JP2002363670A - 防汚型銅合金 - Google Patents
防汚型銅合金Info
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Abstract
60合金より優れた防汚性をそなえ、耐食性、加工性も
JISC7060合金と同等またはそれ以上であり、コ
スト面でより有利な防汚型銅合金を提供する。 【解決手段】 Ni:1.0〜3.0%、Mn:0.0
5〜1.0%、Fe:0.01〜2.0%を含有し、残
部Cuおよび不純物からなることを特徴とする。
Description
・放水路、取水設備機器、護岸設備、揚油設備、熱交換
器冷却海水用配管などの海水系設備用材料として使用さ
れる海生生物汚損対策用防汚型銅合金に関する。
の付着により種々の問題が生じるため、海生生物の付着
を防止する対策が講じられている。従来、その対策とし
て、薬品処理、機械的処理、超音波・高周波・紫外線な
どの物理エネルギーによる処理、昇温・酸欠・淡水化な
どの環境変化措置、塗料を含む防汚材料の適用などが提
案されているが、薬品処理として実用されている塩素処
理は、環境問題の観点からその適用が制限されており、
機械的処理は、設備の設置と維持管理に高額な費用を要
するという難点があり、物理エネルギーによる処理は、
それらの発生装置が現状では小型で、その適用範囲が小
規模となるため実用化が難しい。また、環境変化措置に
ついても、その適用が局所閉系統あるいは小範囲に限定
されるため、取・放水路などの大容量、開放系の海水設
備への適用は困難である。
材料により対象部を被覆し、あるいは防汚材料で設備を
作製する手法が、費用対効果の観点から有効なものとし
て着目され一部実用化されてきた。最も一般的な手法
は、防汚塗料による被覆であり、有機スズ系塗料、亜酸
化銅、銅粉末添加塗料、シリコーン系塗料などが開発さ
れてきたが、有機スズ系塗料は環境問題からその適用が
忌避され、亜酸化銅、銅粉末添加塗料、シリコーン系塗
料では効果が十分でないとともに、その防汚特性の有効
期間も半年程度で、頻繁に再塗装を行わなければならな
いという問題もある。
性から以前より防汚材料として認識され、とくに10%
キュプロニッケル(JIS H3100/H3300
C7060)は、海水設備、海洋プラットホーム、船底
などへの被覆材料として実用化されており、有効な海生
生物汚損対策となっているが、使用環境によっては、な
お防汚性が十分でない場合があり、防汚性銅合金の改良
として、Ni:3.0〜11.0%、As:0.003
〜0.08%を必須成分として含有し、さらにFe、M
n、Sb、Al、Snのうちの1種以上を含有する銅合
金材料(特開平5−311296号公報)、Al:7.
0〜20.0%、Cr:0.5%超9.0%以下を含有
する銅系材料(特開平6−100968号公報)が提案
され、また、Cu:30〜80%、Al:2〜12%、
Cr:1.5〜20%およびFeを組合わせた海生生物
付着防止用耐海水材料(特開平11−1734号公
報)、Fe:10〜80%、Al:1〜10%およびC
uを組合わせた耐海生生物材料(特開平8−23972
6号公報)も提案されているが、これらの材料も種々の
使用環境に対して必ずしも十分な防汚特性を有していな
い。
Cu−Be合金を防汚材料として適用することが評価さ
れており、Cu−Mn系合金の使用も検討されている
(海水学会誌、Vol.50(1996年)、334
頁)。しかしながら、Cu−Be合金は、銅イオンの溶
出による防汚効果は優れているものの、逆に腐食量が過
大となったり、あるいは腐食形態が孔食状となって、漏
水事故を招いたり、耐用寿命が短くなって交換費用が膨
大となるなどの難点がある。また、Cu−Mn系合金
は、逆に、耐食性には優れているが、その結果として銅
イオンの溶出量が不足し、十分な防汚効果が得られず、
従来と同様に付着海生生物を定期的清掃によって除去せ
ざるを得ないなどの問題点がある。
着を防止する防汚材料における上記従来の問題を解消す
るためになされたものであり、その目的は、JISC7
060合金と同様、Niを含有する銅合金材料をベース
として、合金成分の組合わせと防汚性との関係について
試験、検討を加えた結果としてなされたものであり、そ
の目的は、JISC7060合金より優れた防汚性と、
孔食などの局部腐食を生じることがないとともに、過大
な腐食速度を示すこともない適度の耐食性をそなえ、J
ISC7060合金と比べて同等以上の加工性を有し、
コスト的に有利な海生生物汚損対策用防汚型銅合金を提
供することにある。
めの本発明の請求項1による防汚型銅合金は、Ni:
1.0〜3.0%、Mn:0.05〜1.0%、Fe:
0.01〜2.0%を含有し、残部Cuおよび不純物か
らなることを特徴とする。
における合金成分の意義および限定理由について説明す
る。本発明の防汚型銅合金は、Ni:1.0〜3.0
%、Mn:0.05〜1.0%、Fe:0.01〜2.
0%を含有し、残部Cuおよび不純物からなるものであ
り、この特定組成において、JISC7060合金より
優れた防汚特性が達成される。
り、好ましい含有量は1.0〜3.0%の範囲である。
Niが1.0%未満では耐食性が十分でなく、3.0%
を越えると材料コストが高くなる、Niのさらに好まし
い含有範囲は1.5〜2.5%である。
くして鋳造性を改善するとともに、耐食性を高めるため
にも寄与する。Mnの好ましい含有量は0.05〜1.
0%の範囲である。Mnが0.05%未満では鋳造欠陥
が生じ易く、1.0%を越えて含有されても鋳造性改善
の効果は飽和し、銅イオンの溶出量が抑制されて防汚特
性が低下する。
とくに耐局部腐食性を相乗的に向上させるが、過剰な添
加は全面腐食を増大させ、加工性を損なう。Feの好ま
しい含有量は0.01〜2%の範囲であり、0.01%
未満では耐局部腐食性の抑制効果が小さく、2%を越え
て含有されると、加工性が損なわれて安定した合金材の
製造が困難となる。また腐食量が過剰となり実用に適し
ないものとなる。なお、本発明の合金において、0.0
5%以下のP、C、Al、Si、Sn、Zn、Pbを1
種または2種以上含有し、かつそれらの合計が0.5%
未満とする含有は本発明の特性に影響を及ぼすことはな
い。
解、鋳造後、面削、均熱処理を行い、使用形状に応じ
て、熱間圧延および冷間圧延により板材とし、熱間押
出、抽伸加工により管材などに成形される。
明し、本発明の特徴をより明確にするとともに、その効
果を実証する。なお、本発明は、これに限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨の範囲内において適宜に変更す
ることが可能である。
成を有する合金を黒鉛るつぼで高周波溶解し、鉄製鋳型
を用いる落込み鋳造法により、厚さ30mm、幅175
mm、高さ150mmの板状鋳塊を造塊した。得られた
鋳塊を両面面削して厚さ25mmとし、800℃で2時
間の均熱処理を施した後、この温度で熱間圧延を行って
厚さ5mmとし、続いて冷間圧延により厚さ2mmの板
材(試験材)とした。
n:0.8%、Fe:1.5%、残部Cuおよび不純
物)を、実施例1と同様に溶解、鋳造し、実施例1と同
一工程に従って厚さ2mmの板材(比較試験材)とし
た。
延性/冷間圧延性)、銅イオン溶出性、耐食性を、以下
の方法に従って評価した。 加工性:鋳造性、熱間圧延性、冷間圧延性が比較試験材
と同等またはそれ以上のものは○とし、比較試験材より
劣るものは×とする。
から縦100mm、横100mmの試験片を採取し、全
面をアセトン脱脂後、1リットルの人工海水中に試験片
を1か月間浸漬して、人工海水中に溶出した銅イオン量
を原子吸光光度計により測定し、銅イオン溶出量が比較
試験材より多いものは○(銅イオン溶出性良好)、同等
またはそれ以下のものは×とする。
満たした塩化ビニル製水槽中に試験材を浸漬して、水槽
内の人工海水をマグネットポンプで循環流動させて6か
月間の腐食試験を実施し、試験終了後、各試験材の腐食
形態を調べ、腐食減量を測定する。耐食性については、
耐用年数を考慮し、腐食形態に応じて、全面腐食の場合
には腐食減量を基準として求めた年間腐食速度により評
価し、孔食併発の場合には最大腐食深さを基準として求
めた年間腐食速度により評価する。銅合金の海水中の腐
食速度は初期に高く、期間の経過に伴って低下すること
を考慮し、年間腐食速度が0.05mm/年以下は○
(耐食性良好)、0.05mm/年を越える場合は×と
する。
うに、本発明に従う各試験材No.1〜4は、いずれ
も、比較試験材(JISC7060合金材)より銅イオ
ン溶出性に優れ、比較試験材と同等の加工性、耐食性を
そなえている。
様に溶解、鋳造し、実施例1と同一工程に従って厚さ2
mmの板材(試験材)とした。得られた試験材の加工性
(鋳造性、熱間圧延性/冷間圧延性)、銅イオン溶出
性、耐食性を、実施例1と同じ方法に従って評価した。
評価結果を表2に示す。
量が少ないため、孔食が併発するとともに年間腐食速度
が0.05mm/年を越え、耐食性が劣るものとなって
いる。試験材No.6はNi量が多いため、銅イオン溶
出量がJISC7060合金と同程度となって改善が得
られず、試験材No.7はMn量が少ないため、鋳造時
に欠陥が生じ、圧延後の板表面にこの結果を起点とする
割れが生じた。
イオン溶出量がJISC7060合金と同程度となって
改善が得られず、試験材No.9はFeが含有されない
ため、孔食を併発するとともに年間腐食速度が0.05
mm/年を越え、耐食性が劣るものとなっている。試験
材No.10はFeの含有量が多過ぎるため、圧延後の
板端面に耳割れが生じ、また耐食性も劣っている。
m、長さ300mm、(厚さ2mm)の試験片を採取
し、北九州市関門港に面した発電所取水口の取水流動海
水に1999年10月より2000年3月までの5か月
間浸漬し、その防汚性および耐食性を評価した。
0mm(100cm2 )範囲の付着物重量と海生生物個
体数により評価し、耐食性は、実施例1と同様の方法に
より評価した。結果を表3に示す。
材から、幅100mm、長さ300mm(厚さ2mm)
の試験片を採取し、実施例2と同様、北九州市関門港に
面した発電所取水口の取水流動海水に1999年10月
より2000年3月までの5か月間浸漬し、その防汚性
および耐食性を実施例2と同様に評価した。
m、長さ285mmのコンクリート板を比較試験材と同
様、前記取水流動海水に5か月間浸漬し、防汚性の評価
を行った。結果を表3に示す。
(No.2)は、JISC7060合金より優れた防汚
性を有し、耐食性は腐食速度から評価した場合JISC
7060合金よりやや劣るが、腐食形態は全面腐食であ
り、実用上支障のない性能をそなえている。なお、コン
クリート板には海生生物が多量に付着し、激しい汚損が
生じているのが認められた。
れているJISC7060合金より優れた防汚性をそな
え、耐食性、加工性もJISC7060合金と同等また
はそれ以上であり、コスト面でより有利な防汚型銅合金
が提供される。当該防汚型銅合金を海水系設備の防汚材
料として適用することにより、環境への影響もなく、海
水系設備への海生生物の付着が効果的に抑制され、海水
系設備の管理が容易となるとともに、定期清掃頻度の低
減、定期清掃により回収される海生生物廃棄量の低減が
達成され、経済的効果はきわめて高い。
Claims (1)
- 【請求項1】 Ni:1.0〜3.0%(質量%、以下
同じ)、Mn:0.05〜1.0%、Fe:0.01〜
2.0%を含有し、残部Cuおよび不純物からなること
を特徴とする防汚型銅合金。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001177254A JP3850231B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 防汚型銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001177254A JP3850231B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 防汚型銅合金 |
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JP3850231B2 JP3850231B2 (ja) | 2006-11-29 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2001
- 2001-06-12 JP JP2001177254A patent/JP3850231B2/ja not_active Expired - Fee Related
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