JP3341242B2 - 耐食性銅管とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、淡水配管系、即ち建物
等の給水・給湯系の配管に使用される内面錫めっき銅管
とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上水道の給水用配管材料として、
銅管、鋼管、ステンレス鋼管、樹脂管等が使用されてい
る。この中でも銅管は、長尺であってもコイル状に巻き
上げ、運搬を容易にすることが可能であり、また、工事
の施工性や、水・温水に対して耐食性が良好であるため
に広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、耐食性および
施工性の優れたリン脱酸銅管でも、水質によっては（例
えばＨＣＯ₃ ^-／ＳＯ₄ ^2-＜１となるような水）孔食が生
じることがある。さらに銅管と銅管継手の接合部におい
て、水流の著しい乱れが原因の潰食が内部に発生し、漏
水に至る場合もある。

【０００４】これらを解決するために、耐食性を向上さ
せた銅管あるいは銅合金管が提案された（例えば特開昭
６０−２００９５４号公報、特開昭６０−２００９７５
号公報、特開昭６２−６１７１７号公報、特開昭６２−
６１７１８号公報）。さらにこれら銅管あるいは銅合金
管の製造方法が提案された（例えば特開昭６２−６１７
１６号公報）。また本発明者等は耐食性を向上させた銅
管あるいは銅合金管とその製造方法を提案した（特開平
４−４５２８２号公報、特開平４−９９１８０号公報、
特開平４−１３１３８４号公報）。

【０００５】前記した技術はいずれもそれなりに相当の
性能が得られるものであるが、例えば特開昭６０−２０
０９５４号公報に示されたような、めっき金属粉末とフ
ラックスとを銅管内面に均一に塗着し、加熱を行なって
皮膜を形成することは高度な技術、熟練を必要とする作
業であり、常に一定品質の製品を提供することは困難で
あった。

【０００６】また、本発明者等が先に提案した内面錫め
っき銅管でも、過酷な水質環境下（例えば酸化性の強い
環境下）においては、めっき膜のピンホール（微小孔）
が起点となって腐食が生じることがわかった。

【０００７】置換めっきあるいは化学還元めっきにより
形成させた錫めっき膜に存在するピンホールは、リフロ
ー処理（ここでは熱処理）によって低減できることが知
られているが、処理温度や時間によってはめっき膜がも
ろく、かつ延性に乏しい錫−銅金属間化合物になるた
め、過酷な変形に対しめっき膜の割れる恐れがあること
が数多くの実験よりわかった。

【０００８】本発明は前記した従来技術における問題点
を解消し、耐食性が高く、過酷な変形に対しめっき膜の
割れる恐れがない淡水配管系、即ち建物等の給水・給湯
系の配管に使用される内面錫めっき銅管とその製造方法
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、給水・給湯
系の配管に使用される銅管の内表面に、置換めっきある
いは化学還元めっきにより形成させた錫めっき膜に存在
するピンホール（微小孔）を、ある個数以下に減少させ
ることにより高耐食性、易加工性が実現できることを知
見し、本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、上記知見に基づいた本発明は、
給水・給湯用銅管の内面皮膜構造において、母材である
銅の上に、厚さ３μｍ以下に積層された錫結晶粒からな
る錫めっき皮膜が形成され、且つ、めっき層のピンホー
ル（微小孔）数が平均０．１個／ｃｍ^２以下（ピンホー
ル（微小孔）無しの場合を除く）であることを特徴とす
る給水・給湯用耐食性銅管を要旨としており、また、給
水・給湯用銅管の内面表面母材である銅の上に、厚さ３
μｍ以下に積層された錫結晶粒からなる錫めっき皮膜を
形成させた後管内に固体物質を挿入し、摩擦加工により
めっき膜のピンホール（微小孔）数を平均０．１個／ｃ
ｍ^２以下（ピンホール（微小孔）無しの場合を除く）に
低減させることを特徴とする給水・給湯用耐食性銅管の
製造方法を要旨としている。

【００１１】

【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明の給水
・給湯用銅管は、過酷な水質環境下でも耐食性に優れ、
しかも安価で容易に耐食性銅管を提供するために、非常
に薄く（膜厚３μｍ以下）、ピンホール（微小孔）が殆
ど存在しない錫めっき膜を銅管内表面に形成させたもの
である。

【００１２】置換めっきあるいは化学還元めっきにより
錫めっき膜を形成させる場合、錫の析出速度の関係上３
μｍを超える厚いめっき膜の形成はコスト高となるた
め、膜厚は３μｍ以下とするのが望ましい。本発明にお
いて、めっき膜形成手段を置換めっきあるいは化学還元
めっきとした理由は、電気めっき手段によれば銅管内部
に対極を挿入する必要が生じ、細管の場合にはこれが困
難となるためである。置換めっき手段あるいは化学還元
めっき手段によれば、薬液を管内に通すだけでめっき膜
が形成され電気めっき手段に比べると操作が容易であ
る。また溶融金属めっき手段は、めっき浴の表面張力の
作用で、細い内径の銅管内に溶融錫を流通させることが
出来ず、めっき膜厚を薄く制御することが出来ない。

【００１３】銅表面に置換めっきあるいは化学還元めっ
きにより形成させた錫めっき膜は、ピンホール（微小
孔）があっても犠牲陽極効果により耐食性は維持される
と推定されるが（特開平４−４５２８２号公報）、過酷
な水質環境下においては銅が露出した部分で腐食が起こ
るため、ピンホール（微小孔）は避ける必要がある。め
っき皮膜に存在するピンホール（微小孔）数を平均０．
１個／ｃｍ^２以下（ピンホール（微小孔）無しの場合を
除く）に低減すると、過酷な水質環境下でも耐食性が大
幅に向上することが多くの実験から判明した。

【００１４】本発明では、めっき膜のピンホール（微小
孔）数を減少する手段として、置換めっきあるいは化学
還元めっきにより錫めっき膜を形成させた銅管内面に、
固体物質（樹脂あるいは金属プラグ）を挿入し、錫めっ
き膜面を摩擦加工（例えば引抜き、抽伸加工）すること
によってめっき膜のピンホール（微小孔）数を低減させ
るのである。

【００１５】ピンホール（微小孔）の低減方法として
は、リフロー処理が代表的であるが、摩擦加工によれば
めっき膜が錫−銅金属間化合物となって割れが生じ易く
なることもなく、めっき膜表面に加工追随性のある純錫
層が残存するため、過酷な変形に対してもめっき膜が割
れを生ずる恐れがない。

【００１６】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これにより本発明は限定されるものではない。 実施例１ 外径２２．２２ｍｍ×肉厚０．８１ｍｍ×長さ１００ｍ
ｍの銅管内表面に、膜厚０．６〜２．０μｍの錫めっき
皮膜を形成させた後、金属プラグを用いてめっき膜を摩
擦加工したものを試作した。これらの試料について、ピ
ンホールの数を有孔度試験により調べ、さらに定電位電
解試験により皮膜の耐食性を評価した。

【００１７】試験方法は次の通りである。 有孔度試験（浸漬法） 試験液：３０ｖｏｌ％アンモニア水、１５ｍａｓｓ％過
硫酸アンモン 浸漬時間：６０分 液温：室温 定電位電解試験 試験液：東京都上水道水 電位：２００ｍＶ ｖｓ．ＳＣＥ 期間：３日間 試験の結果を、表１並びに有孔度試験後のめっき膜表面
を図１の金属組織顕微鏡写真で示す。

【００１８】

【表１】 ＊１：平均値 ＊２：◎：腐食なし ○：全面腐食（孔食なし） ×：
孔食発生

【００１９】実施例２ 実施例１と同様の試料を用いて、給水系および給湯系に
おける銅イオン溶出量を測定した。試験液は、給水系と
して名古屋市上水道水（常温）、給湯系には名古屋市上
水道水（６０℃）を使用した。上記２種類の試料水を、
試料銅管内に充填し、２４時間室温で放置した後、原子
吸光法により各試料水中の銅イオン濃度を測定した。試
験の結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】 表２において、番号２〜４は本発明の条件を満足する実
施例であり、いずれも優れた耐銅イオン溶出性を有して
いる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、淡水配管系、即ち建物等の給水・給湯系の配
管に好適であり、過酷な水質環境下でも耐食性が大幅に
向上するとともに、変形に対してもめっき膜が割れを生
ずる恐れがないという効果が奏され、産業上極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明銅管のめっき表面有孔度試験後の金属
組織を示す顕微鏡写真である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−39447（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−238003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−89533（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291385（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61718（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200954（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61716（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−131384（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−1386（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 18/31 F16L 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水・給湯用銅管の内面皮膜構造におい
   て、母材である銅の上に、厚さ３μｍ以下に積層された
   錫結晶粒からなる錫めっき皮膜が形成され、且つめっき
   層のピンホール（微小孔）数が平均０．１個／ｃｍ^２以
   下（ピンホール（微小孔）無しの場合を除く）であるこ
   とを特徴とする給水・給湯用耐食性銅管。
2. 【請求項２】 給水・給湯用銅管の内面表面母材である
   銅の上に、厚さ３μｍ以下に積層された錫結晶粒からな
   る錫めっき皮膜を形成させた後、管内に固体物質を挿入
   し、摩擦加工によりめっき膜のピンホール（微小孔）数
   を平均０．１個／ｃｍ^２以下（ピンホール（微小孔）無
   しの場合を除く）に低減させることを特徴とする給水・
   給湯用耐食性銅管の製造方法。