JP2004205059A - 高耐蝕性熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的安価なフェライト系およびオーステナイト系ステンレス鋼板を用い、耐高温酸化性および耐蝕性を有する熱交換器を製造する方法の提供。
【解決手段】フェライト系またはオーステナイト系ステンレス鋼板を曲折して熱交換器用の各部品を形成する。次いで、無電解メッキにより夫々の部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を被覆する。次いで、それら部品を組み立てて真空炉に入れ、そのリン含有ニッケル合金を各部品の表面から内部に拡散させ、その表面にニッケル富裕化層４を形成する。それと共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を溶融させ、次いで、熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品間をリン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定する。
【選択図】 図３
【解決手段】フェライト系またはオーステナイト系ステンレス鋼板を曲折して熱交換器用の各部品を形成する。次いで、無電解メッキにより夫々の部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を被覆する。次いで、それら部品を組み立てて真空炉に入れ、そのリン含有ニッケル合金を各部品の表面から内部に拡散させ、その表面にニッケル富裕化層４を形成する。それと共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を溶融させ、次いで、熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品間をリン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐高温酸化性および高耐蝕性の要求される熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池用熱交換器として用いる蒸発器・改質器・高温再生器・燃料過熱器や、ＭＧＴ用熱交換器（レキュプレーター等）や、耐蝕性が要求される熱交換器には、オーステナイト系ステンレス鋼（一例として18Cr-8Ni系ステンレス鋼）の板を用い、各部品間にアモルファスニッケルろう材箔を介装し、各部品間をろう付け固定していた。
また、アモルファスニッケル系ろう材の代わりに、ニッケル系ろう粉末をバインド材を介してステンレス鋼板の表面に塗布し、それにより各部品間をろう付け固定することもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐高温酸化性と耐蝕性とを具備する熱交換器は、より高級なオーステナイト系ステンレス鋼板を用いる必要があると共に、高価なアモルファスシートろう材を用いる必要があった。そのため製品のコストアップに繋がっていた。そこで本発明は、比較的安価なフェライト系やオーステナイト系のステンレス鋼板を用いて、より高級なオーステナイト系のステンレス鋼板と同等以上の耐高温酸化性および耐蝕性を有する（以下両者を含め高耐蝕性熱交換器という）熱交換器を低コストで作ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、リン含有ニッケル合金を、ステンレス鋼材よりなる熱交換器用の各部品の表面に無電解メッキにより被覆して、各部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成するする工程と、
次いでそれらの各部品を組み合わせて熱交換器組立て体を形成する工程と、
次いで、熱交換器組立て体を高温の真空炉に入れて、そのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させて部品表面にニッケル富裕化層(4) を形成すると共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜(3) を溶融させる工程と、
次いで、その熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品の接触部間をその表面に残存する前記リン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定する工程と、
を具備する高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記リン含有ニッケル合金は、リンを４〜１５重量％含むものである高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００６】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
ステンレス鋼板(5) を曲折してフィン(1) およびプレート(2a)の熱交換器用部品を成形し、次いでその表面に前記リン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成する高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の実施の形態につき説明する。
図１〜図３は本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の各工程を順に示す説明図である。
この例の熱交換器は、一例として両端部に出入口を有する一対の皿状プレートを互いに逆向きに重ね合わせ内部にインナーフィンを配置したもの、或いは図２（Ａ）に示すような、一対の溝形プレートを互いに溝底が対向するように重ね合わせ、内部にインナーフィンを配置したである。この例では、比較的安価なフェライト系およびオーステナイト系のステンレス鋼板により、先ず、図１（Ａ）の如く、フィンを一例として波形或いはオフセットフィン形に曲折形成すると共に、外周を立ち上げたチューブ形成用のプレート２ａを曲折形成する。
【０００８】
次いで、その熱交換器用部品ごとにそれ単独で、そのステンレス鋼５の表面に無電解メッキによりリン含有ニッケル合金を被覆して、図１（Ｂ）の如く、その部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を形成する。このときのリン含有ニッケル合金は、一例としてリンの含有が４〜１５重量％程度のもので、残部がニッケルであるものを使用することができる。即ち、いわゆる中リンタイプのニッケル合金あるいは高リンタイプのニッケル合金である。
なお、フェライト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ等を用いることができ、オーストナイト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６その他を使用することができる。夫々の融点は前者が1510℃〜1532℃程度であり、後者が1400℃〜1420℃程度である。
【０００９】
また、無電解ニッケルメッキはニッケルイオンからジアリン酸ナトリウム等の還元剤によってニッケル金属が析出させるものであり、メッキ液の組成の一例として、メッキ液１リットル当たり硫酸ニッケル２０ｇ、ジアリン酸ナトリウム２５ｇ、乳酸２５ｇ、プロピオン３ｇ、鉛系安定剤小量としたものを使用し、メッキ液の温度を９０℃とすることができる。そして図１に示す如く、２５〜４０μｍのリン含有ニッケル合金皮膜３を形成することができる。
【００１０】
このような熱交換器用の各部品を図２（Ａ）の如く組立て、その熱交換器組立て体(2) を高温の真空炉内に入れる。なお、図２（Ｂ）はその要部拡大図である。そしてそのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させて、図３の如く、その表面にニッケル富裕化層４を形成させる。さらに炉内温度を上昇して、各部品表面に被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を溶融させ、各部品の接触部間にリン含有ニッケル合金を保持させ、次いで熱交換器組立て体(2) を冷却することにより、各部品間にそのリン含有ニッケル合金のろうフィレット４ａを形成して、ろう付け固定する。
このリン含有ニッケル合金の溶融温度は、880 ℃〜1100℃である。
【００１１】
このようにして比較的安価なステンレス鋼板５を用い、その表面にニッケル富裕化層４を形成すると共に、各部品間をリン含有ニッケル合金でろう付けすることにより、耐高温酸化性と耐蝕性とを有する熱交換器を完成することができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法は、ステンレス鋼材よりなる熱交換器用の各部品の表面に無電解メッキによりリン含有ニッケル合金皮膜３を被覆し、次いで熱交換器組立て体を高温の真空炉にいれて、そのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させてその表面にニッケル富裕化層４を形成させる。それと共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を真空炉内で溶融させる。次いで、その熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品の接触部間をリン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定するものである。
従って、無電解メッキにより被覆したリン含有ニッケル合金皮膜３によって、ニッケル富裕化層４の形成とろう付けとを行うことができ、製造が比較的容易で高品質の高耐蝕性熱交換器を安価に製造することができる。
即ち、従来ステンレス鋼板用ろう材として使用していた高価なアモルファスニッケルろうを不要とする。
【００１３】
また、ニッケル系粉末ろうを使用するときのように塗りむらを生じることなく、均一なリン含有ニッケル合金皮膜３を各部品表面に被覆することができる。それにより高品質なものとなる。
しかも、真空炉においてその部品表面にリン含有ニッケル合金を拡散させてそこにニッケル富裕化層４を容易に形成することによって、元のステンレス鋼に存在しない高耐蝕・高温酸化性を有する熱交換器となる。
【００１４】
上記構成において、リン含有ニッケル合金としてリンを４〜１５重量％含むものを用いることができる。
この場合には、さらに高耐蝕・高温酸化性を有する熱交換器となる。
上記構成において、ステンレス鋼板を曲折して予めフィンおよびプレート等の熱交換器用部品を形成し、次いでその表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を形成することができる。
このようにすることにより、各部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を均一に被覆させ、それを溶融・固化することにより部品表面にニッケル富裕化層４を容易に形成すると共に、それをろう材として各部品間を一体的に固定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の第１工程を示す説明図。
【図２】同製造方法の第２工程を示す説明図。
【図３】同製造方法の第３工程を示す説明図。
【符号の説明】
１ フィン
２ 熱交換器組立て体
２ａ プレート
３ リン含有ニッケル合金皮膜
４ ニッケル富裕化層
４ａ ろうフィレット
５ ステンレス鋼板
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐高温酸化性および高耐蝕性の要求される熱交換器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池用熱交換器として用いる蒸発器・改質器・高温再生器・燃料過熱器や、ＭＧＴ用熱交換器（レキュプレーター等）や、耐蝕性が要求される熱交換器には、オーステナイト系ステンレス鋼（一例として18Cr-8Ni系ステンレス鋼）の板を用い、各部品間にアモルファスニッケルろう材箔を介装し、各部品間をろう付け固定していた。
また、アモルファスニッケル系ろう材の代わりに、ニッケル系ろう粉末をバインド材を介してステンレス鋼板の表面に塗布し、それにより各部品間をろう付け固定することもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐高温酸化性と耐蝕性とを具備する熱交換器は、より高級なオーステナイト系ステンレス鋼板を用いる必要があると共に、高価なアモルファスシートろう材を用いる必要があった。そのため製品のコストアップに繋がっていた。そこで本発明は、比較的安価なフェライト系やオーステナイト系のステンレス鋼板を用いて、より高級なオーステナイト系のステンレス鋼板と同等以上の耐高温酸化性および耐蝕性を有する（以下両者を含め高耐蝕性熱交換器という）熱交換器を低コストで作ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、リン含有ニッケル合金を、ステンレス鋼材よりなる熱交換器用の各部品の表面に無電解メッキにより被覆して、各部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成するする工程と、
次いでそれらの各部品を組み合わせて熱交換器組立て体を形成する工程と、
次いで、熱交換器組立て体を高温の真空炉に入れて、そのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させて部品表面にニッケル富裕化層(4) を形成すると共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜(3) を溶融させる工程と、
次いで、その熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品の接触部間をその表面に残存する前記リン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定する工程と、
を具備する高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記リン含有ニッケル合金は、リンを４〜１５重量％含むものである高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００６】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
ステンレス鋼板(5) を曲折してフィン(1) およびプレート(2a)の熱交換器用部品を成形し、次いでその表面に前記リン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成する高耐蝕性熱交換器の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の実施の形態につき説明する。
図１〜図３は本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の各工程を順に示す説明図である。
この例の熱交換器は、一例として両端部に出入口を有する一対の皿状プレートを互いに逆向きに重ね合わせ内部にインナーフィンを配置したもの、或いは図２（Ａ）に示すような、一対の溝形プレートを互いに溝底が対向するように重ね合わせ、内部にインナーフィンを配置したである。この例では、比較的安価なフェライト系およびオーステナイト系のステンレス鋼板により、先ず、図１（Ａ）の如く、フィンを一例として波形或いはオフセットフィン形に曲折形成すると共に、外周を立ち上げたチューブ形成用のプレート２ａを曲折形成する。
【０００８】
次いで、その熱交換器用部品ごとにそれ単独で、そのステンレス鋼５の表面に無電解メッキによりリン含有ニッケル合金を被覆して、図１（Ｂ）の如く、その部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を形成する。このときのリン含有ニッケル合金は、一例としてリンの含有が４〜１５重量％程度のもので、残部がニッケルであるものを使用することができる。即ち、いわゆる中リンタイプのニッケル合金あるいは高リンタイプのニッケル合金である。
なお、フェライト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ等を用いることができ、オーストナイト系ステンレス鋼板としてはＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６その他を使用することができる。夫々の融点は前者が1510℃〜1532℃程度であり、後者が1400℃〜1420℃程度である。
【０００９】
また、無電解ニッケルメッキはニッケルイオンからジアリン酸ナトリウム等の還元剤によってニッケル金属が析出させるものであり、メッキ液の組成の一例として、メッキ液１リットル当たり硫酸ニッケル２０ｇ、ジアリン酸ナトリウム２５ｇ、乳酸２５ｇ、プロピオン３ｇ、鉛系安定剤小量としたものを使用し、メッキ液の温度を９０℃とすることができる。そして図１に示す如く、２５〜４０μｍのリン含有ニッケル合金皮膜３を形成することができる。
【００１０】
このような熱交換器用の各部品を図２（Ａ）の如く組立て、その熱交換器組立て体(2) を高温の真空炉内に入れる。なお、図２（Ｂ）はその要部拡大図である。そしてそのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させて、図３の如く、その表面にニッケル富裕化層４を形成させる。さらに炉内温度を上昇して、各部品表面に被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を溶融させ、各部品の接触部間にリン含有ニッケル合金を保持させ、次いで熱交換器組立て体(2) を冷却することにより、各部品間にそのリン含有ニッケル合金のろうフィレット４ａを形成して、ろう付け固定する。
このリン含有ニッケル合金の溶融温度は、880 ℃〜1100℃である。
【００１１】
このようにして比較的安価なステンレス鋼板５を用い、その表面にニッケル富裕化層４を形成すると共に、各部品間をリン含有ニッケル合金でろう付けすることにより、耐高温酸化性と耐蝕性とを有する熱交換器を完成することができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法は、ステンレス鋼材よりなる熱交換器用の各部品の表面に無電解メッキによりリン含有ニッケル合金皮膜３を被覆し、次いで熱交換器組立て体を高温の真空炉にいれて、そのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させてその表面にニッケル富裕化層４を形成させる。それと共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜３を真空炉内で溶融させる。次いで、その熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品の接触部間をリン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定するものである。
従って、無電解メッキにより被覆したリン含有ニッケル合金皮膜３によって、ニッケル富裕化層４の形成とろう付けとを行うことができ、製造が比較的容易で高品質の高耐蝕性熱交換器を安価に製造することができる。
即ち、従来ステンレス鋼板用ろう材として使用していた高価なアモルファスニッケルろうを不要とする。
【００１３】
また、ニッケル系粉末ろうを使用するときのように塗りむらを生じることなく、均一なリン含有ニッケル合金皮膜３を各部品表面に被覆することができる。それにより高品質なものとなる。
しかも、真空炉においてその部品表面にリン含有ニッケル合金を拡散させてそこにニッケル富裕化層４を容易に形成することによって、元のステンレス鋼に存在しない高耐蝕・高温酸化性を有する熱交換器となる。
【００１４】
上記構成において、リン含有ニッケル合金としてリンを４〜１５重量％含むものを用いることができる。
この場合には、さらに高耐蝕・高温酸化性を有する熱交換器となる。
上記構成において、ステンレス鋼板を曲折して予めフィンおよびプレート等の熱交換器用部品を形成し、次いでその表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を形成することができる。
このようにすることにより、各部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜３を均一に被覆させ、それを溶融・固化することにより部品表面にニッケル富裕化層４を容易に形成すると共に、それをろう材として各部品間を一体的に固定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高耐蝕性熱交換器の製造方法の第１工程を示す説明図。
【図２】同製造方法の第２工程を示す説明図。
【図３】同製造方法の第３工程を示す説明図。
【符号の説明】
１ フィン
２ 熱交換器組立て体
２ａ プレート
３ リン含有ニッケル合金皮膜
４ ニッケル富裕化層
４ａ ろうフィレット
５ ステンレス鋼板
Claims (3)
- リン含有ニッケル合金を、ステンレス鋼材よりなる熱交換器用の各部品の表面に無電解メッキにより被覆して、各部品表面にリン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成するする工程と、
次いでそれらの各部品を組み合わせて熱交換器組立て体を形成する工程と、
次いで、熱交換器組立て体を高温の真空炉に入れて、そのリン含有ニッケル合金を各部品表面から内部に拡散させて部品表面にニッケル富裕化層(4) を形成すると共に、被覆されたリン含有ニッケル合金皮膜(3) を溶融させる工程と、
次いで、その熱交換器組立て体を冷却することにより、各部品の接触部間をその表面に残存する前記リン含有ニッケル合金をろう材としてろう付け固定する工程と、
を具備する高耐蝕性熱交換器の製造方法。 - 請求項１において、
前記リン含有ニッケル合金は、リンを４〜１５重量％含むものである高耐蝕性熱交換器の製造方法。 - 請求項１または請求項２において、
ステンレス鋼板(5) を曲折してフィン(1) およびプレート(2a)の熱交換器用部品を成形し、次いでその表面に前記リン含有ニッケル合金皮膜(3) を形成する高耐蝕性熱交換器の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002371087A JP2004205059A (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | 高耐蝕性熱交換器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002371087A JP2004205059A (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | 高耐蝕性熱交換器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004205059A true JP2004205059A (ja) | 2004-07-22 |
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ID=32810066
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|---|---|---|---|
| JP2002371087A Pending JP2004205059A (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | 高耐蝕性熱交換器の製造方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2004205059A (ja) |
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-
2002
- 2002-12-20 JP JP2002371087A patent/JP2004205059A/ja active Pending
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