(57)【要約】【課題】耐食性およびろう付性に優れたＭｇ含有アルミニウム合金製の熱交換器用部材を製造する。【解決手段】熱交換器用部材(2)の製造に際し、Ｍｇ：０．０５〜０．５５質量％およびＳｉ：０．２〜０．９質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製の基体(2a)を、強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液で表面処理することにより、前記基体(2a)の表面に厚さが１μｍ以下の亜鉛層(2b)を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．０５〜０．５５質量％およびＳｉ：０．２〜０．９質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製の基体を、強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液で表面処理することにより、前記基体の表面に厚さが１μｍ以下の亜鉛層を形成することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【請求項２】
前記アルミニウム合金の組成において、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．６質量％、Ｍｎ：１．３質量％以下のうちの１種以上を含有する請求項１に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム合金の組成において、Ｚｎ濃度が０．２質量％以下である請求項１また２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金の組成において、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項５】
前記強アルカリ水溶液は水酸化ナトリウム水溶液である請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項６】
前記水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウム濃度が２〜２０質量％である請求項５に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項７】
前記亜鉛処理液中の亜鉛濃度が０．３〜５質量％である請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項８】
前記表面処理を無電解めっきまたは電気めっきによって行う請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項９】
前記熱交換器用部材がチューブまたはヘッダータンクである請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項１０】
Ｍｇ：０．０５〜０．５５質量％およびＳｉ：０．２〜０．９質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製の基体の表面に、該基体に対して強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液で表面処理することにより形成された、厚さが１μｍ以下の亜鉛層を有することを特徴とする熱交換器用部材。
【請求項１１】
前記基体表面のマグネシウム酸化物が除去されている請求項１０に記載の熱交換器用部材。
【請求項１２】
前記基体の表面から深さ２μｍまでの表層部における最大マグネシウム濃度を表面マグネシウム濃度（ＣＡ）、深さ２μｍにおけるマグネシウム濃度を心マグネシウム濃度（ＣＢ）とし、これらのマグネシウム濃度の比率（ＣＡ／ＣＢ）が１０以下である請求項１１に記載の熱交換器用部材。
【請求項１３】
チューブとフィンとを交互に重ねて配置してコア部とし、ヘッダータンクに前記コア部のチューブを連通状態に連結して熱交換器を仮組みし、仮組みした熱交換器を加熱して前記チューブとヘッダータンク、およびチューブとフィンとをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクの少なくともいずれかとして請求項１０〜１２のいずれかに記載の熱交換器用部材を用い、接合部に１〜２０ｇ／ｍ２の非腐食性フラックスを付与して不活性ガス雰囲気中でろう付加熱することによって、亜鉛層の亜鉛を基材に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調機器用熱交換器（エバポレーター、コンデンサ、ラジエーター等）に使用される熱交換器用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機器用熱交換器（エバポレーター、コンデンサ、ラジエーター等）に使用されるアルミニウム製部材は、表面にアルミニウムよりも電位の卑な材料からなる犠牲腐食層を形成し、これによって孔食の進行を犠牲腐食層のみで制御できるようにし、アルミニウム製基体が腐食されずに残存するようにした技術が種々提案されている。例えば、偏平多穴管やヘッダータンクのような管状部材の表面に粒状の亜鉛を溶射して亜鉛付着層を形成した後、加熱により亜鉛を拡散させて犠牲腐食層を形成する方法（特許文献１）や、ろう付時に亜鉛置換型フラックスを用いて犠牲腐食層を形成する方法（特許文献２）がある。
【０００３】
一方、熱交換器の軽量化を図るために前記管状部材を薄肉化する傾向があり、基体材料として従来のＡｌ−Ｍｎ系合金に替えて高強度のＭｇ含有アルミニウム合金が用いられている。Ｍｇ含有アルミニウム合金はろう付性が劣ることから、フィンとのろう付時には多量のフラックスを使用している。
【特許文献１】特開昭６４−２８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶射による亜鉛付着層は概して厚くなり、チューブにおいては亜鉛付着量過多によるフィン剥がれ耐食性の劣化が見られ、亜鉛付着量の低減が必要とされている。ヘッダータンクにおいてはチューブほどの付着量の低減は求められていないものの、付着量の適正化が求められている。
【０００５】
しかしながら、溶射においては亜鉛付着量を減らすと、アークの安定性が悪くなって付着量にムラが生じるため、均一性を維持しつつ付着量を低減することは困難である。また、亜鉛置換型フラックスを用いて亜鉛付着量を低減する方法（特許文献２）や、溶射材料としてＡｌ−Ｚｎ合金を用いて実質的に亜鉛付着量を低減する方法も提案されているが、いずれもコスト高となる。しかも、基体がＭｇ含有アルミニウム合金で構成されている場合はろう付性が従来品と同程度であり、ろう付性は改善されない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、耐食性およびろう付性に優れたＭｇ含有アルミニウム合金製の熱交換器用部材の製造を目的とする。
【０００７】
即ち、本発明の熱交換器用部材の製造方法は下記［１］〜［９］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］Ｍｇ：０．０５〜０．５５質量％およびＳｉ：０．２〜０．９質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製の基体を、強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液で表面処理することにより、前記基体の表面に厚さが１μｍ以下の亜鉛層を形成することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【０００９】
［２］前記アルミニウム合金の組成において、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．６質量％、Ｍｎ：１．３質量％以下のうちの１種以上を含有する前項１に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１０】
［３］前記アルミニウム合金の組成において、Ｚｎ濃度が０．２質量％以下である前項１また２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１１】
［４］前記アルミニウム合金の組成において、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％を含有する前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１２】
［５］前記強アルカリ水溶液は水酸化ナトリウム水溶液である前項１〜４のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１３】
［６］前記水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウム濃度が２〜２０質量％である前項５に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１４】
［７］前記亜鉛処理液中の亜鉛濃度が０．３〜５質量％である前項１〜６のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１５】
［８］前記表面処理を無電解めっきまたは電気めっきによって行う前項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１６】
［９］前記熱交換器用部材がチューブまたはヘッダータンクである前項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１７】
また、本発明の熱交換器用部材は下記［１０］〜［１２］に記載の各構成を有する。
【００１８】
［１０］Ｍｇ：０．０５〜０．５５質量％およびＳｉ：０．２〜０．９質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製の基体の表面に、該基体に対して強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液で表面処理することにより形成された、厚さが１μｍ以下の亜鉛層を有することを特徴とする熱交換器用部材。
【００１９】
［１１］前記基体表面のマグネシウム酸化物が除去されている前項１０に記載の熱交換器用部材。
【００２０】
［１２］前記基体の表面から深さ２μｍまでの表層部における最大マグネシウム濃度を表面マグネシウム濃度（ＣＡ）、深さ２μｍにおけるマグネシウム濃度を心マグネシウム濃度（ＣＢ）とし、これらのマグネシウム濃度の比率（ＣＡ／ＣＢ）が１０以下である前求項１１に記載の熱交換器用部材。
【００２１】
また、本発明の熱交換器の製造方法は下記［１３］に記載の構成を有する。
【００２２】
［１３］チューブとフィンとを交互に重ねて配置してコア部とし、ヘッダータンクに前記コア部のチューブを連通状態に連結して熱交換器を仮組みし、仮組みした熱交換器を加熱して前記チューブとヘッダータンク、およびチューブとフィンとをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクの少なくともいずれかとして前項１０〜１２のいずれかに記載の熱交換器用部材を用い、接合部に１〜２０ｇ／ｍ２の非腐食性フラックスを付与して不活性ガス雰囲気中でろう付加熱することによって、亜鉛層の亜鉛を基材に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
上記［１］に記載の発明によれば、亜鉛処理液に含まれる強アルカリが基体表面に生成するマグネシウム酸化物を除去し、清浄となされた基体表面に亜鉛が析出して亜鉛層が形成される。前記亜鉛層は１μｍ以下の薄いものであり、かかる亜鉛層を有する熱交換器用部材が加熱されると、亜鉛が拡散して薄く均一な犠牲腐食層が形成され、長期的に優れた耐食性、特にフィン剥がれ耐食性が得られる。また、前記亜鉛層の形成時にマグネシウム酸化物が除去されていることから、犠牲腐食層形成時のＭｇの表面濃化が抑えられるので、ろう付性が向上する。さらに、薄い犠牲腐食層が形成されることで腐食深さも低減するので、常温強度が１００ＭＰａ以上の高強度で、薄肉の基体、例えば壁厚３００μｍ以下のチューブ材、壁厚１．３ｍｍ以下のヘッダー材において優れた耐食性が達成される。
【００２４】
上記［２］に記載の発明によれば、特に基体強度の高い熱交換器用部材を製造できる。
【００２５】
上記［３］［４］に記載の各発明によれば、特に耐食性の優れた熱交換器用部材を製造できる。
【００２６】
上記［５］に記載の発明によれば、基体表面のマグネシウム酸化物を良く除去できる。
【００２７】
上記［６］に記載の発明によれば、水酸化ナトリウム濃度が基体表面のマグネシウム酸化物除去に適している。
【００２８】
上記［７］に記載の発明によれば、亜鉛濃度が厚さ１μｍ以下の亜鉛層の形成に適している。
【００２９】
上記［８］に記載の発明によれば、上述した亜鉛層の形成に特に適している。
【００３０】
上記［９］に記載の発明によれば、上述した亜鉛層を有するチューブまたはヘッダータンクを製造できる。
【００３１】
上記［１０］に記載の発明によれば、亜鉛層は亜鉛処理液に含まれる強アルカリによって基体表面に生成するマグネシウム酸化物が除去された後に形成された薄く均一な層であるから、加熱して亜鉛が拡散すると薄く均一な犠牲腐食層が形成され、長期的に優れた耐食性、特にフィン剥がれ耐食性が得られる。また、薄い犠牲腐食層が形成されることで腐食深さも低減するので、高強度で薄肉の基体において優れた耐食性が達成される。
【００３２】
上記［１１］に記載の発明によれば、基体表面のマグネシウム酸化物が除去されているから、良好なろう付を達成できる。
【００３３】
上記［１２］に記載の発明によれば、特に良好なろう付を達成できる。
【００３４】
上記［１３］に記載の発明によれば、１〜２０ｇ／ｍ２のフラックス塗布量で良好にろう付され、かつろう付時の加熱によってチューブまたはヘッダータンクに犠牲腐食層が形成されて優れた耐食性を有する熱交換器を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の熱交換器用部材の製造方法は、高強度のＭｇ含有アルミニウム合金製の基体に対して亜鉛処理液を用いた湿式の表面処理によって亜鉛層を形成する。この処理において、亜鉛処理液に含まれる強アルカリが基体表面に生成するマグネシウム酸化物を除去し、清浄となされた基体表面に亜鉛が析出して薄く均一な亜鉛層が形成される。薄く均一な亜鉛層が形成された熱交換器用部材は、加熱によって亜鉛が基体に拡散して薄く均一な犠牲腐食層が形成されて、長期的に優れた耐食性、特にフィン剥がれ耐食性が得られる。また、前記亜鉛層の形成時にろう付性低下の原因となるマグネシウム酸化物が除去されていることから、犠牲腐食層形成時のＭｇの表面濃化が抑えられるので、ろう付性が向上する。さらに、薄い犠牲腐食層が形成されることで腐食深さも低減するので、高強度で薄肉の基体において優れた耐食性が達成される。なお、高強度とは常温強度で１００ＭＰａ以上であり、薄肉とは、例えばチューブ材で壁厚３００μｍ以下、ヘッダー材では壁厚１．３ｍｍ以下である。
【００３６】
本発明において、熱交換器用部材の基体を構成するアルミニウム合金は、ＭｇおよびＳｉを必須元素として含有し、任意に含有される元素、または含有が許容される元素はＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉである。以下に、各元素の含有意義および濃度の限定理由について詳述する。
【００３７】
Ｍｇは合金の強度およびろう付性に影響を及ぼす元素であり、その濃度を０．０５〜０．５５質量％とする。Ｍｇ濃度が０．０５質量％未満では強度向上効果が乏しく、０．５５質量％を超えるとろう付性が低下する。好ましいＭｇ濃度は０．１５〜０．５質量％である。
【００３８】
Ｓｉは合金の強度に影響を及ぼす元素であり、その濃度を０．２〜０．９質量％とする。Ｓｉ濃度が０．２質量％未満では強度向上効果が乏しく、０．９質量％を超えるとコスト高となる。好ましいＳｉ濃度は０．２〜０．８質量％である。
【００３９】
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎはいずれも合金の強度に影響を及ぼす元素であり、これらのうちの少なくとも１種を含有すれば強度向上効果を得ることができる。
【００４０】
Ｆｅ濃度は０．０５〜０．７質量％が好ましい。０．０５質量％未満では上記効果が乏しく、０．７質量％を超えるとコスト高となる。特に好ましいＦｅ濃度は、０．０７〜０．６質量％である。
【００４１】
Ｃｕ濃度は０．０１〜０．７質量％が好ましい。０．０１質量％未満では上記効果が乏しく、０．７質量％を超えるとコスト高となる。特に好ましいＣｕ濃度は、０．０１〜０．５質量％である。
【００４２】
Ｍｎは合金の強度を向上させる元素であるが、Ｍｎ濃度が１．３質量％を超えると成形性、例えば押出によりチューブやヘッダータンクに成形する際の押出成形性が低下するため、Ｍｎ濃度は１．３質量％以下が好ましい。また、十分に強度を向上させるためには０．３質量％以上が好ましく、特に好ましいＭｎ濃度は０．３〜１質量％である。
【００４３】
ＺｎおよびＴｉは合金の耐食性に影響を及ぼす元素である。
【００４４】
Ｚｎは０．２質量％を超えて含有すると耐食性が低下するため、Ｚｎ濃度は０．２質量％以下であることが好ましく、特に０．１質量％以下が好ましい。
【００４５】
Ｔｉは、結晶粒を層状にすることにより耐食性を向上させる元素であり、Ｔｉ濃度は０．０５〜０．３質量％が好ましい。Ｔｉ濃度が０．０５質量％未満では上記効果が乏しく、０．３質量％であれば十分に上記効果が得られるので０．３質量％を超えるとコスト高となる。特に好ましいＴｉ濃度は０．０７〜０．２５質量％である。
【００４６】
アルミニウム合金組成において、残部はＡｌおよび不可避不純物である。不可避不純物としてはＬｉ、Ｂｅが考えられるが、これらの元素が不純物として多く存在していると亜鉛の拡散速度が速くなって薄い亜鉛層の形成が困難になる。このため、Ｌｉ濃度およびＢｅ濃度はそれぞれ０．００５質量％以下に規制されていることが好ましい。他の不純物元素もそれぞれ０．０５質量％未満が好ましい。また、前記アルミニウム合金には、熱交換器用部材の基体としての機能を損なわない限り他の元素を添加することができ、かかるアルミニウム合金を用いた場合も本発明に含まれる。
【００４７】
亜鉛層の厚さは１μｍ以下とする。１μｍを超えると亜鉛の拡散によって形成される犠牲腐食層が厚くなって長期的に耐食性を保持することが困難となる。また、０．１μｍ未満では形成される犠牲腐食層も薄くなって耐食性の向上の程度も僅かなものとなる。好ましい亜鉛層の厚さは０．１〜０．７μｍである。
【００４８】
前記亜鉛層は、強アルカリ水溶液に亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛化合物のうちの１種以上を溶解させた亜鉛処理液を基体表面に接触させ、該基体表面に亜鉛を析出させることによって形成する。
【００４９】
亜鉛材料を溶解させる液として強アルカリ水溶液を用いることにより、基体表面に生成されてろう付性低下の原因となるマグネシウム酸化物を除去して清浄にし、薄くかつ均一な亜鉛層を形成することができる。前記強アルカリ水溶液とはｐＨ１１以上のアルカリ水溶液であり、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液を例示でき、特にマグネシウム酸化物除去効果が優れている点で水酸化ナトリウム水溶液を推奨できる。水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウム濃度は２〜２０質量％が好ましい。２質量％未満ではマグネシウム酸化物除去効果が乏しく、２０質量％で十分に上記効果が得られるので、２０質量％を超えると不経済である。特に好ましい水酸化ナトリウム濃度は３〜１５質量％である。
【００５０】
前記強アルカリ水溶液に溶解させる亜鉛材料は、亜鉛（単体）、酸化亜鉛、亜鉛化合物のいずれでも良く、１種を用いても２種以上を併用しても良い。また、前記亜鉛化合物としては、フッ化亜鉛（ＺｎＦ２）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）を例示できる。亜鉛処理液中の亜鉛濃度は形成される亜鉛層の厚さに影響を及ぼし、使用する亜鉛材料に拘わらず正味の濃度で０．３〜５質量％が好ましい。０．３質量％未満では亜鉛の析出量が少なく上記厚さの亜鉛層の形成が困難となり、５質量％であれば十分な効果が得られるのでそれを超える高濃度は不経済である。特に好ましい亜鉛濃度は０．３〜３質量％である。
【００５１】
亜鉛処理液には、グルコン酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、塩化第二鉄等を添加しても良い。
【００５２】
亜鉛層は、無電解めっきによって形成しても良いし、電気めっきによって行っても良い。無電解めっきにおいては、無電解めっき処理を所定時間行った後に硝酸で洗浄し、再度無電解めっき処理を所定時間行うという方法が挙げられる。無電解めっきの処理は各１分程度が好ましい。また、電気めっきにおいては、１〜１０Ａ／ｄｍ３の電流密度で数秒〜数十秒めっきする方法が挙げられる。いずれの場合も所期する亜鉛層の厚さに応じて処理条件を適宜調節する。表面処理は、亜鉛処理液を入れた槽内に基材を所定時間浸漬するバッチ式で行っても良いし、槽内で基材を移動させながら連続的に行っても良い。また、基材に亜鉛処理液を塗布して所定時間付着させた後に亜鉛処理液を除去しても亜鉛層を形成することができる。さらに、基材を移動させながら亜鉛処理液を塗布することもできる。亜鉛処理液を塗布する方法であれば、基材上の任意の領域に亜鉛層を形成することができる。例えば、チューブにおいてフィンとの接合部分にのみ亜鉛層を形成することができる。
【００５３】
前記基体はマグネシウム含有アルミニウム合金からなり、基体の心部におけるマグネシウム濃度は一定であるが、表層部ではマグネシウム酸化物の生成によりマグネシウムが濃化している。本発明の熱交換器用部材の製造方法によれば、上述したように、亜鉛層の形成するための表面処理によって基体表面のマグネシウム酸化物が除去されるため、表層部におけるマグネシウム濃度も抑制されている。本発明においては、基体の表層部におけるマグネシウム濃化の抑制の度合いを心部と表層とのマグネシウム濃度の比率によって表すものとする。具体的には図３に示すように、基体の表面から深さ２μｍまでの表層部における最大マグネシウム濃度を表面マグネシウム濃度（ＣＡ）質量％、深さ２μｍにおけるマグネシウム濃度を心マグネシウム濃度（ＣＢ）質量％と定義する。前記表面マグネシウム濃度（ＣＡ）と心マグネシウム濃度（ＣＢ）の比率（ＣＡ／ＣＢ）が小さいほどマグネシウム酸化物が除去されてマグネシウムの濃化が抑制され、良好なろう付を達成することができる。かかる観点において、前記比率（ＣＡ／ＣＢ）が１０以下であることが好ましく、特に５以下であることが好ましい。なお、深さ２μｍにおける濃度を心部のマグネシウム濃度（ＣＢ）とするのは、深さ２μｍであれば濃度勾配がなくマグネシウム濃度が一定となり、それ以上の深い部分における測定値と同じ結果が安定して得られるためである。
【００５４】
本発明において、熱交換器用部材の種類は問わない。例えば図１に示した熱交換器(1)は、チューブ(2)とフィン(3)とが交互に積層されるとともに、前記チューブ(2)の端部をヘッダータンク(4)に連通接続され、チューブ(2)とフィン(3)、チューブ(2)とヘッダータンク(4)がろう付接合されることにより、コア部が形成されたものである。本発明の熱交換器用部材は、上述した基体の合金組成がチューブ(2)またはヘッダータンク(4)のいずれにも適している。なお、図１の熱交換器(1)においては、最外側のフィン(3)にサイドプレート(5)がろう付されている。
【００５５】
図２は、本発明の熱交換器用部材として扁平多穴型の熱交換器用チューブ(2)を用いた例であり、ろう付前の仮組み状態を示している。前記熱交換器用チューブ(2)は、基体(2a)の表面に亜鉛層(2b)を有している。
【００５６】
基体(2a)の成形方法は限定されず、押出、圧延材のロールフォーミング等を例示できる。また、前記基体(2a)を押出によって成形する場合の亜鉛層形成手順として、押出工程の後工程として上述した浸漬または塗布により連続的に亜鉛層を形成する方法、あるいはコイルに巻き取った押出材を解きながら連続的に亜鉛層を形成して再びコイルに巻き取るか、巻き取ることなく所要寸法に切断する方法を例示できる。
【００５７】
〔熱交換器の製造方法〕
本発明の熱交換器の製造方法は、図１に参照されるように、チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)をろう付するに際し、前記チューブ(2)またはヘッダータンク(4)の少なくともいずれかとして上述した本発明の熱交換器用部材を用いるとともに、接合部に非腐食性フラックスを付与して不活性雰囲気でろう付加熱する。
【００５８】
本発明の熱交換器用部材は亜鉛層の形成時に基材表面のマグネシウム酸化物が除去されているのでろう付性が良く、その結果フラックスの塗布量を低減することができる。また、非腐食性フラックスを用いて窒素ガスやアルゴンガス等の不活性雰囲気中でろう付することにより基体表面の酸化が抑制されて良好なろう付が助長される。
【００５９】
非腐食性フラックスの種類は限定されず、ＫＦ−ＡｌＦ３の混合物、ＫＡｌＦ４，Ｋ２ＡｌＦ５，Ｋ３ＡｌＦ６，ＡｌＦ３，ＣｓＦ，ＢｉＦ３，ＬｉＦ、ＫＺｎＦ３、ＺｎＦ２等を例示できる。フラックスの付与量は１〜２０ｇ／ｍ２が好ましい。１ｇ／ｍ２未満では良好なろう付が困難であり、２０ｇ／ｍ２を付与すれば十分な効果が得られるので２０ｇ／ｍ２を超える塗布は無駄になる。特に好ましいフラックスの付与量は２〜１５ｇ／ｍ２である。フラックスの付与方法は限定されず、フラックス懸濁液の浸漬塗布、スプレー塗布等の周知の方法で適宜行う。
【００６０】
ろう付の温度および加熱時間は限定されないが、５８０〜６２０℃で０．１〜１０ｍｉｎが好ましい。
【００６１】
ろう付時の加熱によってＺｎが拡散して薄く均一な犠牲腐食層が形成され、特にろう付部における優れた剥がれ耐食性が得られる。また、亜鉛層の形成時に基材表面のマグネシウム酸化物が除去されているので、犠牲腐食層形成時のＭｇの表面濃化が抑えられて良好なろう付が達成される。そして、ろう付後に薄い犠牲腐食層が形成されることで腐食深さが低減するので、高強度で薄肉の基材において優れた耐食性が達成される。
【００６２】
なお、前記フィンの材料は限定されないが、フィン材料としてはＪＩＳ  ３２０３に０．５〜３質量％のＺｎを添加したアルミニウム合金を推奨でき、前記合金を心材とし、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を皮材とするクラッド材を用いることができる。
【実施例】
【００６３】
〈熱交換器用チューブの製作〉
熱交換器用チューブ(2)の基体(2a)は、表１に示す組成のアルミニウム合金を用い、図２示す幅１６ｍｍ×高さ３ｍｍの多穴扁平管(2a)とした。各合金組成において、不可避不純物としてのＬｉ濃度およびＢｅ濃度はそれぞれ０．００５質量％未満であり、他の不可避不純物はそれぞれ０．０１質量％未満である。
【００６４】
亜鉛処理液は、表１に示す濃度の水酸化ナトリウム水溶液に酸化亜鉛を溶解させて所定の亜鉛濃度に調製した。
【００６５】
熱交換器用チューブ(2)の製造において、亜鉛層(2b)の形成は基体(2a)の押出とは別工程で行うものとし、基体(2a)のコイルをほどき再びコイルに巻き取る間に、液温２０℃に調節した前記亜鉛処理液を入れた槽に基体(2a)を完全に浸漬させ、無電解めっきまたは電気めっきにより亜鉛層(2b)を形成した。めっき時間は基体(2a)の送り速度によって調節するものとし、無電解めっきの場合は送り速度によって亜鉛層(2b)の厚さを調節した。電気めっきの場合は基体(2a)の送り速度と電流密度とで亜鉛層(2b)の厚さを調節した。製作した熱交換器用チューブ(2)はコイルに巻き取られているので、その後、コイルをほどきながら所要長さに切断した。各熱交換器用チューブ(2)における亜鉛層(2b)の厚さ、基体(2a)に表面マグネシウム濃度（ＣＡ）、心マグネシウム濃度（ＣＢ）、比率（ＣＡ／ＣＢ）は表１に示すとおりである。なお、前記表面マグネシウム濃度（ＣＡ）は表面から深さ２μｍまでの表層部における最大マグネシウム濃度であり、心マグネシウム濃度（ＣＢ）は深さ２μｍにおけるマグネシウム濃度である。
【００６６】
〈熱交換器の製作〉
製作した熱交換器用チューブ(2)を用いて、図１に示す熱交換器を製作した。
【００６７】
フィン(3)として、ＪＩＳ  ３２０３に１．５質量％のＺｎを添加したアルミニウム合金からなる心材の両面に、ＪＩＳ  ４３４３合金からなる外皮ろう材をクラッドしたブレージングフィンを用いた。ヘッダータンク(4)として、ＪＩＳ  ３００３合金からなる心材に、ＪＩＳ  ４３４３合金に１．２質量％のＺｎを添加したアルミニウム合金からなる外皮ろう材をクラッドしたクラッド材を用いた。
【００６８】
各熱交換器用チューブ(2)に対し、ＫＡｌＦ４のノコロックフラックスを水に懸濁させたフラックス液を全面にスプレーして付着させた。そして、フラックスを塗布した熱交換器用チューブ(2)、前記ブレージングフィン(3)およびヘッダータンク(4)を仮組みした。フラックスの塗布量は表１示すとおりである。仮組物は窒素ガス雰囲気中で６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行った。このろう付時の加熱により、亜鉛層(2b)の亜鉛はアルミニウム中に拡散し、亜鉛濃度が表面から内部に向かって漸減するような亜鉛の濃度勾配を有するアルミニウム−亜鉛合金拡散層が形成される。
【００６９】
ろう付した各熱交換器について、ろう付性、耐食性、強度を以下の方法で試験した。
【００７０】
〈ろう付性〉
熱交換器用チューブ(2)とフィン(3)との接合率で評価した。
○：接合率が９５％以上
△：接合率が７０％以上９５％未満
×：接合率が７０％未満
【００７１】
〈耐食性〉
ろう付した各熱交換器に対し、ＡＳＴＭ−Ｇ８５−Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴ試験を実施した。腐食試験液は、ＡＳＴＭ  Ｄ１１４１による人工海水を作製し、この人工海水に酢酸を添加してｐＨ３に調製した腐食試験液を用いた。また、試験条件は０．５時間噴霧−湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを４８０時間実施するものとした。
【００７２】
前記腐食試験後に以下の基準で耐食性を評価した。表１に評価結果を併せて示す。
◎：フィレットの優先腐食がなく、耐食性が特に良好なもの
○：フィレットの優先腐食が僅かに認められるものの、耐食性が良好なもの
△：フィレットの優先腐食が認められるが、フィレットの残存量が４０％以上のもの
×：フィレットの優先腐食が激しく、フィレットの残存量が４０％未満のもの、あるいは孔食が発生したもの
【００７３】
〈強度〉
ろう付後の熱交換器用チューブ(2)について引張試験を行い、ＪＩＳ  Ａ３００３相当のチューブの強度を１として相対的に評価した。
◎：１．１倍以上
○：０．９倍以上１．１倍未満
×：０．９倍未満
【００７４】
【表１】
2010024491.tif 000003
【００７５】
表１の結果より、各実施例の方法で亜鉛層を形成することにより、基体がＭｇ含有アルミニウム合金で構成された熱交換器チューブにおいて優れた耐食性が得られ、かつろう付性が改善された。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、構成部材を薄肉化するために高強度のＭｇ含有アルミニウム合金が使用される熱交換器の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】熱交換器の正面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】基体における表面からの深さとマグネシウム濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
1…熱交換器
2…熱交換器用チューブ（熱交換器用部材）
2a…基体
2b…亜鉛層
3…フィン
4…ヘッダータンク
【図１】
2010024491.tif 000004
【図２】
2010024491.tif 000005
【図３】
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