(57)【要約】【課題】アルミニウム含有金属材料の耐食性を向上させる。【解決手段】アルミニウム含有金属材料１０は、基材１２と、第１保護膜１４と、第２保護膜１６とを備える。第２保護膜１６は、添加剤２０を含む。添加剤２０は、皮膜形成材料を含む本体部と、本体部の周りを覆う膜とを有する。膜は、非アルカリ性環境下で破壊が生じず、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料を含む。これによれば、アルカリ性環境になったとき、第２保護膜１６中の添加剤２０の膜が破壊される。皮膜形成材料によって露出部１２３に不動体皮膜を形成することができる。よって、第２保護膜１６に添加剤２０が添加されていない場合と比較して、アルカリ性環境下におけるアルミニウム含有金属材料１０の耐食性を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含有する金属で構成された基材（１２）と、
前記基材の表面（１２１）上に形成され、前記基材の腐食を抑制するための第１保護膜（１４）と、
前記第１保護膜の表面上および前記基材の表面のうち前記第１保護膜に覆われていない露出部（１２３）の上に形成され、前記基材よりも高い親水性を有する第２保護膜（１６）とを備え、
前記第２保護膜は、添加剤（２０）が添加されており、
前記添加剤は、前記露出部に不動体皮膜（４０）を形成できる皮膜形成材料を含むアルミニウム含有金属材料。
【請求項２】
前記皮膜形成材料は、バナジウム、モリブデン、ジルコニウムまたはマンガンである請求項１に記載のアルミニウム含有金属材料。
【請求項３】
前記添加剤は、
前記皮膜形成材料を含む本体部（２２）と、
前記本体部の周りを覆う膜（２４）とを有し、
前記膜は、非アルカリ性環境下で破壊が生じず、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料を含む請求項１または２に記載のアルミニウム含有金属材料。
【請求項４】
前記アルカリ性環境下で破壊が生じる材料は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートである請求項３に記載のアルミニウム含有金属材料。
【請求項５】
前記添加剤は、
前記皮膜形成材料を含む本体部（２２）と、
前記本体部の周りを覆う膜（２４）とを有し、
前記膜は、非酸性環境下で破壊が生じず、酸性環境下で破壊が生じる材料を含む請求項１または２に記載のアルミニウム含有金属材料。
【請求項６】
前記酸性環境下で破壊が生じる材料は、ポリアミドまたはポリアセタールである請求項５に記載のアルミニウム含有金属材料。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載のアルミニウム含有金属材料で構成された部品を備える熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム含有金属材料および熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２、３に、表面処理が施されたアルミニウム含有金属材料が開示されている。このアルミニウム含有金属材料は、アルミニウムを含有する基材の表面に、化学エッチングが施された後、耐食性を有する第１保護膜と、親水性を有する第２保護膜とが順に形成されている。第１保護膜は、化成処理によって形成された化成被膜である。第２保護膜には、親水性の有機化合物が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３１２５４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６１８７６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１３２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の化学エッチングが過剰の場合に、基材の表面全部に第１保護膜が形成されず、基材の表面の一部が露出する。このため、アルミニウム含有金属材料の耐食性を確保できないという課題を本発明者が見出した。
【０００５】
具体的には、化学エッチングが過剰の場合、基材の表面の凹凸が大きくなる。この場合、基材の表面に化成処理を施すと、基材の表面の凹部に第１保護膜が形成され、基材の表面の凸部に第１保護膜が形成されず、基材の一部に露出部が生じた。このため、露出部から腐食が進展してしまう。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、アルミニウム含有金属材料の耐食性を向上させることを目的とする。また、本発明は、熱交換器の耐食性を向上させることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のアルミニウム含有金属材料は、
アルミニウムを含有する金属で構成された基材（１２）と、
基材の表面（１２１）上に形成され、基材の腐食を抑制するための第１保護膜（１４）と、
第１保護膜の表面上および基材の表面のうち第１保護膜に覆われていない露出部（１２３）の上に形成され、基材よりも高い親水性を有する第２保護膜（１６）とを備え、
第２保護膜は、添加剤（２０）が添加されており、
添加剤は、露出部に不動体皮膜（４０）を形成できる皮膜形成材料を含む。
【０００８】
これによれば、基材の表面の一部が第１保護膜に覆われていない露出部になっていても、皮膜形成材料によって露出部に不動体皮膜を形成することができる。このため、第２保護膜に上記の添加剤が添加されていない場合と比較して、アルミニウム含有金属材料の耐食性を向上させることができる。
【０００９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態におけるアルミニウム含有金属材料の断面図である。
【図２】図１中の添加剤の断面図である。
【図３】図１中の第２保護膜の形成に用いる親水化処理液を示す図である。
【図４】比較例１におけるアルミニウム含有金属材料の断面図である。
【図５】図１に示すアルミニウム含有金属材料の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
本実施形態では、車両用空調装置に用いられる熱交換器について説明する。熱交換器は、冷凍サイクル装置の冷媒と、空気とを熱交換させる。熱交換器は、熱交換器を構成する部品として、チューブと、フィンとを備える。チューブは、内部を流れる冷媒と外部の空気とを熱交換させる。フィンは、チューブの外面に設けられる。フィンは、冷媒と空気との熱交換を促進させる。
【００１３】
熱交換器は、部品をろう付けすることで製造される。ろう付けは、窒素雰囲気中でフラックスを用いてろう付けするノコロックろう付け法にて行われる。
【００１４】
チューブとフィンとのそれぞれは、図１に示すアルミニウム含有金属材料１０で構成される。アルミニウム含有金属材料１０は、基材１２と、第１保護膜１４と、第２保護膜１６とを備える。
【００１５】
基材１２は、アルミニウムを含有する金属で構成された素地である。アルミニウムを含有する金属とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミニウム合金としては、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−シリコン合金等が挙げられる。アルミニウムは、アルミニウム元素単体で構成された金属材料である。アルミニウムには、不可避的不純物が含まれていてもよい。
【００１６】
第１保護膜１４は、基材１２の表面１２１上に形成されている。第１保護膜１４は、基材１２を保護する膜であって、基材１２の腐食を抑制するための膜である。第１保護膜１４は、クロム（Ｃｒ）を含まない。第１保護膜１４は、ジルコニウム（Ｚｒ）と、チタニウム（Ｔｉ）と、バナジウム（Ｖ）との３つの金属を含む化成被膜で構成される。化成被膜に含まれる金属は、ジルコニウムと、チタニウムと、バナジウムとのうち、ジルコニウムとチタニウムの一方と、バナジウムとの２つのみでもよい。また、ジルコニウムとチタニウムとの２つのみでもよい。要するに、化成被膜に含まれる金属は、ジルコニウムとチタニウムの少なくとも一方であればよい。第１保護膜１４としては、例えば、特許文献１、２の実施例に記載の第１保護層や、特許文献３の実施例に記載の化成被膜と同じ化成被膜を用いることができる。
【００１７】
基材１２の表面１２１には、凹部１２２と凸部１２３とが形成されている。凹部１２２および凸部１２３は、フラックス１８を除去する際に形成されたものである。表面１２１のうち凹部１２２の位置に、フラックス１８が残存している。フラックス１８が残存する位置は、この位置に限られない。第１保護膜１４の一部は、凹部１２２と凸部１２３とのうち凹部１２２のみに形成されている。換言すると、凸部１２３は、第１保護膜１４に覆われていない露出部１２３となっている。このように、基材１２の表面１２１の一部は、露出部１２３となっている。
【００１８】
第２保護膜１６は、第１保護膜１４の表面上および基材１２の表面１２１のうち露出部１２３の上に形成されている。第２保護膜１６は、基材１２を保護する膜であって、基材１２よりも高い親水性を有する膜である。第２保護膜１６により、アルミニウム含有金属材料１０の表面に液滴が存在することによって発生する不具合を抑制することができる。例えば、チューブやフィンの表面に液滴が存在することによって、通風抵抗が大きくなることを抑制することができる。
【００１９】
第２保護膜１６は、親水性を有する有機化合物で構成される。このような有機化合物としては、特許文献１、２の実施例に記載の第２保護層を構成する化合物や、特許文献３の実施例に記載の親水性樹脂を用いることができる。
【００２０】
第２保護膜１６は、添加剤２０が複数添加されている。添加剤２０は、粒状または粉状である。添加剤２０は、基材１２の表面１２１のうち露出部１２３に、不動体皮膜を形成できる皮膜形成材料を含む。
【００２１】
具体的には、図２に示すように、添加剤２０は、本体部２２と、膜２４とを有する。
【００２２】
本体部２２は、粒状または粉状である。本体部２２は、皮膜形成材料としてのバナジウムを含んでいる。本体部２２の全部がバナジウムで構成されていることが好ましい。しかし、本体部２２の一部がバナジウムで構成されていてもよい。
【００２３】
膜２４は、本体部２２の周り全体を覆っている。膜２４は、ポリビニルアルコールを含んでいる。膜２４の全部がポリビニルアルコールで構成されていることが好ましい。しかし、膜２４の一部がポリビルアルコールで構成されていてもよい。ポリビニルアルコールは、非アルカリ性環境下で破壊が生じず、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料である。
【００２４】
膜２４は、本体部２２に対してポリビニルアルコールをコーティングすることによって形成される。コーティング方法としては、一般的な有機材料のコーティング方法を採用することができる。
【００２５】
次に、上記した構成の熱交換器の製造方法について説明する。
【００２６】
まず、熱交換器のろう付けを行う。その後、化学エッチング工程、第１保護膜１４の形成工程、第２保護膜１６の形成工程とを順に行う。
【００２７】
化学エッチング工程では、熱交換器の各部品の基材１２に対して化学エッチングを行う。これにより、基材１２の表面１２１を第１保護膜１４の形成に適した状態に調整する。化学エッチングでは、酸性溶液またはアルカリ性溶液が用いられる。化学エッチングにより、基材１２の表面１２１に残存するフラックスや、基材１２の表面に存在する汚れなどが除去される。
【００２８】
第１保護膜１４の形成工程では、化学エッチングが施された基材１２の表面１２１に対して化成処理を行う。このとき、化成処理液を用いて、化成被膜を形成する。これにより、基材１２の表面１２１上に第１保護膜１４を形成する。
【００２９】
第２保護膜１６の形成工程では、第１保護膜１４の表面上および基材１２の表面１２１のうち第１保護膜１４に覆われていない露出部１２３に対して、親水化処理液を塗布する。親水化処理液には、親水性の樹脂を形成するための原料が含まれる。親水化処理液を塗布した後、乾燥させる。これにより、第１保護膜１４の表面上および露出部１２３の上に、第２保護膜１６を形成する。
【００３０】
図３に示すように、第２保護膜１６の形成工程で用いる親水化処理液３０には、添加剤２０が分散されている。上述の通り、添加剤２０は、本体部２２が膜２４で覆われている。また、親水化処理液３０は中性である。このため、親水化処理液３０中では膜２４は破壊されず、本体部２２同士の反応などの本体部２２の反応を抑制できる。よって、親水化処理液３０を容器３２に入れた状態で保管しても、親水化処理液３０の品質を保持できる。また、親水化処理液３０の製造場所から親水化処理液３０を塗布する場所まで、親水化処理液３０に添加剤２０が分散された状態で、親水化処理液３０を輸送することができる。
【００３１】
以上により、上記した構成の熱交換器が製造される。
【００３２】
次に、本実施形態の効果について、比較例１を用いて説明する。
【００３３】
図４に示すように、比較例１のアルミニウム含有金属材料Ｊ１０は、第２保護膜１６に添加剤２０が含まれていない点で、本実施形態のアルミニウム含有金属材料Ｊ１０と異なる。比較例１のアルミニウム含有金属材料Ｊ１０は、本実施形態と同様に、化学エッチング工程、第１保護膜１４の形成工程、第２保護膜１６の形成工程とを順に行って、形成されたものである。
【００３４】
化学エッチング工程において、フラックス１８を除去するために、化学エッチングが過剰に行われると、基材１２の表面１２１の凹凸が大きくなる。すなわち、基材１２の表面１２１の粗さが大きくなる。この場合、基材１２の表面１２１に化成処理を施すと、基材１２の表面１２１の凹部１２２に第１保護膜１４が形成され、基材１２の表面１２１の凸部１２３に第１保護膜１４が形成されないことが、本発明者によって見出された。すなわち、凸部１２３が第１保護膜１４に覆われない露出部１２３となる。
【００３５】
そして、腐食環境下では、フラックス１８の周囲に存在する水に、フラックス１８が溶出する。フラックス１８はアルカリ性である。このため、基材１２の表面１２１付近がアルカリ性環境になる。アルカリ性環境になると、露出部１２３から腐食が進行しやすくなり、耐食性が低下してしまう。
【００３６】
これに対して、本実施形態のアルミニウム含有金属材料１０では、第２保護膜１６中に添加剤２０が含まれる。このため、第２保護膜１６の内部を含む基材１２の表面１２１付近がアルカリ性環境になると、図５に示すように、添加剤２０の膜２４が破壊されて、本体部２２に含まれるバナジウムが露出部１２３に移動する。これにより、露出部１２３にバナジウムの酸化膜、すなわち、不動態皮膜４０が形成される。このため、比較例１と比較して、アルカリ性環境下におけるアルミニウム含有金属材料１０の耐食性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態と異なり、本体部２２が膜２４に覆われていない場合、基材１２の表面１２１付近がアルカリ性環境になったときに、所望の価数のバナジウム化合物イオンが得られず、不動態皮膜４０が形成されない可能性がある。
【００３８】
これに対して、本実施形態のアルミニウム含有金属材料１０では、添加剤２０の本体部２２が膜２４に覆われている。このため、本体部２２が膜２４に覆われていない場合と比較して、不動態皮膜４０を確実に形成することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、添加剤２０において、膜２４が本体部２２の周り全体を覆っていたが、これに限定されない。アルカリ性環境において、所望の価数のバナジウムイオンが得られれば、膜２４が本体部２２の周り全体を覆っていなくてもよい。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態は、添加剤２０の膜２４を構成する材料が、第１実施形態と異なる。熱交換器の他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００４１】
本実施形態では、膜２４は、ポリアミドを含んでいる。膜２４の全部がポリアミドで構成されていることが好ましい。しかし、膜２４の一部がポリアミドで構成されていてもよい。ポリアミドは、非酸性環境下で破壊が生じず、酸性環境下で破壊が生じる材料である。
【００４２】
これによれば、基材１２の表面１２１付近が酸性環境になると、添加剤２０の膜２４が破壊されて、本体部２２に含まれるバナジウムが露出部１２３に移動する。これにより、図５に示すように、露出部１２３に不動態皮膜４０が形成される。このため、比較例１と比較して、酸性環境下におけるアルミニウム含有金属材料１０の耐食性を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態と異なり、本体部２２が膜２４に覆われていない場合、酸性環境になったときに、所望の価数のバナジウム化合物イオンが得られず、不動態皮膜４０が形成されない可能性がある。
【００４４】
これに対して、本実施形態のアルミニウム含有金属材料１０では、添加剤２０の本体部２２が膜２４に覆われている。このため、本体部２２が膜２４に覆われていない場合と比較して、不動態皮膜４０を確実に形成することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、第２保護膜１６が親水性を有する樹脂で構成されていたが、これに限定されない。第２保護膜１６は、親水性を有する無機材料で構成されていてもよい。このような無機材料としては、シリカゲル、水ガラス等が挙げられる。
【００４６】
（２）上記各実施形態では、不動体皮膜を形成できる皮膜形成材料として、バナジウムを用いていたが、これに限定されない。皮膜形成材料として、モリブデン、ジルコニウムまたはマンガンを用いることができる。この場合、モリブデン、ジルコニウムまたはマンガンの酸化膜を不動態皮膜４０として形成することができる。
【００４７】
（３）第１実施形態では、非アルカリ性環境下で破壊が生じず、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料として、ポリビニルアルコールを用いたが、これに限定されない。このような材料として、ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートを用いることができる。
【００４８】
（４）第２実施形態では、非酸性環境下で破壊が生じず、酸性環境下で破壊が生じる材料として、ポリアミドを用いたが、これに限定されない。このような材料として、ポリアセタールを用いることができる。
【００４９】
（５）上記各実施形態では、添加剤２０において、本体部２２が膜２４に覆われていたが、本体部２２が膜２４に覆われていなくてもよい。すなわち、第２保護膜１６に、添加剤２０のうち本体部２２のみが添加されていてもよい。この場合、基材１２の表面１２１付近が、どのような環境であっても、皮膜形成材料によって露出部１２３に不動態皮膜４０を形成することができる。ただし、本体部２２の反応等によって、所望の価数のバナジウム化合物イオンが得られず、不動態皮膜４０が形成されない可能性がある。このため、露出部１２３に不動態皮膜４０が確実に形成されるように、第１、第２実施形態のように、本体部２２が膜２４に覆われていることが好ましい。
【００５０】
（６）上記各実施形態では、基材１２の表面１２１の凹部１２２および凸部１２３は、フラックス１８の除去を目的とする化学エッチングの際に形成されたものであったが、これに限定されない。フラックス１８の除去以外を目的とする化学エッチングの際に形成されたものであってもよい。第１保護膜１４が形成されない露出部１２３が形成されるような場合に、本発明を適用することで、本発明の効果が得られる。
【００５１】
（７）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００５２】
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、アルミニウム含有金属材料は、基材（１２）と、第１保護膜（１４）と、第２保護膜（１６）とを備える。第２保護膜は、添加剤（２０）が添加されている。添加剤は、露出部に不動体皮膜（４０）を形成できる皮膜形成材料を含む。
【００５３】
また、第２の観点によれば、皮膜形成材料は、バナジウム、モリブデン、ジルコニウムまたはマンガンである。第１の観点の皮膜形成材料として、具体的には、第２の観点の皮膜形成材料を用いることができる。
【００５４】
また、第３の観点によれば、添加剤は、皮膜形成材料を含む本体部（２２）と、本体部の周りを覆う膜（２４）とを有する。膜は、非アルカリ性環境下で破壊が生じず、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料を含む。
【００５５】
これによれば、第２保護膜の内部を含む基材の表面付近がアルカリ性環境になったとき、第２保護膜中の添加剤の膜が破壊される。このため、基材の表面付近が腐食が進行するアルカリ性環境になったときに、皮膜形成材料によって露出部に不動体皮膜を形成することができる。よって、第２保護膜に上記の添加剤が添加されていない場合と比較して、アルカリ性環境下におけるアルミニウム含有金属材料の耐食性を向上させることができる。
【００５６】
また、第４の観点によれば、アルカリ性環境下で破壊が生じる材料は、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートである。第３の観点のアルカリ性環境下で破壊が生じる材料として、具体的には、第４の観点の材料を用いることができる。
【００５７】
また、第５の観点によれば、添加剤は、皮膜形成材料を含む本体部（２２）と、本体部の周りを覆う膜（２４）とを有する。膜は、非酸性環境下で破壊が生じず、酸性環境下で破壊が生じる材料を含む。
【００５８】
これによれば、第２保護膜内を含む基材の表面付近が酸性環境になったとき、第２保護膜中の添加剤の膜が破壊される。このため、基材の表面付近が腐食が進行する酸性環境になったときに、皮膜形成材料によって露出部に不動体皮膜を形成することができる。よって、第２保護膜に上記の添加剤が添加されていない場合と比較して、酸性環境下におけるアルミニウム含有金属材料の耐食性を向上させることができる。
【００５９】
また、第６の観点によれば、酸性環境下で破壊が生じる材料は、ポリアミドまたはポリアセタールである。第５の観点の酸性環境下で破壊が生じる材料として、具体的には、第６の観点の材料を用いることができる。
【００６０】
また、第７の観点によれば、熱交換器は、第１〜第６の観点のアルミニウム含有金属材料で構成された部品を備える。これによれば、熱交換器の部品が上記した耐食性が向上されたアルミニウム含有金属材料で構成されるので、熱交換器の耐食性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０    アルミニウム含有金属材料
１２    基材
１４    第１保護膜
１６    第２保護膜
２０    添加剤
２２    本体部
２４    膜
【図１】
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【図２】
2019007062.tif 000004
【図３】
2019007062.tif 000005
【図４】
2019007062.tif 000006
【図５】
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