KR20050084231A - 알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한열교환기 및 그 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한열교환기 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050084231A
KR20050084231A KR1020057010494A KR20057010494A KR20050084231A KR 20050084231 A KR20050084231 A KR 20050084231A KR 1020057010494 A KR1020057010494 A KR 1020057010494A KR 20057010494 A KR20057010494 A KR 20057010494A KR 20050084231 A KR20050084231 A KR 20050084231A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
brazing
heat exchange
exchange tube
mass
aluminum alloy
Prior art date
Application number
KR1020057010494A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈히꼬 미나미
도모아끼 야마노이
히로유끼 가와바따
Original Assignee
쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쇼와 덴코 가부시키가이샤 filed Critical 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Publication of KR20050084231A publication Critical patent/KR20050084231A/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • B23K35/288Al as the principal constituent with Sn or Zn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/12Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233Sheets, foils
    • B23K35/0238Sheets, foils layered
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736Al-base component

Abstract

열교환기(10)는 브레이징용 열교환 튜브(S)와 핀(4)을 구비한다. 상기 열교환용 튜브(S)와 핀(4)은 열교환 튜브(S)의 브레이징 층(11)을 거쳐서 상호 브레이징 접합된다. 상기 브레이징 층(11)은 6 내지 15질량%의 Si와 1 내지 20질량%의 Zn을 함유하고, 추가로 0.3 내지 0.6질량%의 Cu와 0.3 내지 1.5질량%의 Mn중 적어도 하나를 함유하며, 나머지는 알루미늄 및 불가피한 불순물로 이루어지는 브레이징 재료를 분사함으로써 형성된다.

Description

알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기 재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용 열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한 열교환기 및 그 제조 방법{ALUMINUM ALLOY BRAZING MATERIAL, BRAZING MEMBER, BRAZED ARTICLE AND BRAZING METHOD THEREFOR USING SAID MATERIAL, BRAZING HEAT EXCHANGING TUBE, HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF USING SAID BRAZING HEAT EXCHANGING TUBE}
관련 출원
본 출원은, 그 전체 내용이 참조로 원용되는, 2002년 12월 12일자로 출원된 일본 특허출원 제2002-361130호 및 2003년 3월 4일자로 출원된 미국 가출원 제60/451,262호를 우선권 주장한다.
본 출원은 미국 35 U.S.C. §111(b)에 따라 2003년 3월 4일자로 출원된 가출원 제60/451,262호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a)하에 출원된 미국 출원에 대응한다.
본 발명은, 알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기 브레이징용 부재를 사용한 브레이징 물품(brazed article), 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 예를 들어 자동차용, 가정용, 업무용 에어콘에서의 응축기, 증발기뿐 아니라, 라디에이터로서 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 열교환기에 사용되고 내식성이 요구되는 열교환 튜브와, 이 열교환 튜브를 사용한 열교환기, 및 열교환기의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 라디에이터, 쿨러용 콘덴서 또는 증발기로서 사용될 열교환기로서, 알루미늄제의 편평형 열교환 튜브와 주름형 핀(fin)이 번갈아 배치되어 상호 일체로 브레이징된 열교환 코어부를 갖는 열교환기가 주지되어 있다.
이러한 열교환기의 제조에 있어서, 필렛(filets)의 우선 부식에 의한 열교환 튜브의 부식을 억제하거나, 열교환 튜브의 표층부에 아연(Zn) 확산층을 형성하여 표층부의 희생 부식에 의해 열교환기의 내식성을 향상시키는 것은 주지의 기술이다. 공지된 방법에 따르면, 예를 들어, 열교환 튜브의 표면에 용융 상태의 Al-Si-Zn계 합금 브레이징 재료를 분사하여 브레이징 층을 형성하고, 이 브레이징 층을 사용하여 상기 튜브에 핀을 브레이징 함으로써 핀의 접합 및 Zn 확산층의 형성을 수행한다(예를 들면, 일본 특허 공개공보 제S59-10467호 3페이지 좌하 칼럼의 표4 및 9-12라인), 일본 특허 제2,515,561호(청구항1 등), 일본 특허 공개공보 제H7-174482호(청구항1 등) 참조).
오일 쿨러용 파이프에서는, Al-Si-Cu-Zn계 합금이 종종 저융점 브레이징 재료로서 사용될 수 있다(예를 들면, 일본 특허 공개공보 제H10-265881호(청구항3 등) 참조).
Zn을 다량 함유하는 상기 Al-Si-Zn계 합금 브레이징 재료 또는 Zn이 분사된 튜브에서는, 필렛의 우선 부식에 의한 핀의 분리(detachment)가 발생하지만, 핀의 분리 시기를 늦출 수 있으면 열교환기 전체의 내식성이 향상될 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 기존의 열교환기는, Zn 확산층에 의해 튜브의 부식 깊이가 깊다. 따라서, 최근에 시판되는 얇은 두께의 튜브에서는 충분한 유효 두께를 확보하기가 곤란하다.
또한, 일본 특허 공개공보 제H10-265881호에 개시된 바와 같이 Al-Si-Cu-Zn계 합금의 브레이징 재료를 사용하는 경우에는, 합금의 융점을 낮추고 브레이징 재료의 유동성을 향상시키기 위해 함유되는 다량(0.7 내지 8.0질량%)의 Cu에 의해 입계(粒界:intergranular) 부식이 발생하므로, 내식성에 문제가 있다.
입계 부식 형태의 부식이 전혀 발생하지 않는 경우라도, 브레이징 재료에 대한 Cu첨가가 0.7질량%를 초과하면, 공식(孔食:pitting) 형태의 부식이 수반되는 자기 내식성의 저하가 초래된다. 따라서, 그러한 브레이징 재료는 전술한 바와 같은 얇은 튜브에 적용되기에 부적당하다.
이러한 결점은 열교환기뿐 아니라 다른 브레이징 물품의 브레이징 접합에서도 마찬가지로 발생한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시하는 정면도이다.
도2는 열교환기의 코어부의 부분 요부를 도시하는 사시도이다.
도3은 열교환기의 튜브와 핀의 접합 상태를 도시하는 개략 단면도이다.
도4는 열교환기에서의 부식 전위를 도시하는 그래프이다.
도5는 본 발명에 따른 브레이징용 부재의 제조 방법을 도시하는 개략도이다.
상기 기술 배경을 감안하여, 본 발명의 목적은, 브레이징 접합된 부재의 분리를 억제할 수 있고 부식 깊이를 억제할 수 있는, 희생 부식에 의한 부식방지 브레이징 재료로서의 알루미늄 합금 브레이징 재료, 이러한 알루미늄 합금 브레이징 재료를 사용한 브레이징용 부재, 상기 브레이징용 부재를 사용한 브레이징 물품, 상기 브레이징 물품 제조 방법, 브레이징용 열교환 튜브, 상기 열교환 튜브를 사용한 열교환기, 및 열교환기 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료는 하기 (1) 내지 (5)항의 구성을 갖는다:
(1) 6 내지 15질량%의 Si와 1 내지 20질량%의 Zn을 함유하고, 추가로 0.3 내지 0.6질량%의 Cu와 0.3 내지 1.5질량%의 Mn중 적어도 하나를 함유하며, 나머지는 알루미늄 및 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금 브레이징 재료.
(2) 상기 (1)항에 있어서, Si 함유량이 6 내지 12.5질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
(3) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, Zn 함유량이 2 내지 7질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
(4) 상기 (1)항 내지 (3)항 중 어느 한 항에 있어서, Cu 함유량이 0.4 내지 0.55질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
(5) 상기 (1)항 내지 (4)항 중 어느 한 항에 있어서, Mn 함유량이 0.4 내지 1질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
본 발명에 따른 브레이징용 부재, 브레이징 물품, 및 브레이징 물품 제조 방법은 하기 (6)항 내지 (9)항의 구성을 갖는다:
(6) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재(基材:substrate), 및 이 기재의 표면에 형성되는 브레이징 층을 포함하는 브레이징용 부재이며,
상기 브레이징 층은 상기 (1)항 내지 (5)항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료의 분사층인 브레이징용 부재.
(7) 상기 (6)항에 기재된 브레이징용 부재, 및 접합 부재를 포함하는 브레이징 물품이며, 상기 브레이징용 부재와 접합 부재는 브레이징용 부재의 브레이징 층을 거쳐서 상호 브레이징 접합되는 브레이징 물품.
(8) 상기 (1)항 내지 (5)항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재의 표면에 분사하여 브레이징 층을 형성함으로써 브레이징용 부재를 준비하는 단계, 및
상기 브레이징용 부재 및 다른 접합 부재를 조합하여 가열함으로써, 이들 두 부재를 상기 브레이징 층을 거쳐서 브레이징 접합하는 단계를 포함하는 브레이징 물품 제조 방법.
(9) 상기 (8)항에 있어서, 상기 브레이징 접합 단계는 정상 압력 하에서 이루어지는 브레이징 물품 제조 방법.
본 발명에 따른 브레이징용 열교환 튜브는 하기 (10)항 내지 (15)항의 구성을 갖는다.
(10) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환 튜브 기재, 및 상기 열교환 튜브 기재의 표면에 형성된 브레이징 층을 포함하는 브레이징용 열교환 튜브이며,
상기 브레이징 층은 상기 (1)항 내지 (5)항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료의 분사층인 브레이징용 열교환 튜브.
(11) 상기 (10)항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 JIS A1000계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
(12) 상기 (10)항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 JIS A3003계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
(13) 상기 (10)항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 0.2질량% 초과 0.6질량% 이하의 Cu와 0.15 내지 2질량%의 Mn을 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
(14) 상기 (13)항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.15 내지 0.4질량%인 브레이징용 열교환 튜브.
(15) 상기 (13)항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.6 내지 1.5질량%인 브레이징용 열교환 튜브.
본 발명에 따른 열교환기는 하기 (16)항 내지 (22)항의 구성을 갖는다.
(16) 상기 (10)항에 기재된 브레이징용 열교환 튜브, 및 핀을 포함하는 열교환기이며,
상기 열교환 튜브와 핀은 열교환 튜브의 브레이징 층을 거쳐서 상호 브레이징 접합되는 열교환기.
(17) 상기 (16)항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브의 열교환 튜브 기재는 JIS A1000계 합금인 열교환기.
(18) 상기 (16)항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브의 열교환 튜브 기재는 JIS A3003계 합금인 열교환기.
(19) 상기 (16)항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브의 열교환 튜브 기재는, 0.2질량% 초과 0.6질량% 이하의 Cu와 0.15 내지 2질량%의 Mn을 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금으로 이루어지는 열교환기.
(20) 상기 (19)항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.15 내지 0.4질량%인 열교환기.
(21) 상기 (19)항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.6 내지 1.5질량%인 열교환기.
(22) 상기 (16)항 내지 (21)항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀은 JIS A3000계 합금으로 이루어지는 열교환기.
본 발명에 따른 열교환기 제조 방법은 하기 (23) 내지 (25)항의 구성을 갖는다.
(23) 상기 (1)항 내지 (5)항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환 튜브 기재의 표면에 분사하여 브레이징 층을 형성함으로써 브레이징용 열교환 튜브를 준비하는 단계, 및
상기 브레이징용 열교환 튜브와 핀을 조합하여 가열함으로써 상기 브레이징용 열교환 튜브의 브레이징 층을 거쳐서 상기 브레이징용 열교환 튜브와 핀을 브레이징 접합하는 단계를 포함하는 열교환기 제조 방법.
(24) 상기 (23)항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브를 준비하는 단계는 압출에 의해 열교환 튜브 기재를 형성하고 이어서 알루미늄 합금 브레이징 재료를 상기 열교환 튜브 기재에 분사함으로써 이루어지는 열교환기 제조 방법.
(25) 상기 (23)항 또는 (24)항에 있어서, 상기 브레이징 접합 단계는 정상 압력 하에서 이루어지는 열교환기 제조 방법.
상기 (1)항에 기재된 발명에 따르면, Cu와 Mn이 필렛의 전위를 높여서 필렛과 접합 부재 사이의 전위 차이를 감소시켜, 필렛의 과잉 부식을 억제하고, 접합 부재에 형성되는 Zn 희생 부식층에 의한 부식 깊이를 감소시킬 수 있다. 이로 인해 공식을 발생시키지 않도록 요구되는 접합 부재의 소요 두께를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 브레이징 물품의 경량화를 달성하면서 내식성을 향상시킬 수 있는 알루미늄 합금 브레이징 재료를 얻을 수 있다.
상기 (2)항에 기재된 발명에 따르면, 특히 브레이징 성능(brazing performance)이 우수한 알루미늄 합금 브레이징 재료를 얻을 수 있다.
상기 (3)항에 기재된 발명에 따르면, 적정 Zn 확산층을 형성할 수 있고 특히 내식성이 우수한 알루미늄 합금 브레이싱 재료를 얻을 수 있다.
상기 (4)항에 기재된 발명에 따르면, 과잉 부식을 억제할 수 있고 특히 내식성이 우수한 알루미늄 합금 브레이징 재료를 얻을 수 있다.
상기 (5)항에 기재된 발명에 따르면, 과잉 부식을 억제할 수 있고 특히 내식성이 우수한 알루미늄 합금 브레이징 재료를 얻을 수 있다.
상기 (6)항에 기재된 발명에 따르면, Cu와 Mn이 필렛의 전위를 높여서 필렛과 접합 부재 사이의 전위 차이를 감소시켜, 필렛의 과잉 부식을 억제하고, 접합 부재에 형성되는 Zn 희생 부식층에 의한 부식 깊이를 감소시킬 수 있고, 그 결과 내식성이 우수한 알루미늄 합금 브레이징용 부재를 얻을 수 있다.
상기 (7)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 부재와 다른 접합 부재가 양호하게 접합되어, 내식성이 우수한 브레이징 물품을 얻을 수 있다.
상기 (8)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 부재와 다른 접합 부재가 양호하게 접합되어, 내식성이 우수한 브레이징 물품을 얻을 수 있다.
상기 (9)항에 기재된 발명에 따르면, 기재의 표면에 Zn 희생 부식층이 양호하게 형성될 수 있다.
상기 (10)항에 기재된 발명에 따르면, Cu와 Mn이 필렛의 전위를 높여서 필렛과 접합 부재 사이의 전위 차이를 감소시켜, 필렛의 과잉 부식을 억제하고, 접합 부재에 형성되는 Zn 희생 부식층에 의한 부식 깊이를 감소시킬 수 있다. 이로 인해 튜브의 두께를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 가볍고 내식성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (11)항에 기재된 발명에 따르면, 특히 내식성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (12)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (13)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (14)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성 및 압출 성형성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (15)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성 및 고온 강도가 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (16)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 열교환 튜브와 핀이 양호하게 접합되고, 내식성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 얻을 수 있다.
상기 (17)항에 기재된 발명에 따르면, 특히 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (18)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (19)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (20)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다. 또한, 튜브의 제조 효율 및 그 형상 정확도가 개선되어, 제조 효율 및 형상 정확도가 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (21)항에 기재된 발명에 따르면, 내식성 및 고온 강도가 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (22)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 열교환 튜브와 핀이 양호하게 접합되고, 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (23)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 열교환 튜브와 핀이 양호하게 접합되고, 내식성이 우수한 열교환기를 얻을 수 있다.
상기 (24)항에 기재된 발명에 따르면, 브레이징용 열교환 튜브의 준비 단계에서, 열교환 튜브 기재와 브레이징 층 사이의 밀착성이 우수한 브레이징용 열교환 튜브를 효과적으로 제작할 수 있고, 그로 인해 내식성이 우수한 열교환기를 제조할 수 있다.
상기 (25)항에 기재된 발명에 따르면, 열교환 튜브의 표면 부분에 Zn 희생 부식층이 양호하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료는 각종 브레이징용 부재 또는 브레이징 물품의 제조에 사용되어 최종적으로 브레이징 물품의 내식성을 향상시키는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료의 설명은 브레이징 물품의 설명과 함께 이루어질 것이다.
전술한 브레이징용 부재로서는, 자동차용, 가정용, 업무용 에어콘에 사용하기 위한 응축기 또는 증발기 외에, 라디에이터와 같은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환기에 사용되고, 핀과 브레이징되는 열교환 튜브를 거론할 수 있다. 이하의 설명에서, "브레이징용 부재 또는 브레이징용 열교환 튜브", "기재 또는 열교환 튜브 기재", "브레이징 물품 또는 열교환기"는 각각 "브레이징용 부재 등", "기재 등", "브레이징 물품 등"으로 생략될 것이다. 또한, 이하의 설명은 주로, 브레이징용 부재가 브레이징용 열교환 튜브이며 브레이징 물품이 열교환기인 경우에 관한 것이 될 것이다. 그러나, 본 발명에서 브레이징용 부재 및 브레이징 물품은 상술한 것에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 브레이징용 부재 등에서는, 기재 등의 표면에 본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료가 분사되며, 따라서 기재 등에는 접합에 필요한 브레이징 재료층이 부여된다. 이 브레이징용 부재 등을 사용함으로써, 브레이징 물품 등을 제조할 수 있게 된다.
상기 브레이징용 부재 등에 대해서, 도1 및 도2에 도시한 열교환기의 구성 부품인 열교환 튜브(3)를 예로 들어 도면을 참조하면서 설명한다.
상기 열교환기에서는, 열교환 튜브(3)의 외측 양 편평면에 핀(4)이 브레이징된다. 상기 열교환 튜브(3)로서는, 열교환 튜브 기재(30)의 외표면에 분사에 의한 브레이징 층(11)이 형성된 본 발명에 따른 브레이징용 열교환 튜브(S)가 사용되고 있다. 도3은 상기 브레이징용 열교환 튜브(S)와 핀(4)이 필렛(12)을 형성하도록 브레이징되어 있는 접합 상태를 개략적으로 도시하는 요부 단면도이다. 도면부호 13은 Zn 확산층을 지칭한다.
상기 브레이징 층(11)은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료로 제조되며, 그 조성은, 6 내지 15질량%의 Si와 1 내지 20질량%의 Zn을 함유하고, 추가로 0.3 내지 0.6질량%의 Cu와 0.3 내지 1.5질량%의 Mn중 적어도 하나를 함유하며, 나머지는 알루미늄 및 불순물로 이루어진다.
상기 알루미늄 합금 브레이징 재료에 있어서, Si는 합금의 융점을 낮추어 접합용 금속으로서 기능시키는 것이다. Si 함유량이 6질량% 미만이거나 15질량%를 초과하면 브레이징 성능이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 6 내지 15질량%의 범위 안에 들어야 한다. 바람직한 Si 함유량은 6 내지 12.5질량%이다.
Zn은, 브레이징 가열에 의해, 열교환 튜브(3)의 열교환 튜브 기재(30)의 표층부로 확산하여 Zn 확산층(13)을 형성하며, 이는 브레이징 후에 열교환 튜브(3)의 내식성을 향상시킨다. Zn 함유량이 1질량% 미만이면, 절대량이 부족하여 충분한 방식 효과가 얻어지지 않는다. 한편, Zn 함유량이 20질량%를 초과하면, 브레이징 가열에 의해 형성되는 필렛(12)의 내식성이 악화되고, 이는 열교환 튜브(3)와 같은 다른 접합 부재에 접합될 핀(4)의 분리를 초래할 수 있다. 따라서, Zn 함유량은 1 내지 20질량%의 범위 안에 들어야 한다. 바람직한 Zn 함유량은 2 내지 7질량%이다.
Cu와 Mn은 브레이징 재료의 부식 전위를 높여주는 원소이다. 도4에 도시하듯이, 이들 원소가 첨가되지 않은 브레이징 재료를 사용하는 종래의 열교환기에서는, 필렛의 부식 전위(E2)가 핀보다 낮기 때문에, 필렛이 쉽게 부식되어, 핀의 용이한 분리를 초래한다. 이와 대조적으로, 본 발명에서는, Cu와 Mn의 첨가에 의해 필렛(12)의 부식 전위(E1)가 보다 높은 부식 전위 방향으로 이동되어 핀(4)의 부식 전위에 근접됨으로써 필렛(12)의 과잉 부식을 억제하고, 이는 핀(4)의 분리를 방지할 수 있다. 이는 또한, 희생 부식으로 인해 부식 깊이를 얕게 하는 효과가 있다. 상기 효과를 달성하기 위해서는, Cu와 Mn 중 어느 한쪽이 첨가되어 있으면 충분하며, 둘 다 첨가될 수도 있다. Cu 함유량이 0.3질량% 미만이면, 상기 효과가 불충분해진다. 반대로, Cu 함유량이 0.6질량%를 초과하면, 입계 부식이 발생하여 내식성이 저하된다. 따라서, Cu 함유량은 0.3 내지 0.6질량%의 범위 안에 들어야 한다. 바람직한 Cu 함유량은 0.4 내지 0.55질량%이다. 또한, Mn 함유량이 0.3질량% 미만이면, 상기 효과가 불충분하다. 반대로, Mn 함유량이 1.5질량%를 초과하면, 거대한 금속간 화합물이 생성되어 내식성이 악화된다. 따라서, Mn 함유량은 0.3 내지 1.5질량%의 범위 안에 들어야 한다. 바람직한 Mn 함유량은 0.4 내지 1질량%이다.
Al은 브레이징 부재에 매트릭스로서 함유된다. 브레이징 성능을 저해하지 않는 범위의 불순물 함유량은 허용될 수 있다. 그러한 불순물에는 예를 들어 Fe, In, Sn, Ni, Ti, Cr이 포함된다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료는 임의의 형상을 취할 수 있으며, 예를 들면 잉곳(ingot:鑄塊), 압출 부재, 인발 부재, 압연 판, 포일(foil) 부재, 또는 분말로서 제조될 수 있다.
열교환 튜브 기재(30)를 구성하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 재료는 특정한 것에 한정되지는 않지만, 임의의 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 그러한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로는, JIS(Japanese Industrial Standards:일본공업규격) A1000계 합금, JIS A3003 합금(Cu 함유량이 0.05 내지 0.2질량%, Mn 함유량이 1 내지 1.5질량%)이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, JIS A3003 합금보다 Cu 및 Mn을 많이 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금을 사용하는 것도 바람직하다. 상기 합금들중 하나로 제조된 튜브를 사용하는 것이 추천된다.
상기 세 가지 형태의 합금중 JIS A1000계 합금에서는, 튜브 재료로서 널리 사용되어온 JIS A1100 합금의 사용이 특히 추천된다.
JIS A3003 또는 Al-Cu-Mn계 합금을 추천하는 이유는 다음과 같다. Cu와 Mn을 함유하는 열교환 튜브 기재(30)를 사용함으로써, 그러한 Cu와 Mn은 필렛(12)에 확산되어 부식 전위를 높게 만들 것이며, 그 결과 필렛(12)의 내식성을 향상시킬 것이다. 이러한 효과는 Cu 함유량과 Mn 함유량이 JIS A3003 합금의 그것을 초과하는 경우에도 얻어지거나 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 브레이징용 열교환 튜브(S)에서는, 열교환 튜브 기재(30)의 재료로서, JIS A3003과 더불어, 보다 많은 Cu와 Mn을 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금을 사용하는 것이 추천된다.
상기 Al-Cu-Mn계 합금은 0.2질량% 초과 0.6질량% 이하의 Cu와 0.15 내지 2질량%의 Mn을 함유한다. Cu 함유량이 0.6질량%를 초과하면, 튜브(3)에 입계 부식이 쉽게 발생하는 경향이 있다. 따라서, Cu 함유량의 상한은 0.6질량%여야 한다. 또한, Mn 함유량이 2질량%를 초과하면, 커다란 금속간 화합물이 생성되어 성형성의 저하를 초래한다. 따라서, Mn 함유량의 상한은 2질량%여야 한다.
상기 Al-Cu-Mn계 합금 조성에서는, Cu 함유량이 0.25 내지 0.5질량%이고 Mn 함유량이 0.15 내지 0.4질량%인 것이 바람직하다. Cu 함유량과 Mn 함유량이 상기 각각의 범위 안에 있으면, 필렛 전위를 보다 높게 만드는 효과를 얻을 수 있고 압출 성형성이 향상될 수 있다. 따라서, 압출에 의해 튜브를 제조할 때, 제조 효율이 향상될 수 있고, 형상 정확도가 우수한 튜브를 얻을 수 있다.
상기 Al-Cu-Mn계 합금 조성에서는, Cu 함유량이 0.25 내지 0.5질량%이고 Mn 함유량이 0.6 내지 1.5질량%인 것이 바람직하다. Cu 함유량 및 Mn 함유량이 상기 각각의 범위 안에 있으면, 필렛 전위를 보다 높게 만드는 효과를 얻을 수 있고 우수한 고온 강도를 얻을 수 있다. 이는 열교환 튜브의 내구성을 향상시키며, 이로 인해 열교환기의 내구성을 향상시킬 수 있다.
Al-Cu-Mn계 합금의 나머지 조성은 예를 들면, 알루미늄과 불순물이다. 그러나, 상기 효과를 저해하지 않는 한 나머지 조성에는 다른 원소가 첨가될 수 있다.
핀(4)을 구성하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 특정한 것에 제한되지 않지만, 각종의 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 핀(4)은 JIS A3000계 합금(Al-Mn계 합금)으로 제조되는 것이 바람직하다. 그러한 합금으로서, Al- Mn:1.2질량%- Zn:1질량% 합금을 예시할 수 있다.
브레이징용 열교환 튜브(S)에 있어서, 브레이징 층(11)은 용사(溶射:thermal spraying) 방법에 의해 형성된다. 상기 브레이징 층(11)은 열교환 튜브 기재(30)의 전체 외표면에 형성될 필요는 없지만, 브레이징될 부분에만 형성되는 것으로 충분하다. 브레이징 층이 전체 외표면에 형성되지 않아도, 용융된 브레이징이 전체 외표면에 걸쳐 퍼져나가 균일한 Zn 확산층을 형성한다.
용사 방법은 주지의 수단에 의해 실행될 수 있다. 도5는 소요 단면 형상의 열교환 튜브 기재(30)를 압출하기 위해 압출 성형기(20)의 출구측에 용사 건(21)을 배치하여, 튜브 기재(30)의 성형과 튜브 기재(30)에 대한 브레이징 층(11)의 형성을 연속하여 수행하는 방법의 예를 도시하고 있다. 이 방법에 의하면, 브레이징용 열교환 튜브(S)의 제조가 효과적이다. 또한, 압출 직후에, 즉 튜브 기재(30)의 냉각 이전에 튜브 기재(30)에 대한 용사가 이루어지므로, 브레이징 층(11)의 우수한 밀착성을 얻을 수 있다. 용사에 제공되는 알루미늄 합금 브레이징 재료는, 용사 장치에 적합하게 사용될 수 있는, 선재(線材:rod shaped material) 및 분말형 재료를 포함하는 각종 재료에서 임의로 선택될 수 있다.
다음으로, 브레이징 물품의 일 예인 도1 및 도2에 도시된 병렬 유동(parallel flow)형 열교환기의 제조 방법에 대해 설명한다.
도1에서, 도면부호 1과2는 헤더(header)를 지칭하고, 3은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환 튜브를 지칭하며, 4는 주름형 핀(corrugated fin)을 지칭하고, 5는 열교환 매체의 입구를 지칭하며, 6은 열교환 매체의 출구를 지칭하고, 8과 9는 사이드 플레이트를 지칭하며, 10은 열교환기 코어부를 지칭한다.
도2에 도시하듯이, 열교환 튜브 기재(30)의 외표면에 브레이징 층(11)이 형성된 다수의 브레이징용 열교환 튜브(S)가 준비된다. 이후, 튜브(S)의 양 단부가 헤더(1, 2)의 길이 방향으로 특정 간격으로 헤더(1, 2)에 형성된 대응 튜브 삽입 개구에 삽입된다. 이어서, 주름형 핀(4)이 인접한 열교환 튜브(S) 사이의 공간에 조립되어, 열교환 코어부(10)를 갖는 열교환기 조립체를 형성한다.
이후, 열교환기 조립체는 필요에 따라 플럭스(flux)가 제공된 후 가열된다. 이 가열에 의해 브레이징 층(11)이 용융되고, 그로 인해 열교환 튜브 기재(30)와 주름형 핀(4) 사이에 필렛(12)이 형성되며, 따라서 이들 부재(3, 4)가 양호하게 브레이징 접합된다. 제작된 열교환기 코어부(10)에서는, 상기 필렛(12)의 부식 전위가 핀(4)의 부식 전위에 근사하기 때문에, 필렛(12)의 우선 부식에 의한 핀(4)의 분리가 억제될 수 있다. 또한, 브레이징과 동시에 Zn이 열교환 튜브 기재(30)의 표층부에 균일하게 확산되어 Zn 확산층(13)이 형성되고, 그 결과 열교환 튜브(3)의 내식성이 향상되며, 나아가서는 열교환기 전체의 내식성이 향상된다.
브레이징은 정상 조건 하에서 이루어질 수 있다. 정상 압력에서 브레이징을 실행하는 것이 추천된다. 그러나, 진공 브레이징은 브레이징 층(11)에 함유된 Zn의 증발을 초래한다. 따라서, 진공 브레이징은 불충분한 Zn 확산층을 초래할 수 있으며, 그 결과 우수한 내식성이 얻어지지 않는다.
실시예
세 가지 형태의 열교환 튜브 기재에 브레이징 재료층이 형성된 브레이징용 열교환 튜브를 제작하였다. 이들 브레이징용 열교환 튜브와 핀을 열교환 코어에 조립한 후 상호 브레이징하여, 브레이징 물품에 대해 평가하였다. 열교환 튜브 기재로서, 제조예 1에서는 JIS A1100 합금을 사용하였고, 제조예 2에서는 JIS A3003 합금을 사용하였으며, 제조예 3에서는 여러 종류의 Al-Cu-Mn계 합금을 사용하였다.
[제조예 1]
표1에 나타난 No.1 내지 28의 브레이징용 열교환 튜브를 제작하였다.
브레이징 재료층을 형성하기 위한 분사용 선재로서, 표1에 나타난 여러가지의 알루미늄 합금 브레이징 재료, 및 Zn을 사용하였다. 알루미늄 합금 브레이징 재료에 함유되는 Zn 함유량은 브레이징 재료의 분사에 의해 감소될 것이다. 따라서, 표1에서 브레이징 재료층 조성 난에는, 각각의 분사용 선재의 조성이 아닌, 분사에 의해 형성된 브레이징 재료의 조성, 즉 브레이징을 위해 사용될 각각의 알루미늄 합금 브레이징 층의 조성을 도시하였다. 각각의 알루미늄 합금 브레이징 재료의 나머지 조성은 알루미늄 및 불순물이다.
각각의 브레이징용 열교환 튜브의 제작은, 압출 성형기(20) 및 이 압출 성형기(20)의 출구측에 배치된 아크 용사기의 용사 건(21, 21)을 사용하여 수행되었다. 우선, 상기 압출 성형기(20)에서, 높이3mm×폭16mm×벽두께0.5mm의 편평 형상의 다공관(multi-bored tube)(3)(도2 참조)을 압출 성형하였다. 이어서, 압출 직후의 다공관(3)의 편평한 외표면에 용사 건(21, 21)으로부터 상기 용사용 선재를 용사하여 다공관(3)의 전체 외표면에 브레이징 재료층(11)을 형성하고, 수냉시킨 후, 감아서 코일(22)을 형성하였다. 따라서, 상기 일련의 단계를 통해서 길고 연속적인 브레이징용 열교환 튜브(S)를 제작하였다. No.1 내지 27의 브레이징용 열교환 튜브 각각에서의 용사량은 50g/㎡으로 하였다. 또한, No. 28의 Zn 용사 튜브에서의 용사량은 10g/㎡으로 하였다.
다음으로, 길고 연속적인 브레이징용 열교환 튜브를 각각 길이 250mm인 피스로 절단하여, 도2에 도시하는 다수의 브레이징용 열교환 튜브(S)를 제작하고, 이들 튜브에 대해 후술하는 브레이징 테스트를 실시하였다.
(브레이징 테스트)
브레이징용 열교환 튜브(S)를 Al- Mn:1.2질량%- Zn:1질량% 합금으로 이루어진 핀(4)과 함께 멀티 플로우 형태의 열교환기 코어에 조립하였다. 이후, 불화물계 플럭스를 물에 현탁시킨 플럭스액에 상기 코어를 침지시킨 후 건조시켰다. 이후, 상기 코어를 정상 압력, N2가스 분위기 하에서, 600℃에서 10분간 가열하였다.
얻어진 브레이징 물품에 대해, 하기의 기준에서 브레이징 성능을 평가하였다.
(브레이징 성능)
◎: 부식 없음, 핀-튜브 접합율 95% 이상
O: 부식 적음, 핀-튜브 접합율 95% 이상
△: 부식 적음, 핀-튜브 접합율 80% 이상, 95% 미만
×: 부식 많음, 핀-튜브 접합율 80% 미만
이들 결과 역시 표1에 나타나 있다.
추가로, 각각의 브레이징 물품에 대해, 하기의 조건하에서 CCT 부식 테스트(복합 사이클 부식 테스트: combined cycle corrosion test) 및 SWAAT 부식 테스트를 실시하였다. 이후, 핀 분리 상태와 튜브 부식 깊이(㎛)에 기초하여 내식성을 하기의 기준으로 평가하였다. 또한, No.26 및 27의 시편은 브레이징이 불량하므로 부식 테스트를 실시하지 않았다.
(CCT 부식 테스트)
부식 테스트 액체로서 5% NaCl 수용액을 사용하였다.
상기 부식 테스트 액체 분무 1시간 →건조 2시간 →습윤(wetting) 21시간을 1사이클로 하여, 180 사이클 반복하였다.
(SWAAT 부식 테스트)
부식 액체로서, ASTM(American Society for Testing and Materials) 규격에 의한 인공 해수와 아세트산의 혼합액(pH 2.8 내지 3)을 사용하였다.
상기 부식 테스트 액체 분무 0.5시간 →건조 1.5시간을 1사이클로 하여, 이 사이클을 960시간 동안 반복하였다.
(핀 분리 상태)
◎: SWAAT 테스트후, 핀 잔존율 90% 이상
O: SWAAT 테스트후, 핀 잔존율 60% 이상, 90% 미만
△: SWAAT 테스트후, 핀 잔존율 30% 이상, 60% 미만
×: SWAAT 테스트후, 핀 잔존율 30% 미만
(부식 깊이)
CCT 부식 테스트 이후 및 SWAAT 부식 테스트 이후에, 튜브의 양 편평면을 측정하였다. 각각의 부식 테스트에서는, 250mm 길이의 튜브가 아홉개 사용되었으며, 가장 큰 부식 깊이를 각 테스트에서의 부식 깊이로 하였다.
이 결과 역시 표1에 나타나 있다.
표1
No. 브레이징 층 조성(질량%)나머지: Al 및 불순물 브레이징 성능 CCT 부식 테스트 SWAAT 부식 테스트
Si Zn Cu Mn 핀 분리 부식 깊이(㎛) 핀 분리 부식 깊이(㎛)
실시예 1 6 4 0.5 - 104 88
2 6 6 0.5 - 108 97
3 7.5 3 0.5 - 100 80
4 7.5 15 0.5 - 109 98
5 10 3 0.5 - 101 82
6 10 6 0.6 - 107 94
7 12 3 0.5 - 102 85
8 12 6 0.4 - 108 96
9 6 4 - 0.5 105 90
10 6 6 - 0.5 107 94
11 7.5 3 - 0.5 100 81
12 7.5 15 - 0.8 109 98
13 10 3 - 0.4 102 84
14 10 6 - 1.2 106 92
15 12 3 - 0.5 101 82
16 12 6 - 0.9 104 88
17 7.5 3 0.5 0.5 100 80
18 10 6 0.4 0.9 105 90
비교예 19 7.5 3 - - 135 123
20 7.5 3 0.8 - 170 160
21 7.5 3 - 1.7 136 124
22 7.5 3 0.1 - 132 120
23 7.5 3 - 0.1 134 121
24 7.5 60 - - 140 × 138
25 7.5 0.5 - - 160 150
26 20 4 - - × - - - -
27 4 4 - - × - - - -
28 Zn 용사 튜브(10g/㎡) 148 102
표1에 나타난 결과에 의하면, 소정의 알루미늄 합금을 사용한 각 실시예의 브레이징 물품은 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
[제조예 2]
표2에 나타난 조성을 갖는 JIS A3003 합금을 열교환 튜브 기재로서 사용하였다. 제조예 1에서와 동일한 방법에 의해 편평 형상의 다공관(3)을 압출 성형하고, 이어서 압출 직후의 다공관(3)의 양 편평면에 용사용 선재를 용사하여 브레이징 재료층(11)을 형성하였다. 이후, 상기 다공관을 수냉시킨 후 감아서 코일(22)을 형성하였다. 따라서, 상기 일련의 단계에 의해 길고 연속적인 브레이징용 열교환 튜브(S)를 제작하였다. 용사에 의해 형성된 브레이징 재료층(11)의 각각의 조성은 표3의 No.31 내지 38에 나타나 있다. 각각의 브레이징용 열교환 튜브에서의 용사량은 50g/㎡으로 하였다.
표2
A3003 조성(질량%) 나머지: Al 및 불순물
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti
0.1 0.37 0.1 1 - - - 0.01
다음으로, 제조예 1에서와 같은 방식으로, 길이 250mm의 브레이징용 열교환 튜브(S)를 핀(4)과 함께 코어에 조립하고 동일 조건 하에 브레이징하였다.
각각의 얻어진 브레이징 물품의 브레이징 성능을 동일한 기준에서 평가하였다.
추가로, 각각의 브레이징 물품에 대해서는, 제조예 1에서와 같은 방식으로 CCT 부식 테스트(복합 사이클 부식 테스트) 및 SWAAT 부식 테스트를 실시하였다. 이후, 핀 분리 상태와 튜브 부식 깊이(㎛)를 평가하였다.
이 결과 역시 표3에 나타나 있다.
표3
No. 브레이징재료 조성(질량%)나머지: Al 및 불순물 브레이징 성능 CCT 부식 테스트 SWAAT 부식 테스트
Si Zn Cu Mn 핀 분리 부식 깊이(㎛) 핀 분리 부식 깊이(㎛)
실시예 31 7.5 10 - 1 102 90
32 10 6 0.35 - 97 87
33 10 0.35 - 101 88
34 5 - 100 87
35 15 0.35 - 102 89
36 0.5 - 100 87
37 12 10 0.4 - 99 86
38 15 0.4 - 101 90
표3에 나타난 결과에 의하면, 각각의 실시예의 브레이징 물품은 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
[제조예 3]
그 각각이 표4에 나타난 조성을 갖는 Al-Cu-Mn 합금을 열교환 튜브 재료로서 사용하였다. 제조예 1에서와 동일한 방법에 의해 편평 형상의 다공관(3)을 압출 성형하고, 이어서 압출 직후의 다공관(3)의 양 편평면에 용사용 선재를 용사하여 브레이징 재료층(11)을 형성하였다. 이후, 상기 다공관을 수냉시킨 후 감아서 코일(22)을 형성하였다. 따라서, 상기 일련의 단계에 의해 길고 연속적인 브레이징용 열교환 튜브(S)를 제작하였다. 각각의 실시예에서는, 동일한 용사 선재가 사용되었으며, 용사에 의해 형성된 브레이징 재료층(11)의 조성은 Si: 10질량%, Zn: 5질량%, Cu: 0.4질량%, 나머지 Al 및 불순물로 하였다. 각각의 브레이징 물품에서의 용사량은 50g/㎡으로 하였다.
다음으로, 제조예 1에서와 같은 방식으로, 길이 250mm의 브레이징용 열교환 튜브(S)를 핀(4)과 함께 코어에 조립하고 동일 조건 하에 브레이징하였다.
각각의 얻어진 브레이징 물품의 브레이징 성능을 동일한 기준에서 평가하였다.
추가로, 각각의 브레이징 물품에 대해서는, 제조예 1에서와 같은 방식으로 CCT 부식 테스트(복합 사이클 부식 테스트) 및 SWAAT 부식 테스트를 실시하였다. 이후, 핀 분리 상태와 튜브 부식 깊이(㎛)를 평가하였다.
이 결과 역시 표4에 나타나 있다.
표4
No. 튜브 조성(질량%)나머지:Al 및 불순물 브레이징 성능 CCT 부식 테스트 SWAAT 부식 테스트
Cu Mn 핀 분리 부식 깊이(㎛) 핀 분리 부식 깊이(㎛)
실시예 41 0.21 0.15 105 87
42 2 104 85
43 0.25 0.2 105 85
44 1 104 84
45 0.3 1.5 103 83
46 0.4 0.2 103 82
47 1 102 80
48 0.6 0.15 100 80
49 2 98 79
표4에 나타난 결과에 의하면, 각각의 실시예의 브레이징 물품은 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
본원에 사용된 용어 및 표현은, 설명을 위해 사용된 것이지 한정적으로 해석되도록 사용된 것이 아니며, 본원에 개시되고 기술된 특징사항의 어떠한 균등물도 배제하지 않으며, 본 발명의 청구범위 내에서 각종 변형이 가능하다는 것을 알아야 한다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금 브레이징 재료는 희생 부식에 의한 브레이징용 방식 재료에 사용될 때 부식 깊이를 억제할 수 있으며, 따라서 내식성이 요구되는 열교환기와 같은 알루미늄 브레이징 물품의 제조에 사용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 6 내지 15질량%의 Si와,
    1 내지 20질량%의 Zn과,
    0.3 내지 0.6질량%의 Cu와 0.3 내지 1.5질량%의 Mn중 적어도 하나를 함유하며, 나머지는 알루미늄 및 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금 브레이징 재료.
  2. 제1항에 있어서, Si 함유량이 6 내지 12.5질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
  3. 제1항에 있어서, Zn 함유량이 2 내지 7질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
  4. 제1항에 있어서, Cu 함유량이 0.4 내지 0.55질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
  5. 제1항에 있어서, Mn 함유량이 0.4 내지 1질량%인 알루미늄 합금 브레이징 재료.
  6. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재(substrate) 및 이 기재의 표면에 형성되는 브레이징 층을 포함하는 브레이징용 부재이며,
    상기 브레이징 층은 제1항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료의 분사층인 브레이징용 부재.
  7. 제6항에 기재된 브레이징용 부재, 및
    접합 부재를 포함하는 브레이징 물품이며,
    상기 브레이징용 부재와 접합 부재는 브레이징용 부재의 브레이징 층을 거쳐서 상호 브레이징 접합되는 브레이징 물품.
  8. 제1항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재의 표면에 분사하여 브레이징 층을 형성함으로써 브레이징용 부재를 준비하는 단계, 및
    상기 브레이징용 부재 및 다른 접합 부재를 조합하여 가열함으로써, 이들 두 부재를 상기 브레이징 층을 거쳐서 브레이징 접합하는 단계를 포함하는 브레이징 물품 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 브레이징 접합 단계는 정상 압력 하에서 이루어지는 브레이징 물품 제조 방법.
  10. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환 튜브 기재, 및
    상기 열교환 튜브 기재의 표면에 형성된 브레이징 층을 포함하는 브레이징용 열교환 튜브이며,
    상기 브레이징 층은 제1항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료의 분사층인 브레이징용 열교환 튜브.
  11. 제10항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 JIS A1000계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
  12. 제10항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 JIS A3003계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
  13. 제10항에 있어서, 상기 열교환 튜브 기재는 0.2질량% 초과 0.6질량% 이하의 Cu와 0.15 내지 2질량%의 Mn을 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금으로 이루어지는 브레이징용 열교환 튜브.
  14. 제13항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.15 내지 0.4질량%인 브레이징용 열교환 튜브.
  15. 제13항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.6 내지 1.5질량%인 브레이징용 열교환 튜브.
  16. 제10항에 기재된 브레이징용 열교환 튜브, 및
    핀을 포함하는 열교환기이며,
    상기 열교환 튜브와 핀은 열교환 튜브의 브레이징 층을 거쳐서 상호 브레이징 접합되는 열교환기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브의 열교환 튜브 기재는 JIS A1000계 합금인 열교환기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브의 열교환 튜브 기재는 JIS A3003계 합금인 열교환기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브 기재의 열교환 튜브 기재는, 0.2질량% 초과 0.6질량% 이하의 Cu와 0.15 내지 2질량%의 Mn을 함유하는 Al-Cu-Mn계 합금으로 이루어지는 열교환기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.15 내지 0.4질량%인 열교환기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 Al-Cu-Mn계 합금에서, Cu 함유량은 0.25 내지 0.5질량%이며, Mn 함유량은 0.6 내지 1.5질량%인 열교환기.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀은 JIS A3000계 합금으로 이루어지는 열교환기.
  23. 제1항에 기재된 알루미늄 합금 브레이징 재료를 알루미늄 또는 알루미늄 합금 열교환 튜브 기재의 표면에 분사하여 브레이징 층을 형성함으로써 브레이징용 열교환 튜브를 준비하는 단계, 및
    상기 브레이징용 열교환 튜브와 핀을 조합하여 가열함으로써 상기 브레이징용 열교환 튜브의 브레이징 층을 거쳐서 상기 브레이징용 열교환 튜브와 핀을 브레이징 접합하는 단계를 포함하는 열교환기 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 브레이징용 열교환 튜브를 준비하는 단계는, 압출에 의해 열교환 튜브 기재를 형성하고 이어서 알루미늄 합금 브레이징 재료를 상기 열교환 튜브 기재에 분사함으로써 이루어지는 열교환기 제조 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 브레이징 접합 단계는 정상 압력 하에서 이루어지는 열교환기 제조 방법.
KR1020057010494A 2002-12-12 2003-12-12 알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한열교환기 및 그 제조 방법 KR20050084231A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2002-00361130 2002-12-12
JP2002361130 2002-12-12
US45126203P 2003-03-04 2003-03-04
US60/451,262 2003-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050084231A true KR20050084231A (ko) 2005-08-26

Family

ID=32510662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057010494A KR20050084231A (ko) 2002-12-12 2003-12-12 알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한열교환기 및 그 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060234082A1 (ko)
EP (1) EP1569772A4 (ko)
KR (1) KR20050084231A (ko)
AU (1) AU2003288747A1 (ko)
WO (1) WO2004052587A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100750757B1 (ko) * 2005-12-16 2007-08-20 모딘코리아 유한회사 파워 스티어링용 오일쿨러 및 그 제조방법
WO2011030975A1 (ko) * 2009-09-10 2011-03-17 주식회사 도스코 라디에이터의 엘레멘트(element)와 냉매파이프를 용접으로 고정시키는 공법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7451906B2 (en) * 2001-11-21 2008-11-18 Dana Canada Corporation Products for use in low temperature fluxless brazing
US20060102696A1 (en) 2001-11-21 2006-05-18 Graham Michael E Layered products for fluxless brazing of substrates
JP4738401B2 (ja) * 2007-11-28 2011-08-03 三菱電機株式会社 空気調和機
JP5704835B2 (ja) 2009-05-27 2015-04-22 株式会社神戸製鋼所 熱交換器用アルミニウム合金製ブレージングシート
US20140041844A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 Eric Lindell Heat Exchanger Tube, Heat Exchanger Tube Assembly, And Methods Of Making The Same
CN106461295A (zh) * 2014-04-29 2017-02-22 开利公司 经改进的热交换器
CN106216974A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 全椒赛德利机械有限公司 一种汽车散热器主片及其制造工艺

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3205410B2 (ja) * 1992-12-21 2001-09-04 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用高強度高耐食性アルミニウム合金ブレージングシート
JPH0788682A (ja) * 1993-08-20 1995-04-04 Furukawa Electric Co Ltd:The アルミニウム合金ろう材およびアルミニウム合金製熱交換器の製造方法
JPH0890278A (ja) * 1994-09-21 1996-04-09 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミニウム合金ろう材
US5837388A (en) * 1995-08-07 1998-11-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy solder material, its manufacturing method, brazing sheet using this material, and method of manufacturing aluminum alloy heat exchanger using this sheet
US6523605B2 (en) * 1996-05-02 2003-02-25 The Furukawa Electric Co., Ltd. Heat exchanger made of an aluminum alloy
JPH10265881A (ja) * 1997-03-25 1998-10-06 Furukawa Electric Co Ltd:The オイルクーラーの内管用複合パイプとその製造方法及びこのパイプを用いた二重管式オイルクーラーと一体型熱交換器
DE69808565T2 (de) * 1997-07-16 2003-02-13 Denso Corp Rohr und Wärmetauscher aus Aluminiumlegierung, und Verfahren zum Metallspritzen eines Schweisszusatzwerkstoffes
US20010030039A1 (en) * 2000-03-10 2001-10-18 Showa Aluminum Corporation Aluminum-copper clad member, method of manufacturing the same, and heat sink

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100750757B1 (ko) * 2005-12-16 2007-08-20 모딘코리아 유한회사 파워 스티어링용 오일쿨러 및 그 제조방법
WO2011030975A1 (ko) * 2009-09-10 2011-03-17 주식회사 도스코 라디에이터의 엘레멘트(element)와 냉매파이프를 용접으로 고정시키는 공법

Also Published As

Publication number Publication date
US20060234082A1 (en) 2006-10-19
EP1569772A1 (en) 2005-09-07
AU2003288747A1 (en) 2004-06-30
EP1569772A4 (en) 2008-03-26
WO2004052587A1 (en) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101194970B1 (ko) 알루미늄 합금 플레이트 브레이징 방법 및 이에 따른 알루미늄 합금 플레이트 조립 방법
EP1475598B1 (en) Heat exchange tube
JP4822277B2 (ja) ろう付性と耐食性に優れた熱交換器管用アルミニウム合金ブレージングシートおよび耐食性に優れた熱交換器管
JP2006064366A (ja) 熱交換器およびその製造方法
JP4577634B2 (ja) 熱交換器用ろう材被覆アルミニウム合金押出チューブ
KR20150093665A (ko) 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트, 열교환기 및 열교환기의 제조 방법
KR20050084231A (ko) 알루미늄 합금 브레이징 재료, 브레이징용 부재, 상기재료를 사용한 브레이징 물품 및 그 제조 방법, 브레이징용열교환 튜브, 및 상기 브레이징용 열교환 튜브를 사용한열교환기 및 그 제조 방법
JP3865933B2 (ja) 熱交換器用高強度アルミニウム合金押出材の製造方法
JP5101812B2 (ja) 熱交換器用高耐食性チューブ及び熱交換器とその製造方法
KR19980080522A (ko) 알루미늄합금제 열교환기
EP1716266B1 (en) Tube for use in heat exchanger, method for manufacturing said tube, and heat exchanger
US20030183376A1 (en) High strength CAB brazed heat exchangers using high strength fin materials
JP4411803B2 (ja) アルミニウム熱交換器のろう付け方法およびアルミニウム部材ろう付け用溶液
JP2014047997A (ja) ルームエアコン用アルミニウム製熱交換器
JPS6334495A (ja) アルミニウム熱交換器
JPH09176767A (ja) 真空ろう付用Alブレージングシート
JP2004202579A (ja) アルミニウム合金ろう材、ろう付用材料、それを用いたろう付品およびその製造方法、ならびにろう付用熱交換チューブ、それを用いた熱交換器およびその製造方法
JP3929854B2 (ja) 熱交換器用押出扁平チューブ並びにそれを使用した熱交換器
JPH10263799A (ja) 耐食性に優れた熱交換器の製造方法
JPH07115164B2 (ja) アルミニウム合金製熱交換器の製造方法
JP2005256168A (ja) 熱交換器用チューブ、その製造方法及び熱交換器
JP2017155308A (ja) 熱交換器用アルミニウム合金製ブレージングフィン材及びそれを用いたアルミニウム製熱交換器
JP4174644B2 (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ
JPH04309795A (ja) 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器
JPH10246588A (ja) 一体型熱交換器のチューブとフィンとの接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application