WO1988003851A1

WO1988003851A1 - Process for manufacturing heat exchanger

Info

Publication number: WO1988003851A1
Application number: PCT/JP1987/000886
Authority: WO
Inventors: Kazunori Ishikawa; Shigenori Asami
Original assignee: Furukawa Aluminum Co., Ltd
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1988-06-02
Also published as: DE3787644D1; EP0292565A4; AU8274587A; AU669755B2; EP0292565B1; AU7007791A; EP0292565A1; AU5213193A; KR890700060A; DE3787644T2; KR0139548B1; US4911351A

Description

m ^田 β 熱交換器の製造方法技術分野

本発明は耐孔食性の優れたアルミ製熟交換器の製造方法ならびに

A ^部材の表面層の Ζ π濃化処理法および表面 Ζ η濃化用 Ζ η蒸気の発生方法に関し、特に自動車用熟交換器のろう付けに適用されるちのである。

技術背景

近年自動車用熟交換器として、ラジェ一タ，エアコンのエバポレータ，コンデンサ等には、軽量化のために A ^又は A ^合金が幅広く使用されるようになった。一般にアルミ製熟交換器は、又は A ^合金からなる芯材の片面又は両面に、これより融^の低いろう合金、例えば A ^ — S i合金や A ^— S i —M 合金を張り合せたプレージンダシー卜を用い、これを A ^部材、例えば押出し多穴チユーブと組み合せ、ろう付けによって大量生産されている。

これ等ろう付け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 ) ろう付け加熱に Z n C ^ 2 入り塩化物系フラックスを用い、ろう付けと同時に A ^部材の表面に Z nを析出拡散させ、この拡散層の犠牲作用で A ^部材の孔食を防止する。この方法は耐孔食性にすぐれ、主としてクーラーのコンデンサに利用されている。

(2) Zn, S n, I π等を添加すると A 又は A 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、この犧牲作用により冷媒等の通路を構成する A ^部材の孔食を防止する。この方法は主としてコンデンサ, エバポレータ，ラジェータ等に利用されている。

(3) 皮材として A i-Zn合金や A i-Zn-M?合金や純 A iを用い、これを各種芯材にクラッドし、皮材の犧牲怍用で芯材の孔食発生を防止する。この方法はラジェータのチューブ（電鏠管〉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，ジンケー卜処理， Znメツキ等により Zri被覆層を設け、ろう付け加熟により Z π拡散層を形成させて押出多穴管の孔食を防止する。

ァ)レミ製熟交換器の耐食性を確保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 Π) の方法は腐食性のフラックス残渣を生ずるため、水洗等の後処理が必要となり、これにともなう排水処理等も含む製造コス卜が高くなる。上記（2) の方法はフィン材の防食範囲に制限があり. その適用効果は熟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、ブレージンダシー卜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 Z π処理のため A ^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。

(1) の方法については、その後フッ化物系の非吸湿非腐食性フラックスを使用したろう付け法が開発されている。この方法はフラックスに例えば KA^ F4 - K3 Ai Fe の共晶組成を使用し、不活性ガス、主に N2 を導入し、露点— 40°C以下、 02の分圧 lOOOppm以下に管理された炉中で 600。C程度に加熱してろう付けを行なうもので（以下このようなろう付け法を NB法と記す）、ろう付け後の洗净が不要である。

例えばアルミ製熱交換器のコンデンサの場合は N B法では第 1図 ( A) に示すような S字状に大きくうねった形状にベンダー加工した押出多穴管（以下チューブ材と略記）（1) と、図（B) に示すようにコルゲー卜加工したフィン材（2) を図（C) に示すように組み付け、チューブ材（1) の冷媒の出入口にユニオン（3)(3') を取り付けた後、押え治具）で固定してコア（5) とし、該コアを洗净した後フッ化物系フラックスを全体に塗布し、しかる後アレージング炉に送入して第 3図の（B) で示す温度分布曲線に従って予熱♦加熱をしてフィン材とチューブ材とをろう付けし一体化する。

フィン材には JIS 3003+ 1 %Z n合金からなる芯材の両面に A ·δ - S ί系の JIS 4343合金をろう材として張り合せたプレージングシ一卜（厚さ 0. 16腿〉が用いられている。しかるに自動車が塩害地域を走行するようになってきたことから近年該熱交換器の外部耐孔食性の改善が重要な課題となっており、特に上記 N B法においては犠牲フィンの使用のみならず次のようなチューァ材自体の防食処理がなされるようになつてきた。

(1) ろう付け前にチュープ材にジンケー卜処理を施すことにより、チューブ材表面に Z nを析出させ、ろう付け加熱により Z πをチユープ材中に拡散させる。

(2) フッ化物系フラックス中に Z nを添加し、ろう付け加熱時にフラックスから Z πをチューブ材中に拡散させる。

しかしながらろう付け前のジンケー卜処理はコス卜高となるとともに、チュープ材をジンケ一卜処理するためアルカリ液を使用するので液がチュープ内部へ侵入するのを防止しなければならず作業上の難点が多い。

またフラックス中に Z nを添加する方法は塩化物系フラックスの場合は 50〜 60%の高濃度フラックスを使用するのに対してフッ化物系フラックスの場合はそれ自身活性が強いため 10%程度の低濃度フラックスにて十分であるので多量の Z nを供給できず、表面全体に所望の量の Z nを拡散させることはできない。

一方、押出材の表面に Z n蒸気を吹付けて Z n被覆層を形成し、これをろう付け等の加熱によって A <2押出材の表面に拡散処理し、表面層の犠牲効果により耐食性を向上させることが特公昭 59 -31588号公報に示されている。この場合の Z n蒸気の発生は 550 に保持した Z n溶湯内にガス導入管を差し込み、 N 2 ガスを供給してバブリングすることによりキヤリャとなる N 2 ガス中に Z n蒸気を分散させ、保温した通路を介して A <2押出型材の表面に Z π蒸気を吹付け、押出型材の表面に Z n被覆層を形成している。 Z n 被覆層の厚さは A ^押出型材の押出速度とガス供給量によって調整される。

しかしながら、 A «5押出型材では Z n蒸気の吹付けも押出材内部では容易であるが、外部では Z n蒸気が周囲にとんでしまい、さらに大気中で酸化が進むことから均一な Z n層を短時間で設けることは困難である。さらにプレージングシ一卜を使用するアルミ製熟交換器では、プレージングシー卜素材の製造時に Z n蒸気の吹付けを行なうことは、その板幅が広いため困難であり、適用が不可能である。更に Ζ π蒸気発生方法として、 N 2 ガスをバプリングするため高圧の N 2 ガス供給設備と、 Z n溶湯保持炉及ぴ配管類が必要となる。

発明の開示

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、 N Bろう付け法により簡単かつ低コス卜によってろう付けする A ^部材の表面に Z nを拡散し、耐孔食性を改善したアルミ製熱交換器の製造法、ならびに素材の段階、ろう付けの段階、ろう付け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 Z nを濃化させ、耐孔食性を向上させることができる A ·5部材の表面層の亜鉛濃化処理法、さらにはろう付けと同時に Ζ η蒸気の被覆処理と Ζ π拡散処理を行なうために、効率よく Ζ π蒸気を発生させることができる A ^部材の表面 Ζ π濃化用 Ζ η蒸気発生方法を開発したものである。

発明の概要

本発明の第 1の目的は、フッ化物系フラックスを使用して不活性ガス雰囲気の炉内で加熱ろう付けするアルミ製熟交換器の製造において、炉内の 430 〜620 °Gの位置に Ζ Πを配置して溶融蒸発せしめ、上記フラックスを塗布したフィン材とチューブ材の加熟ろう付けと同時にこれら A 部材に Ζ Π蒸気を接触させて Z n拡散処理することを特徴とする熟交換器の製造方法を提供することにある。

さらに第 2の目的は、上述のごとき熟交換器の製造において、フッ化物系フラックスを塗布後乾燥したフィン材とフラックスを塗布しないチュープ材とを組み付け、不活性ガス中にて上記フラックスの融点より低く、かつこれら部材が加熱されている温度以上の温度の Ζ π蒸気中に Ί分以上保持し、しかる後フラックスの融点よりも高い温度でろう付けを行なうことを特徵とする熟交換器の製造方法を提供することにある。

本発明の第 3および第 4の目的は、それぞれ、上記 A ^部材の表面層の Z π濃化処理および表面 Z n濃化のための Z n蒸気発生方法に関するちのである。

本発明による熱交換器の第 1の製造方法においては、熱交換器用 A ^部材にフッ化物系フラックスを塗布後、予熟ゾーンで 200 で程度に加熱乾燥する。次に不活性ガス雰囲気のブレージングゾーンで 600 °Cに数分加熱（実体温度）してろう付けを行なう際、炉内温度が 430 〜62ひ °Cとなる位置に Z nを置いて溶融蒸発せしめ、 Α ·5部材の加熟ろう付けと同時に、部材を発生した Ζ η蒸気と接触させて Ζ η拡散処理を行う。

A i - S i系ろう材は 577 °C付近で溶融するが、 Ζ πの拡散は表面に付着したフラックスの状況（溶融前後〉に関係なく、これより低温側から進行し、 A «2部材のろう付けと同時に A ^部材の Z n拡散処理が行なわれる。 Z πの拡散状況は Z nの蒸気発生状況に左右される。

しかして炉内の 430 〜62ひ Cの位置に Z Πを配置して溶融蒸発させるのは、 Z nの蒸気発生は Z nの溶融温度（ 430 ) 以上でないと無理であり、この温度以上に Z nを保持する必要があるためである。一方ろう付けと周時に Z nの拡散処理を行なうためには上限温度は S20 °Cである。また炉内の不活性ガス雰囲気の酸素濃度は 1000 ppm 以下、露点は— 30°C以下とする。これは、この範囲内でないと良好なろう付けが得られないばかりか、 Z n蒸気の発生効率が低下するためである。

不活性ガスの流量は毎分あたり炉の有効内容積の 0. 1 〜1倍が好適である。下限未満では酸素濃度と露点を上記範囲に維持することができず、上限を越えると不活性ガスの消費が増大し、かつ Ζ π蒸気の発生も増加して拡散過剰となり、耐食性を低下させるためであ更に Z n溶湯の表面積は炉の単位有効内容積あたり、 0.05 〜2.5 がよく、これによつて Z n蒸気の発生及び効率のよい拡散処理を行なうことができる。

尚 A 部材に均一に Z nを拡散させるには、 A 部材と Z n蒸気との接触を均一にすることが重要であり、ガスフローだけでなく適度に 31拌することが望ましい。

本発明の第 2の製造方法において、フィン材にのみフラックスを塗布しておくのはチューブ材との組み付け後、 Z n慕気中に曝して Z nをチュープ材中に拡散させるときに、チューァ材にもあらかじめフラックスが塗布されていると、フラックスが防御膜として勸き Z n蒸気がチュープ材表面に付着するのを妨げてしまうからであり. さらにこれら組み付け部材を不活性ガス中で加熟して Z n蒸気に曝す際に上記フラックスの融点より低い温度で実施するのも、チュープ材への Z n拡散処理中にフィン材に塗布したフラックスが溶融してチュープ材表面を被覆するのを避けるためである。

またフッ化物系フラックスの溶融前に効率よく Z n蒸気からチュープ表面に Z nを付着させるには Z n蒸気の温度はチューァ材の加熟温度より高く、フラックスの融点（約 562 ) よりも低い 550 〜 560 。Cが最適であり、保持時間は Ί分未満では Z nのチューブ表面への付着量が十分でなく、従って防食効果も不十分である。なお上記 Z n蒸気の温度を低くした場合はそれに応じて保持時間も長くする必要がある。

さらにろう付け炉内で Z n蒸気の発生を効率よく行なうには、上述の加熱ろう付けと同時に Z nの拡散処理を行う第 Ίの製造方法の場合と周様、炉内の酸素濃度を 1000ppm 以下、露点を一 3(TC以下とするのが良く、不活性ガスの Ί分間当りの流量は炉容積の 0. 1 〜1 倍が炉内雰囲気の維持と Z n蒸気の発生に最適かつ経済的であり、炉内の Z n溶湯の表面積も炉の単位容積 ·（ ) 当り 0· 05〜2, 5 αάとするのが有効である。

本発明は Α ^又は A 合金部材を Ζ π蒸気中で加熟する A 部材表面層の一般的な Z π濃化処理法をその第 3の目的として提供するものである。この方法においては、 Z n蒸気は炉中で A 又は A ·δ 合金部材と Ζ πを同時に加熱して発生させてもよく、別の装置で Ζ ηを加熟して発生した Ζ η蒸気を使用してもよい。処理温度は Ζ ηの溶融温度〈約 420 ) 以上であれば問題なく、温度が高くなれぱ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 Ζ η拡散パターンに影響を与える。処理雰囲気は Ν 2 ガス等不活性ガス中が望ましいが、大気中でも Ζ η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 Ζ η蒸気を発生させてもよい。

A 又は A 合金部材の素材段階で Z nを拡散させるには、熟間加工（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。 Z π析出による表面性状の変化は全く間題なく、素材の形状の制約もない。例えば A ^部材のろう付け段階で適用させる場合には、ろう付け炉内に Z n溶湯を適量を置けばよい。ろう材表面にも間題なく Znが拡散する。

Z nを溶融温度以上に加熟し、発生する Zn蒸気中で又は A i合金部材を加熟すると、 Z nは A 又は A 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。 Zrf 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けない。また A ^又は A ^合金部材のろう付け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 —に表面に Z nを拡散させることができる。例えば真空ろう付けにより熟交換器コァを製造し、このコアについて本発明処理する場合である。更に A ^— Ms?合金等に適用し、表層を A> — MSP— Zn 合金化し、合金の強度を向上することができる。

本発明の第 4の目的である A 部材の表面 Z πの濃化用 Z π蒸気発生方法は、 N2 ガスをキヤリャガスとして通す加熟炉内に Znを置き、 Zn及び炉内雰囲気温度を 430 °C以上に加熱して Z nを溶融し、 Zn溶湯から Z n蒸気を発生させる N B法に適用されるもので，その条件は、加熱炉の内容積をとすると、 !1溶湯量を1〜10 / Z π溶湯の表面積を 0·05〜2.5 ci/ i Nz ガスの流量を 0.05V〜V ^/minとし、加熟炉内の雰囲気を大気圧付近にて露点を -20 , 酸素濃度を lOOOppm 以下に保持して Z π溶湯から Z n蒸気を発生させることを特徴とするものである。

Z n及び炉内雰囲気温度を 430 °C以上に加熟するのは、大気圧の 2 雰囲気中で Znを蒸発させるには、 Ζ πを十分な溶融状態に保持する必要があるためである。 Z nの蒸発量は温度が高いほど増加するが、 N Bろう付けと同時に A ^部材の表面を Z n濃化処理するには Z π及び炉内雰囲気温度を 430 〜600 °Cに保持することが望ましい。

次に蒸気発生に使用する加熟炉の内容積を V<5とするとき、 Z n 溶湯量を Ί〜10gfZ^としたのは、 Z n溶湯量が Ί 未満では炉内を Z n蒸気で充満させることができず、 Z n蒸気と材の接触が不十分となり適切な Z n拡散が得られなくなり、 103Z^を越えると Ζ η蒸気が飽和すると共に、 A ^部材の Ζ π蒸気処理を行なつたときに過剰の拡散パターンを示すようになるためである。また Z n溶湯の表面積を 0.05〜2.5 としたのは、 0.05cffl²ノ^未満では炉内を Z n蒸気で充満させることができず、 2.5 ^/^を越えると Z n蒸気の消費がはげしくなり、連続的に Z π蒸気を発生させるためには効率が悪くなる。 ·

更に N2 ガス流量を 0.05V〜V ^/minとしたのは、 0.05V/min未満では Z nの蒸発が不十分となり、 Ί ^/ ？！を越ぇると！！の消費が大きくなるためである。 N Bろう付け時の N2 流量は 30〜60 ττι/ r (連続炉で内容積約 2000 ^のとき）程度まで流しても間題ない。このことは別の炉で Zn蒸気を発生させるだけでなく、 NBろう付け炉中に Z n溶湯を置いて Zn蒸気を発生させることもできる, また加熟炉内の雰囲気を大気圧付近にて露点を— 20C以下、酸素濃度を lOOOppm 以下としたのは、 Zn溶湯表面の酸化を防止し、効率よく Zn蒸気を発生させるためで N2 ガスには液体 N2 を気化して用いる。 N Bろう付けでも N2 ガスが使用されることを考えると N2 ガスの使用が最適である。 NBろう付け炉中に Znを置いた湯合でも N Bろう付けに必要な雰囲気の条件は露点一 30^eC以下、酸素濃度 1000ppm 以下であるので、 Znを酸化させることなく蒸発させることがでぎる。

以上のような条件を保持しながら、 Z n溶湯から Z π蒸気を発生させることで、 A 部材表面への効率よい Zn拡散処理が可能となる。尚 Zn溶湯の初期酸化皮膜を除去するために、 Zn地金を酸洗浄した後、雰囲気炉中で溶解させることは効果的である。また加熱炉中で Zn溶湯表面の皮膜を機械的に取り除くことも Zn蒸気発生率を高めるのに効果的である。

図面の簡単な説明

第 Ί図（A) (B) (C) はアルミ製熟交換器のコアの組み付けを示すもので、（A) はベンダー加工した押出チュープ材の斜視図 (B) はコルゲート加工したフィン材の斜視図、（C〉は治具で押えて組み付けたコアの斜視図、第 2図は連続雰囲気炉を示す外観図第 3図は連続雰囲気炉でろう付けする際の炉内の温度分布曲線を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

実施例 Ί〜9および比較例 1〜4

長さ 9 、マツフル間口 300職、高さ 100顧、容積 27( の連続雰囲気炉と乾燥炉を用い、外寸法 70X200 顧のコンデンサーコアのろう付けを行った。チューブ（1) には JIS 1050合金からなる第 1図

( A) に示す厚さ 5廳巾 22廳の 4穴押出型材を用い、これを折り曲げ加工した。またフィン（2) には JIS 4343合金をろう材とし JIS 3003合金からなる芯材の両面にクラッド（板厚 0.16廳、ろう材クラッド率 10%) したプレージングシートを用い、これをコルゲ一卜加ェした（第 Ί図（ B) ) 。このチューブ）とフィン（2) を第 Ί図

( C ) に示すようにチューブ（1) 間にフィン（2) を配置し、治具 (4) で固定し、脱脂後 5wt%濃度のフッ化物系フラッスを塗布し、 200 の乾燥炉で水分を除去した。これを連続雰囲気炉に入れてろう付けを行なった。

連続雰囲気炉は予熟部とろう付部と冷却部からなり、予熱部は 350 °C、ろう付部は 550 °Cと 600 。Cに保持し、冷却部は水冷ジャケッ卜構造として 300 °C程度まで冷却可能とし、炉内には N2 ガスを流した。このようにして炉中に保持される時間を 20分、ろう付部に 15分保持し、ろう付部の 550 °C保持部に表面積 0〜800 ^の容器に溶融 Z nを入れたものを置き、 N2 ガス流量 20〜350 ^/minとしてろう付けと同時に Z n拡散処理を行なつた。これ等について Z π拡散状況を調べると共にキャス試験を 500 時間行なった。その結果を第 Ί表に示す。

Ζπ拡散状況は X線マイクロアナライザ（EPMA) により各コァの 5点を分析し、その平均値を示した。またキャス試験は腐食生成物を除去した後、焦点深度法により最大孔食深さを求めた。

第 Ί 表

第 1表から明らかなように、本発明法 Μα Ί〜 9は何れも表面 Ζ η 濃度が 2.1 〜9.5 %、 Ζπ拡散深さ 110 〜1δ0 の Ζη拡散バタ —ンがチューブ表面に形成され、キャス試験による耐食試験においても優れた耐孔食性を示す。

一方条件の異なる比較法 to Ίでは Z n溶湯表面積が小さいところから表面 Zn濃度が低く、耐孔食性が劣り、比較法 Να 2では露点が高く、フィン材のろう付けが一部不十分であった。また比較法 Jto3 は Ζπ溶湯表面積力⁵:大きく、比較法 Νο.4は Ν2 流量が大きいため、何れも表面 Zn濃度が高く、拡散深さも深く、深い孔食が発生することが判る。

実施例 10〜17および比較例 5〜9

JI8 3003合金（0.05〜0.2 %Cu-1.0 〜1·5 %Μη— 合金）芯材の両面に JIS 4343合金（6.δ 〜8.2 %S i— 合金）ろう材をクラヅド率 10%でクラッドした板厚 0.16膽のブレージングシ一卜をコルゲー卜加工してフィン材 (2) を製作し、溶剤洗净後フッ化物系フラックスの 5%濃度溶液中に浸漬した後、 200 °Cの乾燥炉を通して乾燥し、表面にフラックスを塗布した。該フィン材（2) と JIS 1050合金（ A ^99, 5%以上）を押出加工して肉厚 0·δ赚、幅 22廳及ぴ厚さ 5羅の 4穴チューブ材（1) をベンダー加工して溶剤洗浄したものとを第 1図（C) のように押え治具（で押えて、ユニオンを取り付けないコア（5) としてろう付け試料に供した。このようなコァを以下に示すような炉中で Ν Β法によりろう付け試験を行なつた。

第 2図に示すように間口の幅 300 讓、間口の高さ 1 QQ顧及び長さ 9 のマツフル（δ) (有効内容積 270 >δ ) 内を走行するエンドレスメッシュベル卜（7) を備え、該ベル卜（7) の進行方向の手前よりベル卜（7) 上に載置されて該ベル卜（Π により搬送されるコア（5 ) を予熟する予熱ゾーン（8) 、該コア（5 ) をろう付けするプレージングゾーン（9) さらにろう付けされたものを冷却する冷 £Ρゾーン（10)を設けた連続雰囲気炉（11 )のマツフル（6) 内に 30 ^ /m i nの Ν 2 ガスを流し、プレージングゾーン（9) 内は 600 °Cに設定し、表面積 50 の Z n容器（12)内に Z n溶湯を入れ予熟ゾーン（8) 内に置いた。

このようなに連続雰囲気炉で上記コアのチューブへの Z π蒸気拡散処理を行なうための予熱ゾーンでの予熱温度と予熱時間とを第 2 表に示すように変化させ第 3図の（A) で示す炉内温度分布曲線にて上記コアをろう付けし、それぞれの条件で得られたコアのチューブ材の表面 Z n濃度と Z n拡散深さを E P M Aでそれぞれ 5ケ所測定し、その結果を第 2表に併記した。なおろう付け時の炉内雰囲気の露点は一 35°C、酸素濃度は 100i)pmであった。さらに得られたコアについて 500hr のキャス試験を行ない、その時の最大ピッ卜深さを焦点深度法により求め、その結果を第 2表に併記した。

また比較のため上記コアへフラックスを全面塗布後、上記の連続雰囲気炉にて Z n溶湯を予熟ゾーンに置き第 3図の（B) で示す炉内温度分布曲線にて 600 °Cでろう付けを行なう方法で製作したコアについて、同様な試験を実施してその結果を第 2表に併記した

第 2 表製造方法 No. 予熱温度予熱時間表面 Z n濃度 Z n拡散深さヒッ卜深さ

/ 、

( C ) (mm) (wt% ) (jam) ( 腿 ) 本発明? S 10 450 3 1.1 120 0.12

// 11 // 5 1.7 130 0.13

;/ 12 500 1 1.2 110 0.11

// 13 // 3 1.3 tf 0.10 CD

14 ；/ 5 1.5 130 0.11

tf Ίο Ί Ί .4 Ίひひ I).10

" 16 5 1.7 130 0.12

ff 17 560 1 1.6 110 0.11

比較法 5 550 0.5 0.7 90 0.23

6 570 1 50 0.25

〃 7 3 V 60 0.32

// 8 575 3 If 50 0.33

// 9 0.3 !f 貫通（>0.8)

第 2表から明らかなように本発明法 Να10〜Να17によるコアは表面 Ζ η濃度が Ί〜2 %と高く、拡散深さも 100 程度の良好な拡散パターンが得られ、さらにフィン直下、即ちろう付け部におけるチユープ材表面であっても同様な拡散パターンが認められた。またキヤス試験によるピッ卜深さも良好であることが判る。一方予熟時間が Ί分に満たない比較法 Να 5及び予熟温度がフラックス溶融温度より高い比較法 Q 6〜Να 8は良好な拡散パターンが得られず、さらにピッ卜深さも本発明法の場合より 2〜3倍も大きいことが判る。また全面にフラックスを塗布した後、 Ζ π蒸気中を通してろう付けした比較法 No: 9は拡散 Z nの濃度が小さく防食効果が大きく劣っており、'チューブ表面のフラックスが Z nの付着を抑制していることが判る。

なおフィンのみフラックスを塗布したコアを第 3図の（B) のように連続的に昇温してろう付けする場合でも、フラックスの融点（約 562 ) 以下の温度に保持されている炉内の数ケ所に Z n発生源を配置することでも本発明法と同様の効果が得られる。

実施例 18

JIS 1050 (純度 99. 5wt%以上の純 ) からなる自動車エアコン用コンデンサチューブ（外寸法； 5 X 22廳, 4穴，肉厚 0. 8 廳）を 500 でで押出加工し、その直後 Z n溶湯を置いた N 2 雰囲気炉中 600 °Cで Ί分間保持し、チューァを Z π蒸気処理し、これをベンダ一加工した。一方 JIS 3003相当の A ^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 0.16羅，巾 22厕のブレージングシー卜を 20廳の高さにコルゲー卜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、洗净処理した後、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 600 °Cで 3分間ろう付けを行なってコンデンサを作製した。

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け品、即ち Z n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、 Z n C^2 を含んだ塩化物系フラックスを用い、大気中 600 °Cで 3分間ろう付けを行なった後、フラックス残渣を湯洗，酸洗，水洗で除去したコンデンサ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 廳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け品と周等の耐食性を示した。

実施例 19

実施例と周様のフィン材と Zn蒸気処理を行なわないチューブを用い、 ZnC 2 を含まない塩化物系フラックスを使用して、大気中 600 °Cで 3分間ろう付けを行なった。これを Z n溶湯を置いた Nz 雰囲気炉中 500 °Cで 10分間保持して Z n蒸気処理を行ない、 Z π拡散層をコンデンサコア全体に形成させた。これについて実施例 18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 Z n C ^ 2 を含んだ塩.化物系フラックスを用いたろう付け品と比較した。その結果従来の耐孔食性が最も優れたろう付け品の孔食深さが 0. 15廳であつたのに対し、本発明処理を施したものは孔食深さが 0. 08顧と小さく、耐孔食性が優れていた。

実施例 20

JIS 3003相当の芯材の片面に JIS 4343柜当のろう材をクラッドしたプレージングシー卜（板厚 Q. 4 廳，クラッド率 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プ (外寸法；厚さ 2. 5 賺, 巾 13臓) とした。同じく、ろう材クラッド率 7 %のプレージングシ一卜（厚さ 1. 6 腿) をヘッダ加工（チュープをさしこむ穴をあける、樹脂タンクをつけるフランジ、かしめのためのッメ等を設ける〉した。一方 JIS 3003相当のフィン材（板厚 0. 1 廳，巾 16廳）を 10顧高さ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 °/₀濃度で塗布し、乾燥後 N 2 雰囲気中 600 °Cで 3 分間ろう付け加熱した。続いて別の炉で Ζ Πを 500 °Cに加熱溶融して発生させた Z n蒸気を N 2 ガスをキヤ'リャとして温度を低下させることなくろう付け炉に導入し、ろう付けと同時に Z π蒸気処理を施してラジェータを作製した。

次に JIS 3003相当の芯材の片面に JIS 4343栢当のろう材をクラッド（クラッド率 10% ) し、他面に耐食性の優れた JIS 7072相当の皮材をクラッド（クラッド率 10% ) したアレージンダシー卜（板厚 0. 4 雇）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：厚さ 2. 5 廳、巾 13腿）とした。同じく 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. 6 纖のプレージンダシー卜をヘッダ加工した。また JIS 3003相当のフィン材（厚さ 0. 1 廳、巾 16顯〉を 10纖の高さにコルゲ一卜加工してフィンを作製した。これ等チューブ，ヘッダ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 Z n蒸気処理し、一台は Z Π蒸気処理を行なわなかった。

このようにして作製した 3台のラジェータに、それぞれ樹脂製タンクを取付け、水道水に C u ²⁺を 10 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°C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 4(U /in i nとした。試験終了後、本発明処理を施したラジェータのチュープ材の最大孔食深さはいずれも 0. 07臓であつたが、 Z n蒸気処理を施さないもの (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 0. 15應であり、 Z n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。

実施例 21〜31および比較例 10〜1S

厚さ Ί廳，幅 50廳，長さ 100 腿の A 板について、 N Bろう付け炉によりろう付けを行なうと周時に A ^板の表面に Z n濃化処理を行なった。 N Bろう付け炉には予熱室と加熱室を設けたマツフル型、高さ 400 赚、幅 600 瞧、長さ 2000臓、容積 480 ^の炉を使用し、 A ^板にはフッ化物系非腐食性フラックスを 5 %濃度で塗布し、これを 10枚まとめて治具につるし、 200 でに加熟した乾燥炉に入れて水分を蒸発させた。これを NBろう付け炉の 550 でに加熱した予熟室に入れ 5分間保持後、 600 でに加熟した加熟室に移動し、 15分間保持することにより実体温度で 600 °C、 3分のろう付けを行なった _c 加熱後はすばやく予熟室を通して大気中に取出し放冷した。

NBろう付け炉には 240 ^ /111 の 2 ガスを加熟室に導入し、予熟室を通して炉外に放出し、炉内雰囲気を露点一 35で、酸素濃度を 100ppmに保持した。一方 Znを高さ 200扁、幅 3QQ膽、長さ 500賺、容積 30^の Zn蒸気発生炉内に置き、 N 2 ガスを流して炉内雰囲気を露点一 40〜一 30Ό、酸素濃度 100 〜300pf)mとして 500 °Cに加熱溶融し、 Zn蒸気を発生させた。このようにして発生した Zn蒸気を 550 °Cに保温した配管を通して N Bろう付け炉の予熟室に導入し、 N Bろう付けと同時に板の表面に Z π濃化処理を施し、 Z π蒸気発生炉の N 2 流量、 Zn溶湯量、 Zn溶湯表面積を変化させたときの表面の Zn拡散挙動（表面濃度、拡散深さ）を E PMA分析により調べた。その結果を第 3表に示す。

尚 E PMA分析は 10枚の板について各 5点ずつ測定し、 50点の平均値を求めた。第 3 表

Zn 蒸気 Zn

No. 重量 Zn溶湯表面 N₂ 流量 X30 占

路？、 02濃度 Zn の拡散状況

発生法 ( 9/Jl ) ( ci/ i ) ( /min) (Ό) (ppm) 表面 Zn濃度）拡散深さ ( UL )

本発明法 21 1 0.07 0.07 -20 900 2.2 100

υ 22 1.5 0.15 0.1 - 23 500 3.0 105

υ 23 3 0.3 0.5 -28 180 4.5 110

υ 24 3 0.3 0.9 -30 150 5.0 110

,/ 25 5 , 0.1 0.15 -25 200 2.8 100

// 26 5 1.0 0.15 -25 200 4.3 110

;/ 27 5 2.4 0.15 -25 200 7.7 120 J1 tf 28 7 1.0 0.3 -27 180 5.2 110

V 29 10 0.5 0.1 -23 450 3.7 105

tf 30 10 0.5 0.15 -25 200 3.9 105

// 31 10 0.5 0.7 -29 160 5.6 115

比較法 10 0.5 0.15 0.15 - 25 200 0.3 75

〃 11 12 0.15 0.15 -25 200 12.5 200

;/ 12 5 0.02 0.9 -30 150 0.4 80

// 13 5 3.0 0.15 -25 200 9.5 150

// 14 5 2.0 0.02 -15 300 0.5 85

// 15 5 0.15 1.2 - 30 100 13.3 210

" 16 1 0.07 0.07 -20 1300 0.3 70

第 3表から明らかなように本発明法 NQ21〜31により Zn蒸気を発生させたものは、表面 Ζπ濃度 2〜10%、拡散深さ 100 m程度の Z n拡散パターンを示し、耐食性の優れたフラックスろう付け品と同等の耐孔食性が得られることが判る。

これに対し本発明で規定する条件から外れる比較法では耐孔食性の優れる Z n拡散パターンが得られないか、又は Z n拡散深さが深く、 Znの消費量が多くなる間題がある。例えば比較法 Να10, 12, 14, 16では十分な Zn蒸気を発生せず、耐孔食性の優れる Zn拡散パターンを示すに至らなかった。また比較法 NCL11, 13, 15では Zn 蒸気の発生が多く、拡散深さも深くなり、 Zn消費量が多いことや孔食深さが深くなる等の間題がある。

実施例 32〜35

実施例 21と周様に NBろう付けを行なった。その際予熟室（高さ 400廳、幅 600顧、長さ 900隨、容積 216 i } 内に Znを置いて溶融蒸発せしめ、予熟室で Α ^板の予熟と共に A ^板の表面に Z n濃化処理を施し、実施例 21と同様にして Zn拡散状況を調べた。その結果第 4表に示すように、本発明法 Να32〜35は何れも良好な Zn拡散パターンが得られた。，

第 4 表

Zn蒸気 NO. Zn重量 Zn溶湯表面 N₂流量 X30 路'¹ ¾ Zn の拡散状況

発生法 ( ci/ ϋ ) ( /min) (°C) (ppm) 表面 Zn濃度）拡散深さ

h 本発明法 32 1 0.1 1.1 -35 150 2.5 100

33 3 0.5 1.1 -35 150 3.7 100

34 5 1.5 1.1 -35 150 5.4 110

35 5 2.0 1.1 -35 150 6.9 110

実施例 36〜37

実施例 21と同様に N Bろう付けを行なった。その際加熱室（高さ 400 賺、幅 600 廳、長さ 1100腿、容積 246 ) 内に Z nを置いて溶融蒸発せしめ、加熱室で A ^板の N Bろう付けと同時に A ·δ板の表面に Ζ η濃化処理を施し、実施例 21と同様にして Ζ Π拡散状況を調ベた。その結果第 5表に示すように本発明法 Να36〜37は何れも良好な Ζ η拡散パターンが得られた。

第 5 表

Zn 蒸気 No. Zn重量 Zn溶湯表面 N2 流量 X30 路'¹ ¾ 02濃度 Zn の拡散状況

発生法 ( ci/ Si ) ( /min) . ( ) (ppm) 表面 Zn濃度）拡散深さ（ )

本発明法 36 1 0.3 0.9 -35 100 4.5 80 C

〃 37 5 0.3 0.9 -35 100 6.4 85

産業上の利用可能性

このように、本発明によれば、耐孔食性が要求される熟交換器の非腐食性フラックスろう付けにおいて、ろう付けと同時に耐孔食性の良好な Z n拡散パターンを A ^部材に容易に形成することができ- ろう付け前のジンケー卜処理に比較して作業工程が著しく少なぐ、製造コス卜を低減することができる。またチュープ材へフラックスを塗布せずにかつフラックスの流動前の温度で Z n蒸気処理を行なうことでフラックス皮膜の Z n付着を抑制する作用を防止することが可能となり、耐孔食性が向上するとともにチュープ材に押出多穴管を用いるコンデンサコアやエバポレータコアについてだけでなく- チューブ材にプレージングシー卜を使用するドロンカップエバポレ一タゃ電縫管（プレージングシー卜〉を使用するラジェータ等にも利用できる途が開けた。

さらに、簡単な設備により A ^又は A ^合金部材の耐孔食性を著しく向上する Ζ πの犠牲曆を容易に形成することができるとともに- フッ化物系の非腐食性フラックスを使用した N Bろう付けにおいて . Z n蒸気の発生を容易にしてろう付けと同時に Z n拡散処理を可能とする等工業上極めて顕著な効果を奏するものである。

Claims

. フッ化物系フラックスを使用して不活性ガス雰囲気の炉内で加熟ろう付けするアルョミ製熟交換器の製造において、炉内の 430 〜 620 での位置に Ζ ηを配置して溶融蒸発せしめ、上記フラックス求

を塗布したフィン材とチューブ材の加熱ろう付けと同時にこれらの

A ^部材に Ζ η蒸気を接触させて Z n拡散処理することを特徴とする熟交換器の製造法。

. 上記アルミ製熱交換器の製造において、フッ化物系フラックスを塗布後乾燥したフィン材とフラックスを塗布しないチュープ材とを組み付け、不活性ガス中にて該フラックスの融点より低く、かつこれら部材が加熱されている温度以上の温度の Z n蒸気中に

1分以上保持し、しかる後フラックスの融点より高い温度でろう付けを行なうことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載の熟交換器の製造方法。

. 炉内の酸素濃度を 1000叩[11 以下、露点を— 30°C以下、不活性ガスの流量を毎分あたり炉容積の 0. 1 〜 1倍、 Z n溶湯の表面積を炉の単位容積）あたり 0. 05〜2. 5 /ίとする特許請求の範囲第 1項または第 2項のいずれか 1項に記載の熟交換器の製造法。. A ^2又は A ^合金部材若しくは熱交換器コアを Z n蒸気中で加熱処理することを特徴とする A «5部材の表面層の亜鉛濃化処理法。. 2 ガスをキャリアガスとして通し、 Z n及ぴ炉内雰囲気温度を 430 で以上に加熱して Znを溶融した加熟炉の内容積を V とするとき、 Ζη溶湯量を 1〜102Ζ^、 Ζη溶湯の表面積を Q.05 〜2.5 d/ i . N2 ガスの流量を 0.05V〜V ^/ inとし、加熱炉内の雰囲気を大気圧付近にて露点を— 2(TC以下、酸素濃度を 1000 ppm 以下に保持して Ζπ溶湯から Zn蒸気を発生させることを特徴とする A <g部材の表面 Zn濃化用 Ζπ蒸気発生方法