特許 6235246 チューブ用アルミニウム合金材およびろう付熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235246

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】チューブ用アルミニウム合金材およびろう付熱交換器

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/00 20060101AFI20171113BHJP

   C23C 30/00 20060101ALI20171113BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   C22C21/00 J

   C23C30/00 B

   F28F21/08 A

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-129015(P2013-129015)

(22)【出願日】2013年6月19日

(65)【公開番号】特開2015-4093(P2015-4093A)

(43)【公開日】2015年1月8日

【審査請求日】2016年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100109449

【弁理士】

【氏名又は名称】毛受 隆典

(74)【代理人】

【識別番号】100172409

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 朗宏

(72)【発明者】

【氏名】大谷 良行

(72)【発明者】

【氏名】田中 哲

(72)【発明者】

【氏名】柳川 裕

(72)【発明者】

【氏名】山口 浩一

【審査官】 鈴木 毅

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２１２６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２１１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１３７２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００２２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１６９１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６４２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２８２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ２１／００ − ２１／１８

Ｃ２２Ｆ １／０４ − １／０５７

Ｃ２３Ｃ ３０／００

Ｆ２８Ｆ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

０．６質量％以上１．５質量％以下のＳｉと、
０．５質量％以上１．８質量％以下のＭｎと、
０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇと、
を含み、
０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、および、０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕのうち少なくとも一つをさらに含み、
残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなり、
表面積あたりのＺｎの重量が１ｇ／ｍ^２以上７ｇ／ｍ^２以下である、
ことを特徴とする酸性、中性及びアルカリ性の環境下で耐食性に優れるチューブ用アルミニウム合金材。

【請求項2】

０．０５質量％以上０．３質量％以上のＴｉ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＺｒ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＣｒ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＶのうち少なくとも一つをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のチューブ用アルミニウム合金材。

【請求項3】

冷媒通路管に請求項１又は２に記載のチューブ用アルミニウム合金材を用いた、
ことを特徴とするろう付熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チューブ用アルミニウム合金材およびろう付熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金は軽量で熱伝導性に優れていること、適切な処理によって高耐食性が実現できること、ならびに、ブレージングシートを利用したろう付によって効率的な接合が可能であることから、自動車用などの熱交換器用の材料として用いられている。近年、自動車の高性能化あるいは環境保護対応として、より軽量で高耐久性を有するように熱交換器の性能向上が求められており、これに対応できるアルミニウム合金材料技術が求められている。このような自動車用熱交換器の例として、ろう材、心材、犠牲防食層をクラッドした３層ブレージングシートを成形加工したチューブと、単層の外部フィン材とをコルゲート成形した外部フィンとを組み合わせて、ろう付接合した熱交換器等がある。熱交換器のチューブは冷媒などの流体を流通させる目的のものであるから、孔食によるリークが生じることを避ける必要がある。熱交換器のチューブの孔食を抑制する防食方法として、クラッド圧延やＺｎ溶射等の方法でチューブ表面にＡｌ−Ｚｎ層を形成し、Ａｌ−Ｚｎ層による犠牲防食効果を用いた心材の防食方法等が用いられている。

【0003】

近年、これらの技術をルームクーラーの熱交換器に用いる検討がなされている。ルームクーラーの熱交換器には、従来、銅製の内面溝付き伝熱管とアルミニウム製のフィンとを組み合わせたフィンアンドチューブタイプの熱交換器が使用されてきたが、材料費低減や軽量化の要求に対応し、さらに、ろう付による効率的な接合を目的として、ろう付接合したアルミニウム製熱交換器等を使用することが検討されている。ルームクーラーの室内機は室内に配置されるため、アルミニウムに孔食を誘起する塩化物イオン（Ｃｌ⁻）の付着が自動車用の熱交換器よりも少ない。そのため孔食は起こりにくくなるが、まったく起こらないわけではなく、Ｃｌ⁻が低い場合には、Ａｌ−Ｚｎ層による犠牲防食効果が働きにくくなり、自動車用の熱交換器よりもチューブの貫通寿命が短くなる場合がある。さらに、アルミニウムの腐食生成物である酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムは、いわゆるセメント臭の原因となる場合があり、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムの生成量はアルミニウムの腐食量とともに増加する。Ａｌ−Ｚｎ層による犠牲防食効果はＺｎ濃度とともに増加するが、Ａｌ−Ｚｎ層の腐食速度もＺｎ濃度とともに増大してしまうことが知られており、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムの生成を抑制するためには、自動車用の熱交換器の技術をルームクーラーの熱交換器にそのまま用いることは困難であった。さらに、このセメント臭を除去するために、アルカリ性のスプレーによって熱交換器が洗浄される場合があり、アルカリ性の環境に対しても耐性の高いアルミニウム材料を用いる必要がある。こういったスプレーは強アルカリ性であり、ラジエータ等のＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）の劣化による弱アルカリ性の環境よりもアルカリ性が強くなる。

【0004】

これらの事情に対応するために、特許文献１に記載されているような、熱交換器などのチューブ材として用いる弱酸性からアルカリ性に渡る広範囲のｐＨに対する耐食性を有するアルミニウム合金が用いられている。また、特許文献２に記載されているような、耐食性、特にクーラントなどのアルカリ性溶液に対する耐食性を有し、自動車用ラジエータ、ヒータコアなどのチューブ材、ヘッダープレート材などとして好適に使用できるアルミニウム合金クラッド材も用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−２１２６６６号公報

【特許文献2】特開平１１−８０８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のアルミニウム合金では、酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムの生成を十分に抑制することは難しかった。また、特許文献２に記載のアルミニウム合金クラッド材では、材料の表面に存在するマトリックス中の化合物粒子が皮膜成分である酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムの沈着を妨げて皮膜の生成を抑制する場合があるため、皮膜生成が妨げられた個所で多数の皮膜欠陥が形成されることがあった。孔食を分散させることによって貫通孔食の発生を防止することは可能であったが、酸化アルミニウムや水酸化アルミニウム等の発生を十分に抑制することは難しかった。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウムの腐食生成物の発生を抑制しつつ、耐食性に優れたチューブ用アルミニウム合金材およびろう付熱交換器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の第一の観点に係る酸性、中性及びアルカリ性の環境下で耐食性に優れるチューブ用アルミニウム合金材は、
０．６質量％以上１．５質量％以下のＳｉと、
０．５質量％以上１．８質量％以下のＭｎと、
０．０５質量％以上０．５質量％以下のＭｇと、
を含み、
０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、および、０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕのうち少なくとも一つをさらに含み、
残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなり、
表面積あたりのＺｎの重量が１ｇ／ｍ^２以上７ｇ／ｍ^２以下である、
ことを特徴とする。

【0010】

０．０５質量％以上０．３質量％以上のＴｉ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＺｒ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＣｒ、０．０５質量％以上０．３質量％以上のＶのうち少なくとも一つをさらに含んでもよい。

【0011】

本発明の第二の観点に係るろう付熱交換器は、
冷媒通路管に上記チューブ用アルミニウム合金材を用いた、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、アルミニウムの腐食生成物の発生を抑制しつつ、耐食性に優れたチューブ用アルミニウム合金材およびろう付熱交換器を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明者は、アルミニウムの腐食に及ぼすカソード反応について鋭意検討した。腐食反応は一般に、金属が酸化、イオン化するアノード反応と、環境中の物質が還元するカソード反応とが同時に起こり、電子をやり取りすることによって進行する。アルミニウムが腐食するためにはカソード反応が起こる必要があるが、還元される物質が、置かれている環境のｐＨによって変化することを、鋭意検討の末、本発明者は見出した。すなわち、本発明者は、酸性では水素イオンの還元、中性では溶存酸素の還元、アルカリ性では水の還元反応が起こることを見出した。また、本発明者は、それぞれの還元反応に対して影響を与える合金中の元素が異なることも鋭意検討の末に見出した。

【0014】

すなわち、Ａｌ−Ｚｎ層のＺｎ濃度を低くすることで酸化アルミニウムや水酸化アルミニウムの生成量を抑え、水素イオンの還元反応および溶存酸素の還元反応を活性にするＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕのうち少なくとも一種を含有することによって、低いＺｎ濃度においても犠牲防食効果を発現させ、ＳｉおよびＭｎを同時に添加することによって水の還元反応を不活性にし、アルカリ性の環境における耐食性を向上させることができる。本発明者は、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。

【0015】

以下、本発明のチューブ用アルミニウム合金材およびそれを備えるろう付熱交換器について説明する。

【0016】

はじめに、本発明のチューブ用アルミニウム合金材を構成するアルミニウム合金の成分元素を説明する。なお、本発明に係るアルミニウム合金の残部は、アルミニウムと、不可避不純物と、からなる。

【0017】

（Ｓｉ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、アルミニウム合金中のＳｉの含有率を、０．６質量％以上１．５質量％以下とする。Ｓｉは、マトリックスに固溶することや、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を生成することによって、ろう付後のチューブ用アルミニウム合金材の強度を向上させる元素である。さらに、ＳｉおよびＭｎを同時に添加することによって、アルカリ性環境における還元反応速度を大幅に低下させることができる。Ｓｉを添加することによる上述の効果を得るためには、本発明のアルミニウム合金中のＳｉの含有率を０．６質量％以上とすることが必要である。一方、アルミニウム合金がＳｉを過剰に含有すると、アルミニウム合金の融点が低下して、ろう付時に材料の溶融を招いてしまうことがある。そのため、Ｓｉの過剰な含有による悪影響を回避するために、本発明のアルミニウム合金中のＳｉの含有率の上限を１．５質量％とする必要がある。また、同じ理由で、アルミニウム合金中のＳｉの含有率を、０．８質量％以上１．２質量％以下とすることが、より好ましい。

【0018】

（Ｍｎ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、アルミニウム合金中のＭｎの含有率を、０．５質量％以上１．８質量％以下とする。ＭｎはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出または析出して、ろう付加熱後のチューブ用アルミニウム合金材の強度の向上に寄与する元素である。Ｍｎを添加することによる上述の効果を得るためには、本発明のアルミニウム合金中のＭｎの含有率を０．５質量％以上とすることが必要である。一方、アルミニウム合金中のＭｎの含有率が１．８質量％を超過すると、巨大な金属間化合物が晶出して、チューブ用アルミニウム合金材の製造性を低下させるおそれがある。そのため、本発明に係るアルミニウム合金中のＭｎの含有率の上限を１．８質量％とする。また、同じ理由で、アルミニウム合金中のＭｎの含有率を、０．８質量％以上１．４質量％以下とすることが、より好ましい。

【0019】

（Ｓｉ／Ｍｎ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、アルミニウム合金中のＳｉ含有率／Ｍｎ含有率の比（Ｓｉの含有率を、Ｍｎの含有率で除した数値）を、０．８以上２．０以下とすることが、より好ましい。特にアルカリ性環境においては、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物よりもＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物の方が、化合物上での還元反応速度が遅い。還元反応速度が遅いことによって、それに伴うアルミニウムの溶解を抑制することができる。Ｓｉ含有率／Ｍｎ含有率の比を０．８以上とすることによって、上述の効果を、より一層得ることができる。また、Ｓｉ含有率／Ｍｎ含有率の比を２．０以下とすることによって、Ｓｉ単体の分布密度の増大を抑え、Ｓｉ上での還元反応速度の上昇を抑制し、アルミニウムの溶解の抑制効果をより高く維持することができる。また、本発明に係るアルミニウム合金中のＳｉ含有率／Ｍｎ含有率の比を、１．２以上１．９以下とすることが、さらに好ましい。

【0020】

（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、アルミニウム合金にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕを添加することによって、水素イオンの還元反応や溶存酸素の還元反応を活性化し、自然電位を貴化させることによって、Ａｌ−Ｚｎ層に孔食が発生しやすくなり、低いＺｎ濃度でも犠牲防食効果を発現させることができる。この効果を得るためには、本発明に係るアルミニウム合金が、０．５質量％以上のＦｅ、０．５質量％以上のＮｉ、０．２質量％以上のＣｕのうち少なくとも一つを含むことが必要である。一方、それぞれ、Ｆｅの含有率が２．０質量％、Ｎｉの含有率が２．０質量％、Ｃｕの含有率が１．０質量％を越えると、アルミニウム合金の腐食速度が増大し、セメント臭の原因となる酸化アルミニウムおよび／または水酸化アルミニウムが大量に生成してしまう。そのため、本発明に係るアルミニウム合金は、０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕのうち少なくとも一つを含み、Ｆｅの含有率が２．０質量％を超過せず（すなわち、２．０質量％以下（０．００質量％を含む））、かつ、Ｎｉの含有率が２．０質量％を超過せず（すなわち、２．０質量％以下（０．００質量％を含む））、かつ、Ｃｕの含有率が１．０質量％を超過しない（すなわち、１．０質量％以下（０．００質量％を含む））。なお、本明細書において、含有率が「０．００質量％」とは、０．００質量％だけではなく、検出機器における当該元素の検出下限以下の微少な含有率をも含むものとする。

【0021】

（Ｍｇ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、更に、アルミニウム合金中のＭｇの含有率が、０．０５質量％以上０．５質量％以下であることが、好ましい。Ｍｇは、Ｍｇ_２Ｓｉとして微細析出することで強度の向上に寄与する。Ｍｇを添加することによる上述の効果を得るためには、アルミニウム合金中のＭｇの含有率が、０．０５質量％以上であることが、より好ましい。また、アルミニウム合金中のＭｇの含有率の上限を０．５質量％とすることによって、ろう付性低下や粒界腐食発生を抑制することによってアルミニウム合金の耐食性をより高く保つことができる。また、同じ理由で、アルミニウム合金中のＭｇの含有率を、０．１質量％以上０．３質量％以下とすることが、より好ましい。

【0022】

（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ）
本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、更に、アルミニウム合金中のＴｉの含有率、Ｚｒの含有率、Ｃｒの含有率、Ｖの含有率のうち少なくとも一つが、それぞれ、０．０５質量％以上０．３質量％以下であることが、好ましい。アルミニウム合金中のＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖは、アルミニウム合金の耐食性、特に耐孔食性の向上に寄与する。すなわち、アルミニウム合金中に添加されたＴｉは、Ｔｉ濃度の高い領域とＴｉ濃度の低い領域とに分かれ、それらが板厚方向に交互に積層状に分布する。そして、Ｔｉ濃度、Ｚｒ濃度、Ｃｒ濃度、Ｖ濃度の低い領域が、Ｔｉ濃度の高い領域よりも優先的に腐食することによって、アルミニウム合金の腐食形態が層状となり、その結果、アルミニウム合金の板厚方向への腐食の進行が妨げられ、アルミニウム合金の耐孔食性が向上する。アルミニウム合金中のＴｉの含有率、Ｚｒの含有率、Ｃｒの含有率、Ｖの含有率を０．０５％以上とすることによって、上述の耐孔食性向上の効果を十分に得ることができる。また、アルミニウム合金中のＴｉの含有率、Ｚｒの含有率、Ｃｒの含有率、Ｖの含有率の上限を０．３質量％とすることによって、鋳造時における粗大な化合物の生成を抑制して、製造性をより高く維持することができる。また、アルミニウム合金中のＴｉの含有率、Ｚｒの含有率、Ｃｒの含有率、Ｖの含有率のうち少なくとも一つを、０．１質量％以上０．２質量％以下とすることが、より好ましい。

【0023】

以下、本発明のチューブ用アルミニウム合金材の表面へのＺｎ付与について説明する。

【0024】

本発明のチューブ用アルミニウム合金材への、Ｚｎの付与方法は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、Ｚｎ溶射、Ｚｎ塗布、メッキ等を用いることができ、Ｚｎ溶射が製造性、コストの点で好ましい。溶射法には、アーク溶射法、プラズマ溶射法、ガス・フレーム溶射法、低温溶射法などが使用できる。Ｚｎには、純Ｚｎの他、Ｚｎ−Ａｌ系などのＺｎ合金が使用できる。

【0025】

以下、チューブ用アルミニウム合金材へのＺｎの付与について説明する。Ｚｎ層は、ろう付処理を施すことによって、Ｚｎが拡散した層（Ｚｎ拡散層）となる。Ｚｎ拡散層は、アルミニウム合金中、Ｚｎが拡散されていない部分よりも孔食電位が卑であるため、犠牲防食効果によってアルミニウム合金を防食し、アルミニウム合金の耐久寿命を向上させることができる。本発明のチューブ用アルミニウム合金材においては、チューブ用アルミニウム合金材の表面積あたりのＺｎ量を１ｇ／ｍ^２以上７ｇ／ｍ^２以下とする。表面積あたりのＺｎ量は、付与前後のチューブ用アルミニウム合金材の質量変化をチューブ用アルミニウム合金材の表面積で除することによって求めることができる。上記のＺｎ量は従来の熱交換器用のチューブ材よりも少ない量であるが、本発明のチューブ用アルミニウム合金材を構成するアルミニウム合金には、０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、および／または、０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕが添加されているため、水素イオンの還元反応および溶存酸素の還元反応が活性化され、自然電位が貴化されることによって、Ａｌ−Ｚｎ層に孔食が発生しやすくなり、従来よりも低いＺｎ濃度においても犠牲防食効果を発現させることができる。一方、Ｚｎ量が１ｇ／ｍ^２未満の場合、０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、および／または、０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕが添加されていても犠牲防食効果が十分に発現しない。また、Ｚｎ量が７ｇ／ｍ^２超過の場合、アルミニウム合金の腐食速度が過度に増大し、セメント臭の原因となる酸化アルミニウムおよび／または水酸化アルミニウムが大量に生成してしまう。

【0026】

以上に説明したように、本発明のチューブ用アルミニウム合金材は、セメント臭の原因となる酸化アルミニウムおよび／または水酸化アルミニウムなどのアルミニウム腐食生成物の過度な生成を抑制しつつ、自動車用の熱交換器内のような比較的高い腐食環境だけでなく、室内用の熱交換器などの比較的低い腐食環境においても、チューブ用アルミニウム合金材の製造性および耐食性を高く維持することができる。

【0027】

以下、本発明の実施形態に係るチューブ用アルミニウム合金材の製造方法について説明する。本発明の実施形態に係るチューブ用アルミニウム合金材を用いたアルミニウム合金チューブの製造方法は、たとえば、本発明の実施形態に係る犠性陽極材層用のアルミニウム合金を半連続鋳造する半連続鋳造工程と、心材の鋳塊を必要に応じて均質化処理および面削を施す工程と、犠性陽極材層用の鋳塊をアルミニウム管の心材の内面および外面の少なくとも一方に組み合わせてビレットとする組み合わせ工程と、押出成形工程前にビレットを４５０℃以上５７０℃以下に加熱する加熱工程と、ビレットを押出成形する押出成形工程と、チューブの外径および肉厚が所定の数値になるようにする抽伸加工工程と、をこの順序で行う方法が用いられる。また、上記製造方法によって得られるクラッド押出管の機械的特性を調整するために、上記製造方法の任意の工程において、適宜熱処理を加えてもよい。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。

【0028】

また、本発明の実施形態に係るチューブ用アルミニウム合金材を用いた冷媒通路管を備える熱交換器の製造方法は、たとえば、以下の製造方法が用いられる。

【0029】

はじめに、両端部分をヘッダーに取り付けた本発明のチューブ用アルミニウム合金材を用いたアルミニウム合金チューブの外面にフィン材を配置して組み立てる。ついで、アルミニウム合金チューブの両端重ね合せ部分と、フィン材およびアルミニウム合金チューブの外面と、アルミニウム合金チューブの両端と、ヘッダーとを、１回のろう付加熱によって同時に接合して、冷媒通路管を備える熱交換器を製造する。なお、必要に応じて、アルミニウム合金チューブの内面にインナーフィンを配置して、これらをろう付してもよい。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。

【0030】

本発明の実施形態に係る熱交換器の製造方法において用いられるろう付方法は、たとえば、窒素雰囲気中でフッ化物系フラックスを用いたろう付方法（ノコロックろう付法等）や、真空中や窒素雰囲気中で材料に含有されるＭｇによってアルミニウム材表面の酸化膜を還元して破壊するろう付方法（真空ろう付、フラックスレスろう付）等が好適に用いられる。また、本発明の実施形態においては、ろう付は、好ましくは、５９０℃以上６１０℃以下の温度で２分間以上１０分間以下の加熱によって行われる。加熱時間を５９０℃以上、かつ、加熱時間を２分以上とすることによって、ろう付をより良好に行うことができる。また、加熱時間を６１０℃以下、かつ、加熱時間を１０分以下とすることによって、熱交換器の各部材の溶融を防止しつつろう付することができる。また、より好ましくは、５９０℃以上６１０℃以下の温度で２分間以上６分間以下の加熱によってろう付が行なわれる。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。

【0031】

ろう付加熱後の本発明の実施形態に係る熱交換器は、有機系または無機系の親水性皮膜を表面に備えることが、より好ましい。有機系や無機系の親水性皮膜の形成方法は、たとえば、アルミニウム合金製の本発明の実施形態に係る熱交換器の表面に、下地処理としてクロメート処理やベーマイト処理などを行って耐食性皮膜（下地皮膜）を形成した後、その耐食性皮膜上に有機系の塗料溶液または無機系の塗料溶液を塗装・焼付けする方法、あるいは、耐食性皮膜を設けたアルミニウム合金製の本発明の実施形態に係る熱交換器を、有機系の塗料溶液中または無機系の塗料溶液中に浸漬する方法等を用いることができる。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。また、有機系の塗料溶液または無機系の塗料溶液を塗装・焼付けする方法における焼付条件は、たとえば、１４０℃以上３００℃以下の温度で５秒間以上６０秒間以下にわたって焼き付け、室温で乾燥する条件などが用いられる。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。また、有機系の塗料溶液または無機系の塗料夜液に浸漬する方法における浸漬条件は、たとえば、塗料溶液を３０℃以上、塗料溶液の溶媒の沸点以下の温度で１０秒間以上２００秒間以下にわたって熱交換器を浸漬し、その後、熱交換器を室温で乾燥させる条件などが用いられる。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。また、上記塗料溶液の溶媒は、たとえば、有機系の塗料溶液に対してはアセトンなどの有機溶媒等が好適に用いられ、無機系の塗料溶液に対しては水などが好適に用いられる。これらは、本発明の効果を奏する範囲で常法から適宜選択され、限定されるものではない。

【0032】

本発明の実施形態に係るチューブ用アルミニウム合金材を用いた熱交換器は、自動車用の熱交換器などの比較的腐食性が高い環境だけでなく、ルームクーラーの室内機などのアルカリ性が比較的腐食性が低い環境においても優れた耐食性を有する。

【0033】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば種々の変形が可能である。

【実施例】

【0034】

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0035】

はじめに、表１に示す組成のアルミニウム合金（合金番号：Ａ１〜Ａ５１）をそれぞれ溶解し、鋳造して、直径２０ｍｍのビレットを製造した。次に、ビレットを５５０℃、１０時間保持の条件で均質化処理を行った後、面削を施した。ついで、ビレットを５００℃に加熱した後に、ビレットを押出加工することによって、チューブの高さが２ｍｍ、幅が１６ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍのアルミニウム合金チューブを作製した。

【0036】

【表1】

【0037】

次に、ろう付加熱に相当する熱処理として、窒素雰囲気下において、アルミニウム合金チューブを６００℃までは４０℃／分の速度で昇温し、５８０℃〜６００℃の温度範囲に５分間保持して、ろう付を行った。ついで、室温で冷却して試験用テストピースを作製した。

【0038】

試験用テストピースを長さ１２０ｍｍに切り出し、端部を絶縁テープでマスキングした。中性環境における腐食試験としては、試験用テストピースに人工海水を０．１ｍｇ／ｍ^２付着させ、恒温恒湿槽に保持し、恒温恒湿槽内の温度を５０℃、相対湿度を１００％のＲＨ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｈｕｍｉｄｉｔｙ：相対湿度）、保持時間を１２時間とするサイクルと、恒温恒湿槽内の温度を５０℃、相対湿度を５０％のＲＨ（相対湿度）、保持時間を１２時間とするサイクルを繰り返す試験を６ヶ月間かけて実施した後、試験用テストピースの表面の腐食生成物を除去し、腐食深さおよび腐食量を測定した。アルカリ性環境における腐食試験として、５ｐｐｍのＮａＣｌ水溶液にＮａＯＨを添加してｐＨ１３に調整した液を温度３５℃として、１日間にわたって試験用テストピースを浸漬した後、試験用テストピースの表面の腐食生成物を除去し、腐食量を測定した。実験データを表２および表３に示す。

【0039】

【表2】

【0040】

【表3】

【0041】

表２および表３において、中性の腐食深さについては、０μｍ以上１５０μｍ以下の場合を合格として「○」で示し、１５０μｍ超過の場合を不合格として「×」で示した。また、中性の腐食量については、０ｇ／ｍ^２以上６．０ｇ／ｍ^２以下の場合を合格として「○」で示し、６．０ｇ／ｍ^２超過の場合を不合格として「×」で示した。また、アルカリ性の腐食量については、０ｇ／ｍ^２以上２５ｇ／ｍ^２以下の場合を合格として「○」で示し、２５ｇ／ｍ^２超過の場合を不合格として「×」で示した。また、サンプルが割れる等によって評価をできなかった場合も、不合格として「×」で示した。総合評価としては、一つも「×」がないサンプルを「○」として耐食性良好とし、それ以外を「×」とした。

【0042】

実施例１〜３５（合金番号：Ａ２〜Ａ６、Ａ９〜Ａ１２、Ａ１５〜Ａ１７、Ａ１９〜Ａ２２、Ａ２４〜Ａ２６、Ａ２８〜Ａ３１、Ａ３８〜Ａ４７、Ａ４９〜Ａ５０）のアルミニウム合金チューブは、含有率が０．６質量％以上１．５質量％以下のＳｉと、含有率が０．５質量％以上１．８質量％以下のＭｎと、を含み、含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下のＦｅ、含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下のＮｉ、および、含有率が０．２質量％以上１．０質量％以下のＣｕのうち、少なくとも一つをさらに含み、Ｆｅの含有率が２．０質量％以下であり、かつ、Ｎｉの含有率が２．０質量％以下であり、かつ、Ｃｕの含有率が１．０質量％以下であり、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなり、アルミニウム合金材の表面における、表面積あたりのＺｎの重量が１ｇ／ｍ^２以上７ｇ／ｍ^２以下であった。そのため、中性における腐食深さ、腐食量、アルカリ性における腐食量の全てが合格で、耐食性に優れていた。
とりわけ、実施例１〜５（合金番号：Ａ２〜Ａ６）、実施例７（合金番号：Ａ１０）、実施例１０〜３５（合金番号：Ａ１５〜Ａ１７、Ａ１９〜Ａ２２、Ａ２４〜Ａ２６、Ａ２８〜Ａ３１、Ａ３８〜Ａ４７、Ａ４９、Ａ５０）のアルミニウム合金チューブは、Ｓｉの含有率をＭｎの含有率で除した数値が０．８以上２．０以下であったため、アルカリ性の環境におけるアルミニウムの溶解が少なかった。
また、実施例２４〜２５（合金番号：Ａ３８、Ａ３９）のアルミニウム合金チューブは、Ｍｇの含有率が０．０５質量％以上０．５質量％以下であったため、耐食性に優れつつ、アルミニウム合金の強度が向上した。
また、実施例２６〜２７（合金番号：Ａ４０、Ａ４１）のアルミニウム合金チューブは、Ｔｉの含有率が０．０５質量％以上０．３質量％以下であったため、耐食性に優れていた。
また、実施例２８〜２９（合金番号：Ａ４２、Ａ４３）のアルミニウム合金チューブは、Ｚｒの含有率が０．０５質量％以上０．３質量％以下であったため、耐食性に優れていた。
また、実施例３０〜３１（合金番号：Ａ４４、Ａ４５）のアルミニウム合金チューブは、Ｃｒの含有率が０．０５質量％以上０．３質量％以下であったため、耐食性に優れていた。
また、実施例３２〜３３（合金番号：Ａ４６、Ａ４７）のアルミニウム合金チューブは、Ｖの含有率が０．０５質量％以上０．３質量％以下であったため、耐食性に優れていた。

【0043】

一方、比較例１（合金番号Ａ１）のアルミニウム合金チューブは、Ｓｉの含有率が０．６質量％未満であったため、アルカリ性における腐食速度が速く、耐食性に劣っていた。
比較例２（合金番号Ａ７）のアルミニウム合金チューブは、Ｓｉの含有率が１．５質量％超過であったため、アルカリ性における腐食速度が速く、耐食性に劣っていた。

【0044】

比較例３（合金番号Ａ８）のアルミニウム合金チューブは、Ｍｎの含有率が０．５質量％未満であったため、アルカリ性における腐食速度が速く、耐食性に劣っていた。
比較例４（合金番号Ａ１３）のアルミニウム合金チューブは、Ｍｎの含有率が１．８質量％超過であったため、鋳造時に割れが発生し、その後の評価を行うことができなかった。

【0045】

比較例５（合金番号Ａ１４）のアルミニウム合金チューブは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕのいずれも含有していないため、犠牲防食効果が作用せず、中性における腐食深さが深く、耐食性に劣っていた。

【0046】

比較例６（合金番号Ａ１８）、比較例９（合金番号Ａ３２）、比較例１２（合金番号Ａ３５）のアルミニウム合金チューブは、Ｆｅの含有率が２．０質量％超過であったため、中性における腐食速度が速く、腐食量が大きくなり、耐食性に劣っていた。
比較例７（合金番号Ａ２３）、比較例１０（合金番号Ａ３３）、比較例１３（合金番号Ａ３６）のアルミニウム合金チューブは、Ｎｉの含有率が２．０質量％超過であったため、中性における腐食速度が速く、腐食量が大きくなり、耐食性に劣っていた。
比較例８（合金番号Ａ２７）、比較例１１（合金番号Ａ３４）、比較例１４（合金番号Ａ３７）のアルミニウム合金チューブは、Ｃｕの含有率が１．０質量％超過であったため、中性における腐食速度が速く、腐食量が大きくなり、耐食性に劣っていた。

【0047】

比較例１５（合金番号Ａ４８）のアルミニウム合金チューブは、Ｚｎ溶射がされておらず、アルミニウム合金チューブ表面における表面積あたりのＺｎの重量が１ｇ／ｍ^２未満であったため、中性環境における犠牲防食効果が作用せず、中性における腐食深さが深く、耐食性が劣っていた。
比較例１６（合金番号Ａ５１）のアルミニウム合金チューブは、アルミニウム合金チューブ表面における表面積あたりのＺｎの重量が７ｇ／ｍ^２超過であったため、中性における腐食速度が速く、腐食量が大きくなり、耐食性に劣っていた。