JPH0688693A - Aluminum heat exchanger and its manufacture - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate a soldering work and improve an anti-corrosion and a reliability in a connected state by a method wherein a connected part of an aluminum heat exchanger is connected by using Zn base alloy containing a desired amount of Mg, Sn, Al, Cu and Ti and the like. CONSTITUTION:In the case that an aluminum heat exchanger is assembled by heating and connecting fin members 2 having a zig-zag formed multi-porous tube 1 corrugated there, an outside part of the tube 1 is formed with a covering having a thickness of about 30 to 40mum made of Zn base alloy of a specified composition and it is heated within a furnace up to about 420 to 510 deg.C and connected. This Zn base alloy contains Mg of 0.1 to 1.5wt.%, Sn of 1.5 to 10wt.% and Al of 0.005 to 7wt.% and further contains one or two kinds of' Cu of 0 to 5wt.% and Ti 0 to 0.5wt.%. Balances are Zn and unavoidable impurities.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミ製熱交換器とそ
の製造方法に関するもので、特にアルミ製熱交換器のろ
う付け工程における接合温度を低くし、さらに耐食性を
向上し、長期にわたる信頼性を確保すると共に、コスト
低減を計ったものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum heat exchanger and a method for manufacturing the same, and in particular, lowers the joining temperature in the brazing process of the aluminum heat exchanger, further improves the corrosion resistance, and has long-term reliability. The cost is reduced while ensuring the reliability.

【０００２】[0002]

【従来の技術】アルミ又はアルミ合金製の熱交換器の構
造は複雑であるため、一般的にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材
をクラッドしたブレージングシートを組立品の構成部品
の一部に使用し、芯材の融点直下である約 600℃に昇温
し、ノコロックろう付け法、真空ろう付け法等の炉中ろ
う付け法により、構成部品同士を接合することにより一
体化している。2. Description of the Related Art Since a heat exchanger made of aluminum or an aluminum alloy has a complicated structure, a brazing sheet clad with an Al--Si alloy brazing filler metal is generally used as a part of a component of an assembly. The temperature is raised to about 600 ° C, which is just below the melting point of the core material, and the components are integrated by joining the components by furnace brazing methods such as Nocolock brazing method and vacuum brazing method.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、アルミ
製熱交換器は、ブレージングシートの形でＡｌ−Ｓｉ系
合金ろう材を用いてろう付けされるため、厳密な温度制
御が不可欠であり、また真空、あるいは不活性ガス雰囲
気に保持する必要があることから、設備費、ランニング
コストが高いという問題がある。また皮材に使用されて
いるろう材の融点により、芯材に使用される材料も制約
を受けている。更にクラッド材を使用するため、これら
の屑の転回による再利用が実質的にできないという問題
がある。As described above, since the aluminum heat exchanger is brazed using the Al-Si alloy brazing material in the form of a brazing sheet, strict temperature control is essential. In addition, since it is necessary to maintain it in a vacuum or an inert gas atmosphere, there is a problem that equipment costs and running costs are high. In addition, the melting point of the brazing material used for the skin material also limits the material used for the core material. Further, since the clad material is used, there is a problem that the waste cannot be reused by turning.

【０００４】これに対して、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の替わ
りにＺｎ−Ａｌ半田を使用して接合する方法がある。こ
のＺｎ基半田を用いることにより 500℃以下の低温での
接合が可能となった。しかしながら、Ｚｎ基半田を使用
しても大気中で半田付けを行うと溶融半田の酸化、また
酸化による濡れ性の低下等のため、半田付け作業は容易
ではない。さらに、ＺｎはＡｌ合金と比較して電位的に
卑であるため腐食速度が速い。したがって、Ｚｎ基半田
を使用した自動車用ラジエータ等は実車環境で早期にフ
ィンとチューブの剥がれが生じてしまうことがあった。On the other hand, there is a method of joining using Zn—Al solder instead of Al—Si type brazing material. By using this Zn-based solder, it became possible to bond at a low temperature of 500 ° C or less. However, even if a Zn-based solder is used, soldering is not easy if the soldering is performed in the atmosphere because the molten solder is oxidized and the wettability is deteriorated by the oxidation. Furthermore, Zn has a higher corrosion rate than ZnAl because it has a lower potential than Al alloy. Therefore, in automobile radiators and the like using Zn-based solder, the fins and tubes may be peeled off early in an actual vehicle environment.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、Ｚｎ基半田による半田付け作業を容易に
し、さらにＺｎ合金の耐食性を改善し、長期にわたる信
頼性を確保できるアルミ製熱交換器とその製造法を開発
したものである。As a result of various studies in view of the above, the present invention has made it possible to improve the corrosion resistance of Zn alloys by facilitating the soldering work with Zn-based solder, and to secure long-term reliability. This is a developed exchange and its manufacturing method.

【０００６】即ち本発明アルミ製熱交換器は、アルミ製
熱交換器の接合部位の少なくとも一部を、Ｍｇ： 0.1〜
1.5 wt％（以下wt％を％と略記）、Ｓｎ： 1.5〜10％、
Ａｌ： 0.005〜７％を含有し、又はさらにＣｕ：０〜５
％、Ｔｉ：０〜0.5 ％のうち１種又は２種を含有し、残
部Ｚｎと不可避的不純物からなるＺｎ基合金を用いて接
合したことを特徴とする。That is, in the aluminum heat exchanger of the present invention, at least a part of the joining portion of the aluminum heat exchanger is Mg: 0.1-
1.5 wt% (hereinafter wt% is abbreviated as%), Sn: 1.5-10%,
Al: 0.005 to 7%, or further Cu: 0 to 5
%, Ti: 0 to 0.5%, one or two of which are contained, and the bonding is performed using a Zn-based alloy containing the balance Zn and unavoidable impurities.

【０００７】また本発明アルミ製熱交換器の製造方法
は、アルミ製熱交換器の接合部位の少なくとも一部に、
Ｍｇ： 0.1〜1.5 ％、Ｓｎ： 1.5〜10％、Ａｌ： 0.005
〜７％を含有し、又はさらにＣｕ：０〜５％、Ｔｉ：０
〜0.5 ％のうち１種又は２種を含有し、残部Ｚｎと不可
避的不純物からなるＺｎ基合金を接合用材料として用
い、 420℃以上 510℃以下の温度に加熱して接合するこ
とを特徴とする。The method for manufacturing an aluminum heat exchanger according to the present invention comprises:
Mg: 0.1-1.5%, Sn: 1.5-10%, Al: 0.005
.About.7%, or further Cu: 0 to 5%, Ti: 0
Characterized in that one or two of 0.5 to 0.5% is used, and a Zn-based alloy consisting of the balance Zn and unavoidable impurities is used as a bonding material and heated to a temperature of 420 ° C. or higher and 510 ° C. or lower for bonding. To do.

【０００８】[0008]

【作用】本発明によるＺｎ基合金を用いて接合すること
により、従来の接合温度の高いブレージングシートを必
要とせず、より低温での接合が可能となるため、ＪＩＳ
５０００系の比較的低い液相点を持つ高強度Ａｌ−Ｍｇ
系合金材料の使用も可能であり、さらに接合部品の薄肉
化も可能となる。By joining using the Zn-based alloy according to the present invention, it is possible to join at a lower temperature without the need for a conventional brazing sheet having a high joining temperature.
High strength Al-Mg with a relatively low liquidus of 5000 series
It is also possible to use a system alloy material, and it is also possible to reduce the thickness of the joined parts.

【０００９】また接合用材料の融点が低いことから接合
時の形状に成形加工した後に被覆して接合できるため、
合わせ材を使用していた時のような屑転回が困難で、実
質的にできないという問題も解消され、薄肉化ともあい
まってコスト低減も図れる。Further, since the bonding material has a low melting point, it can be coated and bonded after being formed into the shape at the time of bonding.
The problem that it is difficult to turn waste like when using a laminated material is practically impossible, and the cost can be reduced together with thinning.

【００１０】本発明において接合に用いるＺｎ基合金の
適用は、接合部位や部材に被覆して用いるのが良好であ
る。そしてこの被覆法としては、フラックスを用いる溶
融めっき、あるいは超音波を併用する溶融めっき等が経
済的にも有利である。また被処理材をジンケート処理し
た後溶融メッキしても良い。In applying the Zn-based alloy used for joining in the present invention, it is preferable to cover and use the joining site or member. As the coating method, hot dip plating using flux or hot dipping using ultrasonic waves is economically advantageous. Alternatively, the material to be treated may be zincate-treated and then hot-dip plated.

【００１１】以下に本発明によるＺｎ基合金の組成に関
する限定理由を説明する 一般にＭｇはＺｎ合金の粒界腐食を防止する目的で添加
されるが、本発明に係るＺｎ合金にＭｇを添加すること
で腐食量が極めて少なくなることを見いだした。またＭ
ｇの添加によりＺｎ合金の融点が低下する。しかしなが
ら、Ｍｇ 0.1％未満では耐食性改善の効果が少なく、ま
たＭｇ 1.5％を越えて添加すると耐食性改善効果は見ら
れるが、Ｚｎ合金の酸化が激しくなり半田付け性が著し
く低下するため、半田付け作業が困難となる。したがっ
て、Ｍｇ添加量は 0.1〜1.5 ％の範囲内と規定するが、
0.25〜0.75％の添加量とするのがより好ましい。The reasons for limiting the composition of the Zn-based alloy according to the present invention will be described below. Generally, Mg is added for the purpose of preventing intergranular corrosion of the Zn alloy. However, addition of Mg to the Zn alloy according to the present invention is recommended. It was found that the amount of corrosion was extremely small. Also M
The addition of g lowers the melting point of the Zn alloy. However, if the content of Mg is less than 0.1%, the effect of improving the corrosion resistance is small, and if the content of Mg is more than 1.5%, the effect of improving the corrosion resistance can be seen, but the oxidation of the Zn alloy is severe and the solderability is significantly reduced. Will be difficult. Therefore, although the amount of Mg added is specified to be within the range of 0.1 to 1.5%,
More preferably, the amount added is 0.25 to 0.75%.

【００１２】Ｓｎの添加はＺｎ合金の融点の低下、アル
ミとの濡れ性の改善、接合性の改善に効果的である。し
かしながら、 1.5％未満ではこれらの効果はなく、また
10％を越えて添加しても濡れ性の改善は認められず、接
合強度が弱くなってしまう。したがって、Ｓｎ添加量は
1.5〜10％の範囲内とする。The addition of Sn is effective in lowering the melting point of the Zn alloy, improving the wettability with aluminum, and improving the bondability. However, if it is less than 1.5%, these effects do not occur, and
Even if added in excess of 10%, no improvement in wettability is observed and the bonding strength becomes weak. Therefore, the amount of Sn added is
Within the range of 1.5 to 10%.

【００１３】Ａｌの添加は、溶融Ｚｎの酸化を防止し作
業性を改善すると共に、融点を下げる効果がみられる。
しかしながら、 0.005％未満の添加では酸化防止の効果
がみられず、７％を越えて添加すると融点が上昇し、Ｚ
ｎ基合金の濡れ性を劣化させ、接合作業性を悪くする。
したがって、Ａｌの添加量は 0.005〜７％の範囲内とす
る。Addition of Al has the effects of preventing oxidation of molten Zn, improving workability, and lowering the melting point.
However, if added less than 0.005%, no antioxidant effect is observed, and if added more than 7%, the melting point rises and Z
It deteriorates the wettability of the n-based alloy and deteriorates the workability of joining.
Therefore, the addition amount of Al is set within the range of 0.005 to 7%.

【００１４】Ｃｕの添加はＺｎ基合金とＡｌとの濡れ
性、強度を改善するためであり、Ｃｕの添加量を５％以
下としたのは、５％を越えると融点が上がりすぎて接合
作業性を悪くするためである。The addition of Cu is intended to improve the wettability and strength between the Zn-based alloy and Al. The reason why the addition amount of Cu is 5% or less is that the melting point becomes too high when the content of Cu exceeds 5% and the joining work is performed. This is to make the sex worse.

【００１５】Ｔｉの添加はＺｎ合金の酸化防止、Ａｌと
の濡れ性改善、及び色合いの変化を防止するためであ
り、Ｔｉの添加量を 0.5％以下としたの、 0.5％を越え
ると融点が上がりすぎて接合作業性を悪くするためであ
る。The addition of Ti is for the purpose of preventing the oxidation of the Zn alloy, improving the wettability with Al, and preventing the change in color. The amount of addition of Ti is set to 0.5% or less. This is because the workability of joining is deteriorated due to excessive rise.

【００１６】また接合温度を 420℃以上 510℃以下とし
たのは以下の理由による。本Ｚｎ基合金の融点は概ね 3
90℃以上であり、 420℃未満ではＺｎ基合金の広がり
性、濡れ性が確保できず、健全な接合ができにくい為で
ある。また 510℃を越えると、オーバーヒートとなり、
接合部にブローホール等の欠陥ができ易くなると共に必
要以上の加熱はエネルギーコスト的にも不利となるため
である。The reason why the bonding temperature is set to 420 ° C. or higher and 510 ° C. or lower is as follows. The melting point of this Zn-based alloy is approximately 3
This is because if the temperature is 90 ° C. or higher and the temperature is lower than 420 ° C., the spreadability and wettability of the Zn-based alloy cannot be secured, and it is difficult to perform sound bonding. Also, if it exceeds 510 ℃, it will overheat,
This is because defects such as blowholes are likely to be formed in the joint portion, and heating more than necessary is disadvantageous in terms of energy cost.

【００１７】[0017]

【実施例】本発明を以下の実施例に基づき説明する。Ｊ
ＩＳ１１００合金（Ａｌ−0.12％Ｃｕ）を用いて押し出
し加工により多穴チューブを形成し、該チューブの外側
に超音波を併用して表１に示す組成のＺｎ基合金を約30
〜40μｍの厚さで被覆し、図１に示すようにこの多穴チ
ューブ（１）を蛇行状に曲げ、その間にコルゲート加工
を施したＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−0.12％Ｃｕ− 1.2
％Ｍｎ）からなるフィン材（２）をはさみ、炉内で 450
℃に加熱接合し、サーペンタイン型コンデンサを組み立
てた。EXAMPLES The present invention will be described based on the following examples. J
The IS1100 alloy (Al-0.12% Cu) was used to form a multi-hole tube by extrusion, and ultrasonic waves were also used on the outside of the tube to add about 30 Zn-based alloys having the composition shown in Table 1.
A JIS3003 alloy (Al-0.12% Cu-1.2) coated with a thickness of ~ 40 μm, and corrugated between the multi-hole tubes (1) bent in a meandering shape as shown in FIG.
% Of Mn) between the fin material (2) and 450
A serpentine type capacitor was assembled by heat-bonding to ℃.

【００１８】これらコンデンサについて接合状態を目視
により観察し、また、これらのコンデンサに対して塩水
噴霧試験を 500時間行い、腐食試験後のコンデンサにつ
いてフィンとチューブの剥離具合を観察した。これらの
結果を表１に併記する。The joined state of these capacitors was visually observed, and a salt water spray test was performed on these capacitors for 500 hours, and the peeling condition between the fins and tubes of the capacitors after the corrosion test was observed. The results are also shown in Table 1.

【００１９】[0019]

【表１】 ＊１ Ａ：接合良好、Ｂ：接合可、Ｃ：接合不可 ＊２ Ａ：剥がれ部無し、Ｂ：一部剥がれ、Ｃ：剥がれ
箇所多数[Table 1] * 1 A: Good joining, B: Possible joining, C: Not joining * 2 A: No peeling part, B: Partially peeling, C: Many peeling points

【００２０】表１によると、本発明例のＮo.１〜８では
半田付け性が良好で、かつ腐食試験後の強度が高いのに
対して、本発明の範囲外である比較例Ｎo.９〜13では半
田付け性が悪く腐食試験後にフィンとチューブの剥離が
発生しているのがわかる。以上本発明をアルミ製コンデ
ンサを例に説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、アルミ製熱交換器一般に適用できるものであ
ることは言うまでもない。According to Table 1, Nos. 1 to 8 of the present invention have good solderability and high strength after the corrosion test, while Comparative Examples No. 9 outside the scope of the present invention. It can be seen that in ~ 13, the solderability is poor and the fin and the tube are peeled off after the corrosion test. Although the present invention has been described above by taking the aluminum capacitor as an example, it goes without saying that the present invention is not limited to this and can be applied to aluminum heat exchangers in general.

【００２１】[0021]

【発明の効果】このように本発明によれば、アルミ製熱
交換器のろう付け工程における接合温度を低くすること
ができ、また腐食により早期にフィンとチューブが剥が
れてしまうようなことがなくなり、長期にわたる信頼性
を確保することができ、工業上顕著な効果を奏するもの
である。As described above, according to the present invention, the joining temperature in the brazing process of the aluminum heat exchanger can be lowered, and the fins and tubes are not peeled off early due to corrosion. The long-term reliability can be ensured and the industrially remarkable effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】サーペンタイン型コンデンサの一例を示す斜視
図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a serpentine type capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 多穴チューブ ２ フィン材 1 Multi-hole tube 2 Fin material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アルミ製熱交換器の接合部位の少なくと
も一部を、Ｍｇ：0.1 〜1.5 wt％、Ｓｎ： 1.5〜10wt
％、Ａｌ： 0.005〜７wt％を含有し、又はさらにＣｕ：
０〜５wt％、Ｔｉ：０〜0.5 wt％のうち１種又は２種を
含有し、残部Ｚｎと不可避的不純物からなるＺｎ基合金
を用いて接合したことを特徴とするアルミ製熱交換器。1. A heat exchanger made of aluminum, wherein at least a part of a joint portion is Mg: 0.1 to 1.5 wt% and Sn: 1.5 to 10 wt%.
%, Al: 0.005 to 7 wt%, or further Cu:
An aluminum heat exchanger, characterized by containing one or two of 0 to 5 wt% and Ti: 0 to 0.5 wt%, and joining using a Zn-based alloy consisting of balance Zn and unavoidable impurities. 【請求項２】 アルミ製熱交換器の接合部位の少なくと
も一部に、Ｍｇ：0.1 〜1.5 wt％、Ｓｎ： 1.5〜10wt
％、Ａｌ： 0.005〜７wt％を含有し、又はさらにＣｕ：
０〜５wt％、Ｔｉ：０〜0.5 wt％のうち１種又は２種を
含有し、残部Ｚｎと不可避的不純物からなるＺｎ基合金
を接合用材料として用い、420 ℃以上510 ℃以下の温度
に加熱して接合することを特徴とするアルミ製熱交換器
の製造方法。2. Mg: 0.1 to 1.5 wt% and Sn: 1.5 to 10 wt% on at least a part of the joining portion of the aluminum heat exchanger.
%, Al: 0.005 to 7 wt%, or further Cu:
A Zn-based alloy containing one or two of 0 to 5 wt% and Ti: 0 to 0.5 wt% and the balance Zn and unavoidable impurities is used as a bonding material at a temperature of 420 ° C or higher and 510 ° C or lower. A method for manufacturing an aluminum heat exchanger, which comprises heating and joining.