリウム
(K3AJ!l二e)の混合物を通常水性スラリーの形
で使用する。このような混合物を得るためには正確な比
率でA、eF3とK Fとを溶解し、その混合物を冷却
し、これを適当な粒径に粉砕して水中に薄いスラリーの
形で懸濁させる。粒径は100メツシュ以下好ましくは
200メツシユ以下とする。まIcK A ! F+と
KaAJ!F6とを別々に製造し、これ等を所望の比率
C混合してもよい。これ等に水を加えてスラリーと覆る
際、必要に応じて少量の界面活性剤を加えるとよい。
前記の如く表面に7−nを析出処理したアルミ押出チュ
ーブにアルミフィンを組合せてフラックスを塗布し、A
J!−8i系ろう月を用い、不活性ガス雰囲気中で加熱
してろう付けするが、又はアルミ押出チューブに、AJ
!−8i系ろう材をクラッドしたプレージングシートか
らなるアルミフィンを組合せフラックスを塗布し、不活
性ガス雰囲気中で加熱してろう付けするものである。
以下本発明を実施例について詳細に説明する。
実施例(1) 第2表に示″ブ′組成のAJ!を溶製し、金型に鋳造し
て直径180 mm、長さ 400 mmのビレットを
得た。
これを550 ’(、の温度に加熱し、500℃の温度
で押出加工して第1図に示す肉厚1.0 mm N 1
] 30mm s高さ5 mmの多孔チューブを製造し
た。
これ等チューブを第2図に示す如く蛇行状に曲げ、トリ
クレンで脱脂した後、液が内部に入らないようにチュー
ブの穴をテープで密封し、ZnO50(]/f、N a
 O8370g/ f、液温25℃のジングー1〜処狸
液中で7分間処理し、これ等についてZn析出量を調べ
ると共に3003相当の芯材に4343相当のろう材を
クラッドしたプレージングシートからなるコルゲートフ
ィン(厚さ0.16#Ill+)を第2図に示すように
組合せ、冶具で固定した。これをKF45%、AJ!F
355%からなる約150メツシユのフラックス水溶液
中に浸漬した後乾燥し、これをNzガス雰囲気中600
℃の温度で5分間ろう付は加工してテストコアーを作成
した。
これ等コアーについてZn析出相とキャス試験LITS
H8681)及び乾湿交互試験を行なって孔食を測定し
た。これ等の結果を第2表に併記した。
Zn析出量は室温の10%HN O3溶液中に1分間浸
漬してZnを溶出し、その前後の重量を秤量することに
よりめた。キャス試験は720時間行ない、乾湿交互試
験は5%Na CJI!溶液中に10分間浸漬した後、
50℃の温度で50分間乾燥づ−ることを1サイクルと
してi oooサイクル行なって最大孔食深さを測定し
た。
そ 畷什  −7 $二呉邑啜邑爽邑邑=ηg’ g g g 2 go 
00 oo oc> c; e:;c; e:;e:;
e:: c; c;Z T−(’J(’)寸LrJ[F
]Nの■♀=≧♀; =] コ 第2表から明らかなように未発明滅< N O,1〜N
o、7)は何れもZn析出量が6〜15g / 7+1
2、即ち10±5g/m2の範囲内にあり、何れもろう
付は後の耐孔食性が優れていることが判る。
これに対しAJ2純度の高い比較法No、8、l” e
含有量の少ない比較法No、10. Cu含有量の少な
い比較法(No、12)では何れも7n析出昂が増大し
、フィン等の異常析出によりろうイ]け時の加熱による
Zn拡散が十分に寄与せず、耐孔食性が劣り、またAぶ
純度の低い比較法N o、、 9、Fe含右量の多い比
較法No、11、Cu含4:J量の多い比較法No、1
3更ニ11001当ヲffJイタf来ff1N0.14
.3003相当を用い1c従来法NO,15では伺れも
Z n析出量が減少し、ろう伺は後の耐孔食性が劣るこ
とが判る。
実施例(2) Fe0.25%、Cu O,01%、残部純度99.5
%の純A(で実施例(1)と同様にして肉厚1.0 H
B、 +1j30IIll++、高さ5姻の多孔チュー
ブを製造し、これを蛇行状に曲げ加工した後、水酸化ナ
トリウム(Na 0f−l ) 356g/、e 、M
化亜鉛(Zno)60g/λの水溶液からなる液温25
℃の70塩浴中に5分間浸漬処理してデユープ表面にZ
nを13g/γIL2析出させた。これを水洗乾燥した
後3003相当の芯材の両面に4343相当のろう月を
クラッドしたブレージングシーI・からなるコルゲート
フィンと組合せ、冶具で固定してKAJ!F+とに3A
、eF6の混合物(千猜比でK F/ A RF3 =
45155)の水性スラリーを塗布し、乾燥した後NZ
ガス雰囲気中で600℃に加熱してろう(=jけを行な
い第2図のごときコンアン1ナーを作成した。
このコンデンサーのデユープについてX51マイクロア
ナライ量アーで亜鉛の拡散状態を調べた。その結果を第
3表示す。
第 3 表 試験個所 表面Zn6度 拡散深ざ 〈%〉 (μm ) A 4.5 90 13 4.2 95 C4,290 D 4,1 90 E 4.2 95 第3表から明らかなように本発明方法によれば、デユー
プ表面にZnが均一に析出し、ろう付けによりほぼ均一
な拡散が得られることが判る。
更に前述のように製造した本発明法によるコンデンサー
と、比較のため亜鉛の析出1哩を全く行なわなかったこ
とを除いて同様に作製した比較コンデンサーについてキ
A7ス試験(J I S l−18881)を1200
時間行なった。その結果本発明により製造したコンデン
サーのチューブは1200時間後もほとんど孔食は認め
られなかったが、Zn置換メッキを全く施されないコン
デンサーでのデユープは600時間で孔食が貫通した。
このように本発明によればZn置換メッキ、特に1回の
ジンヶ−[−処理によりzn析出量を5〜15g/m2
の範囲内に管理することが可能となり、その後のろうイ
1けにより犠牲陽極となるZn拡散層を形成し、熱交換
器としての耐食性を向上することができる顕箸な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はΔ(調熱交換器用チューブの一例を示す斜視図
、第2図はAぶ暖熱交換器のコアーの一例を示す斜視図
。 1、デユープ 2、フィン 第り図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) F OO,15〜0.5wt%、Cu 000
    05〜0.02wt%、残部純度99.3〜99.7%
    の純A(と不可避的不純物からなる押出チューブの表面
    に、化学処理ニJ: リZ nを5〜15g/1rL2
    析出させた後、アルミフィンと組合せてフラックスを塗
    布し、AJ!−8i系ろう材を用い、不活性ガス雰囲気
    中においてろう付りづることを特徴とするアルミ製熱交
    換器の製造法。
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