熱交換器用部材の製造方法および熱交換器用部材
【課題】安定的に低コストで製造が行われ、フィレットの優先的によるフィン剥がれが起こらない高耐食性の熱交換器用部材の製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする。
【解決手段】アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばろう付によって製作されるアルミニウム製熱交換器の構成部材として用いられ、特にろう付性および耐食性を要求される部材に好適に用いられる熱交換器用部材の製造方法およびこの方法で製造した熱交換器用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製熱交換器の耐食性を向上させるために、チューブの表面にＺｎを溶射して犠牲腐食層を形成する技術は既に知られている。しかし、このＺｎ溶射チューブにおいては、低い付着量では安定的な溶射が困難であり、Ｚｎを均一かつ薄く付着させることができない。また、低い付着量を達成したとしてもチュ一ブ表面に均一に付着しておらず、付着部と未付着部が混在するため、チューブの穴あき耐食性に問題があった。また、未付着部をなくすためにＺｎ付着量を多くすると、フィン／チューブ接合部のフィレットにＺｎが濃化し、フィレットが優先的に腐食するという事象が発生し、フィン剥がれが発生していた。
【０００３】
このため、Ｚｎを薄く均一に付着させる方法として、Ａ１−Ｚｎ合金を溶射して付着するＺｎの実質量を減らしたり、Ｚｎ置換型フラックスを用いることによりＺｎを薄く均一に付着させてフィン剥がれを防止する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平０４−１５４９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ａｌ−Ｚｎ溶射による手法では、Ａｌ−Ｚｎ線がコスト高であるという問題があった。また、Ｚｎ置換型反応を示すフラックスを用いる方法では、樹脂をバインダ−として塗布するための塗布工程とろう付時に樹脂成分を加熱により分解する必要があり、加熱工程において大幅な設備変更が必要であった。
【０００５】
また、チューブとして押出材を用いることが一般であるが、チューブ表面にダイスラインが存在しているとろう材がダイスラインに誘導され、ろう材による侵食（エロージョン）が発生するという問題も発生した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであって、安定的に低コストで製造が行われ、フィレットの優先腐食によるフィン剥がれが起こらない高耐食性の熱交換器用部材の製造方法、熱交換器の製造方法、熱交換器用部材を提供するものである。
【０００７】
即ち、本発明の熱交換器用部材の製造方法、熱交換器の製造方法、および熱交換器用部材は下記［１］〜［９］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、
平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【０００９】
［２］前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内に存在することを特徴とする前項１に記載の熱交換器部材の製造方法。
【００１０】
［３］前記基材は押出材である前項１または２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１１】
［４］チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブ、フィンおよびヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクとして、前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したチューブまたはヘッダータンクを用い、ろう付時の加熱によって金属付着層の金属を基材の表層部に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【００１２】
［５］アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子が機械的に付着してなる金属付着層を有する熱交換器用部材であって、
前記金属付着層において、金属粒子の付着面における平均直径が５０μｍ以下、金属粒子の層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、金属粒子の粒子間距離が３００μｍ以下、金属粒子による被覆面積率が１５％以上であることを特徴とする熱交換器用部材。
【００１３】
［６］前記Ａｌより腐食電位が卑なる金属がＺｎである前項５に記載の熱交換器部用部材。
【００１４】
［７］前記金属粒子がＺｎおよびＫＺｎＦ３の少なくとも１種である前項６に記載の熱交換器用部材。
【００１５】
［８］前記金属付着層におけるＺｎ付着量が０．５〜２０ｇ／ｍ２である前項６または７に記載の熱交換器用部材。
【００１６】
［９］前記熱交換器用部材はチューブまたはヘッダータンクである前項５〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材。
【発明の効果】
【００１７】
上記［１］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、犠牲腐食のための金属粒子を機械的に付着させた金属付着層を形成して高耐食性の熱交換器用部材を製造できる。この金属付着層は、金属粒子の平均直径、アスペクト比、粒子間距離、被覆面積率が規定されたものであるから、少ない金属量で均一な層となされている。このため、加熱によって金属が拡散すると、薄く均一な犠牲腐食層が形成され、高い耐食性が得られる。
【００１８】
上記［２］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、特に効率良く熱交換器用部材を製造できる。
【００１９】
上記［３］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、基材のダイスラインを除去することができる。
【００２０】
上記［４］に記載の熱交換器の製造方法によれば、ろう付時に加熱により犠牲腐食層が形成されて高耐食性の熱交換器を製造できる。
【００２１】
上記［５］に記載の熱交換器用部材において、金属付着層は犠牲腐食のための金属粒子を機械的に付着させた層であり、金属粒子の平均直径、アスペクト比、粒子間距離、被覆面積率が規定されたものであるから、少ない金属量で均一な層となされている。このため、加熱によって金属が拡散すると、薄く均一な犠牲腐食層が形成され、高い耐食性が得られる。
【００２２】
上記［６］［７］［８］に記載の熱交換器用部材によれば、特に高い耐食性が得られる。
【００２３】
上記［９］に記載の熱交換器用部材は、高い耐食性を有するチューブまたはヘッダーである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の熱交換器用部材は、基材の表面にＡｌよりも腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を付着させた金属付着層を有する。かかる熱交換器用部材は、加熱、例えばろう付時の加熱によって付着させた金属が基材の表層部に拡散し、犠牲腐食層が形成される。
【００２５】
本発明において、熱交換器用部材の種類は問わない。例えば図１に示した熱交換器(1)は、チューブ(2)とフィン(3)とが交互に積層されるとともに、前記チューブ(2)の端部をヘッダータンク(4)に連通接続され、チューブ(2)とフィン(3)、チューブ(2)とヘッダータンク(4)がろう付接合されることにより、コア部が形成されたものである。本発明の熱交換器用部材は、チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)のいずれにも適用でき、特にチューブ(2)およびヘッダータンク(4)を推奨できる。なお、図１の熱交換器(1)においては、最外側のフィン(3)にサイドプレート(5)がろう付されている。本発明の製造方法は熱交換器用部材がろう付される前であれば適用でき、ろう付前の各々の熱交換器用部材に適用できるのはもちろん、フィン、チューブ、ヘッダ等の熱交換器用部材を製造する前の板材や管材等の材料に本発明を適用しても良い。
【００２６】
本発明の熱交換器用部材において、基材の材料はアルミニウムまたはその合金である限り限定されず、周知のものを適宜使用できる。チューブ材料として、ＪＩＳ １０００系のアルミニウム合金、微量のＣｕ、Ｍｎを添加したアルミニウム合金、ＪＩＳ ３０００系のアルミニウム合金を推奨できる。また、フィン材料としてはＪＩＳ ３２０３にＺｎを添加したアルミニウム合金を推奨でき、ヘッダータンク材料としてはＪＩＳ ３００３合金を推奨できる。
【００２７】
また、金属付着層において、金属粒子はＡｌより腐食電位が卑なる金属であれば犠牲腐食層を形成することができ、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎを例示できる。特にコストが安い点でＺｎを推奨できる。また、これらの金属はその金属を単体で用いる他、合金、化合物のいずれでも用いることができる。Ｚｎの場合は、Ａｌ−Ｚｎ合金、ＫＺｎＦ３，ＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２を例示できる。特に、Ｚｎ単体、ＫＺｎＦ３のうちのいずれかを推奨できる。これらの金属粒子は１種を単独で用いることも、複数種を用いることもできる。
【００２８】
図２におよび図３に、本発明の熱交換器用部材の一例として扁平多穴型の熱交換器用チューブ(2)を示す。前記熱交換器用チューブ(2)は、基材(2a)の対向する２つの平坦壁に金属付着層(10)を有する。
【００２９】
前記金属付着層(10)は、金属粒子(11)を基材(2a)に機械的に付着させることにより形成したものである。機械的付着とは、バインダーを介さず金属粒子(11)が基材(2a)に直接付着している状態であり、例えば金属粒子を高速噴射して基材(2a)に衝突させることにより機械的に付着させることができる。
【００３０】
前記金属付着層(10)において、金属粒子(11)は衝突時の衝撃で扁平に変形した状態で付着しており、扁平に変形することで基材(2a)表面が薄く均一にかつ効率良く被覆されている。大径の金属粒子を基材(2a)に衝突させると付着せずに脱落するものが多くなり、均一性や付着効率が悪くなるので、金属粒子(11)の付着面(11a)における直径（Ｄ）の平均（Ｄｍ）は５０μｍ以下となされ、特に平均直径（Ｄｍ）が３０μｍ以下となされていることが好ましい。金属粒子(11)の扁平性は、層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面(11a)における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）で表される。金属粒子(11)が扁平であるほど薄く均一にかつ効率良く基材(2a)を被覆でき、本発明においては前記アスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下となされている。特に好ましい平均アスペクト比は１／３以下である。
【００３１】
また、薄く均一な犠牲腐食層を形成して高い耐食性を得るためには金属粒子(11)による被覆状態が重要であり、本発明においては金属粒子(11)の粒子間距離（Ａ）および被覆面積率によって被覆状態を規定する。粒子間距離（Ａ）とは、粒子形状や粒径にかかわらず粒子(11)(11)の端部間距離である。被覆面積率とは、金属付着層(10)の面積に対する金属粒子(11)の付着面(11a)の面積の合計の割合である。本発明においては、粒子間距離（Ａ）を３００μｍ以下とするとともに、被覆面積率が１５％以上とすることによって耐食性を確保している。粒子間距離（Ａ）が３００μｍを超え、または被覆面積率が１５％未満では金属粒子(11)の未付着部分が多くなって均一な犠牲腐食層の形成が困難である。好ましい粒子間距離（Ａ）は２００μｍ以下であり、好ましい被覆面積率は２０％以上である。
【００３２】
さらに、耐食性を得るための金属量は、金属の付着量によっても表わすことができる。金属としてＺｎを用いる場合、Ｚｎ付着量は０．５〜２０ｇ／ｍ２が好ましい。０．５ｇ／ｍ２未満では犠牲腐食に必要なＺｎ量を満たしておらず耐食性の確保が困難である。２０ｇ／ｍ２を越えるとフィレット部が優先腐食し易くかつ不経済でもある。特に好ましい付着量は１〜１５ｇ／ｍ２である。なお、前記付着量は、金属を金属単体、合金、化合物のいずれの物質として付着させる場合もその元素の正味量である。例えば、Ａｌ−Ｚｎ合金やＫＺｎＦ３として付着させる場合のＺｎ量である。
【００３３】
上述した金属付着層(10)は、例えば噴射装置のノズルから金属粒子をキャリアガスによって高速で噴射し、基材(2a)の表面に金属粒子を衝突させて付着させることによって形成することができる。基材(2a)に衝突した金属粒子(11)は衝撃によって扁平に変形した状態で機械的に付着し（図３参照）、少ない付着量で均一な金属付着層(10)が形成される。以下の説明において、噴射材料としての金属粒子を「噴射用金属粒子」と称し、扁平に変形して基材(2a)に付着した金属粒子(11)を「付着金属粒子」と称する。
【００３４】
噴射用金属粒子は球状または付着金属粒子よりも球状に近い形状であるが、扁平に変形して付着することで球状のままで付着するよりも広い面積を覆うことができる。その結果、均一な金属付着層(10)が形成され、ひいては均一な犠牲腐食層が形成される。
【００３５】
噴射用金属粒子の噴射条件は、上述した金属付着層(10)の条件を達成するために以下の諸条件を推奨できる。図４は、噴射用金属粒子の平均粒径（ｘ）と粒子速度（ｙ）との関係を示すものであり、図４を参照しつつ噴射条件について詳述する。
【００３６】
噴射用金属粒子は、平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下のものを用いる（図４の（ｂ）参照）。粒径が大きすぎると基材(2a)に付着しにくくなって付着効率が低下するおそれがある。また、２５μｍ以下の噴射用金属粒子を用いることで、上述した付着金属粒子(11)の平均直径（Ｄｍ）５０μｍ以下を達成できる。また、噴射用金属粒子の下限値は限定されないが、小さくなり過ぎると粒子の慣性力が小さくなり、基材(2a)近くで流速が遅くなって付着効率が低下するおそれがあるため、５μｍ以上が好ましい（図４の（ａ）参照）。噴射用金属粒子の特に好ましい平均直径（ｘ）は８．５〜１４μｍである。
【００３７】
噴射温度は粒子の変形および付着効率に影響を及ぼす因子である。噴射温度が２００℃未満では噴射用金属粒子が十分に軟化せず、基材(2a)に衝突させたときに十分に扁平に変形せず、かつ脱落する粒子が多くなって付着効率も悪くなる。一方、４００℃を超えると噴射用金属粒子の表面の酸化皮膜が成長するために付着しにくくなる。好ましい噴射温度は３００〜４００℃である。
【００３８】
噴射時の粒子速度（ｙ）は粒子の付着に影響する因子であり、１００〜４００ｍ／ｓｅｃとするのが好ましい（図４の（ｃ）（ｄ）参照）。粒子速度（ｙ）が１００ｍ／ｓｅｃ未満では、付着せずに脱落する粒子が多くなって付着効率が悪く不経済である。一方、４００ｍ／ｓｅｃを越える範囲では、粒子速度が速すぎて衝突時の衝撃で基材(2a)が変形するおそれがあるために好ましくない。特に好ましい粒子速度（ｙ）は１５０〜３００ｍ／ｓｅｃである。
【００３９】
また、噴射用金属粒子は、その粒径が大きくなるほど高い粒子速度で基材に衝突させることにより付着効率を上げることができ、ひいては高耐食性の熱交換器用部材を効率良く製造することができる。具体的には、上述した金属粒子の平均粒径（ｘ）および粒子速度（ｙ）の好適範囲より、前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、図４の式（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｂ）（ｄ）（ｈ）で囲まれた領域内、即ちｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内で設定することが好ましい。
【００４０】
また、前記噴射用金属粒子を高速噴射するためのキャリアガスの種類は限定されないが、空気、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を例示できる。噴射用金属粒子を酸化させないために、特に窒素ガスやアルゴンガス等の非酸化性雰囲気下で噴射することが好ましい。
【００４１】
本発明の熱交換器用チューブ(2)の製造は、基材(2a)となる扁平多穴管をコア組みするための寸法にしてから金属付着層(20)を形成しても良いし、長尺の基材(2a)に対して金属付着層(10)を形成した後に所要寸法に切断しても良い。例えば図５に示すように、押出成形した扁平多穴管からなる基材(2a)をコイル状に巻き取り、コイル(21)をほどく一方で基材(2a)の上下に微粒子高速噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の基材(2a)の上下両面に噴射用金属粒子を噴射する方法を示したものである。このように長尺の基材(2a)に対して連続的に金属付着層(10)を形成することにより、熱交換器用チューブ(2)を効率良く製造することができる。
【００４２】
前記基材の製造方法は何ら限定されないが、押出材を推奨できる。押出材にはダイスラインが形成されることがあるが、噴射用属粒子の高速噴射よってダイスラインを除去できるので、ダイスラインへのろう材流入によるエロージョンを防ぐことができる。このため、本発明の熱交換器の製造方法を押出材に適用する意義は大きい。
【００４３】
前記熱交換器(1)は、前記熱交換器用チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組した状態でろう付加熱され、これらが接合される。ろう付時の加熱温度は、５８０〜６２０℃が好ましい。また、金属の拡散による犠牲腐食層の形成は４００℃以上の加熱によってなされ、ろう付時の加熱によって熱交換器用チューブ(2)の表層部に犠牲腐食層が形成される。この犠牲腐食層により、本願発明の熱交換器(1)は耐食性に優れたものとなる。
【実施例】
【００４４】
〔試験１〕 噴射用金属粒子の平均粒径と粒子速度の関係
〈熱交換器用チューブの製作〉
熱交換器用チューブ(2)の基材(2a)の材料として、ＪＩＳ １０００系アルミニウム合金（Ｃｕ：０．４質量％、Ｍｎ：０．２質量％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる）を用いた。そして、前記組成のアルミニウム合金ビレットに対して均熱処理を施し、押出機から図２に示す幅１６ｍｍ×高さ３ｍｍ×肉厚０．５ｍｍの多穴扁平管(2a)を押出し、コイル(21)に巻き取った。
【００４５】
次に、図５に示すように、コイル(21)をほどく一方で多穴扁平管(2a)の上下に噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁の表面に、噴射用金属粒子としてＺｎ粒子を高速噴射して金属付着層(10)を連続形成した。Ｚｎ粒子は平均粒径が２μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍの７種類とし、粒子速度は５０ｍ／ｓｅｃ、１００ｍ／ｓｅｃ、２００ｍ／ｓｅｃ、３００ｍ／ｓｅｃ、４００ｍ／ｓｅｃ、５００ｍ／ｓｅｃ、５５０ｍ／ｓｅｃの７段階とし、４９通りの組み合わせで噴射して金属付着層(10)を形成した。他の条件は全て共通とし、コイルの走行速度は一定、噴射温度は３５０℃とした。
【００４６】
金属付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
【００４７】
形成された金属付着層(10)を観察したところ、式（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で囲まれた領域内の条件を満たすものは、付着金属粒子の平均直径が５０μｍ以下、アスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、粒子間距離が３００μｍ以下、被覆面積率が１５％以上であった。
【００４８】
作製した各熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。この加熱により、熱交換器用チューブ(2)の表層部にはＺｎが拡散されて犠牲腐食層が形成された。
【００４９】
ろう付した各熱交換器について、下記の試験方法により耐食性を評価した。これらの評価結果を図４に示す。
〈耐食性〉
製作した各熱交換器に対し、ＡＳＴＭ−Ｇ８５−Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴ試験を実施した。腐食試験液は、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１による人工海水を作製し、この人工海水に酢酸を添加してｐＨ３に調製した腐食試験液を用いた。また、試験条件は０．５時間噴霧−湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを４８０時間実施するものとした。さらに、４８０時間の腐食試験で良好な結果を得たものについては、さらに４８０時間延長して合計９６０時間の腐食試験を実施した。
【００５０】
前記腐食試験後に以下の基準で耐食性を評価した。
【００５１】
○：良好にろう付されてエロージョンの発生がなかった。また、フィレットの優先腐食が無く、９６０時間の腐食試験においても良好であったもの
△：良好にろう付されてエロージョンの発生がなかった。また、最大腐食深さは○と同等で４８０時間の腐食試験において良好であったもの
×：腐食深さが２００μｍ以上のもの、または孔食が発生したもの、または基材のエロージョンが発生したもの
【００５２】
図４の結果より、金属付着層を形成する際の噴射用金属粒子の平均粒径（ｘ）と粒子速度（ｙ）との関係が式（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で囲まれた領域内の条件を満たす場合に効率良く金属粒子を付着させることができ、ひいては高い耐食性が得られることを確認した。さらに、式（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｂ）（ｄ）（ｈ）で囲まれた領域内の条件を満たす場合には、なお一層高い耐食性が得られることを確認した。
【００５３】
〔試験２〕 種々の熱交換器用チューブ
〈熱交換器用チューブの製作〉
上記試験１と同じ方法で押出した多穴扁平管(2a)をコイル(21)に巻き取り、図５に示すように、コイル(21)をほどく一方で走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に種々の噴射用金属粒子を高速噴射して金属付着層(10)を形成した。各例で用いた噴射用金属粒子の組成、粒径、噴射条件は表１に示すとおりである。
【００５４】
上述した噴射用金属粒子の高速噴射により、多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に金属付着層(10)が形成され、正味のＺｎ付着量は表１に示す量となった。金属付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
【００５５】
作製した各例の熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。この加熱により、熱交換器用チューブ(2)の表層部にはＺｎが拡散されて犠牲腐食層が形成された。
【００５６】
ろう付した各熱交換器について、試験１と同じ方法で耐食性試験を行い評価した。評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
各実施例の熱交換器用チューブは、所定の金属付着層が形成されたことで優れた耐食性を有するものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の方法により製造された熱交換器用部材は優れた耐食性およびろう付性を有するものであるから、各種熱交換器の構成部品として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の熱交換器の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の熱交換器用部材の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の熱交換器用部材における金属付着層の断面図である。
【図４】本発明の熱交換器用部材の製造方法において、金属粒子の平均粒径と粒子速度の関係を示す図である。
【図５】実施例において噴射装置のノズルの配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
1…熱交換器
2…熱交換器用チューブ（熱交換器用部材）
2a…基材（多穴扁平管）
3…フィン
4…ヘッダータンク
10…金属付着層
11…金属粒子
11a…付着面
Ａ…粒子間距離
Ｔ…金属粒子の厚さ
Ｄ…金属粒子の付着面における直径
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばろう付によって製作されるアルミニウム製熱交換器の構成部材として用いられ、特にろう付性および耐食性を要求される部材に好適に用いられる熱交換器用部材の製造方法およびこの方法で製造した熱交換器用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製熱交換器の耐食性を向上させるために、チューブの表面にＺｎを溶射して犠牲腐食層を形成する技術は既に知られている。しかし、このＺｎ溶射チューブにおいては、低い付着量では安定的な溶射が困難であり、Ｚｎを均一かつ薄く付着させることができない。また、低い付着量を達成したとしてもチュ一ブ表面に均一に付着しておらず、付着部と未付着部が混在するため、チューブの穴あき耐食性に問題があった。また、未付着部をなくすためにＺｎ付着量を多くすると、フィン／チューブ接合部のフィレットにＺｎが濃化し、フィレットが優先的に腐食するという事象が発生し、フィン剥がれが発生していた。
【０００３】
このため、Ｚｎを薄く均一に付着させる方法として、Ａ１−Ｚｎ合金を溶射して付着するＺｎの実質量を減らしたり、Ｚｎ置換型フラックスを用いることによりＺｎを薄く均一に付着させてフィン剥がれを防止する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平０４−１５４９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ａｌ−Ｚｎ溶射による手法では、Ａｌ−Ｚｎ線がコスト高であるという問題があった。また、Ｚｎ置換型反応を示すフラックスを用いる方法では、樹脂をバインダ−として塗布するための塗布工程とろう付時に樹脂成分を加熱により分解する必要があり、加熱工程において大幅な設備変更が必要であった。
【０００５】
また、チューブとして押出材を用いることが一般であるが、チューブ表面にダイスラインが存在しているとろう材がダイスラインに誘導され、ろう材による侵食（エロージョン）が発生するという問題も発生した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであって、安定的に低コストで製造が行われ、フィレットの優先腐食によるフィン剥がれが起こらない高耐食性の熱交換器用部材の製造方法、熱交換器の製造方法、熱交換器用部材を提供するものである。
【０００７】
即ち、本発明の熱交換器用部材の製造方法、熱交換器の製造方法、および熱交換器用部材は下記［１］〜［９］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、
平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【０００９】
［２］前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内に存在することを特徴とする前項１に記載の熱交換器部材の製造方法。
【００１０】
［３］前記基材は押出材である前項１または２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１１】
［４］チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブ、フィンおよびヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクとして、前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したチューブまたはヘッダータンクを用い、ろう付時の加熱によって金属付着層の金属を基材の表層部に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【００１２】
［５］アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子が機械的に付着してなる金属付着層を有する熱交換器用部材であって、
前記金属付着層において、金属粒子の付着面における平均直径が５０μｍ以下、金属粒子の層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、金属粒子の粒子間距離が３００μｍ以下、金属粒子による被覆面積率が１５％以上であることを特徴とする熱交換器用部材。
【００１３】
［６］前記Ａｌより腐食電位が卑なる金属がＺｎである前項５に記載の熱交換器部用部材。
【００１４】
［７］前記金属粒子がＺｎおよびＫＺｎＦ３の少なくとも１種である前項６に記載の熱交換器用部材。
【００１５】
［８］前記金属付着層におけるＺｎ付着量が０．５〜２０ｇ／ｍ２である前項６または７に記載の熱交換器用部材。
【００１６】
［９］前記熱交換器用部材はチューブまたはヘッダータンクである前項５〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材。
【発明の効果】
【００１７】
上記［１］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、犠牲腐食のための金属粒子を機械的に付着させた金属付着層を形成して高耐食性の熱交換器用部材を製造できる。この金属付着層は、金属粒子の平均直径、アスペクト比、粒子間距離、被覆面積率が規定されたものであるから、少ない金属量で均一な層となされている。このため、加熱によって金属が拡散すると、薄く均一な犠牲腐食層が形成され、高い耐食性が得られる。
【００１８】
上記［２］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、特に効率良く熱交換器用部材を製造できる。
【００１９】
上記［３］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、基材のダイスラインを除去することができる。
【００２０】
上記［４］に記載の熱交換器の製造方法によれば、ろう付時に加熱により犠牲腐食層が形成されて高耐食性の熱交換器を製造できる。
【００２１】
上記［５］に記載の熱交換器用部材において、金属付着層は犠牲腐食のための金属粒子を機械的に付着させた層であり、金属粒子の平均直径、アスペクト比、粒子間距離、被覆面積率が規定されたものであるから、少ない金属量で均一な層となされている。このため、加熱によって金属が拡散すると、薄く均一な犠牲腐食層が形成され、高い耐食性が得られる。
【００２２】
上記［６］［７］［８］に記載の熱交換器用部材によれば、特に高い耐食性が得られる。
【００２３】
上記［９］に記載の熱交換器用部材は、高い耐食性を有するチューブまたはヘッダーである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の熱交換器用部材は、基材の表面にＡｌよりも腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を付着させた金属付着層を有する。かかる熱交換器用部材は、加熱、例えばろう付時の加熱によって付着させた金属が基材の表層部に拡散し、犠牲腐食層が形成される。
【００２５】
本発明において、熱交換器用部材の種類は問わない。例えば図１に示した熱交換器(1)は、チューブ(2)とフィン(3)とが交互に積層されるとともに、前記チューブ(2)の端部をヘッダータンク(4)に連通接続され、チューブ(2)とフィン(3)、チューブ(2)とヘッダータンク(4)がろう付接合されることにより、コア部が形成されたものである。本発明の熱交換器用部材は、チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)のいずれにも適用でき、特にチューブ(2)およびヘッダータンク(4)を推奨できる。なお、図１の熱交換器(1)においては、最外側のフィン(3)にサイドプレート(5)がろう付されている。本発明の製造方法は熱交換器用部材がろう付される前であれば適用でき、ろう付前の各々の熱交換器用部材に適用できるのはもちろん、フィン、チューブ、ヘッダ等の熱交換器用部材を製造する前の板材や管材等の材料に本発明を適用しても良い。
【００２６】
本発明の熱交換器用部材において、基材の材料はアルミニウムまたはその合金である限り限定されず、周知のものを適宜使用できる。チューブ材料として、ＪＩＳ １０００系のアルミニウム合金、微量のＣｕ、Ｍｎを添加したアルミニウム合金、ＪＩＳ ３０００系のアルミニウム合金を推奨できる。また、フィン材料としてはＪＩＳ ３２０３にＺｎを添加したアルミニウム合金を推奨でき、ヘッダータンク材料としてはＪＩＳ ３００３合金を推奨できる。
【００２７】
また、金属付着層において、金属粒子はＡｌより腐食電位が卑なる金属であれば犠牲腐食層を形成することができ、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎを例示できる。特にコストが安い点でＺｎを推奨できる。また、これらの金属はその金属を単体で用いる他、合金、化合物のいずれでも用いることができる。Ｚｎの場合は、Ａｌ−Ｚｎ合金、ＫＺｎＦ３，ＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２を例示できる。特に、Ｚｎ単体、ＫＺｎＦ３のうちのいずれかを推奨できる。これらの金属粒子は１種を単独で用いることも、複数種を用いることもできる。
【００２８】
図２におよび図３に、本発明の熱交換器用部材の一例として扁平多穴型の熱交換器用チューブ(2)を示す。前記熱交換器用チューブ(2)は、基材(2a)の対向する２つの平坦壁に金属付着層(10)を有する。
【００２９】
前記金属付着層(10)は、金属粒子(11)を基材(2a)に機械的に付着させることにより形成したものである。機械的付着とは、バインダーを介さず金属粒子(11)が基材(2a)に直接付着している状態であり、例えば金属粒子を高速噴射して基材(2a)に衝突させることにより機械的に付着させることができる。
【００３０】
前記金属付着層(10)において、金属粒子(11)は衝突時の衝撃で扁平に変形した状態で付着しており、扁平に変形することで基材(2a)表面が薄く均一にかつ効率良く被覆されている。大径の金属粒子を基材(2a)に衝突させると付着せずに脱落するものが多くなり、均一性や付着効率が悪くなるので、金属粒子(11)の付着面(11a)における直径（Ｄ）の平均（Ｄｍ）は５０μｍ以下となされ、特に平均直径（Ｄｍ）が３０μｍ以下となされていることが好ましい。金属粒子(11)の扁平性は、層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面(11a)における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）で表される。金属粒子(11)が扁平であるほど薄く均一にかつ効率良く基材(2a)を被覆でき、本発明においては前記アスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下となされている。特に好ましい平均アスペクト比は１／３以下である。
【００３１】
また、薄く均一な犠牲腐食層を形成して高い耐食性を得るためには金属粒子(11)による被覆状態が重要であり、本発明においては金属粒子(11)の粒子間距離（Ａ）および被覆面積率によって被覆状態を規定する。粒子間距離（Ａ）とは、粒子形状や粒径にかかわらず粒子(11)(11)の端部間距離である。被覆面積率とは、金属付着層(10)の面積に対する金属粒子(11)の付着面(11a)の面積の合計の割合である。本発明においては、粒子間距離（Ａ）を３００μｍ以下とするとともに、被覆面積率が１５％以上とすることによって耐食性を確保している。粒子間距離（Ａ）が３００μｍを超え、または被覆面積率が１５％未満では金属粒子(11)の未付着部分が多くなって均一な犠牲腐食層の形成が困難である。好ましい粒子間距離（Ａ）は２００μｍ以下であり、好ましい被覆面積率は２０％以上である。
【００３２】
さらに、耐食性を得るための金属量は、金属の付着量によっても表わすことができる。金属としてＺｎを用いる場合、Ｚｎ付着量は０．５〜２０ｇ／ｍ２が好ましい。０．５ｇ／ｍ２未満では犠牲腐食に必要なＺｎ量を満たしておらず耐食性の確保が困難である。２０ｇ／ｍ２を越えるとフィレット部が優先腐食し易くかつ不経済でもある。特に好ましい付着量は１〜１５ｇ／ｍ２である。なお、前記付着量は、金属を金属単体、合金、化合物のいずれの物質として付着させる場合もその元素の正味量である。例えば、Ａｌ−Ｚｎ合金やＫＺｎＦ３として付着させる場合のＺｎ量である。
【００３３】
上述した金属付着層(10)は、例えば噴射装置のノズルから金属粒子をキャリアガスによって高速で噴射し、基材(2a)の表面に金属粒子を衝突させて付着させることによって形成することができる。基材(2a)に衝突した金属粒子(11)は衝撃によって扁平に変形した状態で機械的に付着し（図３参照）、少ない付着量で均一な金属付着層(10)が形成される。以下の説明において、噴射材料としての金属粒子を「噴射用金属粒子」と称し、扁平に変形して基材(2a)に付着した金属粒子(11)を「付着金属粒子」と称する。
【００３４】
噴射用金属粒子は球状または付着金属粒子よりも球状に近い形状であるが、扁平に変形して付着することで球状のままで付着するよりも広い面積を覆うことができる。その結果、均一な金属付着層(10)が形成され、ひいては均一な犠牲腐食層が形成される。
【００３５】
噴射用金属粒子の噴射条件は、上述した金属付着層(10)の条件を達成するために以下の諸条件を推奨できる。図４は、噴射用金属粒子の平均粒径（ｘ）と粒子速度（ｙ）との関係を示すものであり、図４を参照しつつ噴射条件について詳述する。
【００３６】
噴射用金属粒子は、平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下のものを用いる（図４の（ｂ）参照）。粒径が大きすぎると基材(2a)に付着しにくくなって付着効率が低下するおそれがある。また、２５μｍ以下の噴射用金属粒子を用いることで、上述した付着金属粒子(11)の平均直径（Ｄｍ）５０μｍ以下を達成できる。また、噴射用金属粒子の下限値は限定されないが、小さくなり過ぎると粒子の慣性力が小さくなり、基材(2a)近くで流速が遅くなって付着効率が低下するおそれがあるため、５μｍ以上が好ましい（図４の（ａ）参照）。噴射用金属粒子の特に好ましい平均直径（ｘ）は８．５〜１４μｍである。
【００３７】
噴射温度は粒子の変形および付着効率に影響を及ぼす因子である。噴射温度が２００℃未満では噴射用金属粒子が十分に軟化せず、基材(2a)に衝突させたときに十分に扁平に変形せず、かつ脱落する粒子が多くなって付着効率も悪くなる。一方、４００℃を超えると噴射用金属粒子の表面の酸化皮膜が成長するために付着しにくくなる。好ましい噴射温度は３００〜４００℃である。
【００３８】
噴射時の粒子速度（ｙ）は粒子の付着に影響する因子であり、１００〜４００ｍ／ｓｅｃとするのが好ましい（図４の（ｃ）（ｄ）参照）。粒子速度（ｙ）が１００ｍ／ｓｅｃ未満では、付着せずに脱落する粒子が多くなって付着効率が悪く不経済である。一方、４００ｍ／ｓｅｃを越える範囲では、粒子速度が速すぎて衝突時の衝撃で基材(2a)が変形するおそれがあるために好ましくない。特に好ましい粒子速度（ｙ）は１５０〜３００ｍ／ｓｅｃである。
【００３９】
また、噴射用金属粒子は、その粒径が大きくなるほど高い粒子速度で基材に衝突させることにより付着効率を上げることができ、ひいては高耐食性の熱交換器用部材を効率良く製造することができる。具体的には、上述した金属粒子の平均粒径（ｘ）および粒子速度（ｙ）の好適範囲より、前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、図４の式（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｂ）（ｄ）（ｈ）で囲まれた領域内、即ちｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内で設定することが好ましい。
【００４０】
また、前記噴射用金属粒子を高速噴射するためのキャリアガスの種類は限定されないが、空気、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を例示できる。噴射用金属粒子を酸化させないために、特に窒素ガスやアルゴンガス等の非酸化性雰囲気下で噴射することが好ましい。
【００４１】
本発明の熱交換器用チューブ(2)の製造は、基材(2a)となる扁平多穴管をコア組みするための寸法にしてから金属付着層(20)を形成しても良いし、長尺の基材(2a)に対して金属付着層(10)を形成した後に所要寸法に切断しても良い。例えば図５に示すように、押出成形した扁平多穴管からなる基材(2a)をコイル状に巻き取り、コイル(21)をほどく一方で基材(2a)の上下に微粒子高速噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の基材(2a)の上下両面に噴射用金属粒子を噴射する方法を示したものである。このように長尺の基材(2a)に対して連続的に金属付着層(10)を形成することにより、熱交換器用チューブ(2)を効率良く製造することができる。
【００４２】
前記基材の製造方法は何ら限定されないが、押出材を推奨できる。押出材にはダイスラインが形成されることがあるが、噴射用属粒子の高速噴射よってダイスラインを除去できるので、ダイスラインへのろう材流入によるエロージョンを防ぐことができる。このため、本発明の熱交換器の製造方法を押出材に適用する意義は大きい。
【００４３】
前記熱交換器(1)は、前記熱交換器用チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組した状態でろう付加熱され、これらが接合される。ろう付時の加熱温度は、５８０〜６２０℃が好ましい。また、金属の拡散による犠牲腐食層の形成は４００℃以上の加熱によってなされ、ろう付時の加熱によって熱交換器用チューブ(2)の表層部に犠牲腐食層が形成される。この犠牲腐食層により、本願発明の熱交換器(1)は耐食性に優れたものとなる。
【実施例】
【００４４】
〔試験１〕 噴射用金属粒子の平均粒径と粒子速度の関係
〈熱交換器用チューブの製作〉
熱交換器用チューブ(2)の基材(2a)の材料として、ＪＩＳ １０００系アルミニウム合金（Ｃｕ：０．４質量％、Ｍｎ：０．２質量％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる）を用いた。そして、前記組成のアルミニウム合金ビレットに対して均熱処理を施し、押出機から図２に示す幅１６ｍｍ×高さ３ｍｍ×肉厚０．５ｍｍの多穴扁平管(2a)を押出し、コイル(21)に巻き取った。
【００４５】
次に、図５に示すように、コイル(21)をほどく一方で多穴扁平管(2a)の上下に噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁の表面に、噴射用金属粒子としてＺｎ粒子を高速噴射して金属付着層(10)を連続形成した。Ｚｎ粒子は平均粒径が２μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍの７種類とし、粒子速度は５０ｍ／ｓｅｃ、１００ｍ／ｓｅｃ、２００ｍ／ｓｅｃ、３００ｍ／ｓｅｃ、４００ｍ／ｓｅｃ、５００ｍ／ｓｅｃ、５５０ｍ／ｓｅｃの７段階とし、４９通りの組み合わせで噴射して金属付着層(10)を形成した。他の条件は全て共通とし、コイルの走行速度は一定、噴射温度は３５０℃とした。
【００４６】
金属付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
【００４７】
形成された金属付着層(10)を観察したところ、式（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で囲まれた領域内の条件を満たすものは、付着金属粒子の平均直径が５０μｍ以下、アスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、粒子間距離が３００μｍ以下、被覆面積率が１５％以上であった。
【００４８】
作製した各熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。この加熱により、熱交換器用チューブ(2)の表層部にはＺｎが拡散されて犠牲腐食層が形成された。
【００４９】
ろう付した各熱交換器について、下記の試験方法により耐食性を評価した。これらの評価結果を図４に示す。
〈耐食性〉
製作した各熱交換器に対し、ＡＳＴＭ−Ｇ８５−Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴ試験を実施した。腐食試験液は、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１による人工海水を作製し、この人工海水に酢酸を添加してｐＨ３に調製した腐食試験液を用いた。また、試験条件は０．５時間噴霧−湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを４８０時間実施するものとした。さらに、４８０時間の腐食試験で良好な結果を得たものについては、さらに４８０時間延長して合計９６０時間の腐食試験を実施した。
【００５０】
前記腐食試験後に以下の基準で耐食性を評価した。
【００５１】
○：良好にろう付されてエロージョンの発生がなかった。また、フィレットの優先腐食が無く、９６０時間の腐食試験においても良好であったもの
△：良好にろう付されてエロージョンの発生がなかった。また、最大腐食深さは○と同等で４８０時間の腐食試験において良好であったもの
×：腐食深さが２００μｍ以上のもの、または孔食が発生したもの、または基材のエロージョンが発生したもの
【００５２】
図４の結果より、金属付着層を形成する際の噴射用金属粒子の平均粒径（ｘ）と粒子速度（ｙ）との関係が式（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で囲まれた領域内の条件を満たす場合に効率良く金属粒子を付着させることができ、ひいては高い耐食性が得られることを確認した。さらに、式（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｂ）（ｄ）（ｈ）で囲まれた領域内の条件を満たす場合には、なお一層高い耐食性が得られることを確認した。
【００５３】
〔試験２〕 種々の熱交換器用チューブ
〈熱交換器用チューブの製作〉
上記試験１と同じ方法で押出した多穴扁平管(2a)をコイル(21)に巻き取り、図５に示すように、コイル(21)をほどく一方で走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に種々の噴射用金属粒子を高速噴射して金属付着層(10)を形成した。各例で用いた噴射用金属粒子の組成、粒径、噴射条件は表１に示すとおりである。
【００５４】
上述した噴射用金属粒子の高速噴射により、多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に金属付着層(10)が形成され、正味のＺｎ付着量は表１に示す量となった。金属付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
【００５５】
作製した各例の熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。この加熱により、熱交換器用チューブ(2)の表層部にはＺｎが拡散されて犠牲腐食層が形成された。
【００５６】
ろう付した各熱交換器について、試験１と同じ方法で耐食性試験を行い評価した。評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
各実施例の熱交換器用チューブは、所定の金属付着層が形成されたことで優れた耐食性を有するものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の方法により製造された熱交換器用部材は優れた耐食性およびろう付性を有するものであるから、各種熱交換器の構成部品として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の熱交換器の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の熱交換器用部材の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の熱交換器用部材における金属付着層の断面図である。
【図４】本発明の熱交換器用部材の製造方法において、金属粒子の平均粒径と粒子速度の関係を示す図である。
【図５】実施例において噴射装置のノズルの配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
1…熱交換器
2…熱交換器用チューブ（熱交換器用部材）
2a…基材（多穴扁平管）
3…フィン
4…ヘッダータンク
10…金属付着層
11…金属粒子
11a…付着面
Ａ…粒子間距離
Ｔ…金属粒子の厚さ
Ｄ…金属粒子の付着面における直径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、
平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【請求項２】
前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内に存在することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器部材の製造方法。
【請求項３】
前記基材は押出材である請求項１または２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項４】
チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブ、フィンおよびヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクとして、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したチューブまたはヘッダータンクを用い、ろう付時の加熱によって金属付着層の金属を基材の表層部に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項５】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子が機械的に付着してなる金属付着層を有する熱交換器用部材であって、
前記金属付着層において、金属粒子の付着面における平均直径が５０μｍ以下、金属粒子の層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、金属粒子の粒子間距離が３００μｍ以下、金属粒子による被覆面積率が１５％以上であることを特徴とする熱交換器用部材。
【請求項６】
前記Ａｌより腐食電位が卑なる金属がＺｎである請求項５に記載の熱交換器部用部材。
【請求項７】
前記金属粒子がＺｎおよびＫＺｎＦ３の少なくとも１種である請求項６に記載の熱交換器用部材。
【請求項８】
前記金属付着層におけるＺｎ付着量が０．５〜２０ｇ／ｍ２である請求項６または７に記載の熱交換器用部材。
【請求項９】
前記熱交換器用部材はチューブまたはヘッダータンクである請求項５〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材。
【請求項１】
アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子を高速で噴射し、その金属粒子を機械的に付着させて金属付着層を形成する熱交換器用部材の製造方法であって、
平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下の金属粒子を、温度：２００〜４００℃、粒子速度（ｙ）：１００〜４００ｍ／ｓｅｃで噴射することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【請求項２】
前記金属粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と粒子速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧８．５、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２５、ｙ≦５００、ｙ≦１２ｘ＋２３０を満たす領域内に存在することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器部材の製造方法。
【請求項３】
前記基材は押出材である請求項１または２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項４】
チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブ、フィンおよびヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブまたはヘッダータンクとして、請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したチューブまたはヘッダータンクを用い、ろう付時の加熱によって金属付着層の金属を基材の表層部に拡散させて犠牲腐食層を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項５】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、Ａｌより腐食電位が卑なる金属またはその合金もしくはその化合物からなる金属粒子が機械的に付着してなる金属付着層を有する熱交換器用部材であって、
前記金属付着層において、金属粒子の付着面における平均直径が５０μｍ以下、金属粒子の層厚方向の厚さ（Ｔ）と付着面における直径（Ｄ）とのアスペクト比（Ｔ／Ｄ）の平均が１／２以下、金属粒子の粒子間距離が３００μｍ以下、金属粒子による被覆面積率が１５％以上であることを特徴とする熱交換器用部材。
【請求項６】
前記Ａｌより腐食電位が卑なる金属がＺｎである請求項５に記載の熱交換器部用部材。
【請求項７】
前記金属粒子がＺｎおよびＫＺｎＦ３の少なくとも１種である請求項６に記載の熱交換器用部材。
【請求項８】
前記金属付着層におけるＺｎ付着量が０．５〜２０ｇ／ｍ２である請求項６または７に記載の熱交換器用部材。
【請求項９】
前記熱交換器用部材はチューブまたはヘッダータンクである請求項５〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２９４２６（Ｐ２０１０−２２９４２６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５３２２（Ｐ２００７−２０５３２２）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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