JP2016003356A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は耐食性に優れた熱交換器の提供を課題とする。【解決手段】チューブとアウターフィンをろう付けした熱交換器であって、チューブが、芯材とろう材と犠牲材からなるブレージングシートにより構成され、芯材がＭｎ：１．２〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｆｅ：０．２１〜０．５％、Ｃｕ：０．５〜１．３％含有するアルミニウム合金からなり、ろう材がＳｉ：６．０〜１１．０％、Ｚｎ：０．１〜５．０％含有するアルミニウム合金からなり、犠牲材がＺｎ：４．０〜７．０％、Ｍｇ：１．２〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜０．４％含有するアルミニウム合金からなり、チューブの表面に形成されたろう材のうち、少なくともアウターフィンとの接合部および接合部近傍のろう材と、チューブの芯材およびアウターフィンの電位の順列が、チューブの芯材、チューブのろう材、アウターフィンの順で卑とされたことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に関するものである。

従来から、アルミニウム合金製の自動車用熱交換器が知られている。この熱交換器は、例えばアウターフィン、チューブ、ヘッダープレート、サイドサポートなどの部材から構成されている。また、自動車用熱交換器は、一般に、フッ化物系フラックスを用い、６００℃前後の温度でなされるろう付け処理により前記の各部材を接合して製品化される。

また、熱交換器を構成するチューブやヘッダープレートがブレージングシートから構成されることがある。このブレージングシートとして、例えば、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅを規定の範囲含有させたアルミニウム合金で構成される芯材の一方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材を貼り合わせ、他方の面に、芯材より電気化学的に卑なアルミニウム合金の犠牲材（内張材）を貼り合せた構成が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。ここで用いる犠牲材は前記芯材よりも電気化学的に卑な材料とすることにより、犠牲陽極材として機能し、芯材の腐食を防止することができる。

特開平９−２９５０８９号公報 特開２０１２−１１７１０７号公報

ところで、熱交換器のチューブ材に使用されるブレージングシートは、熱交換器の小型化、高性能化のため、さらなる薄肉化が要求されている。しかしながら、上述した従来技術では、薄肉化に見合う強度向上には不足であり、逆に合金元素を増加させたのでは、材料強度の向上に背反して鋳造性の悪化が問題となりやすい。
また、薄肉化した場合、犠牲材に添加されたＺｎの芯材内部への拡散及び芯材に添加されたＣｕの犠牲材内部への拡散が進行することになり、犠牲材と芯材間の電位勾配が減少し、チューブ内周面の耐食性が低下する。

また、芯材に添加されたＣｕのろう材側への拡散も同様に進行するので、チューブ外面側の耐食性が低下する問題もある。特に、チューブ外面側の耐食性は、アウターフィンとの接合フィレットへＣｕが濃縮することで電位が貴となり、アウターフィンによる犠牲陽極効果が十分に得られず、チューブに早期に貫通孔が発生する問題があった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、薄肉構造としても強度が高く、耐食性に優れる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明は前記課題を解決するために、チューブとアウターフィンとを組み合わせてろう付けされた熱交換器であって、前記チューブが、芯材とこの芯材の一方の面に形成されたろう材と前記芯材の他方の面に形成された犠牲材とからなるブレージングシートにより構成され、前記芯材が、質量％でＭｎ：１．２〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｆｅ：０．２１〜０．５％、Ｃｕ：０．５〜１．３％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記ろう材が、質量％でＳｉ：６．０〜１１．０％、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記犠牲材が、質量％でＺｎ：４．０〜７．０％、Ｍｇ：１．２〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、前記チューブの表面に形成されたろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材と、前記チューブの芯材およびアウターフィンの電位の順列が、前記チューブの芯材、前記チューブのろう材、前記アウターフィンの順で卑とされたことを特徴とする。

本発明において、前記アウターフィンが、質量％でＺｎ：０．５〜３．５％含有するアルミニウム合金からなることが好ましい。
本発明において、前記アウターフィンの電位が−８３０ｍＶ〜−７５０ｍＶの範囲であり、かつ、前記アウターフィンの電位が、前記チューブ表面のろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材の電位より３０ｍＶ以上卑であることを特徴とする。
本発明において、前記チューブの芯材と前記アウターフィンとの電位差が１２０〜２２０ｍＶの範囲にあることを特徴とする。
本発明において、前記犠牲材がさらに質量％でＴｉ：０.３％以下を含有することが好ましい。

本発明の熱交換器は、前記の組成を有する芯材とろう材と犠牲材を用いる事で、チューブを薄肉化し例えばその板厚を０．２ｍｍ未満としても、熱交換器用として十分な強度を得ることができる。
また、ろう材へＺｎを規定量添加することでチューブ単体での外周面側の電位勾配を確保し、耐食性を向上させることができる。
加えて、アウターフィン、チューブのろう材、芯材の電位バランスを適正化することで、アウターフィンによる犠牲陽極効果を高め、チューブを従来よりも薄肉化した場合であっても、耐食性に優れる熱交換器を提供できる。

本発明の一実施形態である熱交換器に採用されるブレージングシートの断面図。 図１に示すブレージングシートを用いて形成したチューブの一例を示す断面図。 本発明の一実施形態である熱交換器の一部を断面とした斜視図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。

＜ブレージングシート＞
図１は本実施形態の熱交換器２０（図３参照）に用いられるブレージングシート１の断面図である。このブレージングシート１は、アルミニウム合金からなる芯材１ａと、この芯材１ａの一面側に被着（クラッド圧着）されたアルミニウム合金からなる層状のろう材１ｂと、芯材１ａの他面側に被着（クラッド圧着）されたアルミニウム合金からなる層状の犠牲材１ｃを主体として構成されている。

被着（クラッド圧着）は、一般に熱間圧延により行われる。その後、さらに冷間圧延を行うことで所望の厚さのアルミニウム合金ブレージングシート１が得られる。クラッド材の構成は、例えば、犠牲材１ｃ：芯材１ａ：ろう材１ｂ＝１５％：７５％：１０％とすることができる。ただし、上記クラッド材の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、犠牲材１ｃのクラッド率を１７％や２０％にしてもよい。
また、本実施形態の熱交換器２０に採用されるブレージングシート１は、その厚さが、０．２ｍｍ未満、例えば、０．１８ｍｍ程度の薄肉構造であっても良い。これにより、軽量かつ安価な熱交換器２０を構成することができる。

＜チューブ＞
図２に示すように、前記ブレージングシート１を成形ロール等により犠牲材１ｃを内側に、ろう材１ｂを外側になるように偏平管状に成形しながらブレージングシート端縁の突合せ部分を溶接して一体化する電縫溶接管としてのチューブ１０を構成できる。

＜熱交換器＞
図２に示す構造のチューブ１０を用いて、例えば図３に示す形状の熱交換器２０を構成することができる。
熱交換器２０は、例えば自動車のラジエータ等に用いられる構造とされ、チューブ１０と、ヘッダー２１と、アウターフィン２２と、サイドサポート２３とから概略構成されている。
ヘッダー２１とチューブ１０とは、ヘッダー２１に複数整列形成されたスロット（差込孔）２１ａに各チューブ１０の端部を差し込み、差込部分の周りに配置したろう材１ｂを用いて両者を相互にろう付けすることで接合されている。また、チューブ１０とアウターフィン２２は、チューブ１０を構成するブレージングシート１に設けられたろう材１ｂを用いて、両者を相互にろう付けすることで接合されている。
なお、チューブ１０を形成する際のブレージングシート１の端部１Ａ、１Ａのろう付け（図２参照）と、ヘッダー２１とチューブ１０のろう付けと、チューブ１０とアウターフィン２２のろう付けは熱交換器２０の組み立て時に同時に行うことができる。

次に、本実施形態におけるアウターフィン２２、並びにチューブ１０の芯材１ａ、ろう材１ｂ、及び犠牲材１ｃの組成について説明する。
＜アウターフィン＞
チューブ１０に接合されるアウターフィン２２は、質量％で０．５〜３．５％のＺｎを添加したアルミニウム合金から形成することが好ましい。なお、本明細書において組成比の上限と下限を０．５〜３．５％のように表記した場合、特に説明しない限り上限と下限を含むものとする。よって、０．５〜３．５％は０．５％以上、３．５％以下の範囲であることを意味する。
アウターフィン２２は、上記組成を有するアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程などを経て、波形形状に加工される。なお、アウターフィン２２の製造方法は、特に限定をされるものではなく、既知の製造方法を適宜採用することができる。

アウターフィン２２の電位（孔食電位ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ）は、−８３０ｍＶ以上−７５０ｍＶ以下であることが望ましい。アウターフィン２２の電位を−７５０ｍＶ超とすると、ろう付け後のチューブ１０のろう材１ｂが示す電位に対し、アウターフィン２２の電位を十分に卑とすることができず、アウターフィン２２による犠牲陽極効果が不十分となる虞がある。また、アウターフィン２２の電位を−８３０ｍＶ未満とすると、アウターフィン２２の腐食速度が増加し、早期にアウターフィンが腐食することで充分な犠牲防食効果が得られない。
アウターフィン２２の電位は、アウターフィン２２を構成するアルミニウム合金のＺｎ含有量により調整することができる。以下、アウターフィン２２に含まれるＺｎの含有量の範囲について詳しく説明する。

［成分］
アウターフィン２２は、Ｍｎ、Ｚｎを含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量はＭｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５質量％〜３．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％である。以下、各成分について説明する。
［Ｚｎ：０．５質量％〜３．５質量％］
Ｚｎは、アルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、上述の範囲でアウターフィン２２に添加した場合、ろう材１ｂに対し望ましい電位差を確保することが可能となり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。しかし、Ｚｎ含有量が０．５質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、３．５質量％を超えると、電位が著しく卑となり、腐食速度が増加することでアウターフィンが早期に腐食する。

[Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ]
Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎは、アルミニウム合金中にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、あるいは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系などの金属間化合物を晶出させてアルミニウム合金の強度を向上させる。これらの含有量が多すぎる場合は、腐食速度が速くなり過ぎることがあり、巨大晶出物が析出するなどの問題を生じるので、上述の範囲が望ましいが、これら元素の含有量を本実施形態では限定するものではなく、上述のＺｎの含有量制御により電位勾配を本実施形態において望ましい範囲に制御できれば、これら元素の含有量を特に制限する必要はない。

＜チューブの芯材＞
チューブ１０の芯材１ａは、質量％でＭｎ：１．２〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｆｅ：０．２１〜０．５％、Ｃｕ：０．５〜１．３％含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物の組成を有するアルミニウム合金からなる。
以下、チューブ１０の芯材１ａを構成するアルミニウム合金の各構成元素含有量の範囲について詳しく説明する。

［成分］
［Ｍｎ：１．２質量％〜１．８質量％］
Ｍｎはマトリックス中にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果がある。しかし、Ｍｎ量が１．２質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、１．８質量％を超えると鋳造時に巨大な金属間化合物を生成するため材料の成形性が低下する。なお、同様の理由からＭｎ含有量について、１．４〜１．８質量％とすることが望ましく、さらには１．５〜１．７５質量％の範囲にすることがより望ましい。

［Ｓｉ：０．４〜１．３質量％］
Ｓｉはマトリックス中にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果がある。しかし、Ｓｉ量が０．４質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、１．３質量％を超えると材料の融点が低下する。なお同様の理由からＳｉ含有量について、０．６〜１．２質量％とすることが望ましく、さらには０．７〜１．１質量％の範囲にすることがより望ましい。

［Ｆｅ：０．２１〜０．５質量％］
Ｆｅはマトリックス中にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を微細に形成し、材料強度を高める効果や、ろう付け熱処理後の結晶粒を微細化することにより、ろう付け後の強度を向上させる効果がある。しかし、Ｆｅ量が０．２１質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、０．５質量％を超えると耐食性が劣化したり、鋳造時に巨大な金属間化合物を生成して材料の成形性が低下する。なお、同様の理由によりＦｅ含有量について０．２５〜０．４５質量％とすることが望ましく、さらには、０．２８〜０．４０質量％の範囲とすることがより望ましい。

［Ｃｕ：０．５質量％〜１．３質量％］
Ｃｕはマトリックス中に固溶し、材料の強度を高める効果や、芯材１ａに添加した場合、芯材１ａの電位を貴として犠牲材１ｃとの電位差が大きくなるため、耐食性を向上させる効果がある。
しかし、Ｃｕ量が０．５質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、１．３質量％を超えると材料の融点が低下する。なお、同様の理由によりＣｕ含有量について、０．６〜１．２質量％とすることが望ましく、さらには、０．７〜１．１質量％の範囲とすることがより望ましい。

＜チューブのろう材＞
チューブ１０のろう材１ｂは、Ｓｉを６．０質量％〜１１．０質量％、Ｚｎを０．１質量％〜５．０質量％含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物のアルミニウム合金からなる。
以下、チューブ１０のろう材１ｂを構成するアルミニウム合金の各構成元素の含有量の範囲について詳しく説明する。

［成分］
［Ｓｉ：６．０質量％〜１１．０質量％］
ろう材１ｂ中に含まれるＳｉは融点を下げると共に流動性を付与する成分であり、その含有量が６質量％未満では所望の効果が不十分であり、一方、１１質量％を越えて含有するとかえって流動性が低下するので好ましくない。したがって、ろう材１ｂ中のＳｉの含有量は６．０〜１１．０質量％の範囲が好ましい。

［Ｚｎ：０．１質量％〜５．０質量％］
Ｚｎは、アルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、ろう材１ｂに添加した場合、芯材１ａとの電位差が大きくなり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。しかし、Ｚｎ量が０．１質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、５．０質量％を超えると、ろう材１ｂの電位が卑となりすぎて、アウターフィン２２との電位差を確保することができなくなる。

＜チューブの犠牲材＞
チューブ１０の犠牲材１ｃは、Ｚｎを４．０質量％〜７．０質量％、Ｍｇを１．２質量％〜２．５質量％、Ｓｉを０．１質量％〜０．４質量％含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物の組成を有するアルミニウム合金からなることが好ましい。
以下、チューブ１０の犠牲材１ｃを構成するアルミニウム合金の各構成元素の限定理由について説明する。

［成分］
［Ｚｎ：４．０〜７．０質量％］
Ｚｎはアルミニウム合金の電位を卑にする作用があり、犠牲材１ｃに添加した場合、芯材１ａとの電位差が大きくなり、耐食性に有効な電位勾配ができることで、ブレージングシート１（即ちチューブ１０）の耐食性を向上させ、腐食深さを低減する効果がある。また、Ｚｎはろう付け後のごく短時間のうちにＭｇと微細なＭｇ−Ｚｎ化合物を形成して、ろう付け後の強度を高める効果がある。
しかし、Ｚｎ量が４．０質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、７．０質量％を超えると腐食速度が速くなりすぎることで犠牲材１ｃが早期に消失し、腐食深さが増加する。なお、同様の理由により、Ｚｎ含有量について、４．５〜７．０質量％とすることが望ましく、さらには４．８〜６．８質量％の範囲とすることがより望ましい。

［Ｍｇ：１．２〜２．５質量％］
Ｍｇはろう付け後に芯材へ拡散して、ＭｇとＳｉが共存する領域において、Ｓｉと微細なＭｇ−Ｓｉ化合物を形成して材料の強度を向上させる効果がある。しかし、Ｍｇ量が１．２質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、２．５質量％を超えると材料の成形性が低下する。なお、同様の理由からＭｇ含有量について、１．２〜２．２質量％とすることが望ましく、さらには１．３〜２．０質量％の範囲にすることがより望ましい。

［Ｓｉ：０．１〜０．４質量％］
ＳｉはＭｇと微細なＭｇ−Ｓｉ化合物を形成することで材料の強度を向上させる効果がある。しかし、Ｓｉ量が０．１質量％未満ではその効果が充分に発揮されず、０．４質量％を超えると材料の融点が低下する。なお同様の理由からＳｉ含有量を０．１３〜０．３５質量％とすることが望ましく、さらには０．１５〜０．３２質量％の範囲にすることがより望ましい。
［Ｔｉ：０．３質量％以下］
Ｔｉを添加すると鋳造時にＴｉ濃度が高い部分と低い部分が生成し、これらが材料中に層状のＴｉ濃度分布を形成することで、耐食性が向上する。しかし、Ｔｉ量が０．３質量％を超えると材料の鋳造性や加工性が悪化する。これらの理由からＴｉの含有量を０．０１〜０．２５質量％の範囲とすることが望ましい。

＜電位の順列＞
従来から、チューブ１０の内周面において、耐食性を高めるために、犠牲材１ｃの電位を芯材１ａの電位に対し卑とすることが知られている。しかしながら、チューブ１０の外周面においては、チューブ１０とアウターフィン２２のろう付けの過程において、芯材１ａに添加されたＣｕがろう材１ｂへ拡散し、アウターフィン２２との接合部３０（フィレット）へＣｕが濃縮することで電位が貴となり、チューブ１０に貫通孔が発生する問題があった。

本実施形態の熱交換器２０においては、ろう付け後において、チューブ１０とアウターフィン２２との接合部３０におけるろう材１ｂと、前記芯材１ａと、前記アウターフィンとの電位の順列が、前記芯材１ａ、前記接合部におけるろう材１ｂ、前記アウターフィンの順で卑となっている。
これによって、アウターフィン２２にチューブ１０に対する犠牲陽極効果を与え、チューブ１０の耐食性を高め、貫通孔が発生することを防ぐことができる。

より具体的には、アウターフィン２２と接合部３０のろう材１ｂとの電位差が、３０ｍＶ以上であることが望ましい。また、アウターフィン２２と芯材１ａとの電位差が、１２０ｍＶ以上２２０ｍＶ以下であることが望ましい。これにより、耐食性を高い熱交換器２０を作製することができる。
以上構成の熱交換器２０において、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕの含有量を特定の範囲として芯材１ａを薄肉化に対応した高強度材としながら、犠牲材１ｃについてもＭｇ、Ｓｉを特定の範囲として犠牲材１ｃを薄肉化に対応した高強度材とした上に、アウターフィン２２と接合部３０と芯材１ａとの電位差バランスを上述のようにすることで、チューブ１０の薄肉化に対応し、チューブ１０を薄型化しても熱交換器２０として必要な強度を有するとともに、耐食性に優れた熱交換器２０を提供できる。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜試料の作製＞
半連続鋳造により芯材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、及びろう材用アルミニウム合金を鋳造した。なお、芯材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金の組成については、後段にまとめて示す。
得られた芯材は５８５℃で８ｈｒの均質化処理を行なった。この均質化処理の条件は一例であり、温度：５５０〜６００℃、保持時間：８〜１６ｈの範囲から選択することができる。また、犠牲材及びろう材も同様の均質化処理を行なうことができる。

次に、芯材の一方の面に犠牲材を、さらに他方の面にろう材を組み合わせて熱間圧延してクラッド材とし、さらに冷間圧延を行った。その後、中間焼鈍を３３０℃で６ｈｒ行い、所定の圧延率とした最終の冷間圧延により厚さ０．１８ｍｍのＨ１４調質のクラッド材（試料）を作製した。クラッド材の構成は、犠牲材：芯材：ろう材（厚さ）＝１５％：７５％：１０％とした。ただし、中間焼鈍は、温度：２００〜３８０℃、保持時間：１〜６ｈの範囲から選択することができる。

以上の工程を経て、サンプルＮｏ.１〜Ｎｏ.２１のブレージングシートを作製した。以下の表１にサンプルＮｏ.１〜Ｎｏ.２１のブレージングシートの芯材、ろう材、犠牲材の組成を示す。なお、表１において、表記された元素の残部は、Ａｌ及び不可避不純物である。

以下、表１に示すブレージングシートの各サンプルの特徴について説明する。
サンプルＮｏ．１、２は、芯材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルＮｏ．３、４は、ろう材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルＮｏ．５、６は、ろう材のＺｎの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。
サンプルＮｏ．７、８は、犠牲材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。サンプルＮｏ．９、１０は、犠牲材のＺｎの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限とした試料である。
サンプルＮｏ．１１は、芯材、ろう材、犠牲材を構成するＡｌと不可避不純物以外の構成元素を好ましい範囲の中で、中程の含有量とした試料である。

サンプルＮｏ、１２、１３は、芯材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満としたものである。サンプルＮｏ、１４、１５は、ろう材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。サンプルＮｏ、１６、１７は、ろう材のＺｎの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。サンプルＮｏ、１８、１９は、犠牲材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。
サンプルＮｏ.２０、２１は、犠牲材のＭｇの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限超、下限未満とした試料である。

次に、各ブレージングシートを成形ロールを用いて図２に示す構造の電縫溶接チューブに加工し、さらに表２に示す組成のサンプルＮｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｅのアウターフィンとし、板厚１．２ｍｍのヘッダープレート（犠牲材：ＪＩＳ７０７２／芯材：ＪＩＳ３００３＋０．５％Ｃｕ／ろう材：４３４３、クラッド率 犠牲材：１０％、ろう材：１０％）と組み合わせて熱交換器を作製した。ろう付けは熱交換器へ外部からフッ化物フラックスを塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中に保持して６００℃×３分のろう付け相当熱処理（室温から６００℃まで昇温時間は５〜７分）を施した。

表２に示すアウターフィンの各サンプルの特徴について説明する。
サンプルＮｏ．Ａは、アウターフィンのＺｎの含有量を調整し好ましい範囲の上限超とした試料である。サンプルＮｏ．Ｂは、アウターフィンのＺｎの含有量を調整し好ましい範囲の上限とした試料である。サンプルＮｏ．Ｃは、アウターフィンのＺｎの含有量を調整し好ましい範囲の中程とした試料である。サンプルＮｏ．Ｄは、アウターフィンのＺｎの含有量を調整し好ましい範囲の下限とした試料である。サンプルＮｏ．Ｅは、アウターフィンのＺｎの含有量を調整し好ましい範囲の下限未満とした試料である。

＜評価＞
以上の手順で作製した、ろう付け品の熱交換器に対して、電位差、耐食性、ろう付け後強度をそれぞれ測定した。電位差、耐食性、ろう付け後強度の測定方法を以下に示す。また、測定結果を表３に示す。

「孔食電位」
アノード分極測定を実施し、アウターフィンとろう材の接合部、並びにアウターフィンと芯材の各々の孔食電位を測定した。アノード分極には飽和カロメル電極を用い、窒素ガスの吹き込みにより脱気した４０℃の２．６７％ＡｌＣｌ_３溶液中で電位掃引速度０．５ｍＶ／ｓで測定した。

「耐食性」（外部耐食性測定試験）
アウターフィンとチューブをろう付熱処理により組み合わせた熱交換器（ミニコア）について、ＡＳＴＭ Ｇ８５−Ａ３で規定されているＳＷＡＡＴ試験を５００時間実施し、５００時間経過後のチューブ材の最大腐食深さを測定した。

「熱交換器耐久性」
作製した熱交換器に０．５⇔１５０ｋＰａの繰り返し加圧試験を実施し、部材に破断が発生するまでの回数を測定した。本例では、強度に関する評価項目として、熱交換器の耐久性を記載した。

表３において、［孔食電位順列］は、チューブ芯材＞チューブろう材＞アウターフィン材：○、それ以外：×で示した。
表３において、［耐食性］は、腐食深さ４０μｍ以下：◎、４１〜７０μｍ：○、７１μｍ以上：×で示した。
表３において、［耐久性］は、部材破断までの繰り返し回数が１５万回以上：◎、１０〜１５万回未満：○、１０万回未満：×で示した。

熱交換器サンプルＮｏ．１、２は、芯材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルＮｏ．３、４は、ろう材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルＮｏ．５、６は、ろう材のＺｎの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素はそれぞれ好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルＮｏ．７、８は、犠牲材のＳｉの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素は好ましい範囲内とした試料である。
熱交換器サンプルＮｏ．９、１０は、犠牲材のＺｎの含有量を調整し、それぞれ好ましい範囲の上限、下限に設定し、他の含有元素はそれぞれ好ましい範囲内とした試料である。熱交換器サンプルＮｏ.１〜１０の実施例試料は、耐食性に優れ、ろう付け後の強度が高く、耐久性にも優れていた。
熱交換器サンプルＮｏ．１１、１２、１３は、芯材、ろう材、犠牲材を構成する各元素をいずれも好ましい範囲内に設定し、チューブサンプルＮｏ.１１を用い、表２に示すアウターフィンサンプルＮｏ.Ｂ、Ｃ、Ｄを使い分けた試料であるが、耐食性に優れ、ろう付け後の強度が高く、耐久性にも優れていた。

熱交換器サンプルＮｏ.１４は、チューブサンプルＮｏ.１２を用いた試料であるが、芯材のＳｉ量が多いため、ろう付け時にチューブ芯材が溶融した。
熱交換器サンプルＮｏ.１５は、チューブサンプルＮｏ.１３を用いた試料であるが、芯材のＳｉ量が少ないため、耐久性に劣る結果となった。
熱交換器サンプルＮｏ.１６は、チューブサンプルＮｏ.１４を用いた試料であるが、ろう材のＳｉ量が多すぎるため、フィンに対しろうの侵食が起こり、座屈が発生した。座屈とは、ろう付け時に流動ろうにより、アウターフィンが浸食されて欠損することで熱交換器の形状が保てなくなる状態を意味する。
熱交換器サンプルＮｏ.１７は、チューブサンプルＮｏ.１５を用いた試料であるが、ろう材のＳｉ量が少ないため、フィンとチューブの接合不良を生じた。
熱交換器サンプルＮｏ.１８は、チューブサンプルＮｏ.１６を用いた試料であるが、ろう材のＺｎ量が多いため、フィンとチューブの接合不良を生じた。
熱交換器サンプルＮｏ.１９は、チューブサンプルＮｏ.１７を用いた試料であるが、ろう材のＺｎ量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性に不足を生じた。
熱交換器サンプルＮｏ.２０は、チューブサンプルＮｏ.１８を用いた試料であるが、犠牲材のＳｉ量が多いため、ろう付け時に犠牲材が溶融した。
熱交換器サンプルＮｏ.２１は、チューブサンプルＮｏ.１９を用いた試料であるが、犠牲材のＳｉ量が少ないため、耐久性が低下した。
熱交換器サンプルＮｏ.２２は、チューブサンプルＮｏ.２０を用いた試料であるが、犠牲材のＭｇ量が多いため、ろう付け時に犠牲材が溶融した。
熱交換器サンプルＮｏ.２３は、チューブサンプルＮｏ.２１を用いた試料であるが、犠牲材のＭｇ量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。
熱交換器サンプルＮｏ.２４は、アウターフィンサンプルＮｏ.Ａを用いた試料であるが、アウターフィンのＺｎ量が多いため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。
熱交換器サンプルＮｏ.２５は、アウターフィンサンプルＮｏ.Ｅを用いた試料であるが、アウターフィンのＺｎ量が少ないため、孔食電位順列が崩れ、耐食性が低下した。

１…ブレージングシート、１Ａ…端部、１ａ…芯材、１ｂ…ろう材、１ｃ…犠牲材、１０…チューブ、２０…熱交換器、２１…ヘッダー、２２…アウターフィン、２３…サイドサポート、３０…接合部。

Claims (5)

1. チューブとアウターフィンとを組み合わせてろう付けされた熱交換器であって、
   前記チューブが、芯材とこの芯材の一方の面に形成されたろう材と前記芯材の他方の面に形成された犠牲材とからなるブレージングシートにより構成され、
   前記芯材が、質量％でＭｎ：１．２〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜１．３％、Ｆｅ：０．２１〜０．５％、Ｃｕ：０．５〜１．３％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
   前記ろう材が、質量％でＳｉ：６．０〜１１．０％、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
   前記犠牲材が、質量％でＺｎ：４．０〜７．０％、Ｍｇ：１．２〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、
   前記チューブの表面に形成されたろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材と、前記チューブの芯材およびアウターフィンの電位の順列が、前記チューブの芯材、前記チューブのろう材、前記アウターフィンの順で卑とされたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記アウターフィンが、質量％でＺｎ：０．５〜３．５％含有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記アウターフィンの電位が−８３０ｍＶ〜−７５０ｍＶの範囲であり、かつ、前記アウターフィンの電位が、前記チューブ表面のろう材のうち、少なくとも前記アウターフィンとの接合部および該接合部近傍のろう材の電位より３０ｍＶ以上卑であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記チューブの芯材と前記アウターフィンとの電位差が１２０〜２２０ｍＶの範囲にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器。
5. 前記犠牲材がさらに質量％でＴｉ：０.３％以下を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換器。

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