JPH04236734A - Sn、Mg及びPが添加された耐腐食性に優れる黄銅 - Google Patents

Sn、Mg及びPが添加された耐腐食性に優れる黄銅

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JPH04236734A
JPH04236734A JP1486291A JP1486291A JPH04236734A JP H04236734 A JPH04236734 A JP H04236734A JP 1486291 A JP1486291 A JP 1486291A JP 1486291 A JP1486291 A JP 1486291A JP H04236734 A JPH04236734 A JP H04236734A
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JP
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weight
test
tensile strength
brass
corrosion resistance
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JP1486291A
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Keizo Kazama
風間 敬三
Toshihiro Kato
敏弘 加藤
Iwao Sato
巌 佐藤
Shuji Ishida
石田 秀志
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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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】
【0001】
【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、造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。
【0002】
【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。
【0003】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。
【0004】
【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、薄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。
【0005】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。
【0006】
【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Snと、Mg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。
【0007】即ち、本発明は、上記課題を解決する為に
、夫々重量%でZn25〜38%、Sn0.01〜0.
5%、Mg0.01〜0.3%及びP0.005〜0.
05%を含み、残部がCu及び不可避不純物からなる事
を特徴とするSn、Mg及びPが添加された耐腐食性に
優れる黄銅を開示すると共に、この黄銅の平均結晶粒径
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、更に有効に上記の課題を解決出来る事を開
示するものである。
【0008】
【作用】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。
【0009】Snは合金素地に固溶して黄銅の腐食形態
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、Snの含有量を0.01〜0.5重
量%と限定した理由は、Snの含有量が0.01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、Snの含有量が0.5重量%を超えて含
有される様になると、材料の耐応力腐食度が増加して来
る為である。
【0010】Mgは材料の耐応力腐食度を増加させる為
に添加されるものであるが、ここに、Mgの含有量を0
.01〜0.3重量%と限定した理由は、Mgの含有量
が0.01重量%未満では材料の耐応力腐食度を増加さ
せる効果が認められず、更に、Mgの含有量が0.3重
量%を超えて含有される様になると、逆に、材料の脱亜
鉛腐食に対する性能が劣って来る様になる為である。
【0011】Pは、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が偏析して来て、粒界部分の優先
的腐食が進行される様になる為である。
【0012】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
る為に有益なものであるが、この場合、材料の平均結晶
粒径を望ましくは2〜10μmに調整するのがよい。こ
れは、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
深さの減少が認められにくくなる為である。
【0013】尚、材料の平均結晶粒径は、通常、材料を
最終焼鈍した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。
【0014】
【実施例】実施例1 電気銅3496gと、電気亜鉛1475gと、Sn12
.5gと、Cu−50%Mg母合金12gと,Cu−1
5%P母合金5.3gとを原料とし、分析値としてZn
29.5重量%と、Sn0.25重量%と、Mg0.1
2重量%及びP0.008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10
0mm、長さ150mmのインゴットを得た。
【0015】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850℃にて熱間圧延して厚さ1
0mm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℃にて1時間の中間焼鈍を窒
素雰囲気中で行った。
【0016】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℃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。
【0017】材料の結晶粒度を測定する場合には、JI
S  H  0501  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  Z  23
71に規定された塩水噴霧試験方法に従って150時間
の連続塩水噴霧処理を施し、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
断面について光学顕微鏡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。
【0018】以上の様にして計測された試料の最大腐食
深さは13μmであった。
【0019】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては60.2Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については57.
4Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さは2.8Kg/mm2
 減少するに止まった事が認められた。
【0020】この場合、耐応力腐食性を調べる試験方法
としては、定歪法を採用したが、この場合、試験片に対
する応力の負荷方法としては、厚さ15mmで、円弧長
を120mmに設定した不透明ポリ塩化ビニール製の治
具の円弧端面に試験片の一面を密着させた後、試験片の
両端を治具に固着する事により実施した。
【0021】また、試験に供した応力値は10Kg/m
m2 ,としたが、この場合の応力の設定は、不透明ポ
リ塩化ビニール製の治具の曲率半径が、次の式によって
算出された値をしめす様に形成された治具を用いる事に
よって為された。
【0022 】R=1/σ・E・T/2但し、 R:治具の曲率半径(mm) σ:負荷応力(Kg/mm2 ) E:黄銅のヤング率(10500Kg/mm2 )T:
試験片の厚さ(0.3mm)
【0023】次に、耐応力腐食性を調べる試験環境とし
ては、ASTM規格による黄銅の耐応力腐食性試験方法
を採用した。
【0024】即ち、耐応力腐食性試験方法としては、先
ず、耐応力腐食性を調べる試験液として、CuSO4 
・5H2 Oおよび(NH4 )2 SO4 を用いて
Cuイオンが3.17g/リットル、NH4 イオンが
18g/リットルとなる様に蒸留水中に添加し、50時
間の放置熟成処理を施した後、pHが7.2に調整され
た、いわゆるマトソン液を用意し、上記のマトソン試験
液を幅250mm、長さ200mm、高さ300mmの
PVC容器中に、10リットル注入したのち、前述の応
力負荷用治具に固着した試験片12個をこの試験液中に
投入し、24時間の浸漬処理を済まて試験液より引き上
げた試験片について、試験片表面の亀裂の発生度と引っ
張り強さを測定し、試験液中に浸漬する前後の測定値を
比較する事によって、材料の耐応力腐食性の良否を判断
した。
【0025】実施例2 電気銅3441gと、電気亜鉛1520gと、Sn15
.5gと、Cu−50%Mg母合金8gと、Cu−15
%P母合金16.7gとを原料とし、分析値としてZn
30.4重量%、Sn0.31重量%、Mg0.08重
量%及びP0.025重量%と、残部Cuとからなる銅
合金を得、平均結晶粒径を20μm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27μmであった。
【0026】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては61.4Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については59.
6Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さが1.8Kg/mm2
 減少するに止まった事が認められた。
【0027】実施例3 電気銅3186gと、電気亜鉛1780gと、Sn10
.0gと、Cu−50%Mg母合金18.0gと、Cu
−15%P母合金12.0gとを原料とし、分析値とし
てZn35.6重量%、Sn0.2重量%、Mg0.1
8重量%及びP0.018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15μm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。
【0028】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては62.5Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については60.
4Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さが2.1Kg/mm2
 減少するに止まった事が認められた。
【0029】実施例4 電気銅3138gと、電気亜鉛1820gと、Sn6.
5gと、Cu−50%Mg母合金22.0gと、Cu−
15%P母合金14.7gとを原料とし、分析値として
Zn36.4重量%と、Sn0.13重量%と、Mg0
.22重量%と、P0.022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8μm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16μmであった。
【0030】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては63.1Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については61.
2Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さが1.9Kg/mm2
 減少するに止まった事が認められた。
【0031】比較例1 分析値としてZn30.5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85μmに及んだ。
【0032】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては57.6Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については28.
3Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さが29.3Kg/mm
2 も減少する事が認められた。
【0033】比較例2 分析値としてZn34.6重量%と、Sn0.24重量
%と、Mg0.005重量%と、P0.006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
6μm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21μmで
あった。
【0034】また、この材料について材料の引っ張り強
さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料につ
いては62.2Kg/mm2 の値が示されたのに対し
て、応力腐食試験を施した後の材料については35.6
Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した事
によって、材料の引っ張り強さが26.6Kg/mm2
 も減少する事が認められた。
【0035】比較例3 分析値としてZn35.4重量%、Sn0.22重量%
、Mg0.53重量%及びP0.010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20μ
m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44μmであっ
た。
【0036】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては64.3Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については61.
2Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さは3.1Kg/mm2
 減少する事が認められた。
【0037】比較例4 分析値としてZn32.3重量%、Sn0.005重量
%、Mg0.14重量%及びP0.006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15
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39μmであ
った。
【0038】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては58.6Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については55.
3Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さは3.3Kg/mm2
 減少する事が認められた。
【0039】比較例5 分析値としてZn35.8重量%、Sn0.63重量%
、Mg0.14重量%及びP0.024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10μ
m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12μmであっ
た。
【0040】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては64.3Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については42.
6Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さは21.7Kg/mm
2 も減少する事が認められた。
【0041】比較例6 分析値としてZn30.9重量%、Sn0.25重量%
、Mg0.24重量%及びP0.067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8μm
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43μmであった
【0042】また、この材料について、材料の引っ張り
強さを測定したところ、応力腐食試験を施す前の材料に
ついては62.6Kg/mm2 の値が示されたのに対
して、応力腐食試験を施した後の材料については58.
7Kg/mm2 の値が示され,応力腐食試験を施した
事によって、材料の引っ張り強さは3.9Kg/mm2
 減少する事が認められた
【0043】以上の計測結果を表1、表2として示す。
【0044】
【表1】
【0045】表中の*は本発明の範囲を外れることを示
す。
【0046】
【表2】
【0047】表2は表1の右に続くものであって、表中
*は好ましくない性能を示す。
【0048】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
めて表3、表4に示す。
【0049】
【表3】
【0050】表中の*は本発明の範囲を外れることを示
す。
【0051】
【表4】
【0052】表4は表3の右側に続くものであって、*
は好ましくない性質を示す。
【0053】
【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、造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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  夫々重量%でZn25〜38%、Sn
    0.01〜0.5%、Mg0.01〜0.3%及びP0
    .005〜0.05%を含み、残部がCu及び不可避不
    純物からなる事を特徴とするSn、Mg及びPが添加さ
    れた耐腐食性に優れる黄銅。
  2. 【請求項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Sn、Mg及びPが添加さ
    れた耐腐食性に優れる黄銅。
JP1486291A 1991-01-14 1991-01-14 Sn、Mg及びPが添加された耐腐食性に優れる黄銅 Pending JPH04236734A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653827A (en) * 1995-06-06 1997-08-05 Starline Mfg. Co., Inc. Brass alloys
US6458222B1 (en) * 1997-11-11 2002-10-01 Toto Ltd. Metal material, brass and method for manufacturing the same
EP2133437A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-16 Xiamen LOTA International Co., Ltd Tin-free lead-free free-cutting magnesium brass alloy and its manufacturing method
JP2012149315A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Kobe Steel Ltd 銅合金管
DE102021119474A1 (de) 2021-07-27 2023-02-02 Diehl Brass Solutions Stiftung & Co. Kg Blei- und Antimonfreie Messinglegierung

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