KR19980080522A

KR19980080522A - 알루미늄합금제 열교환기

Info

Publication number: KR19980080522A
Application number: KR1019980009849A
Authority: KR
Inventors: 하야시마사테루; 이또아끼히로; 사카이시게오; 마쯔오시키
Original assignee: 마스다노부유키; 미쯔비시주우고오교오가부시기가이샤
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-21
Publication date: 1998-11-25
Also published as: TW374113B; EP0867682A2; AU5950898A; JPH10265882A; CN1199163A; CA2233036A1

Abstract

본 발명은, 카에어콘, 트럭에어콘 등에 사용되는 Al합금제 열교환기에 (예를 들면, 적층형 열교환기)에 관한 것으로서, 염해환경하, 배출가스환경하 및 염해환경과 배출가스환경과의 양쪽환경하의 어느 것에 대해서도 뛰어난 내식성을 가진 Al합금제 열교환기를 제공하고, 아울러서, 진공경랍땜법에 의한 제조시에 진공경랍땜로에 주는 폐해를 제거할 수 있도록 한 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 튜브엘리먼트(2)를 구성하는 브레이징시트(6a),(6b)의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로 하고, 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si를 함유하는 Al합금제 경랍재를 클래드해서 브레이징시트(6a),(6b)를 구성하는 동시에, 공기쪽 핀(3)의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금을 사용하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

알루미늄합금제 열교환기

본 발명은, 카(car)에어콘, 트럭에어콘 등에 사용되는 알루미늄(이하, Al로 표기함)합금제 열교환기(예를 들면, 적층형 열교환기)에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 경랍재(brazing filler metal)를 클래드(clad)한 Al합금제 브레이징시트로부터 구성되는 튜브엘리먼트와, Al합금제핀을 경랍땜질에 의해 일체화해서 이루어진 Al합금제 열교환기에 관한 것으로서, 적층형 열교환기와 동시에 제조되는 증발기, 라디에이터, 히트코어, 오일쿨러, 이터쿨러 등의 자동차용 열교환기 및 각종 냉동기용 열교환기에 적용가능한 것이다.

도 1은 종래부터 사용되고 있는 적층형 증발기의 일예를 표시한 것으로서, 적층형 증발기(1)는, 다수의 튜브엘리먼트(2)를 간격을 두고서 병렬형상으로 배치하고, 서로 인접하는 튜브엘리먼트(2),(2)사이에 공기쪽의 핀(Fin)(물결모양의 주림진 핀)(3)을 각각 개재시켜서 튜브엘리먼트(2)와 핀(3)을 번갈아 적층하고(도 1 및 도 3참조), 이 적층상태하에서 이들 양자를 경랍땜해서 이루어진 것이다.

상기한 튜브엘리먼트(2)는, 거죽(皮)재로서 경랍재가 클래드되고, 또한, 도 2에 표시한 바와 같이 탱크부(4)와 냉매통로부(5)가 각각 형성된 1쌍의 브레이징시트(플레이트)(6a),(6b)를 프레스가공에 의해서 결합해서 이루어진 것이다. 또한, 튜브엘리먼트(2)로서는, 그 내부에 도 2에 표시한 바와 같이 이너핀(7)을 수납배치한 것과, 이너핀(7)을 수용배치하지 않는 것이 있다.

종래, 브레이징시트(6a),(6b)의 재료는, 심재로서 Al-Mn계 합금 또는 Al-Mn계 합금에 Cu등이 첨가된 것이 사용되고 있으며, 거죽재로서는 경랍재가 되는 Al-Si계 합금 또는 Al-Si계 합금에 Zn이 첨가된 것이 사용되고 있다. 이리하여, 종래에 있어서는, 상기 심재에 상기 경랍재를 클래드해서 이루어진 브레이징시트(6a),(6b)가 튜브엘리먼트(2)의 구성부재로서 사용되고 있다.

또, 공기쪽핀(3)의 재료로서는, Al-Mn계 합금 또는 Al-Mn계 합금에 Zn, Sn, In 등이 첨가된 재료가 사용되는 경우가 많다.

이들 재료의 선택, 조합은, 내식(耐蝕)성을 향상시킬 목적으로 설정되는 경우가 주이며, 브레이징시트(6a),(6b)에 부식에 의한 냉매누설이 발생하는 것을 방지하는 일을 겨냥하고 있다. 공식(孔蝕: pitting corrosion)에 의해 브레이징시트(6a),(6b)의 1개소에 라도 관통하면, 냉매누설을 발생해버리기 때문이다. 특히, 최근에는 경량화의 요구에 따른 브레이징시트(6a),(6b)의 경량박육화의 진전에 따라, 브레이징시트(6a),(6b)의 판두께방향의 공식의 방지가 중요한 것으로 되어 있다.

그래서 종래부터, 냉매누설을 방지하기 위하여, 여러 가지의 수법이 사용되어서 그 대책이 이루어지고 있다. 그 대책의 주된 것은, 핀재에 Zn등의 비속원소를 첨가해서 공식(孔蝕)전위를 낮추고, 브레이징시트(플레이트)와 핀의 사이에 전위차를 형성함으로써 핀을 희생양극으로서 희생부식시키고, 이에 의해 브레이징시트의 부식을 지연시키도록한 음극방식법에 의한 것, 브레이징시트의 부식형태를 공식으로부터 면식(面蝕)으로 바꾸도록 한 것, 혹은, 브레이징시트자체의 내식성을 올리도록 한 것 등이 있다.

이와 같은 대책이 종래부터 실시되어 왔으나, 그 대책은 염해(鹽害)지역에서의 부식(특히 공식)의 대응책에 관한 것이며, 그 목적은 거의 달성되어 있다. 그러나, 최근에 와서 배출가스환경하, 또는 배출가스환경 및 염해환경을 함께 가진 환경하에 있어서의 부식의 문제가 발생해오고 있으며, 이들 환경에 대해서는 종래의 부식대응기술로는 불충분하다는 것이 지적되고 있다. 구체적으로는, 배출가스 등의 오염환경하에서는 저염소의 수막(水膜) 때문에 전기전도가 작고, 방식전류가 흐르기 어렵게 됨으로, 상기와 같은 음극방식법은 적용할 수 없다.

배출가스환경이 종래의 염해환경과 크게 다른 점은, 유해성분의 주체가 SOx, NOx인 점이며, 종래의 Cl주체와는 전혀 달라져 있다. 세계의 시장환경에 대응하기 위해서는, 상기의 양유해환경(배출가스환경 및 염해환경)에 대응할 수 있지 않으면 안된다. 이 때문에, 각종 종래기술의 대폭적인 개량 또는 새로운 수단이 필요하게 된다.

한편, 종래에 있어서는, 브레이징시트의 거죽재로서 클래드되는 경랍재 및 핀재에 Zn을 첨가해서 진공경랍땜법에 의해서 열교환기를 제조하는 경우에는, 진공경랍땜로(爐)의 내부에서 Zn이 가열에 의해 증발해버리고, 예기한 효과는 나지않을 뿐만아니라, 노벽에 Zn이 증착해서 노의 열효율을 저하시키는 불편을 발생한다. 또, 노벽에 증착한 Zn을 제거하기 위한 작업이 필요하게 되어, 그 작업코스크가 많아지는 불편이 있다.

본 발명은, 이와 같은 실정에 비추어서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 염해환경하, 배출가스환경하 및 염해환경과 배출가스환경의 양쪽의 환경하의 어느 것에 대해서도 뛰어난 내식성을 가진 Al합금제 열교환기를 제공하고, 아울러서, 진공경랍땜법에 의한 제조시에 진공경랍땜로에 주는 폐해를 제거할 수 있도록 하는 데 있다.

도 1은 Al합금제 열교환기의 일종인 적층형 증발기의 사시도

도 2는 적층형 증발기에 사용되는 튜브엘리먼트의 분해사시도

도 3은 튜브엘리먼트와 공기쪽 핀(Fin)의 적층구조를 표시한 분해사시도

도 4는 Zr을 0.1중량%첨가한 경우의 브레이징시트의 심재조직을 표시한 현미경사진(배율: 100배)

도 5는 Zr을 0.1중량%, Ti을 0.12중량%첨가한 경우의 브레이징시트의 심재조직을 표시한 현미경사진(배율: 100배)

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 적층형 증발기 2: 튜브엘리먼트

3: 핀(공기쪽) 4: 탱크부

5: 냉매통로부 6a, 6b: 브레이징시트(플레이트)

7: 이너핀

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 Al합금제 열교환기에서는, 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.

(1) 경랍재를 클래드한 Al합금제 브레이징시트로부터 구성되는 튜브엘리먼트와, Al합금제 핀재로 이루어진 공기쪽핀을 경랍땜에 의해 일체화해서 이루어진 Al합금제 열교환기에 있어서,

상기 튜브엘리먼트를 구성하는 상기 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로 하고,

상기 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si를 함유하는 Al합금제 경랍재를 클래드해서 상기 브레이징시트를 구성하는 동시에,

상기 공기쪽 핀의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금을 사용하도록 하고 있다.

(2) 경랍재를 클래드한 Al합금제 브레이징시트로부터 구성되는 튜브엘리먼트와, Al합금제핀재로 이루어진 공기쪽핀을 경랍땜에 의해 일체화해서 이루어진 Al합금제 열교환기에 있어서,

상기 튜브엘리먼트를 구성하는 상기 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zr을 0.05∼0.2중량%, Ti을 0.1∼0.3중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로하고,

상기 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si을 함유하는 Al합금제경랍재를 클래드해서 상기 브레이징시트를 구성하는 동시에,

상기 공기쪽핀의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금을 사용하도록 하고 있다.

(3) 상기 브레이징시트의 심재에 함유되는 Fe 및 Si의 함유량을 각각 0.25중량%이하로 하고 있다.

(4) 상기 경랍재속에 Zn을 0.5∼10중량% 첨가하도록 하고 있다.

(5) 경랍땜후의 상기 브레이징시트의 심재의 재료조직에 있어서의 결정입자가, 상기 심재의 판두께방향에 대해서 5층이상의 다층구조를 이루도록 하고 있다.

(6) 상기 경랍땜후의 상기 브레이징시트의 심재와 상기 공기쪽핀의 핀재의 공식전위를 귀(noble)로 하고, 공식전위의 크기를 상기 공기쪽핀의 핀재, 상기 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재, 상기 브레이징시트의 심재의 순으로 크게 하고 있다.

(7) 상기 공기쪽 핀의 핀재와 상기 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재와의 사이의 공식전위차 및 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재와 상기 브레이징시트의 심재와의 사이의 공식전위차를 각각 20㎷이상으로 하고 있다.

(8) 상기 심재와 핀재와의 사이의 공식전위차를 40㎷로 하고 있다.

이상의 구성의 특징을 각 부재별로 설명하면, 다음과 같다.

a 튜브엘리먼트심재를 하기의 것으로 한다.

① 브레이징시트의 심재를, Al-Mn계 합금을 베이스로하고, 이것에 Cu 및 Zr을 첨가한 것(청구항 1).

② 브레이징시트의 심재를, Al-Mn계 합금을 베이스로하고, 이것에 Cu, Zr 및 Ti을 첨가한 것(청구항 2).

③ 상기 ①, ②에 각각 기재의 재료의 불순물속의 Fe 및 Si의 함유량을 소정의 비율이하로 한 것(청구항 3).

④ 상기 ①, ②, ③에 각각 기재의 재료의 조직을 소망의 층형상배열인 5층이상의 다층구조로 하도록 한 것(청구항 5).

b 브레이징시트에 클래드하는 경랍재를 하기의 것으로 한다.

① Al-Si계 합금을 베이스로하고, 이것에 Zn을 소정량만큼 첨가하도록 한 것(청구항 4).

② 경랍땜후의 공식전위를, 브레이징시트의 심재의 공식전위와 공기쪽핀의 핀재의 공식전위와의 사이의 중간전위가 되도록 조정한 것(청구항 6).

c 공기쪽핀의 핀재를 하기의 것으로 한다.

① 순Al을 베이스로하고, 이것에 Zr을 첨가한 것(청구항 1 및 2).

이렇게 해서, 본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서는, 상기 a에 기재의 각 브레이징시트를 사용한 튜브엘리먼트와, 상기 c에 기재의 공기쪽핀을 서로 조합하고, 상기 b에 기재의 경랍재에 의해서 이들 양자를 경랍땜함으로써 Al합금제 열교환기를 제조한다. 그리고, 브레이징시트의 심재와 공기쪽핀의 핀재와의 사이에서 40㎷이상의 공식전위차를 부여하는 동시에 공기쪽핀의 핀재, 브레이징시트표면에 클래드되는 경랍재, 브레이징시트의 심재의 순으로 공식전위차가 커지도록 설정하고, 상기 핀재와 경랍재와의 사이의 공식전위차 및 상기 경랍재와 심재와의 사이의 공식전위차를 각각 20㎷이상으로 설정한다. 또한, Al합금제열교환기의 제조에 사용되는 진공경랍땜로에의 폐해를 제거하도록 Zn의 첨가를 극력피하도록 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

본 발명의 제 1실시형태에 관한 Al합금제 열교환기에 있어서는, 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zn을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로하고 있다.

또 본 발명의 제 2실시형태에 관한 Al합금제 열교환기에 있어서는, 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zr을 0.05∼0.2중량%, Ti을 0.1∼0.3중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로 하고 있다. 그리고, 상기 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si를 함유하는 Al합금제 경랍재를 클래드해서 상기 브레이징시트를 구성하도록 하고 있다. 또, 상기 공기쪽핀의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al와 불순물로 이루어진 Al합금을 사용하고 있다.

여기서, 브레이징시트의 심재, 경랍재 및 핀재에 각각 첨가하는 각종 성분의 작용 및 첨가량의 한정이유에 대해서 설명하면, 이하와 같다.

[Ⅰ] 브레이징시트의 심재에 첨가하는 각종 성분의 작용 및 첨가량의 한정이유

1 Mn첨가의 작용

Al합금제 브레이징시트의 심재에 Mn을 첨가하면, Al-Mn계의 화합물로서 심재에 분산되게 됨으로써, 내식성을 저하시키는 일없이 강도를 향상시킨다.

2 Mn첨가량의 한정이유

1.5중량%를 초과하면, 가공성이 저하한다. 또, 입계(粒界)부식의 발생에 의해 내식성이 저하한다. 한편, 1중량%미만에서는 상기에 기재한 작용이 불충분하게 된다.

3 Cu첨가의 작용

Cu를 첨가하면, 매트릭스(모재)에 고용해서 강도를 향상시킨다. 또, Cu는 심재의 전기화학적 성질을 귀로하고 (재료전위를 올리고, 자기(自己)내식성도 약간 향상시킨다), 경랍재와의 전위차를 크게하여, 방식상 유효한 전위분포를 형성한다.

4 Cu참가량의 한정이유

0.5중량%를 초과하면, 매트릭스(모재에 석출해서, 자기내식성이 급격하게 나빠지고 역효과가 된다. 또, 심재로부터 경랍재에 확산함으로써, 경랍재표면 및 핀재등과의 접합부에 농축하여 부식속도가 증대된다. 한편, 0.1중량%미만에서는, 상기에 기재한 작용이 불충분하게 된다.

5 Zr첨가의 작용

경랍땜후에 미세한 금속간 화합물로서 분산하여, 강도를 향상시킨다. 또, 결정입자를 세분화시켜, 부식형태를 면식으로 하기 때문에, 내공식성이 향상된다.

6 Zr첨가량의 한정이유

0.2중량%를 초과하면 가공성이 저하한다. 한편, 0.05중량%미만에서는, 상기에 기재한 작용이 불충분하게 된다.

7 Ti첨가의 작용

경랍땜후에 미세한 금속간 화합물로서 분산하고, 강도를 향상시킨다. 또, Ti가 판두께방향으로 층형상으로 분포하기 때문에, 분식형태가 면식으로 되고, 내공식성이 향상된다.

8 Ti첨가량의 한정이유

0.3중량%를 초과하면, 가공성이 저하한다. 한편, 0.1중량%미만에서는, 상기에 기재의 작용이 불충분하게 된다.

[Ⅱ] 핀재에 첨가하는 Zr의 작용 및 첨가량의 한정이유

1 Zr첨가의 작용

경랍땜후에 미세한 금속간 화합물로서 분산하고, 강도를 향상시킨다. 또, 조직을 편평형으로해서 강도, 내새그성 및 내부식성을 향상시킨다.

2 Zr첨가량의 한정이유

0.2중량%를 초과하면, 가공성이 저하한다. 한편, 0.05중량미만에서는, 상기에 기재의 작용이 불충분하게 된다.

[Ⅲ] 경랍재에 첨가하는 Zr의 작용을 첨가량의 한정이유

1 Zn첨가의 작용

경랍땜후에, Zn이 심재쪽으로 확산하여, 희생양극이 된다. 또, Zn확산층이 형성된다.

2 Zn첨가량의 한정이유

0.5∼10중량%로 한정한 것은, 10중량%를 초과하면 심재에의 확산량이 증가하고, 거꾸로 심재의 내식성을 저하시키기 때문이며, 한편, 0.5중량%미만에서는 희생전극으로서 작용하기 위한 충분한 전위차를 확보할 수 없게 되기 때문이다.

3 적어도 Si를 함유시키는 이유

경랍재는 동일 종류의 Al모재가 녹지않는 온도에서 녹지않으면 안된다. 그래서, 경랍재의 융점을 내리고, 유동성을 향상시키도록 Si을 첨가하도록 하고 있다.

다음에 본 발명에 관한 Al합금제 열교환기를 진공경랍땜법을 사용해서 제조했을 경우의 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 브레이징시트의 심재 및 브레이징시트표면에 클래드되는 경랍재의 성분을 하기의 표 1에 있어서 본 발명 1∼4의 란에 표시한 바와 같이 설정하였다. 또한, 표 1중에는, 비교재로서 공지의 것 및 본 발명의 성분범위를 초과한 것을 비교예 1∼5로서 표시하였다.

또, 공기쪽핀의 핀재의 성분을 하기의 표 2에 있어서 본 발명 A, B의 란에 표시한 바와 같이 설정하였다. 또한, 표 2중에서는, 비교재 A∼E를 예시하였다.

하기의 표 3에는, Al합금제 열교환기의 재료조압으로서의 브레이징시트(튜브엘리먼트)재와 핀재의 조합을 표시하고 있다. 또한, 진공경랍땜법에 의한 경랍땜에 있어서는, 10^-5Torr의 진공하에서 600℃의 온도로 5분간의 경랍땜을 시행하였다.

다음에, 본 발명에 관한 Al합금제열교환기를 비부식성플럭스를 사용한 분위기경랍땜법을 사용해서 제조했을 경우의 실시예에 대해 설명한다. 이 경우의 실시예로서, 하기의 표 4중에 본 발명 5∼7에 있어서의 심재의 성분 및 함유량을 표시하는 동시에, 비교재 6∼9에 있어서의 심재의 성분 및 함유량을 표시하였다. 또한, 핀재의 성분 및 함유량은 상기의 표 2에 기재의 것과 마찬가지로 하였다. 또, 이 경위 Al합금제 열교환기의 재료조합은 후술의 표 6에 표시하였다. 또한, 분위기경랍땜법에 의한 경랍땜에 있어서는, N₂가스분위기속에서 605℃의 온도로 5분간의 경랍땜을 시행하였다.

진공경랍땜법에 의해서 본 발명의 Al합금제 열교환기샘플 및 비교예의 Al합금제 열교환기샘플을 제조했을 경위 평가결과를 하기의 표 5에 표시한다. 이 경우의 평가는, 경랍땜성분 및 내식성에 대해서 행하고 있으며, 내식성에 대해서는 2종류의 평가법, 즉, SST(연수분무시험법) 및 CCT(사이클시험법)에 의해 행하고 있다. 상기 SST는 주로 대(對)염해성평가용으로서, 또 상기 CCT는 주로 대배출가스환경성평가용으로서의 판단기준이 되는 것이다.

또한, 대염해성평가란, 염해환경하에서의 내식성의 평가이고, 대배출가스환경성평가란, 배출가스환경하에서의 내식성의 평가이다.

상기 표 5에 표시한 평가결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 및 비교예의 모든 재료에 대해서 경랍땜성은 대략 문제는 없으며, 실용영역에 있는 것으로 생각된다. 한편, 내식성에 대해서는, 표 5에 표시한 바와 같이 사양(仕樣:specification)에 따라 명확한 차가 나있으며, 본 발명 1∼4의 샘플의 모두가 현저하게 뛰어난 내식성을 가지고 있는 것이 확인되었다. 또, 조합사양 및 재료성분에 따라 약간의 변화는 있으나, 비교재 끼리의 종래품사양의 경우는 내식성은 좋지않다.

브레이징시트의 심재로서 본 발명품을 사용했을 경우에는, 명백한 내식성향상효과가 확인되었다. 특히, 브레이징시트의 심재 및 핀재 다같이 본 발명품을 조합한 경우에는, 내식성의 대폭적인 개선효과가 나타나는 것이 확인되었다. 이 결과, 표 5에 표시된 본 발명에 관한 Al합금제 열교환기는, 염해환경, 배출가스환경 및 염해환경과 배출가스환경을 합친 환경의 어느것에 대해서도, 또 이물 부착등의 다른 요인에 대해서도 뛰어난 내식성을 가진 열교환기인 것이 확인되었다.

또, 신공경랍땜로를 사용하는 경우에는 상기의 표 1 및 표 2에 표시한 바와 같이 Zn의 첨가량을 미량(tr.)으로 하고 있음으로, Zn의 증착에 의한 진공경랍땜로의 벽면에의 악영향을 미치도록 하는 불편을 회피할 수 있다.

한편, 비부식성플럭스을 사용한 분위기 경랍땜법에 의해서 본 발명의 Al합금제 열교환기샘플 및 비교예의 Al합금제 열교환기샘플을 제조했을 경우의 평가결과를 하기의 표 6에 표시한다. 이 경우도, 이미 설명한 진공경랍땜법을 사용한 경우와 마찬가지로, 비교재끼리의 조합에 비해서 본 발명끼리의 조합쪽이, 각별한 내식성향상효과가 현저하게 나타나있는 것이 확인되었다. 또한, 비부식성플럭스를 사용한 분위기경랍땜법의 경우에는, Zn의 함유량이 많아도 폐해는 발생하지 않는다.

또, 브레이징시트에 Zr(또는, Zr 및 Ti)을 첨가한 것으로 말미암은 조직상의 효과를 확인하기 위해 실험을 행하였던바, 이것을 첨가한 경우에는, 조직이 미세하게 되는 동시에, 경랍땜후의 브레이징시트(튜브엘리먼트)의 심재의 재료조직에 있어서의 결정입자가 상기 심재의 판두께방향에 대해서 다층구조(적어도 5층이상)로되고, 부식형태가 면식상태로 되어 내공식성이 향상되는 동시에, 강도의 향상이 도모되어 있는 것이 확인되었다. 도 4는, 브레이징시트에 Zr을 0.1중량%첨가한 경우의 현미경사진(배율:100배), 도 5는, 브레이징시트에 Zr을 0.1중량%, Ti을 0.12중량%첨가한 경우의 현미경사진(배율: 100배)이다. 또한, 이 경우의 브레이징시트의 심재의 재질은,

① Zr첨가의 경우(도 4)에는,

경랍재: 10.8중량%Si 및 0.79중량%Mg을 함유한 Al합금

브레이징시트의 심재: 0.09중량%Si, 0.24중량%Fe, 0.31중량%Cu 및 1.04중량 %Mn을 함유한 Al합금(0.1중량%Zr함유)

② Zr 및 Ti첨가의 경우(도 5)에는,

경랍재: 10.8중량%Si 및 0.79중량%Mg를 함유한 Al합금

브레이징시트의 심재: 0.11중량%Si, 0.28중량%Fe, 0.34중량%Cu 및 1.21중량 %Mn을 함유한 Al합금(0.1중량%Zr 및 0.12중량%Ti함 유)

이때의 경랍땜조건은, 압력 10^-5Torr, 600℃×5분이다.

또한, 도 4 및 도 5에 있어서, 사진바깥쪽의 흰줄은, 경랍재가 녹은 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 예에 의하면, 튜브엘리먼트를 구성하는 브레이징시트의 심재를 Al-Mn계 합금을 베이스로해서 Cu 및 Zr(또는 Cu, Zr 및 Ti)을 첨가한 것으로 하고, 공기쪽핀의 핀재를 Al을 베이스로해서 Zr을 첨가하도록 하고 있음으로, 내식성(내공식성 및 내층형상부식성)이 뛰어난 것으로 되어, 염해환경뿐만아니고 배출가스환경에도 충분히 대응할 수 있는 Al합금제열교환기를 얻는 일이 가능하게 된다.

또, 진공경랍땜로를 사용하는 경우에는, 핀재나 경랍재 등에 Zn을 가능한 한 함유시키지 않도록 함으로써, 진공경랍땜로의 노벽에 Zn이 증착해서 발생하는 폐해를 제거할 수 있다. 또한, 비부식성플럭스를 사용한 분위기(N₂가스)경랍땜법에 의한 제조의 경우에는, 상기한 바와 같은 폐해는 없고, 경랍재속에 Zn을 0.5∼10중량%첨가함으로써, Zn확산에 의한 고공식성을 얻을 수 있다.

또한, 기타의 구성, 즉, 브레이징시트의 심재에 함유되는 Fe 및 Si의 함유량을 각각 0.30중량%이하로한 구성에 의해서도, 내식성의 향상효과를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 함유량의 한정을 행한 것은, 다음의 이유 때문이다. 즉, Fe는 매트릭스(모재)속에 석출했을 경우, 전위가 높아지고, 부식의 발생기점으로 되기 때문에, 그 함유량을 0.30중량%이하로 제한하도록 하고 있다. 또, Si도 마찬가지로 석출하기 쉽고 부식의 발생기점으로 되기 때문에, 그 함유량을 0.30중량%이하로 제한하도록 하고 있다. 또한, 내식성향상을 위해서는, Fe 및 Si의 함유량을 0.25중량%이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 브레이징시트의 심재와 공기쪽핀의 핀재의 사이에서 40㎷이상의 공식전위차를 부여하는 동시에, 공기쪽핀의 핀재, 브레이징시트의 표면에 클래드되는 경랍재, 브레이징시트의 심재의 순으로 공식전위가 커지도록 설정하고, 상기 핀재와 경랍재와의 사이의 공식전위차 및 상기 경랍재와 심재와의 사이의 공식전위차를 각각 20㎷이상으로 설정하도록 한 구성을 채용하는 것에 의해서도, 내식성의 향상효과를 보다 한층 현저하게 발휘할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 의거해서 각종의 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 본 발명은, 이미 설명한 적층형 증발기와 마찬가지로 제조되는 라디에이터, 히트코어, 오일쿨러, 이터쿨러 등의 자동차용 열교환기 및 각종 내동기용 열교환기에 적용가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 내식성(특히, 내공식성)에 뛰어나고, 염해환경 및 배출가스환경의 양환경하에서도 충분히 대응할 수 있는 실용적인 Al합금제 열교환기를 제공할 수 있다. 또한, Zn의 함유량을 극력 적게함으로써, Al합금제 열교환기의 제조에 사용되는 진공경랍땜로에 Zn이 증착하는 등의 폐해를 방지하는 것도 가능하다.

Claims

경랍재를 클래드한 Al합금제 브레이징시트로부터 구성되는 튜브엘리먼트와, Al합금제핀재로 이루어진 공기쪽핀을 경랍땜에 의해 일체화해서 이루어진 Al합금제 열교환기에 있어서,

상기 튜브엘리먼트를 구성하는 상기 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량%, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로 하고,

상기 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si를 함유하는 Al합금제 경랍재를 클래드해서 상기 브레이징시트를 구성하는 동시에,

상기 공기쪽핀의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합그을 사용한 것을 특징으로 하는 Al합금제열교환기.
경랍재를 클래드한 Al합금제브레이징시트로부터 구성되는 튜브엘리먼트와, Al합금제 핀재로 이루어진 공기쪽핀을 경랍땜에 의해 일체화해서 이루어진 Al합금제열교환기에 있어서,

상기 튜브엘리먼트를 구성하는 상기 브레이징시트의 심재를 Mn을 1∼1.5중량%, Cu를 0.1∼0.5중량, Zr을 0.05∼0.2중량%, Ti을 0.1∼0.3중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금으로 하고,

상기 심재의 양면 또는 한쪽면에 적어도 Si을 함유하는 Al합금제 경랍재를 클래드해서 상기 브레이징시트를 구성하는 동시에,

상기 공기쪽핀의 핀재로서, Zr을 0.05∼0.2중량%함유하고, 나머지부가 Al과 불순물로 이루어진 Al합금을 사용한 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 브레이징시트의 심재에 함유되는 Fe 및 Si의 함유량을 각각 0.30중량%이하로 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 1항∼제 3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 경랍재속에 Zn을 0.5∼10중량% 첨가해서 이루어진 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 1항∼제 4항의 어느 한 항에 있어서, 경랍땜후의 상기 브레이징시트의 심재의 재료조직에 있어서의 결정입자가, 상기 심재의 판두께방향에 대해서 5층이상의 다층구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 1항∼제 3항의 어느 한 항에 있어서, 경랍땜후의 상기 브레이징시트의 심재와 상기 공기쪽핀의 핀재의 공식전위를 귀(noble)로하고, 공식전위의 크기를 상기 공기쪽핀의 핀재, 상기 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재, 상기 브레이징시트의 심재의 순으로 크게해서 이루어진 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 6항에 있어서, 상기 공기쪽핀의 핀재와 상기 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재와의 사이의 공식전위차 및 튜브엘리먼트의 표면의 경랍재와 상기 브레이징시트의 심재와의 사이의 공식전위차를 각각 20㎷이상으로 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.
제 7항에 있어서, 상기 심재와 핀재와의 사이의 공식전위차를 40㎷이상으로 해서 이루어진 것을 특징으로 하는 Al합금제 열교환기.