JP6238274B2 - 給水給湯用銅合金継目無管 - Google Patents
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Description
本発明は、管内に水を流通させる給水給湯用の銅合金製の継目無管であり、例えば、ホテル、病院、マンション等の循環給湯システムなどに用いられる配管給湯機用熱交換器の水流路管に用いられる銅合金製の継目無管に関する。
従来より、ホテル、病院、マンション等の循環給湯システムなどに用いられる配管給湯機用熱交換器の水流路管には、銅合金製の継目無管が多く採用されてきた。
近年、これらの熱交換器では、重量の低減又はコストダウンの要求により、継目無管の薄肉化が必要となってきており、従来のりん脱酸銅管では強度が低いため、薄肉化は難しく、これに替わる銅合金製の継目無管の開発が求められている。
そこで、固溶強化型の銅合金としては、特許文献１には、Ｓｎを添加した銅合金が提案されている。また、固溶強化及び析出強化型銅合金としては、特許文献２及び特許文献３には、Ｓｎ及びＺｒを添加した銅合金が提案されている。
管内に水を流通させる給水給湯用銅合金継目無管には、熱膨張及び熱収縮の繰り返しに伴う熱疲労によって、疲労亀裂が発生する危険性がある。また、熱膨張に伴い継目無管に張力が発生し、使用温度によってはクリープ変形が発生する危険性がある。
そのため、管内に水を流通させる給水給湯用銅合金継目無管には、「強度が高い」及び「ろう付けによる強度低下が少ない」に加え、耐熱疲労亀裂発生特性及び耐クリープ変形特性が備わっていることが求められる。
ところが、引用文献１のような、Ｓｎを添加した固溶強化型の銅合金製の継目無管には、中間温度脆性があり、脆性温度域において熱疲労、クリープ破壊を生じさせ易い。熱交換器の製造時、継目無管に張力がはたらいた状態でろう付け等の加熱をすることにより、中間温度脆性が発生し、脆化割れを生じ易い。
中間温度脆性を増進させる因子として、Ｓ及びＨがあり、Ｓ及びＨの含有量を極限まで下げることで、ある程度の中間温度脆性は抑制できるが、十分ではない。また、Ｓの含有量を極限まで下げるためには高純度の地金を使用する必要があり、コスト面で好ましくない。また、Ｈの含有量を極限まで下げるためには長時間の溶湯処理が必要、雰囲気コントロールを行った溶解鋳造が必要等、コスト面で好ましくない。
そのため、通常のレベル（極限まで下げることのないレベル）のＳ及びＨの含有量であっても、中間温度脆性を効果的に抑制させることが望ましい。なお、通常のレベル（極限まで下げることのないレベル）のＳ及びＨの含有量とは、Ｓが０．０００５〜０．０００８質量％程度であり、Ｈが０．０００２〜０．００１０質量％程度である。
一方、特許文献２及び特許文献３のような、Ｓｎ及びＺｒを添加した固溶強化及び析出強化型の銅合金製の継目無管では、Ｚｒの添加により、強度が高いこと及びろう付けによる強度低下が少ないことに加え、中間温度脆性の発現をある程度抑制することができる。
しかしながら、更なる耐熱疲労亀裂発生特性の向上及び耐クリープ変形特性の向上が求められている。
従って、本発明の目的は、強度が高く、ろう付けによる強度低下が少なく、耐クリープ変形特性が高く、且つ、中間温度脆性の抑制効果が高い伝熱管用の銅合金継目無管を提供することにある。
本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、銅合金にＳｎ及びＺｒを特定の含有量で含有させ、更に、Ｚｒを銅合金中に適切な状態で存在させることにより、強度が高く、ろう付けによる強度低下が少なく、耐クリープ変形特性が高く、且つ、中間温度脆性の抑制効果が高い給水給湯用の銅合金継目無管が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明（１）は、銅合金を加工して得られる給水給湯用銅合金継目無管であり、
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管を提供するものである。
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管を提供するものである。
本発明によれば、強度が高く、ろう付けによる強度低下が少なく、耐クリープ変形特性が高く、且つ、中間温度脆性の抑制効果が高い伝熱管用の銅合金継目無管を提供することができる。
本発明の第一の形態の給水給湯用銅合金継目無管（以下、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）とも記載する。）は、銅合金を加工して得られる給水給湯用銅合金継目無管であり、
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（１）：
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ１は溶体化処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ２は時効処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管である。
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（１）：
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ１は溶体化処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ２は時効処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管である。
本発明の第二の形態の給水給湯用銅合金継目無管（以下、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）とも記載する。）は、銅合金を加工して得られる給水給湯用銅合金継目無管であり、
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管である。
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）と本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）とは、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）の電気伝導度が、式（１）を満たすのに対し、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）の電気伝導度が、式（２）を満たす点が異なること以外は、同様である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）及び本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）は、例えば、ホテル、病院、マンション等の循環給湯システムなどに用いられる配管給湯機用熱交換器の水流路管のように、管内に水を流通させる給水給湯用の水流路管として用いられる継目無管であり、銅合金からなる銅合金製の継目無管、つまり、給水給湯用の銅合金製の継目無管である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金は、Ｓｎ、Ｚｒ及びＰを必須元素として含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなる銅合金である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）において、Ｓｎには、固溶強化により銅合金の強度を向上させる効果及び常温での延性を向上させる効果がある。また、これらの元素の場合、比較的低温で合金化できるので、製造上有利である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）において、Ｚｒには、析出強化により銅合金の強度を向上させる効果がある。また、Ｚｒには、ろう付け温度が過剰に高くならない前提では、Ｚｒ析出物が残存し、結晶粒の粗大化を抑制することにより、強度低下を小さくする効果がある。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金中、Ｓｎの含有量は、０．４５〜０．９０質量％である。銅合金中のＳｎの含有量が、０．４５質量％未満だと、Ｓｎによる固溶強化とＺｒによる析出強化を合わせても、銅合金の強化が不十分となり、また、０．９０質量％を超えると、加工硬化が著しくなり、加工性、特に、冷間での引き抜き加工性が悪くなり、更には、中間温度脆性を引き起こし易くなる。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金中、Ｚｒの含有量は、０．０１〜０．０８質量％である。銅合金中のＺｒの含有量が、０．０１質量％未満だと、結晶粒粗大化を抑制する効果が小さく、ろう付けによる強度低下が大きくなり、また、Ｓｎによる固溶強化とＺｒによる析出強化を合わせても銅合金の強化が不十分となる。一方、銅合金中のＺｒの含有量が、０．０８質量％を超えると、過剰な析出硬化が起こり、加工性を低下させる原因となる。特に、冷間での転造加工性が悪くなる。その結果、管内面のらせん溝形状の転写が不十分となり、Ｃ１２２０で得られたような伝熱性能が得られ難くなる。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金中のＰの含有量は、０．００４〜０．０４質量％であり、好ましくは０．０１５〜０．０３０質量％である。銅合金が、Ｐ元素を０．００４質量％以上含有することにより、材料中の脱酸が十分であることが示される。そして、銅合金中のＰの含有量が、多すぎると、銅合金の熱伝導性が低くなるので、銅合金中のＰの含有量は、０．０４０質量％以下である。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）の電気伝導度については、ρ２−ρ１が０．３以上であること、すなわち、下記式（１）：
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ１は溶体化処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ２は時効処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たし、
好ましくはρ２−ρ１は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（１ａ）：
（１ａ）０．５≦ρ２−ρ１≦２０
を満たす。また、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）の電気伝導度については、ρ４−ρ３が０．３以上であること、すなわち、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たし、
好ましくはρ４−ρ３は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（２ａ）：
（２ａ）０．５≦ρ４−ρ３≦２０
を満たす。
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ１は溶体化処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ２は時効処理後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たし、
好ましくはρ２−ρ１は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（１ａ）：
（１ａ）０．５≦ρ２−ρ１≦２０
を満たす。また、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）の電気伝導度については、ρ４−ρ３が０．３以上であること、すなわち、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たし、
好ましくはρ４−ρ３は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（２ａ）：
（２ａ）０．５≦ρ４−ρ３≦２０
を満たす。
本発明において、溶体化処理とは、溶解及び鋳造工程での鋳塊の冷却過程で晶出したＺｒ系金属間化合物を十分に固溶させる処理を指し、また、時効処理とは、Ｚｒ系金属間化合物を析出させる処理を指す。本発明の給水給湯用銅合金継目無管は、「溶解及び鋳造工程→熱間押出工程→冷間加工工程→必要に応じて中間焼鈍処理及び転造工程→時効処理」の順に行い製造される。そして、このような製造工程では、熱間押出工程における加熱が、溶解及び鋳造工程での鋳塊の冷却過程で晶出したＺｒ系金属間化合物を十分に固溶させる溶体化処理となる。
銅合金製継目無管においては、溶解及び鋳造工程での鋳塊の冷却過程で晶出したＺｒが、溶体化処理で十分に固溶しないと、Ｚｒの含有量に見合った強度を得るための、時効処理で析出する微細な析出物の量及び分布が適正とはならない。また、溶体化処理で固溶しきれなかったＺｒ系晶出物は、強度向上に寄与しないばかりでなく、後の冷間加工工程、転造工程、熱交換器製作時の曲げ加工工程での加工性を阻害することになる。更に、固溶したＺｒは、鋳造時の凝固過程又は溶体化処理において、Ｓと化合物を生成することによってＳをトラップし、また、熱間押出時に粒界ボイドを形成させるＨをトラップすることにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制する。このように、溶体化処理後に固溶しているＺｒは、後工程である時効処理による析出強化に寄与するばかりでなく、耐クリープ変形特性の向上、中間温度脆性の抑制に寄与する。また、時効処理でのＺｒの析出状態を適切なものとすることによって、中間温度脆性の抑制効果が高くなる。
ところが、溶体化処理でのＺｒの固溶状態及び時効処理でのＺｒの析出状態を、定量的にすることは難しい。そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、溶体化処理後の電気伝導度と時効処理後の電気伝導度の差（ρ２−ρ１）により、溶体化処理でのＺｒの固溶状態及び時効処理でのＺｒの析出状態の把握ができ、ρ２−ρ１を特定の範囲に規定することにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制することができることを見出した。つまり、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）の電気伝導度については、ρ２−ρ１が０．３以上であること、すなわち、下記式（１）：
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
を満たし、
好ましくはρ２−ρ１が０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（１ａ）：
（１ａ）０．５≦ρ２−ρ１≦２０
を満たす。ρ２−ρ１が上記範囲内であることにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制することができる。
（１）ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）
を満たし、
好ましくはρ２−ρ１が０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（１ａ）：
（１ａ）０．５≦ρ２−ρ１≦２０
を満たす。ρ２−ρ１が上記範囲内であることにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制することができる。
また、本発明者らは、９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度と５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度の差（ρ４−ρ３）により、溶体化処理でのＺｒの固溶状態及び時効処理でのＺｒの析出状態の把握ができ、ρ４−ρ３を、特定の範囲に規定することにより、耐クリープ特性変形を向上させ、中間温度脆性を抑制することができることを見出した。つまり、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）の電気伝導度については、ρ４−ρ３が０．３以上であること、すなわち、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
を満たし、
好ましくはρ４−ρ３は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（２ａ）：
（２ａ）０．５≦ρ４−ρ３≦２０
を満たす。ρ４−ρ３が上記範囲内であることにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制することができる。
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
を満たし、
好ましくはρ４−ρ３は０．５以上２０以下であること、すなわち、下記式（２ａ）：
（２ａ）０．５≦ρ４−ρ３≦２０
を満たす。ρ４−ρ３が上記範囲内であることにより、耐クリープ変形特性を向上させ、中間温度脆性を抑制することができる。
なお、本発明において、９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を９５０℃±２５℃で１０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、窒素ガス雰囲気、９５０±２５℃に設定された電気炉内に、試験対象を装入し、炉内温度が９５０℃に復帰した後、９５０℃±２５℃で１０分間保持し、次いで、９５０℃から直ちに水冷することにより行われる。そして、９５０℃で１０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ３を求める。
また、本発明において、５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った後、次いで、５５０℃±１０℃で６０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、試験対象を、９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験と同様にして、９５０℃±２５℃で１０分間加熱した後９５０℃から直ちに水冷し、次いで、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った試験対象を、塩浴炉内に装入し、５５０℃±１０℃で６０分間保持し、次いで、直ちに水冷することにより行われる。そして、５５０℃±１０℃で６０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ４を求める。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金は、更に、Ｓ原子を含有してもよい。本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金が、更に、Ｓを含有する場合、銅合金中のＳの含有量は、０．０００５〜０．００１０質量％である。また、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金は、更に、Ｈを含有してもよい。本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）に係る銅合金が、更に、Ｈを含有する場合、銅合金中のＨの含有量は、０．０００２〜０．００２０質量％である。銅合金中のＳの含有量又はＨの含有量が、上記範囲を超えると、固溶しているＺｒによりＳ又はＨを十分に補足することができず、耐クリープ変形特性の向上、中間温度脆性の抑制の効果が得られない。一方、銅合金中のＳの含有量又はＨの含有量が、上記範囲未満の場合、耐クリープ変形特性の向上、中間温度脆性の抑制の効果は得られるが、コストアップになり易い。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管は、溶解、鋳造及び冷却→熱間押出及び冷却→冷間加工→必要に応じて中間焼鈍処理及び転造→時効処理の順に行い製造される。
先ず、溶解、鋳造及び冷却を行う。溶解及び鋳造では、常法に従って、溶解及び鋳造して、所定の元素が所定の含有量で配合されているビレットを得る。例えば、銅の地金及び本発明の給水給湯用銅合金継目無管の含有元素の地金又は該含有元素と銅の合金を、本発明の給水給湯用銅合金継目無管中の含有量が、所定の含有量となるように配合して、成分調整を行い、次いで、高周波溶解炉等を用いて、ビレットを鋳造する。次いで、鋳造後、ビレットを冷却する。
次いで、熱間押出及び冷却を行う。熱間押出では、鋳造により得られたビレットを、所定の温度で加熱して、熱間押出する。熱間押出は、マンドレル押出によって行われる。すなわち、加熱前に、冷間で予め穿孔したビレット、あるいは、押出前に熱間で穿孔したビレットに、マンドレルを挿入した状態で、熱間押出を行う。そして、熱間押出を行った後、速やかに冷却して、熱間押出素管を得る。
次いで、冷間加工を行う。冷間加工では、熱間押出により得られた熱間押出素管を、冷間圧延や冷間引き抜き等の冷間加工し、管の外径及び肉厚を減じていき、継目無素管を得る。
内面溝が形成されていない内面平滑管（ベアー管）を得る場合は、冷間加工に次いで、冷間加工により得られた継目無素管を、４００〜６００℃で加熱し、次いで、冷却する時効処理を行う。そして、時効処理を行うことにより、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）を得る。
内面溝が形成されている内面溝付管を得る場合、冷間加工に次いで、冷間加工により得られた継目無素管を、４００〜６００℃で加熱する中間焼鈍を行い、次いで、転造を行う。転造は、継目無素管内に、外面にらせん状の溝加工を施した転造プラグを配置して、高速回転する複数の転造ボールによって、管の外側から押圧して、管の内面に転造プラグの溝を転写することにより行われる。次いで、転造を施した継目無管を時効処理する。時効処理は、転造を施した継目無管を、４００〜６００℃で加熱し、冷却することにより行なわれる。そして、時効処理を行うことにより、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）を得る。
そして、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）において、電気伝導度を、式（１）：ρ２−ρ１≧０．３（％ＩＡＣＳ）、好ましくは式（１ａ）：０．５≦ρ２−ρ１≦２０とする方法、また、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）において、電気伝導度を、式（２）：ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）、好ましくは式（２ａ）：０．５≦ρ４−ρ３≦２０とする方法としては、例えば、溶解及び鋳造後の冷却において、ビレットの冷却速度を調節する方法が挙げられる。本発明者らは、溶解及び鋳造後の冷却におけるビレットの冷却速度の違いにより、銅合金中のＺｒの存在状態が異なり、溶解及び鋳造後のＺｒの存在状態の違いが、「ρ２−ρ１」及び「ρ４−ρ３」の値に影響を与えることを見出した。なお、ビレットの径、鋳造後の冷却方式、鋳造後の冷却条件、溶体化処理条件、時効処理条件等により、電気伝導度を、式（１）、好ましくは式（１ａ）に調節するために適切な冷却速度、あるいは、式（２）、好ましくは式（２ａ）に調節するために適切な冷却速度は、異なるため、溶解及び鋳造後の冷却におけるビレットの冷却速度は、ビレットの径、冷却方式、鋳造後の冷却条件、溶体化処理条件、時効処理条件等により、適宜選択される。また、ビレットの径、鋳造後の冷却条件、溶体化処理条件、時効処理条件等を適宜調節することにより、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）の電気伝導度が、式（１）、好ましくは式（１ａ）を満たすように調節し、また、本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）の電気伝導度が、式（２）、好ましくは式（２ａ）を満たすように調節する。
本発明の給水給湯用銅合金継目無管は、熱交換器用の伝熱管としてコイル形状に巻き取られ、熱交換器（クロスフィンチューブ型熱交換器）の作製に供される。クロスフィンチューブ型熱交換器は、空気側のアルミニウムフィンと冷媒側の伝熱管が一体に組付けられて構成されているものである。
クロスフィンチューブ型熱交換器は、先ず、プレス加工等により、所定の組付け孔が複数形成されたアルミニウムプレートフィンを作製し、次いで、得られたアルミニウムプレートフィンを積層した後、組付け孔の内部に、定尺切断及びヘアピン曲げ加工した本発明の給水給湯用銅合金継目無管（１）又は本発明の給水給湯用銅合金継目無管（２）を挿通し、次いで、継目無管を、アルミニウムプレートフィンに拡管固着し、ヘアピン曲げ加工を施した側とは反対側の継目無管端部に、Ｕベンド管をロウ付けすることにより、作製される。
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
（実施例及び比較例）
＜給水給湯用銅合金継目無管＞
（溶解、鋳造及び冷却）
半連続鋳造により、表１に示す化学成分を含有する外径２５４ｍｍのビレットを鋳造し、次いで、冷却した。このときのビレットの冷却水の水量を、以下の通りとした。なお、表１中、残部はＣｕ及び不可避不純物である。
冷却条件Ａ：冷却水量１，０００Ｌ／分
冷却条件Ｂ：冷却水量６００Ｌ／分
（熱間押出及び冷却）
上記のようにして得たビレットを、連続加熱炉内で、９５０℃（±２５℃）で１０分間以上保持することにより加熱し、次いで、押出温度９５０℃で、外径８１ｍｍ×肉厚８ｍｍの管を押出し、押出後ただちに水中へ投入して冷却して、熱間押出素管を得た。このとき、溶体化処理を兼ねて行った。
得られた熱間押出素管の頭部及び尾部から、電気伝導度の測定用サンプル（サンプル１）をサンプリングした。
（冷間加工）
上記のようにして得た熱間押出無素管を、冷間圧延及び冷間抽伸し、外径９．５２ｍｍ×肉厚０．８ｍｍの継目無素管を得た。
（時効処理）
上記のようにして得た継目無素管を、バッチ炉内で、非酸化性雰囲気中、５５０℃で６０分間加熱し、給水給湯用銅合金継目無管を得た。
得られた給水給湯用銅合金継目無管から、電気伝導度測定用に、サンプル２をサンプリングした。また、加熱−水冷試験用に、サンプル３及びサンプル４をサンプリングした。
＜給水給湯用銅合金継目無管＞
（溶解、鋳造及び冷却）
半連続鋳造により、表１に示す化学成分を含有する外径２５４ｍｍのビレットを鋳造し、次いで、冷却した。このときのビレットの冷却水の水量を、以下の通りとした。なお、表１中、残部はＣｕ及び不可避不純物である。
冷却条件Ａ：冷却水量１，０００Ｌ／分
冷却条件Ｂ：冷却水量６００Ｌ／分
（熱間押出及び冷却）
上記のようにして得たビレットを、連続加熱炉内で、９５０℃（±２５℃）で１０分間以上保持することにより加熱し、次いで、押出温度９５０℃で、外径８１ｍｍ×肉厚８ｍｍの管を押出し、押出後ただちに水中へ投入して冷却して、熱間押出素管を得た。このとき、溶体化処理を兼ねて行った。
得られた熱間押出素管の頭部及び尾部から、電気伝導度の測定用サンプル（サンプル１）をサンプリングした。
（冷間加工）
上記のようにして得た熱間押出無素管を、冷間圧延及び冷間抽伸し、外径９．５２ｍｍ×肉厚０．８ｍｍの継目無素管を得た。
（時効処理）
上記のようにして得た継目無素管を、バッチ炉内で、非酸化性雰囲気中、５５０℃で６０分間加熱し、給水給湯用銅合金継目無管を得た。
得られた給水給湯用銅合金継目無管から、電気伝導度測定用に、サンプル２をサンプリングした。また、加熱−水冷試験用に、サンプル３及びサンプル４をサンプリングした。
＜加熱−水冷試験＞
９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を９５０℃±２５℃で１０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、窒素ガス雰囲気、９５０±２５℃に設定された電気炉内に、試験対象を装入し、炉内温度が９５０℃に復帰した後、９５０℃±２５℃で１０分間保持し、次いで、９５０℃から直ちに水冷することにより行われる。そして、９５０℃で１０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ３を求める。
また、５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った後、次いで、５５０℃±１０℃で６０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、試験対象を、９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験と同様にして、９５０℃±２５℃で１０分間加熱した後９５０℃から直ちに水冷し、次いで、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った試験対象を、塩浴炉内に装入し、５５０℃±１０℃で６０分間保持し、次いで、直ちに水冷することにより行われる。そして、５５０℃±１０℃で６０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ４を求める。
９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を９５０℃±２５℃で１０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、窒素ガス雰囲気、９５０±２５℃に設定された電気炉内に、試験対象を装入し、炉内温度が９５０℃に復帰した後、９５０℃±２５℃で１０分間保持し、次いで、９５０℃から直ちに水冷することにより行われる。そして、９５０℃で１０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ３を求める。
また、５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験とは、試験対象となる銅合金継目無管を、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った後、次いで、５５０℃±１０℃で６０分間の加熱をした後水冷するという試験であり、先ず、試験対象を、９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験と同様にして、９５０℃±２５℃で１０分間加熱した後９５０℃から直ちに水冷し、次いで、９５０℃で１０分間の加熱と水冷を行った試験対象を、塩浴炉内に装入し、５５０℃±１０℃で６０分間保持し、次いで、直ちに水冷することにより行われる。そして、５５０℃±１０℃で６０分間加熱−水冷試験後の試験対象の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を測定して、ρ４を求める。
（加熱−水冷試験１）９５０℃±２５℃×１０分
先ず、サンプル３を、窒素ガス雰囲気、９５０±２５℃に設定された電気炉内に装入し、炉内の温度が９５０℃に復帰した後、９５０±２５℃で１０分間保持し、次いで、９５０℃から直ちに水冷して、加熱−水冷試験１を行った。
先ず、サンプル３を、窒素ガス雰囲気、９５０±２５℃に設定された電気炉内に装入し、炉内の温度が９５０℃に復帰した後、９５０±２５℃で１０分間保持し、次いで、９５０℃から直ちに水冷して、加熱−水冷試験１を行った。
（加熱−水冷試験２）５５０℃±１０℃×６０分
先ず、サンプル４を、加熱−水冷試験１と同様にして、９５０±２５℃で１０分間の加熱と水冷を行い、次いで、加熱−水冷試験１と同様の加熱と水冷を行ったサンプル４を、塩浴炉内に装入し、５５０℃±１０℃で６０分間保持し、次いで、直ちに水冷して、加熱−水冷試験２を行った。
先ず、サンプル４を、加熱−水冷試験１と同様にして、９５０±２５℃で１０分間の加熱と水冷を行い、次いで、加熱−水冷試験１と同様の加熱と水冷を行ったサンプル４を、塩浴炉内に装入し、５５０℃±１０℃で６０分間保持し、次いで、直ちに水冷して、加熱−水冷試験２を行った。
＜評価＞
（機械的性質）
トーチろう付けを、ろう材（ＪＩＳ Ｚ３２６４ ＢＣｕＰ−２）及び酸素−プロパン混合ガスを用いて実施して、ろう付け後の耐圧強度測定用試料を作製した。このとき、ろう材が継ぎ手部に流れ込むまでろう付けを実施した。冷却は空冷とし、冷却後、水圧による破裂試験を行い、破壊強度から次式＊１を用い、引張り強さを推定し、ろう付け前後の機械的性質（引張強さと伸び）を評価した。
ろう付け前の機械的性質を、引張試験により評価し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じ、引張強さと伸びを測定した。その結果を、表３に示す。
＜式＊１＞ＫＨＫ式：破裂圧力＝２×引張強さ×肉厚／（外径−０．８×肉厚）
（電気伝導度）
電気伝導度測定を、ＪＩＳ Ｈ０５０５に準拠した方法、すなわち四端子法により電気抵抗を測定し、０．１５３２８で除した値を百分率で表した。
（中間温度脆性試験）
銅合金継目無管を、３５０℃で、ひずみ速度１０−４の引張速度で引張試験した。伸び（δ）が３０％以上であったものを合格とした。
（熱疲労試験）
１００℃の恒温槽内で、銅合金継目無管に、０から１５ＭＰａの繰り返し内圧を１０万回負荷し、熱疲労試験を行った。試験中に亀裂が生じなかったものを合格とした。
（機械的性質）
トーチろう付けを、ろう材（ＪＩＳ Ｚ３２６４ ＢＣｕＰ−２）及び酸素−プロパン混合ガスを用いて実施して、ろう付け後の耐圧強度測定用試料を作製した。このとき、ろう材が継ぎ手部に流れ込むまでろう付けを実施した。冷却は空冷とし、冷却後、水圧による破裂試験を行い、破壊強度から次式＊１を用い、引張り強さを推定し、ろう付け前後の機械的性質（引張強さと伸び）を評価した。
ろう付け前の機械的性質を、引張試験により評価し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じ、引張強さと伸びを測定した。その結果を、表３に示す。
＜式＊１＞ＫＨＫ式：破裂圧力＝２×引張強さ×肉厚／（外径−０．８×肉厚）
（電気伝導度）
電気伝導度測定を、ＪＩＳ Ｈ０５０５に準拠した方法、すなわち四端子法により電気抵抗を測定し、０．１５３２８で除した値を百分率で表した。
（中間温度脆性試験）
銅合金継目無管を、３５０℃で、ひずみ速度１０−４の引張速度で引張試験した。伸び（δ）が３０％以上であったものを合格とした。
（熱疲労試験）
１００℃の恒温槽内で、銅合金継目無管に、０から１５ＭＰａの繰り返し内圧を１０万回負荷し、熱疲労試験を行った。試験中に亀裂が生じなかったものを合格とした。
Claims (2)
- 銅合金を加工して得られる給水給湯用銅合金継目無管であり、
該銅合金は、０．４５〜０．９０質量％のＳｎと、０．０１〜０．０８質量％のＺｒと、０．００４〜０．０４質量％のＰと、を含有し、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、
該給水給湯用銅合金継目無管の電気伝導度が、下記式（２）：
（２）ρ４−ρ３≧０．３（％ＩＡＣＳ）
（式中、ρ３は９５０℃で１０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指し、ρ４は５５０℃で６０分間の加熱−水冷試験後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）を指す。）
を満たすこと、
を特徴とする給水給湯用銅合金継目無管。 - 前記銅合金が、更に、０．０００５〜０．００１０質量％のＳと、０．０００２〜０．００２０質量％のＨと、を含有することを特徴とする請求項１記載の給水給湯用銅合金継目無管。
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