JP5354912B2 - アルミニウム製熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車用コンデンサ、エバポレータ、ラジエータ、ヒータ、インタークーラ、オイルクーラのように、表面にろう材成分を配してなるチューブ材（作動流体通路構成部材）とベアフィン材とをろう付け接合により組みつけてなるコア部を有するアルミニウム製熱交換器、及びその製造方法に関する。

軽量性と熱伝導性が良好なアルミニウム合金からなるアルミニウム合金製熱交換器は、例えば、自動車のコンデンサ、エバポレータ、ラジエータ、ヒータ、インタークーラ、オイルクーラとして広く使用されている。アルミニウム合金製の熱交換器は、一般的にフィン材とチューブ材（作動流体通路構成部材）とをろう付け接合することにより構成される。

熱交換器は、一般的に、作動流体が流通するチューブと該チューブの外面にろう付け接合されたフィンとよりなるコア部と、チューブの両端にろう付け接合されたヘッダ、最外側のフィンとヘッダにろう付け接合されたサイドプレート、及びヘッダにろう付け接合又はかしめ接合されたタンク等から構成されている。

チューブ材９２を構成する材料としては、例えば、図３に示すような、Ｓｉ粒９２５を含有するろう材９２２を心材９２１の表面にクラッドしたブレージングシートが使用される。
図３、図４に示すように、フィン材９１とチューブ材９２とを組み付けて加熱することにより、心材９２１の表面にクラッドされたろう材９２２が溶融し、それらがフィン材９１とチューブ材９２との間隙を充填したり、フィレット９２３を形成することにより、フィン材９１とチューブ材９２のろう付け接合が行われる。

フィン材には、チューブ材やフィレットよりもフィン材が優先的に腐食することによりチューブ材を防食するための犠牲陽極効果が要求されると共に、ろう付け時の高温加熱による変形防止やろうの侵食防止のために耐高温座屈性が要求されており、これまでに、種々の材料が提案されている（特許文献１）。

また、ろう付け後のチューブ材のろう材組織は、図４に示すように、板状や針状の粗大な単体Ｓｉ（９２４）が点在する不均一な組織を形成する。
この板状や針状の単体Ｓｉは、ろう材マトリックスより貴であるため、局部カソードとなり局部腐食を誘発する。図５（ａ）に示すように、フィレット９２３に局部腐食が発生した場合、図５（ｂ）に示すように、チューブ９２からフィン９１が脱落する。そして、フィンの犠牲陽極効果が失われ、チューブに早期の貫通腐食が生じる。また、図６（ａ）に示すように、チューブ９２平坦部のろう材９２２に局部腐食が発生した場合は、図６（ｂ）に示すように、フィン９１の犠牲陽極が十分に作用せず、チューブ９２に早期の貫通腐食が生じる。

局部腐食の改善には、板状や針状の粗大な単体Ｓｉの生成を抑制するのが有効であり、板状や針状の単体Ｓｉの改良処理（単体Ｓｉの微細化）として、チューブ材のろう材にＳｒを添加する手法が知られている（特許文献２）。
しかしながら、板状や針状の粗大な単体Ｓｉの生成を抑制するための効果は得られるが十分ではなかった。

また、従来のフィン材とチューブ材の組み合わせで生成する板状や針状の粗大な単体Ｓｉは、熱交換器使用時に応力が負荷されると、その部分で応力集中を生じるため、耐久寿命を低下させる要因となっていた。
このような問題は、上述のようなクラッド材よりなるチューブ材とフィン材とろう付け接合した場合のみに限らず、クラッド材よりなる板状のプレート材や、表面にろう材粉末や、ろう付け時にろう材を生成するフラックス等のろう材成分を塗布した押出形材からなるチューブ材又はプレート材とフィン材とをろう付け接合した場合にも同様に問題となる。

特開昭６２−１２０４５５号公報 特開２００３−３９１９４号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器、及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、作動流体が流通するチューブと、該チューブの外表面に接合されたフィンとよりなるコア部を有するアルミニウム製熱交換器であって、
上記コア部は、Ｓｉを含有するろう材成分を用いて管状のチューブ材とベアフィン材とをろう付け接合することにより構成されており、
上記ベアフィン材は、Ｓｒ：０．０１〜１．０％（質量％、以下同様）、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜１．０％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器にある（請求項１）。

本発明のアルミニウム製熱交換器は、上述したように、管状のチューブ材と上記特定の組成を有するベアフィン材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を用いてろう付け接合することにより構成されたコア部を有している。そのため、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器を得ることができる。

通常、ろう付け接合を行う場合には、ろう材成分の融点より高く、これによって接合されるベアフィン材の融点よりも低い温度での加熱が行われる。そのため、従来は溶融する部分であるろう材成分のみに注目して材質改良が進められてきた。
しかしながら、本発明者の多数の実験の結果、ろう付け加熱時にろう材成分に接するベアフィン材の一部が溶融することが判明した。そして、本発明では、このベアフィン材のろう付け時の溶融を積極的に利用し、ろう材成分組織の改良を実現したのである。

上記ベアフィン材は、単体Ｓｉの微細化に有効な元素であるＳｒ、Ｎａ、Ｓｂを、Ｓｒ：０．０１〜１．０％、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜１．０％のうち１種又は２種以上を含有している。
すなわち、上記ベアフィン材とチューブ材との間にＳｉを含有するろう材成分を介在させて行うろう付け加熱により、本発明の上記組成を有する上記ベアフィン材の一部が溶融し、その中のＳｒ、Ｎａ、又はＳｂが、ベアフィン材の他の成分と共に溶融したろう材成分中へ溶け出す。

このように、ろう材成分中に、フィン材側からＳｒ、Ｎａ、Ｓｂの少なくとも１種が供給されることにより、ろう材成分が再凝固する際に、上記Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂがろう材成分中で改良処理材として作用する。これにより、ろう付け後のろう材成分中で晶出する単体Ｓｉを微細化することができ、上記チューブ材と上記ベアフィン材との接合部分における板状や針状の粗大な単体Ｓｉの発生を抑制することができる。

その結果、上述したような、局部腐食の発生や、熱交換器使用時に応力が負荷された際の応力集中等の現象を抑制することができる。すなわち、コア部のチューブの耐食性を高めると共に、フィンの犠牲陽極効果をより確実に発揮させることができ、また、熱交換器使用時に応力が負荷される際の応力集中の緩和にも効果を発揮するため、熱交換器の耐久寿命を向上することができる。

また、上記ベアフィン材は、Ｓｉを０．１〜３．０％を含有している。
Ｓｉは、固溶するとともに、Ｓｉを生成し、ベアフィン材強度を向上させる。そのため、得られるコア部は、高い強度を有することができる。
このように、本発明によれば、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器を得ることができる。

また、このような本発明の効果は、ろう材成分自身の中に、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂ等のＳｉ粒微細化元素を含有していない場合に発現されるだけではない。ろう材成分中にＳｉ粒微細化元素が含有されている場合にも、それらが溶融中の酸化消耗やエロージョン等により減少してもベアフィン材側から補うことができ、本発明の作用が有効に発現して優れた効果が得られる。

第２の発明は、作動流体が流通するチューブと、該チューブの外表面に接合されたフィンとよりなるコア部を有するアルミニウム製熱交換器を製造する方法であって、
Ｓｒ：０．０１〜１．０％（質量％、以下同様）、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜０．０２％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるベアフィン材と、管状のチューブ材とをＳｉを含有するろう材成分を介在させて組み合わせた後、上記ろう材成分の融点（固相線温度）よりも高く、上記ベアフィン材の融点（固相線温度）よりも低い温度で加熱することにより上記チューブ材と上記ベアフィン材とをろう付け接合し、上記コア部を形成することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法にある（請求項６）。

上記アルミニウム製熱交換器の製造方法は、上述したように、上記チューブ材と上記特定の組成を有するベアフィン材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を介在させて組み合わせ、上述の温度条件でろう付け接合することによりコア部を形成する。そのため、上述したごとく、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器を得ることができる。
すなわち、本発明によれば、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器を製造することができる。

第１の発明のアルミニウム製熱交換器を構成するコア部は、上述したように、管状のチューブ材とベアフィン材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を用いてろう付け接合することにより構成されている。
上記チューブ材としては、成形時にチューブ形状（管状）とした押出形材、板状の素材を成形してチューブ形状としたもの等がある。

また、Ｓｉを含有するろう材成分は、上記チューブ材の表面に予め配置することによって、上記ベアフィン材と上記チューブ材との間に容易に介在させることができる。この場合、上記ろう材成分は、ろう付け接合時に、上記チューブ材の表面にろう材成分が一体的に配設されている場合や、上記チューブ材の表面にろう材成分が塗布されている場合等がある。

上記チューブ材の表面にろう材成分が一体的に配設されている例としては、心材の表面に、Ｓｉを含有するろう材（ろう材成分）をクラッドしたブレージングシートを曲成し溶接して扁平チューブ形状としたチューブ材や、ブレージングシートを曲げ加工するだけで溶接することなくチューブ形状としたチューブ材が挙げられる。

また、上記チューブ材の表面にろう材成分が塗布されている例としては、押出成形によりチューブ形状としたチューブ材の表面に、Ｓｉ粉末や、少なくともＳｉを含むアルミニウム合金粉末等のろう材粉末や、Ｓｉを含有し、ろう付け時にろう材を生成するフラックス等のろう材成分が塗布されているものが挙げられる。

また、上記ろう材成分は、上記ベアフィン材、及び上記チューブ材よりも低い融点を有していればいずれの合金を用いてもよく、例えば、Ｓｉ粉末、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等の少なくともＳｉを含むアルミニウム合金粉末等のろう材粉末、Ｋ₂ＳｉＦ₆等のＳｉを含有しろう付け時にろう材を生成するフラックス等を用いることができる。
また、上記ろう材成分は、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂのうち１種または２種以上が含有されていることが好ましい。また、上記ろう材成分は、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂのうち、上記ベアフィン材が含有している元素と同じ元素を含有していることがより好ましい。

また、上記チューブ材は、熱交換器用のチューブ材として用いることができれば特に限定されるものではないが、純Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金等を用いることができる。

また、上記コア部を構成する上記ベアフィン材は、Ｓｒ：０．０１〜１．０％、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜１．０％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有する。

上記ベアフィン材がＳｒを含有する場合には、その含有量は０．００１〜５．０％である必要がある。
Ｓｒの含有量が０．００１％未満である場合には、上述の効果が十分に得られない。一方、上記含有量が５．０％を超える場合には、ベアフィン材の製造が難しくなるおそれがある。そのため、Ｓｒの含有量は、０．０１〜１．０％とする。

また、上記ベアフィン材がＮａを含有する場合には、その含有量は０．００１〜５．０％である必要がある。
Ｎａの含有量が０．００１％未満である場合には、上述の効果が十分に得られない。一方、上記含有量が５．０％を超える場合には、ベアフィン材の製造が難しくなるおそれがある。そのため、Ｎａの含有量は、０．０１〜０．０２％である。

また、上記ベアフィン材がＳｂを含有する場合には、その含有量は０．００１〜５．０％である必要がある。
Ｓｂの含有量が０．００１％未満である場合には、上述の効果が十分に得られない。一方、上記含有量が５．０％を超える場合には、ベアフィン材の製造が難しくなるおそれがある。そのため、Ｓｂの含有量は、０．０１〜１．０％とする。

そして、Ｓｉの含有量が０．１％未満の場合には、上述の効果を十分に得られないおそれがある。一方、Ｓｉの含有量が３．０％を超える場合には、ろう付け時にベアフィン材の溶融が生じるおそれがある。Ｓｉの含有量は、好ましくは０．１〜２．５％である。

また、上記ベアフィン材は、残部がＡｌと不可避的不純物からなる。上記不可避的不純物としては、以下のものを挙げることができ、例えば、Ｍｎ：０．３％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ｍｇ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｔｉ：０．１％以下等が挙げられる。

また、上記ベアフィン材は、必要に応じて、少量のＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｂ：０．３％以下、Ｃｕ：０．２％以下、Ｍｇ：０．３％以下等が添加されていてもよい。
Ｔｉは、ベアフィン材の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域とに分かれ、それらが交互に分布する層状となり、ベアフィン材の防食寿命を高める。
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｂは、ろう付け加熱中の再結晶温度を高め、ベアフィン材の結晶粒度を粗大化させることでろう付け加熱中のエロージョンを抑制する。
Ｃｕは、固溶することでベアフィン材の強度を向上させる。

また、上記ベアフィン材を製造する方法としては、特に限定されるものではないが、連続鋳造により鋳塊を準備し均質化処理を行った後、熱間圧延を行い、その後、適宜、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行う方法や、連続鋳造圧延により板材を準備し、その後、適宜冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行う方法等が挙げられる。そして、上記ベアフィン材は、特に、アルミニウム合金の溶湯を連続鋳造圧延により直接厚さ１〜２０ｍｍの板材とし、更に適宜冷間圧延と熱処理を施すことにより製造することが好ましい。この場合には、連続鋳造圧延によりＳｒ、Ｎａ、Ｓｂ等のＳｉ粒微細化元素の固溶度を高め、また、Ｓｉ粒微細化元素の晶出物の粒度を微細化することで、ベアフィン材からチューブ材のろう材成分へＳｉ粒微細化元素の溶け出しをより容易にすることができる。

また、第１の発明及び第２の発明において、上記コア部を構成する上記ベアフィン材は、さらに、Ｚｎ：０．１〜５．０％、Ｉｎ：０．００１〜０．３％、Ｓｎ：０．００１〜０．３％のうち１種又は２種以上を含有することが好ましい（請求項２、７）。
なお、上記Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎが不可避的不純物として含有されている場合にも、上記範囲を満たす場合には、後述の効果を得ることができる。

上記Ｚｎは、ベアフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効果を与える。
Ｚｎを含有する場合には、その含有量は、０．１〜５．０％である必要がある。
Ｚｎの含有量が０．１５％未満の場合には、上述の効果が十分に得られず、一方、上記含有量が５．０％を超える場合には、ベアフィン材自体の自己耐食性が悪くなるおそれがある。

上記Ｉｎ、Ｓｎは、ベアフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効果を与える。
Ｉｎ、Ｓｎを含有する場合には、その含有量は、それぞれ０．００１〜０．３％である必要がある。
上記Ｉｎ、Ｓｎの含有量が０．００１％未満である場合には、上述の効果が十分に得られず、一方、上記含有量が０．３％を超える場合には、ベアフィン材自体の自己耐食性が悪くなるおそれがある。

また、上記コア部を構成する上記ベアフィン材は、さらに、Ｍｎ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）、Ｆｅ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）の少なくとも一方を含有することが好ましい（請求項３、８）。
なお、上記Ｍｎ、Ｆｅが不可避的不純物として含有されている場合にも、上記範囲を満たす場合には、後述の効果を得ることができる。

Ｍｎは、固溶するとともに、Ａｌ−Ｍｎ系化合物や、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物（具体的には、Ａｌ₆Ｍｎ、Ｍｎ₂ＳｉＡｌ₁₀等）を生成して、ろう付け接合前後のベアフィン材の強度を向上させると共に、耐高温座屈性及び成形加工性を向上させる。
そして、Ｍｎを含有する場合には、その含有量は、３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）である必要がある。
Ｍｎの含有量が３．０％以上である場合には、鋳造時に粗大な晶出物が生成して圧延加工性が害される結果、健全な板材が得難くなる恐れがある。また、Ｍｎの含有量がＳｉの含有量を超える場合には、導電率が低下するおそれがある。Ｍｎの含有量は、好ましくは１．５％以下（Ｓｉの含有量を超えない範囲）である。

また、Ｆｅは、固溶するとともに、Ａｌ−Ｆｅ系化合物や、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物や、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系化合物や、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物（具体的には、Ａｌ₃Ｆｅ、α−ＡｌＦｅＳｉ、ＭｎＦｅＡｌ₆等）を生成して、ベアフィン材の強度を向上させると共に、Ｍｎの固溶量を減少させて熱伝導性を向上させる。
そして、Ｆｅを含有する場合には、その含有量は、３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）である必要がある。

Ｆｅの含有量が３．０％以上である場合には、鋳造時に粗大な晶出物が生成して圧延加工性が害される結果、健全な板材が得難くなるおそれがある。また、Ｆｅの含有量がＳｉの含有量を超える場合には、耐食性が低下するおそれがある。Ｆｅの含有量は、好ましくは１．５％以下（Ｓｉの含有量を超えない範囲）である。

また、第１の発明及び第２の発明において、上記チューブ材は、心材の表面に上記ろう材成分を含有するろう材をクラッド接合により配設してなるクラッド材よりなることが好ましい（請求項４、９）。
上記クラッド材よりなるチューブ材は、少なくとも上記ベアフィン材と接合する側の面にろう材成分が配されていればよく、例えば、心材の片面にろう材をクラッドした２層のクラッド材、あるいは、心材の片面にろう材、もう一方の面にろう材又はＡｌ−Ｚｎ系合金からなる犠牲陽極材をクラッドした３層のクラッド材を曲成し溶接して扁平チューブ形状としたもの、クラッド材を曲げ加工するだけで溶接することなくチューブ形状としたもの等を使用することができる。

そして、上記クラッド材は、例えば、上記心材と上記ろう材を重ね合わせ、加熱し、熱間圧延を行い、その後、冷間圧延を行うことにより製造することができる。
２層のクラッド材を用いる場合には、クラッド材の全体の板厚をＴ、ろう材の厚みをｔ１とすると、上記クラッド材の板厚Ｔは０．２〜１．０ｍｍであることが好ましく、上記ろう材のクラッド率（ｔ１／Ｔ）は５〜２０％であることが好ましい。

また、３層のクラッド材を用いる場合には、クラッド材の全体の板厚をＴ、ベアフィンと接合する側の面に配されたろう材の厚みをｔ１、もう一方の面にろう材が配された場合のろう材の厚みをｔ２、犠牲陽極材が配された場合の犠牲陽極材の厚みをｔ３とすると、クラッド材の板厚Ｔは０．２〜１．０ｍｍであることが好ましい。また、クラッド率（ｔ１／Ｔ）は５〜２０％であることが好ましく、クラッド率（ｔ２／Ｔ）は５〜２０％であることが好ましく、クラッド率（ｔ３／Ｔ）は５〜２５％であることが好ましい。

上記クラッド材の心材としては、例えば、純Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金等を用いることができる。
また、上記ろう材は、上記心材、ベアフィン材よりも低い融点を有していればいずれの合金を用いてもよく、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等を用いることができる。
また、上記クラッド材のろう材は、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂのうち１種または２種以上が含有されていることが好ましい。また、上記ろう材は、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂのうち、上記ベアフィン材が含有している元素と同じ元素を含有していることがより好ましい。

また、上記コア部は、上記ベアフィン材と、板状のプレート材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を用いてろう付け接合してなる部位をさらに有することが好ましい（請求項５）。
そして、上記ベアフィン材と上記プレート材とをろう付け接合してなる部分は、上記ベアフィンと、管状でない板状形状を呈するプレート材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を介在させて組み合わせた後、上記加熱によるろう付け接合を行うことにより形成することができる（請求項１０）。

上記板状のプレート材と上記ベアフィン材とは、上記ろう材成分を用いてろう付け接合されるが、上記ろう材成分は、ろう付け接合時に、上記プレート材と上記ベアフィン材との間に存在していればよく、上記プレート材の表面にろう材成分が一体的に配設されている場合や、上記プレート材の表面にろう材成分が塗布されている場合等がある。

上記プレート材の表面にろう材成分が一体的に配設されている例、及び表面にろう材成分が塗布されている例は、上述したチューブ材の場合と同様である。

なお、上記ろう材成分として、上述した、ろう付け時にろう材を生成するＳｉ含有のフラックス以外のろう材成分を用いる場合には、上記チューブ材又はプレート材の表面に、ろう材を生成しない通常のフラックスを塗布しておくことも勿論可能である。
そして、上述したＳｉ含有のフラックスであっても、通常のフラックスであっても、これらのフラックスは、フィン材やチューブ材やプレート材等の素材を、所望の形状に成形し、熱交換器として組み付けた後に、その熱交換器に塗布することができ、また、あらかじめフィン材やチューブ材やプレート材等の素材に塗布しておくこともできる。前者の場合には、熱交換器にフラックスを塗布した後にろう付け加熱を行い、後者の場合には、上記各素材を所望の形状に成形し、熱交換器として組み付けた後、ろう付け加熱を行う。

上記フラックスを熱交換器として組み付けた後に塗布する場合には、フラックス粉末を振りかける方法や、フラックス粉末を水に懸濁してスプレー塗布する方法等がある。あらかじめ素材に塗装する場合には、フラックス粉末にアクリル樹脂等のバインダーを混合して塗布すれば、塗装の密着性を高めることができる。

ろう材成分としてではなく、通常のフラックスの機能を得るために用いるフラックスとしては、ＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ、Ｋ₃ＡｌＦ₆、ＡｌＦ₃、ＫＺｎＦ₃、Ｋ₂ＳｉＦ₆等のフッ化物系フラックスや、Ｃｓ₃ＡｌＦ₆、ＣｓＡｌＦ₄・２Ｈ₂Ｏ、Ｃｓ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ等のセシウム系フラックス等が挙げられる。

また、チューブ材又はプレート材の表面にろう材成分を塗布する場合には、ろう材成分と前記通常のフラックス粉末を混合して塗布することもできる。さらに、アクリル樹脂等のバインダーを混合して塗布すれば、塗装の密着性を高めることができる。

（実施例）
本例は、本発明のアルミニウム製熱交換器にかかる実施例及び比較例として、複数種類のアルミニウム製熱交換器のミニコアを作製し、それらの耐食性を評価した例である。
本例では、実施例として、表２に示すアルミニウム製熱交換器のミニコア（試料Ｅ１〜試料Ｅ２６）、及び比較例として、表２に示すアルミニウム製熱交換器のミニコア（試料Ｃ１、試料Ｃ２）を作製した。

アルミニウム製熱交換器のミニコアの製造方法について、図１を用いて説明する。
まず、チューブ材２として、ＪＩＳ Ａ ３００３合金を心材とし、ＪＩＳ Ａ ４０４７合金（Ａｌ−１２Ｓｉ）にＳｒを０．０２％添加した合金をろう材（ろう材成分）として、厚さ０．２５ｍｍのクラッド材（クラッド率１０％）を準備した。なお、実際の製品としてのアルミニウム合金製熱交換器においては、クラッド材を曲成し溶接して扁平チューブ形状とすることにより、心材２１の表面にＳｉを含有するろう材２２を配してなるクラッド構造を有するチューブ材を得るが、本実施例では、板状のまま用いた。なお、この板状のものを説明の都合上、チューブ材２という。また、上記ろう材の融点（固相線温度）は５７０℃以上５９０℃以下である。

次に、表１に示すベアフィン材３（フィン１〜フィン２８）を作製した。
フィン１〜フィン２５、フィン２７、及びフィン２８は、連続鋳造により、表１に示す組成を有する鋳塊を準備し、その後、均質化処理を行った。次いで、熱間圧延を行って所定の厚さとし、その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行って、厚さ０．１ｍｍの板材（質別Ｈ１４）とし、ベアフィン材３（フィン１〜フィン２５、フィン２７、及びフィン２８）を得た。

次に、フィン２６は、連続鋳造圧延で、表１に示す組成を有する厚さ５ｍｍの板材を準備し、その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ０．１０ｍｍの板材（質別Ｈ１４）とし、ベアフィン材３（フィン２６）を得た。
なお、組成は、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延の前後でほとんど変化がない。

表１より、上記フィン１〜フィン２６は、Ｓｒ：０．００１〜５．０％、Ｎａ：０．００１〜５．０％、Ｓｂ：０．００１〜５．０％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有していることがわかる。

次に、作製したベアフィン材３（フィン１〜フィン２８）を所定幅の帯状に切断した後、歯車回転式の成形機を通してコルゲート成形を行った。
その後、図１に示すように、上記ベアフィン材３と、上記チューブ材２とを組み付けて、濃度３．０％のフッ化物系フラックスを塗布した後、窒素ガス雰囲気中６００℃（上記ろう材成分の融点よりも高く、上記フィン１〜フィン２８の融点（固相線温度）よりも低い温度）で３分間加熱して、ろう付け接合を行い、アルミニウム製熱交換器のミニコア８（試料Ｅ１〜試料Ｅ２６、試料Ｃ１、試料Ｃ２）を作製した。

次に、作製したミニコア８（試料Ｅ１〜試料Ｅ２６、試料Ｃ１、試料Ｃ２）について腐食試験を行い、耐食性を評価した。結果を表２に示す。
＜腐食試験＞
腐食試験は、ミニコア８について、チューブ材２の端面と心材面をシリコン樹脂でマスキングした後、ＳＷＡＡＴ試験をＡＳＴＭ Ｇ８５に基づいて１か月間実施し、チューブ２の腐食状況とフィン３の脱落の有無を観察することによって耐食性の評価を行った。耐食性の良否は、腐食深さが０．１５ｍｍで、フィン３の脱落もないものを良好、腐食深さが０．１５ｍｍを超えたり、フィン３の脱落が生じたものを不良と判断した。

表２より知られるごとく、実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ２６は、いずれも良好な耐食性を示した。
このように、本発明によれば、耐食性、及び強度に優れたアルミニウム製熱交換器を形成することができることがわかる。
また、表２より知られるごとく、比較例としての試料Ｃ１、及び試料Ｃ２は、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂのいずれも含有していないため、耐食性が不良であった。

なお、本例では、ＪＩＳ Ａ ３００３合金を心材とし、ＪＩＳ Ａ ４０４７合金にＳｒを０．０２％添加した合金をろう材としたクラッド材よりなるチューブ材を用いたが、チューブ材のろう材には、一般的なＡｌ−Ｓｉ系ろう合金、Ａｌ−Ｓｉ系ろう合金にＮａやＳｂを加えたもの等を使用しても同等の効果を得ることができる。

また、本例では、上記クラッド材よりなるチューブ材を用いたが、チューブ材として、押出形材からなるチューブ材の表面にＳｉ粉末や、少なくともＳｉを含むアルミニウム合金粉末等のろう材粉末を塗布したもの、また、押出形材からなるチューブ材の表面に、Ｓｉを含有し、ろう付け時にろう材を生成するフラックスを塗布したもの等を用いる場合にも同様の効果を得ることができる。

また、上記クラッド材からなるチューブ材にあらかじめフラックスあるいはバインダーを混合したフラックスを塗装したものを用いた場合や、押出形材からなるチューブ材の表面にＳｉ粉末や少なくともＳｉを含むアルミニウム合金粉末等のろう材粉末にフラックス粉末あるいはバインダーを混同したフラックスを混合したものを塗布したものを用いる場合にも同様の効果を得ることができる。

（実施例２）
本例では、実施例１に示したコア部（ミニコア）を利用したアルミニウム製熱交換器の構成例について、図２を用いて説明する。この実施例は、一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではなく、アルミニウム製熱交換器として公知の種々の構成を採用可能である。

本例のアルミニウム製熱交換器１は、図２に示すように、作動流体が流通するチューブ２と、該チューブ２の外表面に接合されたフィン３とよりなるコア部４を有する。
上記コア部４は、チューブ材２とベアフィン材３とをＳｉを含有するろう材成分を用いてろう付け接合することにより構成される。
上記ベアフィン材３は、Ｓｒ：０．００１〜５．０％、Ｎａ：０．００１〜５．０％、Ｓｂ：０．００１〜５．０％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなる。

アルミニウム製熱交換器１の製造方法について説明する。
まず、上記コア部４を構成するチューブ材２として、実施例１において、チューブ材として作製したクラッド材を曲成し溶接して扁平チューブ形状とすることにより、心材の表面にＳｉを含有するろう材を配してなるクラッド構造を有するチューブ材２を準備する。

次に、上記コア部４を構成するベアフィン材３として、連続鋳造により、Ｓｒ：０．０５％と、Ｓｉ：０．０５％とを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる鋳塊を準備し、均質化処理を行った後、熱間圧延を行って所定の厚さとし、その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行って、厚さ０．１ｍｍの板材（質別Ｈ１４）を作製しベアフィン材３を得る。そして、板材を所定幅の帯状に切断した後、歯車回転式の成形機を通してコルゲート成形を行う。

そして、図２に示すように、上記チューブ材２と上記ベアフィン材３とを組み付け、チューブ２の両端にヘッダを組み付け、最外側のフィン３とヘッダ５にサイドプレート６を組み付け、ヘッダ５にタンク７を組み付けて、濃度３．０％のフッ化物系フラックスを塗布した後、窒素ガス雰囲気中６００℃（上記ろう材成分の融点よりも高く、上記ベアフィン材３の融点よりも低い温度）で３分間加熱して、ろう付け接合を行い、アルミニウム製熱交換器１を作製する。

なお、アルミニウム製熱交換器１の上記チューブ材２と上記ベアフィン材３より構成されるコア部４以外の構成は、適宜、公知の構成に変更可能である。
本例のアルミニウム製熱交換器１は、上述した実施例１から知られるように、チューブ２からのフィン３が脱落や、チューブ２の早期の貫通腐食が生じない、優れた耐食性を有するものとなる。

実施例１における、アルミニウム製熱交換器のミニコアを示す説明図。 実施例２における、アルミニウム製熱交換器を示す説明図。 従来の、ろう付け接合前のベアフィン材とチューブ材を示す説明図。 従来の、ろう付け接合後のベアフィン材とチューブ材を示す説明図。 従来の、ベアフィン材のチューブ材からの脱落を示す説明図。 従来の、チューブ材の貫通腐食を示す説明図。

符号の説明

１ アルミニウム製熱交換器
２ チューブ（チューブ材）
３ フィン（ベアフィン材）
４ コア部

Claims (10)

1. 作動流体が流通するチューブと、該チューブの外表面に接合されたフィンとよりなるコア部を有するアルミニウム製熱交換器であって、
   上記コア部は、Ｓｉを含有するろう材成分を用いて管状のチューブ材とベアフィン材とをろう付け接合することにより構成されており、
   上記ベアフィン材は、Ｓｒ：０．０１〜１．０％（質量％、以下同様）、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜１．０％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
2. 請求項１において、上記ベアフィン材は、さらに、Ｚｎ：０．１〜５．０％、Ｉｎ：０．００１〜０．３％、Ｓｎ：０．００１〜０．３％のうち１種又は２種以上を含有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
3. 請求項１又は２において、上記ベアフィン材は、さらに、Ｍｎ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）、Ｆｅ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）の少なくとも一方を含有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記チューブ材は、心材の表面に上記ろう材成分を含有するろう材をクラッド接合により配設してなるクラッド材よりなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記コア部は、上記ベアフィン材と、板状のプレート材とを、Ｓｉを含有するろう材成分を用いてろう付け接合してなる部位をさらに有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
6. 作動流体が流通するチューブと、該チューブの外表面に接合されたフィンとよりなるコア部を有するアルミニウム製熱交換器を製造する方法であって、
   Ｓｒ：０．０１〜１．０％（質量％、以下同様）、Ｎａ：０．０１〜０．０２％、Ｓｂ：０．０１〜０．０２％のうち１種又は２種以上と、Ｓｉ：０．１〜３．０％とを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるベアフィン材と、管状のチューブ材とをＳｉを含有するろう材成分を介在させて組み合わせた後、上記ろう材成分の融点（固相線温度）よりも高く、上記ベアフィン材の融点（固相線温度）よりも低い温度で加熱することにより上記チューブ材と上記ベアフィン材とをろう付け接合し、上記コア部を形成することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
7. 請求項６において、上記ベアフィン材は、さらに、Ｚｎ：０．１〜５．０％、Ｉｎ：０．００１〜０．３％、Ｓｎ：０．００１〜０．３％のうち１種又は２種以上を含有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
8. 請求項６又は７において、上記ベアフィン材は、さらに、Ｍｎ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）、Ｆｅ：３．０％未満（Ｓｉの含有量を超えない範囲）の少なくとも一方を含有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
9. 請求項６〜８のいずれか１項において、上記チューブ材は、心材の表面に上記ろう材成分を含有するろう材をクラッド接合により配設してなるクラッド材よりなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
10. 請求項６〜９のいずれか１項において、上記コア部は、さらに、上記ベアフィンと、板状のプレート材とをＳｉを含有するろう材成分を介在させて組み合わせた後、上記加熱によるろう付け接合を行うことにより形成することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。

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