JPH04120231A - ＩｎとＳｂとＰが添加された耐腐食性に優れる黄銅 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、復水器、加水加熱器、蒸留器、冷却器、遣水
装置等の熱交換器用の材料として、特に、自動車等に用
いられるラジェーターのチューブ材として好適な、耐腐
食性に優れた黄銅に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ラジェーターのチューブ材としては、黄銅、ある
いはこれに微量のＰが添加された銅合金が一般的に利用
されて来ており、特に、機械的性質や成型性の面で優れ
た特性を発揮すると共に、他の銅合金に比較して安価に
て入手出来る事から、黄銅が広く用いられて来た。

しかし乍、近年に於ける様に、上記の機器を利用する領
域の拡大と、これを利用する環境の悪化が進展して行く
のに伴って、機器に使用されている材料は塩分濃度の高
い海浜の大気や排気ガス濃度の高い都市近郊の大気中で
使用される機会が多くなり、熱交換器の主要部で、材料
の腐食による機能の劣化が頻繁に認められる様になって
来た。

この為、従来に増した耐腐食強度を有する材料の出現が
待たれる様になって来た。

［発明が解決しようとする課題］ 通常の黄銅は、価格的には手頃であるものの、腐食雰囲
気で応力のかけられた場合に発生して来る応力腐食割れ
現象には極めて敏感であり、特に、軽量を要求される熱
交換器用の材料としては、覆物化が要求される為、ます
ます腐食環境に耐えやすい素材の供給が望まれる様にな
って来て居る。

本発明は、熱交換器用の素材に要求される性能を満足さ
せるものとして、熱伝導性や電気伝導性を低下させるこ
となく、素材価格もさほど高騰させずに、耐腐食性に優
れるという銅合金を提供する事を目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、黄銅の脱亜鉛腐食性の改良を検討してい
る段階で、Ｃｕ−Ｚｎ合金にＩｎと、ＳｂとＰとを含有
させる事によって黄銅の脱亜鉛腐食性の著しい改良が認
められる事を見出だすと共に、更に、この合金の結晶粒
度を調整する事によって、黄銅の耐腐食性を大幅に改善
する事が可能である事を見出だし、本発明に至ったもの
である。

即ち、本発明は、課題を解決する為に、重量％でＺｎを
２５〜３８％と、Ｉｎを０．０５〜０゜５％と、Ｓｂを
０，０１〜０．３％と、Ｐを０゜００５〜０．０５％含
み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる黄銅を開示
すると共に、その平均結晶粒径が２〜１０μｍに調整さ
れた上記の黄銅素材を利用する事によって、上記の課題
を解決出来る事を開示せんとしたものである。

［作用コ 本発明に於いて、ＺｎはＣｕに固溶して材料強度を向上
させる機能を持たせる為のものであり、ここに、Ｚｎの
含有量を２５〜３８重量％と限定した理由は、Ｚｎの含
有量が２５重量％未満では材料強度が十分でなくなると
共に、銅分が高くなる事から、価格の上昇を招く為であ
り、また、Ｚｎの含有量が３８重量％を超えた場合には
β相の析出量が多量になり、材料の加工性が劣化して来
るためである。

次いで、Ｉｎは合金素地に固溶して黄銅の腐食形態を部
分的な脱亜＃９ＴＫ食から、全面的な腐食形態に移行さ
せると共に、その腐食減量を軽減させる作用を為すもの
であるが、ここに、Ｉｎの含有量を０．０５〜０．５重
量％と限定した理由Ｃま、Ｉｎの含有量が０．０５重量
％未満では材料の脱亜鉛腐食を抑制する効果の向上が認
められず、更に、Ｉｎの含有量が０．５重量％を超えて
含有される様になると、材料の全面腐食量が増加して来
る為、逆に腐食深さを軽減するという特性の向上効果が
悪化して来る為である。

次いで、Ｓｂは、脱亜鉛腐食の形態を栓状から層状に変
化させる事によって、黄銅の腐食形態を部分的な脱亜鉛
腐食から、全面的な腐食形態に移行させると共に、その
腐食減量を軽減させる作用を為すものであるが、ここに
、Ｓｂの含有量を０゜０１〜０．３重量％と限定した理
由は、Ｓｂの含有量が０．０１重量％未満では材料の脱
亜鉛腐食の形態を変化させる効果が認められず、更に、
Ｓｂの含有量が０．３重量％を超えて含有される様にな
ると、結晶粒界にＳｂが偏析して来るようになり、結果
的に、粒界部分が優先的に腐食されてしまう為である。

また、Ｐは、Ｓｂと同様に、脱亜鉛腐食の腐食形態を栓
状から層状に変化させる事によって、黄銅の腐食形態を
部分的な脱亜鉛腐食から、全面的な腐食形態に移行させ
ると共に、その腐食減量を軽減させる作用を為すもので
あるが、ここに、Ｐの含有量を０．００５〜０．０５重
量％に限定したのは、Ｐの含有量が０．００５重量％未
満であると、上記の腐食形態を栓状から層状に変化させ
る効果が不十分であり、更に、Ｐの含有量が０゜０５重
量％を超えると、結晶粒界にＰが偏析して来る為、粒界
部分の優先的腐食が進行される様になる為である。

最後に、材料の結晶粒度を調整する事は、材料の深さ方
向へ向かって進展していく腐食力を抑制する為に必要な
ものであるが、この場合、材料の平均結晶粒径を２〜１
０μｍに調整するのは、平均結晶粒径が２μｍ未満では
加工組織が残存し易くなり、かえって、材料の耐腐食性
が悪化して来る為であり、平均結晶粒径が１０μｍを超
える場合には、材料の全面腐食現象が抑制された場合に
示される最大腐食深さの減少が認られなくなる為である
。

尚、材料の平均結晶粒径は、通常、材料を最終焼鈍しな
状態で測定するものであるが、本発明の対象とするラジ
ェーターのチューブ材は、仕上げ圧延率が低い為、最終
冷間圧延の前後に於いて、材料の平均結晶粒径に変化が
認められておらず、本明細書に記載された平均結晶粒径
の値は、全て、最終の冷間圧延加工を終えた材料につい
て測定されたものである。

［実施例］ 実施例１ 電気銅３４５６ｇと、電気亜鉛１５２５ｇと、Ｉ　ｎ８
ｇと、Ｓｂ３ｇとＣｕ−１５％Ｐ母合金８゜２４ｇとを
原料とし、分析値としてＺｎ３０．５重量％と、Ｉｎ０
．１６重量％と、ＳｂＯ，０６重量％と、Ｐｏ、０２１
重量％と、残部Ｃｕとからなる銅合金を大気溶解炉で溶
製し、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの
インゴットを得た。

得られたインゴットは表面を片側２ｍｍづつ面削りした
後、温度８５００Ｃにて熱間圧延して厚さ１０ｍｍの中
間材とし、さらに、この中間材の表面を片側１ｍｍづつ
面削した後、３ｍｍの厚さまで冷間圧延を施し、あらた
めて温度６００°Ｃにて１時間の中間焼鈍を窒素雰囲気
中で行った。

中間焼鈍を施した材料について、引き続いて冷間圧延を
施して厚さ０．４ｍｍの条材とした後、温度４５０°Ｃ
にて１時間にわたる最終焼鈍を窒素雰囲気中で行い、条
材の平均結晶粒径を６μｍに調整した後、さらに、冷間
加工を施して厚さ０゜３ｍｍの条材とし、この条材から
幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、結晶
粒度並びに耐腐食性の試験に供した。

材料の結晶粒度を測定する場合には、ＪＩＳＨ０５０１
に規定された伸銅品結晶粒度試験方法の比較法に従って
測定すると共に、材料の耐腐食性を調べる試験方法とし
ては、ＪＩＳ　　Ｚ２３７１に規定された塩水噴霧試験
方法を採用した。

この場合、試験片に対する塩水噴霧の処理時間は連続１
５０時間とし、塩水噴霧処理の終了した試験片は幅方向
に６等分して切断された後、試験片の各切断面について
光学ＭｆＩＩＭｉによる腐食深さの測定を実施し、試験
に供した幅２５ｍｍの試料の全長に亘っての計測を５箇
所、都合１２５ｍｍについて行い、この間にあって、最
も深く腐食されている部分の深さをもって、その試料の
最大腐食深さとした。

以上の様にして計測された試料の最大腐食深さは５μｍ
であった。

実施例２ 電気銅３２０５ｇと、電気亜鉛１７７５ｇと、Ｉ　ｎ８
ｇと、Ｓｂ３．５ｇと、Ｃｕ−１５％Ｐ８゜２４ｇとを
原料とし、分析値としてＺｎ３５．５重量％と、Ｉｎ０
．１６重量％と、Ｓｂ０．０７重量％と、Ｐｏ、０２１
重量％と、残部Ｃｕとからなる銅合金を得、平均結晶粒
径を７μｍとした以外は、実施例１と同様な方法にて処
理された結果、計測された試料の最大腐食深さは４μｍ
であった。

実施例３ 電気銅３１８６ｇと、電気亜鉛１７８５ｇと、Ｉｎ１７
．Ｏｇと、Ｓｂ６．Ｏｇと、Ｃｕ−１５％Ｐ５．８８ｇ
とを原料とし、分析値としてＺｎ３５．７重量％と、Ｉ
ｎ０．３４重量％と、Ｓｂｏ、１２重量％ト、Ｐｏ、０
１５重量％と、残部Ｃｕとからなる銅合金を得、その平
均結晶粒径を４μｍとした以外は、実施例１と同様な方
法にて処理された結果、計測された試料の最大腐食深さ
は６μｍであった。

比較例１ 平均結晶粒径が５μｍに調整された亜鉛含有量３０．５
重量％の黄銅を試料とした以外は、実施例１と同様な方
法にて処理された結果、計測された試料の最大腐食深さ
は７５μｍであった。

比較例２ 分析値としてＺｎ３６．４重量％と、Ｉ　ｎｏ。

０２重量％と、Ｐｏ、０２０重量％と、残部Ｃｕとから
なる銅合金を得、その平均結晶粒径を７μｍとした以外
は、実施例１と同様な方法にて処理された結果、計測さ
れた試料の最大腐食深さは３３μｍであった。

比較例３ 分析値としてＺｎ２９．６重量％と、Ｉ　ｎｏ。

２２重量％と、Ｓｂ０．３３重量％と、ｐｏ、。

１５重量％と、残部Ｃｕとからなる銅合金を得、その平
均結晶粒径を５μｍとした以外は、実施例１と同様な方
法にて処理された結果、計測された試料の最大腐食深さ
は２３μｍであった。

比較例４ 分析値としてＺｎ３５．６重量％と、Ｉ　ｎｏ。

６３重量％と、Ｓｂｏ、０３重量％と、ｐｏ、。

２２重量％と、残部Ｃｕとからなる銅合金を得、その平
均結晶粒径を７μｍとした以外は、実施例１と同様な方
法にて処理された結果、計測された試料の最大腐食深さ
は２６μｍであった。

比較例５ 分析値としてＺｎ３０．４重量％と、Ｉｎ０゜３４重量
％と、Ｓｂ０．０２重量％と、Ｐｏ、０７２重量％と、
残部Ｃｕとからなる銅合金を得、その平均結晶粒径を６
μｍとした以外は、実施例１と同様な方法にて処理され
た結果、計測された試料の最大腐食深さは５２μｍであ
った。

以上の如く、本発明の実施による場合には、腐食環境に
あっても、高度な耐食性が示される素材を容易に入手す
る事が可能になった。

以上の計測結果を第１表として示す。

又、平均結晶粒径を変化させた同一組成の合金について
、材料の最大腐食深さを測定した結果を纏めて第２表に
示す。

（この頁以下余白） ［発明の効果］ 本発明の実施により、復水器、加水加熱器、蒸留器、冷
却器、遣水装置等の熱交換器用の材料として、特に、自
動車等に用いられるラジェーターのチューブ材として好
適な、耐腐食性に優れた黄銅を容易に入手する事を可能
にした為、斯業界に寄与するところ大なるものがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量％でＺｎを２５〜３８％と、Ｉｎを０．０５〜
   ０．５％と、Ｓｂを０．０１〜０．３％と、Ｐを０．０
   ０５〜０．０５％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物
   からなる事を特徴とするＩｎとＳｂとＰが添加された耐
   腐食性に優れる黄銅。 ２）平均結晶粒径が２〜１０μｍである事を特徴とする
   請求項１記載のＩｎとＳｂが添加された耐腐食性に優れ
   る黄銅。