JPS63128163A - アルミニウム製熱交換器の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明はアルミ部材の表面層の亜鉛濃化処理法に関し、
特にアルミ部材に犠牲陽極効果を付与すると共に、該部
材の強度を向上せしめるものである。

（従来の技術） 近年自動車用熱交換器として、ラジェーター。

エアコンのエバポレーター、コンデンサー等には、軽量
化のためにＡｉ又はＡｌ合金が幅広く使用されるように
なった。これ等熱交換器は自動車が塩害地域を走行する
ところから耐食性が主な特性の一つとなっている。

一般にアルミ製熱交換器は、Ａｌ又はＡｌ合金からなる
芯材の片面又は両面に、これより融点の低いろう合金、
例えばＡｘ−ｓｉ合金ヤＡ、ｅ−ｓ　ｒ−Ｍｇ合金を張
り合せたプレージングシートを用い、これをアルミ部材
、例えば押出し多穴チューブと組み合せ、複雑な形状の
ものも、塩化物系フラックスを用いるフラックスろう付
け、非腐蝕性フラックスを用いるフラックスろう付け、
真空ろう付は等のろう付けにより大量生産されている。

これ等ろう付は加熱により作られたアルミ製熱交換器は
耐食性を確保するのに次の方法が用いられている。

（１）ろう付は加熱にＺｎＣｌ２人りフラックス（塩化
物系又はフッ化物系）を用い、ろう付けと同時にアルミ
部材の表面にＺｎを析出拡散させ、この拡散層の犠牲作
用でアルミ部材の孔食を防止する。この方法は主として
クーラーのコンデンサーに利用されている。

（２）Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉ　ｎ等を添加するとＡｌ又はＡｌ
合金を電気化学的に卑とする元素をフィン材又はろう材
に添加し、この犠牲作用により冷媒等の通路を構成する
アルミ部材の孔食を防止する。この方法は主としてコン
デンサー、エバポレーター、ラジェーター等のフィン材
に利用されている。

（３）皮材としてＡ、！！−Ｚｎ合金やＡＪ！−Ｚｎ−
Ｍｇ合金や純Ａｉを用い、これを各種芯材にクラッドし
、皮材の犠牲作用で芯材の孔食発生を防止する。この方
法はラジェーターのチューブ（電縫管）やヘッダー等、
特に水側の耐孔食性向上に利用されている。

（４）コンデンサーチューブに使用する押出多穴管にあ
らかじめＺｎ溶射、ジンケート処理。

Ｚｎメッキ等によりＺｎ′ｆｔＬｍ層を設け、ろう付は
加熱によりＺｎ拡散層を形成させて押出多穴管の孔食を
防止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

アルミ部材の表面にＺｎを濃化させて犠牲効果を付与す
る上記従来方法はそれぞれ下記の問題があり、その改善
が強く望まれている。

上記（１）の方法はフラックス処理のため、水洗等の後
処理が必要となり、これにともなう公害処理等も含む製
造コストが高くなる。上記（２）の方法はフィン材の防
食範囲に制限があり、その適用効果は熱交換器コア全体
に及ばない。

ろう材に入れる方法はろう材が溶融するため、犠牲層は
十分に形成されず、逆にろう材が溜った部分ではろう材
の拡散と共に犠牲層も深く芯材内に入りこみ耐孔食性を
低下することもある。

上記（３）の方法は、犠牲層をあらかじめクラッドしな
ければならず、プレージングシートでは製造可能である
が、押出多穴管等には適用困難である。また上記（４）
の方法はＺｎ処理のためアルミ部材の表面が異質となり
、折り曲げ等による脱落等の問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、素材の段階、ろう
付けの段階、ろう付は後の段階等何れの場合にも簡単な
方法で、ろう付けにも影響を与えずに、各部分に均一に
Ｚｎを濃化させ、耐孔食性を向上させることができるア
ルミ部材の表面層の亜鉛濃化処理法を開発したもので、
Ａｌ又はＡｌ合金部材をＺｎ蒸気中で加熱処理すること
を特徴とするものである。

Ｚｎ蒸気は炉中でＡｌ又はＡｌ合金部材とＺｎを同時に
加熱して発生させてもよく、別の装置でＺｎを加熱して
発生したＺｎ蒸気を使用してもよい。処理温度はＺｎの
溶融温度（約４２０℃）以上であれば問題なく、温度が
高くなれば表面濃度と拡散深さも大となる。処理時間も
同様に部材表面の７ｎ拡散パターンに影響を与える。処
理雰囲気はＮ２ガス等不活性ガス中が望ましいが、大気
中でもＺｎ濃化は可能である。圧力は大気圧程度で十分
であり、真空中でＺｎ蒸気を発生させてもよい。

Ａｌ又はＡｌｔ合金部材の素材段階でＺｎを拡散させる
には、熱間加工（圧延、押出）時にＺｎ蒸気を保持した
炉内を通すか、Ｚｎ蒸気をノズルから吹き付けてもよい
。Ｚｎ析出による表面性状の変化は全く問題なく、素材
の形状の制約もない。例えばＡｌ部材のろう付は段階で
適用させる場合には、ろう付は炉内にＺｎ溶湯を適量を
置けばよい。ろう材表面にも問題なくＺｎが拡散する。

〔作　用〕

Ｚｎを溶融温度以上に加熱し、発生するＺｎ蒸気中でＡ
ｌ又はＡｌ合金部材を加熱すると、ＺｎはＡｌ又はＡｌ
合金部材の表面から内部に拡散し、該部材に犠牲効果を
付与する。Ｚｎ拡散は表面が最も濃度が高い拡散パター
ンを示し、耐孔食性は最良となる。Ｚｎ拡散はフッ化物
系のフラックスを用いたろう付けにおいてもフラックス
の影響を受（プない。またＡｌ又はＡｌ合金部材のろう
付は後にもろう材の融点より低い温度で本発明処理を行
なうことにより、均一に表面にＺｎを拡散させることが
できる。更に／Ｍ！−Ｍｇ合金等に適用し、表層をＡｌ
−Ｍｇ−７ｎ合金化し、合金の強度を向上することがで
きる。

実施例１ ＪＩＳ　１０５０　（純度９９．５ｗｔ％以上の純Ａｌ
）からなる自動車エアコン用コンデンサーチューブ（外
寸法；　５　Ｘ２２ｆｆｉｌ１１．４穴、肉厚０．８ｍ
＞を５００℃で押出加工し、その直後Ｚｎ溶湯を置いた
Ｎ２雰囲気炉中６００℃で１分間保持し、チューブをＺ
ｎ蒸気処理し、これをベンダー加工した。一方ＪＩＳ　
３００３相当のＡｌ合金を芯材とし、その両面にＪＩＳ
　４３４３相当のろう材を１０％クラッドした厚さ０．
１６ｍ、巾２２ＩＩＩＭのプレージングシートを２０ｍ
の高さにコルゲート加工してフィンを形成した。これを
上記ベンダー加工したチューブに組付け、洗浄処理した
後、従来耐孔食性が劣るとされている非腐蝕性フッ化物
フラックスを３％濃度で塗布し、乾燥後Ｎ２ガス中６０
０℃で３分間ろう付けを行なってコンデンサーを作製し
た。

これについてキャス試験（７２０ｈｒ　）を行ないチュ
ーブに発生する最大孔食深さを測定し、従来耐孔食性が
最も優れるフラックスろう付は品、即ちＺｎ蒸気処理す
ることなくベンダー加工したチューブに上記フィンを組
付け、ＺｎＣＪ！ｚを含んだ塩化物系フラックスを用い
、大気中６００℃で３分間ろう付けを行なった後、フラ
ックス残漬を湯洗、酸洗、水洗で除去したコンデンサー
のチューブ材に発生する最大孔食深さと比較した。その
結果何れも０．２＃以下の浅い腐食が発生したにすぎず
、本発明処理を施したものは従来の耐食性が最も優れた
フラックスろう付は品と同等の耐食性を示した。

実施例２ 実施例１と同様のフィン材とＺｎ蒸気処理を行なわない
チューブを用い、ＺｎＣｊ！ｚを含まない塩化物系フラ
ックスを使用して、大気中６００℃で３分間ろう付けを
行なった。これをＺｎ溶湯を置いたＮ２雰囲気炉中５０
０℃で１０分間保持してＺｎ蒸気処理を行ない、Ｚｎ拡
散層をコンデンザーコア全体に形成させた。これについ
て実施例１と同様にキャス試験（７２０ｈｒ　）を行な
い、チューブ材に発生する最大孔食深さを測定し、従来
耐孔食性が最も優れるＺｎＣ１２を含んだ塩化物系フラ
ックスを用いたろう付は品と比較した。その結果従来の
耐孔食性が最も優れたろう付は品の孔食深ざが０．１５
ｍでおったのに対し、本発明処理を施したものは孔食深
ざが０．０８ｍと小さく、耐孔食性が優れていた。

実施例３ ＪＩＳ　３００３相当の芯材の片面にＪＩＳ　４３４３
相当のろう材をクラッドしたプレージングシート（板厚
０．４ｍ、クラツド率１０％）を用い、電縫加工により
内側（水側）にＪＩＳ　３００３からなる芯材が向くチ
ューブ（外寸法；厚ざ２．５１１１１１１．巾１３Ｉｒ
ＩＩｒ４）とした。同じく、ろう材クラッド率７％のプ
レージングシート（厚さ１．６７ＩＩｌｌｌ）をヘッダ
ー加工（チューブをさしこむ穴をあける、樹脂タンクを
つけるフランジ、かしめのためのツメ等を設ける。）し
た。一方ＪＩＳ　３００３相当のフィン材（板厚０．１
Ｍ、巾１６ｍ）を１０ｓ高ざのコルゲート加工してフィ
ンを形成した。゛上記チューブ。

ヘッダー及びフィンを組付け、非腐蝕性フッ化物系フラ
ックスを５％濃度で塗布し、乾燥後Ｎ２雰囲気中６００
℃で３分間ろう付は加熱した。

続いて別の炉でＺ　ｎを５００°Ｃに加熱溶融して発生
させたＺｎ蒸気をＮ２ガスをキャリヤ（担体）として温
度を低下させることなくろう付は炉に導入し、ろう付け
と同時にＺｎ蒸気処理を施してラジェーターを作製した
。

次にＪＩＳ　３００３相当の芯材の片面にＪＩＳ　４３
４３相当のろう材をクラッド（クラツド率１０％）し、
他面に耐食性の優れたＪＩＳ　７０７２相当の皮材をク
ラッド（クラツド率１０％）したプレージングシート（
板厚０．４ｍ）を用い、電縫加工により内側（水側）に
ＪＩＳ　７０７２からなる芯材が向くチューブ（外寸法
：厚ざ２．５胴、巾１３馴）とした。

同じ＜ＪＩＳ　７０７２相当の皮材とＪＩＳ　４３４３
相当のろう材をクラッドした厚さ１．６ｍのプレージン
グシートをヘッダー加工した。またＪＩＳ　３００３相
当のフィン材（厚さ０．１＃、巾１６ＩｎＩｒ１）を１
０＃の高ざにコルゲート加工してフィンを作製した。こ
れ等チューブ、ヘッダー及びフィンを組付け、上記と同
様にしてろう付けし、一台はろう付けと同時にＺｎ蒸気
処理し、一台はＺｎ蒸気処理を行なわなかった。

このようにして作製した３台のラジェーターに、それぞ
れ樹脂製タンクを取付け、水道水にＣｕ２＋をｉｏｐｐ
ｍ添加した腐食液を内部循環させて腐食試験を行った。

試験は８０℃で８時間、室温で１６時間を１サイクルと
し、３力月間行なった。腐食液の流速は４０１／ｍｉｎ
とした。試験終了後、本発明処理を施し−たラジェータ
ーのチューブ材の最大孔食深さはいずれも０．０７ｍで
あったが、Ｚｎ蒸気処理を施さないものく耐食性の優れ
たＪＩＳ　７０７２相当の皮材を使用）では最大孔食深
さがｏ、ｉｓｍであり、Ｚｎ蒸気処理を施すことにより
、耐孔食性が著しく向上することが判る。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、アルミ製熱交換器等に適用
し、簡単な設備によりＡｌ又はＡｌ合金部材の耐孔食性
を著しく向上するＺｎの犠牲層を容易に形成することが
できる等工業上顕著な効果を秦するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ａｌ又はＡｌ合金部材をＺｎ蒸気中で加熱処理するこ
   とを特徴とするアルミ部材の表面層の亜鉛濃化処理法。