JPH048514B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐食性に富む熱交換器用銅合金管の製
造方法に関するものである。

［従来技術］ 銅は種々の環境の中で優れた耐食性を示す金属
である。しかし、熱交換器、とりわけ、コンデン
サチユーブ等では海水、汚染水、工業用水等が対
象となるため、耐食性を更に向上させた銅合金が
使用されている。

近年、熱交換効率向上のため、流速を大きくし
たり、対象水の汚染度が進むようになり、現状の
耐食性銅合金管でも潰食、孔食、デポジツトアタ
ツク等が頻発し、その対策が望まれている。

金属管材の内表面を他の金属によつて被覆する
方法は原理的には種々考えられるが、実際に試み
られているのはごく少数の例にすぎない。とりわ
け銅合金管の内面に電気的に卑な金属を被覆して
実用化された例はない。これは経済的な製造方法
が発明されていないこともあるが、既存の技術に
致命的な欠点があるためである。

以下に従来技術とその欠点を記述する。

(1) 押出し法による方法 この方法は、予め内層材と外層材とを組み合わ
せた複合押出しビレツトを用いて押出成形により
管内面を異種金属で被覆した複合管（二重管）と
する方法である。この方法ではその製造工程が複
合ビレツトの製造工程、押出工程、更に所定寸法
に減径する引抜工程と工程が多く、製造コストの
点で不利となる。また、内面を被覆する金属が銅
合金に対して卑な金属であるSn、Zn、Al等の低
融点金属の場合、押出成形時の変形熱より溶融す
ることもあり、正常な複合管が得られない。更
に、管母材と被覆材との押出し時の変形抵抗の差
が大きい場合には正常な押出し、引抜きが困難と
なる等の欠点がある。

(2) 内面メツキ法 この方法は、管内面に被覆すべき金属のメツキ
液を流して管内面に電気メツキを施すことで被覆
することも考えられるが、長尺の管材を処理する
にはメツキ液の管理、電流密度の管理等が複雑と
なり、工業生産には不向きである。

(3) 溶接管法 この方法は、管材板と被覆材板をクラツドした
ものを被覆材側を内側にして管状にシーム溶接す
る方法があるが、溶接部では管材と被覆材が溶融
混合するため。正常な溶接が難しく、またシーム
溶接部で管外表面に被覆金属が露出したり、また
逆に管内面に管母材が露出し、管内面の均一な被
覆層が得られない等の欠点がある。

［解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解
消し、長尺な銅合金管の内面にも電気的に卑な金
属を被覆できる工業生産性に優れ、信頼性に富む
耐食性の熱交換器用銅合金管の製造方法に提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、本発明では、管内
面に耐食性に優れた異種金属又は合金の層を形成
するために次にような方策を採つた。

即ち、内面に長手方向に延びる複数の溝をつけ
るか、不規則な凹凸をつけるかして荒らした銅合
金管の内面に、該管材よりも電気的に卑であつ
て、融点の低い金属の粉粒体と液状又はペースト
状のフラツクスとの混合物を塗布した後、その管
材を加熱処理する方法である。

このような処理方法であれば、前記混合物はプ
ラグやマンドレルを用いる等によつて長尺管であ
つても容易に管内面に塗布することができ、続く
加熱処理により、塗布された混合物中の粉粒体が
溶融し、それがフラツクスの作用も手伝つて流動
して管内面を覆う。この加熱処理によつて低融点
金属の被覆層と管材の間には拡散層が生成する
が、別途加熱処理を付加するか、温度と時間を調
節することにより拡散を促進させて内表面を容易
に合金化することができる。

管材料としては、Cu−Sn系、Cu−Ni系、Cu
−Al系、Cu−Zn系、Cu−Ag系など種々の合金
が対象となるが、とりわけコンデンサチユーブや
熱交換器に使用されるCu−Ni−Al系、Cu−Ni
系、Cu−Sn系の合金が対象となり、粉粒体とし
ては、電気的にCuより卑なSn、Zn、Al、Ni、
Pbとこれらを主体とする合金が効果を発揮する。
管材の内面を予め長手方向に延びる複数の溝をつ
けるか、不規則な凹凸をつけるかして荒らしてお
き、そこにフラツクスと金属粉粒体との混合物を
塗布すれば、混合物が付着し易く、加熱処理によ
つて粉粒体が溶融したときに一部に偏ることなく
ほぼ均一な被覆とすることができる。

尚、混合物を塗布する際、管材はその外径を減
少させてもよいし、減少させなくてもよい。

［実施例］ 以下に具体的な実施例を示す。

実施例 １ 外径9.52mm、肉厚0.41mmで、内面に高さ0.15mm
の突起を60本等分に設けた、Cu−Zn−Al合金
（Cu：77％、Al：2.0％、As：0.05％、Zn：残）
からなる管材の内面にSnを被覆するため、銅の
半田付けに用いられるペースト状のフラツクスと
Snの粉末を、フラツクス：３、Sn粉末：７の割
合で混合してペースト状とした混合物を用意し、
前記管材をダイスを用いて引抜加工する際、前記
管材内にプラグと前記混合物を入れ、前記管材を
外径8.8mmに減径することにより前記管材の内面
に前記混合物の薄い層を形成させた。このとき管
材内面の突起は変形はしたが消失しなかつた。ま
た混合物の薄い層は、突起部で0.05mm、突起間で
0.2mmであつた。その後、この管材を大気中で260
℃×10分の加熱処理を行なつた。その結果、管材
内面に一部拡散層をもつたSnの薄い被覆層を有
するアルミニウム黄銅管が得られた。このとき内
面に形成されたSn被覆層の厚さは0.04〜0.16mmの
範囲にあつた。

実施例 ２ 前記実施例１における加熱条件を500℃×10分
にしたところ、内面に耐食性に優れたCu−Snの
薄い合金層を持つた表面拡散銅合金管が得られ
た。

実施例１で得られた銅合金管について、食塩水
を含む溶液（水質１）によるジエツト潰食試験
と、孔食性の溶液（水質２）による孔食発生試験
を行つた。比較例として裸Cu−Ni−Al合金管を
用いた。

水質の詳細は次の通りである。

（水質１） ●３％NaCl＋5vol％エアを含む溶液 ●試験時間：250時間 ●温 度：常温 （水質２） ●PH：7.0〜7.4 ●ClO^-：１〜2ppm ●HCl₃ ^-：37ppm ●Cl^-：43ppm ●温 度：60℃ ●試験時間：240日 ●流 速：６ｍ／秒 ［水質１による結果］ 結果を要約して第１図及び第２図に示す。

即ち、アルミニウム黄銅製の裸管では、衝撃速
度を増加するにつれて孔食深さも潰食重量も直線
的に増大して行く。一方、内面被覆処理したもの
では７ｍ／秒まで殆ど腐蝕しないが、８ｍ／秒で
は急速に腐蝕量が増大している。

この一連の実験で明らかになつたことは、内面
被覆管では内面の被覆層が犠性陽極的に働き、被
覆層が消失するまで銅合金管が保護されている。
次いでSnの拡散層の耐食性が高いために防食さ
れる。従つて、Sn層とその合金層が消失してか
ら合金管が腐食液に晒されるが、これも普通の純
銅管に比較して耐食性が高いため、長期間腐食に
耐えることになる。即ち、耐食性に優れた銅合金
管の内表面にメツキと拡散層を持つことにより、
信頼性に富む銅合金管になつていることが判る。

因みに裸の純銅管も同じ試験に供したが、図示
した通り銅合金管より著しく腐食することが判
る。

［水質２による結果］ 裸の合金管は、120日で孔食の徴候を示したが、
Sn被覆合金管は240日間でもSnの被覆及び合金層
が建全であり、優れた耐孔食性を示した。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明は銅合金管の
内面に該金属（合金）より卑な金属を被覆したも
のであるから、これが犠性陽極として銅合金管を
保護して優れた耐蝕性を示す。しかも、その異種
金属または合金の層は粉粒体と液状またはペース
ト状のフラツクスとの混合物を塗布した後加熱処
理することにより形成するものであるから、その
形成は長尺管についても容易に実施することがで
き、熱交換器用銅合金管として耐食性に優れたも
のを安価に提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はジエツト潰食試験における潰食深さと
衝撃速度の関係を示すグラフ、第２図はジエツト
潰食試験における潰食重量減と衝撃速度の関係を
示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銅合金管の内面を該管材よりも電気的に卑な
   金属をもつて被覆してなる熱交換器用管材の製造
   方法であつて、内面が複数の溝や凹凸によつて荒
   らされた管材の内面に、該管材よりも融点の低い
   金属の粉粒体と液状又はペースト状のフラツクス
   との混合物を塗布した後、その管材を加熱して内
   面に被覆された前記混合物中の金属粉粒体を溶融
   させることを特徴とする耐食性に富む熱交換器用
   銅合金管の製造方法。