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公開番号2024151058
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2023064179
出願日2023-04-11
発明の名称熱交換器コア及びその製造方法
出願人株式会社UACJ
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類C22C 21/00 20060101AFI20241017BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた耐食性を有する熱交換器コア及びその製造方法を提供する。
【解決手段】熱交換器コア1は、フィン2と、チューブ3と、フィン2とチューブ3とを接合するろう付接合4とを有している。フィン2は、Si:2.0～3.0質量%、Fe:0.05～1.2質量%、Cu:0.25質量%以下、Mn:0.3～1.8質量%、Zn:0.3～5.0質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金から構成されている。チューブ3は、Cuの含有量が0.05質量%以下であるアルミニウム合金押出材から構成されている。チューブ3の外表面には犠牲陽極層31が形成されている。犠牲陽極層31の自然電極電位、チューブ3の内表面の自然電極電位、ろう付接合4におけるフィレットの自然電極電位及びフィン2の自然電極電位が特定の条件を満たしている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ：２．０質量％以上３．０質量％以下、Ｆｅ：０．０５質量％以上１．２質量％以下、Ｃｕ：０質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３質量％以上１．８質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以上５．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するフィンと、
Ｃｕの含有量が０．０５質量％以下であるアルミニウム合金押出材からなるチューブと、
前記フィンと前記チューブとを接合するろう付接合と、を有し、
前記チューブの外表面には、前記チューブの内表面よりも低い自然電極電位を有する犠牲陽極層が形成されており、
（１）前記犠牲陽極層の自然電極電位、前記ろう付接合におけるフィレットの自然電極電位及び前記フィンの自然電極電位のうち最も高い自然電極電位を基準としたときの前記チューブの内表面の自然電極電位が＋８０ｍＶ以上である、（２）前記フィレットの自然電極電位を基準としたときの前記犠牲陽極層の自然電極電位が＋８０ｍＶ以下である、（３）前記フィン、前記フィレット及び前記犠牲陽極層のそれぞれの自然電極電位と、前記フィンの自然電極電位、前記フィレットの自然電極電位及び前記犠牲陽極層の自然電極電位の平均との電位差の絶対値が５０ｍＶ以下である、の３つの条件を満たす、熱交換器コア。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記フィンは、さらに、Ｚｒ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｔｉ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｖ：０質量％超え０．３質量％、Ｎｉ：０質量％超え０．８質量％以下、Ｍｇ：０質量％超え０．１質量％以下、Ｉｎ：０質量％超え０．０３質量％以下及びＳｎ：０質量％超え０．１質量％以下からなる群より選択される１種または２種以上の元素を含んでいる、請求項１に記載の熱交換器コア。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器コアの製造方法であって、
Ｓｉ：２．０質量％以上３．０質量％以下、Ｆｅ：０．０５質量％以上１．２質量％以下、Ｃｕ：０質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３質量％以上１．８質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以上４．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するフィンと、Ｃｕの含有量が０．０５質量％以下であるアルミニウム合金押出材からなるチューブとを交互に重ね合わせて組立体を組み立て、
前記組立体を加熱し、亜鉛蒸気を含む雰囲気中で前記組立体のろう付を行うことにより前記フィンと前記チューブとの間に前記ろう付接合を形成するとともに、前記チューブの外表面に前記犠牲陽極層を形成する、熱交換器コアの製造方法。
【請求項４】
前記フィンは、さらに、Ｚｒ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｃｒ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｔｉ：０質量％超え０．３質量％以下、Ｖ：０質量％超え０．３質量％、Ｎｉ：０質量％超え０．８質量％以下、Ｍｇ：０質量％超え０．１質量％以下、Ｉｎ：０質量％超え０．０３質量％以下及びＳｎ：０質量％超え０．１質量％以下からなる群より選択される１種または２種以上の元素を含んでいる、請求項３に記載の熱交換器コアの製造方法。
【請求項５】
外表面にＺｎ溶射皮膜が設けられた前記チューブを用いて前記組立体を組み立てる、請求項３に記載の熱交換器コアの製造方法。
【請求項６】
ろう付後における前記フィン中のＺｎの含有量が、ろう付前における前記フィン中のＺｎの含有量に対して０．１質量％以上高い、請求項３に記載の熱交換器コアの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器コア及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のラジエータや自動車に組み込まれる空気調和装置のコンデンサ及びエバポレータなどには、アルミニウム合金製のパラレルフロー型熱交換器が用いられている。この種の熱交換器は、伝熱媒体が流通可能に構成された複数のチューブと、複数のフィンとを含む熱交換器コアを有している。パラレルフロー型熱交換器のコアにおいて、チューブとフィンとは交互に積層されており、ろう付接合を介して互いに接合されている。
【０００３】
従来、熱交換器コアのフィンとしては、心材の少なくとも一方の面上にろう材が設けられたブレージングシートが多用されている。一方、近年では、相手材との間にろう付接合を形成する機能を有する単層のアルミニウム合金材をフィンとして用いることが提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、Ｓｉ：１．０～５．０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．０１～２．０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５～２．０ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、液相率が５％以上３５％以下となる温度において単層で加熱接合機能を有する熱交換器用フィン材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５６９８４１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、熱交換器コアの耐食性を向上させる方法として、チューブの外表面にＺｎ溶射皮膜を形成することにより、チューブの外表面をチューブの内部に対する犠牲陽極として機能させる方法が知られている。しかし、Ｚｎ溶射皮膜を設けたチューブと、特許文献１の熱交換器用フィン材とを組み合わせる場合、ろう付接合やフィン材の腐食が早期に進行し、熱交換器コアの耐食性の低下を招くことがあった。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、優れた耐食性を有する熱交換器コア及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、Ｓｉ（シリコン）：２．０質量％以上３．０質量％以下、Ｆｅ（鉄）：０．０５質量％以上１．２質量％以下、Ｃｕ（銅）：０質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ（マンガン）：０．３質量％以上１．８質量％以下、Ｚｎ（亜鉛）：０．３質量％以上５．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有するフィンと、
Ｃｕの含有量が０．０５質量％以下であるアルミニウム合金押出材からなるチューブと、
前記フィンと前記チューブとを接合するろう付接合と、を有し、
前記チューブの外表面には、前記チューブの内表面よりも低い自然電極電位を有する犠牲陽極層が形成されており、
（１）前記犠牲陽極層の自然電極電位、前記ろう付接合におけるフィレットの自然電極電位及び前記フィンの自然電極電位のうち最も高い自然電極電位を基準としたときの前記チューブの内表面の自然電極電位が＋８０ｍＶ以上である、（２）前記フィレットの自然電極電位を基準としたときの前記犠牲陽極層の自然電極電位が＋８０ｍＶ以下である、（３）前記フィン、前記フィレット及び前記犠牲陽極層のそれぞれの自然電極電位と、前記フィンの自然電極電位、前記フィレットの自然電極電位及び前記犠牲陽極層の自然電極電位の平均との電位差の絶対値が５０ｍＶ以下である、の３つの条件を満たす、熱交換器コアにある。
【０００９】
また、本発明の他の態様は、前記の態様の熱交換器コアの製造方法であって、
Ｓｉ：２．０質量％以上３．０質量％以下、Ｆｅ：０．０５質量％以上１．２質量％以下、Ｃｕ：０質量％以上０．２５質量％以下、Ｍｎ：０．３質量％以上１．８質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以上４．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有するフィンと、Ｃｕの含有量が０．０５質量％以下であるアルミニウム合金押出材からなるチューブとを交互に重ね合わせて組立体を組み立て、
前記組立体を加熱し、亜鉛蒸気を含む雰囲気中で前記組立体のろう付を行うことにより前記フィンと前記チューブとの間に前記ろう付接合を形成するとともに、前記チューブの外表面に前記犠牲陽極層を形成する、熱交換器コアの製造方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
前記熱交換器コアにおけるフィンは、前記特定の化学成分を有するアルミニウム合金から構成されている。前記熱交換器コアは、少なくとも、前記特定の化学成分を有するフィンを用いることにより、前記犠牲陽極層の表面、前記チューブの内表面、前記ろう付接合のフィレット及び前記フィンの自然電極電位を、従来の熱交換器コアでは実現が困難であった前記３つの条件の全てを満たすように調整することができる。そして、熱交換器コアにおける各部位の自然電極電位を前記の態様とすることにより、熱交換器コアの耐食性を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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