KR102490680B1 - 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법 - Google Patents
열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아연(Zn) 분말, 플럭스 분말 및 바인더를 포함하되, 상기 바인더는 아크릴 수지, 분산 첨가제 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 플럭스 분말은 KAlF4 및 K2AlF5 중 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 열교환기용 압출튜브를 롤러코팅한 후 건조하는 것임을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 열교환기 압출튜브에 희생부식에 필요한 최적량의 아연을 표면에 균일하게 도포함으로써, 희생부식을 통한 부식의 순서가 튜브 표면, 핀, 필렛으로 진행할 수 있도록 한다는 효과가 있다. 궁극적으로 열교환기 압출튜브 및 핀 소재를 사용하여 전위차 설계가 더욱 용이하도록 하여 내식수명이 향상된 열교환기를 제조할 수 있다는 효과가 있다.
Description
본 발명은 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아연 분말, 플럭스 분말 및 바인더를 이용하여 열교환기용 압출튜브를 균일하게 코팅함으로써, 아연 확산층에 의한 희생부식 효과에 의해 내식성을 향상시킬 수 있는 고내식성 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법에 관한 것이다.
종래 열교환기용 알루미늄 압출 튜브의 내식성을 향상시키는 방법으로, 알루미늄을 압출 직후의 고온 상태에서 금속아연(아연선)을 전기 아크 사이를 통과시켜 아연을 용융시키고, 이 용융된 아연을 녹여 튜브 표면에 도포하는 아연아크 용사방법이 이용되고 있다.
이러한 방법은 압출튜브의 표면에 아연을 용사하여, 열교환기 조립 후 브레이징시 압출튜브 표면에 부착된 아연이 압출튜브 내부로 확산되어 아연 확산층을 형성하고, 이 아연 확산층은 압출튜브와 핀보다 접합부위의 전위를 낮게 하여 우선적으로 부식이 발생하는 희생부식의 역할을 하게 된다.
희생부식의 경우 압출튜브 표면이 층상으로 부식되도록 유도하여 부식에 의한 누설 시간을 지연시키는 효과로 대부분의 압출튜브를 사용하는 열교환기에 사용하는 대표적 열교환기 내식설계 방식이다. 이때 압출튜브에 도포할 아연량은 압출튜브 두께에 따라 다르나, 일반적으로 5~8±2g/m2의 범위로 적정기준을 설정하고 있다.
상기 방법으로 압출튜브에 아연을 도포할 경우 두 가지의 해결해야 할 과제를 가지고 있다.
첫째는 현재 공조분야의 기술발전에 따른 알루미늄 튜브 경량화와 박육화 추세에 맞추어 아연의 적정 기준량을 도포하여야 하지만, 사실상 3~7g/m2 사이의 소량의 도포량을 맞추기란 어려운 한계를 보이고 있으며, 오히려 2~15g/m2의 소량 또는 과량의 아연을 도포하여 압출튜브와 핀의 접합면에 블균일 아연이 분포하게 만들고 있다. 이처럼 넓은 범위에 도포량으로 관리될 경우, 보다 구체적으로 아연 도포량이 부족할 경우 희생부식의 성과를 내기 어렵고, 아연 도포량이 많을 경우 브레이징시 튜브 표면의 아연 확산층이 상대적으로 두꺼워져 희생부식층의 양이 많아지는 문제와 핀의 접합부와 필렛에 아연이 집중화되어 장시간 열교환기 사용시 핀과 압출튜브의 접합부가 부식되어 분리되는 현상이 발생하게 된다는 문제가 발생된다. 결과적으로 불균일하고 많거나 적은 아연 도포량은 열교환기 핀과 압출튜브의 분리에 따른 내구성 약화와 빠른 부식의 결과를 발생시킨다.
두 번째 해결해야 할 과제는 경제적이며 효율적인 접근이 필요하다는 것이다.
아연 용사의 압출튜브 도포 공정상 도포 부위에 용사되는 용사량보다 필요치 않은 부위의 도포되는 손실량이 많고, 이 손실량은 전량 폐기되어 효율적인 접근이 어려운 부분이 있다. 또한, 압출튜브 생산 1열당 상하의 고가에 속하는 용사툴 마모로 인한 관리 및 교체주기 손실도 발생하여 제조비용을 증가시키는 원인으로 작용하고 있다. 보통 압출튜브는 동시에 1~8열까지 생산한다.
또한, 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성을 향상시키는 다른 방법으로는, 아연을 함유한 분말플럭스 화합물과 바인더를 혼합하고, 이를 압출튜브에 롤도포하여 희생부식층을 형성하는 방법이 이용되고 있다.
상기의 기술은 아연을 함유한 분말플럭스 화합물, 구체적인 화학식으로 KZnF3을 적용한 예로 520℃에서 아연성분이 아연플럭스 화합물에서 분해되어 알루미늄 모재에 Al과 치환반응하여 압출튜브 표면에 아연 확산층을 형성하고, 산화막제거 플럭스인 KAlF4 을 생성하는 반응형 플럭스를 이용한 유형이다.
본 발명의 목적은, 알루미늄 압출튜브를 사용하는 열교환기의 내식성을 향상하기 위한 것으로, 열교환기의 경량화를 위해서 압출튜브의 두께가 얇아지는 추세를 맞추어 압출튜브의 두께에 적합한 아연량을 도포하고, 압출튜브 표면의 아연 도포의 불균일을 최소화함으로써, 브레이징 과정에서 형성되는 아연확산층을 최적화하는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 이루기 위해 불화물계 플럭스 분말과 아연 분말을 주재료로 하는 페이스트 조성물을 제조하고, 이를 압출튜브에 적량, 균일 도포함으로써, 기존의 불균일 도포를 개선하고, 과다 도포로 인한 브레이징 후 압출튜브와 핀의 아연 집중화에 의한 선택적 부식을 막아 핀과 압출튜브의 디본딩 현상을 방지할 수 있는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물 및 이를 이용한 열교환기 압출튜브 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 페이스트 조성물의 배합구성에 의해 열교환기 압출튜브로부터 분말 탈락이 되지 않고, 압출튜브, 핀, 헤더의 조립공정과 브레이징 공정이 원만하게 진행되어 내식성과 내구성이 향상된 열교환기 압출튜브를 제조하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물은, 아연(Zn) 분말, 플럭스 분말 및 바인더를 포함하되, 상기 바인더는 아크릴 수지, 분산 첨가제 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 플럭스 분말은 KAlF4 및 K2AlF5 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
아연 분말 5~30중량부, 플럭스 분말 5~30중량부, 아크릴 수지 1~15중량부, 분산 첨가제 0.1~5중량부 및 용제 20~88중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 페이스트 조성물은, 세슘(Cs) 0.01~5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아연 분말 및 플럭스 분말은, 입자 크기가 D50 1~10㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 분산 첨가제는, 에틸알코올, 메틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 메틸글리코올, 디부틸에테르, 메톡시부탄올, N,N-디메틸아크릴아미드, 디프로필렌글리콜, 프로판디올, 디글리세린, n-프로필 알코올, 아이소프로필 알코올, n-뷰틸 알코올, 아이소뷰틸 알코올, s-뷰틸 알코올, t-뷰틸 알코올, 3-메톡시-3-메틸-1-뷰탄올, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 메틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 에틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 뷰틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 프로필렌글리콜 모노뷰틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이메틸렌 글리콜, 1,3-뷰테인다이올, 2,3-뷰테인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 1,5-펜테인다이올, 1,6-헥세인다이올, 2-메틸-2,4-펜테인다이올, 글리세릴모노아세테이트, 글리세릴모노뷰티레이트, 트라이메틸올 프로페인, 트라이메틸올 에테인, 트라이에틸올 에테인, 펜타에리트리톨 및 글리세린 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 열교환기 압출튜브의 제조방법은, 상기한 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 압출튜브에 롤러코팅하는 단계와, 상기 롤러코팅된 알루미늄 압출튜브를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 건조 후 롤러코팅된 알루미늄 압출튜브의 도막 내, 아연 분말이 1.0~5.0g/m2의 양, 플럭스 분말이 1.0~10.0g/m2의 양으로 포함되도록 코팅하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 열교환기 압출튜브에 희생부식에 필요한 최적량의 아연을 표면에 균일하게 도포함으로써, 희생부식을 통한 부식의 순서가 튜브 표면, 핀, 필렛으로 진행할 수 있도록 한다는 효과가 있다. 궁극적으로 열교환기 압출튜브 및 핀 소재를 사용하여 전위차 설계가 더욱 용이하도록 하여 내식수명이 향상된 열교환기를 제조할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물은, 아연(Zn) 분말, 플럭스 분말 및 바인더를 포함하되, 상기 바인더는 아크릴 수지, 분산 첨가제 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 플럭스 분말은 KAlF4 및 K2AlF5 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
상기 아연(Zn) 분말은 희생 양극 효과에 의해 알루미늄보다 먼저 부식됨으로 써, 열교환기 압출튜브의 부식을 방지하는 역할을 한다.
상기 아연은 분말 형태로 사용시 그 입자가 클 경우 내식성이 충분히 개선될 수 없고, 입자가 작을 경우 코팅 시 뭉침 현상이 발생하여 코팅층의 균일성이 좋지 못해 품질이 떨어지므로 그 사용이 제한되어 왔다. 본 발명은 이러한 문제를 분산 첨가제에 의해 해소한 것으로, 분산 첨가제와 병용하면서도, 그 입자 크기(D 50)를 1~10㎛로 제한함으로써, 이러한 문제를 개선하는 것이다.
상기 플럭스 분말은 브레이징시 용융되어 알루미늄 압출튜브와 핀 등을 접합시킴과 동시에, 알루미늄 압출튜브의 표면에 산화알루미늄(Al2O3) 피막이 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 플럭스 분말로는, 종래 공지된 알루미늄 칼륨 플루오 라이드(aluminum potassium fluoride)를 이용할 수 있는 것으로, 구체적으로는 KAlF4 및 K2AlF5 중에서 선택된 어느 하나 또는 2종 모두를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 플럭스 분말 역시 상기 아연 분말과 동일하게 그 입자 크기(D 50)가 1~10㎛인 것을 사용함이 바람직한바, 그 입자가 너무 작을 경우 분산성에, 너무 클 경우 접합성 및 산화알루미늄 피막의 형성을 방지하는 효과가 떨어지기 때문이다.
상기 바인더에 포함되는 아크릴 수지는 아연 분말, 플럭스 분말의 혼합시 점착성을 부여하여 알루미늄 압출튜브의 표면에 용이하게 도포, 코팅되게 하는 역할을 하는 것이다. 본 발명에서 사용 가능한 아크릴 수지의 종류는 크게 제한되지 않는데, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산의 에스테르, 메타크릴산의 에스테르, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드 및 메타크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 모노머를 중합하여 형성시킨 것을 사용할 수 있으며, 폴리아크릴레이트 또는 폴리메틸메타아크릴레이트 등을 사용할 수도 있음은 당연하다.
상기 바인더에 포함되는 분산 첨가제는 아연 분말과 플럭스 분말의 분산성을 높여 코팅시 분말의 뭉침 현상을 방지하면서도, 코팅층의 균일성을 확보하기 위해 사용된다. 상기 분산 첨가제로는 탄소원자에 하이드록시기가 결합한 1가~5가 알코올 중 1종 혹은 2종 이상의 혼합액, 보다 구체적으로 에틸알코올, 메틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 메틸글리코올, 디부틸에테르, 메톡시부탄올, N,N-디메틸아크릴아미드, 디프로필렌글리콜, 프로판디올, 디글리세린, n-프로필 알코올, 아이소프로필 알코올, n-뷰틸 알코올, 아이소뷰틸 알코올, s-뷰틸 알코올, t-뷰틸 알코올, 3-메톡시-3-메틸-1-뷰탄올, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 메틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 에틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 뷰틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 프로필렌글리콜 모노뷰틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이메틸렌 글리콜, 1,3-뷰테인다이올, 2,3-뷰테인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 1,5-펜테인다이올, 1,6-헥세인다이올, 2-메틸-2,4-펜테인다이올, 글리세릴모노아세테이트, 글리세릴모노뷰티레이트, 트라이메틸올 프로페인, 트라이메틸올 에테인, 트라이에틸올 에테인, 펜타에리트리톨 및 글리세린 중 1종 또는 2종 이상의 혼합액으로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 용제는 코팅 후 건조 과정에서 제거되므로, 코팅층의 물성에 영향을 미치지 않는 것으로, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올(3-methoxy-3-methyl-1-butanol) 등을 사용할 수 있다.
그리고 상기 페이스트 조성물은, 상기 아연 분말 5~30중량부, 플럭스 분말 5~30중량부, 아크릴 수지 1~15중량부, 분산 첨가제 0.1~5중량부 및 용제 20~88중량부로 구성됨이 바람직한데, 상기 아연 분말이 너무 적을 경우 충분한 내식성을 확보할 수 없고, 과량이 될 경우 오히려 과도한 부식이 발생할 수 있으며, 상기 플럭스 분말이 너무 적으면 브레이징 성능이 낮아지고, 과량이 되면 과도한 용융이 일어나 변형을 유도할 수 있으며, 상기 아크릴 수지가 너무 적으면 점도가 낮게 형성되어 밀착성이 저하되고, 과량일 경우 탄화잔분이 증가하고 점도가 높아 취급성이 좋지 못해지기 때문이다. 또한, 상기 분산 첨가제가 너무 적으면 분산성이 떨어져 분말의 뭉침 현상을 방지할 수 없고, 과량이 될 경우 오히려 코팅층의 물성을 저하시켜 내식성, 밀착성이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 코팅하고자 하는 알루미늄 압출튜브의 소재가 Mg를 포함하는 고강도 소재일 경우, 상기 페이스트 조성물은 세슘(Cs) 0.01~5중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
통상 Mg를 포함하는 고강재 소재의 경우 상기 세슘을 통해 내식성을 더욱 개선할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 페이스트 조성물은 침강 방지제 0.1~1중량부를 더 포함할 수 있다. 이러한 침강 방지제로는, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 다이에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜 중 1종 이상을 사용할수 있다. 상기 침강 방지제는 아연 분말을 보다 양호하게 분산시키고, 우수한 흡습성을 확보할 수 있도록 한다.
아울러, 본 발명의 페이스트 조성물은 산화 방지제 0.1~1중량부, 부식 방지제 0.1~0.5중량부, 소포제 0.1~1중량부, 증점제 0.1~1중량부 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 산화 방지제로는 다이뷰틸하이드록시톨루엔 등을, 부식 방지제로는 벤조트라이아졸을, 소포제로는 실리콘 오일 등을, 증점제로는 왁스, 경화유, 지방산아마이드, 폴리아마이드 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 페이스트 조성물은 티타늄(Ti) 분말 및 지르코늄(Zr) 분말을 각각 0.1~0.5중량부로 더 포함할 수 있다. 이러한 티타늄 분말 및 지르코늄 분말은 층상 부식을 유도하여 단면 방향으로의 빠른 부식 진행을 억제하는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 의한 열교환기 압출튜브의 제조방법은, 상기한 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 압출튜브에 롤러코팅하는 단계와, 상기 롤러코팅된 알루미늄 압출튜브를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페이스트 조성물에 대해서는 앞서 충분히 설명되었으므로, 이하에서는 이에 대한 설명은 생략한다.
상기한 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 압출튜브에 롤러코팅하는 단계
상기와 같은 페이스트 조성물을 준비하고, 이를 열교환기용 알루미늄 압출튜브에 롤러코팅한다.
이때, 상기 알루미늄 압출튜브는 종래 게시된 비융사 튜브(Zn를 아크용사하지 않은 알루미늄 튜브)를 사용하면 족한 것으로, 그 형태를 제한하지 않는다.
그리고 상기 알루미늄 압출튜브에 상기 페이스트 조성물을 롤러코팅하는 방법 역시 종래 게시된 방법에 의하는 것으로, 상, 하로 이격 배치된 상부 코팅롤러와 하부 코팅롤러 사이로 압출튜브를 통과시켜, 압출튜브의 상, 하면 전체에 상기 페이스트 조성물을 도포하는 것이다. 이때, 상기 상, 하부 코팅롤러에는 페이스트 조성물의 공급을 위한 공급 롤러가 별도로 구비됨은 당연한바, 이러한 롤러 코팅방법은 종래 게시된 방법이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 페이스트 조성물은, 코팅된 알루미늄 압출튜브의 건조도막 내 아연 분말이 1.5~5.0g/㎡의 양, 플럭스 분말이 1.0~10.0g/m2 의 양으로 포함되도록 코팅하는 것이 바람직하다.
상기 롤러코팅된 알루미늄 압출튜브를 건조하는 단계
다음으로, 상기 롤러코팅된 알루미늄 압출튜브를 건조한다. 이때, 상기 건조온도는 100~250℃ 정도이면 족한바, 건조과정을 통해 아크릴 수지는 경화되고, 용제는 기화되어 제거된다.
상기와 같은 방법으로 코팅된 알루미늄 압출튜브는 가격이 저렴한 아연 분말만으로 충분한 내식성을 확보할 수 있어 가격경쟁력이 우수하다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 의한 아연 코팅 알루미늄 압출튜브를 이용한 열교환기의 제조방법은, 상기와 같은 방법으로 아연 코팅된 알루미늄 압출튜브를 준비하는 단계와, 상기 준비된 알루미늄 압출튜브에 헤더, 핀 또는 이들 모두를 조립 또는 적층하여 고정하는 단계와, 상기 고정된 알루미늄 어셈블리를 420~610℃의 온도에서 브레이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기와 같은 방법으로 코팅된 알루미늄 압출튜브를 준비한다.
그리고 준비된 알루미늄 압출튜브에 헤더, 핀 또는 이들 모두를 조립 또는 적층하여 고정함으로써, 알루미늄 어셈블리를 형성한다. 이때, 상기 헤더 및 핀은 Clad된 것을 사용할 수도 있는바, 이를 제한하지 않는다. 아울러, 헤더 및 핀을 조립 또는 적층하는 방법은 종래 기술에 의하는 것임을 밝혀둔다.
다음으로, 상기 고정된 알루미늄 어셈블리를 420~610℃의 온도에서 브레이징함으로써, 열교환기의 제조를 완료한다.
본발명에 의한 페이스트 조성물은 아연 분말 및 플럭스 분말을 사용하므로, 열교환기 브레이징 온도를 420~610℃로 하는 것이다. 상기 플럭스 분말이 용해되어 알루미늄 압출튜브와 헤더, 핀을 견고하게 접합시킬 수 있으며, 내식성을 위한 아연층 역시 견고하게 접합시킬 수 있다. 이때, 상기 브레이징 시간, 조건은 종래 게시된 바에 의한다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 열교환기는 접합 부위의 내식성을 현저히 높일 수 있으며, 접합력 역시 우수하여 내구성 역시 개선된다는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예를 통해 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
아연 분말 5중량부, 알루미늄 칼륨 플루오라이드(KAlF4) 플럭스 분말 30중량부, 아크릴 수지 5중량부, 분산 첨가제 1중량부 및 용제 59중량부(3-메톡시-3-메틸-1-부탄올)를 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 이때, 분산 첨가제로는 에틸알콜을 사용하였다. 그리고 상기 아연 분말 및 플럭스 분말은 그 입도가 1~10㎛인 것을 사용하였다.
그리고 제조된 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 비융사 압출튜브에 롤러코팅하되, 건조도막 내 아연 분말이 1.0g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
다음으로, 이를 200℃에서 15분간 건조하였다.
(실시예 2)
아연 분말 10중량부, 알루미늄 칼륨 플루오라이드(KAlF4) 플럭스 분말 20중량부, 아크릴 수지 10중량부, 분산 첨가제 5중량부 및 용제 55중량부(3-메톡시-3- 메틸-1-부탄올)를 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 이때, 분산 첨가제로는 에틸알콜을 사용하였다. 그리고 상기 아연 분말 및 플럭스 분말은 그 입도가 1~10㎛인 것을 사용하였다.
그리고 제조된 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 비융사 압출튜브에 롤러코팅하되,건조도막 내 아연 분말이 1.5g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
다음으로, 이를 200℃에서 15분간 건조하였다.
(실시예 3)
아연 분말 20중량부, 알루미늄 칼륨 플루오라이드(KAlF4) 플럭스 분말 10중량부, 아크릴 수지 15중량부, 분산 첨가제 1중량부 및 용제 54중량부(3-메톡시-3- 메틸-1-부탄올)를 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 이때, 분산 첨가제로는 에틸알콜을 사용하였다. 그리고 상기 아연 분말 및 플럭스 분말은 그 입도가 1~10㎛인 것을 사용하였다.
그리고 제조된 페이스트 조성물을 열교환기용 알루미늄 비융사 압출튜브에 롤러코팅하되, 건조도막 내 아연 분말이 1.5g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
다음으로, 이를 200℃에서 15분간 건조하였다.
(실시예 4)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 페이스트 조성물 내 아연 분말이 1.5g/㎡의 양으로 알루미늄 압출튜브에 도포되도록 코팅하였다.
(실시예 5)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 1.8g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 6)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 2.0g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 7)
실시예 2와 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 2.0g/㎡의 양으로 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 8)
실시예 2와 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 2.3g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 9)
실시예 2와 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 3.0g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 10)
실시예 3과 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 2.0g/㎡의 양으로 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 11)
실시예 3과 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 2.5g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(실시예 12)
실시예 3과 동일하게 실시하되, 건조도막 내 아연 분말이 3.5g/㎡의 양으로 포함되도록 코팅하였다.
(비교예 1)
종래 아연 아크용사에 의한 방법으로 코팅된 알루미늄 튜브를 구입하였다.
(비교예 2)
실시예 1과 동일하게 실시하되, 분산 첨가제를 사용하지 않았다.
(시험예 1)
염수분무테스트를 통해 부식실험을 수행하였다. 상기 염수분무테스트는 시편을 420~610℃에서 브레이징한 후 실시하였다.
상기 부식시험은 시편을 47℃로 유지되는 챔버에 투입한 후, 농도 5wt%의 염화나트륨 수용액을 168시간 동안 분무하고, 이를 흐르는 물에 1분간 수세한 다음 건조시켰다. 그리고 그 부식 정도를 시편의 시험 전후, 단위면적당 무게감소량(mg/㎠)으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
또한, 도막총량, Zn 도포성, Brazing성, 부착성 역시 테스트하여 그 결과를 표 1에 나타내다.
상기 도막총량은 시편을 30cm 절단하고, 정밀저울로 무게를 측정한 후, IPA, 아세톤 등의 용매로 도막을 박리시키고, 다시 무게를 측정하고, 도막의 총량을 단위 넓이당 무게로 환산하여 나타내었다.
상기 Zn 도포성은 시편을 30cm 절단하고, 실리콘롤로 한쪽 면에 도포를 실시하고, 위아래 연속하여 2~15회 롤링하여 균일 도포 유지 여부를 육안평가하였다.
시편의 평가면적: 10mm×10mm
○ : 외측, 내측 , 중심 부위의 도포 상태가 매끄럽고, 균일하게 뭉침없이 도포되었을 때
△ : 외측, 내측 , 중심 부위의 도포 상태가 매끄럽지만, 군데군데 뭉침이 보일 때
× : 측정면적 전체 도포 상태가 뭉침이 보일 때
상기 Brazing성은 시편에 핀을 조립하여 브레이징 후, 하기의 조건으로 평가하였다.
○ : 시편에 접합된 핀을 강제적 제거하였을 때 필렛 부위가 선명하게 남아있을 때
△ : 시편에 접합된 핀을 강제적 제거하였을 때 필렛 부위가 희미하게 남아있을 때
× : 시편에 접합된 핀을 강제적 제거하였을 때 필렛부위가 남아있지 않을 때
상기 부착성은 시편에 대하여 연필경도(측정방법 JIS K 5600)에 준하여, 건조도막 부착성을 평가하였다. 연필경도는 경도가 높을수록 우수한 부착성능을 가진다.
○ : 연필경도 HB 이상
△ : 연필경도 HB 미만 3B 이상
× : 연필경도 HB 미만 3B 미만
| 구분 | 도막총량(mg/㎠) | Zn 도포성 | Brazing성 | 부착성 | 무게감소량(mg/㎠) |
| 실시예 1 | 8.0 | ○ | ○ | △ | 1.12 |
| 실시예 2 | 6.1 | ○ | ○ | ○ | 1.25 |
| 실시예 3 | 3.4 | △ | × | ○ | 1.23 |
| 실시예 4 | 12.1 | ○ | ○ | △ | 1.33 |
| 실시예 5 | 14.5 | ○ | ○ | △ | 1.15 |
| 실시예 6 | 15.7 | ○ | ○ | △ | 1.22 |
| 실시예 7 | 8.0 | ○ | ○ | ○ | 1.32 |
| 실시예 8 | 9.0 | ○ | ○ | ○ | 1.25 |
| 실시예 9 | 12.0 | ○ | ○ | ○ | 1.36 |
| 실시예 10 | 4.5 | △ | × | ○ | 1.32 |
| 실시예 11 | 5.7 | × | × | ○ | 1.02 |
| 실시예 12 | 7.9 | × | × | ○ | 1.02 |
| 비교예 1 | 7.8 | ○ | ○ | ○ | 2.05 |
| 비교예 2 | 7.5 | △ | △ | △ | 1.98 |
| * 평가 : 양호 ○ , 보통△ , 불량 × | |||||
상기 표 1에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예들은 비교예들에 비하여 부식 에 의한 무게감소가 적은 것을 확인할 수 있었는바, 내식성이 크게 향상됨을 확인 할 수 있었다. 다만, 실시예 3, 실시예 10 내지 12는 Zn 도포성 및 Brazing성이 좋지 못하였는바, 도막총량이 너무 적고, 알루미늄 압출튜브에 도포된 플럭스 분말의 양이 아연 분말의 양보다 너무 적기 때문인 것으로 판단되었다.
(시험예 2)
시편에 Clad Pin을 적층한 후, 420~610℃에서 브레이징하고, 접합부의 필렛 길이를 측정하고, 변색의 유무를 확인하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 필렛의 길이가 편측 20mm 이상이며, 변색이 없을 경우 ○, 필렛의 길이가 편측 20mm 이상이나, 변색이 있을 경우 △, 필렛의 길이가 편측 20mm 이하이고, 변색이 있을 경우 ×로 표시하였다.
| 구분 | 평가 결과 |
| 실시예 1 | ○ |
| 실시예 2 | ○ |
| 실시예 3 | ○ |
| 실시예 4 | ○ |
| 실시예 5 | ○ |
| 실시예 6 | ○ |
| 실시예 7 | ○ |
| 실시예 8 | ○ |
| 실시예 9 | ○ |
| 실시예 10 | × |
| 실시예 11 | × |
| 실시예 12 | × |
| 비교예 1 | ○ |
| 비교예 2 | △ |
상기 표 2에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예들은 필렛의 길이가 편측 20mm 이상이며, 변색이 없으나, 비교예들은 필렛의 길이가 편측 20mm 이하이거나 변색이 있음을 확인하였다. 다만, 실시예 10 내지 12는 변색이 발생하였는바, 도막총량이 너무 적고, 알루미늄 압출튜브에 도포된 플럭스 분말의 양이 너무 적기 때문인 것으로 판단되었다.
따라서, 상기 실시예들을 통해 알루미늄 압출튜브에 도포되는 아연 분말 양에 비하여 플럭스 분말의 양을 더 많게 하는 것이 Zn 도포성, 브레이징성, 필렛, 변색 등을 고려할 때 더욱 바람직할 것으로 판단되었다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (7)
- 아연 분말 5~30중량부, 플럭스 분말 5~30중량부, 아크릴 수지 1~15중량부, 분산 첨가제 0.1~5중량부, 용제 20~88중량부, 세슘(Cs) 0.01~5중량부, 티타늄(Ti) 분말 0.1~0.5중량부 및 지르코늄(Zr) 분말 0.1~0.5중량부로 혼합되어 알루미늄 압출튜브에 롤러 코팅되고,
상기 플럭스 분말은 KAlF4 및 K2AlF5 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 아연 분말 및 플럭스 분말은,
입자 크기가 D50 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 분산 첨가제는,
에틸알코올, 메틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 메틸글리코올, 디부틸에테르, 메톡시부탄올, N,N-디메틸아크릴아미드, 디프로필렌글리콜, 프로판디올, 디글리세린, n-프로필 알코올, 아이소프로필 알코올, n-뷰틸 알코올, 아이소뷰틸 알코올, s-뷰틸 알코올, t-뷰틸 알코올, 3-메톡시-3-메틸-1-뷰탄올, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에터, 에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 메틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 에틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 뷰틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 프로필렌글리콜 모노뷰틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노메틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노에틸 에터, 다이프로필렌 글리콜 모노뷰틸 에터, 트라이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 트라이메틸렌 글리콜, 1,3-뷰테인다이올, 2,3-뷰테인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 1,5-펜테인다이올, 1,6-헥세인다이올, 2-메틸-2,4-펜테인다이올, 글리세릴모노아세테이트, 글리세릴모노뷰티레이트, 트라이메틸올 프로페인, 트라이메틸올 에테인, 트라이에틸올 에테인, 펜타에리트리톨 및 글리세린 중 1종 또는 2종 이상의 혼합액인 것을 특징으로 하는 열교환기용 알루미늄 압출튜브의 내식성 향상을 위한 페이스트 조성물.
- 삭제
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