JPS6342546B2 - - Google Patents

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JPS6342546B2
JPS6342546B2 JP55096479A JP9647980A JPS6342546B2 JP S6342546 B2 JPS6342546 B2 JP S6342546B2 JP 55096479 A JP55096479 A JP 55096479A JP 9647980 A JP9647980 A JP 9647980A JP S6342546 B2 JPS6342546 B2 JP S6342546B2
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JP
Japan
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brazing
flux
aluminum
heat exchanger
tube
Prior art date
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Expired
Application number
JP55096479A
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English (en)
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JPS5722868A (en
Inventor
Hiroshi Kawase
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.)
Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Aluminum Co Ltd filed Critical Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority to JP9647980A priority Critical patent/JPS5722868A/ja
Publication of JPS5722868A publication Critical patent/JPS5722868A/ja
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  • Laminated Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウム製熱交換器のフラツクス
ろう付け法に関するもので従来のフラツクスろう
付け法に比べてフラツクス使用量を少なくしてコ
スト低減を実現するとともに耐孔食性のすぐれた
熱交換器を提供するものである。 アルミニウムのフラツクスろう付け法には
ZnCl2を含む塩化物一弗化物系の混合フラツクス
を水に溶かして使用する。この際ろう付が完壁に
遂行されるためには60wt%以上のフラツクス水
溶液にしこれに熱交換器を浸漬しフラツクスを全
面に塗布してろう付を行なわなければならない。
なお、ろう付条件としては595〜620℃に数分間保
持する加熱条件が適切である。 しかるに上記のフラツクスろう付によるとフラ
ツクス使用量が熱交換器1m2当り100gr以上とな
るため熱交換器1台(自動車熱交で3m2以上)を
作るのにかなりの量を必要とする。フラツクスに
は純度のよいNaCl、KCl、LiCl、LiF、ZnCl2
どの薬品を用いなければならないため、フラツク
スろう付けのコストは非常に高くなる。 このことからろう付雰囲気の水分の少ない状態
に調整する方法例えば乾燥空気あるいはN2ガス
をろう付炉内に導入し内部の露点を低い状態に管
理することによつて熱交換器に塗布するフラツク
ス量を極端に少なくする方法が開発された。この
方法によるとフラツクス水溶液濃度として約
30wt%(以下wt%を%と略記)以下でろう付け
が可能である。 しかし、フラツクス量の少ない状態でろう付し
た熱交換器は腐食性雰囲気に曝露すると短期間で
チユーブに貫通孔食が発生する場合がある。 この理由はフラツクス量を少なくするとろう付
後熱交換器表面に析出拡散するZnの絶対量が少
なくなり陰極防食効果が失われてしまうからであ
る。 陰極防食効果が完全に発揮されるためにはフラ
ツクス濃度として60%以上が必要でありこの条件
でろう付した場合チユーブ全体でZnの濃度分布
は第1図に示すようなパターンとなる。この第1
図はろう付を行つた後のアルミチユーブの表面付
近のZn分布曲線を示すもので横軸にアルミチユ
ーブ表面からの深さをとり縦軸にはZn濃度をと
つたものでZnの拡散する深さは100〜200μmであ
る。従つてこれを腐食性雰囲気に曝露しても電位
の低いZnを含んだ表面層(100〜200μm)が優先
的に腐食するため孔食が深く進行しないことが明
きらかとなつている。 以上の理由からフラツクスの使用量を少なくす
ると耐孔食性が低下するという欠点を生ずること
がわかる。 本発明はかかる点に鑑み、種々研究の結果フラ
ツクスを少ない状態にしてろう付しても耐孔食性
に優れた熱交換器を提供するフラツクスろう付法
を開発したもので、Zn0.1〜2.0%、Mn1.5%以下
残部アルミニウム及び不純物からなるアルミニウ
ム合金を心材としこの心材の両面にSi5〜15%、
Zn0.1〜2.0%残部アルミニウム及び不純物からな
るアルミニウム合金ろうをクラツドしたブレージ
ングシートのフイン材とアルミニウム及びアルミ
ニウム合金からなるチユーブ材とを組合せた熱交
換器をZnCl2を4〜12%含むNaCl−KCl−LiCl−
LiF系フラツクスを用いろう付することを特徴と
するもので上記においてアルミニウム製熱交換器
を5〜40%のフラツクス水溶液に浸漬し、十分乾
燥して水分を除去した後、露点を−4℃以下に調
整した加熱炉でろう付けすることを特徴とするア
ルミニウムのフラツクスろう付法である。 しかして本発明においてフイン材となるブレー
ジングシートの心およびろう付けの際に添加した
Znはろう付後飛散することなく残存しフイン全
体の電位を低くする効果をもたらす。フラツクス
使用量が少ない場合にはチユーブ全体にZnの拡
散層が不均一でしかも第1図に示すようなZn濃
度分布にならないため、局部的に孔食が進行する
可能性を有する。この場合に前記のフインが犠牲
陽極となりチユーブを保護する働きを持つもので
ある。 またMnの添加は心材の強度あるいはろう付時
の耐座屈性を向上させる合金元素として添加する
ものである。Siの添加はろう材の融点を下げ、ろ
う付時の流動を可能ならしめ、フインとチユーブ
との接点にフイレツトを形成させ接合性を向上さ
せる合金元素として添加するものである。 そして本発明において心材及びろう材を構成す
る合金成分を上記範囲に限定した理由は次の通り
である。 まず心材及びろう材におけるZnの含有量が0.1
%未満ではフイン材が犠牲陽極効果を発揮する程
十分に電位が低くならずチユーブにおけるZn未
拡散層との間の電位が接近し、そこから孔食が深
く進行する恐れがある。また20%を越えて添加し
ても、その効果は飽和すると共に心材の融点が低
下し、ろう付時に座屈を起し易くなる。なおZn
の最も望ましい添加量は0.3〜1.5%である。 次に心材におけるMnを1.5%以下としたのは、
1.5%を越えて添加しても強度及び耐座屈性上昇
の効果が飽和するばかりでなく塑性加工性が非常
に悪くなるからである。 一方、ろう材におけるSiの含有量が5%未満で
はろう材の融点が十分に低くならず、ろう付に問
題が生ずる。15%を越えて添加すると塑性加工性
が非常に悪くなる。Siの最も望ましい添加量は7
〜13%の範囲である。なおフラツクスにおける
Zncl2は酸化皮膜除去などの活性剤として働くと
共にアルミニウム表面にZnが析出、拡散し、耐
孔食性向上に貢献する。この成分を上記範囲に限
定した理由は4%未満では活性剤としての効果が
十分でなく、また12%を越えて添加した場合、フ
ラツクス全体の融点が低くなり過ぎて良好なろう
付性が得られないからである。 またフラツクス水溶液の濃度を上記範囲に限定
した理由は5%未満では熱交換器へのフラツクス
付着量が少ないため満足なろう付が得られない。 また40%を越えた場合にはフラツクス使用量が
多くなり従来のフラツクスろう付と大差なくコス
ト高になるからである。 フラツクスを付着させ十分乾燥させてから露点
を−4℃以下に調整した加熱炉でろう付するのは
アルミニウムの酸化を防ぎ出来るだけ少量のフラ
ツクスでろう付を可能ならしめるためで、露点を
−4℃未満に限定した理由はこれを越えるとフラ
ツクスが少量になつた場合満足なろう付が得られ
ないからである。 なお露点の調整には乾燥空気あるいはN2、Ar
のような不活性ガスのいずれかが望ましい。 チユーブ材料としてはアルミニウム及びアルミ
ニウム合金のうち、ろう付可能な材料であれば特
に限定する必要はないが、一般的には工業用純ア
ルミニウム例えばJIS1070、1050、1100など、あ
るいはAl−Mn系合金例えばJIS3003(Al−
1.1Mn)が望ましい。 なお、本発明におけるブレージングシート材の
全厚に対するろう材の複合皮率即ちクラツド比に
ついては特に限定するものではないが、フイン材
として薄板(0.13〜0.2mm)で用いる場合が多い
ため、ろう付の関係から7〜15%が適当である。 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1表に示す組成の心材用合金を金型鋳造し、
550℃で3時間均質化処理した後、両面を面削し
て厚さ40mm、巾180mm、長さ200mmの心材用素材を
得た。 次に第1表に示す組成のろう材用合金を金型鋳
造し、両面を面削した後550℃で3時間均質化処
理し、直ちに熱間ロールで5mm迄圧延した。これ
より巾180mm、長さ200mmの板を切出して皮材用素
材とした。 これら両素材をトリクロールエチレンで脱脂
後、心材の両面に皮材を重ね合せて溶接で仮止し
た後500℃で熱間圧延を行ない5mmの板厚とした。
これを更に0.2mm迄冷間圧延し、ここで360℃2時
間の焼鈍を行なつて0.16mm迄冷間圧延後スリツタ
ーによつて巾26mm×lの条材とした。この条材を
コルゲーターマシンにかけてフインピツチ4mm、
高さ20mmのコルゲートフインを作製した。 一方水冷鋳造によつて得られた純アルミニウム
(JIS1050)をビレツト225φ×300mmを550℃で均
質化処理後直ちに押出して巾26mmの四穴チユーブ
(肉厚1mm)を作り、これをサーペンテイン型に
曲げ加工した。 これらのコルゲートフインとチユーブを第2図
に示すように組立、脱脂後治具によつて固定し
た。 このコアーを20%のフラツクス水溶液に浸漬し
て全面にフラツクスを塗布し充分に乾燥後、乾燥
空気で雰囲気の露点を−10℃に調整した炉内に装
入し、610℃3分間のろう付を行つた。なお、こ
の時用いたフラツクスはZnCl2を8%含有する
NaCl−KCl−LiCl−LiF系のALCOAフラツクス
#33であつた。 このようにして得られたコアーサンプルを5%
塩水噴霧テスト(JIS Z2371)を6ケ月間行なつ
た後、チユーブに発生した孔食の深さを測定し
た。最大孔食深さが0.2mm以下であれば耐孔食性
良好と判定した。 またろう付性及びフインの耐座屈性については
〇良好、△やや良好、×不良の3段階で評価した。
【表】
【表】 以上の結果を第1表に併記して示した。 第1表に示すように本発明によるブレージング
シートNo.1〜No.10をフイン材としたコアチユーブ
に発生した最大孔食深さはいづれも0.16mm以下で
チユーブの耐孔食性は優れていた。 それに比べて比較材No.13は最大孔食深さが0.7
mmと貫通(1.0mm)に近く、またNo.14ではフイン
の耐座屈性が著しく低下している。 さらにろう材あるいは心材の一方にZnが添加
されているNo.11、12の場合耐孔食性は先のNo.13、
No.14より若干優れているものの0.3mmを越えてお
り本発明材より劣つているのは明らかである。 また従来材No.15ではフラツクスからのZnだけ
ではチユーブに十分な犠牲陽極層を形成できず、
部分的に貫通孔食が生じてしまう。 以上のように本発明ではフラツクスからのZn
が期待出来なくてもZnを含むフイン材自体が犠
牲陽極材として働くためチユーブに深い孔食が発
生しないことが判る。 実施例 2 Zn0.8%、Mn1.1%、残部アルミニウム及び不
純物からなるアルミニウム合金を心材とし、
Zn0.5%、Si7.5%、残部アルミニウム及び不純物
からなるアルミニウムろう合金を皮材としたブレ
ージングシートを実施例1と同様に作製し、さら
にこれを加工しコルゲートフインとした。但しこ
の場合の最終板厚は0.13mmとした。またAl−Mn
系合金であるJIS3003(Al−1.1Mn)の4穴押出チ
ユーブを実施例1と同様に作製し、さらにこれを
曲げてサーペンタイン型とした。 このようにして得られたフインとチユーブを第
2図のごとく組立て脱脂後治具で固定した後、第
2表に示す濃度のフラツクス水溶液に浸漬して全
面にフラツクスを塗布した。水分を除去するため
に十分に乾燥した後、第2表に示すように乾燥空
気で雰囲気の露点を調整した炉内へ装入し610℃
3分間のろう付を行なつた。 このようにして得られたコアーサンプルのろう
付性を評価した後実施例1と同様に塩水噴霧テス
トを行ないチユーブに発生した孔食の深さを測定
した。これらの結果を第2表に併記した。
【表】 本発明のNo.16〜No.22においてはろう付性が優れ
ておりコアチユーブに発生した最大孔食深さはい
ずれも0.13mm以下でチユーブの耐孔食性も非常に
優れていた。それに比べて本発明の範囲を外れる
比較例No.23〜No.25ではろう付性が劣りさらにNo.26
ではろう付性、耐孔食性とも優れているが、フラ
ツクス使用量が多いのでコスト高になるのはいう
迄もない。 実施例 3 Zn0.5%、Mn0.8%、残部アルミニウム及び不
純物からなるアルミニウム合金を心材とし、
Zn0.8%、Si10%、残部アルミニウム及び不純物
からなるアルミニウムろう合金を皮材としたブレ
ージングシートを実施例1と同様に作成し、これ
を加工してコルゲートフインとした。但し、この
場合の最終板厚0.18mmとした。また純アルミニウ
ム(JIS1100)の4穴押出チユーブを実施例1と
同様に作製しこれを曲げてサーペンタイン型とし
た。 このようにして得られたフインとチユーブを第
2図の如く組み立て脱脂後治具で固定して第3表
に示すように各濃度のZncl2を含有するALCOA
フラツクス#33の30%水溶液に浸漬、乾燥後N2
ガスで雰囲気の露点を−15℃に調整した炉内に装
入して600℃で3分間ろう付を行なつた。このよ
うにして得られたコアサンプルのろう付性を評価
した後、実施例1と同様に塩水噴霧テストを行な
いコアチユーブに発生した孔食の深さを測定し
た。これらの結果を第3表に併記した。 本発明のNo.27〜No.29においてはろう付性、耐孔
食性のいずれも優れていた。 それに比べてZnCl2の濃度が本発明の範囲を外
れるNo.30〜No.31はフラツクスの活性度が低下しろ
う付が不可能であつた。
【表】 以上説明した如く本発明によればろう付性良好
で、且つ耐孔食性の優れたアルミニウム製熱交換
器を低コストで得られるもので工業上著しい効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はフラツクスろう付によつて生ずるアル
ミニウム表面層における断面のZn濃度分布図、
第2図は本発明に用いたサーペンタイン型熱交換
器の斜視図である。 1……Zn濃度分布曲線、2……4穴の押出チ
ユーブ、3……ブレージングシートからなるフイ
ン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Zn0.1〜2.0wt%、Mn1.5wt%以下残部アルミ
    ニウム及び不純物からなるアルミニウム合金を心
    材とし、この心材の両面にSi5〜15wt%、Zn0.1
    〜2.0wt%残部アルミニウム及び不純物からなる
    アルミニウム合金ろうをクラツドしたブレージン
    グシートのフイン材とアルミニウム及びアルミニ
    ウム合金のチユーブ材とを組合わせた熱交換器を
    ZnCl2を4〜12%含むNaCl−KCl−LiCl−LiF系
    フラツクスを用いろう付けすることを特徴とする
    アルミニウム製熱交換器のフラツクスろう付法。 2 アルミニウム製熱交換器を5〜40wt%のフ
    ラツクス水溶液に浸漬し、十分乾燥して水分を除
    去した後、露点を−4℃以下に調整した加熱炉で
    ろう付けすることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のアルミニウム製熱交換器のフラツクス
    ろう付法。
JP9647980A 1980-07-15 1980-07-15 Flux brazing method for aluminum made heat exchanger Granted JPS5722868A (en)

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JPS5722868A JPS5722868A (en) 1982-02-05
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