JP2010240696A

JP2010240696A - 管材の接合方法、ならびに、当該接合方法により接合した管材とフィン材とを接合した熱交換器

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Publication number: JP2010240696A
Application number: JP2009092962A
Authority: JP
Inventors: Tokinori Onda; 恩田時伯; Yoichi Kojima; 兒島洋一
Original assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: JP5731106B2

Abstract

【課題】トーチろう付け部の優先腐食を防止して、貫通漏れが早期に発生しない接合方法を提供する。
【解決手段】Ａｌ合金からなる芯材の外面に、純度９９．５ｗｔ％以上で０．５ｗｔ％以下の不純物を含有し、不純物がＳｉとして０．２５ｗｔ％以下、Ｆｅとして０．４０ｗｔ％以下で残部不回避不純物からなる純Ａｌのクラッド層を設けた管材を２本用意し、一方の管材の端部を拡管し、拡管部に他方の管材を挿入してトーチろう付けによって両管材を接合する方法において、トーチろう付けに用いるろう材が、Ｓｉ１１．０ｗｔ％〜１３．０ｗｔ％、Ｚｎ１．０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％で残部不回避不純物からなるＡｌ合金であり、トーチろう付けが６００℃に到達してから３〜８秒保持される管材の接合方法、ならびに、この接合方法によって接合した管材とフィン材とを接合した熱交換器。
【選択図】図１

Description

本発明は、トーチろう付けにより接合された部分のろう付け性及び耐食性を向上させた接合方法、ならびに、当該接合方法により接合した管材とフィン材とを接合した熱交換器に関する。

家庭用エアコンの熱交換器は、従来は銅製の管材とアルミニウムフィン材を機械的拡管により接合している。図６に示すように、この方法は、管材１の端より拡管用の治具７を管材内部に押し込み、管材を広げフィン材６と接合する方式である。この工程後、空いた端同士をＵ字の部品で繋ぎ、トーチろう付けにより接合して熱交換器を作製する。

近年、エアコンのリサイクルの観点から銅製の管材をアルミニウム合金製に換えることが提案されている。管材をアルミニウム合金にした場合でも同様に、フィン材と管材を機械的に拡管しトーチろう付けによって接合して熱交換器が作製される。

管材をアルミニウム合金製にした熱交換器では、従来の銅製の管材を用いた場合に比較して、フィン材と接していないＲベンド部及びＵベンド部に貫通腐食が発生してしまう問題を抱えていた。そこで、押し出し管の表面にＡｌ−１ｗｔ％Ｚｎ合金をクラッドした管材、Ｚｎを溶射した管材が用いられる。これにより、これらの管の表面に被覆されたＡｌ−１ｗｔ％％Ｚｎ合金や純Ｚｎが犠牲陽極材として作用し、フィン材と接していないＲベンド部やＵベンド部の貫通腐食が防止できることがわかった。

しかしながら、これらのクラッド管やＺｎ溶射管を用い、４０４７合金のろう材を用いてトーチろう付けを行った場合、管のトーチろう付け部の接合部において貫通腐食漏れが発生してしまう問題が生じた。図７に示すように、Ｒベンド部及びＵベンド部において犠牲陽極材として作用するＡｌ−Ｚｎ層を備える管材では、通常、４０４７合金のろう材を用いてトーチろう付けすると、接合部においてクラッド層がろう材層より電位的に卑になり、そのためろう材層より優先的に腐食する。また、Ｚｎ溶射管の場合には、ろう材フィレット部にＺｎ濃化層が形成されることによって貫通腐食が生じるものである。図７において、１は端部が拡管された管材、２は管材１に挿入される管材、３はろう付け部において優先的に腐食した犠牲陽極材、５はろう材をそれぞれ示す。

このような接合部の腐食を防止する手段として、特許文献１に記載のように、アルミニウム管体の接合部を、内側にろう材層又ははんだ層を設けたスリーブによって囲繞した後に加熱接合することが考えられる。この方法では接合部分の長さが長くなることで貫通漏れまでの時間を延ばすことができるが、犠牲材の優先腐食を完全に防止することはできない。またこの方法を用いると、接合部分にスリーブを接続するため、部品点数及び工数の増加につながりコストが増加する問題がある。

特開昭５８−１６３５７２号公報

一方、家庭用熱交換器に用いるフィン材にはＪＩＳＡ１２００合金等が用いられるが、このフィン材と管材の電位構成が適当でない場合、つまりフィン材より管材表面の電位が大幅に卑になると、管材が犠牲材となってフィン材を防食する構成になり、フィン材と管材が接合した部分において管材が腐食して隙間腐食を発生させ、この管材部分において早期貫通腐食を生じてしまう問題もあった。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、接合部であるトーチろう付け部における良好なろう付け性及び耐優先腐食性を備え、かつ、非接合部であるＲベンド及びＵベンド部における耐食性を備えた接合管材を提供し、かつ、これら管材とフィン材を接合した熱交換器であって管材／フィン材の接合部での隙間腐食を防止した熱交換器を提供することを目的とする。

本発明はこのような問題を解決するために、請求項１において、Ａｌ合金からなる芯材の外面に、純度９９．５ｗｔ％以上で０．５ｗｔ％以下の不純物を含有し、当該不純物がＳｉとして０．２５ｗｔ％以下、Ｆｅとして０．４０ｗｔ％以下で残部不回避不純物からなる純Ａｌのクラッド層を設けた管材を２本用意し、一方の管材の端部を拡管し、当該拡管部に他方の管材を挿入してトーチろう付けによって両管材を接合する方法において、トーチろう付けに用いるろう材が、Ｓｉ１１．０ｗｔ％〜１３．０ｗｔ％、Ｚｎ１．０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％で残部不回避不純物からなるＡｌ合金であり、トーチろう付けが６００℃に到達してから３〜８秒保持されることを特徴とする管材の接合方法とした。また、請求項２では、請求項１に記載の接合方法により接合した管材と、フィン材とを接合した熱交換器とした。

本発明によれば、トーチろう付けによる接合部の良好なろう付け性と耐優先腐食性、ならびに、非接合部での耐腐食性を防止した接合管材を提供でき、更に、管材／フィン材の隙間腐食を防止して早期に貫通孔食を発生させるようなことがない熱交換器を提供できる。

本発明に係る接合方法を示す断面図である。クラッド管における接合部の電位状態を説明する断面図である。クラッド管における腐食進行を模式的に示す断面図である。Ｚｎ溶射管における接合部の電位状態を説明する断面図である。Ｚｎ溶射管における腐食進行を模式的に示す断面図である。管材とフィン材との接合を説明する断面図である。管材の優先腐食を示す断面図である。熱交換器ミニコアの接合部と非接合部を示す平面図である。熱交換器ミニコアの接合部と非接合部を示す正面図である。

Ａ．貫通漏れ現象のメカニズム
本発明者らは、Ａｌ−１ｗｔ％Ｚｎをクラッドしたクラッド管材をトーチろう付けによって接合した場合に、接合部においてクラッド管材の犠牲材が優先腐食して貫通漏れに至る現象や、Ｚｎ溶射管材をトーチろう付けによって接合した場合に、接合部のろう材フィレット部に発生するＺｎ濃化層が優先腐食して貫通漏れに至る現象についてメカニズムを検討した。具体的には図１に示すように、一端を拡管した管材１の拡管部に管材２を挿入して、トーチろう材５を用いてトーチろう付けによって両管材１、２を接合する場合について検討した。ここで、管材１、２の芯材４の外面に形成された層３は、クラッド層であるＡｌ−Ｚｎ層又はＺｎ溶射層を表す。

クラッド管材において貫通漏れに至る現象は、図２に示すように、接合部においてクラッド層であるＡｌ−Ｚｎ層３の腐食電位が、トーチろう材５及び管材の芯材４より卑であることに起因する。図２において、グラフの縦軸は、管材２の軸中心から半径方向への任意距離を示し、腐食電位は、各部位の相対的な電位を示す。そして、図３に模式的に示すように、腐食が進行した腐食中期では、管材２における接合部以外のＡｌ−Ｚｎ層３１が消失する。更に腐食が進行した腐食後期では、トーチろう材５とＡｌ−Ｚｎ層３の腐食電位差の作用によって、管材２の接合部におけるＡｌ−Ｚｎ層３２が優先的に腐食することが判明した。

Ｚｎ溶射管材において貫通漏れに至る現象は、図４に示すように、接合部のろう材フィレット部に発生したＺｎ濃化層５１の腐食電位が、トーチろう材５及び管材の芯材４より卑になっていることに起因する。図４において、グラフの縦軸は、管材２の軸中心から半径方向への任意距離を示し、腐食電位は、各部位の相対的な電位を示す。そして、図５に模式的に示すように、腐食が進行した腐食中期では、管材２における接合部以外のＺｎ溶射層３１が消失する。更に腐食が進行した腐食後期では、管材２における接合部以外のＺｎ溶射部が消失するだけでなく、トーチろう材５とＺｎ濃化層５１の腐食電位差の作用によって、Ｚｎ濃化層５１が優先的に腐食することが判明した。図５において、５２は腐食したＺｎ濃化層部分を表す。

本発明者らは、鋭意研究の結果、この優先腐食を防止する根本的対策として、クラッド管材における貫通漏れに対しては、接合部にＡｌ−Ｚｎ層を存在させないことが有効であることを見出した。具体的には、トーチろう付け時において、溶解したろう材によってＡｌ−Ｚｎ材を侵食させ、ろう材とＡｌ−Ｚｎ材を一体化させるものである。
一方、Ｚｎ溶射管材における貫通漏れに対しては、接合部のろう材層にＺｎ濃化層を存在させないことが有効であることを見出した。具体的には、トーチろう付けの前段階において、管材表面のＺｎ溶射層に熱拡散を加えて表層のＺｎ濃度を予め低濃度にしておくものである。

クラッド管材及びＺｎ溶射管材の何れの場合においても、トーチろう材には４０４７のろう材にＺｎを１．０〜２．０ｗｔ％添加することが必要であった。これにより、クラッド管材ではトーチろう材によるクラッド層の侵食が発生してクラッド層が消滅し、Ｚｎ溶射管材では接合部のＺｎ濃度が低濃度で均一になった。その結果、いずれの場合も管材接合部での優先腐食を防止できることが判明した。

しかしながら、このような管材接合部での優先腐食を防止しても熱交換器として耐食性を評価すると他の問題が生じた。家庭用エアコンの熱交換器コアのフィン材には、通常ＪＩＳＡ１２００合金が強度と熱伝導性の点から用いられている。Ａｌ−Ｚｎクラッド層やＺｎ溶射層を備える管材では、その表層とフィン材との電位の関係が、管材が犠牲層となりフィン材を防食する構成になっているため、管材とフィン材とが接合した部分において管材が腐食して隙間腐食を発生させ、この部分において管材に早期腐食貫通が発生する場合があることが判明した。本発明者らは、この隙間腐食を防止する根本的対策として、管材表面の電位をＡｌ−Ｚｎ層やＺｎ溶射層よりも貴にすることが有効であることを見出した。具体的には、純度９９．５ｗｔ％以上の純Ａｌをクラッド層とした管材を使用することが有効であることが判明した。

Ｂ．管材
本発明に係る管材は、Ａｌ合金からなる芯材の外面に純度９９．５ｗｔ％以上の純Ａｌのクラッド層を設けたものが用いられる。
図１に示すように、端部を拡管した管材１及びその拡管部に挿入される管材２とはいずれも、心材４とその外側にクラッドされたクラッド層３から構成される。クラッド層にはいずれも、純度９９．５ｗｔ％以上の純Ａｌが用いられる。また、管材１と２とは、通常、芯材及びクラッド層の金属組成、芯材及びクラッド層の厚さ、管材全体の外径及び内径が同じ、すなわち、同じ管材が用いられる。しかしながら、芯材及びクラッド層の金属組成、芯材及びクラッド層の厚さ、管材全体の外径及び内径の少なくともいずれかが異なるものを用いても良い。

Ｂ−１．芯材
本発明において管材の芯材成分については特に限定されるものではないが、後述する純Ａｌ層が犠牲防食可能な電位を示す合金であって、ろう付け時に溶融しない合金が用いられる。クラッド管に大きな強度が要求されない場合にはＪＩＳ３００３合金が用いられ、大きな強度が要求される場合にはＣｕの添加量が比較的多いＪＩＳ３１０５合金又はＡｌ−１％Ｍｎ−０．５％Ｃｕ合金等が好適に用いられる。芯材の成分としては、Ｓｉ０．６ｗｔ％以下、Ｆｅ０．７ｗｔ％以下、Ｍｎ０．８〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ％とするのが好ましい。

Ｓｉは不純物として含有されるが、この添加量が０．６ｗｔ％を超えると芯材の耐食性が劣る場合があるので、Ｓｉの添加量は０．６ｗｔ％以下とするのが好ましい。Ｆｅも不純物として含有されるが、この添加量が０．７ｗｔ％を超えると芯材の耐食性が劣る場合があるので、Ｆｅの添加量は０．７ｗｔ％以下とするのが好ましい。Ｍｎの添加量が０．８ｗｔ％未満であると管材の強度が劣る場合があり、１．５ｗｔ％を越えると管材の押し出しが困難になる場合がある。従ってＭｎの添加量は０．８ｗｔ％〜１．５ｗｔ％とするのが好ましい。Ｃｕの添加量が０．０５ｗｔ％未満であると芯材とクラッド層である純Ａｌ層との電位差が小さくなり、純Ａｌ層の犠牲効果が発揮されない場合がある。また、０．５ｗｔ％を超えると粒界腐食が発生してしまう場合がある。従ってＣｕの添加量は０．０５ｗｔ％〜０．５ｗｔ％とするのが好ましい。

Ｂ−２．クラッド層
芯材の外側に形成されるクラッド層は、純度９９．５％以上の純Ａｌ層である。Ａｌに含有される不純物であるＳｉやＦｅの含有量が、Ｓｉで０．２５ｗｔ％、Ｆｅで０．４０ｗｔ％を超えると純Ａｌ層の電位が貴になり、犠牲防食効果が損なわれる場合がある。その結果、管材が腐食環境に曝されるＲベンド部やＵベンド部の耐食性が劣ってしまう。従って本発明においては、クラッド管材の表面に純度９９．５％以上の純Ａｌを被覆することにした。不純物には不回避的な元素も含まれる。Ａｌ純度が９９．５％以上とするには、Ｓｉ、Ｆｅ及び不回避的元素から成る不純物の総量は、０．５ｗｔ％以下に規定される。したがって、不純物総量が０．５ｗｔ％以下の前提のもとに、Ｓｉが最大０．２５ｗｔ％まで、Ｆｅが最大０．４０ｗｔ％まで、ならびに、不回避的元素が含有されるものである。

クラッド層厚さは、５０μｍ〜１００μｍとするのが好ましい。クラッド層厚さが５０μｍ未満であると、Ｒベンド部やＵベンド部においてクラッド層の犠牲防食効果が十分に発揮されず貫通寿命が短くなる場合がある。一方、１００μｍを超えるとＲベンド部やUベンド部の耐食性は確保されるが、トーチろう付け部において、ろう付けによりクラッド層がトーチろう材により侵食しきれなくなるため、クラッド層の優先腐食が発生する場合がある。

Ｂ−３．管材の作製
管材は以下のようにして作製される。まず、円筒状の芯材の外面にクラッド層となる皮材スリーブを被せて、組み合わせビレットを作製する。所望のクラッド層厚さになるように、皮材スリーブの厚さを選定する。次いで、組み合わせビレットを加熱炉で３５０℃〜６００℃に均熱する。次いで、組み合わせビレットをダイスとラムノーズ間に狭持してコンテナ内に挿入し、ダイスとラムノーズを固定した状態で芯材内径より大きな外径をもつマンドレルを圧入し、芯材の内径を拡管して芯材と皮材間の空気を追い出す。更に、マンドレルを所定の位置に固定して、ホローシステムを前進させダイスを通して組み合わせビレットを押し出し、継ぎ目無しの中空管材とするものである。最後に、抽伸工程を経て所定の外径と内径を有するクラッド管を作製する。
これに代わって、押し出し成形によって芯材管を作製し、その外面にクラッド層を溶射によって形成してもよい。

Ｃ．トーチろう材
トーチろう材の成分は、Ｓｉ１１．０ｗｔ％〜１３．０ｗｔ％、Ｚｎ１．０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％のＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金が用いられる。Ｓｉ含有量が１１．０ｗｔ％未満のものは、ろう材の共晶組成から外れるために、ろう付け時において液相量が不足する。その結果、トーチろう付け性が劣る。一方、含有量が１３．０ｗｔ％を超えると、ろう材が過共晶組成になるためろう材中に大きなＳｉ粒の初晶が析出してろうの流動性を阻害する。その結果、トーチろう付け性が劣る。従ってＳｉ量を１１．０ｗｔ％〜１３．０ｗｔ％と規定した。

ろう材中のＺｎ含有量が１．０ｗｔ％未満のものは、純Ａｌクラッド層とろう材との電位差が大きくなるため、接合部において純Ａｌクラッド層の優先腐食が発生する。含有量が２．０ｗｔ％を超えると、ろう付け温度における液相量は十分でクラッド層を侵食できるが、ろう付け後に形成されるろう材層中のＺｎ含有量が多くなるため、ろう材層自身の腐食溶解量が多くなる。その結果、ろう材層が腐食溶解して接合部において貫通腐食が生じてしまう。従ってトーチろう材に含有されるＺｎ量を１．０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％と規定した。

また、本発明においては、トーチろう材としてワイヤー状のものを用いるのが好ましい。ワイヤーろう材は、所定成分に鋳造したものを４００℃に加熱してダイスを通して丸棒状に押し出し成型し、これをダイスに通して抽伸し所定径の線材を作製する。

Ｄ．トーチろう付け
図１に示すように、一端を拡管した管材１の拡管部に、接合部にフラックスを塗布した管材２を挿入する。次いで、接合部にトーチろう材５を配置し、プロパン・エアー・トーチ等のトーチを用いたトーチろう付けによって両管材１、２をろう付け接合する。フラックスには、フッ化物系フラックス、セシウム系フラックスを用いることができる。このように、トーチろう付け方法は、一般的な方法を用いることができる。

トーチろう付けの条件は、６００℃に到達してから３〜８秒保持される。ろう付け時の温度が６００℃で３秒未満の場合には、トーチろう付け部に均一に熱がいきわたらないため、ろう材が犠牲材を完全に侵食できない。一方、８秒を超えるとろうの侵食が激しくなり円滑な接合面が形成できなくなり、ろう付け性が劣る。また、ろう付け温度が６００℃未満であると、ろうの溶解が不十分でろう付けが不完全となる。従ってろう付け条件は、６００℃に到達してから３〜８秒保持と規定した。

Ｅ．熱交換器の作製
本発明に係る熱交換器は、上述の管材とフィン材とを接合することによって得られる。フィン材としては、ＪＩＳＡ１２００合金やＪＩＳＡ１１００合金等が用いられる。これらの合金を用いることで管材を入れるフィン穴の形状（バーリング形状）を、フィンと管を密着させる形状に成型できる。これら管材とフィン材と組み合わせて、拡管用の治具を管材内部に押し込み、管材を広げフィン穴と密着させ接合する。この後に、拡管用の治具を入れた管同士を、拡管した同構成のＵ字管の部品でつなぎ、接合部にワイヤーろうを配置してトーチろう付けすることによって熱交換器が製造される。

以下に、本発明例と比較例に基づいて本発明の実施の形態を具体的に説明する。

本発明例Ｎｏ．１〜９及び比較例Ｎｏ．１０〜１８
表１に、ワイヤーろう材の成分、純Ａｌクラッド層の不純物含有量、ならびに、ろう付け条件（温度と時間）を示す。ワイヤーろう材は、所定成分に鋳造した後に、丸棒に押し出し、次いでダイスを通して抽伸を行い１．４〜２．２ｍｍ径の線材として作製した。
管材は以下のようにして作成した。芯材としてＪＩＳ３００３の円筒を用い、その外面に不純物としてＳｉとＦｅを含有する純Ａｌ合金の皮材スリーブを被せ、組み合わせビレットを作製した。次いで、組み合わせビレットを加熱炉で３５０℃〜６００℃に均熱した。更に、組み合わせビレットをダイスとラムノーズ間に狭持してコンテナ内に挿入し、ダイスとラムノーズを固定した状態で芯材内径より大きな外径をもつマンドレルを圧入し、芯材の内径を拡管して芯材と皮材間の空気を追い出した。マンドレルを所定の位置に固定して、ホローシステムを前進させダイスを通して組み合わせビレットを押し出し、継ぎ目無しの中空管材を作製した。次いで、抽伸工程を経て外径φ８ｍｍ、内径φ７ｍｍのクラッド管を２本作製した。これらの管を用い、実際の熱交換器の接合部分と同じように、管材１を拡管し、その拡管部分に管材２を挿入した。次いで、接合部分にフッ化物系フラックスを塗布し、ワイヤーろう材を用いてトーチろう付けを行い接合試験片を得た。

上述のようにして作製した接合試験片を用いて以下の評価を行なった。
（１）管材同士の接合部におけるろう付け性評価
接合試験片の断面を切断し樹脂埋め研磨した後に、１０ｍｍ以上にわたって接合痕が存在していたものを○とし、接合痕が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下未満のものを△とし、５ｍｍ未満のものを×とした。○と△を合格とし、×を不合格とした。

次に、上述のようにして作製した接合試験片とＪＩＳＡ１２００合金からなるフィン材を成型加工し、管材試験片を液圧拡管し実際の熱交換器に似せたミニコアを成型し（図８、図９）、以下の評価を行なった。図８、図９において、１、２、６は他の図面と同じ部材であり、Ａは管材１と２の接合部、ＢはＲベンド部、ＣはＵベンド部、Ｄはフィン下部である。

（２）腐食試験
上述のようにして作製した熱交換器ミニコアを用い、ＪＩＳＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を２０００ｈ行なった。試験後、コアのフィン材を除去し、管材に付いた腐食生成物を濃硝酸とリン酸−クロム酸混液で除去した。次いで、図８、９に示す接合部における内側管材である管材２の腐食深さ、ならびに、非接合部であるＲベンド部、Ｕベンド部及びフィン下部の管材の腐食深さを焦点深度法にて測定した。結果を表１に示す。未貫通のものを合格とし、貫通したものを不合格とした。

比較例１９
芯材としてＪＩＳ３００３の円筒を用い、その外面にＡｌ−１％Ｚｎ合金の皮材スリーブを被せ、組み合わせビレットを作製した。次いで、組み合わせビレットを加熱炉で３５０℃〜６００℃に均熱した。更に、組み合わせビレットをダイスとラムノーズ間に狭持してコンテナ内に挿入し、ダイスとラムノーズを固定した状態で芯材内径より大きな外径をもつマンドレルを圧入し、芯材の内径を拡管して芯材と皮材間の空気を追い出した。マンドレルを所定の位置に固定して、ホローシステムを前進させダイスを通して組み合わせビレットを押し出し、継ぎ目無しの中空管材を作製した。次いで、抽伸工程を経て外径φ８ｍｍ、内径φ７ｍｍのクラッド管を２本作製した。これらの管を用い、実際の熱交換器の接合部分と同じように、管材１を拡管し、その拡管部分に管材２を挿入した。次いで、接合部分にフッ化物系フラックスを塗布し、ワイヤーろう材を用いて６００℃、３秒保持のトーチろう付けを行い接合試験片を得た。

比較例２０
管材としてＪＩＳ３００３のビレットを作製し、これを加熱炉で３５０℃〜６００℃に均熱した。次いで、ビレットをコンテナ内に挿入してダイスを通してビレットを押し出し中空管材を作製した。更に、Ｚｎ溶射ガンの中を通して付着量１０ｇ/ｍ^２のＺｎ溶射管を作製した。このＺｎ溶射管に、４３０℃で８時間の予備加熱処理を施した。このようにして、外径φ８ｍｍ、内径φ７ｍｍのＺｎ溶射管を２本作製した。これらの管を用い、実際の熱交換器の接合部分と同じように、管材１を拡管し、その拡管部分に管材２を挿入した。次いで、接合部分にフッ化物系フラックスを塗布し、ワイヤーろう材を用いて６００℃、５秒保持のトーチろう付けを行い接合試験片を得た。

表１から明らかなように、本発明例１〜８では、接合部におけるトーチろう付け性が良好であった。また、熱交換器ミニコアでの接合部及び非接合部における耐食性も良好であった。
比較例１０では、純Ａｌクラッド層のＳｉ量が本発明範囲を超えるため、Ｒベンド部とＵベンド部の耐食性が劣り貫通腐食を生じた。
比較例１１では、純Ａｌクラッド層のＦｅ量が本発明を超えるため、Ｒベンド部とＵベンド部の耐食性が劣り、貫通腐食を生じた。
比較例１２では、ろう材ワイヤーのＳｉ量が本発明未満のため、ろう材の液相線温度が下がるためトーチろう付け性が不良であった。
比較例１３では、ろう材ワイヤーのＳｉ量が本発明を超えるため、ろう材の液相線温度が下がるためトーチろう付け性が不良であった。
比較例１４では、ろう材ワイヤーのＺｎ量が本発明未満のため、Ｚｎ濃縮層とろう材部の電位差が大きくなり接合部に優先腐食が発生して接合部での耐食性に劣った。
比較例１５では、ろう材ワイヤーのＺｎ量が本発明を超えるため、ろう材中のＺｎ量が多くなりフィレット部の腐食量が多くなるため、接合部での耐食性に劣った。
比較例１６では、トーチろう付けの保持時間が本発明未満のため、接合部ののろう付け性が不良であった。
比較例１７では、トーチろう付けの保持時間が本発明を超えるため、接合部のろう付けが不良であった。
比較例１８では、トーチろう付けの温度が本発明未満のため、接合部のろう付けが不良であった。
比較例１９、２０では、純度９９．５ｗｔ％の純Ａｌクラッド層を用いていないため、フィン下部での耐食性に劣った。

このように本発明により、接合部であるトーチろう付け部における良好なろう付け性及び耐優先腐食性を備えると共に、非接合部であるＲベンド及びＵベンド部における耐食性を備えた接合管材が提供される。そして、これら管材とフィン材を接合することにより、管材／フィン材の接合部での隙間腐食を防止した熱交換器が提供される。

１……管材、チューブ
２……管材
３……クラッド層、Ｚｎ溶射層、犠牲陽極材
３１……Ａｌ−Ｚｎ層
３２……Ａｌ−Ｚｎ層
４……芯材
５……ろう材、トーチろう材
５１……Ｚｎ濃化層
５２……Ｚｎ濃化層
６……フィン
７……拡管用の治具
Ａ……接合部
Ｂ……Ｒベンド部
Ｃ……Ｕベンド部
Ｄ……フィン下部

Claims

Ａｌ合金からなる芯材の外面に、純度９９．５ｗｔ％以上で０．５ｗｔ％以下の不純物を含有し、当該不純物がＳｉとして０．２５ｗｔ％以下、Ｆｅとして０．４０ｗｔ％以下で残部不回避不純物からなる純Ａｌのクラッド層を設けた管材を２本用意し、一方の管材の端部を拡管し、当該拡管部に他方の管材を挿入してトーチろう付けによって両管材を接合する方法において、トーチろう付けに用いるろう材が、Ｓｉ１１．０ｗｔ％〜１３．０ｗｔ％、Ｚｎ１．０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％で残部不回避不純物からなるＡｌ合金であり、トーチろう付けが６００℃に到達してから３〜８秒保持されることを特徴とする管材の接合方法。
請求項１に記載の接合方法により接合した管材とフィン材とを接合した熱交換器。