JP2003239085A - Inorganic film clad copper or copper alloy member, method of forming inorganic film to surface of copper or copper alloy member, heat exchanger for hot-water supply device, and method of manufacturing the same - Google Patents

Inorganic film clad copper or copper alloy member, method of forming inorganic film to surface of copper or copper alloy member, heat exchanger for hot-water supply device, and method of manufacturing the same

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JP2003239085A
JP2003239085A JP2002040851A JP2002040851A JP2003239085A JP 2003239085 A JP2003239085 A JP 2003239085A JP 2002040851 A JP2002040851 A JP 2002040851A JP 2002040851 A JP2002040851 A JP 2002040851A JP 2003239085 A JP2003239085 A JP 2003239085A
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film
inorganic film
copper alloy
inorganic
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Tetsuo Hosoki
哲郎 細木
Naohiro Kobayashi
尚博 小林
Chikara Saeki
主税 佐伯
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • C23C22/63Treatment of copper or alloys based thereon

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which is a method of forming inorganic films having an excellent corrosion resistance, oxidation resistance, wear resistance, and heat resistance on the surfaces of copper tubes or components, etc., of a heat exchanger for a hot-water supply device and forms the inorganic films having the high adhesion strength between base materials and the inorganic films and excellent durability. <P>SOLUTION: The surface of the copper tube is degreased and after the naturally oxidized film is removed therefrom, the oxidized film having a thickness of 10 to 1,000 nm and containing at least either of Cu<SB>2</SB>O and Cu(OH)<SB>2</SB>is formed on the surface of the copper tube by immersing the copper tube into aqueous alkaline solution. Next, a treating solution containing a polymer of metal alkoxide is applied on the oxidized film and is then subjected to heat treatment, by which an amorphous ceramic film is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、銅又は銅合金から
なる部材(以下、総称して銅部材という)の耐食性、耐
酸性及び耐熱性の向上を目的として、銅部材の表面に無
機皮膜を形成する方法、この方法により表面の少なくと
も一部に無機皮膜が形成された無機皮膜被覆銅部材、並
びに前記方法により無機皮膜が形成された無機皮膜被覆
銅又は銅合金製熱交換器(以下、総称して銅製熱交換器
という)及びその製造方法に関する。より詳細には、風
呂釜、給湯器、瞬間湯沸し器等に使用される銅製熱交換
器及びその製造方法、この銅製熱交換器に組み込まれる
伝熱管及び缶体等の無機皮膜被覆銅部材、並びにこの無
機皮膜被覆銅部材の表面に無機皮膜を形成する無機皮膜
形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an inorganic coating on the surface of a copper member for the purpose of improving the corrosion resistance, acid resistance and heat resistance of members made of copper or copper alloy (hereinafter collectively referred to as copper members). Forming method, an inorganic film-coated copper member having an inorganic film formed on at least a part of the surface by this method, and an inorganic film-coated copper or copper alloy heat exchanger having an inorganic film formed by the method (hereinafter, referred to generically) And a copper heat exchanger) and a method for manufacturing the same. More specifically, a copper heat exchanger used in a bath kettle, a water heater, an instantaneous water heater, etc., and a method for manufacturing the same, an inorganic film-coated copper member such as a heat transfer tube and a can body incorporated in the copper heat exchanger, and The present invention relates to a method for forming an inorganic film on the surface of an inorganic film-coated copper member.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、銅及び銅合金管(以下、総称し
て銅管という)は耐食性、靱性、展延性及びろう付性等
が優れているため、特に、内部に水又は水溶液等(以
下、総称して水という)を流通させる配管、即ち、建築
配管、給湯用湯沸器用熱交換器に組み込まれる伝熱管及
び水熱交換器に組み込まれる伝熱管等、に使用されてい
る。この理由は、これらの配管には、低温から高温まで
広い温度範囲において水に対する高い耐食性が要求され
ているためである。また、給湯用湯沸器用熱交換器に
は、熱交換器自体に耐食性及び耐熱性が求められるた
め、通常、この熱交換器を構成する缶体及びフィン材等
の全ての構成部品が銅又は銅合金(以下、総称して銅と
いう)により形成されている。
2. Description of the Related Art Generally, copper and copper alloy pipes (hereinafter collectively referred to as copper pipes) are excellent in corrosion resistance, toughness, spreadability, brazing property and the like. , Collectively referred to as water), that is, a pipe for building, a heat transfer pipe incorporated in a heat exchanger for a hot water heater, a heat transfer pipe incorporated in a water heat exchanger, and the like. The reason for this is that these pipes are required to have high corrosion resistance against water in a wide temperature range from low temperature to high temperature. In addition, since the heat exchanger itself is required to have corrosion resistance and heat resistance, a heat exchanger for a hot water heater for hot water is usually made of copper or fin components such as a can body and a fin material. It is formed of a copper alloy (hereinafter collectively referred to as copper).

【0003】しかしながら、このように、前記配管を耐
食性が高い銅により形成しても、配管の使用中にその一
部に貫通孔が形成されて内部の水が漏れ出し、前述の用
途には使用できなくなるという事故が発生することがあ
る。このような事故は主として孔食によって引き起こさ
れることが多い。孔食は、銅管の内面のごく一部におい
て、管の肉厚方向に腐食が進行し、点状の孔が形成され
る腐食である。孔食は、配管内を流れる水流が停止した
ときに析出物又は堆積物が停滞しやすい形状の部分、前
記水流の流速が遅くなる部分、継目部及び継目部近傍等
の管内を流れる水のよどみ部において起こり易い。これ
らの部位においては、管内表面に堆積物が付着し易く、
付着した部分で酸素濃淡電池又はイオン濃度差電池が形
成され、堆積物の下で孔食が発生するからである。この
ような孔食は、同じ品種の銅により配管を形成した場合
においても、管内を流れる水のpH、(SO 2−/H
CO )比、残留塩素、溶性珪酸等の水質により発生
しやすさが異なり、国内では常温付近の冷水を使用する
場合において銅管の孔食が問題になっている。
However, even if the pipe is made of copper having high corrosion resistance as described above, a through hole is formed in a part of the pipe during use and water inside leaks out. Occasionally, an accident occurs that you cannot do it. Such accidents are often caused primarily by pitting corrosion. Pitting corrosion is corrosion in which a small portion of the inner surface of a copper pipe progresses in the thickness direction of the pipe to form point-like holes. Pitting corrosion is a stagnation of water flowing in the pipe such as a portion where precipitates or deposits are likely to stay when the water flow in the pipe stops, a portion where the flow velocity of the water flow slows, a joint portion and the vicinity of the joint portion. It is easy to occur in the department. At these sites, deposits tend to adhere to the inner surface of the pipe,
This is because an oxygen concentration battery or an ion concentration difference battery is formed at the attached portion, and pitting corrosion occurs under the deposit. Such pitting corrosion is caused by the pH of water flowing in the pipe (SO 4 2− / H) even when the pipe is made of the same kind of copper.
The CO 3 ) ratio, the residual chlorine, the water quality of the soluble silicic acid, and the like differ in susceptibility to generation, and pitting corrosion of copper pipes has become a problem in Japan when cold water near room temperature is used.

【0004】孔食は、配管内を流れる水に薬品を投与し
てこの水を孔食が起き難い水質にすることによりある程
度防止することができる。しかしながら、実際には水質
を変えることは難しく、特に飲料水を対象とする場合
は、薬品投与による人体への影響が懸念されるため困難
である。このため、孔食については、配管を形成する材
料面からの対策が求められている。
Pitting corrosion can be prevented to some extent by administering a chemical to the water flowing in the pipe to make the water quality so that it does not easily occur. However, it is difficult to change the water quality in practice, and it is particularly difficult to target drinking water because the influence of the drug administration on the human body is concerned. Therefore, with respect to pitting corrosion, countermeasures are required from the viewpoint of the material forming the pipe.

【0005】また、特に給水給湯用銅管の曲がり部及び
継手部において、水に溶解している溶存ガスが気化しや
すく、また、水圧が低い返湯管においては流速の変化に
よって溶存ガスが気化しやすい。このように溶存ガスの
気化が起こり、水流内に気泡が発生すると、気泡と銅管
内面の摩擦及び気泡の破壊に伴う衝撃等による機械的な
負荷が銅管の内表面に印加される。これにより、銅管の
内表面に自然に形成され銅管の保護皮膜として機能して
いる酸化皮膜が部分的に剥離し、銅管内面に潰食が起こ
りやすい。この潰食の対策には、配管曲がり部の曲率の
低減及び曲がり部の数の減少等の配管の設計変更、並び
に管内を流れる水の流速の制限等が考えられるが、やは
り実現が難しいことが多い。このため、潰食について
も、配管を形成する材料面からの対策が求められてい
る。
In particular, in the bent portion and the joint portion of the copper pipe for water supply and hot water supply, dissolved gas dissolved in water is easily vaporized, and in the return pipe having low water pressure, the dissolved gas is vaporized due to the change in flow velocity. It is easy to make. When the dissolved gas is vaporized in this way and bubbles are generated in the water flow, a mechanical load is applied to the inner surface of the copper pipe due to friction between the bubbles and the inner surface of the copper pipe and impact caused by the destruction of the bubbles. As a result, the oxide film that naturally forms on the inner surface of the copper pipe and functions as a protective film for the copper pipe is partially peeled off, and erosion easily occurs on the inner surface of the copper pipe. As measures against this erosion, it is conceivable to reduce the curvature of the bent portion of the pipe and change the design of the pipe such as the number of bent portions, and to limit the flow velocity of water flowing in the pipe, but it is still difficult to realize. Many. For this reason, measures against the erosion are also required from the viewpoint of the material forming the pipe.

【0006】孔食に対する材料面からの対策としては、
従来、次のような対策が講じられている。通常、銅を鋳
造し、鋳造した銅塊を抽伸加工し、その後焼鈍して銅管
を成形すると、形成された銅管の内面には不可避的に銅
管の抽伸加工油が残留する。また、前記抽伸加工油が炭
化して銅管内面に炭素皮膜が形成される。この理由は、
抽伸潤滑油を使用して銅管を抽伸した後、その銅管コイ
ルを焼鈍すると、管内に残存する抽伸加工油の大部分は
分解して管外に排出されるが、この抽伸加工油の分解が
不十分であるか、又は分解された抽伸加工油が管外に排
出されないうちに焼鈍が終了して抽伸加工油が再凝縮す
ると、銅管内部に潤滑油が残存したり、炭化物が形成さ
れたりするためである。残油量又は残炭量が多い銅管に
通水すると局部電池が形成されやすく、孔食が発生しや
すい。従って、銅管腐食防止の第1の方法として、銅管
の内部から残留炭素及び残留油分を除去する方法が挙げ
られる。以下、この方法を従来例1という。
As a countermeasure against pitting corrosion from the viewpoint of material,
Conventionally, the following measures have been taken. Usually, when copper is cast, the cast copper ingot is drawn, and then annealed to form a copper tube, the drawn oil of the copper tube inevitably remains on the inner surface of the formed copper tube. In addition, the drawn oil is carbonized to form a carbon film on the inner surface of the copper pipe. The reason for this is
When a copper pipe is drawn using a drawing lubricating oil and then the copper pipe coil is annealed, most of the drawing oil remaining inside the pipe is decomposed and discharged outside the pipe, but this drawing oil is decomposed. Is insufficient or the decomposed drawn oil is not discharged to the outside of the pipe, and if annealing is completed and the drawn oil is re-condensed, lubricating oil remains inside the copper pipe or carbide is formed. This is because If water is passed through a copper pipe having a large amount of residual oil or residual coal, a local battery is likely to be formed and pitting corrosion is likely to occur. Therefore, as a first method for preventing corrosion of a copper pipe, there is a method of removing residual carbon and residual oil from the inside of the copper pipe. Hereinafter, this method is referred to as Conventional Example 1.

【0007】残留炭素及び残留油分は、銅管を空気中に
おいて加熱し、残留炭素及び残留油分を燃焼させること
により除去できるが、加熱に伴って銅管が酸化されてし
まい、この酸化を制御することは困難である。そこで、
例えば特開平5−126483号公報に記載の熱交換器
の製造方法においては、炭素皮膜の残留を防ぐため、工
程中に銅管を加熱して炭素皮膜を燃焼させ、僅かに残っ
た残留炭素も加熱時に生成された酸化物と一緒に例えば
空気又は水等を圧挿することにより除去する技術が開示
されている。また、残炭量を低減するために、不活性ガ
スにより銅管内部をパージして焼鈍するか又は内部のガ
スを吸引する等の方法もある。
The residual carbon and the residual oil can be removed by heating the copper pipe in the air and burning the residual carbon and the residual oil, but the copper pipe is oxidized due to the heating, and this oxidation is controlled. Is difficult. Therefore,
For example, in the method for manufacturing a heat exchanger described in JP-A-5-126483, in order to prevent the carbon film from remaining, a copper pipe is heated during the process to burn the carbon film, and a small amount of residual carbon is also left. A technique for removing, for example, air or water by pressing together with the oxide generated during heating is disclosed. Further, in order to reduce the amount of residual coal, there is also a method of purging the inside of the copper pipe with an inert gas for annealing or sucking the gas inside.

【0008】銅管腐食防止の第2の方法としては、管内
面に保護皮膜を形成する方法がある。例えば、特開平6
−49620号公報には、銅管内面を適切な条件で酸化
し、管内の残炭量を低減させ、且つ、CuO又は/及び
Cu2O(以下、銅酸化膜という)の酸化膜を形成する
方法が開示されている。また、米国特許2282511
号には、銅管内面にSnめっきを施してSn被覆層を形
成する方法が開示されている。
A second method for preventing corrosion of copper pipes is to form a protective film on the inner surface of the pipe. For example, JP-A-6
JP-A-49620 discloses that the inner surface of a copper pipe is oxidized under appropriate conditions to reduce the amount of residual carbon in the pipe and forms an oxide film of CuO or / and Cu 2 O (hereinafter referred to as a copper oxide film). A method is disclosed. Also, US Pat.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-242242 discloses a method of forming an Sn coating layer by performing Sn plating on the inner surface of a copper tube.

【0009】更に、第3の方法として、管を形成する銅
を合金化して耐孔食性を向上させる方法ある。耐食性銅
合金としては、銅からなる母材に、Mn、Sn、Al、
Ni、Mg、Zn、Si、Ti、Cr、Zr、Ag、A
s及びP等からなる群より選択した1種又は2種以上の
元素を添加したものが開発されている。例えば、特開平
6−184669号公報に記載の配管は、Zrを0.0
05乃至1質量%含有させ、P、Sn、Ag、Ti又は
R(Yを除く希土類元素)を少量含有させた銅合金によ
り形成されている。この配管は、Zrを含有させること
により耐孔食性を向上させている。この技術を従来例2
とする。また、神戸製鋼技法Vol.38 No.4
(1988)に記載の銅管は、Cu−Al−Sn系合金
からなり、CuにAl及びSnを微量に添加することに
より銅管の自然電位の上昇を抑制することができ、燐脱
酸銅からなる銅管と比較すると耐孔食性を向上させるこ
とができる。以下、この技術を従来例3という。
A third method is to improve the pitting corrosion resistance by alloying the copper forming the tube. As the corrosion-resistant copper alloy, a base material made of copper is used, and Mn, Sn, Al,
Ni, Mg, Zn, Si, Ti, Cr, Zr, Ag, A
One added with one or more elements selected from the group consisting of s and P has been developed. For example, the piping described in JP-A-6-184669 has Zr of 0.0
It is formed of a copper alloy containing 0.05 to 1 mass% of P, Sn, Ag, Ti or R (a rare earth element other than Y) in a small amount. This pipe has improved pitting corrosion resistance by containing Zr. This technology is the conventional example 2
And In addition, Kobe Steel Making Technique Vol. 38 No. Four
The copper tube described in (1988) is made of a Cu-Al-Sn-based alloy, and by adding a small amount of Al and Sn to Cu, it is possible to suppress an increase in the natural potential of the copper tube, and to remove phosphorus deoxidized copper. The pitting corrosion resistance can be improved as compared with a copper pipe made of. Hereinafter, this technique is referred to as Conventional Example 3.

【0010】また、潰食に対する材料面からの対策とし
ても、孔食に対する対策と同様に、いくつかの技術が提
案されている。例えば、特開平8−120456号公報
には銅管の内面にSnめっきを行う方法が開示されてい
る。また、特開昭61−231131号公報には銅の合
金化により強度向上及び耐食性向上を図る技術が開示さ
れ、特開平9−242983号公報には銅管の内面に樹
脂を被覆する技術が開示されている。
Further, as a countermeasure from the viewpoint of the material for erosion, some techniques have been proposed as well as a countermeasure against pitting corrosion. For example, JP-A-8-120456 discloses a method of performing Sn plating on the inner surface of a copper tube. Further, JP-A-61-231131 discloses a technique for improving strength and corrosion resistance by alloying copper, and JP-A-9-242983 discloses a technique for coating an inner surface of a copper pipe with a resin. Has been done.

【0011】しかしながら、前述の第1の方法、即ち、
従来例1のような残留炭素及び残留油分を除去する方法
では、残留炭素及び残留油分に起因する孔食の発生は抑
制できるものの、例えば井戸水を使用する場合等に、こ
の井戸水に含まれる塩素イオン(Cl-)、重炭酸イオ
ン/硫酸イオン比、溶剤酸素量及びpH値等の直接的な
腐食因子に起因する腐食を抑制することはできず、孔食
及び潰食の根本的な解決は難しい。更に、管内の不活性
ガスパージ又は吸引等の方法を行うためには焼鈍設備の
改造が必要になり、長尺コイルから残留炭素及び残留油
分を除去する場合には焼鈍時間を長くすることが必要に
なるため、銅管の生産性が低下してしまうという問題点
がある。
However, the first method described above, namely,
With the method for removing residual carbon and residual oil content as in Conventional Example 1, although the occurrence of pitting corrosion due to residual carbon and residual oil content can be suppressed, for example, when using well water, chlorine ions contained in this well water (Cl -), bicarbonate / sulfate ratio, can not be suppressed due to the direct corrosion factor corrosion solvents oxygen content and pH value, etc., is hard fundamental solution of pitting and潰食. Furthermore, in order to perform a method such as purging or suctioning an inert gas in the pipe, it is necessary to modify the annealing equipment, and it is necessary to lengthen the annealing time when removing residual carbon and residual oil from the long coil. Therefore, there is a problem that the productivity of the copper pipe is reduced.

【0012】また、前述の第2の方法、即ち、管内面に
保護皮膜を形成する方法においては、保護皮膜として銅
酸化膜を形成する場合、形成された銅酸化膜が脆く、ま
た、膜厚が厚い銅酸化膜を形成することが難しいため使
用時に消耗しやすく、長時間に亘り十分な耐食性を保つ
ことが難しいという問題点がある。また、酸化膜が部分
的に剥がれてしまうと、この剥がれた部分に局部電池が
形成され、耐食性がかえって低下する。
Further, in the above-mentioned second method, that is, the method of forming the protective film on the inner surface of the tube, when the copper oxide film is formed as the protective film, the formed copper oxide film is brittle and the film thickness is However, since it is difficult to form a thick copper oxide film, the copper oxide film is easily consumed during use, and it is difficult to maintain sufficient corrosion resistance for a long time. Further, if the oxide film is partly peeled off, a local battery is formed in this peeled part, and the corrosion resistance is rather deteriorated.

【0013】また、保護皮膜としてSn被覆層を形成す
る場合は、Sn被覆層を形成するためのめっき処理が必
要になるが、長尺の銅管の内部にめっきを行うために
は、無電解めっき以外の方法では困難である。しかしな
がら、無電解めっき法でめっきを行うと、めっき皮膜に
ピンホール等の欠陥が発生しやすい。また、銅管内部に
残炭、残油又は酸化物等が残存しているとSnめっきの
密着強度が低下し、めっき皮膜が部分的に剥がれやすく
なる。めっき皮膜が部分的に剥離すると、この部分に局
部電池が形成され、耐食性がかえって低下する。また、
給湯用銅管等高温で使用する銅管は、Snめっき層のS
nと銅管を形成しているCuとが反応し、Snめっき層
が脆い金属間化合物に変化していくため剥離しやすくな
り、耐食性が低下してしまうという問題点がある。
Further, when the Sn coating layer is formed as a protective film, a plating treatment for forming the Sn coating layer is required. However, in order to perform plating inside a long copper tube, electroless plating is required. It is difficult to use other methods than plating. However, when plating is performed by the electroless plating method, defects such as pinholes are likely to occur in the plating film. In addition, if residual carbon, residual oil, oxides, etc. remain inside the copper pipe, the adhesion strength of the Sn plating decreases, and the plating film is likely to partially peel off. When the plating film is partly peeled off, a local battery is formed in this part and the corrosion resistance is rather deteriorated. Also,
For copper pipes used at high temperatures such as hot water supply copper pipes, S of Sn plating layer
There is a problem that n reacts with Cu forming the copper tube to change the Sn plating layer into a brittle intermetallic compound, so that the Sn plating layer easily peels off and the corrosion resistance decreases.

【0014】また、第3の方法、即ち、従来例2及び従
来例3等に記載の銅を合金化する方法は、銅の合金化に
よって銅の自然電極電位が変化し、また銅の硬さが硬く
なるため耐食性は改善される。しかしながら、合金化に
よって、変形抵抗及び加工硬化係数が大きくなるため、
製造時の焼鈍回数が増加する及び小径管の製造が難しく
なる等の問題が生じ、製造コストの増大を招きやすいと
いう問題点がある。
The third method, that is, the method of alloying copper described in Conventional Example 2 and Conventional Example 3 changes the natural electrode potential of copper due to alloying of copper, and the hardness of copper. Corrosion resistance is improved due to the hardened steel. However, alloying increases the deformation resistance and work hardening coefficient, so
There are problems that the number of times of annealing at the time of manufacturing increases and that it becomes difficult to manufacture a small-diameter pipe, and the manufacturing cost easily increases.

【0015】また、樹脂を内面に被覆する方法も考えら
れるが、この方法では、樹脂の経時変化により銅管との
密着性が低下するという問題点がある。また、内面樹脂
被覆銅管はリサイクル性が低いという問題点もある。
A method of coating the resin on the inner surface is also conceivable, but this method has a problem that the adhesiveness with the copper pipe is deteriorated due to the change of the resin with time. Further, there is a problem that the inner surface resin-coated copper pipe has low recyclability.

【0016】上述の問題点を解決するために、本発明者
等は、銅管の表面に非晶質の無機セラミックスを被覆
し、上述の問題を起こすことなく銅管の耐食性を改善す
る方法を開発し、特開2001−183089号公報、
特開2001−280890号公報、特開2001−2
79474号公報及び特開2001−280891号公
報において開示した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have proposed a method of coating the surface of a copper pipe with an amorphous inorganic ceramic to improve the corrosion resistance of the copper pipe without causing the above-mentioned problems. Developed, JP 2001-183089 A,
JP 2001-280890 A, JP 2001-2
It has been disclosed in JP-A-79474 and JP-A-2001-280891.

【0017】この方法によれば、使用環境によって異な
る水質によらず、低温から高温まで広い温度範囲に亘っ
て銅管の耐孔食性及び耐潰食性等の耐食性を長時間良好
に保つことができる。特に、基材が極めて大きな線膨張
率を有するため皮膜材との線膨張率の違いによる剥離が
問題にされてきた銅又は銅合金の皮膜防食法において、
分子構造中に有機基を有することにより、無機材料であ
りながら可撓性を付与させることができ、上述の種々の
腐食に強い銅管を提供することができる。また給湯器用
熱交換器においては、通水部の外面が強酸性凝縮水に曝
される厳しい環境下においても優れた耐食性及び耐酸性
を示す。
According to this method, it is possible to maintain good corrosion resistance such as pitting corrosion resistance and erosion resistance of the copper pipe for a long time over a wide temperature range from low temperature to high temperature regardless of the water quality which varies depending on the use environment. . In particular, in the coating anticorrosion method of copper or copper alloy, which has been a problem of peeling due to the difference in linear expansion coefficient with the coating material because the base material has an extremely large linear expansion coefficient,
By having an organic group in the molecular structure, it is possible to impart flexibility even though it is an inorganic material, and it is possible to provide a copper tube resistant to the above-mentioned various corrosions. Further, the heat exchanger for a water heater shows excellent corrosion resistance and acid resistance even in a severe environment in which the outer surface of the water passage portion is exposed to the strongly acidic condensed water.

【0018】非晶質セラミックス等の無機皮膜は、水及
び水溶液等と反応せずに、水系流体に対して化学的に安
定である。また、十分な硬さを有するため、水との摩擦
にも強い。そのため、この無機皮膜を例えば銅管の表面
に形成した場合、孔食及び潰食等銅管内における通水に
よる腐食、蟻の巣状腐食、アンモニア、亜硫酸ガス、硫
化水素等の環境因子に由来する腐食、並びにこれらの環
境因子を含む凝縮水による管外表面からの腐食に対して
は理想的な特性を備え、耐食性及び耐酸性が良好であ
る。更に、耐熱性にも優れている。更にまた、無機皮膜
が形成された銅管及び熱交換器は、再溶解することによ
って無機皮膜が溶湯表面に分離しスラグとなるため、樹
脂皮膜と比べて素材のリサイクル性が優れている。
The inorganic film such as amorphous ceramics is chemically stable to an aqueous fluid without reacting with water, an aqueous solution or the like. Further, since it has sufficient hardness, it is strong against friction with water. Therefore, when this inorganic film is formed on the surface of a copper pipe, for example, corrosion due to water flow in the copper pipe such as pitting and erosion, ant nest corrosion, ammonia, sulfurous acid gas, environmental factors such as hydrogen sulfide It has ideal characteristics for corrosion caused by condensed water containing these environmental factors and corrosion from the outer surface of the pipe, and has good corrosion resistance and acid resistance. Furthermore, it has excellent heat resistance. Furthermore, the copper pipe and the heat exchanger on which the inorganic film is formed are excellent in recyclability of the material as compared with the resin film, because the inorganic film is separated on the surface of the molten metal to become slag by remelting.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術においては、以下に示すような問題点があ
る。銅管及び熱交換器に非晶質セラミックス皮膜を形成
して腐食を防止する技術においては、製造条件によって
は銅基材と皮膜との間の密着強度が低く、使用期間中に
銅表面の非晶質セラミックス皮膜が剥離してしまい、所
望の機能を満たさなくなる場合がある。即ち、通常の製
造工程を経た銅基材の表面又は脱脂及び酸洗した銅基材
表面に無機皮膜を形成させても、その使用環境によって
は耐久性が劣り、初期の耐食性、耐酸性及び耐熱性を維
持できないという問題点がある。
However, the above-mentioned conventional techniques have the following problems. In the technology to prevent corrosion by forming an amorphous ceramics film on the copper tube and heat exchanger, the adhesion strength between the copper base material and the film is low depending on the manufacturing conditions, and the non-corrosion of the copper surface is The crystalline ceramic film may peel off and may not satisfy the desired function. That is, even if an inorganic coating is formed on the surface of a copper base material that has undergone a normal manufacturing process or on the surface of a copper base material that has been degreased and pickled, durability is inferior depending on the usage environment, and initial corrosion resistance, acid resistance and heat resistance There is a problem that the sex cannot be maintained.

【0020】このように、銅表面と非晶質セラミックス
皮膜との密着性が不十分である場合には、皮膜が剥離し
てしまうという不具合が発生する。従って、非晶質セラ
ミックス皮膜自体の耐食性、耐酸性、耐摩耗性及び耐熱
性が優れていても、皮膜が剥離してしまえば、前述の優
れた特性を維持することはできない。この問題は特に厳
しい環境下で使用される銅管及び熱交換器においては致
命的であり、その特性及び機能を長期にわたって維持す
ることができなくなってしまう。
As described above, when the adhesion between the copper surface and the amorphous ceramic film is insufficient, the film peels off. Therefore, even if the amorphous ceramic coating itself has excellent corrosion resistance, acid resistance, abrasion resistance, and heat resistance, the above-mentioned excellent characteristics cannot be maintained if the coating peels off. This problem is fatal in a copper tube and a heat exchanger used in a particularly severe environment, and it becomes impossible to maintain its characteristics and functions for a long period of time.

【0021】また、上述の従来の技術においては、非晶
質セラミックス皮膜が被覆された銅管及び熱交換器は、
液状の非晶質セラミックス皮膜形成溶液を銅管等の表面
に塗布する工程と、塗布後の溶液を加熱する工程を経て
製造されるが、処理溶液の塗装むら及び熱交換器外面に
おける複雑な形状の部位の塗り残し等により、皮膜焼成
後に皮膜を形成していない部分が存在する場合がある。
この場合にも、前述の皮膜が剥離する場合と同様に、銅
管及び熱交換器にとっては致命的な欠陥となる。
Further, in the above-mentioned conventional technique, the copper tube and the heat exchanger coated with the amorphous ceramics film are
It is manufactured through the steps of applying a liquid amorphous ceramics film-forming solution to the surface of a copper tube, etc., and heating the solution after application, but there are coating unevenness of the processing solution and a complicated shape on the outer surface of the heat exchanger. There may be a part where the coating is not formed after the coating is baked due to the uncoated portion of the part.
In this case as well, similarly to the case where the above-mentioned film is peeled off, it becomes a fatal defect for the copper tube and the heat exchanger.

【0022】即ち、酸性雰囲気中又は高温雰囲気中にお
いて前記銅管及び熱交換器等を使用する場合、塗装むら
及び塗り残しにより皮膜が形成されなかった部分並びに
剥離により皮膜が消失した部分から酸化腐食が進行し、
表面の形態が変化する。このため、この部分から皮膜が
更に剥離し始める。この悪循環を繰返して長期的に広範
囲にわたる腐食及び皮膜の剥離を生じてしまう。なお、
特開2000−33327号公報には、複雑な形状の銅
管表面に処理溶液を塗布して無機皮膜を形成する場合
に、銅管表面にその表面形状に起因する気泡が発生して
塗装むらの原因となることを防止するために、処理溶液
を超音波振動攪拌し、更に銅管を処理溶液に浸漬しなが
ら減圧する方法が開示されている。また、特開2000
−336288号公報には、皮膜を電着塗装する方法が
提案されている。しかし、いずれの方法も設備コストの
増大が大きく現実的ではない。
That is, when the copper pipe and the heat exchanger are used in an acidic atmosphere or a high temperature atmosphere, oxidation corrosion is caused from a portion where the coating is not formed due to uneven coating and unpainted portion and a portion where the coating is lost due to peeling. Progresses,
The morphology of the surface changes. Therefore, the film starts to peel off from this portion. This vicious cycle is repeated to cause extensive corrosion and film peeling over a long period of time. In addition,
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-33327, when a treatment solution is applied to the surface of a copper pipe having a complicated shape to form an inorganic film, bubbles are generated on the surface of the copper pipe due to the surface shape of the copper pipe, and uneven coating occurs. In order to prevent the problem, a method is disclosed in which the treatment solution is ultrasonically vibrated and agitated, and further the pressure is reduced while the copper tube is immersed in the treatment solution. In addition, JP 2000
JP-A-336288 proposes a method of electrodeposition coating a film. However, neither method is realistic because the equipment cost increases significantly.

【0023】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、耐食性、耐酸性、耐摩耗性及び耐熱性が優
れた無機皮膜を銅管又は給湯器用熱交換器の構成部品等
の表面上に形成させる方法において、基材と無機皮膜と
の間の密着強度が高く耐久性が優れた無機皮膜を形成す
る方法、この方法により形成された無機皮膜被覆銅又は
銅合金部材、給湯器用熱交換器及びその製造方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an inorganic coating excellent in corrosion resistance, acid resistance, wear resistance and heat resistance is applied to the surface of a copper pipe or a component of a heat exchanger for a water heater. In the method of forming on the above, a method of forming an inorganic film having high adhesion strength between the base material and the inorganic film and excellent durability, an inorganic film-coated copper or copper alloy member formed by this method, heat for a water heater An object of the present invention is to provide an exchanger and a manufacturing method thereof.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明に係る無機皮膜被
覆銅又は銅合金部材は、銅又は銅合金からなる部材と、
この部材にアルカリ水溶液を接触させることにより前記
部材の表面の少なくとも一部に形成され厚さが10乃至
1000nmでありCuO及びCu(OH) のうち
少なくとも一方を含む酸化皮膜と、この酸化皮膜上に形
成された無機皮膜と、を有することを特徴とする。
Means for Solving the Problems Inorganic film coating according to the present invention
The copper-clad or copper alloy member is a member made of copper or a copper alloy,
By contacting this member with an alkaline aqueous solution,
It is formed on at least a part of the surface of the member and has a thickness of 10 to
1000 nm and CuTwoO and Cu (OH) TwoOut of
An oxide film containing at least one and a shape on this oxide film
And an inorganic film formed.

【0025】本発明においては、前記部材にアルカリ水
溶液を接触させてその表面に酸化皮膜を形成することに
より、無機皮膜が前記酸化皮膜の酸素又は水酸基と強く
結合し、無機皮膜と部材との間の密着強度を向上させる
ことができる。これにより、無機皮膜の耐久性が向上
し、高速水流(水撃)による機械的負荷が印加される環
境及び高熱サイクル下で高濃度酸性水に曝されるような
厳しい環境においても優れた皮膜密着強度を維持するこ
とができる。また、部材をアルカリ性水溶液に接触させ
ることにより、部材及び酸化皮膜が無機皮膜に対して逆
の極性を持つようになる。これにより、部材及び酸化皮
膜と無機皮膜とが電着効果により強く密着する。この結
果、無機皮膜を形成する際に濡れ拡がり性が向上し、無
機皮膜を塗装むらなく形成することができる。従って、
皮膜が形成されない部分の発生を防止でき、致命的な寿
命低下を引き起こすことを防止することができる。更
に、酸化皮膜の表面には微小な凹凸が形成されるため、
この凹凸のアンカー効果により、部材及び酸化皮膜と無
機皮膜との間の密着性がより一層向上する。
In the present invention, an alkaline aqueous solution is brought into contact with the member to form an oxide film on the surface of the member, whereby the inorganic film is strongly bonded to oxygen or hydroxyl groups of the oxide film, so that the inorganic film and the member are separated from each other. The adhesion strength of can be improved. As a result, the durability of the inorganic film is improved, and excellent film adhesion is achieved in an environment where a mechanical load is applied by a high-speed water stream (water hammer) and in a severe environment where it is exposed to highly concentrated acidic water under a high heat cycle. The strength can be maintained. Further, by bringing the member into contact with the alkaline aqueous solution, the member and the oxide film have opposite polarities to the inorganic film. This strongly adheres the member and the oxide film to the inorganic film due to the electrodeposition effect. As a result, the wet spreadability is improved when forming the inorganic film, and the inorganic film can be formed without uneven coating. Therefore,
It is possible to prevent the occurrence of a portion where a film is not formed, and prevent a fatal decrease in life. Furthermore, since minute irregularities are formed on the surface of the oxide film,
Due to the anchor effect of the unevenness, the adhesion between the member and the oxide film and the inorganic film is further improved.

【0026】本発明に係る銅又は銅合金部材表面への無
機皮膜形成方法は、銅又は銅合金からなる部材にアルカ
リ水溶液を接触させて前記部材の表面の少なくとも一部
に厚さが10乃至1000nmでありCuO及びCu
(OH)のうち少なくとも一方を含む酸化皮膜を形成
する工程と、前記酸化皮膜上に無機皮膜を形成する工程
と、を有することを特徴とする。
In the method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to the present invention, a member made of copper or a copper alloy is brought into contact with an alkaline aqueous solution so that at least a part of the surface of the member has a thickness of 10 to 1000 nm. And Cu 2 O and Cu
The method is characterized by including a step of forming an oxide film containing at least one of (OH) 2 and a step of forming an inorganic film on the oxide film.

【0027】本発明に係る給湯用熱交換器は、銅又は銅
合金製の缶体と、この缶体の内部に設けられた銅又は銅
合金製のフィン材と、前記フィン材を挿通するように連
結された銅又は銅合金製の管と、を有し、少なくとも前
記缶体の内表面及び前記管の外表面にアルカリ水溶液を
接触させることにより厚さが10乃至1000nmであ
りCuO及びCu(OH)のうち少なくとも一方を
含む酸化皮膜が形成され、この酸化皮膜上に無機皮膜が
形成されていることを特徴とする。
The hot water heat exchanger according to the present invention is configured such that a can body made of copper or a copper alloy, a fin material made of copper or a copper alloy provided inside the can body, and the fin material are inserted. And a tube made of copper or a copper alloy connected to each other, and having a thickness of 10 to 1000 nm by contacting at least the inner surface of the can body and the outer surface of the tube with Cu 2 O, An oxide film containing at least one of Cu (OH) 2 is formed, and an inorganic film is formed on the oxide film.

【0028】本発明に係る給湯用熱交換器の製造方法
は、銅又は銅合金製の缶体と、この缶体の内部に設けら
れた銅又は銅合金製のフィン材と、前記フィン材を挿通
するように連結された銅又は銅合金製の管とを有する熱
交換器本体を組み立てる工程と、少なくとも前記缶体の
内表面及び前記管の外表面にアルカリ水溶液を接触させ
て前記内表面及び前記外表面に厚さが10乃至1000
nmでありCuO及びCu(OH)のうち少なくと
も一方を含む酸化皮膜を形成する工程と、前記酸化皮膜
上に無機皮膜を形成する工程と、を有することを特徴と
する。
A method of manufacturing a heat exchanger for hot water supply according to the present invention comprises a can body made of copper or a copper alloy, a fin material made of copper or a copper alloy provided inside the can body, and the fin material. A step of assembling a heat exchanger body having a tube made of copper or a copper alloy connected so as to be inserted, and contacting at least an inner surface of the can body and an outer surface of the tube with an alkaline aqueous solution; The outer surface has a thickness of 10 to 1000.
It has a step of forming an oxide film having a thickness of at least one of Cu 2 O and Cu (OH) 2 and a step of forming an inorganic film on the oxide film.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】上述のように、給水給湯配管用銅
管及び熱交換器等の表面に形成させる無機皮膜は、温度
差、管内流速、外環境及び水質の違いにかかわらず長時
間使用しても剥がれることなく耐食性、耐酸性、耐摩耗
性及び耐熱性等を維持する必要がある。また、前記熱交
換器等においては、その厳しい環境故に、無機皮膜に少
しでも塗装むらがあればその部分が選択的に侵食されて
しまう。従って、無機皮膜処理溶液の塗布工程における
塗工性が良好である必要がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, the inorganic film formed on the surfaces of the copper pipes for water supply and hot water supply pipes and heat exchangers is used for a long time regardless of the difference in temperature, pipe flow velocity, external environment and water quality. Even if it does not peel off, it is necessary to maintain corrosion resistance, acid resistance, abrasion resistance, heat resistance and the like. Further, in the heat exchanger and the like, due to the harsh environment, if there is even a slight coating unevenness in the inorganic coating, that portion will be selectively eroded. Therefore, it is necessary that the coatability in the coating step of the inorganic coating treatment solution is good.

【0030】本発明者等はこのような銅部材の表面に無
機皮膜を形成させる際の問題点を解決するべく鋭意実験
研究した結果、適当な条件で銅部材の表面に前処理を施
して銅部材の表面にCuO及びCu(OH)の少な
くとも一方を含み、厚さが10乃至1000nmである
酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜上に無機皮膜を形成す
ることにより、無機皮膜が前記酸化皮膜の酸素又は水酸
基と強く結合し、無機皮膜塗料の塗工性が向上すると共
に、銅部材と無機皮膜の間の密着強度が向上することを
見出した。
The inventors of the present invention have conducted diligent experimental research to solve the problems in forming an inorganic film on the surface of such a copper member, and as a result, performed a pretreatment on the surface of the copper member under appropriate conditions to obtain copper. By forming an oxide film containing at least one of Cu 2 O and Cu (OH) 2 on the surface of the member and having a thickness of 10 to 1000 nm, and forming an inorganic film on the oxide film, the inorganic film is It has been found that it strongly binds to oxygen or a hydroxyl group of the oxide film, improves the coatability of the inorganic film coating material, and improves the adhesion strength between the copper member and the inorganic film.

【0031】以下、本発明の実施例について具体的に説
明する。本実施例においては、基材として銅又は銅合金
からなる管(銅管)を使用し、先ず、この銅管の表面、
即ち、内面及び外面を脱脂洗浄して、表面に付着してい
る油分を除去する。次に、この銅管の表面を酸により洗
浄して、前記表面に形成されている酸化物を除去する。
その後、この銅管をpHが10以上で酸化剤を含み常温
のアルカリ性水溶液に浸漬して、管の表面にCuO及
びCu(OH)のうち少なくとも一方を含み、厚さが
10乃至1000nmである酸化皮膜を形成する。
Examples of the present invention will be specifically described below. In this embodiment, a pipe made of copper or a copper alloy (copper pipe) is used as a base material, and first, the surface of the copper pipe,
That is, the inner surface and the outer surface are degreased and washed to remove oil adhering to the surface. Next, the surface of this copper tube is washed with an acid to remove the oxide formed on the surface.
Then, the copper tube is immersed in an alkaline aqueous solution having a pH of 10 or more and an oxidizing agent at room temperature to contain at least one of Cu 2 O and Cu (OH) 2 on the surface of the tube and has a thickness of 10 to 1000 nm. To form an oxide film.

【0032】次に、前記酸化皮膜上に無機皮膜を形成す
る。無機皮膜としては、例えば、Si−CH3結合及び
Si−O結合を有するものを形成する。下記化学式1に
示すSi−CH3結合、Si−O結合及び末端に水酸基
(−OH)を含む構成を有するアルコキシド系の溶液に
アルコールを加えて適当な濃度にして無機皮膜処理溶液
を作製する。その後、この無機皮膜処理溶液を銅基材表
面に塗布する。
Next, an inorganic film is formed on the oxide film. As the inorganic film, for example, a film having a Si—CH 3 bond and a Si—O bond is formed. An alcohol is added to an alkoxide-based solution having a structure containing a Si—CH 3 bond, a Si—O bond, and a hydroxyl group (—OH) at the end, represented by the following chemical formula 1, to give an appropriate concentration to prepare an inorganic film treatment solution. Then, this inorganic film treatment solution is applied to the surface of the copper substrate.

【0033】[0033]

【化1】 [Chemical 1]

【0034】その後、不活性ガス又は還元性ガス雰囲気
中において前記銅管を50乃至600℃の温度範囲まで
加熱する。これにより、前記無機皮膜処理溶液は脱水縮
合反応を起こし、水酸基の酸素の手が切れて他の酸素又
はSiと結合し、下記化学式2に示す構造を有する非晶
質のセラミックス膜が形成される。一方、前記処理溶液
が脱水縮合反応する時に、酸化皮膜の最表面にある不安
定なCuO及び/又はCu(OH)も皮膜層内の結
合から手を切って、酸化皮膜の表面と皮膜処理溶液とが
お互い手を出し合って結合する。従って、この酸化皮膜
と形成される無機皮膜との密着強度が優れた構造が得ら
れる。このように、銅管表面に塗布された前記処理溶液
は、熱処理により銅基材表面にSi−CH3結合及びS
i−O結合を有する均一な非晶質の無機皮膜を形成す
る。その後、前記銅管を室温まで冷却する。
After that, the copper tube is heated to a temperature range of 50 to 600 ° C. in an inert gas or reducing gas atmosphere. As a result, the inorganic film treatment solution causes a dehydration condensation reaction, the oxygen of the hydroxyl group is cut off, and bonds with other oxygen or Si to form an amorphous ceramic film having a structure represented by the following chemical formula 2. . On the other hand, when the treatment solution undergoes a dehydration condensation reaction, unstable Cu 2 O and / or Cu (OH) 2 on the outermost surface of the oxide film is also cut off from the bond in the film layer to form a surface of the oxide film. The coating solution and the coating solution come together to bond. Therefore, a structure having excellent adhesion strength between the oxide film and the formed inorganic film can be obtained. As described above, the treatment solution applied to the surface of the copper tube is subjected to heat treatment to form Si—CH 3 bonds and S on the surface of the copper substrate.
A uniform amorphous inorganic film having an i-O bond is formed. Then, the copper tube is cooled to room temperature.

【0035】[0035]

【化2】 [Chemical 2]

【0036】本実施例においては、銅管の表面にCu
O及び/又はCu(OH)を含む酸化皮膜を形成させ
ることにより、無機皮膜処理溶液を塗布し加熱処理する
際に、無機皮膜処理溶液の脱水縮合反応に伴い、無機皮
膜が銅基材表面のCuO及び/又はCu(OH)
強固に結合し、無機皮膜と銅基材との密着強度が向上す
る。このため、形成後の無機皮膜が割れたり剥がれたり
することがない。
In this embodiment, Cu 2 is formed on the surface of the copper tube.
By forming an oxide film containing O and / or Cu (OH) 2 , when the inorganic film treatment solution is applied and heat-treated, the inorganic film becomes a copper substrate surface due to the dehydration condensation reaction of the inorganic film treatment solution. Of Cu 2 O and / or Cu (OH) 2 to improve the adhesion strength between the inorganic film and the copper substrate. Therefore, the formed inorganic film does not crack or come off.

【0037】また、無機皮膜を形成するシリカ等の金属
酸化物が通常「正」に帯電しているのに対して、アルカ
リ水溶液で前処理を行い表面に酸化銅又は亜酸化銅から
なる酸化皮膜を形成すると、銅基材及び酸化皮膜は
「負」に帯電するため、銅基材及び酸化皮膜と、金属酸
化物を含む無機皮膜との間に、簡易的な電着塗装状態が
形成される。即ち、銅表面のCuO及び/又はCu
(OH)を含む酸化皮膜は、前記処理溶液に対して逆
の極性を示す。このため、無機皮膜処理溶液は酸化皮膜
の表面における濡れ拡がり性が優れ、複雑な形状及び構
造を有する表面に塗装する際にも塗装むらや塗り残しを
防止できるため塗工性が優れ、また、銅基材と無機皮膜
との間の密着強度の向上にも寄与しているものと考えら
れる。更に、銅基材の表面に前記酸化皮膜を形成するこ
とによりその表面が粗面化され、アンカー効果により銅
基材と無機皮膜との間の密着強度が向上していることも
考えられる。即ち、本実施例において、銅基材と無機皮
膜との間の密着力は、(1)化学結合効果、(2)電着
効果、(3)アンカー効果、により向上する。
Further, while metal oxides such as silica which form an inorganic film are usually “positively” charged, an oxide film made of copper oxide or cuprous oxide is pre-treated with an alkaline aqueous solution. , The copper base material and the oxide film are negatively charged, so that a simple electrodeposition coating state is formed between the copper base material and the oxide film and the inorganic film containing the metal oxide. . That is, Cu 2 O and / or Cu on the copper surface
The oxide film containing (OH) 2 has a polarity opposite to that of the treatment solution. Therefore, the inorganic coating treatment solution has excellent wettability and spreadability on the surface of the oxide coating, and even when coating on a surface having a complicated shape and structure, it has excellent coatability because it can prevent coating unevenness and unpainted residue. It is considered that this also contributes to the improvement of the adhesion strength between the copper base material and the inorganic film. Further, it is considered that the oxide film is formed on the surface of the copper base material to roughen the surface thereof, and the adhesion strength between the copper base material and the inorganic coating is improved by the anchor effect. That is, in this example, the adhesion between the copper base material and the inorganic coating is improved by (1) chemical bonding effect, (2) electrodeposition effect, and (3) anchor effect.

【0038】なお、銅基材を酸性水溶液により前処理し
て銅基材の表面を適当に粗面化した後、無機皮膜を形成
しても、銅基材と無機皮膜との間の密着強度はほとんど
向上しない。従って、酸化皮膜を形成することによる銅
基材と無機皮膜との間の密着強度の向上は、酸化皮膜の
形状に起因するアンカー効果によるものだけではなく、
前述の化学結合効果及び電着効果にもよることがわか
る。
Even if an inorganic film is formed after the surface of the copper substrate is appropriately roughened by pretreating the copper substrate with an acidic aqueous solution, the adhesion strength between the copper substrate and the inorganic film is high. Does not improve much. Therefore, the improvement of the adhesion strength between the copper base material and the inorganic film by forming the oxide film is not only due to the anchor effect resulting from the shape of the oxide film,
It can be seen that it depends on the above-mentioned chemical bonding effect and electrodeposition effect.

【0039】更に、前述のようにして形成された無機皮
膜は、(1)緻密で水分を透過させない、(2)硬さが
硬く水(水又は水溶液)との摩耗により消耗し難い、
(3)表面が滑らかで水の流れを乱さず、水中に含まれ
る不溶分の析出が起き難い、(4)水と反応せず、撥水
性を有し、長時間水中にあっても腐食及び変質を起こさ
ない、(5)絶縁性であるため、水に溶解しているイオ
ンの析出が起こり難い、(6)低温から高温まで広い温
度範囲に亘って安定であり、水又は環境の温度に依存せ
ず安定した耐食性を保つ、等多くの優れた特性を備える
ため、銅管及び熱交換器に耐孔食性及び耐潰食性等の耐
食性並びに耐酸性等の特性を付与するのに最適である。
また、例えば、上記無機皮膜が形成された銅管又は熱交
換器をそのままの状態で溶解炉に投入すると、溶解過程
において無機皮膜は銅から分離して溶湯表面に浮遊しス
ラグとなるため、容易に回収できる。このスラグ除去後
の銅溶湯を精練(脱ガス、ノロ曳き)した後、鋳造する
ことによって、銅として再生することが可能である。こ
のため、本実施例の無機皮膜被覆銅管はリサイクル性も
優れている。
Furthermore, the inorganic film formed as described above is (1) dense and impermeable to water, (2) hard and hard to wear due to abrasion with water (water or aqueous solution),
(3) The surface is smooth and does not disturb the flow of water, precipitation of insoluble matter contained in water is unlikely to occur, (4) Does not react with water, has water repellency, corrodes even if it is in water for a long time. (5) Because it is insulating, it does not easily precipitate ions that are dissolved in water. (6) It is stable over a wide temperature range from low to high temperatures, and is stable to water or environmental temperatures. Since it has many excellent properties such as maintaining stable corrosion resistance without depending on it, it is most suitable for giving corrosion resistance such as pitting corrosion resistance and erosion resistance to copper tube and heat exchanger, and acid resistance. .
Further, for example, when the copper tube or heat exchanger on which the inorganic film is formed is charged into the melting furnace as it is, the inorganic film is separated from copper in the melting process and floats on the surface of the molten metal to form slag, which is easy. Can be collected. It is possible to regenerate as copper by refining (degassing, pulling out) the molten copper after removing the slag and then casting. Therefore, the inorganic film-coated copper pipe of this example is also excellent in recyclability.

【0040】なお、本発明において、銅(銅又は銅合
金)とは、無酸素銅、りん脱酸銅、タフピッチ銅、Cu
−Fe−P合金、Cu−Mn−P合金、Cu−Ni−S
i合金、Cu−Sn−P合金及びCu−Zn合金等であ
るが、この他銅合金と称されるものであれば全てに適用
することができる。また、銅基材表面と無機皮膜との間
の密着強度、銅基材表面と無機皮膜の界面における膨れ
の防止等の観点から、銅基材が含有する酸素量は30p
pm以下、水素量は2ppm未満であることが望まし
い。
In the present invention, copper (copper or copper alloy) means oxygen-free copper, phosphorous deoxidized copper, tough pitch copper, Cu.
-Fe-P alloy, Cu-Mn-P alloy, Cu-Ni-S
The i alloy, the Cu-Sn-P alloy, the Cu-Zn alloy, and the like can be applied to all the other alloys so-called copper alloys. Further, from the viewpoint of adhesion strength between the copper base material surface and the inorganic coating, prevention of swelling at the interface between the copper base material surface and the inorganic coating, and the like, the amount of oxygen contained in the copper base material is 30 p.
It is desirable that the amount of hydrogen is pm or less and the amount of hydrogen is less than 2 ppm.

【0041】銅管の形状としては、主として配管用に使
用される平滑管、主として熱交換器用の伝熱管として使
用される内面溝付管、ローフィンチューブ及びコルゲー
ト管等があり、これ以外にもあらゆる形状の銅管に適用
可能である。また、ローフィンチューブ、神戸製鋼所製
トップクロス及び神戸製鋼製エンドクロスのように、前
記伝熱管の表面を複雑に塑性加工することにより有効伝
熱面積を増大させたような複雑な形状を有する伝熱管表
面においても、皮膜のむらをなくし、密着強度を向上さ
せることができる。
As the shape of the copper tube, there are a smooth tube mainly used for piping, an inner grooved tube mainly used as a heat transfer tube for a heat exchanger, a low fin tube, a corrugated tube and the like. It can be applied to copper pipes of any shape. Further, like a low fin tube, Kobe Steel top cloth and Kobe steel end cloth, it has a complicated shape such that the effective heat transfer area is increased by complexly plastically processing the surface of the heat transfer tube. Even on the surface of the heat transfer tube, it is possible to eliminate the unevenness of the film and improve the adhesion strength.

【0042】また、前記アルカリ性水溶液は、通常洗浄
液等に使用されるものでも良く、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化アンモニウムといった無機化合物
の水溶液、又は水酸化テトラメチルアンモニウム若しく
はコリンといった有機化合物の水溶液を使用することも
できる。
Further, the alkaline aqueous solution may be one that is usually used for a cleaning solution or the like, and may be an aqueous solution of an inorganic compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or ammonium hydroxide, or an organic compound such as tetramethylammonium hydroxide or choline. It is also possible to use an aqueous solution.

【0043】更に、アルカリ性水溶液に添加される酸化
剤には、溶存空気、酸素、過酸化物、次塩素酸塩、亜塩
素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、ペルオキソ硫酸塩、ペ
ルオキソ二硫酸塩、過マンガン酸塩、クロム酸、並びに
第3B族(第IIIB族)、第4B族(第IVB族)及び第
5B族(第VB族)に属する可溶性金属イオン等がある
が、この他に銅又は銅合金表面の酸化剤として作用する
ものであれば全て適用できる。
Further, the oxidizing agent added to the alkaline aqueous solution includes dissolved air, oxygen, peroxide, hypochlorite, chlorite, perchlorate, persulfate, peroxosulfate and peroxodioxide. There are sulfates, permanganates, chromic acid, and soluble metal ions belonging to Group 3B (Group IIIB), Group 4B (Group IVB) and Group 5B (Group VB). Any material that acts as an oxidizing agent for the surface of copper or copper alloy can be applied.

【0044】アルカリ水溶液中における前記酸化剤の濃
度は、酸化剤の種類及び処理溶液の温度等に依存するエ
ッチングスピード及び表面酸化能力に応じて適宜選択さ
れるが、通常、濃度は40乃至300g/リットルの範
囲である。例えば過酸化水素の場合、規定の酸化皮膜厚
さを得るために生産性を考慮して処理能力を向上させる
のであれば、濃度は40乃至200g/リットルである
ことが好ましく、濃度が50乃至90g/リットルであ
ることがより好ましい。また、必要に応じて処理溶液温
度を90℃程度まで上昇させることにより、より優れた
処理能力を得ることができる。但し、高温で処理を行う
と均一な酸化皮膜を得ることが困難になり、作業者の危
険性も高まり、コストも上昇するため、特に必要がなけ
れば、常温で処理を行うか、高温でも過酸化水素の濃度
を40g/リットル以下にして処理を行うことが好まし
い。
The concentration of the oxidizing agent in the alkaline aqueous solution is appropriately selected depending on the etching speed and the surface oxidizing ability depending on the type of oxidizing agent, the temperature of the treatment solution, etc., but the concentration is usually 40 to 300 g / It is in the liter range. For example, in the case of hydrogen peroxide, the concentration is preferably 40 to 200 g / liter, and the concentration is 50 to 90 g if the treatment capacity is improved in consideration of productivity in order to obtain a specified oxide film thickness. / Liter is more preferable. Further, if necessary, by raising the temperature of the treatment solution to about 90 ° C., more excellent treatment capacity can be obtained. However, if the treatment is performed at a high temperature, it becomes difficult to obtain a uniform oxide film, the risk to the operator is increased, and the cost is increased. It is preferable to carry out the treatment with a hydrogen oxide concentration of 40 g / liter or less.

【0045】本発明において、銅管又は熱交換器等の部
材の表面に形成される無機皮膜は、上述のSi−CH3
結合及びSi−O結合を有する非晶質セラミックス皮膜
に限定されず、一般にゾルゲル法により液相から非晶質
セラミック固相を析出させる無機皮膜なら何でもよく、
また、多晶質皮膜、多孔質皮膜等であってもよい。この
ような無機皮膜を形成する場合においても、上述の酸化
皮膜を形成することにより、基材との密着強度を向上さ
せることができる。このため、伝熱管の伝熱促進を目的
として無機皮膜を形成する場合等においても、密着強度
向上に寄与し、耐久性の面で信頼性を向上させることが
できる。
In the present invention, the inorganic film formed on the surface of a member such as a copper tube or a heat exchanger is the above-mentioned Si--CH 3
The film is not limited to an amorphous ceramic film having a bond and a Si—O bond, and may be any inorganic film that generally deposits an amorphous ceramic solid phase from a liquid phase by a sol-gel method,
Further, it may be a polycrystalline film, a porous film or the like. Even when such an inorganic film is formed, the adhesion strength with the substrate can be improved by forming the above-mentioned oxide film. Therefore, even when an inorganic film is formed for the purpose of accelerating the heat transfer of the heat transfer tube, it contributes to the improvement of the adhesion strength and the reliability in terms of durability can be improved.

【0046】また、無機皮膜処理溶液には、本実施例に
示すSi−CH結合、Si−O結合及び水酸基(−O
H)を含むアルコキシド系の溶液の他に、例えば、Si
、ZrO、Al、TiO等を主成分とす
る金属アルコキシド系の重合体に適宜無機フィラー、金
属微粒子及びウィスカー等を加えたものを水及び/又は
アルコールにより適当な濃度に希釈した無機皮膜処理溶
液を使用することもできる。更に、無機皮膜処理溶液は
金属アルコキシド系重合体に有機成分を合成させたハイ
ブリッドポリマーであってもよく、主に無機材料とポリ
マーとの密着性を改善する目的で使用されるシランカッ
プリング材を含有していてもよい。これらの無機皮膜処
理溶液を使用しても、本実施例と同様の効果を得ること
ができる。
In addition, the inorganic film treatment solution contains the Si--CH 3 bond, the Si--O bond and the hydroxyl group (--O) shown in this embodiment.
In addition to the alkoxide-based solution containing H), for example, Si
O 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 and the like as a main component, a metal alkoxide-based polymer to which an inorganic filler, metal fine particles, whiskers and the like are appropriately added, to a suitable concentration with water and / or alcohol. It is also possible to use a diluted inorganic coating solution. Furthermore, the inorganic film treatment solution may be a hybrid polymer obtained by synthesizing an organic component in a metal alkoxide-based polymer, and a silane coupling material mainly used for the purpose of improving the adhesion between the inorganic material and the polymer is used. It may be contained. Even if these inorganic film treatment solutions are used, the same effect as that of this embodiment can be obtained.

【0047】また、吸収式冷凍機蒸発器用伝熱管の滴下
冷媒のぬれ広がり性を改善する目的で形成される無機親
水性皮膜の密着強度を改善するためにも、本発明は有用
である。
The present invention is also useful for improving the adhesion strength of the inorganic hydrophilic film formed for the purpose of improving the wettability and spreadability of the dropped refrigerant in the heat transfer tube for the absorption refrigerator evaporator.

【0048】また、本実施例においては銅管表面に無機
皮膜処理溶液を塗布する例を示したが、銅管表面に酸化
皮膜を形成した銅管をこの無機皮膜処理溶液に浸漬した
り、この無機皮膜処理溶液を前記銅管に対してスプレー
したり、前記無機皮膜処理溶液を銅管内に封入後液抜き
したり、銅管の長さが短い場合は前記無機皮膜処理溶液
を染み込ませたスポンジボールを銅管内に通管させたり
して、前記無機皮膜処理溶液を前記銅管の表面に付着さ
せてもよい。
In this embodiment, an example of applying the inorganic coating treatment solution to the surface of the copper pipe has been shown. However, a copper pipe having an oxide coating formed on the surface of the copper pipe is dipped in this inorganic coating treatment solution or An inorganic coating treatment solution was sprayed onto the copper pipe, the inorganic coating treatment solution was sealed in a copper pipe and then drained, or the inorganic coating treatment solution was impregnated when the length of the copper pipe was short. The sponge ball may be passed through a copper tube to adhere the inorganic coating treatment solution to the surface of the copper tube.

【0049】また、前記無機皮膜は単層であってもよ
く、2層、即ち、下層皮膜としてプライマ層を形成した
後、上層皮膜をコーティングしたものであってもよい。
無機皮膜の密着性をより良好にするためには、上層との
密着性が良く、且つ、素地である銅及び銅合金に対して
化学的親和性があり、熱膨張係数及び熱伝導率等の物理
的・熱的物性が上層皮膜に近く、さらに望ましくは素地
の変形に追随できるように大きな伸縮性を持つプライマ
層を下層として形成することが好ましい。
The inorganic coating may be a single layer or two layers, that is, a primer layer may be formed as a lower layer coating and then an upper layer coating may be coated.
In order to improve the adhesiveness of the inorganic film, the adhesiveness with the upper layer is good, and there is a chemical affinity for the base copper and copper alloy, such as the thermal expansion coefficient and thermal conductivity. It is preferable to form a primer layer having a physical and thermal physical property close to that of the upper layer film, and more preferably having a large elasticity so as to follow the deformation of the base material as the lower layer.

【0050】本実施例の方法により内表面及び外表面の
うち少なくとも一方に無機皮膜を被覆した銅管は、給湯
器用熱交換器等に組み込まれる伝熱管、給水給湯用及び
空調暖房用等の建築配管、ルームエアコンの機内配管、
並びにプレハブ型及びショーケース型等の冷蔵庫及び冷
凍庫の機内配管等に好適に使用できる。本発明において
は、銅管の使用用途に鑑みて、銅管の内表面及び外表面
のうち、耐食性及び親水性等の機能を付与させたい面を
選択して、上述の無機皮膜形成方法により、前記無機皮
膜を形成することができる。即ち、銅管の内表面及び外
表面のうち一方のみに無機皮膜を形成してもよく、両面
に無機皮膜を形成してもよい。
The copper pipe having at least one of the inner surface and the outer surface coated with an inorganic film by the method of the present embodiment is a heat transfer tube incorporated in a heat exchanger for a water heater, a water supply hot water supply, an air conditioner heating construction, etc. Piping, room air conditioner in-flight piping,
In addition, it can be suitably used for in-machine piping of refrigerators and freezers of prefabricated type and showcase type. In the present invention, in view of the intended use of the copper tube, of the inner surface and the outer surface of the copper tube, select the surface to which functions such as corrosion resistance and hydrophilicity are to be imparted, and by the above-mentioned inorganic film forming method, The inorganic film can be formed. That is, the inorganic film may be formed on only one of the inner surface and the outer surface of the copper tube, or may be formed on both surfaces.

【0051】また、上述したような無機皮膜形成方法に
より、銅製フィン材、銅製缶体及び銅管により構成され
た給湯器用熱交換器において、少なくとも缶体内側及び
銅管外表面に前記無機皮膜を形成することができる。こ
れにより、運転時に不可避的に発生する強酸性凝縮水に
よる腐食に対して優れた耐食性を持つ熱交換器を製造す
ることができる。このように、表面の少なくとも一部に
無機皮膜を被覆させた熱交換器は、給湯器用熱交換器及
び水を使用する熱交換器等に好適に使用することができ
る。
Further, in the heat exchanger for a water heater constituted by the copper fin material, the copper can body and the copper pipe by the inorganic film forming method as described above, the inorganic film is formed on at least the inside of the can body and the outer surface of the copper pipe. Can be formed. This makes it possible to manufacture a heat exchanger having excellent corrosion resistance against corrosion due to strongly acidic condensed water that is inevitably generated during operation. As described above, the heat exchanger in which at least a part of the surface is coated with the inorganic film can be suitably used for a heat exchanger for a water heater, a heat exchanger using water, and the like.

【0052】以下、本発明の構成要件である数値限定理
由について説明する。
The reasons for limiting the numerical values which are the constituent features of the present invention will be described below.

【0053】酸化皮膜の厚さ:10乃至1000nm 酸化皮膜の厚さが10nm未満であると、酸化皮膜の化
学組成が不安定になると共に、酸化皮膜が無機皮膜に化
学的に結合するために有効な皮膜厚さが不十分になる。
また、酸化皮膜の厚さが1000nmを超えると、酸化
皮膜の緻密さを保つことが極めて困難になるため、酸化
皮膜が脆くなる可能性がある。酸化皮膜が脆くなること
により酸化皮膜の強度が低下すると、この酸化皮膜上に
無機皮膜を形成した場合、酸化皮膜の破壊により銅基材
と無機皮膜との間の密着強度を維持できなくなってしま
う。従って、酸化皮膜の皮膜厚さは10乃至1000n
mであることが必要である。
Thickness of oxide film: 10 to 1000 nm When the thickness of the oxide film is less than 10 nm, the chemical composition of the oxide film becomes unstable and it is effective for chemically bonding the oxide film to the inorganic film. Film thickness becomes insufficient.
Further, if the thickness of the oxide film exceeds 1000 nm, it becomes extremely difficult to maintain the denseness of the oxide film, so that the oxide film may become brittle. When the strength of the oxide film decreases due to the oxide film becoming brittle, when the inorganic film is formed on this oxide film, the adhesion strength between the copper base material and the inorganic film cannot be maintained due to the destruction of the oxide film. . Therefore, the thickness of the oxide film is 10 to 1000n.
It must be m.

【0054】なお、銅基材上の酸化皮膜の厚さ及び組成
は、酸化皮膜処理工程で制御されることが好ましく、銅
基材の表面に始めから存在する自然酸化皮膜は、脱脂・
酸洗処理工程により予め除去されることが望ましい。
The thickness and composition of the oxide film on the copper substrate are preferably controlled in the oxide film treatment step, and the natural oxide film originally present on the surface of the copper substrate is degreased / degreased.
It is desirable to be removed in advance by the pickling process.

【0055】以下、酸化皮膜の膜厚測定方法について説
明する。銅の酸化物には酸化第2銅(CuO)及び酸化
第1銅(CuO)の2種類の形態があり、夫々銅の価
数が2価(Cu2+)及び1価(Cu)である。ま
た、銅合金の場合は、銅の酸化物以外に合金元素の酸化
物が形成されていることもある。このような酸化皮膜の
膜厚の測定は、電気化学的手法(カソード還元法)によ
り行うことができる。実際の酸化皮膜は、CuO、Cu
O、Cu(OH)、添加元素の酸化物等が混在して
いるが、本発明においては、それらが全てCuOであ
るとみなしたときの膜厚を酸化膜厚さとする。酸化皮膜
の厚さをT(nm)、分子量をM(CuO:143.
1(g))、電流密度をi(mA/cm)、酸化膜の
還元に要した時間をt(sec)、生成物1分子の還元
に対する電子数をn(CuO:2)、生成物の密度を
ρ(CuO:6.04(g/cm3))、ファラデー
数をF(96500(C/mol))とすると、下記数
式1により、酸化皮膜の厚さTを求めることができる。
本発明においては、この電気化学的手法により酸化皮膜
の膜厚を測定する。
The method for measuring the thickness of the oxide film will be described below. There are two types of oxides of copper, cupric oxide (CuO) and cuprous oxide (Cu 2 O). The valences of copper are divalent (Cu 2+ ) and monovalent (Cu + ), respectively. Is. Further, in the case of a copper alloy, an oxide of an alloy element may be formed in addition to the oxide of copper. The film thickness of such an oxide film can be measured by an electrochemical method (cathode reduction method). Actual oxide film is CuO, Cu
2 O, Cu (OH) 2 , oxides of additional elements, and the like are mixed, but in the present invention, the film thickness when they are all considered to be Cu 2 O is defined as the oxide film thickness. The thickness of the oxide film is T (nm) and the molecular weight is M (Cu 2 O: 143.
1 (g)), the current density is i (mA / cm 2 ), the time required for the reduction of the oxide film is t (sec), the number of electrons for the reduction of one molecule of the product is n (Cu 2 O: 2), Assuming that the density of the product is ρ (Cu 2 O: 6.04 (g / cm 3 )) and the Faraday number is F (96500 (C / mol)), the thickness T of the oxide film is calculated by the following mathematical formula 1. be able to.
In the present invention, the film thickness of the oxide film is measured by this electrochemical method.

【0056】[0056]

【数1】 [Equation 1]

【0057】なお、前述の電気化学的手法では、酸化皮
膜の成分が全てCuOであるとみなしたときの酸化皮
膜の膜厚を測定することはできるが、酸化皮膜の組成、
例えば、Cu(OH)の含有量を測定することはでき
ない。酸化皮膜の組成の測定は、X線電子分光法(X-Ra
y Photoelectron Spectroscopy:XPS法、ESCAと
もいう)により行うことができる。測定対象となる銅基
材表面の酸化皮膜にX線を照射し、光電効果により酸化
皮膜から放出される光電子の運動エネルギーを測定す
る。この運動エネルギーは、入射X線のエネルギーと電
子の酸化皮膜内における結合エネルギーとの差である。
電子の結合エネルギーは原子の結合状態により化学的に
シフトし、原子の結合状態が異なれば電子の結合エネル
ギーが異なるため、光電子の運動エネルギーのスペクト
ルを検出することにより、原子の結合状態を調べること
ができる。例えば、銅の水酸化物及び銅の酸化物に由来
するスペクトルであるCu軌道の狭域光電子スペ
クトルを測定することにより、銅の水酸化物及び酸化物
を特定できる。具体的には、Cu(OH)、CuO、
CuOに夫々相当するCu結合エネルギーのス
ペクトルピークは、Cu(OH):935、1eV、
CuO:933.7eV、CuO:932eVの部分
に代表的に発現するため、これらのピークを検出するこ
とにより、Cu(OH)、CuO及びCuOを検出
することができる。但し、これらのスペクトルピーク
は、測定機器及び測定条件によって多少変化するため、
測定機器に付随した標準の値により適宜補正することが
好ましい。また、XPS測定装置に装備されるイオンス
パッタリング装置により、酸化皮膜の表面をスパッタリ
ングし、前述の銅の水酸化物及び酸化物に由来するCu
結合エネルギーが検出されなくなるまでのスパッ
タリング時間を測定することにより、酸化皮膜の膜厚を
測定することができる。このように、XPS法により酸
化皮膜の膜厚並びに組成、即ち、Cu(OH)、Cu
O及びCuOの含有量を同時に測定することができ
る。このため、酸化皮膜の膜厚を測定する場合には、前
述の電気化学的手法に加え、必要に応じてこのXPS法
による測定を行い、XPS法の測定結果を参考値とする
ことができる。
In the electrochemical method described above, it is possible to measure the film thickness of the oxide film when all the components of the oxide film are assumed to be Cu 2 O, but the composition of the oxide film,
For example, it is not possible to measure the content of Cu (OH) 2 . The composition of the oxide film is measured by X-ray electron spectroscopy (X-Ra
y Photoelectron Spectroscopy: XPS method, also called ESCA). The oxide film on the surface of the copper substrate to be measured is irradiated with X-rays, and the kinetic energy of photoelectrons emitted from the oxide film by the photoelectric effect is measured. This kinetic energy is the difference between the energy of incident X-rays and the binding energy of electrons in the oxide film.
The binding energy of an electron is chemically shifted depending on the binding state of the atom, and if the binding state of the atom is different, the binding energy of the electron is different.Therefore, the binding state of the atom can be investigated by detecting the kinetic energy spectrum of photoelectrons. You can For example, the hydroxide and oxide of copper can be specified by measuring the narrow-range photoelectron spectrum of the Cu 2 p 3 orbital, which is the spectrum derived from the hydroxide and copper oxide of copper. Specifically, Cu (OH) 2 , CuO,
The spectral peaks of the Cu 2 p 3 binding energy corresponding to Cu 2 O are Cu (OH) 2 : 935, 1 eV,
Since CuO: 933.7 eV and Cu 2 O: 932 eV are typically expressed, Cu (OH) 2 , CuO and Cu 2 O can be detected by detecting these peaks. However, since these spectral peaks change somewhat depending on the measurement equipment and measurement conditions,
It is preferable to make appropriate corrections using standard values attached to the measuring device. Further, the surface of the oxide film is sputtered by an ion sputtering device equipped in the XPS measuring device, and the above-mentioned copper hydroxide and Cu derived from the oxide are used.
By 2 p 3 binding energy measure the sputtering time until no longer detected, it is possible to measure the film thickness of the oxide film. As described above, the film thickness and composition of the oxide film by the XPS method, that is, Cu (OH) 2 , Cu
The contents of O and Cu 2 O can be measured simultaneously. Therefore, when the film thickness of the oxide film is measured, in addition to the electrochemical method described above, the measurement by the XPS method is performed if necessary, and the measurement result of the XPS method can be used as a reference value.

【0058】アルカリ性水溶液のpH値:10以上 水溶液のpH値がアルカリ性域にある場合、pH値が高
くなるほど銅の溶出及び銅表面において溶出した銅イオ
ンの酸化が促進される。水溶液のpH値が10未満であ
ると、水溶液の温度を高くしても反応速度が遅くなるか
又は酸化皮膜を形成するための銅がほとんど溶出しなく
なってしまい、生産性が低下する。
PH value of alkaline aqueous solution : 10 or more When the pH value of the aqueous solution is in the alkaline range, the higher the pH value is, the more accelerated the elution of copper and the oxidation of copper ions eluted on the copper surface are. If the pH value of the aqueous solution is less than 10, the reaction rate will be slow even if the temperature of the aqueous solution is increased, or copper for forming an oxide film will hardly elute, and the productivity will be reduced.

【0059】また、本処理方法によれば、アルカリ水溶
液に酸化剤を添加することにより、溶出した銅イオンの
銅表面における亜酸化銅皮膜の形成を促すことができ
る。この場合においても、pH値が10未満であると銅
の溶出が抑制されてしまい、所望の亜酸化銅皮膜を形成
させることができなくなる。従って、アルカリ性水溶液
のpH値は10以上であることが好ましい。
Further, according to this treatment method, the addition of an oxidizing agent to the alkaline aqueous solution can promote the formation of a cuprous oxide film on the copper surface of the eluted copper ions. Even in this case, when the pH value is less than 10, the elution of copper is suppressed and it becomes impossible to form a desired cuprous oxide film. Therefore, the pH value of the alkaline aqueous solution is preferably 10 or more.

【0060】更に、前述の如く、無機皮膜の主成分であ
る例えばSiO等の金属酸化物が通常「正」に帯電し
ていることに対して、アルカリ水溶液により前処理を行
った銅及び銅合金基材並びに酸化銅及び亜酸化銅は
「負」に帯電するため、その表面に無機金属酸化物を塗
布することにより、簡易的な電着塗装効果を得ることが
できる。このために前処理用アルカリ水溶液のpH値は
10以上であることが好ましい。
Furthermore, as described above, in contrast to the fact that the metal oxides such as SiO 2 which are the main components of the inorganic coating are usually charged “positively”, copper and copper which have been pretreated with an alkaline aqueous solution are used. Since the alloy base material and the copper oxide and cuprous oxide are negatively charged, a simple electrodeposition coating effect can be obtained by applying an inorganic metal oxide on the surface thereof. Therefore, the pH value of the alkaline aqueous solution for pretreatment is preferably 10 or more.

【0061】アルカリ性水溶液の温度:常温又は90℃
以下に加熱 本発明においては、pH値が10以上のアルカリ性水溶
液を使用することにより、常温であっても所望の酸化皮
膜処理が可能である。また、アルカリ性水溶液を90℃
以下の温度範囲に加熱して酸化処理を行うことにより、
処理速度を早めて生産性を向上させることができる。但
し、アルカリ性水溶液の温度が90℃を超えると、水面
からの蒸発が激しくなり水溶液の濃度管理が困難になる
ばかりでなく、処理中の局部的な昇温により突沸の恐れ
も出てくるため、安全面での配慮が必要になる。このた
め、アルカリ性水溶液は常温又は90℃以下に加熱され
たものであることが好ましい。
Temperature of alkaline aqueous solution: normal temperature or 90 ° C.
In the present invention, a desired oxide film treatment can be performed even at room temperature by using an alkaline aqueous solution having a pH value of 10 or more. In addition, alkaline aqueous solution at 90 ℃
By performing an oxidation treatment by heating in the following temperature range,
The processing speed can be increased and the productivity can be improved. However, if the temperature of the alkaline aqueous solution exceeds 90 ° C., not only the concentration of the aqueous solution becomes difficult to control due to severe evaporation from the surface of the water, but also local heating during processing may cause bumping. Safety considerations are required. Therefore, it is preferable that the alkaline aqueous solution is heated at room temperature or 90 ° C. or lower.

【0062】また、アルカリ性水溶液を常温で使用する
場合においても、季節等の要因による温度変化を抑える
ようにアルカリ性水溶液の温度管理を行うことが望まし
い。アルカリ水溶液温度を常温で使用する場合、水温が
10℃以上であれば、1時間以上の処理により酸化皮膜
を十分に形成することができる。処理時間は3時間以上
であることがより望ましい。
Further, even when the alkaline aqueous solution is used at room temperature, it is desirable to control the temperature of the alkaline aqueous solution so as to suppress the temperature change due to factors such as seasons. When the alkaline aqueous solution is used at room temperature, if the water temperature is 10 ° C. or higher, the oxide film can be sufficiently formed by the treatment for 1 hour or longer. The processing time is more preferably 3 hours or more.

【0063】一方、アルカリ水溶液を90℃以下の温度
に加熱する場合、処理時間を長くしすぎると、酸化皮膜
の膜厚が必要以上に厚くなる。通常、銅基材表面に形成
される酸化皮膜は粒状酸化物の積層構造を形成しやすい
ものであり、膜厚が厚くなり過ぎると、緻密な酸化皮膜
を形成することが困難になって、多孔質の脆い皮膜にな
ってしまう。また、処理時間を長くしすぎると、酸化皮
膜の膜厚が必要以上に厚くなり、緻密な酸化皮膜を形成
することが困難になって、多孔質の脆い皮膜になってし
まう。また、粒状酸化物の平均直径が大きくなりすぎ
て、毛細管現象による塗装性改善効果が無くなってしま
う。このように、処理時間を長くしすぎると、本発明の
酸化皮膜の優れた特徴の多くを失ってしまう。従って、
アルカリ水溶液を90℃以下に加熱する場合、処理に要
する時間は10乃至1200秒であることが好ましく、
100乃至600秒であることがより好ましい。
On the other hand, when the alkaline aqueous solution is heated to a temperature of 90 ° C. or lower, if the treatment time is too long, the oxide film becomes thicker than necessary. Usually, the oxide film formed on the surface of the copper substrate is easy to form a laminated structure of granular oxides, and if the film thickness becomes too thick, it becomes difficult to form a dense oxide film, and The quality of the film becomes brittle. If the treatment time is too long, the film thickness of the oxide film becomes unnecessarily large, making it difficult to form a dense oxide film, resulting in a porous brittle film. Further, the average diameter of the granular oxide becomes too large, and the effect of improving the coatability due to the capillary phenomenon is lost. Thus, if the treatment time is too long, many of the excellent features of the oxide film of the present invention will be lost. Therefore,
When the alkaline aqueous solution is heated to 90 ° C. or lower, the time required for the treatment is preferably 10 to 1200 seconds,
More preferably, it is 100 to 600 seconds.

【0064】無機皮膜を形成させる加熱雰囲気:不活性
ガス雰囲気又は還元ガス雰囲気中 皮膜焼成処理を不活性ガス雰囲気中でなく大気中で行う
と、加熱温度が高温(150℃以上)になるか又は低温
(150℃未満)でも長時間の加熱を行うことによっ
て、無機皮膜を硬化させる際に銅基材の表面に酸化物が
形成され、無機皮膜が銅基材に密着できなくなるか、密
着していても酸化物の層が厚膜化して極めて脆くなるた
め、無機皮膜の密着強度が低下する。このため、無機皮
膜を形成させるための加熱処理は、不活性ガス又は還元
ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
Heating atmosphere for forming an inorganic film: inert
In a gas atmosphere or a reducing gas atmosphere, if the film baking treatment is performed in the atmosphere, not in an inert gas atmosphere, the heating temperature becomes high (150 ° C. or higher) or low temperature (less than 150 ° C.) performs long-time heating. As a result, an oxide is formed on the surface of the copper substrate when the inorganic film is cured, and the inorganic film cannot adhere to the copper substrate, or even if it adheres, the oxide layer becomes thick and extremely brittle. Therefore, the adhesion strength of the inorganic film is reduced. Therefore, the heat treatment for forming the inorganic film is preferably performed in an inert gas or reducing gas atmosphere.

【0065】無機皮膜を形成させる加熱温度:50乃至
600℃ 無機皮膜を形成させる加熱温度、即ち皮膜焼成温度が5
0℃未満の場合、処理溶液が硬化するために必要な脱水
縮合反応が促進されず、焼成工程の時間を多大に要する
ため現実的でなくなる。一方、皮膜焼成温度が600℃
を超える場合、前記脱水縮合反応が必要以上に促進さ
れ、脱水による無機皮膜の体積縮小が起こってしまい、
皮膜内部の残留応力が極めて大きくなる。この結果、つ
いには皮膜に割れ等の欠陥が生じ易くなる。従って、皮
膜焼成温度は50乃至600℃であることが好ましく、
高温側因子の影響が大きいため、100乃至300℃で
あることがより好ましい。
Heating temperature for forming an inorganic film: 50 to
600 ° C The heating temperature for forming an inorganic film, that is, the film baking temperature is 5
When the temperature is lower than 0 ° C., the dehydration condensation reaction required for curing the treatment solution is not promoted and the firing step requires a lot of time, which is not practical. On the other hand, the film firing temperature is 600 ° C
When it exceeds, the dehydration condensation reaction is accelerated more than necessary, and the volume of the inorganic film is reduced by dehydration,
The residual stress inside the coating becomes extremely large. As a result, defects such as cracks tend to occur in the coating film at last. Therefore, the film firing temperature is preferably 50 to 600 ° C.,
Since the influence of the high temperature side factor is great, it is more preferable that the temperature is 100 to 300 ° C.

【0066】[0066]

【実施例】以下、本発明の実施例の効果について、その
特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説
明する。
EXAMPLES The effects of the examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples that depart from the scope of the claims.

【0067】第1試験例 本試験例においては、基材として銅管と銅板を使用し
た。銅管は流水試験に供し、銅板は碁盤目試験及び酸性
水腐食試験に供した。各試験の試験水準は夫々20水準
とし、基材となる銅管及び銅板は、前記各試験に対して
N数が2になるように用意した。
First Test Example In this test example, a copper tube and a copper plate were used as the base material. The copper pipe was subjected to a running water test, and the copper plate was subjected to a cross-cut test and an acid water corrosion test. The test level of each test was set to 20 and the copper tube and copper plate as the base material were prepared so that the N number was 2 for each test.

【0068】図1は本試験例において使用した銅管を示
す側面図である。銅管には、JISH3300 C12
20に記載のりん脱酸銅管であり、外径が15.88m
m、肉厚が0.6mm、長さが400mm、調質がO材
のりん脱酸銅管を使用した。この銅管は、鋳造→圧延→
抽伸→巻取り→整直→焼鈍の工程により製管した。次
に、この銅管に対して流水試験用に曲げ加工を施した。
銅管の曲げ加工は配管用手曲げベンダーを使用して行っ
た。図1に示すように、曲げ加工後の銅管20の形状
は、その長手方向中央部に曲げ部が1ヶ所形成されたL
字形であり、曲げ半径が57.15mm、曲げ角度が9
0°、両端部を通る管軸の交点から各管端までの距離が
夫々212.26mmである。
FIG. 1 is a side view showing a copper tube used in this test example. For copper tubes, JIS H3300 C12
20 is a phosphorous deoxidized copper pipe according to 20, and has an outer diameter of 15.88 m.
m, thickness 0.6 mm, length 400 mm, and tempered O material phosphorous deoxidized copper pipe was used. This copper tube is cast → rolled →
The pipe was manufactured by the steps of drawing, winding, straightening, and annealing. Next, the copper tube was bent for a running water test.
Bending of the copper pipe was performed using a hand bending bender for piping. As shown in FIG. 1, the shape of the copper tube 20 after bending is L with one bent portion formed at the center in the longitudinal direction.
B-shaped with a bend radius of 57.15 mm and a bend angle of 9
The distance from the intersection of the tube axes passing through both ends to each tube end is 212.26 mm.

【0069】銅板には、JIS H3100 C122
0に記載のりん脱酸銅板であり、板幅が23mm、長さ
が100mm、板厚が0.3mm、調質がO材のりん脱
酸銅板を使用した。鋳造→圧延→巻取り→焼鈍の工程に
より幅が120mmの板条を製造した。
JIS H3100 C122 is used for the copper plate.
The phosphorous deoxidized copper plate described in No. 0, having a plate width of 23 mm, a length of 100 mm, a plate thickness of 0.3 mm, and a temper of O material was used. A strip having a width of 120 mm was manufactured by the steps of casting-rolling-winding-annealing.

【0070】次に、以下に示す方法により、前記銅管の
内面及び外面並びに前記銅板の表面に対して前処理を行
って酸化皮膜を形成した後、非晶質セラミックス皮膜を
形成した。基材(銅管及び銅板)の表面の前処理は、基
材表面の脱脂工程(アルカリ脱脂)→水洗工程(中和)
→化学研磨工程→酸化皮膜処理工程→水洗工程(中和)
を経て行った。化学研磨は、濃度が75%の硫酸水溶液
に濃度が3%の過酸化水素水を添加した水溶液に、供試
材を浸漬して行い、基材表面の自然酸化膜を除去した。
Next, the inner and outer surfaces of the copper tube and the surface of the copper plate were pretreated by the following method to form an oxide film, and then an amorphous ceramic film was formed. The pretreatment of the surface of the base material (copper tube and copper plate) is a degreasing process (alkali degreasing) for the base material surface → a water washing process (neutralization).
→ Chemical polishing process → Oxide film treatment process → Water washing process (neutralization)
Went through. The chemical polishing was performed by immersing the test material in an aqueous solution in which a hydrogen peroxide solution having a concentration of 3% was added to a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 75% to remove the natural oxide film on the surface of the base material.

【0071】次に、前記基材(銅管及び銅板)をアルカ
リ性水溶液に浸漬して酸化皮膜を形成した。アルカリ性
水溶液には、イオン交換水1リットル中に水酸化ナトリ
ウムを15g添加した処理溶液を使用した。酸化剤とし
て、過塩素酸ナトリウム(NaClO)を前記アルカ
リ性水溶液に添加した。このアルカリ性水溶液のpH値
は12に調整したが、比較のために、HClを適量添加
してpH5及び9に調整した処理溶液も作製した。これ
らのアルカリ性処理溶液の温度を常温乃至90℃とし、
基材を浸漬した。このとき、浸漬時間を調整して酸化皮
膜の膜厚が10乃至1000nmになるようにした。
Next, the base material (copper tube and copper plate) was immersed in an alkaline aqueous solution to form an oxide film. As the alkaline aqueous solution, a treatment solution prepared by adding 15 g of sodium hydroxide to 1 liter of ion-exchanged water was used. Sodium perchlorate (NaClO 4 ) was added to the alkaline aqueous solution as an oxidizing agent. The pH value of this alkaline aqueous solution was adjusted to 12, but for comparison, a treatment solution was also prepared in which an appropriate amount of HCl was added to adjust the pH to 5 and 9. The temperature of these alkaline treatment solutions is from room temperature to 90 ° C,
The substrate was dipped. At this time, the immersion time was adjusted so that the film thickness of the oxide film was 10 to 1000 nm.

【0072】次に、前記酸化皮膜上に、無機皮膜である
非晶質セラミックス皮膜を形成した。非晶質セラミック
ス皮膜の形成は、各表面に無機皮膜処理溶液を塗布後、
所定温度に加熱し、非晶質セラミックス皮膜を形成させ
る方法により行った。処理溶液として、日板研究所製セ
ラミカG1−50の原液を使用した。この処理溶液を容
量が30リットルのポリ容器内に満たし、処理溶液中に
前処理を施した前記基材を浸漬し、浸漬した状態で5分
間保持した。その後、基材を引き上げてドライヤーによ
るエアブローを行った。このエアブローは余分に付着し
た処理溶液を除去し、後の工程において非晶質セラミッ
クス膜を均一に成膜するために行うものである。その
後、温度が50℃の乾燥炉内に処理溶液が付着した基材
を入れ、乾燥炉内で5分間保持して乾燥させた。
Next, an amorphous ceramics film, which is an inorganic film, was formed on the oxide film. Amorphous ceramic film is formed by applying an inorganic film treatment solution on each surface,
The heating was performed at a predetermined temperature to form an amorphous ceramics film. As a treatment solution, a stock solution of Ceramica G1-50 manufactured by Nittetsu Institute was used. The treatment solution was filled in a poly container having a volume of 30 liters, and the pretreated substrate was immersed in the treatment solution, and the immersed state was maintained for 5 minutes. Then, the base material was pulled up and air blown with a dryer. This air blowing is performed to remove the excessively attached processing solution and form an amorphous ceramics film uniformly in the subsequent step. Then, the substrate having the treatment solution attached thereto was placed in a drying oven having a temperature of 50 ° C., and the substrate was held in the drying oven for 5 minutes to be dried.

【0073】次に、乾燥させた基材を真空電気炉に入
れ、真空引き後、純度が99.99%の窒素ガスにより
乾燥炉内を置換し、炉内の温度を200℃に昇温して供
試体を加熱した。これにより、前記処理溶液が脱水縮合
し、基材表面に非晶質セラミックス膜が形成された。供
試材の昇降温条件は、30℃から200℃までの昇温速
度を60℃/分とし、200℃の温度での保持時間を3
0分とし、200℃から30℃までの降温速度を30℃
/分とした。
Next, the dried base material was placed in a vacuum electric furnace, and after vacuuming, the inside of the drying furnace was replaced with nitrogen gas having a purity of 99.99%, and the temperature inside the furnace was raised to 200.degree. The test piece was heated. As a result, the treatment solution was dehydrated and condensed, and an amorphous ceramics film was formed on the surface of the base material. The temperature raising and lowering conditions of the test material were such that the temperature rising rate from 30 ° C. to 200 ° C. was 60 ° C./min, and the holding time at the temperature of 200 ° C. was 3
0 minutes, the temperature decrease rate from 200 ℃ to 30 ℃ is 30 ℃
/ Min.

【0074】その後、銅管については、皮膜が均一な供
試材を得るために、両管端から20mmずつ切除し、残
部から供試材を採取した。また、銅板についても、皮膜
が均一な供試材を得るために、板条の両端より約20m
mの部分を切除し、残部の幅が80mmの部分から供試
材を切り出した。このようにして、基材表面に酸化皮膜
が形成され、その上に非晶質セラミックス皮膜が形成さ
れた供試材を得ることができた。なお、このようにして
得られた非晶質セラミックス皮膜は、膜厚が0.8乃至
1.20μmとほぼ一定であった。
Thereafter, for the copper tube, in order to obtain a test material having a uniform film, 20 mm was cut from each end of the tube, and the test material was collected from the rest. Also, for copper plates, in order to obtain a test material with a uniform coating, about 20 m from both ends of the strip
The portion m was cut off, and the test material was cut out from the portion having the remaining width of 80 mm. In this way, it was possible to obtain the test material in which the oxide film was formed on the surface of the base material and the amorphous ceramics film was formed thereon. The amorphous ceramic film thus obtained had a film thickness of 0.8 to 1.20 μm, which was almost constant.

【0075】次に、前述のようにして作製した供試材の
各評価方法について説明する。非晶質セラミックス皮膜
と基材との間の密着強度の評価は、JIS K5400
「碁盤目テープ法(8.5.2.項)」により行った。
以下、この碁盤目テープ法による皮膜の密着強度の評価
方法について説明する。供試材には、前述のりん脱酸銅
板を基材としてその表面に非晶質セラミックス皮膜を形
成した供試材を使用した。碁盤目の間隔は1mmとし、
ます目の数は100とした。試験後、目視により、評価
点数10点を「〇」,9点及び8点を「△」、それ以外
を「×」とした。
Next, each evaluation method of the test material manufactured as described above will be described. The evaluation of the adhesion strength between the amorphous ceramics film and the substrate is performed according to JIS K5400.
The test was performed by the "cross-cut tape method (8.5.2.)".
Hereinafter, a method of evaluating the adhesion strength of the film by the cross-cut tape method will be described. The test material used was the above-mentioned phosphor-deoxidized copper plate as a base material on which an amorphous ceramics film was formed. The distance between the grids is 1 mm,
The number of squares was 100. After the test, the evaluation points of 10 points were evaluated as “◯”, 9 points and 8 points were evaluated as “Δ”, and the other points were evaluated as “x”.

【0076】次に、流水試験方法について説明する。こ
の流水試験は無機皮膜の耐剥離性及び耐潰食性の評価を
行うための試験である。前述の如く、予め曲げ加工を施
した銅管に、酸化皮膜を形成した後、非晶質セラミック
ス皮膜を形成して供試材とした。また、比較のため、同
様に曲げ加工を施し、非晶質セラミックス皮膜を形成し
ていない銅管も用意した。前記供試材に、温度が25℃
の下記水溶液を4.0m/秒の流速で6ヶ月間に亘って
循環させた。前記水溶液はpHを6.5、塩化物イオン
(Cl)濃度を1000ppmとした。塩化物イオン
は塩化ナトリウムにより添加し、pHは硫酸により調整
した。
Next, the running water test method will be described. This running water test is a test for evaluating the peel resistance and erosion resistance of the inorganic film. As described above, after forming an oxide film on a copper tube which was previously bent, an amorphous ceramics film was formed to obtain a test material. Further, for comparison, a copper tube that was similarly bent and was not formed with an amorphous ceramic film was also prepared. The temperature of the test material is 25 ° C
The following aqueous solution of was circulated at a flow rate of 4.0 m / sec for 6 months. The aqueous solution had a pH of 6.5 and a chloride ion (Cl ) concentration of 1000 ppm. Chloride ion was added with sodium chloride and pH was adjusted with sulfuric acid.

【0077】試験後、銅管を半裁して銅管の内表面を観
察し、緑青の発生の有無を判定した。また、供試材にお
ける緑青又は変色が発生した部分の断面を光学顕微鏡に
より観察して腐食深さを測定し、潰食の発生の確認を行
った。これにより、皮膜の耐剥離性を評価した。腐食深
さが0.02mm以上の場合は、潰食が発生していると
判断し、評価を「×」とした。緑青は発生していたが腐
食深さが0.02mm未満の場合を「△」とし、緑青及
び変色の発生が無かった場合を「○」とした。
After the test, the copper tube was half-cut and the inner surface of the copper tube was observed to determine whether patina was generated. In addition, the cross section of the part where the patina or discoloration occurred in the test material was observed with an optical microscope to measure the corrosion depth, and the occurrence of erosion was confirmed. Thereby, the peel resistance of the film was evaluated. When the corrosion depth was 0.02 mm or more, it was determined that erosion had occurred, and the evaluation was "x". The case where patina was generated but the corrosion depth was less than 0.02 mm was marked with “Δ”, and the case where neither patina nor discoloration was found was marked with “◯”.

【0078】次に、酸性水腐食試験について説明する。
この酸性水腐食試験は、ピンホールの有無を評価するこ
とにより、供試材の耐酸性を評価する試験である。な
お、ピンホールとは、塗装むらにより生じた塗料の無塗
布部をいう。供試材には、前述のりん脱酸銅板を基材と
する供試材を使用した。試験水には、イオン交換水50
0ミリリットル中に硝酸(HNO)をpH値が2.5
になるまで添加したもの使用した。容積が1リットルの
密封瓶中に試験水及び供試材を浸漬して封入し、50℃
に加温した雰囲気中で168時間(1週間)保持した。
無機皮膜にピンホールが存在している場合、そのピンホ
ールから酸性水が浸透し、皮膜と素材表面の間に結晶状
の腐食生成物を生成し皮膜を剥離させる。腐食生成物は
特有の変色(紫色)を呈するので、変色の有無を確認す
ることにより容易にピンホールの有無を判断することが
できる。評価は、ピンホールの存在が確認され、且つ、
皮膜が剥離していた場合を「×」、ピンホールが確認さ
れたがそれ以上の皮膜の剥離を伴わなかった場合を
「△」、ピンホールがなかった場合を「○」とした。
Next, the acid water corrosion test will be described.
This acidic water corrosion test is a test for evaluating the acid resistance of the test material by evaluating the presence or absence of pinholes. The pinhole means an uncoated portion of the coating material caused by uneven coating. As the test material, the test material having the above-mentioned phosphorous deoxidized copper plate as a base material was used. Ion-exchanged water 50 for test water
The pH value of nitric acid (HNO 3 ) was 2.5 in 0 ml.
It was added until it was used. Test water and test materials are immersed in a sealed bottle with a volume of 1 liter and sealed.
It was kept for 168 hours (1 week) in a warmed atmosphere.
When pinholes are present in the inorganic film, acidic water permeates through the pinholes to form a crystalline corrosion product between the film and the surface of the material, causing the film to peel off. Since the corrosion product exhibits a unique discoloration (purple color), the presence or absence of pinholes can be easily determined by checking the presence or absence of discoloration. The evaluation confirmed the existence of pinholes, and
The case where the film was peeled off was marked with "x", the case where a pinhole was confirmed but no further film peeling was marked with "△", and the case where there was no pinhole was marked with "○".

【0079】なお、酸化皮膜の厚さの測定は、前述のカ
ソード還元法により行った。また、非晶質セラミックス
皮膜の膜厚は、丁寧に切断し調整した供試材の断面をS
EM(走査型電子顕微鏡)により約5000乃至200
00倍の倍率で観察することにより測定した。前述のセ
ラミックス皮膜形成方法により、非晶質セラミックス皮
膜の各部における膜厚は約1.0μmで均一となること
を確認した。
The thickness of the oxide film was measured by the cathode reduction method described above. In addition, the thickness of the amorphous ceramic film is S
About 5,000 to 200 by EM (scanning electron microscope)
It was measured by observing at a magnification of 00 times. It was confirmed by the above-described ceramic film forming method that the film thickness of each part of the amorphous ceramic film was uniform at about 1.0 μm.

【0080】本試験例における酸化皮膜の形成条件及び
前記各試験の試験結果を表1に示す。以下に説明する実
施例及び比較例は、供試材が銅管であるか銅板であるか
によらず、表1に示す前処理工程を経て、前述の非晶質
セラミックス皮膜形成処理工程を経たものである。な
お、表1及び表2に示す「室温」とは常温のことであ
り、15乃至25℃程度である。
Table 1 shows the conditions for forming an oxide film and the test results of each of the above tests in this test example. In the examples and comparative examples described below, regardless of whether the test material is a copper tube or a copper plate, the pretreatment process shown in Table 1 and the above-mentioned amorphous ceramics film formation treatment process were performed. It is a thing. The "room temperature" shown in Tables 1 and 2 is room temperature, and is about 15 to 25 ° C.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】表1に示すNo.1乃至12は本発明の実
施例である。実施例No.1乃至12は、いずれも酸化
皮膜の厚さが10乃至1000nmであるため、銅基材
と非晶質セラミックス皮膜との間の密着強度が高く、何
れの評価項目も「△」以上の結果であった。特に、実施
例No.2乃至12は、酸化皮膜の厚さが24nm以上
と十分に厚いため、何れの評価項目も「○」であった。
No. 1 shown in Table 1 1 to 12 are embodiments of the present invention. Example No. In each of Nos. 1 to 12, since the oxide film had a thickness of 10 to 1000 nm, the adhesion strength between the copper base material and the amorphous ceramics film was high, and all evaluation items were “Δ” or more. there were. In particular, Example No. In Nos. 2 to 12, since the oxide film had a sufficiently large thickness of 24 nm or more, all evaluation items were “◯”.

【0083】これに対して、表1に示すNo.13乃至
20は比較例である。比較例No.13は、酸化皮膜厚
さが1100nmと規定の範囲を超えているため、酸化
皮膜が脆くなり、強固な密着強度を得ることができなか
った。このため、碁盤目試験、流水試験及び酸性腐食試
験の評価結果がいずれも「×」であった。
On the other hand, No. 1 shown in Table 1 was used. 13 to 20 are comparative examples. Comparative Example No. In No. 13, since the oxide film thickness was 1100 nm, which was beyond the specified range, the oxide film became brittle and a strong adhesion strength could not be obtained. Therefore, the evaluation results of the cross cut test, the running water test, and the acid corrosion test were all “x”.

【0084】また、比較例No.14乃至19は、酸化
皮膜の厚さが10nm未満であり規定の範囲よりも薄か
ったため、素地表面をSEM観察した結果、銅の酸化物
により形成される凹凸が不明瞭であった。このため、セ
ラミックス皮膜との間のアンカー効果が十分に得られ
ず、また、酸化皮膜とセラミックス皮膜との間の化学結
合も不十分であるため、強固な密着強度を保つ事ができ
なかった。
Comparative Example No. In Nos. 14 to 19, the oxide film had a thickness of less than 10 nm, which was thinner than the specified range. As a result of SEM observation of the surface of the base material, the irregularities formed by the oxide of copper were unclear. For this reason, a sufficient anchoring effect with the ceramic film cannot be obtained, and the chemical bond between the oxide film and the ceramic film is insufficient, so that a strong adhesion strength cannot be maintained.

【0085】更に、比較例No.20は、アルカリ水溶
液による処理を行わず、銅基材の表面に形成されている
自然酸化皮膜上にセラミックス皮膜を形成したものであ
る。この自然酸化皮膜は膜厚が3.0nmと薄く、また
アルカリ水溶液による処理も行っていないため、セラミ
ックス皮膜との間の化学結合による密着効果、電着効果
及びアンカー効果の全てが不十分であり、セラミックス
皮膜の十分な密着強度が得られなかった。
Further, in Comparative Example No. No. 20 is the one in which the ceramic film is formed on the natural oxide film formed on the surface of the copper base material without performing the treatment with the alkaline aqueous solution. Since this natural oxide film has a thin film thickness of 3.0 nm and is not treated with an alkaline aqueous solution, all of the adhesion effect, the electrodeposition effect and the anchor effect due to the chemical bond with the ceramic film are insufficient. However, sufficient adhesion strength of the ceramic film could not be obtained.

【0086】第2試験例 本試験例においては、熱交換器の性能について試験を行
った。図2は本試験例において評価した給湯器用熱交換
器を示す斜視図であり、図3は図2に示す熱交換器にお
ける熱交換部を示す図である。図2及び図3に示すとお
り、本試験例において試験対象となる熱交換器は、りん
脱酸銅板(JIS H3100 C1220)からなる
胴体1と、胴体1の内部に設けられたりん脱酸銅板(J
IS H3100 C1220)からなる複数のフィン
3と、胴体1の外周部表面に螺旋状に巻き付けられてろ
う付けされたりん脱酸銅管(JIS H3300 C1
220)からなる胴巻き管2と、胴巻き管2に連結され
フィン3にろう付けされたりん脱酸銅管(JIS H3
300 C1220)からなるフィン管4とを有する。
フィン管4同士は、胴体1の外部においてUベンド管1
8により相互に接続され、胴巻き管2の入り側には入水
パイプ5が連結され、フィン管4の出側には出湯パイプ
9が連結されている。これにより、入水パイプ5、フィ
ン管4、Uベンド管18及び出湯パイプ9により1本の
管が形成されている。なお、入水パイプ5及び出湯パイ
プ9のフィン管4に連結されていない側の端部は、管端
17となっている。熱交換部6はフィン3及びフィン管
4から構成され、フィン管4は熱交換部6内の上部に多
段に配置されている。また、熱交換部6及び胴体1の下
方にはバーナー7が配置されている。更に、胴体1及び
胴巻き管2により、缶体が形成されている。
Second Test Example In this test example, the performance of the heat exchanger was tested. FIG. 2 is a perspective view showing a heat exchanger for a water heater evaluated in this test example, and FIG. 3 is a view showing a heat exchange section in the heat exchanger shown in FIG. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the heat exchanger to be tested in this test example is a body 1 made of a phosphorus deoxidized copper plate (JIS H3100 C1220), and a phosphorus deoxidized copper plate provided inside the body 1 ( J
A plurality of fins 3 made of IS H3100 C1220) and a phosphorus deoxidized copper pipe (JIS H3300 C1) which is spirally wound around the outer peripheral surface of the body 1 and brazed.
220) and a phosphorus deoxidized copper pipe (JIS H3) connected to the body winding pipe 2 and brazed to the fins 3
And a fin tube 4 made of 300 C1220).
The fin tubes 4 are connected to each other outside the body 1 by the U bend tube 1
The water inlet pipe 5 is connected to the inlet side of the body winding pipe 2, and the hot water outlet pipe 9 is connected to the outlet side of the fin pipe 4. As a result, the water inlet pipe 5, the fin pipe 4, the U bend pipe 18, and the hot water outlet pipe 9 form a single pipe. The ends of the water inlet pipe 5 and the hot water outlet pipe 9 that are not connected to the fin pipe 4 are pipe ends 17. The heat exchange section 6 is composed of the fins 3 and the fin tubes 4, and the fin tubes 4 are arranged in multiple stages in the upper part of the heat exchange section 6. A burner 7 is arranged below the heat exchange section 6 and the body 1. Further, a can body is formed by the body 1 and the body winding tube 2.

【0087】フィン3とフィン管4をろう付けするろう
材にはりん銅ろう(JIS Z3264 BCuP−
2)を使用した。ろう付け方法は、多段に整列させた7
6枚のフィン3のフィン管貫通孔(図示せず)にフィン
管4を貫通させた状態の熱交換器に、フィン管4に沿っ
て棒状のりん銅ろうを差し込んで固定し、熱交換器を真
空炉内に入れ、真空引き後、純度が99.99%の窒素
ガスを使用して炉内を置換し、炉内の温度を850℃に
昇温して熱交換器を700乃至800℃程度まで加熱
し、その温度で10分間保持して行った。冷却は同雰囲
気中での炉冷により行った。
The brazing material for brazing the fins 3 and the fin tubes 4 is phosphor copper braze (JIS Z3264 BCuP-
2) was used. The brazing method is arranged in multiple stages 7
The fin-shaped tube 4 is penetrated through the fin-tube through-holes (not shown) of the six fins 3, and a rod-shaped phosphor copper brazing filler is inserted along the fin-shaped tube 4 to fix the heat-exchanger. Was placed in a vacuum furnace, and after evacuation, the inside of the furnace was replaced with nitrogen gas having a purity of 99.99%, the temperature inside the furnace was raised to 850 ° C, and the heat exchanger was heated to 700 to 800 ° C. The heating was performed to a certain degree and the temperature was maintained for 10 minutes. Cooling was performed by furnace cooling in the same atmosphere.

【0088】図3に示す熱交換器6以外の接合部分15
及び16の接合は、上述の熱交換部6におけるろう付け
を終えた後、管同士を当接させ、アセチレンバーナーに
よる手ろう付けにて行った。なお、熱交換部6及び他の
部分のろう付け作業時に管内が酸化しないように、管内
に純度が99.99%のNガスを充填及び通気してろ
う付けを行った。このような熱交換器を20台作製し
た。
Joining portion 15 other than the heat exchanger 6 shown in FIG.
The joining of Nos. 16 and 16 was performed by hand brazing with an acetylene burner after bringing the tubes into contact with each other after completing the brazing in the heat exchange section 6. It should be noted that N 2 gas having a purity of 99.99% was filled and vented into the tube for brazing so that the inside of the tube was not oxidized during the brazing operation of the heat exchange part 6 and other parts. Twenty such heat exchangers were produced.

【0089】全てのろう付け作業終了後、胴体1の外
面、並びに胴巻き管2、フィン管4、入水パイプ5及び
出湯パイプ9を含む管全長の内面並びに入水パイプ5及
び出湯パイプ9を除く全ての部分の外面に対してセラミ
ックス皮膜形成処理を施した。銅管内面に対する酸化皮
膜形成処理は、前述のアルカリ処理溶液をケミカルポン
プで管内に導入して行った。銅管内面へのアルカリ処理
液流量は約5.0リットル/分とした。また、銅管外面
に対する酸化皮膜形成処理は、熱交換器を前記アルカリ
処理溶液に浸漬して行った。このときの酸化皮膜形成条
件を表2に示す。
After the completion of all the brazing operations, the outer surface of the body 1 and the inner surface of the entire length of the body including the body winding tube 2, the fin tube 4, the water inlet pipe 5 and the hot water outlet pipe 9 and all of the water inlet pipe 5 and the hot water outlet pipe 9 are excluded. The outer surface of the portion was subjected to a ceramic film forming treatment. The oxide film forming treatment on the inner surface of the copper pipe was performed by introducing the above-mentioned alkaline treatment solution into the pipe by a chemical pump. The flow rate of the alkaline processing liquid to the inner surface of the copper tube was set to about 5.0 liters / minute. The oxide film forming treatment on the outer surface of the copper pipe was performed by immersing the heat exchanger in the alkali treatment solution. Table 2 shows the oxide film forming conditions at this time.

【0090】このように表2に示す各条件で酸化皮膜を
形成した後、セラミックス皮膜を形成した。先ず、容積
が30リットルの容器に皮膜処理溶液を満たして熱交換
器6を浸漬し、同時に管内に皮膜処理溶液を注入してシ
リコン栓で両管端17を封止し、1分間保持した。引上
げ後、熱交換器6の外表面に対してコンプレッサーエア
ーを吹き付けて余分な皮膜処理溶液を除去した。また、
管内の皮膜処理溶液を抜液し、エアブローにより残液を
排出した。その後、熱交換器6を65℃に保温した乾燥
炉内において5分間保持して乾燥させた。次に、管内に
残った大気が銅管素地を酸化させないように管内を純度
が99.99%のNガスで置換し、規定の加熱処理を
実施した。
After the oxide film was formed under the conditions shown in Table 2 as described above, the ceramic film was formed. First, a vessel having a volume of 30 liters was filled with the coating treatment solution to immerse the heat exchanger 6, and at the same time, the coating treatment solution was injected into the pipe, both ends 17 of the pipe were sealed with a silicon stopper, and held for 1 minute. After the pulling, compressor air was blown to the outer surface of the heat exchanger 6 to remove the excess coating solution. Also,
The coating solution in the tube was drained and the residual liquid was discharged by air blow. After that, the heat exchanger 6 was held in a drying oven kept at 65 ° C. for 5 minutes to be dried. Next, the inside of the tube was replaced with N 2 gas having a purity of 99.99% so that the atmosphere remaining in the tube did not oxidize the copper tube base material, and a prescribed heat treatment was performed.

【0091】その後、このようにして作製した給湯用熱
交換器を夫々給湯器に組み込み、運転試験を行った。熱
交換器の燃料には灯油を使用した。これらの熱交換器に
対して、給湯及び停止の繰返しによるパイロット運転を
1週間連続して行った。図4は、このパイロット運転に
おける給湯/停止サイクルのパターンを示す図である。
After that, the hot-water supply heat exchangers thus produced were each incorporated into a hot-water supply device, and an operation test was conducted. Kerosene was used as the fuel for the heat exchanger. Pilot operation by repeating hot water supply and stoppage was continuously performed for one week on these heat exchangers. FIG. 4 is a diagram showing a hot water supply / stop cycle pattern in this pilot operation.

【0092】前記パイロット運転終了後、各給湯器から
入水パイプ5及び給湯パイプ9を含む熱交換器を取出
し、JIS H8502に記載されている二酸化硫黄試
験を行った。二酸化硫黄試験は、温度が40℃、湿度が
90%の環境中に96時間保持して行った。腐食程度の
判定方法は、試験後の熱交換器の外観を目視により観察
して、酸化・緑青による変色個所の発生程度を評価し、
この変色個所からサンプルを採取し、皮膜の剥離及び欠
陥の程度を評価することによって行った。判定は、熱交
換器に変色個所が認められない場合を「○」、皮膜ピン
ホール及びクラック等による部分的な酸化・変色が認め
られた場合を「△」、皮膜の剥離により広域にわたる激
しい酸化・緑青の発生が認められた場合を「×」とし
た。
After the pilot operation was completed, the heat exchanger including the water supply pipe 5 and the hot water supply pipe 9 was taken out from each water heater, and the sulfur dioxide test described in JIS H8502 was conducted. The sulfur dioxide test was carried out by keeping in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% for 96 hours. The method of determining the degree of corrosion is to visually observe the appearance of the heat exchanger after the test and evaluate the degree of occurrence of discoloration due to oxidation and patina,
A sample was taken from this discolored portion and the degree of peeling of the coating and the degree of defects were evaluated. The judgment is “○” when there is no discolored part in the heat exchanger, “△” when partial oxidation or discoloration due to film pinholes and cracks is observed, and severe oxidation over a wide area due to film peeling. -When the occurrence of patina was recognized, it was marked as "x".

【0093】なお、本試験例の熱交換器は、パイロット
運転終了時点で熱交換部最下部の酸化変色及び灯油燃料
から出たすすによる黒色変色(すすけ)を起こしていた
が、これは評価の対象に入れず、二酸化硫黄試験後に発
生した変色を評価の対象とした。表2に前記二酸化硫黄
試験の試験結果を示す。
In the heat exchanger of this test example, oxidation discoloration at the bottom of the heat exchange section and black discoloration (soot) due to soot emitted from kerosene fuel occurred at the end of pilot operation. The discoloration generated after the sulfur dioxide test was not included in the target and was evaluated. Table 2 shows the test results of the sulfur dioxide test.

【0094】[0094]

【表2】 [Table 2]

【0095】表2に示すNo.21乃至32は本発明の
実施例である。実施例No.21乃至32は、酸化皮膜
の厚さが10乃至1000nmの範囲内であるため、広
域にわたる変色個所は認められなかった。特に、実施例
No.22乃至32は、酸化皮膜の厚さが24nm以上
と十分に厚いため、酸化・緑青による変色は全く認めら
れなかった。また、実施例No.21乃至32におい
て、銅管を全長に渡って半割し、銅管内面の状態を観察
したが、パイロット運転による損傷は全く認められない
ことを確認した。このように、実施例No.21乃至3
2の熱交換器は、耐食性及び耐熱性が優れていた。
No. shown in Table 2 21 to 32 are embodiments of the present invention. Example No. In Nos. 21 to 32, the thickness of the oxide film was in the range of 10 to 1000 nm, and therefore no discoloration spot was observed over a wide area. In particular, Example No. In Nos. 22 to 32, since the oxide film had a sufficiently large thickness of 24 nm or more, no discoloration due to oxidation or patina was observed at all. In addition, Example No. In Nos. 21 to 32, the copper pipe was halved over the entire length and the state of the inner surface of the copper pipe was observed, but it was confirmed that no damage due to pilot operation was observed. In this way, the example No. 21 to 3
The heat exchanger of No. 2 had excellent corrosion resistance and heat resistance.

【0096】これに対して、表2に示すNo.33乃至
40は比較例である。比較例No.33は、酸化皮膜厚
さが1100nmと規定の範囲を超えているため、酸化
皮膜が脆くなり、強固な密着強度を得ることができなか
った。このため、熱交換器に対して前記二酸化硫黄試験
を行った結果、皮膜が剥離し、広域にわたる激しい酸化
・緑青の発生が認められた。
On the other hand, No. 1 shown in Table 2 was used. 33 to 40 are comparative examples. Comparative Example No. In No. 33, the oxide film thickness was 1100 nm, which was beyond the specified range, so that the oxide film became brittle and a strong adhesion strength could not be obtained. Therefore, as a result of performing the sulfur dioxide test on the heat exchanger, the film peeled off, and intense oxidation and patina formation were observed over a wide area.

【0097】比較例No.34乃至39は、酸化皮膜の
厚さが10nm未満であり規定の範囲よりも薄かったた
め、二酸化硫黄試験後の熱交換器において、酸化・緑青
の発生が認められた。なお、比較例No.34乃至39
において緑青の発生が多く認められた部位は、結露水が
滞留しやすいフィン3とフィン管4との隙間形成部及び
その近傍並びに胴体1と胴巻き管2との隙間形成部に集
中していた。
Comparative Example No. In Nos. 34 to 39, the thickness of the oxide film was less than 10 nm, which was less than the specified range. Therefore, in the heat exchanger after the sulfur dioxide test, generation of oxidation and patina was observed. In addition, Comparative Example No. 34 to 39
The areas where a large amount of patina was observed were concentrated in the gap forming portion between the fins 3 and the fin tubes 4 where dew condensation water is likely to stay and in the vicinity thereof, and in the gap forming portion between the body 1 and the body winding tube 2.

【0098】更に、比較例No.40は、アルカリ水溶
液による処理を行わず、熱交換器を構成する各部材の表
面に形成されている自然酸化皮膜上にセラミックス皮膜
を形成したものである。この自然酸化皮膜は膜厚が3.
0nmと薄く、またアルカリ水溶液による処理も行って
いないため、セラミックス皮膜との間の化学結合による
密着効果、電着効果及びアンカー効果の全てが不十分で
あり、セラミックス皮膜の十分な密着強度が得られなか
った。このため、比較例No.40の熱交換器において
は、セラミックス皮膜が剥離し、広域にわたる激しい酸
化・緑青の発生が認められた。
Further, in Comparative Example No. 40 is the one in which the ceramic film is formed on the natural oxide film formed on the surface of each member constituting the heat exchanger without the treatment with the alkaline aqueous solution. This natural oxide film has a thickness of 3.
Since it is as thin as 0 nm and is not treated with an alkaline aqueous solution, all of the adhesion effect, the electrodeposition effect and the anchor effect due to the chemical bond with the ceramic film are insufficient, and sufficient adhesion strength of the ceramic film is obtained. I couldn't do it. Therefore, in Comparative Example No. In the heat exchanger of No. 40, the ceramic film was peeled off, and intense oxidation and patina generation were observed over a wide area.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
塗りむらがなく密着強度が高く、耐食性、耐熱性、耐酸
性及び耐久性が優れた無機皮膜を銅管又は給湯器用熱交
換器の構成部品等の銅又は銅合金部材の表面上に形成す
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
To form an inorganic film with high adhesion strength without uneven coating, excellent corrosion resistance, heat resistance, acid resistance, and durability on the surface of copper or copper alloy members such as components of heat exchangers for water heaters. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1試験例において使用した銅管を示す側面図
である。
FIG. 1 is a side view showing a copper tube used in a first test example.

【図2】第2試験例において評価した給湯器用熱交換器
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a heat exchanger for a water heater evaluated in a second test example.

【図3】図2に示す熱交換器における熱交換部を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a heat exchange section in the heat exchanger shown in FIG.

【図4】パイロット運転における給湯/停止サイクルの
パターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a hot water supply / stop cycle pattern in a pilot operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;胴体 2;胴巻き管 3;フィン 4;フィン管 5;入水パイプ 6;熱交換部 7;バーナー 9;出湯パイプ 15、16;接合部 17;管端 18;Uベンド管 20;銅管 1; torso 2; Body tube 3; Fin 4; Fin tube 5; Water pipe 6; Heat exchange section 7; Burner 9; Hot water pipe 15, 16; joints 17; pipe end 18; U bend tube 20; Copper tube

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B32B 9/00 B32B 9/00 A 15/04 15/04 Z C23C 22/63 C23C 22/63 26/00 26/00 C F24H 9/00 F24H 9/00 A F28F 19/02 501 F28F 19/02 501D 21/08 21/08 E (72)発明者 佐伯 主税 神奈川県秦野市平沢65番地 株式会社神戸 製鋼所秦野工場内 Fターム(参考) 3L036 AA01 4D075 AA01 AB01 BB26Z BB65X BB76Y BB77Y BB92Y BB93Y BB93Z CA02 CA13 CA18 CA33 CA44 DA15 DA19 DA20 DB06 DC16 EA06 EA07 EA12 EB43 EB47 4F100 AA00C AA17B AB17A AB31A AD00C AH08C AK79C BA03 BA07 BA10A BA10C DA11 EH112 EH462 EJ422 EJ482 EJ642 GB48 GB51 JA12C JA20B JB01 JB02 JJ03 JK06 JK09 JK11 JL00 YY00B 4K026 AA06 BA08 BB08 CA15 CA18 CA22 CA33 CA34 CA35 DA03 EA08 EB02 EB07 4K044 AA06 AB03 BA12 BA13 BA14 BB03 BB17 BC02 CA04 CA15 CA16 CA44 CA53 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B32B 9/00 B32B 9/00 A 15/04 15/04 Z C23C 22/63 C23C 22/63 26/00 26/00 C F24H 9/00 F24H 9/00 A F28F 19/02 501 F28F 19/02 501D 21/08 21/08 E (72) Inventor Saiki 65 Hirazawa, Hadano City, Kanagawa Prefecture Kobe Steel Works, Hadano Factory F term (reference) 3L036 AA01 4D075 AA01 AB01 BB26Z BB65X BB76Y BB77Y BB92Y BB93Y BB93Z CA02 CA13 CA18 CA33 CA44 DA15 DA19 DA20 DB06 DC16 EA06 EA07 EA12 EB43 EB47 4F100 AA00C AA17B AB17A AB31A AD00C AH08C AK79C BA03 BA07 BA10A BA10C DA11 EH112 EH462 EJ422 EJ482 EJ642 GB48 GB51 JA12C JA20B JB01 JB02 JJ03 JK06 JK09 JK11 JL00 YY00B 4K026 AA06 BA08 BB08 CA15 CA18 CA22 CA33 CA34 CA35 DA03 EA08 EB02 EB07 4K044 AA06 AB03 BA12 BA13 CA14 BB03 BB17 BC02 CA44 CA15 CA16 CA15 CA15 CA15

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅又は銅合金からなる部材と、この部材
にアルカリ水溶液を接触させることにより前記部材の表
面の少なくとも一部に形成され厚さが10乃至1000
nmでありCuO及びCu(OH)のうち少なくと
も一方を含む酸化皮膜と、この酸化皮膜上に形成された
無機皮膜と、を有することを特徴とする無機皮膜被覆銅
又は銅合金部材。
1. A member made of copper or a copper alloy, and an alkaline aqueous solution are brought into contact with the member to form at least a part of the surface of the member and have a thickness of 10 to 1000.
An inorganic film-coated copper or copper alloy member having an oxide film having a wavelength of at least 1 nm and containing at least one of Cu 2 O and Cu (OH) 2 , and an inorganic film formed on the oxide film.
【請求項2】 前記部材が管であることを特徴とする請
求項1に記載の無機皮膜被覆銅又は銅合金部材。
2. The inorganic film-coated copper or copper alloy member according to claim 1, wherein the member is a tube.
【請求項3】 前記無機皮膜が非晶質セラミックスによ
り形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記
載の無機皮膜被覆銅又は銅合金部材。
3. The inorganic film-coated copper or copper alloy member according to claim 1, wherein the inorganic film is formed of amorphous ceramics.
【請求項4】 銅又は銅合金からなる部材にアルカリ水
溶液を接触させて前記部材の表面の少なくとも一部に厚
さが10乃至1000nmでありCuO及びCu(O
H)のうち少なくとも一方を含む酸化皮膜を形成する
工程と、前記酸化皮膜上に無機皮膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする銅又は銅合金部材表面への無
機皮膜形成方法。
4. A member made of copper or a copper alloy is contacted with an alkaline aqueous solution, and at least a part of the surface of the member has a thickness of 10 to 1000 nm and Cu 2 O and Cu (O 2
H) a step of forming an oxide film containing at least one of 2 , and a step of forming an inorganic film on the oxide film,
A method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member, which comprises:
【請求項5】 前記部材が管であることを特徴とする請
求項4に記載の銅又は銅合金部材表面への無機皮膜形成
方法。
5. The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to claim 4, wherein the member is a tube.
【請求項6】 前記酸化皮膜を形成する工程は、前記部
材をアルカリ水溶液に接触させる工程の前に、前記部材
を脱脂洗浄して前記部材の表面に付着している油分を除
去する工程と、前記部材を酸により洗浄して前記部材の
表面に形成されている自然酸化皮膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項4又は5に記載の銅又
は銅合金部材表面への無機皮膜形成方法。
6. The step of forming the oxide film comprises a step of degreasing and cleaning the member to remove oil adhering to the surface of the member before the step of contacting the member with an alkaline aqueous solution, A step of cleaning the member with an acid to remove the natural oxide film formed on the surface of the member;
The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to claim 4 or 5, further comprising:
【請求項7】 前記アルカリ性水溶液は常温であるか、
又は90℃以下の温度に加熱されたものであり、pHが
10以上であることを特徴とする請求項4乃至6のいず
れか1項に記載の銅又は銅合金部材表面への無機皮膜形
成方法。
7. The alkaline aqueous solution is at room temperature,
Alternatively, the method of forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to any one of claims 4 to 6, wherein the method is heated to a temperature of 90 ° C or lower, and has a pH of 10 or higher. .
【請求項8】 前記アルカリ性水溶液が酸化剤を含有す
ることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記
載の銅又は銅合金部材表面への無機皮膜形成方法。
8. The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to claim 4, wherein the alkaline aqueous solution contains an oxidizing agent.
【請求項9】 前記酸化剤が、溶存空気、酸素、過酸化
物、次塩素酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、
ペルオキソ硫酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、過マンガン酸
塩、クロム酸、第3B族に属する可溶性金属イオン、第
4B族に属する可溶性金属イオン及び第5B族に属する
可溶性金属イオンからなる群より選択された1種の物質
又は2種以上の物質の混合物であることを特徴とする請
求項8に記載の銅又は銅合金部材表面への無機皮膜形成
方法。
9. The oxidizing agent is dissolved air, oxygen, peroxide, hypochlorite, chlorite, perchlorate, persulfate,
Selected from the group consisting of peroxosulfates, peroxodisulfates, permanganates, chromic acid, soluble metal ions belonging to Group 3B, soluble metal ions belonging to Group 4B and soluble metal ions belonging to Group 5B. The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to claim 8, wherein the method is a single substance or a mixture of two or more substances.
【請求項10】 前記無機皮膜が非晶質セラミックスに
より形成されていることを特徴とする請求項4乃至9の
いずれか1項に記載の銅又は銅合金部材表面への無機皮
膜形成方法。
10. The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to claim 4, wherein the inorganic film is formed of amorphous ceramics.
【請求項11】 前記無機皮膜を形成する工程は、金属
アルコキシドの重合体を含み水及びアルコールのうち少
なくとも一方により希釈され加熱により脱水縮合反応を
起こすような無機皮膜処理溶液を前記部材の表面に付着
させる工程と、不活性ガス又は還元性ガス雰囲気中にお
いて50乃至600℃の温度範囲に加熱することにより
前記無機皮膜処理溶液を脱水縮合させて前記部材表面に
無機皮膜を形成する工程と、を有することを特徴とする
請求項4乃至10のいずれか1項に記載の銅又は銅合金
部材表面への無機皮膜形成方法。
11. The step of forming the inorganic coating is an inorganic coating treatment solution containing a polymer of a metal alkoxide, diluted with at least one of water and alcohol, and causing a dehydration condensation reaction on heating, on the surface of the member. A step of adhering and a step of dehydrating and condensing the inorganic coating treatment solution by heating in an inert gas or reducing gas atmosphere to a temperature range of 50 to 600 ° C. to form an inorganic coating on the surface of the member. The method for forming an inorganic film on the surface of a copper or copper alloy member according to any one of claims 4 to 10, characterized by comprising.
【請求項12】 前記無機皮膜処理溶液を前記部材の表
面に付着させる工程は、塗布法、スプレー法又は浸漬法
により行うことを特徴とする請求項11に記載の銅又は
銅合金部材表面への無機皮膜形成方法。
12. The copper or copper alloy member surface according to claim 11, wherein the step of adhering the inorganic film treatment solution to the surface of the member is performed by a coating method, a spray method or a dipping method. Method for forming inorganic film.
【請求項13】 銅又は銅合金製の缶体と、この缶体の
内部に設けられた銅又は銅合金製のフィン材と、前記フ
ィン材を挿通するように連結された銅又は銅合金製の管
と、を有し、少なくとも前記缶体の内表面及び前記管の
外表面にアルカリ水溶液を接触させることにより厚さが
10乃至1000nmでありCuO及びCu(OH)
のうち少なくとも一方を含む酸化皮膜が形成され、こ
の酸化皮膜上に無機皮膜が形成されていることを特徴と
する給湯用熱交換器。
13. A can body made of copper or copper alloy, a fin material made of copper or copper alloy provided inside the can body, and made of copper or copper alloy connected so as to pass through the fin material. of has a tube, a is from 10 to 1000nm thick by contacting the alkaline aqueous solution to the outer surface of the inner surface and the tube of at least the can body Cu 2 O and Cu (OH)
A heat exchanger for hot water supply, wherein an oxide film containing at least one of the two is formed, and an inorganic film is formed on the oxide film.
【請求項14】 前記無機皮膜が非晶質セラミックスに
より形成されていることを特徴とする請求項13に記載
の給湯用熱交換器。
14. The hot water heat exchanger according to claim 13, wherein the inorganic coating is formed of amorphous ceramics.
【請求項15】 銅又は銅合金製の缶体と、この缶体の
内部に設けられた銅又は銅合金製のフィン材と、前記フ
ィン材を挿通するように連結された銅又は銅合金製の管
とを有する熱交換器本体を組み立てる工程と、少なくと
も前記缶体の内表面及び前記管の外表面にアルカリ水溶
液を接触させて前記内表面及び前記外表面に厚さが10
乃至1000nmでありCuO及びCu(OH)
うち少なくとも一方を含む酸化皮膜を形成する工程と、
前記酸化皮膜上に無機皮膜を形成する工程と、を有する
ことを特徴とする給湯用熱交換器の製造方法。
15. A can body made of copper or a copper alloy, a fin material made of copper or a copper alloy provided inside the can body, and a copper body or a copper alloy connected so as to pass through the fin material. Assembling the heat exchanger main body having the tube and the inner surface of the can and the outer surface of the tube are brought into contact with an alkaline aqueous solution so that the inner surface and the outer surface have a thickness of 10
To 1000 nm and forming an oxide film containing at least one of Cu 2 O and Cu (OH) 2 .
And a step of forming an inorganic coating on the oxide coating, the method for manufacturing a heat exchanger for hot water supply.
【請求項16】 前記無機皮膜が非晶質セラミックスに
より形成されていることを特徴とする請求項15に記載
の給湯用熱交換器の製造方法。
16. The method for manufacturing a heat exchanger for hot water supply according to claim 15, wherein the inorganic coating is formed of amorphous ceramics.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007154221A (en) * 2005-11-30 2007-06-21 Kobelco & Materials Copper Tube Inc Pipe made from copper or copper alloy having pitting corrosion resistance
JP2009281693A (en) * 2008-05-26 2009-12-03 Mitsubishi Electric Corp Heat exchanger, its manufacturing method, and air-conditioning/refrigerating device using the heat exchanger
WO2010140337A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 三菱電機株式会社 Method for coating instrument and process for producing heat exchanger
JP2011163678A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Daikin Industries Ltd Laminated heat exchanger
KR101166135B1 (en) * 2010-05-24 2012-07-23 에너지귀뚜라미(주) Heat pump with insulation, not chill, waterproof and elimination of scale
CN104717818A (en) * 2015-03-31 2015-06-17 衢州迪升工业设计有限公司 Current regulation box recycling waste heat
WO2018062146A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 ダイキン工業株式会社 Method for producing piping and method for forming oxide film on inner surface of copper pipe
WO2020158679A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 ダイキン工業株式会社 Method for inspecting refrigerant pipe and refrigerant pipe
KR20200111811A (en) * 2018-12-27 2020-09-29 제이엑스금속주식회사 Pure copper powder having a film of Si, a method for producing the same, and laminated moldings using the pure copper powder

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007154221A (en) * 2005-11-30 2007-06-21 Kobelco & Materials Copper Tube Inc Pipe made from copper or copper alloy having pitting corrosion resistance
JP2009281693A (en) * 2008-05-26 2009-12-03 Mitsubishi Electric Corp Heat exchanger, its manufacturing method, and air-conditioning/refrigerating device using the heat exchanger
WO2010140337A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 三菱電機株式会社 Method for coating instrument and process for producing heat exchanger
JP2011163678A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Daikin Industries Ltd Laminated heat exchanger
KR101166135B1 (en) * 2010-05-24 2012-07-23 에너지귀뚜라미(주) Heat pump with insulation, not chill, waterproof and elimination of scale
CN104717818A (en) * 2015-03-31 2015-06-17 衢州迪升工业设计有限公司 Current regulation box recycling waste heat
CN104717818B (en) * 2015-03-31 2017-07-28 衢州迪升工业设计有限公司 A kind of electric current regulating box with recovery waste heat
JP2018053333A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 ダイキン工業株式会社 Production method of piping, and oxide film formation method on copper tube inner surface
WO2018062146A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 ダイキン工業株式会社 Method for producing piping and method for forming oxide film on inner surface of copper pipe
CN109790623A (en) * 2016-09-30 2019-05-21 大金工业株式会社 The manufacturing method of pipeline and the oxide film forming method of copper pipe inner surface
US11377742B2 (en) 2016-09-30 2022-07-05 Daikin Industries, Ltd. Method for producing piping and method for forming oxide film on inner surface of copper pipe
KR20200111811A (en) * 2018-12-27 2020-09-29 제이엑스금속주식회사 Pure copper powder having a film of Si, a method for producing the same, and laminated moldings using the pure copper powder
KR102328897B1 (en) 2018-12-27 2021-11-22 제이엑스금속주식회사 Pure copper powder having Si film, manufacturing method thereof, and laminated sculpture using the pure copper powder
WO2020158679A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 ダイキン工業株式会社 Method for inspecting refrigerant pipe and refrigerant pipe
JP2020122684A (en) * 2019-01-29 2020-08-13 ダイキン工業株式会社 Inspection method of refrigerant pipe and refrigerant pipe
EP3919902A4 (en) * 2019-01-29 2022-11-02 Daikin Industries, Ltd. Method for inspecting refrigerant pipe and refrigerant pipe

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