铝合金制热交换器的制造方法

铝合金制热交换器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种钎焊接合部分的耐蚀性优异且适于空调等用途的铝合金制热交换器。集管包含铝合金被覆材料，该铝合金被覆材料具备铝合金的芯材、及被覆在芯材的一个面上的牺牲阳极材料。芯材含有0.3质量％～2.0质量％(以下简称为％)的Mn、1.5％以下的Si、0.1％～1.0％的Fe及0.05％～1.0％的Cu，且剩余部分包含Al及不可避免的杂质，牺牲阳极材料含有0.05％～1.0％的Fe及0.5％～5.0％的Zn，且剩余部分包含Al及不可避免的杂质。集管与管道的接合部的电位较集管表面的电位及管道表面的电位低30mV以下，接合部的电位较集管的自表面起总厚四分之一的位置的电位及管道的自表面起总厚四分之一的位置的电位低30mV～100mV。
【专利说明】
铝合金制热交换器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铝合金制热交换器，其是使用经成型的铝合金被覆材料通过钎焊 而制造，钎焊接合部分的耐蚀性优异，适于空调等用途。
【背景技术】
[0002] 铝(A1)合金由于轻量且具备高导热性，可通过适当的处理而实现高耐蚀性，因此 被用于空调用或汽车用的热交换器等。近年来，作为汽车的高性能化或环境对策，要求提高 热交换器的性能以使之更为轻量且具有高耐久性，从而需求可应对所述要求的A1合金材料 技术。作为这种铝合金制热交换器的一个形态，现正使用如下热交换器:将挤压偏平管道 (tube)或实施了弯曲加工的钎焊板(brazing sheet)的管道、与将翅片(fin)材料进行波纹 成形所得的外部翅片组合，进而将管道的两端插入到将被覆材料成形加工为筒状而成的集 管中，通过钎焊将这些构件接合而成的热交换器。
[0003] 另外，对于空调来说，因置于由冷气设备用的低温冷风与室内的高温热气所致的 温度差剧烈的非常严酷的腐蚀环境下，所以需求进一步提高耐蚀性的技术。因此，对于被用 作热交换器的铝合金，除了轻量化或耐久性以外也需求耐蚀性，正进行如下操作:对于管道 或集管，将添加有Zn的Al-Zn系合金、或具有钎焊功能的Al-Si-Zn系合金配置在与腐蚀环境 接触的一面，对钎焊材料(牺牲阳极材料）、或钎焊材料(牺牲阳极材料)与芯材赋予电位差， 由此实现牺牲防蚀。
[0004]像上文所述那样，管道或集管的耐蚀性得到提高，但最近由管道或集管接合部的 优先腐蚀所致的泄露成问题。对于接合部来说，在通过钎焊加热将管道或集管接合的过程 中，管道或集管的牺牲阳极材料所含的电位低的Zn向接合部中扩散，接合部的电位变得低 于管道或集管的牺牲阳极材料，而引起接合部的优先腐蚀。因此，必须通过使电位高的元素 也扩散到接合部中来调整电位构成。
[0005] 关于该接合部的腐蚀等课题，已公开了使管道与集管之间的接合部的耐蚀性提高 的方法。
[0006] 专利文献1中公开了一种热交换器的制造方法，其使管道表面的电位较接合部相 对地低20mV以上。然而，在该热交换器中，虽通过具有电位低于接合部的部位而可抑制优先 腐蚀，但并未考虑到集管所含的Zn向接合部侧的扩散、或集管的电位，若接合部的电位低于 集管，则有可能接合部优先腐蚀。
[0007] 另一方面，专利文献2中记载:使集管表面和接合部的电位较管道芯材低30mV以 上，且将管道芯材与集管芯材的电位差设定为30mV以内，由此提高管道的牺牲防蚀的效果。 然而，专利文献2中未提及接合部的优先腐蚀，有可能接合部较管道先发生腐蚀泄露。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本专利特开2009-139052号公报 [0011] 专利文献2:日本专利特开2011-42853号公报

【发明内容】

[0012][发明所要解决的问题]
[0013] 本发明是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种铝合金制热交换器，其为通过 钎焊将管道、翅片、集管接合的热交换器，并且特别是钎焊接合部分的耐蚀性优异，适于空 调等用途。
[0014] [解决问题的技术手段]
[0015] 为了解决所述问题，本
【发明人】等人对管道、集管的构成的组合给耐蚀性所造成的 影响进行了详细研究。结果发现，在管道与集管的接合部中，通过使集管及管道的牺牲阳极 材料所含的Zn、或芯材所含的Cu扩散到接合部中，而使接合部的孔蚀电位高于管道或集管 的表层，由此可抑制接合部的优先腐蚀，提高钎焊接合部分的耐蚀性。进而，本
【发明人】等人 发现，通过兼具管道或集管的牺牲防蚀效果，可明显提高作为热交换器的寿命。本发明是基 于这些发现而成。
[0016] 即，本发明的铝合金制热交换器是将在内部具有流体通道的多个管道分别并排配 置，并在相邻接的所述管道间夹持配置经波纹成型的翅片，在所述管道的两端配置集管，并 通过钎焊接合将所述管道、所述翅片及所述集管一体化而成的热交换器，且所述铝合金制 热交换器的特征在于:所述集管包含铝合金被覆材料，该铝合金被覆材料具备铝合金的芯 材、及被覆在该芯材的至少一个面上的牺牲阳极材料，所述芯材含有〇 . 3质量％~2.0质 量％ (以下简称为％ )的锰(Mn)、1.5%以下的硅(Si )、0.1 %~1.0%的
[0017] 铁(Fe)及0.05%~1.0%的铜(Cu)，且剩余部分包含A1及不可避免的杂质，所述牺 牲阳极材料含有0.05 %~1.0%的Fe及0.5%~5.0 %的锌(Zn)，且剩余部分包含A1及不可 避免的杂质，所述集管与所述管道的接合部的电位较所述集管表面的电位及所述管道表面 的电位低30mV以下，且所述接合部的电位较所述集管的自表面起总厚四分之一的位置的电 位及所述管道的自表面起总厚四分之一的位置的电位低30mV~1 OOmV。
[0018] [发明的效果]
[0019] 根据本发明，可提供一种钎焊接合部分的耐蚀性优异、适于空调等用途的铝合金 制热交换器。
【附图说明】
[0020] 图1为表示本发明的一实施形态的铝合金制热交换器的结构的概略图。
[0021] 图2为图1的A部分的放大截面图。
[0022] 图3为本发明的另一实施形态的铝合金制热交换器的A部分的放大截面图。
【具体实施方式】
[0023] 以下，对本发明的实施形态的铝合金制热交换器加以详细说明。
[0024] [1.热交换器的结构]
[0025] 在图1中示出本发明的一实施形态的铝合金制热交换器的结构。
[0026] 铝合金制热交换器1是将在内部具有流体通道的多个管道2分别并排配置，并在相 邻接的管道2间夹持配置经波纹成型的翅片3而接合，通过钎焊接合在管道2的两端将集管4 一体化而成。
[0027]在图2中不出图1的A部分的放大截面图。
[0028]集管4包含集管芯材4a及被覆在其表面上的集管牺牲阳极材料4b，管道2包含管道 芯材2a及被覆在其表面上的赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b。另外，在集管牺牲阳极 材料4b与赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b交叉的表面部分，形成有接合部5。将集管4 的自表面起总厚四分之一的位置的面设为α，将管道2的自表面起总厚四分之一的位置的面 设为β。此外，在该图中，将被覆在集管芯材4a的表面上的层设定为集管牺牲阳极材料4b，也 可使用赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4M来代替该集管牺牲阳极材料4b。
[0029] 在图3中示出本发明的另一实施形态的铝合金制热交换器的A部分的放大截面图。 也可像该例那样，在与被覆着集管牺牲阳极材料4b的一面为相反侧的集管芯材4a的表面 上，被覆集管钎焊材料4c。以下，对图2及图3所示的热交换器的各构成部分加以详细说明。
[0030] [2·集管芯材4a的组成]
[0031]对于本发明的铝合金制热交换器1的集管4的集管芯材4a，可使用含有0.3质量％ ~2.0质量％ (以下记作％)的]^、1.5%以下的Si、0.1%~1.0%的Fe及0.05%~1.0%的Cu 且剩余部分包含A1及不可避免的杂质的铝合金。
[0032] (Si:1.5% 以下）
[0033] Si与Μη-起形成Al-Mn-Si系的金属间化合物，通过分散强化或在错母相中固溶而 通过固溶强化提高强度。Si含量为1.5%以下。若含量超过1.5%则芯材的熔点降低，引起熔 融的可能性变尚。另外，S i的添加量越少，越有抑制结晶粒的粗大化而提尚成型加工性的效 果，在含有复杂的成形加工的情况下也可不添加 Si，但Si是不可避免地含有，因此含有 0.05%以上。Si含量优选0.1 %~1.0%。
[0034] (Fe:0.1% ~1.0%)
[0035] Fe以金属间化合物的形式结晶或析出，提高芯材强度。另外，可形成Al-Mn-Fe系、 八1-?6-3;[系、41-]/[11-3;[-?6系化合物相而使基体(1]^1：1^1)中的111、3;[固溶度降低，提高基体 的熔点。Fe含量为0.1 %~1.0 %。若Fe的含量小于0.1 %则所述效果小。另一方面，若超过 1.0%则因出现巨大结晶物而使铸造性或乳压性降低。Fe的含量优选0.1 %~0.3%。
[0036] (Μη:0·3% ~2.0%)
[0037] Μη与Si-起形成Al-Mn-Si系的金属间化合物，通过分散强化或在错母相中固溶而 通过固溶强化提高强度。Μη含量为0.3%~2.0%。若小于0.3%则所述效果变得不充分，若 超过2.0 %则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，使塑性加工性降低。Μη含量优选0.8% ~1.8%〇
[0038] (Cu:0.05% ~1.0%)
[0039] Cu通过固溶强化而提高强度。另外，Cu使芯材的电位提高，通过增大与钎焊材料的 电位差而在与钎焊材料之间提高牺牲防蚀效果。进而，热交换器中，集管或管道所含的Cu在 钎焊加热的过程中扩散到接合部中而使接合部的电位提高，由此有以下效果:抑制接合部 的由电位降低所致的优先腐蚀，提高热交换器整体的腐蚀寿命。Cu含量为0.05%~1.0%。 若小于0.05%则所述效果变得不充分，若超过1.0%则铸造时铝合金产生破损的可能性变 高。Cu含量优选0.1 %~0.6%。
[0040] (选择性添加元素）
[0041 ]另外，本发明中所用的集管芯材4a也可进一步含有选自0.1 %~1.0%的镁(Mg)、 0.05%~0.3%的钛(1^)、0.05%~0.3%的锆（2〇、0.05%~0.3%的铬（0)及0.05%~ 0.3 %的钒(V)中的一种以上作为选择性添加元素。
[0042] Mg具有提高芯材的强度的效果。Mg的含量优选的是设定为0.1 %~1.0%。若Mg的 含量小于0.1%则所述效果小。另一方面，若超过1.0%则芯材的电位降低，无法获得与钎焊 材料的电位梯度，钎焊材料的牺牲防蚀效果受损而芯材的耐蚀性降低。Mg的含量优选0.1% ~0.5%〇
[0043] Ti通过固溶强化而提高强度。Ti含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于 0.05%则有时所述效果变得不充分，若超过0.3 %则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑 性加工性降低。Ti含量更优选0.1 %~0.2%。
[0044] Zr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Zr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Zr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Zr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0045] Cr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Cr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Cr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Cr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0046] V通过固溶强化而提高强度，并且也可提高耐蚀性。V含量优选的是设定为0.05% ~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3 %则容易形成巨大金属间化 合物，有时使塑性加工性降低。V含量更优选0.1 %~0.2%。
[0047] [3.集管牺牲阳极材料4b、赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4bH
[0048] 通过集管牺牲阳极材料4b作为皮材而被覆在集管4的芯材上，具有以下效果:在腐 蚀环境下集管牺牲阳极材料4b优先被腐蚀，抑制芯材的腐蚀而提高集管4的腐蚀寿命。另 外，赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b'除了所述牺牲阳极材料的效果以外，也具有作为 在钎焊时被用于接合的钎料的功能，在钎焊后焊接残留的皮材作为牺牲阳极材料而发挥作 用。
[0049] 集管4的赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b'的钎料主要是在与管道2接合时使 用。根据因热交换器的尺寸或管道2的条数等而需要更多钎料的情况、或提高接合性等用 途，可将在集管芯材4a上被覆着集管牺牲阳极材料4b或赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料 4b'的被覆材料用作集管4。
[0050] 对于集管牺牲阳极材料4b，可使用含有0.05 %~1.0 %的Fe及0.5 %~5.0 %的Zn 且剩余部分包含A1及不可避免的杂质的铝合金。
[0051] 关于被覆在集管芯材4a上的牺牲阳极材料4b或赋予钎焊功能的牺牲阳极材料4M 的被覆率，为了充分获得牺牲钎焊性或防蚀效果，需要充分的被覆率。若被覆率过低，则可 能钎焊时的钎料不足而接合性降低，或牺牲防蚀效果降低。另外，若被覆率过高，则熔融钎 料变多而容易将芯材熔解。因此，所述牺牲阳极材料、赋予钎焊功能的牺牲阳极材料及钎焊 材料的被覆率理想的是8%~20%。
[0052] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0053] Zn可降低电位，可通过形成与芯材的电位差而利用牺牲阳极效果来提高耐蚀性。 进而也带来以下效果:在热交换器中，集管或管道所含的Zn在钎焊加热的过程中扩散到接 合部中而降低接合部的电位，由此抑制集管或管道的芯材的腐蚀。Zn的含量为0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，则由牺牲阳极效果所带来的耐蚀性提高的效果不充分。另一方面，若 超过5.0%，则腐蚀速度变快而牺牲阳极材料提早消失，耐蚀性降低。进而，钎焊加热时扩散 到接合部中的Zn量增大，接合部的电位明显降低，促进接合部的优先腐蚀，引起接合部的腐 蚀泄露。Zn含量优选1.0 %~4.0 %。
[0054] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0055] Fe与Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通过分散强化而提高强度。Fe的添 加量为〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，则必须使用高纯度铝坯而成本变高。另一方面， 若超过1.0%则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，使塑性加工性降低。进而，对于赋予 集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b'来说，若Fe超过1.0%，贝_形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的 化合物而使钎焊时的钎料的流动性降低，妨碍钎焊性。Fe含量优选0.05%~0.5%。
[0056] 对于赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b \可使用含有2.5 %~15.0 %的Si、 0.05 %~1.0 %的Fe及0.5 %~5.0 %的Zn且剩余部分包含剩余部分A1及不可避免的杂质的 铝合金。
[0057] (Si:2.5% ~15.0%)
[0058]关于Si，通过添加该Si而牺牲阳极材料的熔点降低，产生液相，由此可进行钎焊。 Si含量为2.5%~15.0 %。若小于2.5%，则仅少许产生液相，因此外部钎焊难以发挥功能。 另一方面，若超过15.0%，则钎焊加热时产生的液相量过多，以残存固相的形式存在的牺牲 阳极材料部分变少，耐蚀性降低。Si含量优选4.0%~12.0%。
[0059] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0060] Zn可降低电位，可通过形成与芯材的电位差而利用牺牲阳极效果来提高耐蚀性。 进而也带来以下效果:在热交换器中，集管或管道所含的Zn在钎焊加热的过程中扩散到接 合部中而降低接合部的电位，由此抑制集管或管道的芯材的腐蚀。Zn的含量为0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，则由牺牲阳极效果所带来的耐蚀性提高的效果不充分。另一方面，若 超过5.0%，则腐蚀速度变快而牺牲阳极材料提早消失，耐蚀性降低。进而，钎焊加热时扩散 到接合部中的Zn量增大，接合部的电位明显降低，促进接合部的优先腐蚀，引起接合部的腐 蚀泄露。Zn含量优选1.0 %~4.0 %。
[0061] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0062] Fe与Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通过分散强化而提高强度。Fe的添 加量为〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，则必须使用高纯度铝坯而成本变高。另一方面， 若超过1.0%则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，使塑性加工性降低。进而，对于赋予 集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b'来说，若Fe超过1.0%，贝_形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的 化合物而使钎焊时的钎料的流动性降低，妨碍钎焊性。Fe含量优选0.05%~0.5%。
[0063](选择性添加元素）
[0064]另外，本发明中所用的集管牺牲阳极材料4b或赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料 41^也可进一步含有选自0.05%~1.0%的]\111、0.05%~0.3%的1^、0.05%~0.3%的2『、 0.05% ~0.3% 的Cr、0.05% ~0.3% 的V、0.001 % ~0.05% 的钠(Na)及 0.001 % ~0.05% 的 锶(Sr)中的一种以上作为选择性添加元素。
[0065] Μη提高强度及耐蚀性，因此优选的是含有该MruMn的含量优选0.05%~1.0%。若 超过1.0 %则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低，另外有时由于 使牺牲阳极材料的电位提高，因此妨碍牺牲阳极效果而使耐蚀性降低。另一方面，若小于 0.05%，则有时所述效果不充分。Μη的更优选的含量为0.1 %~0.5%。
[0066] Ti通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。Ti含量优选的是设定为0.05% ~0.3%。若小于0.05%，则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化 合物，有时使塑性加工性降低。Ti含量更优选0.1 %~0.2%。
[0067] Zr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Zr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Zr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Zr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0068] Cr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Cr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Cr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Cr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0069] V通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。V含量优选的是设定为0.05%~ 0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合 物，有时使塑性加工性降低。V含量更优选0.1 %~0.2%。
[0070] Na及Sr通过添加到Al-Si系钎料的皮材中，而使Al-Si系钎焊材料中的Si粒子的尺 寸微细且均匀地分散，控制粗大的Si粒子的产生，抑制Al-Si系钎焊材料的与芯材或翅片在 接合部的局部恪融或恪蚀(erosion)。若Na或Sr小于0.001 %，则无法充分获得所述效果。另 一方面，若超过0.05%，则在钎焊加热时进行钎料的氧化，使钎料的流动性或钎焊性降低。 因此，Na或Sr的含量理想的是0.001 %~0.05%，理想的是进而优选为0.005%~0.015%。 [0071] [4.集管钎焊材料4c]
[0072]对于铝合金被覆材料的集管4,为了提高管道2等的接合性，可在与于集管芯材4a 上被覆着集管牺牲阳极材料4b或赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4M的一面相反的另一 面的集管芯材4a上，被覆集管钎焊材料4c而使用。
[0073]关于被覆在集管芯材4a上的钎焊材料4c的被覆率，为了充分获得牺牲钎焊性或防 蚀效果，需要充分的被覆率。若被覆率过低，则可能钎焊时的钎料不足而接合性降低，或牺 牲防蚀效果降低。另外，若被覆率过高，则熔融钎料变多而容易将芯材熔解。因此，所述牺牲 阳极材料、赋予钎焊功能的牺牲阳极材料及钎焊材料的被覆率理想的是8%~20%。
[0074] 对于集管钎焊材料4c，可使用含有2.5 %~15 %的Si及0.05 %~1.0 %的Fe且剩余 部分包含A1及不可避免的杂质的铝合金。
[0075] (Si:2.5% ~15%)
[0076] Si使熔点降低而产生液相，从而可进行钎焊。Si的含量为2.5%~15%。若小于 2.5%，则所产生的液相少而钎焊难以发挥功能。另一方面，若超过15%，则例如向管道等对 象材料中扩散的Si量变得过剩，产生对象材料的熔融。Si的优选含量为4.0 %~12 %。
[0077] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0078] Fe容易形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的化合物。因形成Al-Fe-Si系化合物而使钎焊 材料的有效Si量减少，另外，因形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的化合物而使钎焊时的钎料的流 动性降低，妨碍钎焊性。Fe的含量为0.05%~1.0%。若Fe含量超过1.0%，则像上文所述那 样妨碍钎焊性而钎焊变得不充分。另一方面，若Fe含量小于0.05%，则必须使用高纯度铝坯 而导致成本变高。Fe的优选含量为0.1 %~0.5%。
[0079](选择性添加元素）
[0080]另外，本发明中所用的钎焊材料也可进一步含有选自0.05 %~1.0 %的Μη、0.05 % ~0.3% 的Ti、0.05% ~0.3% 的Zr、0.05% ~0.3% 的Cr、0.05% ~0.3% 的V、0.001% ~ 0.05 %的Na及0.001 %~0.05 %的Sr中的一种以上作为选择性添加元素。
[00811 Μη提高强度及耐蚀性，因此优选的是含有该MruMn的含量优选0.05%~1.0%。若 超过1.0 %则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低，另外有时由于 使牺牲阳极材料的电位提高，因此妨碍牺牲阳极效果而使耐蚀性降低。另一方面，若小于 0.05%，则有时所述效果不充分。Μη的更优选的含量为0.1 %~0.5%。
[0082] Ti通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。Ti含量优选的是设定为0.05% ~0.3%。若小于0.05%，则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化 合物，有时使塑性加工性降低。Ti含量更优选0.1 %~0.2%。
[0083] Zr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Zr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Zr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Zr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0084] Cr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Cr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Cr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Cr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0085] V通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。V含量优选的是设定为0.05%~ 0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合 物，有时使塑性加工性降低。V含量更优选0.1 %~0.2%。
[0086] Na及Sr通过添加到Al-Si系钎料的皮材中，而使Al-Si系钎焊材料中的Si粒子的尺 寸微细且均匀地分散，控制粗大的Si粒子的产生，抑制Al-Si系钎焊材料的与芯材或翅片在 接合部的局部熔融或熔蚀。若Na或Sr小于0.001 %，则无法充分获得所述效果。另一方面，若 超过0.05%则在钎焊加热时进行钎料的氧化，使钎料的流动性或钎焊性降低。因此，Na或Sr 的含量理想的是〇. 001 %~〇. 05%，理想的是进而优选为0.005%~0.015%。
[0087] [5·管道芯材2a]
[0088] 关于本发明的铝合金制热交换器1的管道2,通过弯曲加工将挤压材料、或在板状 的管道芯材2a上被覆钎焊材料或牺牲阳极材料或者赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b 作为皮材而成的被覆材料弯折，由此成形加工为管道的形状而使用。
[0089] 对于管道芯材2a，可使用含有0.5%~2.0%的Μη、1.5%以下的Si、0.1 %~1.0% 的Fe及0.1 %~1.0%的Cu且剩余部分包含A1及不可避免的杂质的铝合金。
[0090] (Si:1.5% 以下）
[0091 ] Si与Μη-起形成Al-Mn-Si系的金属间化合物，通过分散强化或在错母相中固溶而 通过固溶强化提高强度。Si含量为1.5%以下。若含量超过1.5%则芯材的熔点降低，引起熔 融的可能性变尚。Si含量优选0.1%~1.0%。另外，Si的添加量越少，越有抑制结晶粒的粗 大化而提高成型加工性的效果，在含有复杂的成形加工的情况下也可不添加 Si。
[0092] (Fe:0.1% ~1.0%)
[0093] Fe以金属间化合物的形式结晶或析出，提高芯材强度。另外，可形成Al-Mn-Fe系、 Al-Fe-Si系、Al-Mn-Si-Fe系化合物相而使基体中的Mn、Si固溶度降低，提高基体的熔点。Fe 含量为〇. 1 %~1. 〇%。若Fe的含量小于0.1 %则所述效果小。另一方面，若超过1.0%，则因 出现巨大结晶物而使铸造性或乳压性降低。Fe的含量优选0.1 %~0.3%。
[0094] (Μη:0·5% ~2.0%)
[0095] Μη与Si-起形成Al-Mn-Si系的金属间化合物，通过分散强化或在错母相中固溶而 通过固溶强化提高强度。Μη含量为0.5%~2.0%。若小于0.5%则所述效果变得不充分，若 超过2.0 %则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，使塑性加工性降低。Μη含量优选0.8% ~1.8%。另外，在通过挤压来制造管道的情况下，若含有Μη，则Al-Mn-Fe系、Al-Fe-Si系、 Al-Mn-Si-Fe系化合物妨碍成形为像管道那样的致密形状，挤压性明显降低，因此在通过挤 压来制造管道的情况下，优选的是设定为不添加 Μη。
[0096] (Cu:0.1% ~1.0%)
[0097] Cu通过固溶强化而提高强度。另外，Cu使芯材的电位提高，通过增大与钎焊材料的 电位差而在与钎焊材料之间提高牺牲防蚀效果。进而有以下效果:在热交换器中，集管或管 道所含的Cu在钎焊加热的过程扩散到接合部中而使接合部的电位提高，由此抑制接合部的 由电位降低所致的优先腐蚀，提高热交换器整体的腐蚀寿命。Cu含量为0.1%~1.0%。若小 于0.1%则所述效果变得不充分，若超过1.0%则铸造时铝合金产生破损的可能性变高。Cu 含量优选0.1 %~0.6%。
[0098](选择性添加元素）
[0099] 本发明中所用的管道芯材2a也可含有选自0 · 1 %~1 · 0 %的Mg、0 · 05%~0 · 3%的 11、0.05%~0.3%的2广0.05%~0.3%的0及0.05%~0.3%的￥中的一种以上作为选择 性添加元素。
[0100] Mg具有提高芯材的强度的效果。Mg的含量优选的是设定为0.1 %~1.0%。若Mg的 含量小于0.1%则所述效果小。另一方面，若超过1.0%则芯材的电位降低，无法获得与钎焊 材料的电位梯度，钎焊材料的牺牲防蚀效果受损而芯材的耐蚀性降低。Mg的含量优选0.1% ~0.5%〇
[0101] Ti通过固溶强化而提高强度。Ti含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于 0.05%则有时所述效果变得不充分，若超过0.3 %则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑 性加工性降低。Ti含量更优选0.1 %~0.2%。
[0102] Zr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Zr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Zr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Zr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0103] Cr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Cr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Cr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Cr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0104] V通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。V含量优选的是设定为0.05%~ 0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合 物，有时使塑性加工性降低。V含量更优选0.1 %~0.2%。
[0105] [ 6.赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b ]
[0106] 对于被覆在管道芯材2a上的赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b，可使用含有 2.5%~15.0%的Si、0.05%~1.0%的Fe及0.5%~5.0%的Zn且剩余部分包含A1及不可避 免的杂质的铝合金。
[0107] 关于被覆在管道芯材2a上的赋予钎焊功能的牺牲阳极材料2b的被覆率，为了充分 获得牺牲钎焊性或防蚀效果，需要充分的被覆率。若被覆率过低，则可能钎焊时的钎料不足 而接合性降低，或牺牲防蚀效果降低。另外，若被覆率过高则熔融钎料变多而容易将芯材熔 解。因此，所述牺牲阳极材料、赋予钎焊功能的牺牲阳极材料及钎焊材料的被覆率理想的是 8% ~20%〇
[0108] (Si:2.5% ~15.0%)
[0109] 关于Si，通过添加该Si而牺牲阳极材料的熔点降低，产生液相，由此可进行钎焊。 Si含量为2.5%~15.0 %。若小于2.5%，则仅少许产生液相，因此外部钎焊难以发挥功能。 另一方面，若超过15.0%，则钎焊加热时所产生的液相量变得过多，以残存固相的形式存在 的牺牲阳极材料部分变少，耐蚀性降低。Si含量优选4.0%~12.0%。
[0110] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0111] Ζη可降低电位，可通过形成与芯材的电位差而利用牺牲阳极效果来提高耐蚀性。 进而也带来以下效果:在热交换器中，集管或管道所含的Ζη在钎焊加热的过程中扩散到接 合部中而使接合部的电位降低，由此抑制集管或管道的芯材的腐蚀。Ζη的含量为0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，则由牺牲阳极效果所带来的耐蚀性提高的效果不充分。另一方面，若 超过5.0%，则腐蚀速度变快而牺牲阳极材料提早消失，耐蚀性降低。进而，钎焊加热时扩散 到接合部中的Ζη量增大，接合部的电位明显降低，促进接合部的优先腐蚀，引起接合部的腐 蚀泄露。Ζη含量优选1.0 %~4.0 %。
[0112] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0113] Fe与Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通过分散强化而提高强度。Fe的添 加量为〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，则必须使用高纯度铝坯而成本变高。另一方面， 若超过1.0%则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，使塑性加工性降低。进而，对于赋予 钎焊功能的牺牲材料来说，若Fe超过1.0 %，则因形成A1 -Fe系或A1 -Fe-Si系的化合物而使 钎焊时的钎料的流动性降低，妨碍钎焊性。Fe含量优选0.05%~0.5%。
[0114](选择性添加元素）
[0115] 本发明中所用的赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b也可含有0.05 %~1.0 %的 皿11、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3%的21、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、 0.001 %~0.05%的Na及0.001 %~0.05%的Sr中的一种以上作为选择性添加元素。
[0116] Μη提高强度及耐蚀性，因此优选的是含有该Mn Jn的含量优选0.05 %~1.0 %。若 超过1. ο %则在铸造时容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低，另外有时由于 使牺牲阳极材料的电位提高，因此妨碍牺牲阳极效果而使耐蚀性降低。另一方面，若小于 0.05%，则有时所述效果不充分。Μη的更优选的含量为0.1 %~0.5%。
[0117] Ti通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。Ti含量优选的是设定为0.05% ~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3 %则容易形成巨大金属间化 合物，有时使塑性加工性降低。Ti含量更优选0.1 %~0.2%。
[0118] Zr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Zr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Zr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Zr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0119] Cr通过固溶强化而提高强度，并且使Al-Cr系的金属间化合物析出而作用于钎焊 后的晶粒粗大化。Cr含量优选的是设定为0.05%~0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所 述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合物，有时使塑性加工性降低。Cr含量更优 选 0.1% ~0.2%〇
[0120] V通过固溶强化而提高强度，并且也提高耐蚀性。V含量优选的是设定为0.05%~ 0.3%。若小于0.05%则有时无法获得所述效果。若超过0.3%则容易形成巨大金属间化合 物，有时使塑性加工性降低。V含量更优选0.1 %~0.2%。
[0121] Na及Sr通过添加到Al-Si系钎料的皮材中，而使Al-Si系钎焊材料中的Si粒子的尺 寸微细且均匀地分散，控制粗大的Si粒子的产生，抑制Al-Si系钎焊材料的与芯材或翅片在 接合部的局部熔融或熔蚀。若小于Na或Sr的0.001 %，则无法充分获得所述效果。另一方面， 若超过0.05 %则钎焊加热时进行钎料的氧化，使钎料的流动性或钎焊性降低。因此，Na或Sr 的含量理想的是〇. 001 %~〇. 05%，理想的是进而优选为0.005%~0.015%。
[0122] 此外，所述管道被覆材料是以乳压板的形式制作，并通过弯曲加工等成形加工为 管道的形状而成，可根据热交换器的用途而使用管道被覆材料。
[0123] [7.管道2表面的Zn热喷涂]
[0124] 对于本发明中所用的铝合金制管道2,可在其外表面上赋予ZruZn赋予方法可举出 Zn热喷涂、Zn涂布、镀敷等。Zn热喷涂的情况下，Zn热喷涂层通过实施钎焊处理而成为Zn的 扩散层。所述Zn扩散层的孔蚀电位低于A1合金的Zn未扩散的部分，因此可通过牺牲防蚀效 果而进行A1合金的防蚀，提高A1合金的耐久寿命。若Zn热喷涂量小于3g/m2,则无法充分表 现出牺牲防蚀效果，若Zn热喷涂量超过15g/m2则腐蚀速度增大，提早腐蚀直至管道2的芯材 2a，管道2的腐蚀寿命缩短。因此，Zn热喷涂量理想的是3g/m2~15g/m2。
[0125] 赋予有所述Zn热喷涂的管道2是通过挤压而制作成管道的形状，根据弯曲加工热 交换器的用途而使用挤压管道。
[0126] [8.热交换器的电位]
[0127] 接着，对本发明的铝合金制热交换器1的电位加以说明。
[0128] 集管4及管道2在钎焊加热的过程中，皮材所含的Zn等向芯材侧扩散，由此形成电 位梯度。在通过牺牲防蚀作用而皮材消失后，已向芯材中扩散的Zn等电位低的元素也在芯 材中形成所述电位梯度，电位低的芯材表面具有牺牲防蚀效果，抑制向深度方向的腐蚀，提 高耐蚀寿命。此时，若集管4及管道2的各表面总厚的中央间的电位梯度小，则在具有牺牲防 蚀效果的皮材因腐蚀而消失后，电位梯度小的芯材提早出现腐蚀泄露，热交换器1的腐蚀寿 命变短。因此，在集管4及管道2的各表面总厚的中央间需要电位梯度，进而若在其中间的总 厚四分之一的位置为本发明中规定的热交换器的电位构成，则即便在皮材消失后，在芯材 中牺牲防蚀效果也发挥作用，可提高耐蚀寿命。
[0129]本发明的被覆率为8%~20%，所谓总厚四分之一的位置的电位，表示牺牲防蚀作 用的腐蚀到达芯材的位置的电位。
[0130]像图2所示那样，本实施形态的特征在于:集管4与管道2的接合部5的电位V0较集 管4的表面的电位VI及管道2的表面的电位V2低30mV以下，且接合部5的电位V0较集管4的自 表面起总厚四分之一的位置α的电位V3及管道2的自表面起总厚四分之一的位置邱勺电位V4 低30mV~100mV。
[0131] 在腐蚀环境下电位不同的异物接触的情况下，从电位低的部位开始优先进行腐 蚀。利用该现象而在被覆材料中在表层被覆电位低的不同种金属作为皮材，使该所述皮材 优先腐蚀，由此使对芯材的腐蚀延迟而提高腐蚀寿命。将这一情况称为牺牲防蚀效果。
[0132] 在铝合金制热交换器1中，管道2或翅片3、集管4等各构件是通过利用定法在600°C 左右的温度下进行钎焊加热而接合。在所述接合部5中填充因钎焊加热而熔融的Al-Si系合 金的钎料，Al-Si系合金的钎料凝固，由此将热交换器的各构件接合。在耐蚀性方面，由于在 管道2或集管4的内部流通冷却水或冷却介质，若产生腐蚀泄露则丧失作为热交换器的功 能，所以大多情况下在管道2或集管4上涂布电位低的Zn粉末，或被覆所述具有牺牲防蚀效 果的皮材(牺牲阳极材料或赋予钎焊功能的牺牲阳极材料)而使用。但是，在钎焊加热的过 程中，可能牺牲阳极材料或赋予钎焊功能的牺牲阳极材料所含的Zn扩散到管道2与集管4的 接合部5中，其电位低于管道2表面及集管4表面，产生接合部5的优先腐蚀而从接合部5开始 发生腐蚀泄露。
[0133] 本发明中，在钎焊加热的过程中，除了电位低的Zn以外，也使Cu等电位高的元素扩 散，由此抑制接合部5的电位降低。此时，若集管4与管道2的接合部5的电位V0较集管4表面 的电位VI及管道2表面的电位V2低30mV以下，则可抑制接合部5的优先腐蚀，提高热交换器 整体的腐蚀寿命。此时，若所述电位差低超过30mV，则进行接合部5的优先腐蚀，管道2或集 管4的牺牲防蚀效果未充分发挥作用而从接合部5开始提早产生腐蚀泄露。另外，在所述接 合部5的电位V0高于集管4表面的电位VI、管道2表面的电位V2的情况下，也由于集管4表面、 管道2表面的牺牲防蚀发挥作用，而不可能引起接合部5的优先腐蚀。
[0134] 另外，牺牲阳极材料及赋予钎焊功能的牺牲阳极材料、Zn热喷涂所含的Zn在钎焊 加热的过程中，朝芯材的厚度方向扩散，从表面开始在厚度方向上形成Zn的浓度梯度及电 位梯度。利用这一情况，即便在皮材因牺牲防蚀而消失后，也由皮材与芯材的界面附近的扩 散有Zn的芯材使牺牲防蚀效果发挥作用。通过该作用，而提高接合部5的腐蚀寿命，并且抑 制因集管4或管道2与接合部5的电位差扩大所致的接合部5的优先腐蚀，提高热交换器整体 的耐蚀寿命。集管4或管道2的表面因腐蚀而在深度方向上消失，电位随之变高，但此时若集 管4或管道2与接合部5的电位差大，则引起接合部5的提早腐蚀泄露、或集管4及管道2的提 早腐蚀泄露。此时，若在集管4的自表面起总厚四分之一的位置α及管道2的自表面起总厚四 分之一的位置β，接合部5的电位V0较位置α的电位V3及位置β的电位V4低30mV~1 OOmV，则可 抑制由接合部5、或集管4和管道2的优先腐蚀所致的提早腐蚀泄露。
[0135] 若接合部5的电位V0较电位V3及电位V4低小于30mV，则集管4和管道2的皮材与芯 材的界面附近的扩散有Zn的芯材的牺牲防蚀效果未发挥作用，引起集管4和管道2的提早腐 蚀泄露。另外，若接合部5的电位V0低超过100mV，则引起接合部5的优先腐蚀，提早引起腐蚀 泄露。
[0136] 根据以上情况，集管4与管道2的接合部5的电位V0较集管4的表面的电位VI及管道 2的表面的电位V2低30mV以下，且接合部5的电位V0较集管4的自表面起总厚四分之一的位 置α的电位V3及管道2的自表面起总厚四分之一的位置β的电位V4低30mV~1 OOmV。
[0137] [9.制造方法]
[0138] [9-1.集管4的制造方法]
[0139] 本发明的一实施形态的铝合金制热交换器1中所用的铝合金被覆材料的集管4可 使用对经被覆的乳压材进行电缝加工的方法、或进行挤压加工的方法而制造。作为对被覆 材料进行电缝加工的方法，例如通过铸造而制作平板(s lab)后，经过该平板的均质化处理， 削面后，被覆皮材(集管牺牲阳极材料4b或赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料4b')及集管 芯材4a，经过热乳、冷乳而制作成乳压板。此时，所述均质化处理优选的是在520°C以上进 行。通过在520°C以上进行均质化处理，可使芯材中的金属间化合物再次固溶，并使其在其 后续工序中再次微细地析出。另外，视用途不同，也可不进行芯材的均质化处理，该情况下， 可在铸造时所得的金属间化合物维持微细状态的状况下进入其后续工序。
[0140] 然后，优选的是在被覆所述芯材和皮材并实施热乳之前，在400 °C~550 °C下保持1 小时~10小时。若温度低于400°C则乳压时的材料的温度过低，因此可能在乳压中产生破 损，若超过550°C则赋予钎焊功能的牺牲材料4M可能熔融，若时间小于1小时则材料温度未 变均匀，若为10小时以上则明显损及生产性。其后实施冷乳并对所述乳压板实施弯曲加工 使其呈中空管的形状，通过电缝加工的电弧焊接将接缝接合，制作集管4的形状的电缝管。
[0141] 或者，作为进行挤压加工的方法，例如有以下方法:通过铸造而制作坯锭(bi 1 let) 后，经过所述坯锭的均质化处理，在芯材坯锭的中心开孔，在芯材的外侧及根据用途在开孔 的内侧被覆皮材，通过心轴(mandrel)法经过热挤压、拉丝模(bul 1 block)等的抽拉，制作 经成形加工为集管4的形状的挤压管。此时，所述均质化处理优选的是在520°C以上进行。通 过在520 °C以上进行均质化处理，可使芯材中的金属间化合物再次固溶，并使其在其后续工 序中再次微细地析出。另外，视用途不同，也可不进行芯材的均质化处理，该情况下，可在铸 造时所得的金属间化合物维持微细状态的状况下进入其后续工序。
[0142] 然后，优选的是在被覆所述坯锭芯材和皮材并实施热挤压之前，在以400°C~550 °C加热的状态下进行热挤压。若温度低于400°C，则挤压加工时的材料的温度过低，因此可 能在挤压加工过程中于模具产生金属堵塞，若超过550°C则赋予集管钎焊功能的牺牲阳极 材料4b'可能熔融。
[0143] 本发明中，可使用所述电缝管与挤压管的任一种。
[0144] [ 9-2 ·管道2 (乳压板)的制造方法]
[0145] 本发明的一实施形态的铝合金制热交换器1中所用的铝合金被覆材料的管道2可 通过以下方式制造:通过铸造而制作平板后，经过该平板的均质化处理，削面后，被覆皮材 (牺牲阳极材料或赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b)和管道芯材2a，经过热乳、冷乳而 制作成乳压板，通过弯曲加工等成形加工为管道的形状。此时，所述均质化处理优选的是在 520°C以上进行。通过在520°C以上进行均质化处理，可使管道芯材2a中的金属间化合物再 次固溶，并使其在其后续工序中再次微细地析出。另外，视用途不同，也可不进行管道芯材 2a的均质化处理，该情况下，可在铸造时所得的金属间化合物维持微细状态的状况下进入 其后续工序。
[0146] 然后，优选的是在被覆所述管道芯材2a和皮材并实施热乳之前，在400°C~550°C 下保持1小时~10小时。若保持温度低于400°c，则乳压时的材料的温度过低，因此乳压中可 能产生破损，若超过550°C则赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料2b可能熔融，若保持时间小 于1小时则材料温度未变均匀，若超过10小时则可能明显损及生产性。
[0147] 另外，根据热交换器的用途，在管道2的内部设置内翅片。
[0148] [ 9-3 ·管道2 (在挤压材料上热喷涂Zn)的制造方法]
[0149] 本发明的一实施形态的铝合金制热交换器1中所用的管道2(在挤压材料上热喷涂 Zn)可通过以下方式制造:通过铸造而制作坯锭后，经过所述坯锭的均质化处理，经过热挤 压而成形加工为管道的形状，通过Zn热喷涂而在管道表面上涂布Zn而制成挤压管道。此时， 所述均质化处理优选的是在520°C以上进行。通过在520°C以上进行均质化处理，可使坯锭 芯材中的金属间化合物再次固溶，并使其在其后续工序中再次微细地析出。另外，视用途不 同，也可不进行坯锭芯材的均质化处理，该情况下，可在铸造时所得的金属间化合物维持微 细状态的状况下进入其后续工序。
[0150] 然后，优选的是在实施所述热挤压之前，在以400°C~550°C加热的状态下进行热 挤压。若温度低于400°C，则挤压加工时的材料的温度过低，因此可能在挤压加工过程中于 模具产生金属堵塞，若超过55(TC，则可能所挤压的管道软化而变形。
[0151] [9-4.翅片3的制造方法]
[0152] 本发明的一实施形态的铝合金制热交换器1中所用的翅片3的制造方法并无特别 限定，可使用以下方法:将3000系合金裸材或3000系合金作为芯材，在所述芯材的两面上被 覆Al-Si系合金作为钎焊材料，将所得的钎焊板波纹成形为翅片的形状。
[0153] [9-5.热交换器的制造方法]
[0154] 关于本发明的一实施形态的铝合金制热交换器1，例如可在将两端部分安装在集 管4上而成的管道2的外表面配置翅片3材料而进行组装，通过一次钎焊加热同时进行接合 而制造。
[0155] 本发明中所用的钎焊方法优选的是使用以下方法:在氮气环境中使用氟化物系助 焊剂的氮气保护钎焊(Nitrogen Brazing，NB)法(烧克劳克(Nocolok)钎焊法等）、或在真空 中或氮气环境中利用材料所含有的Mg将铝材表面的氧化膜还原并加以破坏的方法(真空钎 焊、无助焊剂钎焊）。另外，钎焊通常是通过在590°C~610°C的温度下加热2分钟~10分钟、 优选的是在590°C~610°C的温度下加热2分钟~6分钟而进行。在加热时间低于590°C或加 热时间小于2分钟的情况下，可能引起钎焊不良。另一方面，在加热时间超过610°C或加热时 间超过10分钟的情况下，可能构件熔融。
[0156] 像这样而获得的铝合金制热交换器1具有良好的耐蚀性，因此可在严格的腐蚀环 境下抑制局部的优先腐蚀，提高热交换器的腐蚀寿命。
[0157] 实施例
[0158] 以下，一并记载本发明的实施例与比较例。此外，以下的实施例是用来说明本发明 的效果，实施例记载的工艺、条件及性能值并不限制本发明的技术范围。
[0159] 分别通过直接激冷(Direct Chill，DC)铸造来铸造具有表1所示的合金组成的集 管芯材合金、具有表2所示的合金组成的集管牺牲阳极材料合金、具有表3所示的合金组成 的赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料合金、具有表4所示的合金组成的集管钎焊材料合金、 具有表5所示的合金组成的管道芯材合金、及具有表6所示的合金组成的赋予管道钎焊功能 的牺牲阳极材料合金，关于集管芯材合金，制作Φ 145mmX长度250mm尺寸的坯锭，关于管道 芯材合金的被覆材料，芯材制作258mmX 790mmX 1600mm尺寸的平板，关于管道芯材合金的 挤压材料，制作Φ 145mm X长度250mm尺寸的坯锭，对各芯材合金进行600°C、3h的均质化处 理工序，分别将两面削面而精饰。此外，在表1~表6中，表示不添加。
[0160] [表 1]
[0161]表1集管芯材的合金成分
[0162]
[0163] [表 2]
[0164] 表2集管牺牲阳极材料
[0165]
[0166] [表 3]
[0167] 表3赋予集管钎焊功能的牺牲材料
[0168]
[0169] [表 4]
[0170] 表4集管钎焊材料
[0173] [表 5]
[0174] 表5管道芯材的合金成分
[0175]
[0176] [表 6]
[0177] 表6赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料
[0180]使用这些合金，在集管芯材合金、管道芯材合金的一个或两个面上，以集管的被覆 率成为15%、管道材料的被覆率成为15%的方式，被覆赋予钎焊功能的牺牲阳极材料、钎焊 材料、牺牲阳极材料的任一种。将集管的被覆材料的组合示于表7-1、表7-2中，将管道的被 覆材料的组合示于表8中。将该被覆材料在480Γ下进行3小时加热后，集管进行心轴挤压的 热挤压加工，管道材料进行热乳。进而，对于热挤压后的集管，经过抽拉加工、退火而制作外 径Φ 20mmX壁厚1 .Omm的管(pipe)，对于热乳后的管道被覆材料，经过冷乳、退火而制作板 厚0.3mm的钎焊板。对于管道挤压材料，在480°C下进行3小时加热后，进行热挤压加工，制作 宽度20mmX高度3mm、壁厚0.3mm的挤压管道，在管道表面上热喷涂3g/m2的Zn粉末。
[0181] 以上的制造工序中，在未产生问题，可抽拉到外径Φ 20mmX壁厚1.0mm的尺寸的 管、可乳压成板厚〇.3mm的钎焊板的情况下，将制造性评价为"〇"，将产生铸造时的破损或 者挤压或抽拉、及乳压中的破损而无法正常制造最终产品的情况下，将制造性评价为"X"， 一并不于表7-1、表7-2和表8中。
[0182] [表 7-1]
[0183] 表7-1集管的组合
[0184]

[0186] [表 7-2]
[0187] 表7-2集管的组合
[0188]
[0189] [表 8]
[0190] 表8管道的组合
[0192] 然后，对所述管实施模拟集管的开孔加工，对所述被覆材料实施模拟管道的弯曲 加工而制作宽度20mmX长度200mm的中空状的管道。以图1所示那样的热交换器1的形状将 管道2插入到集管4的开孔部中，进而将对3003合金进行波纹成形所得的翅片3夹持在管道2 之间，将热交换器1浸渍在5%的氟化物助焊剂水溶液中，利用NB法的加热炉在600°C下进行 3分钟钎焊加热。
[0193] 将表7-1、表7-2中记载的集管与表8中记载的管道的组合示于表9-1、表9-2中，并 汇总下述评价结果。这里，关于"钎焊性"，将在所述钎焊加热中未引起各构件的熔融，且集 管或管道、翅片的接合部未剥离而良好的接合状态评价为"〇"，将可见各构件的熔融，集管 或管道、翅片的接合部剥离的情况评价为"X"。此外，关于表7-1、表7-2和表8中制造性"X" 的材料，因无法制造试样，所以无法进行下述评价。
[0194] (1)电位测定
[0195] 关于经所述钎焊加热的热交换器的集管表面、管道表面、集管与管道的接合部、自 集管表面或管道表面起总厚四分之一的位置的电位测定，对评价面以外实施掩蔽 (masking)，浸渍在液温25 °C的5 %NaCl-15ml/CH3C00H的溶液中，利用电位测定装置实施电 位测定。这里，自集管表面及管道表面起总厚四分之一的位置的电位是通过以下方式测定： 利用液温5 % NaOH水溶液从表面实施蚀刻，利用常温的30 % HN03水溶液进行清洗而使所述 位置露出。另外，在表9-1、表9-2中，将所述接合部与集管表面的电位差记作电位A，将所述 接合部与管道表面的电位差记作电位B，将所述接合部与自集管表面起总厚四分之一的位 置的电位差记作电位C，将所述接合部与自管道表面起总厚四分之一的位置的电位差记作 电位D。
[0196] (2)热交换器的耐蚀性试验
[0197]使用所述经钎焊加热的热交换器，根据美国材料与试验学会(American Society for Testing Material，ASTM)_G85进行循环酸性海水试验（Sea Water Acetic Acid Test，SWAAT)，将在1000小时内未产生腐蚀贯穿的情况评价为耐蚀性良好(〇），将从集管或 管道、集管与管道接合部的任一处产生腐蚀贯穿的情况评价为不合格（X )。
[0198] [表 9-1]
[0199] 表9-1实施例的评价结果

[0202] [表 9-2]
[0203] 表9-2实施例的评价结果
[0204]
[0205]根据表9-1的结果，对于集管及管道均满足本发明中规定的组成范围的Nol~N〇46 (发明例）来说，均是电位A及电位B为30mV以下，且电位C及电位D在30mV~1 OOmV的范围内， 钎焊性及耐蚀性良好。
[0206]相对于此，根据表9-2的结果，对于集管在本发明中规定的组成范围外的No47~ 如54(比较例）来说，如48、如49、如51~如53中，电位六~电位0的至少一个在本发明中规定 的范围外，耐蚀性试验结果全部不合格。另外，No47、N〇50、No54中，由于无法制造热交换器， 因此无法进行电位测定及耐蚀性的评价。
[0207]另外，对于管道在本发明中规定的组成范围外的No55~No61(比较例)来说，No56、 No58、No59、No61中，电位A~电位D的至少一个在本发明中规定的范围外，耐蚀性试验结果 全部不合格。另外，N 〇55、N〇57、N〇60中，由于无法制造热交换器，因此无法进行电位测定及 耐蚀性的评价。
[0208]以上对本发明的实施形态进行了说明，但该实施形态是作为示例而提示，并非意 在限定发明的范围。该实施形态能以其他各种形态来实施，可在不偏离发明的主旨的范围 内进行各种省略、替换、变更。与包括在发明的范围或主旨内同样地，该实施形态或其变形 包括在权利要求所记载的发明及其均等范围内。
[0209] [工业上的可利用性]
[0210] 本发明的热交换器的集管或管道、钎焊接合部分的耐蚀性优异，特别适合作为在 腐蚀环境下使用的面向空调的热交换器。
[0211][符号的说明]
[0212] 1:热交换器
[0213] 2:管道
[0214] 2a:管道芯材
[0215] 2b:赋予管道钎焊功能的牺牲阳极材料
[0216] 3:翅片
[0217] 4:集管
[0218] 4a:集管芯材
[0219] 4b:集管牺牲阳极材料
[0220] 4b\赋予集管钎焊功能的牺牲阳极材料
[0221] 4c:集管钎焊材料
[0222] 5:集管与管道的接合部
[0223] α:距集管表面的总厚四分之一的位置
[0224] β:距管道表面的总厚四分之一的位置
【主权项】
1. 一种铝合金制热交换器，其是将在内部具有流体通道的多个管道分别并排配置，并 在相邻接的所述管道间夹持配置经波纹成型的翅片，在所述管道的两端配置集管，且通过 钎焊接合将所述管道、所述翅片及所述集管一体化而成的热交换器，并且所述铝合金制热 交换器的特征在于： 所述集管包含铝合金被覆材料，所述铝合金被覆材料具备铝合金的芯材、及被覆在所 述芯材的至少一个面上的牺牲阳极材料， 所述芯材含有0.3质量％~2.0质量％ (以下简称为％ )的Mn、1.5 %以下的Si、0.1 %~ 1.0%的Fe及0.05%~1.0%的Cu，且剩余部分包含A1及不可避免的杂质， 所述牺牲阳极材料含有0.05%~1.0 %的Fe及0.5%~5.0 %的Zn，且剩余部分包含A1 及不可避免的杂质， 所述集管与所述管道的接合部的电位较所述集管表面的电位及所述管道表面的电位 低30mV以下，且 所述接合部的电位较所述集管的自表面起总厚四分之一的位置的电位及所述管道的 自表面起总厚四分之一的位置的电位低30mV~100mV。2. 根据权利要求1所述的铝合金制热交换器，其特征在于:使用赋予钎焊功能的牺牲阳 极材料代替所述牺牲阳极材料，所述赋予钎焊功能的牺牲阳极材料含有2.5%~15.0%的 Si、0.05%~1.0%的Fe及0.5%~5.0%的Zn，且剩余部分包含A1及不可避免的杂质。3. 根据权利要求1或2所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述集管的所述芯材的 合金成分进一步含有选自0.1%~1.0%的Mg、0.05%~0.3%的Ti、0.05%~0.3%的Zr、 0.05%~0.3%的Cr及0.05%~0.3%的V中的一种以上。4. 根据权利要求1至3任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述牺牲阳极材 料或所述赋予钎焊功能的牺牲阳极材料的合金成分进一步含有选自0.05 %~1.0%的Μη、 0.05%~0.3%的1^、0.05%~0.3%的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、 0.001 %~0.05%的Na及0.001 %~0.05%的Sr中的一种以上。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:在所述集管的 与在所述芯材上被覆着所述牺牲阳极材料或所述赋予钎焊功能的牺牲阳极材料的一面相 反的另一面的所述芯材上，被覆着钎焊材料， 所述钎焊材料含有2.5%~15%的Si及0.05%~1.0%的Fe，进一步含有选自0.05 %~ 1.0%的血、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3%的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3% 的V、0.001 %~0.05%的Na、0.001 %~0.05%的Sr中的一种以上，且剩余部分包含A1及不 可避免的杂质。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述集管为通 过电缝加工进行加工而成的电缝管。7. 根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述集管为通 过铝挤压进行加工而成的挤压管。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述管道包含 铝合金被覆材料，所述铝合金被覆材料具备铝合金的芯材、及被覆在所述芯材的至少一个 面上的赋予钎焊功能的牺牲阳极材料， 所述芯材含有0.5%~2.0%的Μη、1.5%以下的Si、0.1 %~1.0%的Fe及0.1 %~1.0% 的Cu，进一步含有选自0· 1%~1 ·0%的Mg、0.05%~0.3%的Ti、0.05%~0.3%的Zr、 0.05%~0.3%的Cr及0.05%~0.3%的V中的一种以上，且剩余部分包含A1及不可避免的 杂质， 所述赋予钎焊功能的牺牲阳极材料含有2.5%~15.0%的Si、0.05%~1.0%的Fe及 0.5%~5.0%的211，进一步含有0.05%~1.0%的]\111、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3% 的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、0.001%~0.05%的恥及0.001%~0.05% 的Sr中的一种以上，且剩余部分包含A1及不可避免的杂质。9.根据权利要求1至7中任一项所述的铝合金制热交换器，其特征在于:所述管道包含 错合金的芯材、及形成在所述芯材的表面上的Ζ η热喷涂材料， 所述芯材含有1.5%以下的31、0.1%~1.0%的？6及0.1%~1.0%的(：11，进一步含有选 自0· 1%~1.0%的Mg、0.05% ~0.3%的Ti、0.05% ~0.3%的Zr、0.05% ~0.3%的Cr及 0.05%~0.3%的V中的一种以上，且剩余部分包含A1及不可避免的杂质。
【文档编号】F28F19/06GK105940129SQ201480056412
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年10月14日
【发明人】菅野能昌, 市之瀬晃, 大谷良行
【申请人】株式会社Uacj