JP2010197002A - 板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブ、アルミニウム製熱交換器及び板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム製熱交換器用チューブ造管時の通板方向と平行ではない、したがってアルミニウム製熱交換器用チューブ造管時の通板方向と交差する方向に伸びる溝13を付けることにより中柱部等の外部に露出していない犠牲陽極材とろう材の接合部へフラックスが溝13に案内されて流入しやすくなり、ろう付け性を向上することができる。
【選択図】図1
Description
ろう付方法には様々あるが、非腐食性フラックスであるフッ化物系フラックスを用いて、N2ガス中でろう付するNB法が一般的に用いられている。このNB法において使用されるろう材合金には、例えばJIS4343合金、JIS4045合金、JIS4047合金等のAl−Si系ろう材がある。
そのため、犠牲陽極材表面7の外部に露出していない領域7bとろう材表面8の外部に露出していない領域8bとの接合部9はフラックスが不足し、これがろう付け不良を引き起こす要因となっている。
したがってインナーフィンを有さず、組み立ててからフラックスを塗布するタイプのアルミニウム製熱交換器のろう付、特にB型チューブを用いた熱交換器のろう付けにおいて、中柱ろう付け部等の外部に露出していない犠牲陽極材表面とろう材表面との接合部のろう付不良を抑制する対策とはならない。
本発明の板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブ2は、図1(a)(b)若しくは図2(a)(b)に示す様にブレージングシート10のろう材8表面11及び犠牲陽極材7表面12の少なくともいずれか一方に、アルミニウム製熱交換器用チューブ2造管時の通板方向と平行でない各種溝13を有することを特徴とする。
Si:Siは融点を低下させ、ろう付け性を向上する効果を有する。Siの含有量は、2〜4%の範囲であり、2%未満ではその効果が小さく、4%を超えると融点が低くなり過ぎて溶融してしまい犠牲陽極材としての機能が低下する。
Mn:Mnは強度を高めるとともに耐食性を向上する効果を有する。Mnの含有量は1.8%以下であり、1.8%を越えると鋳造時に粗大な初晶Al6Mn化合物を生成し、加工性の低下、耐食性の低下をまねく。好ましい範囲は0.5〜1.5%である。
犠牲陽極材のクラッド厚さは特に限定されるものではないが、好ましい範囲は20μm〜60μmである。
心材はAl−Mn系合金、Al−Mn−Cu系合金を用いるが、必要に応じてSi、Mg,Ti、Zrを添加しても良い。
犠牲陽極材7表面はアルミニウム製熱交換器用チューブ2の外部側、内部側に限定されるものではなく、ラジエータ、ヒータ等の内部耐食性を要する場合は内部側を犠牲陽極材7表面とし、コンデンサ、エバポレータ等の外部耐食性を要する場合は外気側を犠牲陽極材7表面とすれば良い。
5本/cm未満では中柱部14へフラックスが流入する効果が小さく、深さ20μmを越えるとフラックスのみではなく、ろうも多量に流動するため心材にエロージョンが発生して耐食性が低下する。
表面開口部の幅が0.5mmを越えると毛細管力が働きにくくなる結果フラックスが流動しにくくなり中柱部14へフラックスが流入する効果を得られないためろう付け性が低下する。
表1に示す組成をもつ犠牲陽極材とJIS4045合金ろう材をそれぞれ金型鋳造により鋳造して、各々両面を面削して仕上げ、450℃にて熱間圧延により9mmの厚さまで圧延した。次に、心材としてJIS3003合金を金型鋳造により鋳造し、600℃×3hの均質化処理を実施し、その後面削して仕上げ、42mm厚とした。その後、心材の片面に15%のクラッド率で犠牲陽極材を、もう一方の面に15%のクラッド率でろう材を組み合わせて、450℃にて熱間圧延により圧着して、3mmの3層クラッドのブレージングシート10とした。その後、冷間圧延を行い、0.4mmの板材とした後に350℃×3hの中間焼鈍を行い、再度冷間圧延を行い板厚0.3mmのH14調質材とした。
(1) ろう付性:
特には溝加工を施さない図1(d)に示す平板サンプルd及び図1(a)(b)(c)に示すように、0.3mmのブレージングシート10のろう材8表面にプレス加工により各種溝13を形成させた平板サンプル11a、b、cを作製した。なお、ろう材8表面における溝加工の態様として図1(c)に示す通板方向と90°方向及び図1(b)に示す通板方向と45°方向以外に図1(c)に示すろう材8表面12がアルミニウム製熱交換器用チューブ2造管時の通板方向と0°方向、すなわち平行に相当するものを用意した。
以上の様にして外部側からのフッ化物フラックスの付着を行うことによって、図5(a)に示す様にろう付試験用TP15において、犠牲陽極材7とろう材8とによって囲まれた領域20における犠牲陽極材7とろう材8とには直接フッ化物フラックスは付着しない。
590℃の温度で3min保持のろう付加熱後、犠牲陽極材の耐食性を評価するため、犠牲陽極材7表面を露出させ、端面およびろう材8表面をシールしたサンプルを作製した。
外気側を想定した耐食性の評価は単板でCASS試験(JIS H8681)500hを実施した後に、犠牲陽極材7表面から光学顕微鏡を用いて焦点深度法により孔食深さを測定した。最大孔食深さが150μm未満のものは外部耐食性が良好「○」、150μm以上のものは外部耐食性が不十分「×」とした。
以上のろう付け性の評価結果を表2に、耐食性の評価結果を表3に示した。
15・・・ろう付試験用TP、17・・・フィレット。
Claims (5)
- Al−Mn系合金またはAl−Mn−Cu系合金を心材とし、一方の面にSi:2〜4%、Zn:2〜8%(質量%、以下同じ)を含有し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金犠牲陽極材をクラッドし、もう一方の面にAl−Si系またはAl−Si−Zn系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートを折り曲げて、ろう材8表面と犠牲陽極材表面との接合部をろう付けで接合してなり、犠牲陽極材表面及びろう材8表面の少なくともいずれか一方に、アルミニウム製熱交換器用チューブ造管時の通板方向と平行でない溝を有することを特徴とする板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
- 前記犠牲陽極材が、更にMn:1.8%以下、Ti:0.25%以下、Zr:0.25%以下のうち1種または2種を含有することを特徴とする請求項1記載の板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
- 前記溝が、その表面開口部の幅が0.5mm以下であり、深さ20μm以下でかつ5本/cm以上の間隔で設けられることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブを用いてなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
- ろう材表面と犠牲陽極材表面との接合部を有し、その接合部が外部に露出していないろう付けで接合される板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブを用い、Al−Mn系合金またはAl−Mn−Cu系合金を心材とし、一方の面にSi:2〜4%、Zn:2〜8%を含有し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金犠牲陽極材をクラッドし、もう一方の面にAl−Si系またはAl−Si−Zn系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートを用い、犠牲陽極材表面及びろう材表面の少なくともいずれか一方の面に、表面開口部の幅が0.5mm以下であり、深さ20μm以下でかつ5本/cm以上の間隔でアルミニウム製熱交換器用チューブ造管時の通板方向と平行でない溝を設けることを特徴とする板折り曲げ式のアルミニウム製熱交換器用チューブの製造方法。
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