JPS60230953A

JPS60230953A - 熱交換器用アルミニウム材製複合板

Info

Publication number: JPS60230953A
Application number: JP8398584A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fujiyoshi; 藤吉　達也; Shoji Wada; 和田　昭二; Ken Toma; 当摩　建; Kensho Takahashi; 高橋　憲昭
Original assignee: NIPPON RADIATOR CO Ltd; Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Nihon Radiator Co Ltd
Current assignee: NIPPON RADIATOR CO Ltd; Marelli Corp; MA Aluminum Corp
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1984-04-27
Publication date: 1985-11-16

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】（産業上の利用分野）この発明に係る熱交換器用アルミニウム材製複合板は、
自動車用水冷エンジンの冷却水放勢用ラジェータ、或は
暖房用ヒータコアを製作するのに利用される。

（発明の背景）自動車用ラジェータ、ヒータコアその他の熱交換器を造
る材料として、近年真鍮に代って安価でかつ軽量なアル
ミニウム材（アルミニウム又はその合金）が使用される
事が多くなった。第１図はこのようなアルミニウム材製
の熱交換器の１例を示しているが、この熱交換器は多数
のアルミニウム材製通液管１．１と、アルミニウム材製
の帯状金属板をジグザグに折曲げて成るコルゲート型フ
ィン２．２とを交圧に東ね合せ、両部材ｌ、２をろう付
けにより接合し固定して成るコア部３を有しており、こ
のコア部３の上下にはそれぞれ座板４を介してタンク５
を固定している。

ところで、このようなアルミニウム材製の熱交換器を造
るのに、通液管１として、第２図に示すように、アルミ
ニウム材製の芯材４の片面（通液管ｌとした場合外周面
）にアルミニウム合金製のろう材７を被覆したプレージ
ングシートにより造ったものを用いる場合が多い。プレ
ージングシート製の通液管１とコルゲート型フィン２と
は交互に重ね合せた状態に仮組付けされ、加熱炉中に入
れられて窒素等の不活性ガス雰囲気中で加熱しろう付け
される。

又、座板４も同様のプレージングシートにより造り、コ
ア部３の通液管１．ｌとフィン２．２とをろう付けする
のと同時に、各通液’ｌｌ’ｌ、１の端部と座板４と、
及び座板４とタンク５とをろう付は接合する。

一方、アルミニウム及びその合金は、従来熱交換器用材
料として広く使用されていた真鍮に比べてｇＭＬ易く、
各通液管１．１やタンク５の内部を流通する液体の条件
によっては極部的に腐蝕が進行する所謂孔付が発生し易
い。通液管１．１の外周面に被覆するろう材７は電極電
位が芯材６よりも卑な（低い）ため、自らの犠牲腐蝕に
よって芯材６が腐蝕するのを防止するが、液体と接触す
る通液管の内周面からの腐蝕を抑制することはできない
。このような乳合により通液管や座板に貫通孔が形成さ
れると、熱交換器としての用をなさなくなるばかりか、
水冷エンジンの冷却水放熱用ラジェータの場合、エンジ
ンの焼付きの原因となる等、他の重大な故障の原因とも
なってしまう。

このため、従来もＪＩＳ　Ａ　７０７２材に代表される
ように、亜鉛（Ｚ　ｎ）を０．８〜１．３重量％含むよ
うなアルミニウム合金を亜鉛の含有量の少ないアルミニ
ウム合金製芯材の、腐蝕性液体と接触する側の表面に被
覆し、この比較的多量の１＋＋：鉛を含み電極電位が芯
材よりもＷ、な被膜を犠牲ｉｆ　！させることにより、
芯材の腐蝕を防ＩＬするようにしていた。

ところが、０．８屯に％以」二と比較的多酸の亜鉛を含
むアルミニウム合金は、＃触性に劣るため被１１りの表
面に発生した乳合がｖ期に芯材にまで達し、芯材を腐蝕
させてしまう。又、被ｎりを通液管ｌや座板４の内側に
被覆した場合、多量に生じる腐蝕生成物が通液管ｌの内
側を詰まらせて、熱交換器の性能を低下させる場合も生
じる。

−（発明の目的）本発明は」一連のような不都合を解消するため、芯材の
防蝕効果が大きく、しかも自己のｗ４蝕速度も小さい表
面層を形成した熱交換器用アルミニウム材製複合板を提
供することを目的としている。

（発明の構成）本発明の熱交換器用アルミニウム材製複合板は、アルミ
ニウム（Ａ　Ｌ）又はアルミニウム合金製の芯材の表面
に、亜鉛を含み電極電位が上記芯材の電極電位よりも卑
な表面層を形成したものである。

表面層を形成する１段としては、亜鉛を含む合金を芯材
の表面に積層（クラッド）しても、或は芯材の表面に付
着させた亜鉛を加熱し芯材の内部に拡散しても良い。

表面層を構成するアルミニウム合金中に含有させる亜鉛
の量は、表面層の厚さによって異なり、（ａ）表面層の
厚さが３０〜ｌ　５０　ｇｔａの場合、」二足アルミニ
ウム合金中に含有させる亜鉛の量を０．６〜２．０重量
とし、（ｂ）表面層の厚さが１５０７ｔｍ以上の場合、上記ア
ルミニウム合金中に含有させる亜鉛の量を０．２〜０．
６重量％とする。

このように表面層の厚さにより、含有させる亜鉛の量を
異ならせるのは次の理由による。

即ち、本発明者が行なった実験によると、十分な防蝕効
果を得り、しかも腐蝕生成物を少なく抑えるためには、
亜鉛を含む表面層の厚さと、この表面層を構成するアル
ミニウム合金中に含有される亜鉛の量との間には相関関
係があり、一方の数値を無視して他方の数値のみを変化
させても、表面層の内側の芯材の防蝕を有効に図れない
ことが解った。例えば１表面層の厚さが３０−１５０ｇ
ｍと比較的薄い場合には、この表面層を構成するアルミ
ニウム合金中に含有させる亜鉛の量を０゜６〜２．０重
量％と比較的多量にしないと、芯材の腐蝕防ＩＦを有効
に図ることができないが、表面層の厚さが１５０　ｇｍ
以上と比較的厚い場合には、表面層を構成するアルミニ
ウム合金中に含有させる亜鉛の量は０．２〜０．６重量
％と比較的少量で足りる。反対に表面層が厚い場合に多
量の炬鉛を含有させると、表面層の腐蝕により生じる腐
蝕生成物が多量となってしまう。

但し、表面層の厚さが３０ルｍ未満の場合、表面層を構
成するアルミニウム合金中に含有する亜鉛の量を多くし
ても有効な防蝕効果を期待できない。又、この合金中に
含有する亜鉛の量が０．２爪間％未渦の場合、表面層の
厚さを厚くしても芯材の防蝕を有効に図ることは出来な
い。反対に、亜鉛の含有量が２．０重量％を越えた場合
、表面層の＊蝕進行速度が早くなり過ぎて、短期間に多
量の［！ｌ！生成物を発生し、芯材の防蝕効果が早期に
失われてしまう。

なお、亜鉛を含むアルミニウム合金製の表面層による芯
材の防蝕効果を一層向上させるためには、このアルミニ
ウム合金中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させることが
効果があるが、このマグネシウムを含有させる量は、表
面層の厚さと関係がなく０．３〜１．０重量％とするこ
とが適当である。このようにマグネシウムの含有率を０
．３〜１．０重量％とした理由は、０．３重量％未満で
はマグネシウムを添加することによる効果が殆ど得られ
ず、反対に１．０重量％を越えて含有させてもそれ以上
の効果が得られず逆にろう付は性悪化等の不利益が生じ
るためである。

以上の事をまとめると、本発明の熱交換器用アルミニウ
ム材製複合板は、アルミニウム又はその合金により造っ
た芯材に、少なくとも亜鉛を含むアルミニウム合金製で
、電極電位が芯材よりも卑な表面層を形成したものであ
って、表面層の厚さとアルミニウム合金の組成との組合
せとしては次の４通りがある。

（イ）厚さが３３０−１５０ｐＬで、０．６〜２、ｏ用
Ｈ％の亜鉛を含むもの。

（ロ）厚さが１５０　ｇｍ以上で、０．２〜０．６東！
−１％の亜鉛を含むもの。

（ニ）厚さが３Ｏ−１５０Ｉｊ、ｍで、０．６〜２．０
重量％の亜鉛と０．３〜１．０重量％のマグネシウムと
を含むもの。

（ホ）厚さが１５０　ｇｍ以上で、０．２〜０．６ル量
％の亜鉛と０．３〜１．０重量％のマグネシウムとを含
むもの。

αす１の効果を確認するため（ハ）ｍ次に、本発明の効果を確認するために行なった実験につ
いて説明する。

実験は別表に示した様に、全部で２６通りの試料を、６
０°Ｃに加温した腐蝕促進液（ＩＪ！素イオン、Ｉ＆酸
イオン、銅イオン、鉄イオンを含みアルミニウム材を腐
蝕させ易い液体）にそれぞれ３０日間浸漬した後、試料
表面の腐蝕状態を観察することにより行なった。

実験に用いた試ネ゛Ｉは全部で８つのグループに分れて
おり、各グループはそれぞれ次に述べるような組成のア
ルミニウム合金製の被膜を芯材としてのＪＩＳ　３００
３材の表面に積層（クラッド）して全体の厚さを２１１
ＩＩＩとし、これを不活性ガス雰囲気中で６００　’Ｏ
１５分間加熱し、アルミニウム中に亜鉛が拡散した表面
層を形成している。

グループｌ：亜鉛を０．１１重量％含み、マグネシウム
を含まないアルミニウム合金。

グループ２：亜鉛を０．２７重量％含み、マグネシウム
を台車ないアルミニウム合金。

グループ３：０．２６重量％の亜鉛と０．５５重量％の
マグネシウムとを含むアルミニウム合金。

グループ４：亜鉛を０．５７重量％含み、マグネシウム
を含まないアルミニウム合金。

グループ５：亜鉛をｌ、２ｉ１’（に％含み、マグネシ
ウムを含まないアルミニウム合金。

グループ６：亜鉛を１，９８重量％含み、マグネシウム
を含まないアルミニウム合金。

グループ７：０゜２６重量％の亜鉛と０．１５重φ％の
マグネシウムとを含むアルミニウム合金。

グループ８：０．２７重量％の亜鉛量０．９０重量％の
マグネシウムとを含むアルミニウム合金。

各グループには表面層の厚さを異ならせた３乃至５種類
の試験片が属しており、同一のグループに属する試験片
は、実験例の番号が大きいもの程表面層の厚さが厚くな
るように別表中で配列されている。

但し、表面層としての亜鉛拡散層を形成するには、亜鉛
を含むアルミニウム合金を表面にクラッドする他、芯材
の表面に亜鉛メッキを施したものを不活性ガス雰囲気の
下に、加熱炉中で加熱することにより行なっても良い。

この場合、拡散層中の亜鉛濃度の調整は、加熱前に芯材
の表面に行なう亜鉛メッキの厚さを調節することにより
行ない、拡散深さは加熱温度と加熱時間とを調節するこ
とにより行なう。このようにして得られた亜鉛拡散層は
、第３図に示す様な濃度分布を生じる。

即ち、拡散層の表面よりも僅かに内部に入った部分で亜
鉛の濃度が最も高くなり、それ以上深くなると次第に濃
度が低下して、成る程度以上深くなると濃度が一定とな
る。実験に於いては、このような亜鉛濃度と拡散深さと
をＸ線マイクロアナライザにより測定し、濃度の最大値
を拡散層に於ける亜鉛量とし、拡散層を得るために芯材
の表面に被覆した亜鉛を含むアルミニウム合金の厚さを
皮材厚さとしてそれぞれ別表に記載した。

このような試料を用いて前記した腐蝕促進液への浸漬試
験を行なった所、別表に示した様な結果を得たが、この
結果により、本発明の条件を満した熱交換器用アルミニ
ウム材製複合板が勝れた防蝕効果を発揮することが解る
。

なお、別表中侵蝕深さに対する評価は、浸蝕の深さが皮
材厚さよりも大きく、孔蝕が芯材にまで達している場合
に不良（×）とし、孔蝕が芯材にまで達していない場合
に良（○）と判断した。

又、腐蝕量に対する評価は、腐蝕が拡散層の全面に亘り
生じている場合は不良（×）とし、腐蝕の発生が部分的
の場合は良（０）とした。更に、総合評価に於いては、
浸蝕深さと腐蝕量とのいずれの評価も良の場合にのみ良
（０）とし、いずれか一方の評価が不良の場合は不良（
×）とした。

（発明の効果）本発明の熱交換器用アルミニウム製複合板は以」；に述
べた様に、芯材に腐蝕が発生するのを有効に防止でき、
しかも芯材防蝕のための表面層の腐蝕量も少なくて済む
ため、熱交換器に液漏れを生じる様な貫通孔を発生した
り、或は腐蝕生成物により通液路を詰らせたりすること
がない。このため、本発明の複合板により造った熱交換
器は耐久性に勝れ、しかも長期間に亘って安定した性能
を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルミニウム材製複合板により造られ
る熱交換器の１種を示す正面図、第２図は第１図のＡ部
拡大断面図、第３図は亜鉛拡散層の濃度分布を示す線図
である。ｌ：通液管、２−フィン、３：コア部、４：座板、５：
タンク、６：芯材、７：ろう材。

Claims

【特許請求の範囲】１）　アルミニウム又はその合金により造った芯材に、
４Ｍ鉛を含むアルミニウム合金製で電極電位が上記芯材
よりも卑な表面層を形成し、熱交換器の製作に用いられ
るアルミニウム材製複合板に於いて、上記表面層を構成
するアルミニウム合金の亜鉛の含有率を、表面層の厚さ
が３０〜１５０ｇｍの場合には０．６〜２．０重量％と
し、表面層の厚さが１５０　ｐｍ以上の場合には０．２
〜０．６重量％としたことを特徴とする熱交換器用アル
ミニウム材製複合板。２）　アルミニウム又はその合金により造った芯材に、
亜鉛とマグネシウムとを含むアルミニウム合金製で電極
電位が上記芯材よりも卑な表面層を形成し、熱交換器の
製作に用いられるアルミニウム材製複合板に於いて、上
記表面層を構成するアルミニウム合金の亜鉛とマグネシ
ウムとの含有率を、表面層の厚さが３０〜１５０　ｇｍ
の場合、亜鉛は０．６〜２．０重量％、マグネシウムは
６．３〜１．０重量％とし１表面層の厚さが１５０ｇｍ
以上の場合には、亜鉛は０゜２〜０．６小量％、マグネ
シウムは０．３〜１．０重量％とじたことを特徴とする
熱交換器用アルミニウム材製複合板。