(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムフリーの化成処理剤で化成処理皮膜を形成したカーエバポレータにシランカップリング剤を接触させ、その後親水化処理皮膜を形成することを特徴とする熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法であって、
前記カーエバポレータがろう付けにより組立てされたものである熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法。
【請求項２】
前記シランカップリング剤が、１０〜１０００００ｐｐｍ濃度の水溶液および／または親水性溶液である請求項１記載の熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法。
【請求項３】
前記シランカップリング剤が、γ−アミノプロピルトリメトキシシランまたはγ−アミノプロピルトリエトキシシランである請求項１又は２に記載の熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法により防錆処理された熱交換器用アルミニウム材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィンやチューブ等の複雑な構造物からなる熱交換器用アルミニウム材に形成した化成皮膜を補強することで、耐食性および親水化処理皮膜との密着性を高めることができる、熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法および防錆処理された熱交換器用アルミニウム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエバポレータ、ルームコンディショナー等の熱交換器部分は、熱交換を行うためのアルミニウムフィンが狭い間隔で保持され、さらに、これらのフィンに冷媒を供給するためのアルミニウムチューブが入り組んで配置された複雑な構造体となっている。このような構造体を組み立てる際には、ろう付けが採用されることが多い。ろう付けに使用されるろう材としてはアルミニウム−けい素合金、アルミニウム−けい素−マグネシウム合金等があり、これらはブレージング材と呼ばれることもある。
【０００３】
上記ろう付けの問題点は、ろう付けの際にアルミニウムの酸化膜層が形成されたり、ろう材のアルミニウム−シリコン合金等の偏析物が金属面に付着することである。この偏析物は、酸性洗浄剤等によりエッチングして除去するが、完全な除去は困難であり一部が残留する。
【０００４】
従来の酸やアルカリ、あるいは界面活性剤による洗浄では上記酸化膜層の除去は行えるものの、偏析物を十分に除去することは困難であった。そして残留した偏析物上には化成皮膜が形成されにくく、欠陥部、すなわち化成皮膜の形成されない部分が点在するため、耐食性および親水性皮膜との密着性が不足し、フィンやチューブにアルミニウム酸化物である白錆が発生して熱交換器の劣化の原因となっていた。また白錆が水を吸い、この水分中に留まったカビが繁殖し、それが送風ファンによって建物内や自動車内に撒き散らされて悪臭の原因となっていた。
【０００５】
上記臭いの問題を解決するため、たとえば特開平６−９３２０９号公報では、アルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有する低分子有機化合物と、特定のアクリルアミド共重合体またはその塩と、シランカップリング剤とを主成分とする親水性皮膜形成剤を使用してアルミニウム製熱交換器またはそのフィン材の表面に親水性皮膜を形成している。しかし、この親水性皮膜形成剤はアルカリケイ酸塩に特有のセメント臭やカビ臭を低減させることはできるが、親水性皮膜の密着性や、熱交換器の耐食性を向上させることはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム製熱交換器の耐食性は、フィンやチューブ等のアルミニウム材に強固な化成皮膜を均一に形成させれば大幅に改善することができる。しかし、均一かつ強固な化成皮膜の形成は実際上不可能であり、どうしても化成皮膜面には微小な穴（欠陥部）が点在し、そこからの白錆の発生を防ぐことができない。
【０００７】
そこで本発明は、化成皮膜に微小な欠陥部があっても、耐食性および親水化処理皮膜との密着性を高めることができる熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法および防錆処理された熱交換器用アルミニウム材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換器用アルミニウム材の防錆処理方法は、化成処理皮膜を形成した熱交換器用アルミニウム材にシランカップリング剤を接触させ、その後親水化処理皮膜を形成する。シランカップリング剤としてはγ−アミノプロピルトリメトキシシランまたはγ−アミノプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。また、シランカップリング剤は原液をそのまま使用することもできるが、例えば、１〜１００００００ｐｐｍ濃度の水および／または親水性溶液を使用するほうが経済的である。なお、上記防錆処理された熱交換器用アルミニウム材の例としてカーエバポレータを挙げることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の防錆処理の対象である熱交換器用アルミニウム材には、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用して製造されたフィンやチューブ、およびこれらをろう付け等により組み立てた熱交換器が含まれる。このような熱交換器はカーエバポレータやルームコンディショナーに使用されている。
【００１０】
本発明の防錆処理方法は、上述の化成皮膜欠陥部をカバーするためにシランカップリング剤処理を行うことを特徴とする。シランカップリング剤は水溶液中の水や大気中の水分によってシラノ−ル基を生成する。そしてこのシラノ−ル基が化成処理皮膜の欠陥部である微小な穴から露出したアルミニウム金属、アルミニウム酸化物あるいはろう材の表面に存在する水酸基と結合してシロキサン結合を形成し欠陥部を補完すると考えられる。さらに、シランカップリング剤は、化成皮膜中のクロム、ジルコニウム、チタン、けい素、あるいはホウ素等の金属とも同様にしてシロキサン結合を形成するため、欠陥部の補完と共に化成皮膜全体を覆う層を形成する。この層は上記の通りシランカップリング剤から形成されているため表面にアミノ基等の有機官能基が並んでおり、この有機官能基の存在により親水性皮膜形成用樹脂やモノマー中の官能基との相互作用で結合が起こりやすくなる。その結果、アルミニウム材に対する親水性皮膜の密着性が高まる。
【００１１】
本発明で使用できるシランカップリング剤の例としてはγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらのシランカップリング剤はどれも好適に使用できるが、中でも好ましいのはアミノ基とシラノール基とを有するγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等である。
【００１２】
シランカップリング剤は液状であるため、そのまま原液を使用することもできるが、経済面を考慮すれば、水溶液および／またはアルコール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等の親水性溶剤に溶解して１〜１００００００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１０００００ｐｐｍの濃度で使用することが推奨される。シランカップリング剤の濃度が１ｐｐｍ未満では耐食性の効果がでない。
【００１３】
上記シランカップリング処理後に親水化処理を行うが、ここで使用することのできる親水性塗料の例としては、カルボキシメチルセルロース、そのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキサイド等の親水性ポリマーまたはモノマーを主成分とするものを挙げることができる。また、親水性皮膜の性能を上げるためにジルコニウム化合物等の添加物を使用することも好ましい。
【００１４】
次に、本発明の防錆処理方法を含めた処理工程をより具体的に記載する。処理の対象となる熱交換器用アルミニウム材としてはどのようなものでも使用できるが、ろう付けによって熱交換器の形に組み立てられたカーエバポレータ等が、耐食性を付与するのに最も困難なため、本発明の効果を最大限に発揮することができる。以下、カーエバポレータを例として説明する。
【００１５】
カーエバポレータは、まず最初に酸洗浄および必要に応じてアルカリ洗浄し、表面に付着した油分や表面に形成された酸化膜を除去しておくことが好ましい。これら酸性洗浄剤およびアルカリ洗浄剤の種類には特に限定はなく従来公知のものを適宜使用できる。洗浄剤はカーエバポレータに直接スプレーするか、または洗浄剤を入れた浴中へカーエバポレータを浸漬させる。このときの洗浄剤の液温は１０〜７０℃、接触時間は３０秒〜５分が好ましい。洗浄を終了したカーエバポレータは十分に水洗する必要があるが、このときに使用する水は水道水でよく、常温水〜熱水のいずれでもよい。
【００１６】
水洗後に化成処理剤を使用してカーエバポレータのフィンやチューブ表面に化成皮膜を形成させる。なお、ここで使用する化成処理剤としては従来公知のものを使用することができ、例えばクロム酸クロメート、りん酸クロメート等のクロメート系化成処理剤、ジルコニウム塩、チタニウム塩、けい素塩、ホウ素塩あるいは過マンガン酸塩およびこれらのフッ化物、またはこれらとりん酸、マンガン酸、過マンガン酸、バナジン酸、タングステン酸、モリブデン酸とからなるクロムフリーの化成処理剤が挙げられる。
【００１７】
化成処理はスプレー法、浸漬法のどちらで行ってもよい。このときの化成処理剤の液温および接触時間等の条件は洗浄剤の場合とほぼ同様である。化成処理を終了したカーエバポレータは水道水あるいはイオン交換水等で十分に水洗する。
【００１８】
次に本発明の防錆処理を行う。１〜１００００００ｐｐｍ濃度の水および／または親水性溶液としたシランカップリング剤を、カーエバポレータに直接スプレーするか、またはシランカップリング剤溶液を入れた浴中へカーエバポレータを浸漬させる。このときのシランカップリング剤の液温は１０〜８０℃が好ましく、特に好ましくは４０〜７０℃である。また、接触時間は１秒〜２０分が好ましく、１０秒〜１０分が特に好ましい。シランカップリング剤処理を終了したカーエバポレータに対する水洗は特に必要なく、乾燥後またはそのまま親水化処理の工程に移ることができる。そして親水性塗料によって親水化処理した後１８０〜２００℃で乾燥・焼付けを行う。親水化処理はスプレー法、浸漬法のどちらで行ってもよい。
【００１９】
このようにして処理されたカーエバポレータは、薄いフィンやチューブが狭い間隔で保持された複雑な形態であるにもかかわらず、化成皮膜の欠陥部がシランカップリング剤で保護され、また化成皮膜と親水性塗膜との密着性も十分に確保されている。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２１】
実施例１
酸洗浄
硝酸１０質量％、硫酸５質量％となるように水に硝酸および硫酸を溶解して酸性洗浄液を調製した。この酸性洗浄液を入れた浴を６５℃に加温し、カーエバポレータを４分間浸漬し、その後水道水で十分に洗浄した。
化成処理
酸洗、水洗後のカーエバポレータを、６５℃に加温したジルコニウム系化成処理剤の浴中に４分間浸漬し、その後水道水で十分に洗浄した。
シランカップリング剤処理
化成処理後のカーエバポレータを、１０００ｐｐｍの濃度のγ−アミノプロピルトリエトキシシラン水溶液を６０℃にしたものの中へ９０秒間浸漬した。
親水化処理
シランカップリング剤処理後のカーエバポレータを、親水性塗料（ポリビニルアルコール系、サーフアルコート８６０Ｒ、日本ペイント社製）に浸漬した後、到達温度１８０℃で５分間加熱乾燥して親水性塗膜を被覆したカーエバポレータを製造した。
評価
上記カーエバポレータの耐食性に関する評価を、ＪＩＳ  Z  ２３７１に基づく、５％塩水噴霧試験（２４０時間）で行ったところ白錆発生率は２０％と良好であった。シランカップリング剤の濃度および耐食性試験の結果を表１に示す。なお白錆発生率は、カーエバポレータ外面の白錆発生割合を目視で概算したものであり、２５％未満であれば十分な耐食性があるとされる。
【００２２】
実施例２〜６
シランカップリング剤の濃度、または処理条件を代えた以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。耐食性試験の結果を表１に示す。
【００２３】
比較例１
シランカップリング剤を行わない以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。この結果を表１に示す。
【００２４】
比較例２
シランカップリング剤濃度を０．１ｐｐｍとした以外は実施例１と同様にしてカーエバポレータを処理した。この結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0004418065.tif 000002
【００２６】
表１の結果から明らかなように、本実施例のシランカップリング剤処理を行うことによって得られたカーエバポレータは、これを行わなかった場合に比べて白錆発生率は低下し、十分に使用に耐え得るものであることが分った。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の熱交換器用アルミニウム材は、化成処理皮膜を形成した熱交換器用アルミニウム材にシランカップリング剤を接触処理させる単独の工程を追加し、その後親水化処理皮膜を形成してある。
【００２８】
上記シランカップリング剤処理は、親水性樹脂に含有させて使用する従来の方法と異なり単独で行うことに意味がある。単独処理の利点は、樹脂に含有させる場合に比較してアルミニウム材および化成処理皮膜との反応を十分に行えること、また加熱処理も単独で、親水性樹脂との兼ね合いを考慮せず、完全に行えることが挙げられる。そのため、耐食性および親水性塗膜との密着性は従来になく高いものとなり、長時間使用しても白錆はほとんど発生しない。