JPS6022056B2 - 真空ブレ−ジング用フイン材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陰極防食効果に優れた真空プレージング用フィ
ン材に関するものである。

一般に自動車のラジエーター、ヒーターおよびクーラー
用のコンデンサ、エバポレーターなどの熱交換器は冷媒
を通すアルミニウムチューブと、放熱用のアルミニウム
フィンとを粗合せて真空プレージング（ろう接）法によ
り製造されている。

しかるにこれらの熱交換器を腐食環境の厳しい場所、例
えば塩分の多い海岸地帯や冬期に融雪剤を撒くような場
所で使用すると短期間に腐食することがある。このよう
な熱交換器の腐食は空気側のフィンでは使用上あまり問
題はないが、冷煤が通過するチューブでは特に問題が大
きく、チュープに貫通孔を生じると、ここから冷煤が漏
れて使用不能となつしまう。このようなチューブの腐食
を保護するために化成処理あるいは塗装などの表面処理
を施すことも１つの手段であるが、このような表面処理
によってチューブは長期間にわたって保護することは現
状の技術では不可能である。

このため熱交換器を構成するフィン材の電位をチューブ
に比べて低くした材料構成として、その陰極防食効果を
利用する方法が提案されている。そこで図面に示すよう
に外表面に真空プレージング用ろう材１をクラツドした
アルミニウムチューブ２と、コゲート状に形成したアル
ミニウムフィン３とを交互に重ね合せ、これを真空プレ
ージングして熱交換器を組立てる場合に、チューブ２に
クラッドしたろう材１としてＡＡ規格（アメリカアルミ
ニウム協会規格）による４００４ あるいはＸ４１０４
を用い、またフィン３として従来公知のＪＩＳ７０７２
合金を使用することが考えられている。この場合素材の
状態においてＪＩＳ７０７２合金の電位は５％ＮａＣそ
溶液（２５ｑｏ）中、飽和カロメル電極電位で約一１０
００のＶ、また、前記ろう村１をクラツドしたチューブ
２の電位は約一７００肌Ｖであり、通常陰極防食効果を
発揮するために必要とされる電位差は５０のＶ以上であ
ることから、ＪＩＳ７０１２合金からなるフィン３が蟻
性的に腐食し、チューブ２を十分に陰極防食することが
考えられる。ところが真空プレージングを行なうとＪＩ
Ｓ７０７２合金中に含まれる亜鉛の９０％以上が蒸発し
てしまうため、熱交換器を組立てた状態でフィン３の電
位はろう村１とほぼ同程度になりチューブ２の腐食効果
が失なわれてしまう問題がある。しかもＪＩＳ７０７２
合金は強度が低いため、これを形成したフィン３は６０
０℃前後で行う真空プレージング時に座屈を生じ実用的
でないなどの欠点があつた。本発明はかかる点に鑑み種
々研究を行なった結果、アルミニウムーマンガンー亜鉛
をベース合金とするフィン材において亜鉛の含有量を多
くするか、若しくはリチウムを含有させて亜鉛の蒸発を
抑制することによって真空プレージング後における陰極
防食効果を持たせると共に、更に必要に応じてジルコニ
ウムを添加することによりフィンの真空プレージング時
における座屈を防止した真空プレージング用フィン材を
開発したものである。

即ち本発明はマンガン０．５〜２．０％（以下％は重量
％を示す）と、亜鉛１．０〜１０．０％と、リチウム０
．００５〜２．０％とを含み、残部アルミニウムからな
る真空プレージング用フィン材を第１の発明とし、更に
これにジルコニウム０．０６〜０．２５％を添加した真
空プレージング用フィン材を第２の発明とするものであ
る。以下本発明を詳細に説明する。

本発明に係る真空プレージング用フィン材は通常０．２
肌以下の板厚で使用し、これをコルゲート状に形成して
図面に示す如くフィン３とし、このフィン３と真空プレ
ージング用ろう材１を外面にクラッドしたチューブ２と
を交互に重ね合わせて真空プレージングし、熱交換器を
絹立てるもので、前記フインン３の電位をチューブ２の
外面にクラッドしたろう材３の電位より低くし犠牲的な
陰極として陰極防食効果を発揮させるものである。

本発明フィンを形成する合金成分についてその作用と、
含有量の限定理由について説明すると、先ずマンガンは
ベース合金の強度増加に寄与するもので、通常のプレー
ジング条件下においては、このマンガンの添加で耐座属
性は十分に改善される。

なおマンガンの含有量は上記の如く０．５〜２．０％に
限定した理由は０．５％以下では十分に強度が改善され
ず高温度のプレージング条件によっては座屈が起り、ま
た２．０％を越えると、材料を塑性加工するときの変形
抵抗が大きくなり板厚を薄くできないばかりか、フィン
成形時に割れを生ずるなど製造上の問題が多いからであ
る。亜鉛ベース合金の電位を低くする上で最も効果的な
元素である。

の亜鉛の含有量を上記の如く１．０〜１０．０％の範囲
に限定した理由は真空プレージング時における亜鉛の蒸
発を考慮したもので、１．０％未満では蒸発による残留
量が０．１％以下になり、ブース合金の電位を相手材料
（チューブ）を陰極防食する程に十分に低くすることが
できない。また１０．０％を越えてもその効果が飽和す
ると共に、加工性の低下および製造コストの高騰を招き
、しかもベース合金自体の甘融点を低くしてプレージン
グ時に座屈を生じるからである。なお真空プレージング
時における亜鉛の蒸発量は９０％程度であるので、亜鉛
の含有量はリチウムを添加して亜鉛の蒸発を抑えた第１
および第２の発明の場合には１．０〜４．０％の範囲が
望ましい。次に第１および第２の発明における必須成分
であるリチウムおよび第２の発明における必須成分であ
るジルコニウムについて説明する。

リチウムは非常に活性で酸化し易く、真空中でも雰囲気
に残存する微星な酸素（０２）および水蒸気（ＱＯ）と
結び付いて合金表面にリチウムの酸化層を形成し、これ
が亜鉛の蒸発をある程度抑制する作用をなすものである
。

このリチウムの添加による亜鉛の蒸発量は通常４０〜６
０％に抑制することが可能である。なお本発明において
リチウムの含有量を上記範囲に限定した理由は０．００
５％未満では酸化層が十分に生成されず、亜鉛の蒸発を
抑制する効果が少なく、また２．０％を越えるとその効
果が飽和すると共に、ろうの流れが阻害されて良好な接
合が得られず、しかも高価な元素であるため製造コスト
が著しく高謄するからである。またジルコニウムは本発
明フィン材のプレージング時における座屈を防止する上
で有効な作用をなし、特に６０ぴ０以上の高温度で真空
プレージングを行なう場合、あるは薄肉で用いる場合に
特に効果的である。なおジルコニウムの含有量を上記範
囲に限定した理由は０．０６％未満では耐座屈性の改善
効果が十分に得られず、また０．２５％を越えてもその
効果は飽和してしまい、しかもジルコニウムは高価な元
素であるため製造コストが高騰するからである。又第１
〜第２の発明において、０．２５％以下の銅、０．７％
以下の鉄、０．６％以下の珪素、０．２％以下のチタン
は、不純物として含まれるか又は他の目的で添加されて
も、本発明の効果に影響しない。以下本発明の実施例に
ついて説明すると共に本発明の効果を確認するため比較
例についても併せて説明する。

比較例 １ 第１表のＭ．１〜Ｍ．６に示す組成のアルミニウム合金
を水冷鋳造して綾塊を製造し、この銭魂の両面を面削し
た後５２０００で４時間灼熱処理を行ない、直ちに５弧
の厚さまで熱間圧延を行なった。

このようにして得られた板材を厚さ０．２風まで冷間圧
延した後、４２０午○、２時間の中間焼錨を行なってか
ら更に厚さ０．１６側で冷間圧延して供試村とした。こ
れを３２脚幅にスリッタ−した後、高さ１５肌、ピッチ
４側のコルゲートフインとした。このフィンとチューブ
の外面にＡＡ規格４００４のろう材を１０％の厚さでク
ラツドした肉厚０．４側のチューブ（芯村ＪＩＳ３００
３合金）を図面のように組合せて５９０００で５分間、
真空度５×１０‐５Ｔｏｍの条件で真空プレージングを
行ないその接合状態とフィンの座屈状態を調べた。なお
婆合状態の判定は真空プレージング後フィンをはがし、
チューブと金属学的に接合している長さを測定し、接合
すべき全体の長さに対する割合（パーセンテージ）とし
て表わした。

表中「０」は９５％以上の接合、「△」は９０％以上９
５％未満の接合、「×」は９０％未満の接合を表わして
いる。また座屈状態の判定は、真空プレージング後にフ
ィンがつぶれて全体の寸法が縮むので、その縮んだ寸法
を、真空プレージング前の寸法に対する割合（パーセン
テージ）として表わした。

そして表中「◎」は縮み５％禾満、「０」は５％以上〜
２０％禾満、「×」は２０％以上として表わした。また
これとは別に真空プレージング後のフィンの電位と外面
にろう村をクラッドしたチューブの電位を５％ＮａＣ〆
溶液（２５℃）中で測定し、両者の電位関係を調べた。
また真空プレージングによる組立品についてその耐食性
を見るためＪＩＳＺ２３７１に準じて塩水噴霧試験を約
４カ月行なった後、チューブの孔食発生状況を調べた。

これらの測定結果は第１表に示す通りである。比較例
２第１表のＭ．７〜Ｍ．９に示す如く本発明に規定する
範囲を外れるアルミニウム合金についても、上記実施例
と同様に、コルゲートフインを作製し、これをＡＡ規格
４００４のろう材を外面にクラツドしたチューブと図面
のように組合せて真空プレージングを行ない、その接合
状態、座屈状態、電位および塩水頃菱試験による孔食発
生状況など各特性につい同様に調べた。

これらの測定結果は第１表に併記する通りである。

第１表 上記の結果から明らかな如く、比較例１のフィン材の電
位は加熱後においても−７５０のＶ以下と、クラッドチ
ューブの電位−７００のＶに比べて十分に低く、また孔
食深さも０．０６肋以下と浅く優れた陰極防食効果を有
することが確認された。

これに対してマンガンの含有量が少ない船．７のもの、
および亜鉛の含有量が多い地．９のものは何れも耐座屈
性に劣り、また亜鉛の含有量の少ない舷．８のものは著
しく耐食性が劣っていた。比較例 ３ 第２表のＭ．１０および船．１１に示す組成のアルミニ
ウム合金および軸．１２および舵．１３の更にジルコニ
ウムを添加したアルミニウム合金について、上記批鮫例
１と同様にコルゲートフインを作成し、これをＡＡ規格
４００４のろう材をチューブの外面に１０％の厚さでク
ラッドた肉厚０．４側のチューブ（芯村ＪＩＳ３００３
）と図面のように粗合せて真空プレージングを行なった
。

なおプレージング条件は通常より厳しい６１０ｑｏで５
分、真空度５×１０‐むｏｎで行なった。このように真
空プレージングにより縦立たものについても同様に各種
特性を測定しその結果を第２表に示した。比較例 ４ 第２表の恥．１４およびＭ．１５に示す如く比較例３に
規定する範囲を外れるアルミニウム合金についても、上
記比較例３と同様に、コルゲートフインを作製し、これ
とＡＡ規格４００４のろう材を外面にクラツドしたチュ
ーブとを組合せて、上記と同様に厳しい条件で真空プレ
ージングを行なった。

この場合についても各種の特性を調べ、その結果を第２
表に併記した。第２表 上表の結果から明らかな如く、ジルコニウムの添加は高
温度における真空プレージングにおいて特に耐座屈・性
を向上させる上で顕著な効果を有することが確認された
。

実施例 １ 第３表のＭ．１６〜地．２１に示す如くリチウムを添加
したアルミニウム合金について上記比較例１と同様にコ
ルゲートフィンを作成し、これをＡＡ規格Ｘ４１０４の
ろう材をチューブの外面に１０％の厚さでクラツドした
肉厚０．４脇のチューブ（芯材ＪＩＳ３００４）と図面
のように組合せて真空プレージングを行なった。

なおプレージング条件は５９０ｑｏで５分、真空度５×
１０‐５Ｔｏｍで行なった。このようにして絹立たもの
についても同様に各種特性を測定し、その結果を第３表
に示した。比較例 ５ 第３表のＭ．２２およびＭ．２３に示す如く本発明に規
定する範囲を外れるとアルミニウム合金についても、上
記実施例３と同機に、ーコルゲートフインを作製し、こ
れをＡＡ規格４１０４のろう材をクラツドしたチューブ
と絹合せて真空プレージングを行なった。

このようにして組立たものについても同様に各種特性を
測定し、その結果を第３表に併記した。第３表 上記の結果から明らかな如くリチウムを添加したものは
低濃度の亜鉛でも優れた耐食性を有し、特に亜鉛の含有
量が多い舵．１９〜Ｎｏ．２１のものについてはほとん
ど孔食が認められずりチウムが亜鉛の蒸発を抑制する効
果が大きいことが確認された。

実施例 ２第４表のＮｏ．２４〜紬．２６に示す組成の
アルミニウム合金および船．２７〜恥．２９の更にジル
コニウムを添加したアルミニウム合金について上記比較
例１と同様にコルゲートフィンを作成し、これをＡＡ規
格４００４のろう材をチューブの外面に１０％の厚さで
クラッドした肉厚０．４側のチューブ（芯材ＪＩＳ３０
０３合金）と図面のように組合せて真空プレージングを
行なった。

なおプレージング条件は通常より厳しい６１０こ○で５
分、真空度５×１０‐５Ｔｏｒｒで行った。このように
組立てものについても上記比較例１と同様に各種特性を
測定し、その結果を第４表に示した。比較例 ６ 第４表の柚．３０およびＮｏ．３１に示す如く本発明に
規定する範囲を外れるアルミニウム合金についても、上
記実施例２と同様に、コルゲートフィンを作製し、これ
とクラゲツトチューブを組合せて、同様に厳しい条件で
真空プレージングを行なった。

この場合についても各種の特性を調べその結果を第４表
に併記した。第４表 上記の結果から明らかな如く、ジルコニウムの添加は高
温度における真空プレージングにおいて特に耐座風性を
向上させる上で顕著な効果を有することが確認された。

以上説明した如く本発明に係る真空プレージング用フィ
ン材によれば、アルミニウムーマンガンー亜鉛をベース
合金とするフィン材において亜鉛の含有量を多くするか
若し〈はリチウムを含有させて亜鉛の蒸発を抑制するこ
とによって真空プレージング後における優れた陰極防食
効果を持たせることができると共に、ジルコニウムを添
加することによりフィンの真空プレージング時にける座
窟を防止することができ得る顕著な効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図はコルゲートフィンとチューブとの接合状態を示す断
面図である。 １…ろう村、２…チューブ、３…フィン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンガン０．５〜２．０重量％と、亜鉛１．０〜１
   ０．０重量％と、リチウム０．００５〜２．０重量％と
   を含み、残部アルミニウムからなる真空ブレージング用
   フイン材。 ２ マンガン０．５〜２．０重量％と、亜鉛１．０〜１
   ．００重量％と、リチウム０．００５〜２．０重量％と
   、ジルコニウム０．０６〜０．２５重量％とを含み、残
   部アルミニウムからなる真空ブレージング用フイン材。