铝合金制热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金制热交换器，特别涉及可以抑制翅片与管分离的铝合金制热交 换器。
[0002] 本申请主张2010年3月2日在日本申请的日本特愿2010 - 45734号的优先权， 在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] 对于以管、翅片和总管为主要构成要素、将它们通过钎焊制造的铝合金制热交换 器，到目前为止，广泛使用表面喷镀有Zn的挤出管与由两面包覆有Al - Si合金钎料（3层 层叠）的钎焊板形成的翅片的组合。但是，近年通过将在表面形成有含有Si粉末、含有Zn 的焊剂和粘结剂的钎焊用涂膜的挤出管、与由未包覆钎料的裸(单层）片形成的翅片进行组 合，可以全球化制造廉价且尚品质、尚性能的广品。
[0004] 对于由后者组合所形成的热交换器，通过使用翅片中含有Zn的牺牲阳极翅片，由 于翅片的牺牲防腐蚀效果，抑制了管腐蚀的产生和发展。此外，由于钎焊用涂膜的焊剂中含 有的Zn在钎焊时扩散，在管表面形成牺牲阳极层，因而抑制管所产生的腐蚀的发展，防止 由于管的腐蚀而导致的制冷剂泄漏。
[0005] 此外，钎焊时通过钎焊用涂膜与管的反应形成的液态钎料向翅片与管的接合部流 动，形成角焊缝（fillet)从而接合两者，因而可以获得高的热交换性能。
[0006] 以上技术背景中，本发明人提出，在专利文献1中，在管的外表面形成有包含Si粉 末和含有Zn的焊剂的钎焊用涂膜的热交换器用管，其中，Si粉末的涂布量设定为1~5 g / m2,含有Zn的焊剂的涂布量设定为5~20 g /m2。
[0007] 根据该提案，由于Si粉末与含有Zn的焊剂在涂膜中混合，因而钎焊时Si粉末熔 融变成钎料液，焊剂中的Zn在该钎料液在中均匀扩散，在管表面均匀地扩展。Zn在钎料液 这样的液相内的扩散速度比固相内的扩散速度显著大，因而管表面的Zn浓度变得几乎均 匀。由此，在管表面上形成均匀的牺牲阳极层，可以提高热交换器用管的耐腐蚀性。
[0008] 现有技术文献 专利文献 专利文献1日本特开2004 - 330233号公报。
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题 但是，前述结构的热交换器中，钎焊用涂膜的焊剂中含有的Zn的一部分与钎焊时形成 的液态钎料一同流向与翅片的接合部。因此，在管与翅片的接合部形成的角焊缝中含有扩 散的Zn。
[0010] 结果，在腐蚀环境非常严苛的地域等使用热交换器时，有时翅片接合部的角焊缝 优先腐蚀，有翅片与管分离的可能。
[0011] 对于该种热交换器的性能，重要的是长期地维持高的热交换性能。因此，需要防止 腐蚀导致的制冷剂泄漏、长时间维持翅片与管的接合。
[0012] 热交换器中，如果翅片分离，则热交换性能降低，翅片的牺牲防腐蚀效果降低而导 致热交换器(管）的耐腐蚀寿命降低，因而有热交换器的性能上出问题的可能。
[0013] 另一方面，如果为了使翅片的电势比角焊缝低而增加添加到翅片中的Zn量，则翅 片的腐蚀速度显著增加，翅片由于腐蚀而消耗，有部分消失的可能。因此，有降低热交换性 能的可能。
[0014] 本申请发明基于这些背景，提供一种翅片与管的接合率高，即使管产生腐蚀，也可 以使其深度较浅，同时可以防止翅片分离的铝合金制热交换器。
[0015] 解决问题的技术手段 本发明的铝合金制热交换器，其为将在表面形成有包含Si粉末：1~5g/m2、含有Zn的 焊剂：3~20g/m2、粘结剂：0. 2~8. 3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片组合 进行钎焊而得到的铝合金制热交换器， 所述铝合金翅片中，Mn :0. 8~2. 0质量％、Si :Mn量的1/2. 5~1/3. 5、Fe :不足0. 30 质量％，Zn的含量与所述钎焊涂膜中的含有Zn的焊剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、 E、F所包围的范围内， 所述钎焊后，在所述管与所述铝合金翅片之间生成包含所述钎焊用涂膜的熔融凝固物 的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合所述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分中生成共 晶部，同时所述初晶部的电势与所述铝合金翅片的电势同等或者比所述铝合金翅片的电势 尚。
[0016] 上述铝合金制热交换器中，前述铝合金制的管可以含有Cu :不足0. 1质量％、Si : 0. 1~0.6质量％、Fe :0. 1~0.6质量％、Mn :0. 1~0.6质量％、剩余部分Al和不可避免 的杂质。
[0017] 上述铝合金制热交换器中，前述铝合金制的管还可以含有1种以上的Ti :0.005~ 0· 2 质量％、Cr :0· 05 ~0· 2 质量％。
[0018] 上述铝合金制热交换器中，前述铝合金翅片可以含有Zr :0. 05~0. 2质量％、V : 0· 01~0· 2质量％、Ti :0· 05~0· 2质量％和Cr :0· 01~0· 2质量％中的1种或2种以上。 [0019] 发明效果 根据本发明的铝合金制热交换器，通过将形成于管的钎焊用涂膜中所含有的Zn量与 铝合金翅片中含有的Zn量都控制在适当的量，可以使Zn在钎焊后生成的角焊缝中适当扩 散。结果，即使在腐蚀环境下长时间使用的情况下，也可以提供角焊缝中腐蚀的发展少、难 以产生翅片分离的铝合金制热交换器。
[0020] 此外，根据本发明的铝合金制热交换器，由于翅片难以分离，因而可以更长时间获 得通过翅片实现的管的牺牲防腐蚀。结果，可以与以往相比延长管的腐蚀寿命。
[0021] 本发明的铝合金制热交换器中，在钎焊后生成的角焊缝中，生成接合翅片与管的 初晶部，其他部分中生成共晶部。这里若钎焊用涂膜具有前述组成，铝合金翅片具有前述组 成，则角焊缝的初晶部的电势与接近角焊缝的部位的铝合金翅片的电势同等或者比其高。 因此，角焊缝的初晶部变得难以腐蚀，通过该效果，可以防止翅片分离。
【附图说明】
[0022] 图1为表示本发明的热交换器的构成的一例的正面图。
[0023] 图2为表示本发明的热交换器中，组装总管、管和翅片进行钎焊的状态的部分扩 大截面图。
[0024] 图3为表示本发明热交换器中，在钎焊前组装总管、管和翅片后的状态的部分扩 大截面图。
[0025] 图4是用于说明本发明的热交换器中翅片与管通过角焊缝接合的部分中生成的 初晶部和共晶部的部分扩大截面图。
[0026] 图5为表示本发明的热交换器，铝合金翅片中含有的Zn量与钎焊用涂膜中含有的 含有Zn的焊剂量的相关关系的图。
[0027] 图6为将本发明的热交换器的试验例中管与翅片接合的部分进行模型化表示的 侧面图。
[0028] 图7为将本发明的热交换器的试验例中腐蚀后产生翅片分离的试验例的结构进 行模型化表示的侧面图。
[0029] 图8为表示本发明的实施例中使用的管的横截面形状的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 本发明的铝合金制热交换器，其为将在表面形成有包含Si粉末：1~5g/m2、含有 Zn的焊剂：3~20g/m 2、粘结剂：0. 2~8. 3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片 组合进行钎焊而得到的铝合金制热交换器，所述铝合金翅片中，Mn :0. 8~2. 0质量％、Si : Mn量的1/2. 5~1/3. 5、Fe :不足0. 30质量％，Zn的含量与所述钎焊涂膜中的含有Zn的焊 剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内， 所述钎焊后，在所述管与所述铝合金翅片之间生成包含所述钎焊用涂膜的熔融凝固物 的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合所述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分中生成共 晶部，同时所述初晶部的电势与所述铝合金翅片的电势同等或者比所述铝合金翅片的电势 尚。
[0031] 需要说明的是，初晶部的电势与铝合金翅片的电势同等的情况，基本上同等即可， 初晶部的电势比铝合金翅片的电势低的情况、电势差为5mV以下是容许的。
[0032] 发明人对以管、翅片和总管为主要构成要素、将它们通过钎焊制造的铝合金制热 交换器中的构成要素的接合部的腐蚀机理进行了研宄。结果发现，翅片接合部的角焊缝优 先腐蚀，为了防止翅片从管分离，研宄了钎焊用涂膜中的含有Zn的焊剂量与翅片的Zn量的 关系，只要将两者规定为适当的关系，就可以解决上述问题。
[0033] 角焊缝优先腐蚀的原因在于，角焊缝的电势比牺牲阳极翅片的电势低(卑)。这里， 对角焊缝的腐蚀机理进行了详细研宄。
[0034] 该研宄结果表明，在该种钎焊接合的热交换器中，在翅片与管3的接合部形成的 角焊缝9由初晶部9a、9b与共晶部9c形成。
[0035] 角焊缝9中，钎焊过程的冷却时液态钎料首先开始凝固的部位为初晶部9a、9b，初 晶部9a、9b生成时熔融着的部位随着冷却的进行变为共晶部9c。根据本发明人的研宄可 知，像这样在角焊缝9中形成的初晶部9a、9b与共晶部9c相比，Zn浓度低，成为电势高(贵） 的状态。即，