JPH04236735A

JPH04236735A - Ｉｎ、Ｍｇ及びＰが添加された耐腐食性に優れる黄銅

Info

Publication number: JPH04236735A
Application number: JP1486391A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kazama; 風間　敬三; Toshihiro Kato; 敏弘加藤; Iwao Sato; 巌佐藤; Shuji Ishida; 石田　秀志
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 1992-08-25

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Ｉｎ、Ｍｇ及び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％、Ｉｎ０．０５〜０．
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Ｉｎ、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】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、Ｉｎの含有量を０．０５〜０．５重
量％と限定した理由は、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、材料の耐応力腐食性が劣化して来
る為である。

【００１０】Ｍｇは材料の耐応力腐食性を増加させる為
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性を増加さ
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３４５３ｇと、電気亜鉛１５２０ｇと、Ｉｎ７．
５ｇと、Ｃｕ−５０％Ｍｇ母合金１３ｇと，Ｃｕ−１５
％Ｐ母合金６．７ｇとを原料とし、分析値としてＺｎ３
０．４重量％、Ｉｎ０．１５重量％、Ｍｇ０．１３重量
％及びＰ０．０１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。

【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５μｍ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１７μｍ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６１．７Ｋｇ／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．
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２．３Ｋｇ／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】即ち、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分析値としてＺｎ３５．２重量と、Ｉｎ０．２４重量％
、Ｍｇ０．１４重量％と及び０．０１５重量％と、残部
Ｃｕとからなる銅合金を得、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２１μｍ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６３．８Ｋｇ／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．
５Ｋｇ／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２．３Ｋｇ／ｍｍ２
　減少するに止まった事が認められた。

【００２７】実施例３分析値としてＺｎ３６．４重量％、Ｉｎ０．１３重量％
、Ｍｇ０．２１重量％及びＰ０．０２１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１５μ
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２２μｍ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６４．４Ｋｇ／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６１．
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が２．７Ｋｇ／ｍｍ２
　減少するに止まった事が認められた。

【００２９】実施例４分析値としてＺｎ３２．７重量％と、Ｉｎ０．０８重量
％と、Ｍｇ０．０８重量％と、Ｐ０．０３０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２
０μｍ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２８μｍ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６２．４Ｋｇ／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６０．
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２．２Ｋｇ／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Ｚｎ３３．７重量％と、Ｉｎ０．１８重量
％と、Ｍｇ０．００７重量％と、Ｐ０．０２１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
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２５μｍ
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６２．３Ｋｇ／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２５．４
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３６．９Ｋｇ／ｍｍ２
　も減少する事が認められた。

【００３５】比較例３分析値としてＺｎ３２．６重量％、Ｉｎ０．２２重量％
、Ｍｇ０．３６重量％及びＰ０．００３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３８μｍ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６４．６Ｋｇ／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６１．
８Ｋｇ／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
　減少する事が認められた。

【００３７】比較例４分析値としてＺｎ３５．２重量％、Ｉｎ０．０３重量％
、Ｍｇ０．１２重量％及びＰ０．０４０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１５μ
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４５μｍ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６１．２Ｋｇ／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５８．
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
　減少する事が認められた。

【００３９】比較例５分析値としてＺｎ３５．６重量％、Ｉｎ０．７３重量％
、Ｍｇ０．１６重量％及び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２３μｍ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６４．７Ｋｇ／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４８．
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１６．１Ｋｇ／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Ｚｎ３５．４重量％、Ｉｎ０．１２重量％
、Ｍｇ０．１３重量％及びＰ０．０７４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２５μ
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５２μｍ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６３．３Ｋｇ／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５９．
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＊印は、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
＊印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３中＊印は、本発明の範囲を外れること
を示す。

【００５１】

【表４】

【００５２】表４は表３の右に続くものであって、表中
＊印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

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　夫々重量％でＺｎ２５〜３８％、Ｉｎ
０．０５〜０．５％、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Ｉｎ、Ｍｇ及びＰが添加さ
れた耐腐食性に優れる黄銅。
【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Ｉｎ、Ｍｇ及びＰが添加さ
れた耐腐食性に優れる黄銅。