KR20150093665A - 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트, 열교환기 및 열교환기의 제조 방법 - Google Patents

핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트, 열교환기 및 열교환기의 제조 방법 Download PDF

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도시카즈 다나카
나오키 야마시타
료타 오자키
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가부시키가이샤 유에이씨제이
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Abstract

알루미늄 합금으로 이루어지는 심재의 편면에만, Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트이며, 상기 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 두께가 0.15mm 이하이며, 600℃에서 3분간의 가열 시험에 있어서, 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트. 본 발명에 의하면, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금 브레이징 시트로서, 핀재의 내식성을 개선해, 튜브재에 대한 내식성이 뛰어난 열교환기의 핀재용의 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 제공할 수 있다.

Description

핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트, 열교환기 및 열교환기의 제조 방법{ALUMINUM ALLOY BRAZING SHEET FOR FIN, HEAT EXCHANGER, AND METHOD FOR PRODUCING HEAT EXCHANGER}
본 발명은, 알루미늄 합금제의 튜브재와 알루미늄 합금제의 핀재가 납땜 접합됨으로써 제조되는 열교환기, 예를 들면, 라디에이터, 히터 코어, 오일 쿨러, 인터 쿨러, 카 에어컨, 룸 에어컨의 콘덴서, 증발기 등에 이용되는 핀재용 알루미늄 합금제 브레이징 시트, 특히, 내식성이 뛰어난 핀재용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 내식성이 뛰어난 열교환기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 라디에이터, 히터 코어, 오일 쿨러, 인터 쿨러, 카 에어컨의 에바포레이터나 콘덴서 등의 열교환기로는, 알루미늄 합금으로 이루어지는 압출 편평 튜브재(작동 유체 통로재), 혹은, 심재에 납재가 클래드된 브레이징 시트를 편평관 형상으로 성형한 튜브재와, 알루미늄 합금으로 이루어지는 베어재나, 심재의 양면에 Al-Si계 납재가 클래드된 브레이징 시트를 콜게이트 가공한 콜게이트 핀재가, 튜브재와 콜게이트 핀재가 번갈아 적층되고, 필요에 따라서 헤더재나 헤더 플레이트, 작동 유체 출입구관 등이 조립되어, 불화물계 플럭스를 이용하는 플럭스 납땜법, 혹은, 진공 납땜법에 의해, 납땜 접합된 열교환기(이하, 콜게이트 핀 열교환기라고 한다)가 널리 사용되고 있다.
또, 공조기나 냉장고에 있어서의 열교환기로는, 간격을 두고 적층된 다수의 플레이트 핀과, 이들을 관통하는 튜브재를 조합하여 구성되는 타입의 열교환기(이하, 플레이트 핀 열교환기라고 한다)가 다용되고 있다. 이 플레이트 핀 열교환기는, 배관 내부를 유통하는 냉매와 플레이트 핀과 접하는 공기 사이에서 열교환을 행하는 것이다. 종래, 상기 플레이트 핀에는, 경량이고 열전도성 및 가공성이 뛰어난 것으로 알루미늄이 사용되고 있고, 플레이트 핀의 표면에는, 대기 중의 수증기가 응축된 수적에 의해 핀과 핀 사이가 막혀버리지 않도록, 친수성의 표면 처리가 실시되어 있다. 반대로 플레이트 핀의 표면에 발수성의 표면 처리를 행함으로써, 수적이 커지지 전에 낙하시키는 표면 처리를 실시한 핀재도 이용되고 있다. 튜브재에는 열전도성이 뛰어나고, 가공성도 우수한 구리가 사용되고 있다. 플레이트 핀 열교환기에서는, 소정 형상의 원통형상의 관통 구멍이 형성된 플레이트 핀을 적층한 후, 상기 원통형상의 관통 구멍 내에 튜브재를 삽입하고, 그 후, 튜브재의 직경을 확장시킴으로써 튜브재의 외주면과 상기 관통 구멍의 내면을 맞닿게 하여, 기계적으로 튜브재와 핀이 고착되어 접합되어 있다.
근년, 플레이트 핀 열교환기에 있어서의 튜브재에 사용되고 있는 구리의 가격 상승으로 인해, 구리관을 이용한 경우의 플레이트 핀 열교환기의 제조 비용이 높아진다는 과제가 있어, 튜브재의 재료를 구리에서 알루미늄으로 바꾸는 것이 검토되고 있다. 또, 튜브재에도 알루미늄 합금을 이용함으로써, 리사이클성이 향상된다고 하는 이점도 있다.
플레이트 핀 열교환기의 열교환 성능을 향상시키기 위해서는, 핀의 표면적을 증대시키기 위해서, 플레이트 핀끼리의 간격을 좁게 하는 것이 유효한데, 운전 중에, 에바포레이터(증발기)측 핀 표면에 공기 중의 수분이 응축되어 부착되고, 액적이 되어 플레이트 핀 사이를 막아버리는 경우가 있다. 이러한 현상을 가교라고 부르는 경우가 있고, 가교가 일어나면 공기의 유로를 막아버려 열교환 성능이 저하되므로, 핀재의 표면에 친수성의 도료 등을 도장하여, 응축수가 액적이 되는 것을 방지하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
튜브재에 알루미늄 합금을 이용한 플레이트 핀 열교환기에 있어서, 플레이트 핀재와 튜브재와 접합하는 방법으로는, 구리관을 이용하고 있던 경우와 동일하게 튜브재를 확관하여 플레이트 핀재와 밀착시키는 방법이나, 브레이징 핀을 이용하여 남땜 접합시키는 방법이 있다(일본국 특허 공개 평 3-138080).
일본국 특허 공개 평 3-138080호 공보(특허 청구범위)
편면에만 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제 브레이징 시트를, 핀재로서 이용하여, 납땜 접합하여 얻어지는 열교환기에서는, 납재 부분에는, 납재 중의 성분인 Si가 표면에 잔사로서 남아 있고, Si의 고용도가 높은 층이 표면에 남기 때문에, 표면 전위가 귀(貴)해지고, 루버 혹은 핀 사이에, 가교한 액적이 형성된 경우, 핀재의 심재와 납재 표면 사이에 전위차가 발생해, 핀재의 부식 소모량이 많아지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금 브레이징 시트로서, 핀재의 내식성을 개선해, 튜브재를 방식하는 능력이 뛰어난 열교환기의 핀재용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 예의 검토를 거듭한 결과, 특정 조건하의 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, 특정 범위가 되도록 설계된 브레이징 시트는, 핀재의 내식성을 높게 할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명 (1)은, 알루미늄 합금으로 이루어지는 심재의 편면에만, Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트이며,
상기 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 두께가 0.15mm 이하이며,
600℃에서 3분간의 가열 시험에 있어서, 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (1)은, 적어도, 본 발명(1)의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 성형하여 얻은 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가 조립된 조립체를, 납땜 가열하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (3)은, 적어도, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 브레이징 시트로 이루어지는 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가 조립된 조립체를, 납땜 가열하여 얻어진 열교환기이며,
납땜 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트로서, 핀재의 내식성을 개선해, 튜브재에 대한 내식성이 뛰어난 열교환기의 핀재용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 내식성이 뛰어난 열교환기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 형태예의 모식적인 단면도이다.
도 2는 가열 시험에 있어서의 시험재의 설치 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 콜게이트 가공된 핀재를 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 4는 콜게이트 핀재와 튜브재의 조립 상태를 나타내는 모식적인 측면도이다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트는, 알루미늄 합금으로 이루어지는 심재의 편면에만, Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재가 클래드되어 있는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트이며,
상기 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 두께가 0.15mm 이하이며,
600℃에서 3분간의 가열 시험에 있어서, 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트이다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트는, 열교환기의 핀재에 이용되는 브레이징 시트이며, 알루미늄 합금으로 이루어지는 심재의 편면에만, Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제 브레이징 시트이다.
도 1은, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 형태예의 모식적인 단면도이다. 도 1 중, 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트(1)는, 알루미늄 합금제의 심재(2)의 편면에만, 알루미늄 합금제의 납재(3)가 클래드되어 있는 브레이징 시트이다. 도 1 중, 부호 4로 나타내는 측이 브레이징 시트의 심재면측이며, 또, 부호 5로 나타내는 측이 브레이징 시트의 납재면측이다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 따른 심재는, 알루미늄 합금으로 이루어지는 심재이다. 심재의 조성은, 특별히 제한되지 않고, 핀재의 심재로서의 필요성능, 납재 중의 첨가 원소와의 관계, 납땜 가열 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차 등을 고려하여, 적절히 선택된다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 따른 납재는, 필수 성분으로서 Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재이다. 납재 중의 Si 및 Zn의 함유량은, 핀재의 심재로서의 필요성능, 심재 중의 첨가 원소와의 관계, 납땜 가열 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차 등을 고려하여, 적절히 선택된다. 또, 납재는, Si 및 Zn 이외에도, 필요에 따라서, 다양한 원소를 함유할 수 있다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 두께는, 0.15mm 이하이며, 바람직하게는 0.05~0.15mm이다. 브레이징 시트의 두께가, 상기 범위를 넘는 경우에는, 부식 속도가 높아져도, 핀재 자체의 체적이 크기 때문에 핀재가 잔존하고, 일정 기간, 희생 양극 효과가 계속되므로, 상기 내식성의 문제가 거의 발생하지 않는다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트는, 600℃에서 3분간의 가열 시험에 있어서, 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차(심재면측의 표면의 전위-납재면측의 표면의 전위)가, -40~+40mV, 바람직하게는 -20~20mV이다. 브레이징 시트의 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, 상기 범위에 있음으로써, 루버 혹은 인접하는 심재 및 납재면에 가교한 액적에 의한 부식 소모량이 낮아져, 핀재의 내식성이 높아진다. 한편, 브레이징 시트의 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, 상기 범위에서 벗어나면, 핀재의 내식성이 낮아진다. 또한, 전위차가 -40~+40mV라는 것은, 전위차 -40~0mV 및 0~+40mV의 범위를 가리키고, 전위차의 절대치가 40mV 이내라고 하는 것이다.
본 발명에 있어서, 600℃에서 3분간의 가열 시험에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 가열 시험에 있어서의 시험재의 설치 상태를 나타내는 측면도이며, (A)는 가열 시험 전의 시험재이고, (B)는 가열 시험 후의 시험재이다. 우선, 심재(12)에 납재(13)가 클래드되어 있는 브레이징 시트 시험재(11)를, 심재면측의 표면(14) 및 납재면측의 표면(15)이 수직이 되도록, 가열로 내에 매단다. 그 다음에, 브레이징 시트 시험재(11)를, 질소 가스 분위기 중에서, 450℃에서 600℃(최고 도달 온도)까지를 7.5℃／분으로 승온시키고, 그 다음에, 600℃에서 3분간 유지하고, 그 다음에, 600℃에서 450℃까지를 15℃／분의 속도로 강온시킨다. 그 다음에, 냉각 후, 심재면측의 표면(19)(납재가 클래드되어 있지 않았던 면측의 표면)과, 납재면측의 표면(20)(납재가 클래드되어 있던 면측의 표면)의 전위차(표면(19)의 전위-표면(20)의 전위)를 측정한다. 또한, 가열에 의해, 납재(13)는, 심재(12)의 표면을 아래를 향하게 해 유동하고, 대부분이 심재의 하부로 이동하는데, 소량의 납재(13)가, 심재(12)의 납재면측의 표면에 잔존한다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 있어서, 납재의 Zn의 함유량은, 심재의 Zn의 함유량보다, 0.2~3.0질량% 높은 것이 바람직하고, 0.3~1.5질량% 높은 것이 특히 바람직하다. 즉, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 있어서, 납재의 Zn의 함유량과 심재의 Zn의 함유량의 차(납재의 Zn 함유량-심재의 Zn 함유량)는, 바람직하게는 0.2~3.0질량%, 특히 바람직하게는 0.3~1.5질량%이다. 납재의 Zn의 함유량과 심재의 Zn의 함유량의 차가, 상기 범위에 있음으로써, 납땜 가열 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를, 종래의 Al-Si계 납재를 클래드한 것에 비해, 작게 할 수 있으므로, 납땜 가열 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를, -40~+40mV, 바람직하게는 -20~+20mV로 제어하기 쉬워져, 핀재의 내식성이 높아진다. 한편, 납재의 Zn의 함유량과 심재의 Zn의 함유량의 차가, 상기 범위 미만이면, 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, -40~+40mV, 바람직하게는 -20~+20mV의 범위로부터 벗어나기 쉬워지므로, 심재의 부식이 증가해 내식성이 낮아지기 쉽고, 또, 상기 범위를 넘으면, 납재 표면의 전압이 너무 비(卑)해져서, 납재면측의 표면이 애노드, 심재면측의 표면이 캐소드가 되어, 납재의 부식이 증가해 내식성이 낮아지기 쉬워, 튜브재와의 접합부 필릿에 납재 유래의 Zn의 양이 많아지기 때문에, 필릿의 전위가 비(卑)해져, 필릿이 우선적으로 부식되기 쉬워져, 핀 벗겨짐이 발생하기 쉬워진다. 또한, 상기 범위는, 납재의 Zn 함유량과 심재의 Zn 함유량의 차이며, Zn 함유량이 0질량%의 심재에, 함유량의 차가 상기 범위가 되는 납재가 클래드되어 있는 경우도 포함된다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 따른 심재는, 2.0질량% 이하의 Mn, 1.5질량% 이하의 Si, 1.5질량% 이하의 Fe 및 4질량% 이하의 Zn 중 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금인 것이 바람직하다.
심재 중의 Mn은, 심재의 강도를 향상시켜, 내고온좌굴성을 개선하도록 기능한다. 심재의 Mn 함유량은, 바람직하게는 2.0질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.5~2.0질량%, 더욱 바람직하게는 1.0~1.7질량%이다. 심재의 Mn 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성이 해쳐져, 클래드재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 Si는, Mn 혹은 Fe 등의 그 밖의 첨가 원소와 미세 석출물을 형성하여, 심재의 강도를 향상시키고, 또, Mn의 고용량을 감소시켜 열전도도(전기 전도도)를 향상시킨다. 심재의 Si 함유량은, 바람직하게는 1.5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.1~1.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.3~1.1질량%이다. 심재의 Si 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 심재의 융점이 저하되어 납땜시의 변형이나 국부 용융이 발생하기 쉬워진다.
심재 중의 Fe는, Mn와 공존하여, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킨다. 심재의 Fe 함유량은, 바람직하게는 1.5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.1~1.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.3~0.8질량%이다. 심재의 Fe의 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 결정립이 미세해져, 용융납이 심재 중에 침식되기 쉬워지고, 내고온좌굴성이 저하되기 쉬워져, 자기 부식성이 증대하기 쉬워진다.
심재 중의 Zn은, 전위를 비(卑)로 하여 희생 양극 효과를 높인다. 심재의 Zn 함유량은, 바람직하게는 4.0질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.5~4.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.5~3.0질량%이다. 심재의 Zn 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 심재 자체의 자기 내식성이 나빠지기 쉬워, 입계 부식 감수성도 증가하기 쉬워진다.
심재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.5질량% 이하의 Cu, 1.0질량% 이하의 Mg, 0.3질량% 이하의 Zr, 0.3질량% 이하의 Cr, 0.3질량% 이하의 Ti, 0.3질량% 이하의 Sr, 1.5질량% 이하의 Ni, 0.1질량% 이하의 Sn 및 0.1질량% 이하의 In 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유할 수 있다.
심재 중의 Cu는, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시키지만, 내립계 부식성을 저하시킨다. 심재의 Cu 함유량은, 바람직하게는 0.5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~0.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~0.3질량%이다. 심재의 Cu 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 핀재의 전위가 귀(貴)해지고 핀재의 희생 양극 효과가 저하되기 쉬워짐과 더불어, 내립계 부식성도 저하되기 쉬워진다.
심재 중의 Mg는, Si와의 석출물의 형성에는 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킨다. 심재의 Mg의 함유량은, 바람직하게는 1.0질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~1.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.3~0.6 질량이다. 심재의 Mg 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 심재의 융점이 저하되어 납땜의 변형이나 국부 용융이 발생하기 쉬워진다.
심재 중의 Zr은, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킴과 더불어, 고온좌굴성을 개량한다. 심재의 Zr 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.01~0.3질량%이다. 심재의 Zr 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 Cr은, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킴과 더불어, 고온좌굴성을 개량한다. 심재의 Cr 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.01~0.3질량%이다. 심재의 Cr 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 Ti는, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 부식을 층형상 부식 형태로서, 국부적인 부식을 완화한다. 심재의 Ti 함유량은, 바람직하게는 0.3질량%, 특히 바람직하게는 0.01~0.3질량%이다. 심재의 Ti 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 Sr은, 납땜 가열부터 응고 과정에 심재로부터 납재로 확산되어 납땜 후의 납재 중의 Si 입자 직경을 작게 한다. 심재의 Sr 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.005~0.3질량%이다. 심재의 Sr 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 Ni는, 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킨다. 심재의 Ni 함유량은, 바람직하게는 1.5질량%, 특히 바람직하게는 0.05~1.5질량%, 특히 바람직하게는 0.1~0.5질량%이다. 심재의 Ni 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 결정립이 미세해져, 용융납이 심재 중에 침식되기 쉬워지고, 내고온좌굴성이 저하되기 쉬워져, 자기 부식성이 증대하기 쉬워진다.
심재 중의 Sn은, 표면 전위를 비(卑)화하여 전위를 비(卑)로 해 희생 양극 효과를 높인다. 심재의 Sn 함유량은, 바람직하게는 0.1질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.005~0.1질량%이다. 심재의 Sn 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재 중의 In은, 표면 전위를 비(卑)화하여 전위를 비(卑)로 해 희생 양극 효과를 높인다. 심재의 In 함유량은, 바람직하게는 0.1질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.005~0.1질량%이다. 심재의 In 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
심재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.3질량% 이하의 Ga를 더 함유할 수 있다. 심재 중의 Ga는, 핀재의 열전도도를 거의 저하시키지 않고 전위를 비(卑)로 해, 희생 양극 효과를 부여한다.
또, 심재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.1질량% 이하의 Pb, Li, Ca 또는 Na를 더 함유하고 있어도 된다.
또, 심재는, 강도 향상을 위해서, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.3질량% 이하의 V 또는 0.3질량% 이하의 Mo를 더 함유할 수 있다. 또, 심재는, 산화 방지를 위해서, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.1질량% 이하의 B를 더 함유할 수도 있다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에 따른 납재는, 필수 첨가 원소로서, Si 및 Zn을 함유하는데, 2~14질량%의 Si 및 0.2~7질량%의 Zn을 함유하고, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재인 것이 바람직하다.
납재 중의 Si는, 납재의 융점을 낮추고, 용융납의 유동성을 높이도록 기능한다. 납재의 Si 함유량은, 바람직하게는 2~14질량%이며, 특히 바람직하게는 6~11질량%이다. 납재의 Si 함유량이, 상기 범위 미만이면 그 효과가 작아지기 쉽고, 또, 상기 범위를 넘으면 융점이 너무 높아지는 경향에 있어, 제조시의 가공성도 저하되기 쉬워진다.
납재 중의 Zn은, 희생 양극 효과를 높이도록 기능한다. 납재의 Zn 함유량은, 바람직하게는 0.2~7질량%이다. 납재의 Zn 함유량이, 상기 범위 미만이면, 그 효과가 작아지기 쉽고, 또, 상기 범위를 넘으면, 제조시의 가공성이 저하되기 쉬워짐과 더불어, 자연 전위가 비(卑)해져 자기 부식성이 증대하기 쉬워진다.
납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.3질량% 이하의 Sn, 0.3질량% 이하의 In, 0.3질량% 이하의 Sr, 1.5질량% 이하의 Mg, 0.8질량% 이하의 Fe, 0.8질량% 이하의 Ni, 0.5질량% 이하의 Cu, 2.0질량% 이하의 Mn 및 0.3질량% 이하의 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유할 수 있다.
납재 중의 Sn은, 표면 전위를 비(卑)화하여 전위를 비(卑)로 해 희생 양극 효과를 높인다. 납재의 Sn 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.001~0.3질량%이다. 납재의 Sn 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
납재중의 In은, 표면 전위를 비(卑)화하여 전위를 비(卑)로 해 희생 양극 효과를 높인다. 납재의 In 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.001~0.3질량%이다. 납재의 In 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
납재 중의 Sr은, 납땜 후의 납재 중의 Si 입자 직경을 작게 한다. 납재의 Sr 함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.001~0.3질량%이다. 납재의 Sr 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 주조시에 조대한 정출물이 생성되어 압연 가공성을 해치기 쉬워져, 판재의 제조가 곤란해지기 쉽다.
납재 중의 Mg는, Si와의 석출물의 형성에 의해 납땜 전 및 납땜 후의 핀재의 강도를 향상시킨다. 납재의 Mg 함유량은, 바람직하게는 1.5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~1.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.3~0.6질량%이다. 납재의 Mg 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 납재의 융점이 저하되기 쉬워 심재의 침식(erosion)성이 증가하기 쉬워진다.
납재 중의 Fe는, 납재 중에 분산됨으로써, 부식의 기점을 증가시켜 분산시켜 국부 부식을 억제시킨다. 납재의 Fe 함유량은, 바람직하게는 0.8질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~0.8질량%, 더욱 바람직하게는 0.05~0.3질량%이다. 납재의 Fe 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 자기 부식성이 증대되기 쉬워진다.
납재 중의 Ni는, 납재 중에 분산됨으로써, 부식의 기점을 증가시켜 분산시켜 국부 부식을 억제시킨다. 납재의 Ni 함유량은, 바람직하게는 0.8질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~0.8질량%, 더욱 바람직하게는 0.05~0.3질량%이다. 납재의 Ni 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 자기 부식성이 증대되기 쉬워진다.
납재 중의 Cu는, 납땜 후 필릿의 전위를 귀(貴)화하여 접합부의 내식성을 향상시킨다. 납재의 Cu 함유량은, 바람직하게는 0.5질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~0.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~0.3질량%이다. 납재의 Cu 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 핀재의 전위가 귀(貴)해져 핀의 희생 양극 효과가 저하되기 쉬워진다.
납재 중의 Mn은, Si와 화합물을 형성해, 부식의 기점을 증가시킨다. 납재의 Mn 함유량은, 바람직하게는 2.0질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~2.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~1.5질량%이다. 납재의 Mn 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 조대 정출물이 발생하여 압연시의 표면 균열을 발생시켜 제조성을 저하시키기 쉬워진다.
납재 중의 Ti는, Si와 화합물을 형성해, 부식의 기점을 증가시킨다. 납재의 Ti함유량은, 바람직하게는 0.3질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05~0.3질량%이다. 납재의 Ti 함유량이, 상기 범위를 넘으면, 조대 정출물이 발생하여 압연시의 표면 균열을 발생시켜 제조성이 저하되기 쉬워진다.
또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 0.3질량% 이하의 Cr, 0.1질량 이하의 Pb, 0.1질량 이하의 Li 또는 0.1질량 이하의 Ca를 더 함유하고 있어도 된다.
또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 주조 조직의 미세화를 위해서, 0.3질량% 이하의 Ti 또는 0.01질량% 이하의 B를 함유할 수 있다. 또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 납재 중의 Si 입자의 미세화를 위해서, 0.1% 이하의 Na를 함유할 수 있다. 또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 전위를 낮게 하여 희생 양극 효과를 부여하기 위해서, 0.1% 이하의 Ga를 함유할 수 있다. 또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 표면 산화 피막의 성장을 억제하기 위해서, 0.1질량% 이하의 Be를 함유할 수 있다. 또, 납재는, 상기 첨가 원소에 추가해, 납재의 유동성을 향상시키기 위해서, 0.4질량% 이하의 Bi를 함유할 수 있다.
납재의 두께는, 납땜 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차, 납재중의 Si 함유량, 핀과 튜브의 접합 형상, 핀 피치 등과의 관계로, 적절히 선택되고, 바람직하게는 7μm 이상, 특히 바람직하게는 7~30μm이다. 납재의 두께가 7μm 미만인 경우, 납땜 시에 납재 중의 Zn이 심재에 확산되는 양이 많아지므로, 납땜 후의 납재 중의 Zn의 잔량을 제어하기 어려워진다. 그 때문에, 납재의 두께가 7μm 이상인 것이, 납땜 후의 납재 중의 Zn의 잔량을 제어하기 쉽고, 납땜 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를 -40~+40mV, 바람직하게는 -20~+20mV로 제어하기 쉬워지는 점에서 바람직하다. 또한, 납재의 두께가 7μm 미만이어도, 심재 중의 Zn 함유량, 납재 중의 Zn 함유량, 납재 중의 Si 함유량, 납땜 가열 온도, 납땜 가열 시간 등을 조절함으로써, 납땜 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를 -40~+40mV, 바람직하게는 -20~+20mV로 제어할 수 있다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에서는, 납재는 심재의 편면에만 클래드되어 있지만, 납재의 클래드율은, 상식적인 범위이면 적용 가능하며, 적절히 선택되는데, 바람직하게는 3~25%이다. 납재의 클래드율이, 상기 범위 미만이면, 납땜 가열시에 용융된 납재가 적어지기 쉬워 필릿이 충분히 형성되지 않는 경우가 있고, 한편, 상기 범위를 넘으면, 납땜 가열시에 용융되는 납재가 너무 많기 때문에 심재가 녹는 경우가 있다.
본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트는, 심재의 편면에 납재를 클래드함으로써 얻을 수 있다. 심재에 납재를 클래드하는 방법으로는, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 심재 또는 납재 중의 각 원소의 조성과 같은 조성을 갖는 심재용 합금 주괴 및 납재용 합금 주괴를 주조하고, 그 다음에, 심재용 합금 주괴에 대해서는 상법에 따라서 균질화 처리를 행하고, 납재용 합금 주괴에 대해서는 열간 압연을 행하고, 그 다음에, 균질화 처리 후의 심재용 합금 주괴와 납재용 합금 주괴의 열간 압연물을 겹쳐, 열간 압연을 행하여 클래드판을 제작한다. 그 후, 냉간압연을 행하고, 필요에 따라서 중간 소둔을 행하고, 마무리 냉간압연을 하여, 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 얻는 방법을 들 수 있다. 마무리 냉간압연을 행한 후, 제품 폭으로 라인형으로 절단되어 핀용 소재가 된다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법은, 적어도, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 가공하여 얻은 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가 조립된 조립체를, 납땜 가열하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조 방법이다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 따른 핀재는, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를, 핀재의 형상으로 성형 가공함으로써 얻어지는 핀재이다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 따른 튜브재는, 열교환기의 튜브재로서 이용되는 알루미늄 합금제의 튜브재이며, 냉매가 흐르는 냉매 통로관이면, 특별히 제한되지 않는다. 튜브재는, 외면에 납재가 클래드되어 있는 것이어도 되고, 혹은, 외면에 납재가 클래드되어 있지 않은 것이어도 된다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에서는, 우선, 핀재와, 튜브재와, 그 밖에 필요에 따라서, 헤더재, 탱크재, 사이드 서포트재, 세퍼레이터재, 캡재, 브래킷재 등을 조립하여, 조립체를 제작한다.
그 다음에, 본 발명의 열교환기의 제조 방법에서는, 적어도, 핀재와, 튜브재를 조립하여 얻어지는 조립체를, 소정의 온도 및 시간으로, 납땜 가열함으로써, 열교환기를 얻는다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 있어서, 납땜 가열 온도는, 590℃~605℃이며, 납땜 가열 시간은, 1~10분간이다. 또, 납땜 가열시의 분위기는, 질소 가스 분위기, 헬륨 가스 분위기, 아르곤 가스 분위기 등의 불활성 가스 분위기이다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 의해 제조되는 열교환기는, 플레이트 핀 열교환기여도 되고, 콜게이트 핀 열교환기여도 된다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 의해, 플레이트 핀 열교환기를 제조하는 형태예에 대해서 설명한다. 플레이트 핀 열교환기의 제조의 경우, 핀재의 형상은, 플레이트 핀재의 형상이다. 플레이트 핀재는, 예를 들면, 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트에, 튜브재를 배치하는 부분에 칼라로 불리는 내벽을 설치하여 복수의 관통 구멍을 형성하고, 관통 구멍과의 사이의 평탄부에는 공기의 난류화를 촉진시키기 위한 복수의 슬릿을 설치함으로써 제작된다. 이 때, 칼라의 선단은 소정의 높이로 맞추거나, 플레어 가공으로 하여 넓힌 형상으로 한다. 튜브재와 플레이트 핀재를 납땜 접합시키기 위해서, 플레이트 핀재의 납재측의 면은, 칼라의 내면측, 즉, 튜브재와 접촉하는 면으로 하면, 강고한 금속 접합을 얻을 수 있어, 냉매와 공기 사이의 전열성능이 높아져, 열교환기로서의 강도가 향상된다. 또한, 튜브재를 확관하여 플레이트 핀재와 기계적으로 접합하는 경우나, 튜브재로서 외면측에 납재가 클래드되어 있는 튜브재를 이용하는 경우에는, 튜브재와 플레이트 핀재의 심재측이 접촉하도록 배치해도 된다. 튜브재로는, 종래부터 이용되고 있는 구리관, 알루미늄관 등을 들 수 있다. 그리고, 다수의 플레이트 핀재를, 간격을 두고 적층하고, 그들 관통 구멍에 튜브재를 삽입 통과시켜, 핀재와 튜브재를 조립하고, 필요에 따라서 다른 부재를 조립하여 조립체를 얻는다. 그 다음에, 조립체를 납땜 가열하여, 플레이트 핀 열교환기를 제조한다.
본 발명의 열교환기의 제조 방법에 의해, 콜게이트 핀 열교환기를 제조하는 형태예에 대해서 설명한다. 도 3은, 콜게이트 가공된 핀재를 나타내는 모식적인 사시도이다. 도 4는, 콜게이트 핀재와 튜브재의 조립 상태를 나타내는 모식적인 측면도이다. 콜게이트 핀 열교환기의 제조의 경우, 핀재의 형상은, 콜게이트 핀재의 형상이다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 콜게이트 핀재(21)는, 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트(1)를, 콜게이트 가공하고, 심재면측(4)과 튜브재가 접촉하는 부분(26), 즉, 심재면측(4)이 외측이 되는 산의 능선(26)의 일부에 슬릿(25)을 설치함으로써 제작된다. 이 때, 심재면측(4)이 외측을 향한 산의 능선(26)의 일부에 슬릿을 설치함으로써, 납땜 가열시에 내측의 납재가 이 슬릿을 지나 외측으로 스며나와, 필릿이 형성된다. 또한, 콜게이트 핀재(21)에서는, 납재면측(5)과 튜브재가 접촉하는 부분(27), 즉, 납재면측(5)이 외측이 되는 산의 능선(27)에는, 슬릿은 설치되어 있지 않다. 튜브재로는, 종래부터 이용되고 있는 압출관, 판 절곡관 등을 들 수 있다. 튜브재가 압출관인 경우에는, 압출 후의 표면에 아연 용사를 행하거나, 관의 외표면에 희생 양극층을 배치한 클래드관을 이용함으로써, 희생 양극층을 부가하는 것에 의해, 튜브재의 내공식(耐孔食)성이 양호해진다. 튜브재가 판 절곡관인 경우에는, 외면에 희생 양극층을 클래드한 판재를 이용하는 것에 의해, 튜브재의 내공식성이 양호해진다. 튜브재의 형상으로는, 원형관이나 타원관, 편평관 등을 들 수 있다. 원형관인 경우에는, 내면에 홈을 형성하는 것에 의해, 열교환 성능이 향상된다. 편평관인 경우에는, 복수의 내주(內柱)를 갖는 다혈관으로 하는 것에 의해 내압성이 향상됨과 더불어 열교환 성능도 향상된다. 또한, 내벽에 홈을 형성하는 것에 의해 열교환 성능이 향상된다. 그리고, 도 4 중 (A)에 나타낸 바와 같이, 콜게이트 핀재(21)와 편평관 형상의 튜브재(22)를, 번갈아 적층하여 조립하고, 필요에 따라서, 다른 부재를 조립하여, 조립체를 얻는다. 이 때, 능선(26)의 산이 하향으로, 능선(27)의 산이 상향이 되도록, 콜게이트 핀재(21)를 조립한다. 그 다음에, 조립체를 납땜 가열하여, 도 4 중 (B)에 나타낸 바와 같이, 콜게이트 핀재(21)의 산의 능선의 외측과 튜브재(22)가 접촉하는 부분에 필릿을 형성시켜, 납땜해, 콜게이트 핀 열교환기를 제조한다. 또한, 종래는, 콜게이트 핀 열교환기의 제조에는, 심재의 양면에 납재가 클래드되어 있는 브레이징 시트가 이용되고 있었는데, 본 발명의 열교환기의 제조 방법에서는, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 브레이징 시트, 즉, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 이용한다.
본 발명의 열교환기는, 적어도, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제 브레이징 시트로 이루어지는 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가, 조립된 조립체를, 납땜 가열하여 얻어진 열교환기이며,
납땜 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 열교환기이다.
본 발명의 열교환기에 따른 핀재는, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제의 브레이징 시트를, 핀재의 형상으로 가공하여 얻어진 핀재이다. 핀재로는, 플레이트 핀재여도 되고, 콜게이트 핀재여도 된다. 본 발명의 열교환기에 따른 플레이트 핀재 및 콜게이트 핀재의 형상 및 가공 방법은, 본 발명의 열교환기의 제조 방법에 따른 플레이트 핀재 및 콜게이트 핀재의 형상 및 가공 방법과 동일하다.
본 발명의 열교환기에 관한 핀재는, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제의 브레이징 시트로 이루어지는 핀재이면 되는데, 본 발명의 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 가공하여 얻어진 핀재가 바람직하다.
본 발명의 열교환기와 관한 튜브재는, 플레이트 핀 열교환기인 경우에는, 플레이트 핀 열교환기에 이용되는 튜브재이면 되고, 또, 콜게이트 핀 열교환기인 경우에는, 콜게이트 핀 열교환기에 이용되는 튜브재이면 된다. 본 발명의 열교환기에 따른 튜브재는, 본 발명의 열교환기의 제조 방법에 따른 튜브재와 동일하다.
본 발명의 열교환기는, 적어도, 핀재와, 튜브재를, 납땜 가열하여 얻어진 열교환기인데, 납땜 가열 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차(심재면측의 표면의 전위-납재면측의 표면의 전위)가, -40~+40mV, 바람직하게는-20~+20mV이다. 납땜 가열 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, 상기 범위에 있음으로써, 루버 혹은 인접하는 심재 및 납재면에 가교한 액적에 의한 부식 소모량이 낮아져, 핀재의 내식성이 높아진다. 한편, 납땜 가열 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가, 상기 범위로부터 벗어나면, 핀재의 내식성이 낮아진다.
본 발명에 있어서, 납땜 가열 후의 핀재의 심재면측의 표면이란, 도 4에 나타낸 바와 같이, 납땜 가열 전에 핀재의 납재가 클래드되어 있지 않았던 면측의 표면(29)을 말하고, 또, 납땜 가열 후의 핀재의 납재면측의 표면이란, 납땜 가열 전에 핀재의 납재가 클래드되어 있던 면측의 표면(30)을 말한다.
본 발명의 열교환기에 관한 납땜 가열 온도, 납땜 가열 시간 및 납땜시의 분위기는, 본 발명의 열교환기의 제조 방법에 따른 납땜 가열 온도, 납땜 가열 시간 및 납땜시의 분위기와 동일하다.
이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명한다. 이들 실시예는 본 발명의 일 실시형태를 나타내는 것이며, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예 및 비교예)
<브레이징 시트의 제조>
연속 주조에 의해, 표 1 및 표 3에 나타낸 조성을 갖는 심재용 알루미늄 합금과 표 2 및 표 4에 나타낸 조성을 갖는 납재용 알루미늄 합금을 조괴(造塊)하여, 상법에 따라서 균질화 처리하고, 납재용 알루미늄 합금 주괴에 대해서는 또한 열간 압연하여, 심재용 알루미늄 합금 주괴의 편면에 납재가 10%가 되는 비율로 클래드한 후, 열간 압연하고, 그 다음에, 냉간압연을 행하고, 중간 소둔을 실시한 후, 최종 냉간압연을 거쳐, 최종적으로, 표 5, 표 6, 표 9, 표 10에 나타낸 판 두께의 브레이징 시트를 제조했다.
<평가>
1. 600℃에서 3분간의 가열 시험 (1)
얻어진 브레이징 시트를 이용하여, 세로 150mm×가로 50mm×두께 0.10mm의 시험편을 제작했다. 그 다음에, 심재면측의 표면 및 납재면측의 표면이 수직이 되도록, 가열로 내에 매달았다. 그 다음에, 시험편을, 질소 가스 분위기 중에서, 450℃에서 600℃(최고 도달 온도)까지를 7.5℃／분으로 승온시키고, 그 다음에, 600℃에서 3분간 유지하고, 그 다음에, 600℃에서 450℃까지를 15℃／분의 속도로 강온시켰다.
그 다음에, 냉각 후, 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를 측정했다. 그 결과를 표 7, 표 8, 표 11, 표 12에 나타낸다.
2. 납땜 가열 시험 (2)
얻어진 브레이징 시트를 프레스 성형해, 콜게이트 핀재(폭 20mm, 피치 1.0mm, 높이 10mm)를 제작했다. 그 다음에, 얻어진 핀재와, 표면에 Zn 처리를 실시한 순알루미늄계의 다공 편평관으로 이루어지는 튜브재를 적층하여 조립해, 100mm×100mm의 코어로 했다. 그 다음에, 불화물계의 플럭스를 내뿜은 후, 600℃(최고 도달 온도)로 가열하여 불활성 분위기에서 납땜 가열을 행했다. 냉각 후, 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차를 측정했다. 그 결과를 표 7, 표 8, 표 11, 표 12에 나타낸다.
그 다음에, 납땜 가열 후의 코어의 중량을 측정하고, 냉매 출입구를 실리콘 실란트로 마스킹한 후, 1주간의 SWAAT 부식 시험을 실시했다. 그 후, 인산 크롬산으로 부식성물을 제거해, 건조시킨 후, 실리콘 실란트를 제거하여 중량 감소량을 측정해, 중량 감소 비율을 산출했다. 그 결과를 표 7, 표 8, 표 11, 표 12에 나타낸다. 또한, SWAAT에서 부식 시험 전후의 코어의 중량 감소율이 20% 이하인 것을 양호로 하고, 20%를 넘는 것을 불량으로 했다. 또, 튜브재의 최대 부식 깊이 및 핀재의 부식 상황 등도 확인했다. 그 결과를 표 7, 표 8, 표 11, 표 12에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
*) 표 중, 「납재 Zn-심재 Zn」란, 납재의 Zn 함유량-심재의 Zn 함유량이다.
Figure pct00006
*) 표 중, 「납재 Zn-심재 Zn」란, 납재의 Zn 함유량-심재의 Zn 함유량이다.
Figure pct00007
1) 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
2) 납땜 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
Figure pct00008
1) 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
2) 납땜 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
Figure pct00009
*) 표 중, 「납재 Zn-심재 Zn」란, 납재의 Zn 함유량-심재의 Zn 함유량이다.
Figure pct00010
*) 표 중, 「납재 Zn-심재 Zn」란, 납재의 Zn 함유량-심재의 Zn 함유량이다.
Figure pct00011
1) 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
2) 납땜 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
Figure pct00012
1) 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
2) 납땜 가열 시험 후의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차
62, 63은, 납재의 아연량이 적고, 전위차가 -40mV 미만이며, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
64, 65는, 납재의 Zn 함유량과 심재의 Zn 함유량의 차가 3.0%를 넘었고, 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 40mV를 넘었기 때문에, 납의 부식이 빠르고, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
66, 67은, 납재의 Zn 함유량과 심재의 Zn 함유량의 차가 3.0%를 넘었고, 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 40mV 이내였지만, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
68은, 심재의 Zn 함유량이 4%를 넘었기 때문에, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
69는, 심재의 Si 함유량이 1.5%를 넘었기 때문에, 핀이 용융되었다.
70은, 심재의 Fe 함유량이 1.5%를 넘었기 때문에, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
71은, 심재의 Cu 함유량이 0.5%를 넘었기 때문에, 희생 양극 효과가 적어, 튜브에 부식이 발생했다. 또, 부식 시험 후의 핀의 중량 감소량이 커져 있었다.
72는, 심재의 Mn 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
73은, 심재의 Mg 함유량이 너무 많아서, 융점이 저하되어, 양호한 납땜 접합을 얻을 수 없었다.
74는, 심재의 Ti 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
75는, 심재의 Cr 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
76은, 심재의 Zr 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
77은, 심재의 Ni 함유량이 너무 많아서, 핀의 부식이 심해 부식 시험 후의 중량 감소량이 컸다.
78은, 심재의 Sn 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
79는, 심재의 In 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
80은, 납재의 Si 함유량이 너무 낮아서, 충분한 납땜 접합을 얻을 수 없었다.
81은, 납재의 Si 함유량이 너무 많아서, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
82는, 납재의 Fe 함유량이 너무 많아서, 핀의 자기 부식이 증가해, 부식 시험 후의 중량 감소량이 컸다.
83은, 납재의 Cu 함유량이 너무 많아서, 핀의 전위가 귀(貴)해져, 튜브에 깊은 공식이 발생했다.
84는, 납재의 Mn 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
85는, 납재의 Mg 함유량이 너무 많아서, 충분한 납땜 접합을 얻을 수 없었다.
86은, 납재의 Ti 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
87은, 납재의 Ni 함유량이 너무 많아서, 핀의 자기 부식이 증가해, 부식 시험 후의 중량 감소량이 컸다.
88은, 납재의 Sn 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
89는, 납재의 In 함유량이 너무 많아서, 조괴시에 발생한 조대 정출물이 압연시에 표면 균열이 발생해, 양호한 판재를 제조할 수 없었다.
90은, 판 두께가 너무 얇아서, 충분한 납땜 접합을 얻을 수 없었다.
91은, 판 두께가 두껍기 때문에, 부식 속도가 큼에도 불구하고, 핀재 자체의 체적이 크므로 핀재가 잔존해 튜브를 방식할 수 있었다.
1:브레이징 시트
2, 12:심재
3, 13:납재
4:심재면측
5:납재면측
11:시험재
14:가열 시험 전의 심재면측의 표면
15:가열 시험 전의 납재면측의 표면
19:가열 시험 후의 심재면측의 표면
20:가열 시험 후의 납재면측의 표면
21:핀재
23:필릿
25:슬릿
26:심재면측이 외측이 되는 산의 능선
27:납재면측이 외측이 되는 산의 능선
29:납땜 가열 후의 심재면측의 표면
30:납땜 가열 후의 납재면측의 표면

Claims (7)

  1. 알루미늄 합금으로 이루어지는 심재의 편면에만, Si 및 Zn을 함유하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 납재가 클래드(clad)되어 있는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트로서,
    상기 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트의 두께가 0.15mm 이하이며,
    600℃에서 3분간의 가열 시험에 있어서, 가열 시험 후의 브레이징 시트의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 납재의 Zn 함유량과 상기 심재의 Zn 함유량의 차가, 0.2~3.0질량%인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 심재는, 2.0질량% 이하의 Mn, 1.5질량% 이하의 Si, 1.5질량% 이하의 Fe 및 4질량% 이하의 Zn 중 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금이며, 또한, 상기 납재는, 2~14질량%의 Si 및 0.2~7질량%의 Zn을 함유하고, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 심재가, 0.5질량% 이하의 Cu, 1.0질량% 이하의 Mg, 0.3질량% 이하의 Zr, 0.3질량% 이하의 Cr, 0.3질량% 이하의 Ti, 0.3질량% 이하의 Sr, 1.5질량% 이하의 Ni, 0.1질량% 이하의 Sn 및 0.1질량% 이하의 In 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 납재가, 0.3질량% 이하의 Sn, 0.3질량% 이하의 In, 0.3질량% 이하의 Sr, 1.5질량% 이하의 Mg, 0.8질량% 이하의 Fe, 0.8질량% 이하의 Ni, 0.5질량% 이하의 Cu, 2.0질량% 이하의 Mn 및 0.3질량% 이하의 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트.
  6. 적어도, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 핀용 알루미늄 합금제 브레이징 시트를 가공하여 얻은 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가 조립된 조립체를, 납땜 가열하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조 방법.
  7. 적어도, 심재의 편면에만 납재가 클래드되어 있는 알루미늄 합금제 브레이징 시트로 이루어지는 핀재와, 알루미늄 합금제의 튜브재가 조립된 조립체를, 납땜 가열하여 얻어진 열교환기이며,
    납땜 후의 핀재의 심재면측의 표면과 납재면측의 표면의 전위차가 -40~+40mV인 것,
    상기 핀재의 알루미늄 합금제 브레이징 시트가, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금제 브레이징 시트인 것을 특징으로 하는 열교환기.
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