JP5777662B2

JP5777662B2 - 管材の接合方法

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Publication number: JP5777662B2
Application number: JP2013127805A
Authority: JP
Inventors: 恩田時伯; 兒島洋一
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: JP2013198938A

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に関するものである。

家庭用エアコンの熱交換器は、従来は銅製のチューブ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、チューブ６の端より拡管用の治具８をチューブ内部に押し込み、チューブを広げフィン７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チューブをアルミニウム合金製に換えることが提案されている。チューブをアルミニウム合金にした場合でも同様に、フィンとチューブ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。

チューブをアルミニウム合金製にした熱交換器では、従来の銅製のチューブを用いた場合に比較して、フィンと接していない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、特許文献１に記載のように、押し出し管の表面に純度９９．０％以上の純Ａｌを被覆した管材、Ａｌ−１％Ｚｎ材を被覆した管材、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純Ａｌ、Ａｌ−１％Ｚｎ材、純Ｚｎが犠牲陽極材として作用し、フィンと接していない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、この貫通腐食漏れは、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純Ａｌ層、Ａｌ−１％Ｚｎ層が、トーチろう付け部においてその部分が周りのろう材より腐食溶解し易いため、この部分が優先的に腐食して発生するために生じるものである。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２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。

特開平０２−１９０４８５号公報特開昭５８−１６３５７２号公報

本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、良好なトーチろう付け性、ならびに、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Ｚｎ溶射層を設けた管材を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接合部のみを加熱して両管材を接合する方法において、前記Ｚｎ溶射層におけるＺｎ付着量が１０．０〜１８．０ｇ／ｍ^２であり、当該Ｚｎ溶射層は管材に対して犠牲防食層として作用し、トーチろう付け前において、Ｚｎ溶射層が形成された管材に４００℃〜５００℃の温度で１〜８時間の予備加熱処理が施され、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。

本発明によれば、良好なトーチろう付けが達成され、かつ、ろう付け部の優先腐食と貫通孔食の早期発生が防止される。

本発明に係る接合方法を示す断面図である。本発明の第一実施態様における接合部の電位状態を説明する断面図である。本発明の第一実施態様における腐食進行を模式的に示す断面図である。本発明の第二実施態様における接合部の電位状態を説明する断面図である。本発明の第二実施態様における腐食進行を模式的に示す断面図である。チューブとフィンとの接合を説明する断面図である。接合部の優先腐食を示す断面図である。

Ａ．貫通漏れ現象のメカニズム
本発明者らは、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溶射層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溶射層のＺｎ濃度を予め低濃度にしておくものである。

本発明においては、Ａｌ合金からなる芯材の外面にＡｌ−Ｚｎ系合金又はＺｎからなる被覆層を設けた管材が用いられる。被覆層としては、クラッド層、Ｚｎ溶射層、Ｚｎめっき層、Ｚｎ置換処理層等が用いられる。

Ｂ．被覆層としてクラッド層を用いた態様
まず、被覆層としてクラッド層を用いた第一実施態様に係る各構成について、以下に詳述する。
Ｂ−１．管材
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。クラッド層がいずれも、Ａｌ−Ｚｎ系合金であってＡｌと０．５０ｗｔ％〜１．００ｗｔ％のＺｎと不回避不純物の残部を成分とし、５０μｍ〜１００μｍの厚さを有するものが用いられる。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−２．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Ａｌ−Ｚｎクラッド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。

Ｂ−３．クラッド層
芯材の外側に形成されるクラッド層は、Ａｌ−Ｚｎ系合金である。Ａｌと０．５０ｗｔ％〜１．００ｗｔ％のＺｎと不回避不純物の残部を成分とする。クラッド層の厚さは、５０μｍ〜１００μｍである。Ｚｎをクラッド層に添加することで、クラッド層自身の孔食電位を卑にする。芯材との孔食電位差により芯材を防食し、管材自身の貫通寿命を長くする。Ｚｎの含有量が０．５０ｗｔ％未満であると、フィンの犠牲防食効果が発揮されないＲベンド部やＵベンド部においてこの効果が不十分となる。一方、Ｚｎの含有量が１．００ｗｔ％を超えると、犠牲材の腐食溶解量が多くなり上記の部位での貫通寿命が短くなる。不回避不純物としては、０．４ｗｔ％以下のＳｉ、０．７ｗｔ％以下のＦｅなどが挙げられる。

クラッド層厚さは、５０μｍ〜１００μｍとする。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。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。

Ｂ−４．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。

Ｂ−５．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、ろう付け温度における液相量が少なくなるため、トーチろう付け部において溶解したろう材がクラッド層を完全に侵食できない。その結果、クラッド層が残存するため、接合部においてクラッド層の優先腐食が発生してしまう。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。この場合、ワイヤーろう材の直径をＡ（μｍ）とし、管材のクラッド層厚さをＢ（μｍ）とした場合に、１５＜Ａ／Ｂ＜３０となる関係が好ましい。Ａ／Ｂが１５以下の場合には、ろう材の供給量に対してクラッド層厚さが大きい為、トーチろう付け部においてクラッド層の消滅が不十分となる場合がある。その結果、接合部の耐食性が劣ることになる。一方、Ａ／Ｂが３０以上の場合には、トーチろう付け部においてクラッド層は侵食できるが、ろう材の供給量に対してクラッド層厚さが小さい為、トーチろう付け部以外の一般部（Ｒベンド部やＵベンド部）の耐食性に劣る場合がある。なお、ワイヤーろう材は、所定成分に鋳造したものを４００℃に加熱しビレット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。

Ｂ−６．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。

Ｃ．被覆層としてＺｎ溶射層を用いた態様
次に、被覆層としてＺｎ溶射層を用いた本発明の第二実施態様に係る各構成について以下に詳述するが、第一実施態様と異なる部分についてのみ説明する。

管材表面に溶射されたＺｎの孔食電位は、管材の孔食電位より卑なため、Ｚｎ溶射層は管材に対して犠牲防食層として作用し、管材自身の貫通寿命を長くする。しかしながら、トーチろう付け部においてＺｎが濃化した層を形成して優先腐食を発生させる。その結果、トーチろう付け部で早期に貫通漏れが発生する。これを防止すべく、本発明では、管材表面のＺｎ溶射層のＺｎ濃度を予め低濃度にする。具体的には、溶射されるＺｎの付着量を１０．０〜１８．０ｇ／ｍ^２とし、かつ、トーチろう付け前において、Ｚｎ溶射管材に４００℃〜５００℃の温度で１〜８時間の予備加熱処理を施すものである。

Ｃ−１．管材
図１に示す３がＺｎ溶射層である以外は、第一実施態様と同じである。

Ｃ−２．芯材
第二実施態様の芯材成分も特に限定されるものではないが、溶射Ｚｎ層が犠牲防食のできる電位を示す合金、又はろう付け時に溶融しない合金が用いられる。具体的には、Ａｌ−Ｍｎ系合金が望ましい、ここで管材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合金またはＡｌ−１％Ｍｎ−０．５％Ｃｕ合金等が用いられる。

Ｃ−３．Ｚｎ溶射層
Ｚｎ付着量は、１０．０〜１８．０ｇ／ｍ^２とする。溶射したＺｎの付着量が１０．０ｇ／ｍ^２未満の場合、溶射されるＺｎの付着量が少なく芯材表面全体を覆うことができずまばらとなる。その結果、溶射されたＺｎの犠牲防食効果が発揮できない。一方、１８．０ｇ／ｍ^２を超えると、後の処理である予備加熱処理においてＺｎが拡散しても、Ｚｎが多く残存して依然としてＺｎ濃化層が形成されている。その結果、接合部の優先腐食が防止できない。

Ｚｎが溶射された管材には、トーチろう付け前において４００℃〜５００℃の温度で１〜８時間の予備加熱処理が施される。管材の予備加熱温度が４００℃未満の場合には、Ｚｎの拡散量が少なくＺｎを溶射した際とほぼ同じくＺｎ濃化層が形成された状態である。その結果、トーチろう付け部での優先腐食を発生させてしまう。一方、加熱温度が５００℃を超えると、Ｚｎの拡散が進行して表面のＺｎ濃度は低濃度になりトーチろう付け部の優先腐食は軽減される。しかしながら、それ以外のＲベンド部やＵベンド部での犠牲防食能が劣るために早期に貫通に至る。

また、本発明においては予備加熱時間を１〜８時間とする。１時間未満ではＺｎの拡散が十分に進行せず、トーチろう付け部においてＺｎ濃縮層が依然として形成されるため優先腐食を発生させてしまう。８時間を超える場合、Ｚｎの拡散が十分に進行して表面のＺｎ濃度が低濃度になることで、トーチろう付け部の優先腐食は軽減できる。しかしながら、それ以外のＲベンド部やＵベンド部での犠牲防食能が劣るために早期に貫通に至ってしまう。

Ｃ−４．管材の作製
管材は以下のようにして作製する。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所定付着量のＺｎを溶射する。次いで、４００〜５００℃で１〜８時間予備加熱処理を施す。このようにして、所定の外径と内径を有するＺｎ溶射管を作製した。

Ｃ−５．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含有量については、第一実施態様と同じである。Ｚｎ含有量については、１．０ｗｔ％未満の場合、Ｚｎ濃縮層とろう材部の電位差が大きくなるため、接合部においてＺｎ濃化層の優先腐食が発生する。２．０ｗｔ％を超えると、ろう付け後形成されたろう材層中の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り、ろう材層が腐食溶解して接合部において貫通腐食を生じる。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。

Ｃ−６．トーチろう付け
トーチろう付けの方法及び条件は、第一実施態様と同じである。なお、６００℃に到達してからの保持時間が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、ろう付けが不完全となる。

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。

参考例Ｎｏ．１〜１１及び参考比較例Ｎｏ．１２〜２０
まず、上記第一実施態様の例について説明する。
表１に、ワイヤーろう材の成分とワイヤー径、管材の犠牲材であるクラッド層の厚さとＺｎ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所定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）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が存在していたものを○とし、５ｍｍ以上〜１０ｍｍ未満のものを△、５ｍｍ未満を×とした。○と△を合格とし、×を不合格とした。

（２）腐食試験
接合部の腐食試験として、接合試験片の端部をマスキングテープ及び接着材にてマスキングした後に、ＪＩＳＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を２０００ｈ行なった。試験後、腐食生成物を濃硝酸とリン酸−クロム酸混液で除去した後に、接合部及び非接合部の腐食深さを焦点深度法にて測定した。腐食深さが貫通していない場合を耐腐食性が良好とし、貫通腐食が生じたものを不良とした。

ろう付け性及び腐食試験の評価結果を、表１に示す。表１からわかるように、参考例Ｎｏ．１〜１１では、ろう付け性が合格であり、接合部及び非接合部の耐食性も良好であった。

参考例１０ではＡ／Ｂ＜１５となるため、接合部での耐食性が参考例１〜９に比べて若干劣っていた。また、参考例１１ではＡ／Ｂ＞３０となるため、非接合部での犠牲防食効果が参考例１〜９に比べて若干劣っていた。

参考比較例１２では、クラッド層のＺｎ含有量が少なく、非接合部での犠牲防食効果が不良であった。また、参考比較例１３では、クラッド層のＺｎ含有量が多く、非接合部での犠牲防食効果が不良であった。

参考比較例Ｎｏ．１４では、ろう材ワイヤーのＳｉ含有量が本発明範囲未満のため、ろう材の液相線温度が下がるためトーチろう付け部のろう付け性が不合格であった。
参考比較例Ｎｏ．１５では、ろう材ワイヤーのＳｉ含有量が本発明範囲を超えるため、ろう材の液相線温度が下がるためトーチろう付け部のろう付け性が不合格であった。
参考比較例Ｎｏ．１６では、ろう材ワイヤーのＺｎ含有量が本発明未満のため、ろう材の固相線温度が高くなりクラッド層に対するろうの侵食が不十分となる。その結果、接合部にクラッド層が残存しクラッド層が優先腐食して接合部において貫通腐食が生じた。
参考比較例Ｎｏ．１７では、ろう材ワイヤーのＺｎ含有量が本発明を超えるため、接合部にクラッド層は残存していなかったが、ろう材の腐食量が多くなるため、接合部において貫通腐食が生じた。
参考比較例Ｎｏ．１８では、ろう付け時間が６００℃で３秒未満のため、接合部にクラッド層が残存し、腐食試験でその部分が優先腐食して接合部において貫通腐食が生じた。
参考比較例Ｎｏ．１９では、ろう付け時間が６００℃で８秒を超えるため、接合部において管材がろう材により過剰に侵食されてろう付け性が不合格であった。
参考比較例Ｎｏ．２０では、ろう付け温度が６００℃未満のため、ろうが十分に流動せずろう付け性が不合格であった。

本発明例Ｎｏ．２１〜２８及び比較例Ｎｏ．２９〜４１
次に、上記第二実施態様の例について説明する。
表２に、ワイヤーろう材の成分と、Ｚｎ溶射層におけるＺｎ溶射量、Ｚｎ溶射管材の予備加熱条件、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所定径の線材として作製した。
管材は以下のようにして作製した。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表１に示す付着量のＺｎ溶射管を作製した。このＺｎ溶射管に、表１に示す加熱処理を施した。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トーチろう付けを行い接合試験片を得た。

得られた接合試験片について、実施例１と同様にして、ろう付け性評価及び腐食試験を行い評価した。ろう付け性評価及び腐食試験の結果を、表２に示す。表２からわかるように、本発明例Ｎｏ．２１〜２８では、ろう付け性が合格であり、接合部及び非接合部の耐食性も良好であった。

比較例２９ではＺｎ溶射量が本発明範囲未満のため、非接合部で貫通腐食が生じた。比較例３０ではＺｎ溶射量が多いため、接合部で貫通腐食が生じた。
比較例３１では、管材の予備加熱温度が低かったため、接合部で貫通腐食が生じた。比較例３２では、管材の予備加熱温度が高かったため、非接合部で貫通腐食が生じた。
比較例３３では、管材の予備加熱時間が短かったため、接合部で貫通腐食が生じた。比較例３４では、管材の予備加熱時間が長かったため、非接合部で貫通腐食が生じた。
比較例Ｎｏ．３５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りトーチろう付け部のろう付け状況が不良であった。
比較例Ｎｏ．３６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りトーチろう付け部のろう付け状況が不良であった。
比較例Ｎｏ．３７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優先腐食が発生して接合部において貫通が生じた。
比較例Ｎｏ．３８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量が多くなり腐食量が多くなり接合部において貫通が生じた。
比較例Ｎｏ．３９では、ろう付け温度が本発明未満のため、ろう付け性が不良であった
。
比較例Ｎｏ．４０では、ろう付け時間が本発明未満のため、トーチろう付け部のろう付け性が不良であった。
比較例Ｎｏ．４１では、ろう付け時間が本発明を超えるため、トーチろう付け部のろう付けが不良であった。

このように本発明により、トーチろう付けによる接合部の良好な接合性と、接合部及びそれ以外の一般部における良好な耐食性が得られる。

１……管材
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……腐食したＺｎ濃化層部分
６……チューブ
７……フィン
８……拡管用の治具

Claims

Ａｌ合金からなる芯材の外面にＺｎ溶射層を設けた管材を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接合部のみを加熱して両管材を接合する方法において、前記Ｚｎ溶射層におけるＺｎ付着量が１０．０〜１８．０ｇ／ｍ^２であり、当該Ｚｎ溶射層は管材に対して犠牲防食層として作用し、トーチろう付け前において、Ｚｎ溶射層が形成された管材に４００℃〜５００℃の温度で１〜８時間の予備加熱処理が施され、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。