專利名稱：熱交換器用鋁翅片材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由在表面形成有皮膜的鋁或鋁合金構(gòu)成的鋁翅片材，特別是涉及適合空調(diào)等的熱交換器使用的熱交換器用鋁翅片材。
背景技術(shù)：
熱交換器以室內(nèi)空調(diào)、柜式空調(diào)、冷凍柜、冰箱、油冷器和散熱器等為代表而被利用于各種領(lǐng)域。而且，在室內(nèi)空調(diào)和柜式空調(diào)等的熱交換器中，從熱傳導(dǎo)性和加工性優(yōu)異的角度出發(fā)，其翅片材使用的是鋁材或鋁合金材。供空調(diào)等使用的熱交換器中，有在室內(nèi)以進行熱交換為目的的室內(nèi)機，和將其熱量與室外的大氣進行交換為目的的室外機。在設(shè)置有空調(diào)等的熱交換器的環(huán)境中，室外機的情況是存在高濕度環(huán)境、沿海地區(qū)等的鹽害環(huán)境、酸雨造成的酸性環(huán)境，室內(nèi)機的情況是存在高濕度環(huán)境、特殊設(shè)施等的各種腐蝕促進環(huán)境。若在這樣的環(huán)境中設(shè)置熱交換器，則具有如下問題翅片材的腐蝕容易進行，熱交換器的故障和劣化的促進，鋁板的腐蝕成為異味發(fā)生的原因。因此，作為賦予空調(diào)用翅片材以耐腐蝕性的方法，是在翅片材表面設(shè)置耐腐蝕性皮膜。例如，使鉻酸鹽皮膜、由鈦或鋯化合物形成的非鉻酸鹽皮膜、勃姆石皮膜和水玻璃等的無機皮膜形成于鋁或鋁合金薄板的表面，或輥涂丙烯酸樹脂等的有機系涂布劑而形成皮膜。但是，勃姆石皮膜、鉻酸鹽皮膜等的無機皮膜會招來如下結(jié)果在熱交換器的鋁翅片上冷凝的水分成為粗大的水滴而停留在翅片表面，由于該水滴在翅片間架橋而使空隙狹窄，加大了通風阻力，使熱效率大幅降低。另外，有機皮膜的情況下，若以輥涂機或刮棒涂布機進行皮膜涂裝，則在皮膜表面上，漏涂等的皮膜缺陷大量發(fā)生。因此存在的缺點是，如果不增厚膜厚，就得不到希望的耐腐蝕性等。但是，增厚膜厚在成形加工時容易引起皮膜裂紋和剝離，另外也成為熱傳導(dǎo)率降低的要因。此外，烘烤和干燥也需要時間，因此成為生產(chǎn)率提高的障害，并且因為涂料使用量多，所以成本上升和烘烤干燥時的V0C(Volatile Organic Compounds :揮發(fā)性有機化合物)發(fā)生量也多。作為解決這ー問題的手段，例如提出有專利文獻I所示的方法。即提出如下方法通過電泳涂裝法，在鋁板材上極薄地形成均勻的電泳皮膜，以解決因皮膜缺陷造成的耐腐蝕性降低和加工時的皮膜裂紋的問題。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I特公平05-041718號公報但是，在現(xiàn)有的鋁翅片材中具有以下所示的這種問題點。在專利文獻I所提出的具有電泳皮膜的預(yù)涂敷翅片材的制作方法中，因為不能像輥涂機這樣大量且連續(xù)地制作，所以在生產(chǎn)率方面差，難以應(yīng)對的近來的需求增加。
因此，就要求提供一種通過輥涂和刮涂進行涂裝而在鋁合金板的表面形成很薄的耐腐蝕皮膜，從而耐腐蝕性、生產(chǎn)率、熱傳導(dǎo)性、VOC發(fā)生量低減和皮膜形成后的翅片成形時的加工性優(yōu)異的鋁預(yù)涂敷翅片材。有機皮膜的情況下，若以輥涂機和刮棒涂布機進行皮膜量1200mg/m2以下的皮膜涂裝，則向鋁板上的涂布量微量，因此受到原材的表面狀態(tài)的影響，皮膜缺陷和皮膜不均勻容易發(fā)生。而且，皮膜涂裝材具有如下這樣的相關(guān)關(guān)系若皮膜缺陷的數(shù)量和面積增加，則點蝕的面積率也増加。認為腐蝕主要以皮膜缺陷為起點而進行。另外，若進行皮膜涂裝，則即使是稍微的皮膜不均，也會發(fā)生皮膜厚度比平均膜厚薄數(shù)倍的地方。因此認為，在此皮膜很薄的地方，也容易發(fā)生皮膜的透水，容易腐蝕。如上這樣若通過輥涂機將耐腐蝕性樹脂進行皮膜涂裝，則皮膜缺陷和皮膜不均勻發(fā)生，具有耐腐蝕性劣化這樣的問題
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于前述的問題而做，其課題在于，提供一種通過輥涂或刮涂進行皮膜量1200mg/m2以下的皮膜涂裝，熱傳導(dǎo)率、生產(chǎn)率、加工性和涂料使用量削減優(yōu)異，并且皮膜缺陷的發(fā)生量得到抑制，點蝕難以發(fā)生，耐腐蝕性良好的熱交換器用鋁翅片材。gp，本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材，具有鋁板、和由輥涂機(ロールコータ一)或刮棒涂布機(バーコータ一)在所述鋁板的表面形成的耐腐蝕性皮膜，其中，所述鋁板含有Fe :0. 05 O. 4質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述耐腐蝕性皮膜由耐腐蝕性樹脂構(gòu)成，其皮膜量為100 1200mg/m2，皮膜缺陷個數(shù)密度為300個/mm2以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成，鋁板含有Fe為O. 05%以上，通過固溶強化，強度提高。此外亞晶粒得到微細化，延伸率提高，另外β-Fiber充分生成。另外由于含有Fe而能夠期待釘扎效應(yīng)，晶粒粗大化得到抑制，能夠抑制開孔裂紋(力ラー割れ)。另ー方面，鋁板含有Fe在O. 4%以下，金屬間化合物的個數(shù)密度得到抑制，有助于皮膜缺陷的減少。另外，由于耐腐蝕性樹脂皮膜的皮膜量在1200mg/m2以下，因此皮膜的熱阻抗小，有助于熱傳導(dǎo)性的提高。而且，耐腐蝕性皮膜的皮膜缺陷的個數(shù)密度為300個/mm2以下，腐蝕的起點少，因此即使皮膜量少，耐腐蝕性也良好。還有，在本發(fā)明中，所謂皮膜缺陷就是指皮膜量在80mg/m2以下的地方，并不僅僅是指皮膜缺失，Al基體露出的部分。另外，熱交換器用鋁翅片材，優(yōu)選鋁板含有Si :0. 15質(zhì)量％以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成，規(guī)定量含有Si，金屬間化合物的個數(shù)密度進ー步得到抑制，有助于皮膜缺陷的減少。此外，熱交換器用鋁翅片材，優(yōu)選鋁板還含有Cu :0. 04質(zhì)量％以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成，將Cu抑制在規(guī)定量以下，鋁板的自身耐腐蝕性提高，假如Al基體碰到水也難以腐蝕。此外，熱交換器用鋁翅片材，優(yōu)選鋁板還含有Ti :0. 01 O. 08質(zhì)量％以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成，規(guī)定量含有Ti，晶粒微細化，耐開孔裂紋性提高。另外，熱交換器用鋁翅片材，優(yōu)選鋁板表面的最大長度3μπι以上的金屬間化合物的個數(shù)密度為2500個/mm2以下。根據(jù)這樣的構(gòu)成，以均熱溫度的低溫化將最大長度3μπι以上的金屬間化合物的個數(shù)密度抑制在規(guī)定量以下，不論膜厚如何，均能夠使皮膜缺陷發(fā)生量減少。
此外，熱交換器用鋁翅片材，優(yōu)選在鋁板和耐腐蝕性皮膜之間還具有襯底處理膜，襯底處理膜由無機氧化物或有機-無機復(fù)合化合物構(gòu)成，膜厚為Inm lOOnm。根據(jù)這樣的構(gòu)成，熱交換器用鋁翅片材的耐腐蝕性進ー步提高，并且耐腐蝕性皮膜的粘附性也提高。而且本發(fā)明的鋁翅片材，優(yōu)選在所述耐腐蝕性皮膜上還具有親水性樹脂皮膜，優(yōu)選所述親水性樹脂皮膜含有親水性樹脂，其皮膜量為50 10000mg/m2。如果是這樣的構(gòu)成，則能夠防止翅片上冷凝的水分成為大的水滴，因此能夠?qū)崿F(xiàn)使用了本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材的熱交換器的熱效率的提高。本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材，即使以1200mg/m2以下的皮膜量，也能夠維持對于良好的環(huán)境的耐腐蝕性。由此，既能夠防止熱交換器用鋁翅片材的劣化，也能夠提高作為翅片的熱交換效率。此外在翅片材的制造吋，耐腐蝕性皮膜容易硬化，因此帶來烘烤/干燥時間的縮短和爐溫的低溫化，有助于生產(chǎn)率的提高。另外還具有加工時的皮膜剝離少，并且對 加工夾具的負荷減輕，以及涂料使用量減少而帶來的VOC削減效果。


圖I是本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材的斷面的模式圖。圖2是EPMA的映像圖像的附圖代用照片。圖3是熱交換器的熱傳導(dǎo)性測量時的模式圖。圖4是圖3的X-X線的剖面圖。符號說明I 鋁板2襯底處理膜3耐腐蝕性皮膜4親水性樹脂皮膜10翅片材(熱交換器用鋁翅片材)
具體實施例方式接下來，對于本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材(以下，適宜稱為翅片材)的實施方式，適宜參照附圖詳細地說明。<翅片材>如圖I (a) (d)所示，本發(fā)明的翅片材具有鋁板⑴和由輥涂機或刮棒涂布機在鋁板(I)的表面形成的耐腐蝕性皮膜(3)，該鋁板(I)以規(guī)定量含有Fe，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。而且，本發(fā)明的翅片材，在鋁板(I)上需要有皮膜量100 1200mg/m2，皮膜缺陷個數(shù)密度為300個/mm2以下的耐腐蝕性皮膜(3)。優(yōu)選在前述鋁板(I)上形成襯底處理膜(磷酸鉻酸鹽處理膜等)(2)或親水性樹脂皮膜(4)。另外，優(yōu)選鋁板中的金屬間化合物的個數(shù)密度規(guī)定為2500個/mm2以下。優(yōu)選將Si、Cu、Ti抑制在規(guī)定量以下。以下，對于各構(gòu)成進行說明。(鋁板)本發(fā)明所使用的金屬板，是由鋁或鋁合金構(gòu)成的板材，從熱傳導(dǎo)性和加工性優(yōu)異的角度出發(fā)，適合使用Jis H4000所規(guī)定的合金種類1000系的鋁和鋁合金。在本發(fā)明中使用的是規(guī)定為下述的原材成分的鋁。以下，對于成分數(shù)值限定理由 進行說明。(Fe :0· 05 O. 4 質(zhì)量％ )Fe是為了利用固溶強化帶來強度的提高和耐腐蝕性的提高、借助亞晶粒的微細化帶來延伸率的提高而添加的元素。Fe含量低于O. 05質(zhì)量％時，得不到這些效果。另外也不能期待來自Fe的釘扎效應(yīng)，帶來晶粒的粗大化，成為開孔裂紋的要因。此外Fe含量低于
O.05質(zhì)量％時，在エ廠鑄錠時需要清洗結(jié)晶器(釜)，因此生產(chǎn)率差。另外，Al基體金屬價格高,不經(jīng)濟。另ー方面,若Fe含量超過O. 4質(zhì)量％，則金屬間化合物粗大化，這成為耐腐蝕性皮膜的皮膜缺陷發(fā)生的要因，帶來耐腐蝕性劣化。因此，F(xiàn)e含量為O. 05 O. 4質(zhì)量％。(Si :0· 15質(zhì)量％以下(含O質(zhì)量％ ))Si是作為不可避免的雜質(zhì)混入的元素。若Si含量超過O. 15質(zhì)量％，則金屬間化合物粗大化，這成為耐腐蝕性皮膜的皮膜缺陷發(fā)生的要因，帶來耐腐蝕性劣化。因此，Si含量為O. 15質(zhì)量％以下。還有,也可以抑制至O質(zhì)量％。(Cu :0· 04質(zhì)量％以下(含O質(zhì)量％ ))Cu是為了利用固溶強化帶來強度提高、借助亞晶粒的微細化帶來延伸率的提高、以及使β-Fiber的生成充分而微量添加的元素。若Cu含量超過O. 04質(zhì)量％，則招致原材的自己耐腐蝕性的降低。因此，Cu含量為O. 04質(zhì)量％以下。還有也可以抑制到O質(zhì)量％。(Ti :0. 01 O. 08 質(zhì)量％ )Ti是為了鑄塊組織的微細化而微量添加的元素。出可以作為Al-Ti-B中間合金添カロ。即，也可以以華夫餅或棒的形態(tài)，向熔湯(板坯凝固前，向熔爐、夾雜物過濾器、脫氣裝置、熔湯流量控制裝置投入的、任何ー個段階的熔湯)添加Ti : B = 5 : I或5 : 0.2的比例的Al-Ti-B鑄塊微細化劑。Al-Ti-B中間合金，其Ti量允許含有至O. 08質(zhì)量％。若Ti含量低于O. 01質(zhì)量％，則得不到鑄塊組織微細化的效果。另ー方面，若Ti含量超過O. 08質(zhì)量％，則金屬間化合物粗大化，這成為耐腐蝕層的皮膜缺陷發(fā)生的要因，帶來耐腐蝕性劣化。因此，添加Ti時，Ti含量為O. 01 O. 08質(zhì)量％。(余量A1和不可避免的雜質(zhì))鋁板的成分除前述以外，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。還有，作為不可避免的雜質(zhì)，除了前述的Si以外，還有例如，基體金屬和中間合金所包含的、通常已知的范圍內(nèi)的Mn、Cr、Mg、Zn、Ga、V、Ni等，分別允許其含有至O. 02質(zhì)量％。(金屬間化合物)優(yōu)選本發(fā)明的鋁板⑴的表面的最大長度3μπι以上的金屬間化合物的個數(shù)密度為2500個/mm2以下。若鋁板中的金屬間化合物的個數(shù)密度超過2500個/mm2，則成為耐腐蝕性皮膜的皮膜缺陷發(fā)生的要因，帶來翅片材的耐腐蝕性劣化。最大長度3 μ m以上的金屬間化合物的個數(shù)密度的控制，能夠通過鋁板(I)所含的各成分的含量、均質(zhì)化熱處理條件(溫度和時間)加以控制。還有，金屬間化合物的個數(shù)密度由SEM測量。(板厚O. 08 O. 3mm)
考慮到強度、熱傳導(dǎo)性和加工性等，優(yōu)選鋁板為板厚O. 08 O. 3mm左右。(耐腐蝕性皮膜)耐腐蝕性皮膜(3)由聚氨酯系樹脂、環(huán)氧系樹脂、聚こ烯系樹脂和丙烯酸系樹脂之中的至少I種所構(gòu)成的耐腐蝕性樹脂形成。另外，前述耐腐蝕性樹脂也包括如下主成分是聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂和聚こ烯樹脂；聚酯系聚氨酯樹脂和改性環(huán)氧樹脂、丙烯酸/苯こ烯共聚物樹脂；聚氨酯改性聚こ烯樹脂等的改性樹脂和共聚物樹脂。由此，鋁板的腐蝕(氧化)受到抑制，賦予翅片材以耐腐蝕性。例如，即使在酸性氣氛等嚴酷的多濕環(huán)境中，也能夠抑制滲透了親水性樹脂皮膜等其他膜的冷凝水與鋁板(I)接觸。耐腐蝕性皮膜(3)的形成，例如是通過刮涂或輥涂來涂布疏水性樹脂的水系溶液，并加以烘烤而進行。在一般的熱交換器中，貫穿翅片材而構(gòu)成的傳熱管多使用的是銅管。于是，若耐腐蝕性皮膜(3)的皮膜量多，是由耐腐蝕性皮膜(3)形成的翅片材和銅管的接觸熱阻抗變大，傳熱性能有可能降低。但是，如果是1200mg/m2以下的很少的皮膜量，則能夠顯示出優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。另外，在皮膜量低于lOOmg/m2吋，因為皮膜非常薄，所以容易透水，并且不論翅片材等的原材的表面狀態(tài)，皮膜不均勻和皮膜缺陷都會大量地發(fā)生，因此腐蝕的起點増加。出于這些理由，皮膜量低于lOOmg/m2的因為耐腐蝕性的劣化顯著而不能適用。因此皮膜量如前述為100mg/m2 1200mg/m2。更優(yōu)選為200 1000mg/m2。進一步優(yōu)選為250 800mg/
m2o另外，前述耐腐蝕性皮膜(3)的皮膜缺陷個數(shù)密度為300個/mm2以下。皮膜缺陷個數(shù)密度的控制，由耐腐蝕性樹脂的量和原材表面的金屬間化合物個數(shù)控制。皮膜缺陷個數(shù)密度的測量如后述，利用SEM進行。而且，皮膜也可以多層存在，優(yōu)選在最表面形成有親水性樹脂皮膜(4)(圖1(c)⑷)。此外，考慮到翅片材的預(yù)期耐腐蝕性能和使用皮膜樹脂的性能，優(yōu)選耐腐蝕性皮膜(3)層疊多層形成。還有，皮膜量由熒光X射線、紅外膜厚計、由皮膜剝離進行重量測量或EPMA(電子 探針 微量分析儀)等測量。(襯底處理膜)也可以在鋁板(I)和耐腐蝕性皮膜(3)之間形成襯底處理膜(2)。襯底處理膜(2)由無機氧化物或有機-無機復(fù)合化合物構(gòu)成。作為無機氧化物，優(yōu)選作為主成分含有鉻(Cr)或鋯(Zr)，例如，通過進行磷酸鉻酸鹽處理、磷酸鋯處理、鉻酸鉻酸鹽處理而形成。但是，在本發(fā)明中，如果是發(fā)揮耐腐蝕性，則并不限定于這些，例如，通過進行磷酸鋅處理、磷酸鈦酸處理，也能夠形成襯底處理膜(2)。另外，作為有機-無機復(fù)合化合物，通過進行涂布型鉻酸鹽處理或涂布型鋯處理而形成的，可列舉丙烯酸-鋯復(fù)合體等。通過該襯底處理膜(2)的形成，可賦予翅片材以耐腐蝕性。另外，在形成耐腐蝕性皮膜(3)時，相比在鋁板之上直接存在耐腐蝕性皮膜(3)的情況，在襯底處理膜(2)之上存在耐腐蝕性皮膜⑶的這種情況，耐腐蝕性皮膜⑶對于鋁板⑴的粘附性提高。由此，能夠提高預(yù)涂敷翅片材在加工時的耐腐蝕性皮膜(3)的粘附性。另外，能夠進一歩抑制空調(diào)等的設(shè)置環(huán)境造成的翅片材的腐蝕。
襯底處理膜⑵，優(yōu)選換算成Cr或Zr而在Img 100mg/m2的范圍含有Cr或Zr。作為前述襯底處理膜⑵的膜厚，優(yōu)選為Inm lOOnm。另外，前述襯底處理膜的膜厚當然也可以配合使用目的等而進行適宜變更。前述襯底處理膜(2)的膜厚低于Inm吋，翅片材的耐腐蝕性容易降低，若前述膜厚超過lOOnm，則襯底處理膜⑵和耐腐蝕性皮膜(3)的粘附性容易降低。另外，從經(jīng)濟性的觀點出發(fā)，也優(yōu)選前述膜厚在IOOnm以下。(親水性樹脂皮膜)也可以在耐腐蝕性皮膜(3)的表面形成親水性樹脂皮膜(4)。由此，能夠賦予翅片材以親水性。其結(jié)果是，不會使冷凝的水分成為粗大的水滴并停留在翅片表面，避免了其加大通風阻力而使熱交換器的熱效率大幅降低。親水性樹脂皮膜(4)主要由親水性樹脂構(gòu)成。作為所使用的親水性樹脂，優(yōu)選具有親水性官能基的有機化合物、具有該親水性官能基的有機化合物的衍生物。還有作為親水性官能基，可列舉磺酸基、磺酸基衍生物、羧基、羧基衍生物、羥基、羥基衍生物等。具有親水性官能基的有機化合物、具有該親水性官能基的有機化合物的衍生物，可列挙具有親水性官能基的単體的聚合體(聚合物)，或?qū)⒐簿畚锖途哂兴鲇H水性官能基的聚合物加以混合。例如，作為具有羧基聚合物，可列舉聚丙烯酸等，作為具有羥基的聚合物，可列舉聚こ烯醇、聚亞烷基ニ醇等親水性樹脂皮膜(4)，優(yōu)選為不含丙烯酰胺系樹脂等的氮化合物的樹脂和物質(zhì)。還有，含有氮化合物時，優(yōu)選其含量在通過GD-OES (輝光放電光譜分析)進行的氮存在比率測量中為I原子％以下。若含有氮化合物超過I原子％，則在酸性環(huán)境和高濕度環(huán)境等嚴酷的環(huán)境下，氮化合物被氧化，容易成為發(fā)生異味的原因。親水性皮膜(4)的皮膜量為50 10000mg/m2。所述皮膜量低于50mg/m2時，翅片材的親水性容易降低。另ー方面，若所述皮膜量超過10000mg/m2，則未確認到親水性的進ー步提高。同時，所述皮膜量提供得超過10000mg/m2，在經(jīng)濟性上也不為優(yōu)選。特別優(yōu)選所述皮膜量為150 2000mg/m2。這樣的皮膜量，不會損害經(jīng)濟性，翅片材的親水性進ー步提高。還有，皮膜量通過熒光X射線、紅外膜厚計、通過皮膜剝離進行的重量測量等加以測量。(屈服強度130N/mm2以上)本發(fā)明的翅片材(10)，在翅片制作中，因為進行德洛雷斯沖壓(ドローレスプレス，Dolores press)成形和聯(lián)合沖壓(combination press)成形，所以優(yōu)選屈服強度為130N/mm2以上。屈服強度低于130N/mm2時，強度不足，在德洛雷斯沖壓和聯(lián)合沖壓成形之吋，開孔裂紋大量發(fā)生。因此，優(yōu)選屈服強度為130N/mm2以上。還有，優(yōu)選超過130N/mm2。另夕卜，若強度過高，則德洛雷斯沖壓成形時容易發(fā)生開孔裂紋，因此優(yōu)選上限值為170N/mm2?！冻崞牡闹圃旆椒ā烦崞?10)的制造方法，包括鋁板制作エ序和表面處理工序。(鋁板制作エ序)鋁熱交換器用翅片材的鋁板(I)，經(jīng)由鑄塊制作エ序、熱處理工序、熱軋エ序、冷加エエ序、調(diào)質(zhì)退火エ序而制造。以下，對于各エ序進行說明。(鑄塊制作エ序)鑄塊制作エ序，是對于鋁合金進行熔融、鑄造而制作鋁合金鑄塊的エ序。
在鑄塊制作エ序中，利用將具有前述組成的鋁合金進行了熔融的熔湯，制作規(guī)定形狀的鑄塊。熔融、鑄造鋁合金的方法沒有特別限定，采用歷來公知的方法即可。例如，能夠使用真空感應(yīng)爐加以熔融，采用連續(xù)鑄造法和半連續(xù)鑄造法進行鑄造。(熱處理工序)
熱處理工序是對于具有前述的化學成分的鋁合金鑄塊，以450°C 560°C的溫度實施I小時 10小時的熱處理(均質(zhì)化熱處理)的エ序。熱處理溫度低于450°C時，鑄塊的組織的均質(zhì)化不充分。另外，招致熱加工性的降低。另ー方面，若熱處理溫度超過560°C，則在加熱中微細化的微細金屬間化合物粗大化，亞晶粒粗大化，延伸率降低。另外，招致固溶量的増加。因此，熱處理溫度為450°C 560°C。優(yōu)選為480°C 540°C。另外，熱處理通常進行I小時以上，若超過10小時，則效果飽和，因此熱處理時間為I小時 10小時。(熱軋エ序)熱軋エ序是在前述熱處理后，以熱終軋的結(jié)束溫度在250°C以上、低于300°C的條件實施熱軋的エ序。熱間終軋的結(jié)束溫度低于250°C時，材料的軋制性降低，軋制本身困難，難以控制板厚，生產(chǎn)率降低。另ー方面，在300°C以上時，熱軋板中形成再結(jié)晶組織，因此在調(diào)質(zhì)退火后生成纖維狀的同一晶體取向群，穿孔(pierce)和去毛刺(burring)エ序時發(fā)生縮頸。因此，熱終軋的結(jié)束溫度為250°C以上、低于300°C。更優(yōu)選為260°C至290°C。(冷加工エ序)冷加工エ序是在前述熱軋后，實施冷加工率96%以上的冷加工(冷軋)的エ序。熱軋結(jié)束后，進行I次或多次冷加工，使翅片材成為預(yù)期的最終板厚。但是，冷加工率低于96%時，調(diào)質(zhì)退火后亞晶粒粗大化，此外β-Fiber的生成不充分。因此，冷加工的冷加工率為96%以上。若在該冷加工エ序中進行中間退火，則達成96%以上的冷加工率有困難。因此，在冷加工エ序中不進行中間退火。在該冷加工エ序中進行中間退火時的冷加工率，指的是從中間退火后至最終板厚之間的加工率。還有，冷加工率越高越為優(yōu)選，因此沒有特別設(shè)定上限。(調(diào)質(zhì)退火エ序)調(diào)質(zhì)退火エ序是在前述冷加工后，實施以160°C 250°C的溫度保持I 6小時的調(diào)質(zhì)退火(最終退火)的エ序。調(diào)質(zhì)退火的溫度低于160°C時，得不到充分的組織的復(fù)原效果。另ー方面，若調(diào)質(zhì)退火的溫度超過250°C，則退火后產(chǎn)生再結(jié)晶晶粒，以其為起點發(fā)生裂紋。另外，亞晶粒的微細化得不到促進，此外β-Fiber的生成不充分。因此，調(diào)質(zhì)退火的溫度為160°C 250°C。(表面處理工序)在翅片材(10)具有襯底處理膜(2)、耐腐蝕性皮膜(3)和親水性樹脂皮膜⑷吋，以如下方式進行。襯底處理膜(2)的形成，通過以噴霧等，對于鋁板(I)涂布磷酸鉻酸鹽處理、磷酸鋯處理等的化成處理液而進行。另外，作為襯底處理膜形成的前處理，優(yōu)選進行鋁板(I)表面的脫脂處理。該鋁板(I)表面的脫脂處理，在對于鋁板(I)的表面以噴射堿性水溶液之后，再進行水洗等而進行。耐腐蝕性皮膜(3)、親水性樹脂皮膜(4)的形成，通過以刮棒涂布機或輥涂機涂布樹脂涂料后，再進行烘烤而進行。烘烤溫度(鋁板的到達溫度)，根據(jù)涂布的樹脂涂料適宜設(shè)定，但一般在100°C 300°C的范圍進行。以上，就用于實施本發(fā)明的方式進行了闡述。以下，對于確認到本發(fā)明的效果的實施例進行說明。還有，本發(fā)明不受此實施例限定。實施例(供試材的制作方法)首先，通過以下的方法制作翅片材。將表I所示的組成的鋁合金進行熔融、鑄造而成為鑄塊，對該鑄塊實施端面銑削后，以480°C或540°C實施4小時的均質(zhì)化熱處理。對于該進行了均質(zhì)化的鑄塊實施熱軋，使熱終軋的結(jié)束溫度控制為270°C，成為板厚3. Omm的熱 軋板。此外，對于前述熱軋板分別以97%左右的冷加工率實施冷軋，使板厚為O. Imm,實施表I所示的溫度和保持時間的調(diào)質(zhì)退火而成為鋁板。然后，進行以下的表面處理。將鋁板浸潰到堿性脫脂液中，從而進行5秒鐘脫脂，接著浸潰到磷酸鉻酸鹽液中，在鋁板表面形成磷酸鉻酸鹽的皮膜15 40mg/m2。在該磷酸鉻酸鹽處理板上，以刮棒涂布機涂裝環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性樹脂涂料，并使之達到表I所示的皮膜量，以260°C進行10秒烘烤，最后再涂抹皮膜量200mg/m2的水溶性纖維素系樹脂涂料，以230°C進行10秒烘烤，成為翅片材(試料
I 31)。(金屬間化合物個數(shù)密度)對于鋁板，通過以下的方法測量金屬間化合物個數(shù)密度。鋁板的3μπι以上的金屬間化合物的個數(shù)密度，(利用日本電子制SEM)以500倍的觀察倍率拍攝面積1.0mm2的試料表面，對于此掃描電子顯微鏡(SEM)組織進行圖像分析，由此進行計算(拍攝位置20處)。該圖像分析方法利用日本電子的EDS軟件(ParticleFinder),提取拍攝的COMPO圖像中的一定值以上的亮度的部位并加以統(tǒng)計。還有，所謂金屬間化合物的尺寸是指各個化合物的最大的長度。(皮膜缺陷的個數(shù)密度)通過EPMA(電子探針/微量分析儀)(日本電子制)，以觀察倍率200倍，實施翅片材表面的碳元素的表面分析(15kV) (η = 10，將平均值換算為I. Omm2左右)。在作為前述表面分析結(jié)果的映像圖像中，碳的特性X射線強度以皮膜量換算，相當于80mg/m2以下的部位規(guī)定為皮膜缺陷部位。然后，以映像圖像為基礎(chǔ)，在日本ローパ制軟件Image-Pro Plus上實施圖像分析，測量皮膜缺陷數(shù)，計算供試材的皮膜缺陷個數(shù)密度。這些映像圖像和圖像分析的一例顯示在圖2中。還有，在所述皮膜缺陷部位附加〇標記以使之明確化。(屈服強度)屈服強度的測量，能夠通過如下方式進行從翅片材上，使拉伸方向與軋制方向平行而切下JIS5號的拉伸試驗片，實施基于JIS Z 2241的拉伸試驗而進行。還有，本實施例和比較例的評價中的拉伸速度以5mm/min進行。使用制作的翅片材(試料I 31)，通過以下的方法評價耐開孔裂紋性、耐腐蝕性、熱傳導(dǎo)性，其結(jié)果顯示在表I中。(耐開孔裂紋性評價)
對于制作的表面處理翅片材，通過德洛雷斯沖壓成形實施沖壓成形，評價耐開孔裂紋性。具體來說，在進行沖壓時，作為水系壓カ機油，使用出光制的AF2AS。在加工速度200spm、弓I縮率40%的沖壓條件下進行沖孔加工。耐開孔裂紋性評價，對于沖壓成形品計400個孔(100個X4列)，目測在開孔部產(chǎn)生的裂紋并統(tǒng)計，據(jù)此進行評價。以“裂紋數(shù)/400 XlOO (%)”作為發(fā)生率，發(fā)生率低于10%為合格(〇)，10%以上為不合格(X)，顯不在表I中。(原材的耐腐蝕性評價)對于沒有進行表面處理的鋁板，在JIS Z 2371所示的鹽水噴霧試驗方法之中，實施中性鹽水噴霧試驗，評價耐腐蝕性。試驗時間為500小吋。鹽水噴霧試驗后的耐腐蝕性，根據(jù)依照IS08407 :2009所示的腐蝕減重測量方法實施的腐蝕減重結(jié)果進行評價。作為腐蝕生成物除去液，使用前述腐蝕減重測量方法所述之中100°C的磷酸和鉻酸的混合水溶液(85%磷酸35mL/L、無水鉻酸20g/L)。求得腐蝕試驗前后的翅片材的重量變化，計算腐蝕減重的比例。腐蝕減重低于2% :〇，2%以上、低于
2.5% Δ,2. 5%以上X，顯示在表I中。準備各種試驗片的預(yù)留材(腐蝕試驗未實施材)，測量溶于磷酸鉻水溶液中的Al成分的重量誤差，進行腐蝕減重的補正。(表面處理材的耐腐蝕性評價)在由進行了表面處理的鋁板制成的翅片材中，也實施前述鹽水噴霧500小吋。通過目測觀察供試材的腐蝕狀沉，對應(yīng)腐蝕面積率,根據(jù)JISZ2371所規(guī)定的分級法打分。RtNo9. 5以上(€))，RtNo9.3以上、低于9. 5 (〇)，RtNo9以上、低于9·3(〇Λ)的以上3個為合格，低于RtNo9為不合格(X),顯不在表I中。(熱傳導(dǎo)性)如圖3、圖4所示，制作后述大小的熱交換器，在相互鄰接的兩列銅管(A) (B)中使 50°C的水流動(流量3L/分)，其他的銅管中什么都不流通，讓其排放熱量。然后，測量銅管(C)的表面溫度到達30°C的時間，銅管(C)與銅管㈧是相同的列，并與銅管㈧鄰接，并且在鄰接的列中與銅管(B)的鄰接。在熱傳導(dǎo)性評價中達到30°C的時間低于15秒(◎ )，15秒以上、低于20秒(〇)的以上2個為合格，20秒以上、低于30秒(Λ)，30秒以上(X)的以上2個為不合格，顯示在表I中。測量時的環(huán)境為，室溫23°C，相対濕度50% (不通風)。制成的熱交換器，以7 Φ德洛雷斯沖壓，使用經(jīng)過沖壓的鋁翅片10枚進行測量。在由本發(fā)明的鋁板構(gòu)成的鋁翅片中，以14_間隔交替通過2列銅管。翅片的大小約210_X約25mm,沖壓數(shù)1列10孔X 2列，銅管的內(nèi)徑約7mm,銅管的厚度0. 25mm,銅管的根數(shù)20根，銅管的長度約100mm。銅管(A)和銅管(C)的溫度測量位置是距離鋁翅片末端IOmm的銅管的表面。一般皮膜的熱阻抗能夠由模型公式表示，因此由下式(I)求得皮膜的熱阻抗理論值。預(yù)涂敷皮膜的(平均)熱傳導(dǎo)率依據(jù)小野木重治著高分子材料科學昭和48年刊和鋁手冊第5版。將皮膜的熱阻抗區(qū)分為，12.54\10_30/!112·!!!··で)以下(◎) 匕12. 54Χ1(Γ3 大、在 25. 08Χ1(Γ3 以下(O );比 25. 08 X 1(Γ3 大、在 62. 70 X 1(Γ3 以下(Δ)；比62. 70父10_3大(父)，其結(jié)果顯示在表I中。算式IH =— ... (I)
￥ 還有，在⑴式中，H :耐腐蝕性皮膜的熱阻抗δ f :耐腐蝕性皮膜的厚度、kf :耐腐蝕性皮膜[樹脂]的熱傳遞率。另外一般來說熱交換器的熱交換率和皮膜的熱傳導(dǎo)性有相關(guān)關(guān)系，也能夠由下式
(2)這樣的模型公式表示。據(jù)此能夠說明，若皮膜變薄，則影響到總傳熱系數(shù)。算式2K0 =- ... (2)
0E + F + G + H + I還有，在(2)式中，Ktl :總傳熱系數(shù)，E :銅管內(nèi)熱傳遞部分的熱阻杭，F(xiàn) :空氣側(cè)熱傳遞部分的熱阻杭，G :銅管的熱阻杭，H :預(yù)涂敷皮膜的熱阻杭，I :銅管與翅片的接觸熱阻杭。這些耐腐蝕性皮膜的熱阻抗和總傳熱系數(shù)的計算結(jié)果顯示在表I中。還有，不滿足第一發(fā)明至第五發(fā)明的任ー項的本發(fā)明的范圍和優(yōu)選的范圍的，對數(shù)值引下劃線表示。表I
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I、v J : :'jVノ-I)ぐ:.Vjt；>{ぼ cx:-h, 疑用ぼ…I[ . .… :......ュ Z ;V す…e......ο….ニ Δ..如表I所示，實施例No. I 20因為滿足本發(fā)明的第一發(fā)明，所以表面處理后的耐腐蝕性、皮膜的熱傳導(dǎo)性、耐開孔裂紋性優(yōu)異。還有，No. 12因為Si含量超過規(guī)定值，所以3μπι以上的金屬間化合物增加，其結(jié)果是，皮膜缺陷個數(shù)密度増加。但是，由于皮膜缺陷個數(shù)密度在規(guī)定值(300個/mm2)以下，以及原材的自身耐腐蝕性沒有大幅劣化，所以表面處理后的耐腐蝕性能得到確保。另外，No. 6、No. 11、No. 13因為Cu含量超過規(guī)定值，所以含有Cu的金屬間化合物増加，原材的自身耐腐蝕性劣化，但是表面處理后的耐腐蝕性得到確保。另外，因為No. 4比No. I均熱溫度高，所以3μπι以上的金屬間化合物超過2500個/mm2。因此，在規(guī)定的皮膜厚內(nèi)，皮膜缺陷的數(shù)稍有増加，但原材的自身耐腐蝕性和表面處理后的耐腐蝕性均良好。No. 7與No. 2、No. 3相比，均熱溫度高，因此3μπι以上的金屬間化合物超過2500個/mm2。另外，在規(guī)定皮膜厚內(nèi)，皮膜缺陷的數(shù)稍有増加，但原材的自身耐腐蝕性和表面處理后的耐腐蝕性均良好。
另外，在No. UNo. 15,No. 16,No. 17中，因為耐腐蝕性樹脂不同，所以有ー些差異，但耐腐蝕性和熱傳導(dǎo)性良好。在No. 2、No. 18、No. 19、No. 20中，與上述同樣，因為耐腐蝕性樹脂不同，所以有一些差異，但耐腐蝕性和熱傳導(dǎo)性良好。其中熱交換器的熱傳導(dǎo)性和樹脂的熱傳導(dǎo)性理論值為環(huán)氧N丙烯酸 > 聚氨酯>聚こ烯的順序，是很高的值。另ー方面，比較例21 34因為不滿足本發(fā)明的范圍，所以為以下的結(jié)果。No. 21 No. 23因為不滿足本發(fā)明的皮膜量的范圍，雖然熱傳導(dǎo)性良好，但皮膜缺陷的個數(shù)密度超過上限值，因此腐蝕的起點多，耐腐蝕性差。No. 24、No. 25、No. 32、No. 33、No. 34因為滿足皮膜缺陷的個數(shù)密度的范圍，所以表面處理后的耐腐蝕性良好，但是超過皮膜量上限值，因此皮膜的熱阻抗變高，熱傳導(dǎo)性差。No. 26.No. 27因為皮膜量低于下限值，所以皮膜容易透水，并且不論翅片材是不是表面未處理的狀態(tài)，皮膜缺陷的個數(shù)密度均超過上限，因此腐蝕的起點變多，耐腐蝕性差。No. 28因為滿足皮膜量和皮膜缺陷個數(shù)密度，所以耐腐蝕性和熱傳導(dǎo)性良好。但是，因為鋁板的Fe含量低于規(guī)定范圍，所以晶粒粗大化，耐開孔裂紋性差。No. 29 No. 31因為滿足皮膜量和皮膜缺陷個數(shù)密度，所以耐腐蝕性和熱傳導(dǎo)性良好。但是，因為Fe含量高于規(guī)定范圍，所以金屬間化合物粗大化，耐開孔裂紋性差。以上，對于本發(fā)明的熱交換器用鋁翅片材，展示最佳的實施方式和實施例并進行了詳細說明。還有，本發(fā)明的內(nèi)容不受前述實施例限定，在不脫離其宗g的的范圍內(nèi)，當然能夠進行適宜改變·變更等。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，具有鋁板和在所述鋁板的表面由輥涂機或刮棒涂布機形成的耐腐蝕性皮膜，其中， 所述鋁板含有Fe :0. 05 0. 4質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 所述耐腐蝕性皮膜由耐腐蝕性樹脂構(gòu)成，其皮膜量為100 1200mg/m2，皮膜缺陷個數(shù)密度為300個/mm2以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Si:0. 15質(zhì)量％以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Cu:0. 04質(zhì)量％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Cu:0. 04 質(zhì)量％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Ti.0.01 0. 08 質(zhì)量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Ti.0.01 0. 08 質(zhì)量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Ti.0.01 0. 08 質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，所述鋁板還含有Ti.0.01 0. 08 質(zhì)量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述鋁板中，其表面的最大長度為3iim以上的金屬間化合物的個數(shù)密度為2500個/mm2以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在鋁板和耐腐蝕性皮膜之間還具有襯底處理膜，襯底處理膜由無機氧化物或有機-無機復(fù)合化合物構(gòu)成，膜厚為Inm lOOnm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在鋁板和耐腐蝕性皮膜之間還具有襯底處理膜，襯底處理膜由無機氧化物或有機-無機復(fù)合化合物構(gòu)成，膜厚為Inm lOOnm。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在所述耐腐蝕性皮膜上還具有親水性樹脂皮膜，所述親水性樹脂皮膜含有親水性樹脂，其皮膜量為50 10000mg/m2。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在所述耐腐蝕性皮膜上還具有親水性樹脂皮膜，所述親水性樹脂皮膜含有親水性樹脂，其皮膜量為50 10000mg/m2。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在所述耐腐蝕性皮膜上還具有親水性樹脂皮膜，所述親水性樹脂皮膜含有親水性樹脂，其皮膜量為50 10000mg/m2。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器用鋁翅片材，其特征在于，在所述熱交換器用鋁翅片材中，在所述耐腐蝕性皮膜上還具有親水性樹脂皮膜，所述親水性樹脂皮膜含有親水性樹脂，其皮膜量為50 10000mg/m2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換器用鋁翅片材，其通過輥涂或刮涂進行皮膜涂裝，熱傳導(dǎo)率、生產(chǎn)率、加工性和涂料使用量削減優(yōu)異，并且皮膜缺陷的發(fā)生量得到抑制，點蝕難以發(fā)生，耐腐蝕性良好。鋁板含有Fe為0.05～0.4質(zhì)量％，并且根據(jù)需要以所定量含有Si、Cu、Ti，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。在鋁板的表面，以輥涂機或刮棒涂布機形成皮膜量為100～1200mg/m2的耐腐蝕性皮膜。將皮膜缺陷個數(shù)密度限制在300個/mm2以下。根據(jù)需要形成膜厚為1nm～100nm的襯底處理膜，進行皮膜量為50mg/m2～10000mg/m2的親水性樹脂皮膜處理。將鋁板的表面的最大長度3μm以上的金屬間化合物的個數(shù)密度限制在2500個/mm2以下。
文檔編號B32B15/08GK102732752SQ20121010358
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者豐田祐介, 太田陽介, 梅田秀俊, 金田大輔 申請人:株式會社神戶制鋼所