JPH02284762A - Heat exchanger made of aluminum with decreased fin peeling - Google Patents
Heat exchanger made of aluminum with decreased fin peelingInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、例えば凝縮器、蒸発器、ラジェータ等に使
用されるフィン剥がれの少ないアルミニウム製熱交換器
に関するものである〇この明細書において、アルミニウ
ムとは、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含ん
で意味するものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an aluminum heat exchanger that is used for example in condensers, evaporators, radiators, etc. and is less susceptible to fin peeling. shall include aluminum alloys in addition to pure aluminum.
従来の技術
従来、アルミニウム製熱交換器を製造するさい、チュー
ブとフィンをアルフユーズ法によりろう付けすることは
、既に知られている。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, it has been known to braze tubes and fins by the Alphause method when manufacturing aluminum heat exchangers.
この方法は、アルミニウム製チューブおよび同フィンを
組み合わせた後、両者の接する部分に、ルイス酸となる
塩化亜鉛、およびこれにルイス塩基として作用する溶媒
を主成分とする接合用スラリーを塗布した後、加熱する
ことにより、亜鉛を主成分とするろう材層を介してチュ
ーブとフィンを接合するものである。In this method, after combining an aluminum tube and the same fin, a bonding slurry containing zinc chloride, which acts as a Lewis acid, and a solvent, which acts as a Lewis base, is applied to the area where the two come into contact. By heating, the tube and the fin are joined through a brazing material layer mainly composed of zinc.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の方法により製造したアルミニ
ウム製熱交換器では、例えば耐食性試験においてチュー
ブもしくはフィンとろう材層との接合部の境界部分が侵
蝕され、該境界部分から割れが生じて、フィンが比較的
剥がれ易く、その結果、熱交換性能が低下して、耐久性
か劣るという問題があった。Problems to be Solved by the Invention However, in the aluminum heat exchanger manufactured by the conventional method described above, the boundary between the tube or fin and the brazing metal layer is corroded during a corrosion resistance test, and cracks occur from the boundary. This causes the problem that the fins are relatively easy to peel off, resulting in a decrease in heat exchange performance and poor durability.
この発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、チュ
ーブとフィンとがアルフユーズ法によりろう付けされた
熱交換器について、フィンの剥がれが非常に少なく、す
ぐれた熱交換性能を長期間保持することができて、耐久
性にすぐれている、アルミニウム製熱交換器を提供する
ことにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a heat exchanger in which tubes and fins are brazed by the Alphause method, with very little peeling of the fins and excellent heat exchange performance maintained for a long period of time. The purpose of the present invention is to provide an aluminum heat exchanger that is highly durable and durable.
課題を解決するための手段
この発明は、上記の目的を達成するために、チューブと
、フィンとが、ルイス酸となる塩化亜鉛およびこれに対
してルイス塩基として作用する溶媒を主成分とする接合
用スラリーを塗布後加熱することによって生じた亜鉛を
主成分とするろう材層を介して接合されているアルミニ
ウム製熱交換器において、チューブが貴の電位を有する
アルミニウム材によりつくられ、フィンが卑の電位を有
するアルミニウム材によりつくられていて、両者の電位
差が大きいものとなされていることを特徴とする、フィ
ン剥がれの少ないアルミニウム製熱交換器を要旨として
いる。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a bonding method in which a tube and a fin are bonded using zinc chloride as a Lewis acid and a solvent that acts as a Lewis base with respect to zinc chloride as a main component. In aluminum heat exchangers, the tubes are made of aluminum material with noble potential, and the fins are made of noble potential. The gist is an aluminum heat exchanger that is made of an aluminum material with a potential of , and has a large potential difference between the two, and is characterized by less fin peeling.
上記において、チューブを構成するアルミニウム材とし
ては、貴の電位を有する例えばマンガン０，５％および
銅０．３％含有アルミニウム合金（電位−〇、７０Ｖ）
などを使用する。In the above, the aluminum material constituting the tube is, for example, an aluminum alloy containing 0.5% manganese and 0.3% copper (potential -〇, 70V).
etc.
またフィンを構成するアルミニウム材としては、卑の電
位を有する例えば亜鉛１％含有アルミニウム合金（電位
−０，９０Ｖ）、インジウム０．１％含有アルミニウム
合金（電位−〇。Further, the aluminum material constituting the fins has a base potential, such as an aluminum alloy containing 1% zinc (potential -0.90V) and an aluminum alloy containing 0.1% indium (potential -0).
９５ｖ）などを使用し、チューブとフィンの電位差を大
きいものとする。95v) to increase the potential difference between the tube and the fin.
また上記において、ルイス酸として作用する塩化亜鉛と
、ルイス塩基として作用する溶媒とを主成分とする接合
用スラリー組成物における塩化亜鉛と溶媒の使用量は、
はゾ１：１であるのが好ましい。In addition, in the above, the amounts of zinc chloride and solvent used in a bonding slurry composition containing zinc chloride that acts as a Lewis acid and a solvent that acts as a Lewis base are as follows:
The ratio is preferably 1:1.
ここで、ルイス塩基として作用する溶媒としては、アセ
トンなどのケトン類、アルコール類、アルデヒド類、水
、ニトリル類、エステル類、ラクトン類、エーテル類な
どが単独でまたは混合して用いられる。Here, as the solvent that acts as a Lewis base, ketones such as acetone, alcohols, aldehydes, water, nitriles, esters, lactones, ethers, etc. are used alone or in combination.
上記接合用スラリーには、フラックスとして塩化アンモ
ニウムなどのアンモニウムハロゲン化物や、弗化ナトリ
ウム、よう化ナトリウム、臭化ナトリウム、酸性弗化ナ
トリウム、酸性弗化カリウム、弗化カリウム、弗化リチ
ウム等を添加しておいてもよい。To the above bonding slurry, ammonium halides such as ammonium chloride, sodium fluoride, sodium iodide, sodium bromide, acidic sodium fluoride, acidic potassium fluoride, potassium fluoride, lithium fluoride, etc. are added as flux. You can leave it as is.
上記において、アルミニウム製熱交換器を製造する場合
、アルミニウム製のチューブとフィンとを組み合わせて
、アルフユーズ法により、ルイス酸となる塩化亜鉛およ
びこれに対してルイス塩基として作用する溶媒を主成分
とする接合用スラリーを塗布した後、これらを加熱する
と、溶融状態の金属亜鉛が析出し、この亜鉛を主成分と
するろう材層を介してチ・ユーブとフィンとが接合され
る。In the above, when manufacturing an aluminum heat exchanger, aluminum tubes and fins are combined, and the Alfuse method is used to manufacture the aluminum heat exchanger, which contains zinc chloride as a Lewis acid and a solvent that acts as a Lewis base as the main components When the bonding slurry is applied and then heated, molten metal zinc is precipitated, and the tube and the fin are bonded via a brazing material layer mainly composed of zinc.
ところが、従来のアルミニウム製熱交換器では、耐食性
試験において該熱交換器の表面に水が付着して、局部電
池が形成された場合、チューブもしくはフィンとろう材
層との接合部の境界部分が侵蝕され、該境界部分から割
れが発生して、フィンが剥がれてしまう事態が生じた。However, in a conventional aluminum heat exchanger, if water adheres to the surface of the heat exchanger during a corrosion resistance test and a local battery is formed, the boundary between the tube or fin and the brazing material layer will be damaged. The fins were eroded, cracking occurred at the boundary, and the fins came off.
これはチューブとろう材層ないしはフィンとろう材層間
の電位差があまり大きくないため、これらの間に電流が
流れず、チューブないしはフィンとろう材層との接合部
の境界部分において金属が陽イオンとなって溶解し、該
境界部分が侵蝕されて、早期に割れが発生するためであ
ると考えられる。This is because the potential difference between the tube and the brazing material layer or the fin and the brazing material layer is not very large, so no current flows between them, and the metal is cationized at the boundary between the tube or fin and the brazing material layer. It is thought that this is because the boundary portion is eroded and cracks occur at an early stage.
これに対し、この発明によれば、チューブが貴の電位を
有するアルミニウム材によりつくられ、フィンが卑の電
位を有するアルミニウム材によりつくられていて、両者
の電位差が大きいものとなされているから、チューブと
フィンの接合部分に水が付着して局部電池が形成される
と、ろう材層を通ってチューブとフィンとに電流が充分
流れ、従ってチューブないしはフィンとろう材層との接
合境界部分において金属が陽イオンとなって溶解するの
を阻止することができ、該境界部分が侵蝕されないもの
である。On the other hand, according to the present invention, the tube is made of an aluminum material having a noble potential, and the fin is made of an aluminum material having a base potential, so that the potential difference between the two is large. When water adheres to the tube-fin junction and forms a local battery, sufficient current flows through the braze layer to the tube and fin, so that at the junction interface between the tube or fin and the braze layer, It is possible to prevent the metal from becoming a cation and dissolving, and the boundary portion is not corroded.
なおこの場合、フィンは次第に腐食されるが、チューブ
の腐食は少なく、かつこれらフィンとチューブの腐食は
いずれも面腐食であるため、チューブもしくはフィンと
ろう材層との接合部の境界部分に割れが発生せず、フィ
ンが剥がれることがないものである。In this case, the fins are gradually corroded, but the tube is less corroded, and both the fin and tube corrosion is surface corrosion, so cracks may occur at the interface between the tube or the fin and the brazing metal layer. This will prevent the fins from peeling off.
実 施 例
つぎに、この発明の実施例を比較例とともに図面を参照
して説明する。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described together with comparative examples with reference to the drawings.
実施例１
まず、第１図に示す熱交換器（１）の蛇行状偏平チュー
ブ（２）を構成するアルミニウム材として、貴の電位を
有するマンガン０．５％および銅０，３％含有アルミニ
ウム合金（電位−〇、７０Ｖ）を使用し、これに対して
コルゲート・フィン（３）を構成するアルミニウム材（
厚さ０゜１［ｉｍ＋ｓ）として、卑の電位を有する亜鉛
１％含有アルミニ、ラム合金（Ａ７０７２）（電位−〇
。Example 1 First, an aluminum alloy containing 0.5% manganese and 0.3% copper, which has a noble potential, was used as the aluminum material constituting the meandering flat tube (2) of the heat exchanger (1) shown in FIG. (potential -〇, 70V), and the aluminum material (3) that makes up the corrugated fin (3) is used.
Assuming a thickness of 0°1 [im+s], 1% zinc-containing aluminum, ram alloy (A7072) having a base potential (potential -〇).
９０Ｖ）を使用し、チューブ（２）とフィン（３）の電
位差を大きいものとした。90V) was used to increase the potential difference between the tube (2) and the fin (3).
ついで、これらのチューブ（２）とコルゲート・フィン
（３）、並びにアルミニウム製継手部材（４）を第１図
に示すように組み合わせた後、この組み合わせ物を、塩
化亜鉛５０重量％およびアセトンからなる溶媒５０重量
％よりなる接合用スラリー中に浸漬した。ついで、これ
らをスラリーから取り出した後、ガスバーナで４２０℃
まで加熱し、加熱終了後、水洗して残留したスラリーを
除去することにより熱交換器を製造した。Then, after combining these tubes (2), corrugated fins (3), and aluminum joint members (4) as shown in Figure 1, this combination was treated with a mixture of 50% by weight zinc chloride and acetone. It was immersed in a bonding slurry consisting of 50% by weight of solvent. Then, after taking these out from the slurry, they were heated to 420°C with a gas burner.
After heating, a heat exchanger was manufactured by washing with water to remove the remaining slurry.
実施例２
チューブ（２）を構成するアルミニウム材は、上記第１
実施例の場合と同じ貴の電位を有するマンガン０．５％
および銅０．３９６含有アルミニウム合金を使用するが
、フィン（３）を構成するアルミニウム材（厚さ０．１
（ｉｍｓ）として、卑の電位を有するインジウム０．１
％含有アルミニウム合金（電位−〇、９５Ｖ）を使用し
て、チューブとフィンの電位差を大きいものとし、上記
実施例１の場合と同様にして熱交換器（１）を製造した
。Example 2 The aluminum material constituting the tube (2) was
0.5% manganese with the same noble potential as in the example
and an aluminum alloy containing 0.396 copper, but the aluminum material (thickness 0.1
(ims), indium with base potential 0.1
A heat exchanger (1) was manufactured in the same manner as in Example 1 above, using an aluminum alloy containing % (potential - 0, 95 V) to increase the potential difference between the tube and the fin.
比較例
また比較のために、熱交換器のチューブを構成するアル
ミニウム材として、純アルミニウム（ＡＩｌｏｏ）（電
位−〇、７５Ｖ）を使用するとともに、コルゲート・フ
ィンを構成するアルミニウム材（厚さ０．１６ｍｍ）に
も同じく純アルミニウム（ＡＩｌｏｏ）を使用し、上記
実施例１の場合と同様にして従来の熱交換器を製造した
。Comparative Example For comparison, pure aluminum (AIloo) (potential -〇, 75V) was used as the aluminum material constituting the tube of the heat exchanger, and aluminum material (thickness 0.5V) was used to constitute the corrugated fin. A conventional heat exchanger was manufactured in the same manner as in Example 1, using pure aluminum (AIloo) also for the heat exchanger (16 mm).
そして、上記実施例１と２の熱交換器（１）および比較
例の熱交換器の性能を評価するために、これらの熱交換
器について耐食試験、すなわちＣＣＴ試験（複合サイク
ル試験）１００サイクルを実施したところ、実施例１と
２の熱交換器（１）では、１００サイクルの試験後、フ
ィン（３）は腐食されていたが、チューブ（２）の腐食
は少なく、かつこれらのフィン（３）とチューブ（２）
の腐食はいずれも面腐食であるため、チューブ（２）お
よびフィン（３）とろう材層（５）との接合部の境界部
分に割れが発生せず、フィン（３）の剥がれはほとんど
生じなかった。In order to evaluate the performance of the heat exchanger (1) of Examples 1 and 2 and the heat exchanger of the comparative example, these heat exchangers were subjected to a corrosion resistance test, that is, a CCT test (combined cycle test) for 100 cycles. As a result of the test, it was found that in the heat exchangers (1) of Examples 1 and 2, the fins (3) were corroded after 100 cycles of the test, but the corrosion of the tubes (2) was small, and these fins (3) were corroded. ) and tube (2)
Since all corrosion is surface corrosion, no cracks occur at the interface between the tube (2) and fin (3) and the brazing metal layer (5), and the fin (3) rarely peels off. There wasn't.
これに対し、比較例の熱交換器では、チューブないしは
フィンとろう材層との接合部の境界部分が明らかに侵蝕
されており、ＣＣＴ試験８０サイクル後に、該境界部分
から割れが発生して、フィンが剥がれた。In contrast, in the heat exchanger of the comparative example, the boundary between the tube or fin and the brazing material layer was clearly eroded, and cracks occurred from the boundary after 80 cycles of the CCT test. The fin came off.
発明の効果
この発明は、上述のように、チューブと、フィンとが、
いわゆるアルフユーズ法、すなわちルイス酸となる塩化
亜鉛およびこれに対してルイス塩基として作用する溶媒
を主成分とする接合用スラリーを塗布後加熱することに
よって生じた亜鉛を主成分とするろう材層を介して接合
されているアルミニウム製熱交換器において、チューブ
が貴の電位を有するアルミニウム材によりつくられ、フ
ィンが卑の電位を有するアルミニウム材によりつくられ
ていて、両者の電位差が大きいものとなされているから
、チューブとフィンの接合部分に水が付着して局部電池
が形成された場合であっても、チューブもしくはフィン
とろう材層との接合部の境界部分から割れが生じ難（、
従ってフィンの剥がれが非常に少なく、すぐれた熱交換
性能を長期間保持することができて、耐久性にすぐれて
いるという効果を奏する。Effects of the Invention In this invention, as described above, the tube and the fin are
The so-called Alphause method is used to apply a bonding slurry whose main components are zinc chloride, which acts as a Lewis acid, and a solvent, which acts as a Lewis base. In an aluminum heat exchanger, the tubes are made of an aluminum material with a noble potential, and the fins are made of an aluminum material with a base potential, so that the potential difference between the two is large. Therefore, even if water adheres to the joint between the tube and fin and a local battery is formed, cracks are unlikely to occur at the boundary between the tube or fin and the brazing metal layer (,
Therefore, there is very little peeling of the fins, and excellent heat exchange performance can be maintained for a long period of time, resulting in excellent durability.
第１図はこの発明の実施例による熱交換器の斜視図、第
２図は同然交換器におけるチューブとフィンとの接合部
を示す部分拡大正面図である。
（１）・・・熱交換器、（２）・・・チューブ、（３）
・・・フィン、（５）・・・ろう材層。
以 上
特許出願人 昭和アルミニウム株式会社第２図FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged front view showing a joint between a tube and a fin in the same exchanger. (1)...Heat exchanger, (2)...Tube, (3)
... Fin, (5) ... Brazing metal layer. Patent applicant Showa Aluminum Co., Ltd. Figure 2
Claims (1)
る塩化亜鉛およびこれに対してルイス塩基として作用す
る溶媒を主成分とする接合用スラリーを塗布後加熱する
ことによって生じた亜鉛を主成分とするろう材層（５）
を介して接合されているアルミニウム製熱交換器におい
て、チューブ（２）が貴の電位を有するアルミニウム材
によりつくられ、フィン（３）が卑の電位を有するアル
ミニウム材によりつくられていて、両者の電位差が大き
いものとなされていることを特徴とする、フィン剥がれ
の少ないアルミニウム製熱交換器。The tube (2) and the fin (3) are made of zinc produced by heating after applying a bonding slurry whose main components are zinc chloride, which acts as a Lewis acid, and a solvent, which acts as a Lewis base. Brazing material layer (5) as a component
In an aluminum heat exchanger, the tubes (2) are made of an aluminum material with a noble potential, and the fins (3) are made of an aluminum material with a base potential, so that both An aluminum heat exchanger with less fin peeling, characterized by a large potential difference.
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JPH02284762A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148862A (en) * | 1990-11-29 | 1992-09-22 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | Heat exchanger fin materials and heat exchangers prepared therefrom |
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1989
- 1989-04-25 JP JP10669489A patent/JPH02284762A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148862A (en) * | 1990-11-29 | 1992-09-22 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | Heat exchanger fin materials and heat exchangers prepared therefrom |
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