(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材の表面に、Ｓｉ：１８〜７７wt％、残部Ｚｎ及び不可避不純物からなるＺｎ−Ｓｉ系合金線材を溶射し、アルミニウム材表面のＺｎ成分の付着量が６〜１４ｇ／ｍ2であり、Ｓｉ成分の付着量が３〜２０ｇ／ｍ2であることを特徴とするろう付用防食アルミニウム材料の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム材の表面に、Ｓｉ：１８〜７７wt％、残部Ｚｎ及び不可避不純物からなるＺｎ−Ｓｉ系合金線材の溶射によって、Ｚｎ成分の付着量が６〜１４ｇ／ｍ2であり、Ｓｉ成分の付着量が３〜２０ｇ／ｍ2である溶射層が形成されていることを特徴とするろう付用防食アルミニウム材料。
【請求項３】
請求項２に記載されたろう付用防食アルミニウム材料をろう付品の構成部材として用い、被接合部にフラックスを塗布したのち、加熱することを特徴とするろう付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばろう付仕様によって製作される熱交換器の構成部材等として用いられるろう付用アルミニウム材料の製造方法、特に耐食性を要求される部材に好適に用いられるろう付用防食アルミニウム材料の製造方法に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、アルミニウムの語はその合金を含む意味で用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
アルミニウム材の表面に、溶射によりろう材層を被覆形成してろう付用材料となす技術は既に知られている。しかし、ろう材層を形成しただけではろう付後に耐食性を付与することはできない。
【０００４】
このため、耐食性を付与できるろう付用アルミニウム材料の製造方法として、ろう材層の溶射形成に先立ってまずＺｎまたはＺｎ合金をアルミニウム材の表面に溶射して防食層を形成し、その後にろう材を溶射する方法が提案されている（例えば特開平１−１５７７９４号、特開平２−４６９６９号）。
【０００５】
しかしこの方法では、防食層とろう材層を順次別々に形成するために、溶射装置を前後２段に配置しなければならず、製造ラインが長くなるとか、コスト高につくというような欠点があった。
【０００６】
そこで、溶射材としてＺｎを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金ろう材を用いることにより、ろう材層の形成前のＺｎ溶射を不要とする技術が提案されている（例えば特公昭６３−１１５２号、特開平１−１０７９６１号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金ろう材は、Ａｌ−Ｓｉろう材を主成分とするため、溶射時に酸化が進行し易く、このため強固な酸化皮膜が形成されやすく、この酸化皮膜がろう付性を阻害して良好なろう付けを行うことができないという欠点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであって、耐食性を付与できるろう付用アルミニウム材料を、製造ラインの長尺化等を派生することなく溶射法によって簡易に製造でき、しかもろう付性にも優れたろう付用防食アルミニウム材料の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、アルミニウム材の表面にＺｎ−Ｓｉ系合金線材を溶射することを特徴とするろう付用防食アルミニウム材料の製造方法によって達成される。
【００１０】
溶射材料としてのＺｎ−Ｓｉ系合金線材におけるＳｉ成分は、溶射後においてろう材成分として機能するものである。すなわち、溶射後アルミニウム材の表面に存在している溶射層中のＳｉは、ろう付加熱時にアルミニウム材のＡｌと反応してろう材としてのＡｌ−Ｓｉ合金を形成する。一方、Ｚｎ−Ｓｉ系合金線材に含まれるＺｎ成分は防食効果を付与するものである。而して、アルミニウム材のろう付性、耐食性は、溶射後におけるアルミニウム材表面のＳｉ成分やＺｎ成分の付着量に大きく依存するため、溶射材料としてのＺｎ−Ｓｉ系合金線材そのものの組成はさほど重要ではない。一般的には、Ｓｉ：１８〜７７wt％、残部Ｚｎ及び不可避不純物の組成のものが用いられる。なお、溶射後のアルミニウム材のろう付性、耐食性に影響を与えない限りにおいて、Ｚｎ、Ｓｉの外に他の成分を含有していても良い。
【００１１】
Ｚｎ−Ｓｉ系合金線材の溶射は、従来より使用されているＤＣアーク溶射機等を使用して行えば良い。溶射条件も特に限定されることはなく、一般的な溶射条件を採用すれば良い。また、かかる溶射は、アルミニウム材表面に形成される溶射層の酸化を可及的防止するため、Ｎ2 雰囲気等の非酸化性雰囲気で行うのが良い。
【００１２】
なお、溶射は、コイル状のアルミニウム材を巻きほどきながら、あるいはアルミニウム材が特に押出材の場合には、アルミニウム材を押出機から押出しながら、連続的に溶射するのが生産効率上好ましい。
【００１３】
Ｚｎ−Ｓｉ系合金線材の溶射により、アルミニウム材表面にはＺｎ−Ｓｉ系合金からなる溶射層が形成される。溶射層におけるＺｎ成分の付着量は、６〜１４ｇ／ｍ2 とするのが良い。６ｇ／ｍ2 未満ではろう付後の耐食性が不十分となる虞れがあり、１４ｇ／ｍ2 を越えると初期腐食が激しくかえって耐食性に劣る場合がある。より好ましくは、溶射層におけるＺｎ成分の付着量を８ｇ／ｍ2 以上とするのが良く、また１２ｇ／ｍ2 以下とするが良い。一方Ｓｉ成分の付着量は、３〜２０ｇ／ｍ2 とするのが良い。３ｇ／ｍ2 未満ではその後のろう付が不十分となる虞れがあり、２０ｇ／ｍ2 を越えるとエロージョンが発生する危険がある。より好ましくは、溶射層におけるＳｉ成分の付着量を４ｇ／ｍ2 以上とするのが良く、また７ｇ／ｍ2 以下とするが良い。
【００１４】
このような付着量は、溶射材としてのＺｎ−Ｓｉ系合金線材におけるＺｎ、Ｓｉ含有量を考慮して、溶射層の厚さを調整することにより行えば良い。また、溶射層はアルミニウム材の片面にのみ形成しても良いし、図１に示すようにアルミニウム材（２）の上下に溶射ガン（４）（４）を配置して溶射を行うことにより、上下両面に溶射層を形成しても良い。
【００１５】
この発明に用いるアルミニウム材の組成は特に限定されることはなく、用途との関連で要求される種々の材質のものを用いれば良い。また、アルミニウム材の加工方法も特に限定されることはなく、押出材、圧延材、鋳造材その他各種の材料を用いることができる。また、アルミニウム材の断面形状も限定されることはなく、用途との関係で決定される任意の形状に製作すれば良い。
【００１６】
上記により、Ｚｎ−Ｓｉ系合金からなる溶射層を形成されたアルミニウム材料は、その後、ろう付品の構成部材としてろう付に供される。具体的には、被接合部にフラックスを塗布し乾燥したのち、Ｎ2 等の不活性ガス雰囲気中で６００℃前後の温度に加熱される。この加熱による温度上昇の過程で、溶射層中のＺｎ成分がアルミニウム材表面に拡散して防食層が形成される。また、溶射層中のＳｉ成分とアルミニウム材のＡｌとが反応してＡｌ−Ｓｉ合金ろう材を形成し、このろう材を利用してろう付接合が達成される。
【００１７】
【作用】
溶射材としてＺｎ−Ｓｉ系合金線材を用いるから、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を溶射する場合に較べて溶射時の酸化が抑制され、酸化皮膜の形成が抑制される。従って、ろう付性が阻害される不都合が軽減される。
【００１８】
もとより、防食用のＺｎとろう付用のＳｉを合金としてともに含むＺｎ−Ｓｉ系合金線材を溶射するから、防食層とろう材層を順次別々に形成する必要はない。
【００１９】
【実施例】
ＪＩＳ１１００Ａｌ合金からなる幅１６ｍｍ×高さ３ｍｍ×肉厚０．５ｍｍの多孔偏平押出材（２）を、図１及び図２に示すように、押出機（１）から押出したのち、押出機の出側において、押出材（２）の上下に溶射ガン（４）（４）をコイル方向に傾斜させた状態で配置し、押出材（２）表面に溶射を行った。その後、冷却用水槽（３）で冷却したのち、コイル（６）に連続的に巻き取った。溶射ガン（４）としては、通常のＤＣアーク溶射機によるものを用いた。
【００２０】
上記の構成において、溶射材として表１に示すような各種組成の合金からなる線材（直径１．６ｍｍ）を用いて溶射を行い、押出材（２）の上下両面に溶射層（５）（５）を被覆形成した。
【００２１】
そして、得られたろう付用アルミニウム材料について、溶射層におけるＺｎ成分、Ｓｉ成分、Ａｌ成分を測定した。その結果を表１に示す。
【００２２】
次に、上記により製作した各ろう付用アルミニウム材料を熱交換チューブに用いて、図３および図４に示すいわゆるマルチフロー形のアルミニウム製熱交換器コアにそれぞれ組み立てた。なお、図３および図４に示す熱交換器コアは、水平状態で上下に平行に配置された上記ろう付用アルミニウム材料からなる多数本のチューブ（11）と、隣接するチューブ（11）間に介在配置されたコルゲートフィン（12）と、最外側のコルゲートフィンの外側に配置されたサイドプレート（13）（13）を備えた縦３５０ｍｍ×横５５０ｍｍ×奥行１６ｍｍに形成されたものである。なお、コルゲートフィン（12）としては、ＪＩＳ３００３Ａｌ合金からなる長さ５３０ｍｍ×幅１６ｍｍ×高さ８ｍｍ×肉厚０．１２ｍｍのものを用いた。また、サイドプレート（13）としてはＪＩＳ１１００Ａｌ合金からなる長さ５３０ｍｍ×幅１６ｍｍ×肉厚０．８ｍｍのものを用いた。
【００２３】
次に、上記の各熱交換器コアの組立物に、８２wt％ＫＡｌＦ4 ＋１８wt％Ｋ3 ＡｌＦ6 からなる平均粒径１０μｍのフラックスを水に懸濁させた懸濁液（濃度１０％）を塗布し乾燥したのち、Ｏ2 濃度：５０ｐｐｍ、露点：−６０℃のＮ2 ガス雰囲気中にて６００℃×３分加熱し、各構成部材をろう付した。
【００２４】
そして、各熱交換器コアのチューブ（11）について、コルゲートフィン（12）との接合状態を目視観察することにより、ろう付性を評価した。その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003652719.tif 000002
また、ろう付性が良好であった試料Ｎｏ１、２、３、７、８の各熱交換器コアをＣＣＴ腐食試験（複合腐食試験）に供して、１８０サイクル後のチューブの腐食状態を調べたところ、表１に示すとおりであった。
【００２６】
表１の結果からわかるように、比較Ｎｏ９の試料については、ろう付不十分であったが、この理由は強固な酸化皮膜が形成され、これがろう付性を阻害したものと推測される。また、本発明実施品について、溶射層におけるＺｎ成分、Ｓｉ成分の付着量が好適範囲にある場合には、優れたろう付性、優れた耐食性を示し、かつろう付後の外観も良好であることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、溶射材としてＺｎ−Ｓｉ系合金線材を用いるから、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を溶射する場合に較べて溶射時の酸化を抑制でき、酸化皮膜の形成を抑制できる。従って、ろう付性が阻害される不都合を軽減することができる。
【００２８】
もとより、防食用のＺｎとろう付用のＳｉを合金としてともに含むＺｎ−Ｓｉ系合金線材を溶射するから、防食層とろう材層を順次別々に形成する必要がなくなり、１台の溶射装置で済む。従って、複数の溶射装置の設置に起因する製造ラインの長尺化やコスト高を派生することなく、防食性能を有するろう付用アルミニウム材料の製造が可能となる。
【００２９】
また、アルミニウム材表面のＺｎ成分の付着量が６〜１４ｇ／ｍ2 であり、Ｓｉ成分の付着量が３〜２０ｇ／ｍ2 である場合には、さらに優れたろう付性、耐食性を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における溶射工程の概略構成図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】実施例で製作したマルチフロー型アルミニウム熱交換器コアの正面図である。
【図４】図３の熱交換器コアのチューブとコルゲートフィンとを分離して示す斜視図である。
【符号の説明】
２…アルミニウム材（アルミニウム押出材）
５…溶射層
【図１】
0003652719.tif 000003
【図２】
0003652719.tif 000004
【図３】
0003652719.tif 000005
【図４】
0003652719.tif 000006