JPS6233512B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主に自動車のラジエータ、オイルクー
ラ、カーヒータ用温水放熱器、カークーラ用コン
デンサ等に用いられるアルミニウム熱交換器に関
するもので、さらに詳言すればこの種のコルゲー
トフイン型アルミニウム熱交換器においてその致
命的欠陥であるチユーブの孔食を防止するための
改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an aluminum heat exchanger mainly used in automobile radiators, oil coolers, hot water radiators for car heaters, condensers for car coolers, etc. This invention relates to improvements to prevent pitting corrosion of tubes, which is a fatal defect in type aluminum heat exchangers.
従来、自動車用の熱交換器は耐食性、ろう付性
等の点から銅一黄銅製の熱交換器が普通用いられ
ているが、近時熱交換器の重量低減、コスト低減
等の要求から銅−黄銅製熱交換器にかわつてアル
ミニウム熱交換器が採用されつつある。ところ
が、自動車のラジエータやカークーラ用コンデン
サ等は寒冷地走行による凍結防止塩の付着、海岸
地走行による塩分の付着、さらには泥等の付着に
より常に厳しい腐食性環境下におかれるので、ア
ルミニウム熱交換器にあつては前記塩分、泥等の
付着がアルミニウムチユーブの孔食現象を誘発し
て、チユーブに貫通穴があき、銅−黄銅製熱交換
器より短時間で使用不能になることが多いという
問題がある。 Conventionally, heat exchangers made of copper and brass have been commonly used for automobile heat exchangers due to their corrosion resistance, brazing properties, etc., but in recent years, due to the demand for reducing the weight and cost of heat exchangers, copper has been used. - Aluminum heat exchangers are being adopted to replace brass heat exchangers. However, automobile radiators and condensers for car coolers are constantly exposed to harsh corrosive environments due to the adhesion of anti-freezing salts from driving in cold regions, salt adhesion from driving on the coast, and even mud. In the case of heat exchangers, the adhesion of salt, mud, etc. causes pitting corrosion in the aluminum tubes, which creates holes in the tubes and often renders them unusable in a shorter time than copper-brass heat exchangers. There's a problem.
そこで、従来、上記の問題を解決するために塩
化亜鉛（ZnCl2）を少なくとも含有する水溶液で構
成したフラツクス中にアルミニウム熱交換器のコ
アを浸漬し、このコアにフラツクスを塗布して炉
中ろう付する方法がある。かかるフラツクス使用
の炉中ろう付法でろう付して得たアルミニウム熱
交換器の各部の表面にはフラツクス中のZnCl2に
よつて犠性腐食効果をもつZn拡散層が形成さ
れ、アルミニウム孔食を防止するよう作用する。
このZn拡散層は表面Zn濃度0.5〜2.0％、拡散深さ
100〜200μである。このZn拡散層表面の腐食開
始時の電位は飽和甘汞電極を基準にした場合に−
0.97Vであり、一方Zn拡散層のない部品内部は−
0.72Vであり、このことはZn拡散層の自然電極電
位がアルミニウムの母材より卑な電位であること
を示している。そして、このZn拡散層は熱交換
器使用中にアルミニウム母材の表皮部分にて犠性
的に腐食され、その腐食孔が徐々に発達してアル
ミニウム素材（Zn拡散層のない部分）まで達し
ても腐食孔はそれ以上内部へ進行せず、これ以後
は横へ広がりZn拡散層だけが全面的に腐食され
る。このようにZn拡散層がアルミニウム母材の
表皮部分にて犠性腐食することにより、アルミニ
ウム母材自体の孔食を防止できるものである。 Conventionally, in order to solve the above problem, the core of an aluminum heat exchanger was immersed in a flux made of an aqueous solution containing at least zinc chloride (ZnCl 2 ), and the core was coated with the flux and heated in a furnace. There is a way to attach it. A Zn diffusion layer with a sacrificial corrosion effect is formed on the surface of each part of an aluminum heat exchanger obtained by brazing by the furnace brazing method using such flux, and aluminum pitting corrosion occurs due to the ZnCl 2 in the flux. It acts to prevent
This Zn diffusion layer has a surface Zn concentration of 0.5 to 2.0% and a diffusion depth of
It is 100-200μ. The potential at the start of corrosion on the surface of this Zn diffusion layer is −
0.97V, while inside the component without Zn diffusion layer -
0.72V, which indicates that the natural electrode potential of the Zn diffusion layer is lower than that of the aluminum base material. During use of the heat exchanger, this Zn diffusion layer is sacrificially corroded at the skin part of the aluminum base material, and the corrosion holes gradually develop and reach the aluminum material (the part without the Zn diffusion layer). However, the corrosion hole does not progress any further inside, and after this point it spreads laterally, and only the Zn diffusion layer is completely corroded. In this way, the Zn diffusion layer undergoes sacrificial corrosion at the skin portion of the aluminum base material, thereby preventing pitting corrosion of the aluminum base material itself.
かかる効果はフラツクス中のZnCl2の濃度が濃
くて（約60％）、しかも多量にフラツクスを用い
た場合に生じるわけであるが、多量のフラツクス
の使用によりコスト上昇は避けられず、また高濃
度のフラツクスの使用によつて熱交換器の組付治
具の消耗が激しく、かつ製造現場の環境も悪くな
るという欠点を生じる。低濃度のフラツクスを用
いた場合にはZn拡散層の表面Zn濃度が低下して
犠性腐肉効果を発揮しなくなる。 This effect occurs when the concentration of ZnCl 2 in the flux is high (approximately 60%) and when a large amount of flux is used. However, using a large amount of flux inevitably increases costs, and The use of such a flux results in severe wear and tear on the heat exchanger assembly jig, and also creates a poor environment at the manufacturing site. When a low concentration flux is used, the surface Zn concentration of the Zn diffusion layer decreases and the sacrificial carrion effect is no longer exhibited.
そこで本発明は上記の諸点に鑑み、チユーブと
してアルミニウムもしくはアルミニウム合金を用
い、コルゲートフインとして表面に炉中ろう付用
ろう材が被覆され、Znが添加されてチユーブよ
り電極電位が卑となつたアルミニウム合金（Sn
の添加はなし）を用いることにより、コルゲート
フインの電極電位が低いため、コルゲートフイン
が選択的に犠性腐食し、それ故、チユーブとコル
ゲートフインとを炉中ろう付するに足る最低限の
フラツクス濃度でろう付が可能となつてフラツク
スの使用量を減少できるアルミニウム熱交換器を
提供することを目的とするものである。 Therefore, in view of the above points, the present invention uses aluminum or an aluminum alloy as the tube, coats the surface with a brazing material for furnace brazing as a corrugated fin, and makes the electrode potential less base than the tube by adding Zn. Alloy (Sn
(no addition of It is an object of the present invention to provide an aluminum heat exchanger that can be brazed with aluminum to reduce the amount of flux used.
以下本発明を具体的な実施例により詳細に説明
する。まず、本発明の熱交換器の一例を第１図に
示す。この第１図に示された熱交換器は自動車用
クーラのコンデンサであつて、引抜き加工された
蛇行状の偏平チユーブ１、このチユーブ１の蛇行
間にろう付したコルゲートフイン２、および偏平
チユーブ１の両端にろう付した入口パイプ３、出
口パイプ４より構成してあり、図中矢印は冷媒の
流れ方向を示している。 The present invention will be explained in detail below using specific examples. First, an example of the heat exchanger of the present invention is shown in FIG. The heat exchanger shown in FIG. 1 is a condenser for an automobile cooler, and includes a drawn meandering flat tube 1, a corrugated fin 2 brazed between the meandering portions of the tube 1, and a flat tube 1. It consists of an inlet pipe 3 and an outlet pipe 4 which are brazed at both ends, and the arrow in the figure indicates the flow direction of the refrigerant.
実施例 １
フイン２の芯材としてA3003に２％のZnを添加
したもの、フイン２の皮材としてBA4343（ろう
付用ろう材）を用い皮覆率を10％とした。このコ
ルゲートフイン２とA1050のアルミニウム合金よ
りなるチユーブ１とA7N01よりなるパイプ３，４
を第１図のように組立てた。この時のフイン断面
におけるZnの分布は第２図ａのようになつてい
る。なお、本実施例ではチユーブ１の電位は−
0.87V、フイン２の電位は−0.95Vであつた。こ
のコアを下記のような化学成分からなるフラツク
スの10％濃度水溶液中に浸漬してコア表面にフラ
ツクスを塗布した後、ろう付炉を通過させた。フ
ラツクス成分：LiCl19％、KCl40％、NaCl25％、
ZnCl28％、およびLiF8％。Example 1 The core material of the fins 2 was A3003 with 2% Zn added, and the skin material of the fins 2 was BA4343 (brazing filler metal), and the coating ratio was 10%. This corrugated fin 2, tube 1 made of A1050 aluminum alloy, and pipes 3 and 4 made of A7N01
was assembled as shown in Figure 1. The distribution of Zn in the fin cross section at this time is as shown in Figure 2a. In addition, in this embodiment, the potential of tube 1 is -
0.87V, and the potential of fin 2 was -0.95V. This core was immersed in a 10% aqueous solution of flux consisting of the chemical components shown below to coat the core surface with flux, and then passed through a brazing furnace. Flux components: LiCl19%, KCl40%, NaCl25%,
ZnCl28%, and LiF8%.
ろう付は炉内の露点を−40℃に保ち、大気雰囲
気で610℃、５分間加熱して行なつた。ろう付
後、フイン２の芯材中のZnは第２図ｂのように
拡散して表面Zn濃度は０から1.6％に上昇する。
こうしたZn分布を持つことによつてフイン２は
腐食環境中にさらされた場合、有効な犠性腐食フ
インとして作用する。このものの耐食性をCASS
試験によつて確認した。なお、CASS試験は公知
のもので、本発明では条件として５％NaCl溶液
（銅イオン含）をPH３、温度50℃に保持した。こ
の結果、チユーブ１の孔食（但し、貫通孔食では
ない）までの時間が1000時間であつた。これは従
来の60％濃度のフラツクスによつてろう付したも
ののCASS試験による耐食性900時間を上まわる
ものであり、市場での使用を十分耐えうることが
わかつた。 Brazing was carried out by heating at 610°C for 5 minutes in the air while keeping the dew point in the furnace at -40°C. After brazing, the Zn in the core material of the fin 2 diffuses as shown in FIG. 2b, and the surface Zn concentration increases from 0 to 1.6%.
By having such a Zn distribution, the fins 2 act as effective sacrificial corrosion fins when exposed to a corrosive environment. CASS the corrosion resistance of this thing
Confirmed by test. The CASS test is a well-known test, and in the present invention, the conditions were that a 5% NaCl solution (containing copper ions) was maintained at pH 3 and temperature at 50°C. As a result, the time until pitting corrosion (but not through pitting corrosion) of tube 1 occurred was 1000 hours. This exceeds the corrosion resistance of 900 hours in the CASS test of conventional brazing with 60% flux, and was found to be sufficiently durable for use in the market.
実施例 ２
フラツクスとしてLiCl45％、KCl25％、NaCl25
％、およびLiF25％の組成のものを使用し、チユ
ーブ１、フイン２等の材料は実施例１と同じにし
た。この例も耐食性に関してはまつたく問題ない
ことがわかつた。Example 2 LiCl45%, KCl25%, NaCl25 as flux
% and LiF 25%, and the materials of tube 1, fin 2, etc. were the same as in Example 1. It was found that this example also had no problems with regard to corrosion resistance.
なお、上記の実施例では、コルゲートフイン２
の芯材における電極電位の（チユーブ１に比べ
て）卑なアルミニウム合金として、A3003のアル
ミニウムにZnを添加したが、このA3003のアルミ
ニウムの他にA3004のアルミニウムでもよく、要
するにチユーブ１のアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金に比べて電極電位の卑なアルミニウム
合金であればよい。 In addition, in the above embodiment, the corrugated fin 2
As an aluminum alloy with a base electrode potential (compared to tube 1) in the core material, Zn was added to aluminum of A3003, but in addition to aluminum of A3003, aluminum of A3004 may also be used.In short, aluminum of tube 1 or aluminum Any aluminum alloy may be used as long as it has an electrode potential less noble than other alloys.
また、本発明はアルミニウム熱交換器ならばど
のような用途の熱交換器に対しても適用可能であ
る。 Further, the present invention is applicable to any heat exchanger for any purpose as long as it is an aluminum heat exchanger.
以上要するに、本発明においては、フラツクス
を使用した炉中ろう付法によりチユーブにコルゲ
ートフインをろう付するコルゲートフイン型アル
ミニウム熱交換器において、チユーブとしてアル
ミニウムもしくはアルミニウム合金を用い、かつ
コルゲートフインとして表面に炉中ろう付用ろう
材が被覆され、Znの添加により、チユーブより
電極電位の卑となつたアルミニウム合金を用い、
このコルゲートフインとチユーブとを炉中ろう付
して成るから、コルゲートフインを優先的に犠性
腐食させてチユーブの孔食を防止できるため、フ
ラツクス中のZnCl2濃度を高めるとともに、この
フラツクスの大量使用によつてチユーブ、コルゲ
ートフインに犠性腐食効果のあるZn拡散層を形
成する必要はなく、故にコルゲートフインとチユ
ーブとを炉中ろう付するのに最低限の濃度および
量のフラツクスを使用すれば足り、従つてフラツ
クスの使用量を減少でき、コスト低減、熱交換器
の組付治具の消耗低減、製造現場の環境改善に大
きな効果を発揮する。 In summary, in the present invention, in a corrugated fin type aluminum heat exchanger in which corrugated fins are brazed to the tubes by a furnace brazing method using flux, the tubes are made of aluminum or an aluminum alloy, and the corrugated fins are attached to the surface. Using an aluminum alloy coated with brazing filler metal for furnace brazing, the electrode potential is less base than that of the tube due to the addition of Zn.
Since the corrugated fins and the tube are brazed in a furnace, the corrugated fins can be sacrificially corroded preferentially and pitting corrosion of the tube can be prevented. There is no need to form a Zn diffusion layer that has a sacrificial corrosion effect on tubes and corrugated fins, and therefore, the minimum concentration and amount of flux should be used to braze corrugated fins and tubes in a furnace. Therefore, the amount of flux used can be reduced, which is highly effective in reducing costs, reducing wear and tear on heat exchanger assembly jigs, and improving the environment at manufacturing sites.
また、本発明ではフインの犠性腐食効果で耐食
性の良いアルミニウム熱交換器を提供できる。 Furthermore, the present invention can provide an aluminum heat exchanger with good corrosion resistance due to the sacrificial corrosion effect of the fins.
更に、本発明では、フインの芯材にZnを添加
して電極電位を卑にしたアルミニウム合金（Sn
の添加なし）を使用しているため、かかるZn添
加のアルミニウム合金は電極電位がかなり低くな
り卑の度合いが大きいので、電極電位の貴の度合
いが小さいアルミニウム合金、例えばA1050のア
ルミニウム合金をチユーブの材料に用いてもチユ
ーブとフインとの間の電位差をフインの犠性腐食
効果を発揮し得る値に維持できるとこができ、従
つてチユーブの材料の選択範囲が広がり、上記の
ごとく押出し加工性の良好なA1050のアルミニウ
ム合金をチユーブ材料として使うことができる。 Furthermore, in the present invention, an aluminum alloy (Sn
Since Zn-added aluminum alloys have considerably low electrode potentials and are highly base, aluminum alloys with low electrode potentials, such as A1050 aluminum alloys, are used in tubes. Even when used as a material, the potential difference between the tube and the fins can be maintained at a value that can exhibit the sacrificial corrosion effect of the fins, which widens the selection range of tube materials and improves extrusion processability as described above. Good A1050 aluminum alloy can be used as tube material.
また、本発明ではフインの芯材にSnを添加し
ていないので、Snの添加による素材の塑性加工
性、ろう付け性低下といつた問題を回避すること
ができ、一方Znを添加しているのでフイン加工
性が向上する。 In addition, in the present invention, since Sn is not added to the core material of the fin, it is possible to avoid problems such as deterioration of plastic workability and brazability of the material due to the addition of Sn. Therefore, fin workability is improved.
更に、本発明ではチユーブ材には、ろう材を表
面に被覆していないアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金を用いているため、該チユーブ材自体
を引抜き加工あるいは押出し加工で製作すること
ができ、従つてチユーブの加工性が優れ、例えば
多孔管のごとき複雑形状のチユーブを簡単に加工
できる。 Furthermore, in the present invention, since the tube material is made of aluminum or aluminum alloy whose surface is not coated with a brazing filler metal, the tube material itself can be manufactured by drawing or extrusion processing. It has excellent workability and can easily process tubes with complex shapes, such as perforated tubes.
第１図は本発明熱交換器の一実施例を示す正面
図、第２図ａ，ｂは本発明の作用効果の説明に供
する特性図である。
１……チユーブ、２……コルゲートフイン。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the heat exchanger of the present invention, and FIGS. 2a and 2b are characteristic diagrams for explaining the effects of the present invention. 1...Tube, 2...Colgate Finn.
Claims (1)
チユーブにコルゲートフインをろう付するコルゲ
ートフイン型アルミニウム熱交換器において、前
記チユーブとしてアルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金を用い、かつ前記コルゲートフインとし
て、Znの添加により前記チユーブより電極電位
の卑なアルミニウム合金（Sn無添加）よりなる
芯材と、この芯材の表面に被覆された炉中ろう付
用ろう材よりなる皮材とから構成されたものを用
い、このコルゲートフインと前記チユーブとを炉
中ろう付して成ることを特徴とするアルミニウム
熱交換器。1 By furnace brazing method using flux,
In a corrugated fin type aluminum heat exchanger in which corrugated fins are brazed to the tubes, the tubes are made of aluminum or an aluminum alloy, and the corrugated fins are made of an aluminum alloy (without Sn) having an electrode potential less noble than that of the tubes by adding Zn. This corrugated fin and the tube are brazed in a furnace using a core material made of a core material made of (additional material) and a skin material made of a brazing material for furnace brazing coated on the surface of this core material. An aluminum heat exchanger characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8563279A JPS5610699A (en) | 1979-07-05 | 1979-07-05 | Aluminum heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8563279A JPS5610699A (en) | 1979-07-05 | 1979-07-05 | Aluminum heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5610699A JPS5610699A (en) | 1981-02-03 |
| JPS6233512B2 true JPS6233512B2 (en) | 1987-07-21 |
Family
ID=13864201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8563279A Granted JPS5610699A (en) | 1979-07-05 | 1979-07-05 | Aluminum heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5610699A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56155398A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-01 | Nippon Radiator Co Ltd | Method for preventing aluminum heat exchanger from corrosion |
-
1979
- 1979-07-05 JP JP8563279A patent/JPS5610699A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5610699A (en) | 1981-02-03 |
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