JPH06184672A - 給水給湯用耐孔食性銅合金配管 - Google Patents

給水給湯用耐孔食性銅合金配管

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JPH06184672A
JPH06184672A JP35576592A JP35576592A JPH06184672A JP H06184672 A JPH06184672 A JP H06184672A JP 35576592 A JP35576592 A JP 35576592A JP 35576592 A JP35576592 A JP 35576592A JP H06184672 A JPH06184672 A JP H06184672A
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JP
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copper alloy
weight
pitting corrosion
water supply
pitting
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JP35576592A
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Toshiyuki Cho
俊之 長
Yoshimasa Shiraishi
好正 白石
Tsutomu Takahashi
務 高橋
Masahito Watanabe
雅人 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた給水給湯用耐孔食性銅合金配管を提供
する。 【構成】Ca:0.005〜1重量%を含有し、さらに
必要に応じて、P:0.005〜0.5重量%、Sn、
Agのうちの1種または2種を総量で0.05〜5重量
%、Ti、Rより選ばれる1種または2種以上の元素を
総量で0.005〜1重量%を含有し、残りがCuおよ
び不可避不純物からなる組成の銅合金からなる給水給湯
用耐孔食性銅合金配管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐孔食性に優れた給
水給湯用銅合金配管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ホテル、病院、マンションなどの
給水給湯用耐孔食性配管として、燐脱酸銅管が広く使用
されている。これは燐脱酸銅管が耐食性、加工性、施工
性などに優れており、給水給湯用耐孔食性配管として優
れているためである。
【0003】しかしながら、給水給湯用耐孔食性配管と
して燐脱酸銅配管を用いた場合でも、ごく希に孔食によ
る漏洩事故が発生し問題になっている。この孔食は、T
ypeIとTypeIIの2種類に大別され、TypeI
は主に欧州の硬水の冷水で発生するものであり、わが国
では軟水の温水の環境下でTypeIIの孔食が発生して
いる。
【0004】上記TypeIIの孔食は、水質中の陰イオ
ン比が[SO4 2-]/[HCO3 -]>1で残留塩素濃
度が高いときに、銅合金配管内面に形成されているCu
2 O被膜の下部にClO2 - が濃縮し、ClO2 - が強
い酸化剤として作用し、自分自身が還元されてカソード
反応をになうとともにCuを酸化してCuOを形成し、
同時に腐食性のアニオンCl- を生じ、孔食の起点を生
じる。Cl- イオンは時間経過と共に濃縮し、このCl
- イオンの濃縮にともない、H+ も濃縮してpH低下を
生じ、TypeIIの孔食が進む。
【0005】かかる、TypeIIの孔食に対して、抵抗
力のある銅合金配管が従来からいろいろと提供されてお
り、例えば、特公昭62−34821号公報には、A
l:0.01〜1.5重量%、Sn:0.03〜2.5
重量%、ただし、(Al+Sn)≧0.1重量%、P、
Mg、B、MnおよびSiのうち1種または2種以上:
総量で0.005〜0.5重量%、O:100ppm以
下、を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる
組成の給水給湯用耐孔食性銅合金配管が記載されてお
り、知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特公昭6
2−34821号公報に示されるCu−Al−Sn系銅
合金配管では、Alを含有するために、ろう付け性、溶
接性などが悪く、加工性にも問題を有しており、さら
に、近年の酸性雨によるSO4 2-イオンの増大や、水質
の悪化に伴う塩素殺菌強化による残留塩素濃度の増大、
そして共沈剤としての硫酸アルミニウムミョウバンの添
加量の増加に伴う硫酸イオン濃度の増大によって、水質
中の陰イオン比:[SO4 2-]/[HCO3 - ]は1よ
りも一層大きくなり、残留塩素濃度もますます高くなっ
て、TypeIIの孔食が一層引き起こされやすい状況に
あるが、かかる状況に対して従来の銅合金配管では十分
に満足できるものではなく、さらなる耐孔食性に優れた
銅合金配管の開発が強く望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、従来の銅合金配管よりもさらに
耐孔食性に優れた銅合金配管を開発すべく研究を行った
結果、(1) Ca:0.005〜1重量%を添加した
銅合金からなる配管は、孔食の発生やその成長が抑制さ
れるところから上記従来の銅合金配管よりも一層耐孔食
性に優れ、これを給水給湯用耐孔食性配管として使用し
た場合に実用上極めて満足できる効果を奏する、(2)
前記Caを添加した銅合金にさらにP:0.005〜
0.5重量%を添加すると耐孔食性が一層向上する、
(3) 前記Caを添加した銅合金にさらにSn、Ag
のうちの1種または2種を総量で0.05〜5重量%を
添加すると、耐孔食性が一層向上する、(4) 前記C
aを添加した銅合金に、さらにTi、R(ただし、Rは
Yを除く希土類元素)より選ばれる1種または2種以上
の元素を総量で0.005〜1重量%を添加すると、耐
孔食性が一層向上する、(5) 前記Caを添加した銅
合金に、さらに、P:0.005〜0.5重量%、S
n、Agのうちの1種または2種を総量で0.05〜5
重量%、並びにTi、Rより選ばれる1種または2種以
上の元素を総量で0.005〜1重量%からなる各グル
ープの元素を複合添加しても良い、などの知見を得たの
である。
【0008】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、(1) Ca:0.005〜1重量
%を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組
成の銅合金からなる給水給湯用耐孔食性銅合金配管、
(2) Ca:0.005〜1重量%、P:0.005
〜0.5重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純
物からなる組成の銅合金からなる給水給湯用耐孔食性銅
合金配管、(3) Ca:0.005〜1重量%を含有
し、さらにSn、Agのうちの1種または2種を総量で
0.05〜5重量%を含有し、残りがCuおよび不可避
不純物からなる組成の銅合金からなる給水給湯用耐孔食
性銅合金配管、(4) Ca:0.005〜1重量%を
含有し、さらにTi、Rより選ばれる1種または2種以
上の元素を総量で0.005〜1重量%を含有し、残り
がCuおよび不可避不純物からなる組成の銅合金からな
る給水給湯用耐孔食性銅合金配管、(5) Ca:0.
005〜1重量%、P:0.005〜0.5重量%を含
有し、さらにSn、Agのうちの1種または2種を総量
で0.05〜5重量%を含有し、残りがCuおよび不可
避不純物からなる組成の銅合金からなる給水給湯用耐孔
食性銅合金配管、(6) Ca:0.005〜1重量
%、P:0.005〜0.5重量%を含有し、さらにT
i、Rより選ばれる1種または2種以上の元素を総量で
0.005〜1重量%を含有し、残りがCuおよび不可
避不純物からなる組成の銅合金からなる給水給湯用耐孔
食性銅合金配管、(7) Ca:0.005〜1重量
%、Sn、Agのうちの1種または2種を総量で0.0
5〜5重量%を含有し、さらにTi、Rより選ばれる1
種または2種以上の元素を総量で0.005〜1重量%
を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成
の銅合金からなる給水給湯用耐孔食性銅合金配管、
(8) Ca:0.005〜1重量%、P:0.005
〜0.5重量%、Sn、Agのうちの1種または2種を
総量で0.05〜5重量%を含有し、さらにTi、Rよ
り選ばれる1種または2種以上の元素を総量で0.00
5〜1重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純物
からなる組成の銅合金からなる給水給湯用耐孔食性銅合
金配管、に特徴を有するものである。
【0009】つぎに、この発明の給水給湯用耐孔食性銅
合金配管の成分組成を上記のごとく限定した理由につい
て説明する。
【0010】(a) Ca Caは、活性な金属であって、Cuに添加することによ
り電位を低下させるとともに表面に濃化して安定な酸化
被膜を形成し、孔食の発生やその成長を抑制させる作用
を有するが、その含有量が0.005重量%未満では銅
合金配管の電位を下げる作用が十分でなかったり安定な
酸化被膜の形成が十分でなかったりして満足な孔食抑制
効果が得られず、一方、1重量%をより多く含有すると
耐孔食性向上効果が飽和してしまい、かえって延性など
の加工性の低下を招くので好ましくない。したがって、
Caの含有量は0.005〜1重量%に定めた。また、
Caは、腐食反応によって、酸化されると銅合金配管表
面に形成される亜酸化銅被膜と銅合金配管表面との間に
濃縮し、銅合金配管表面を保護すると共に亜酸化銅被膜
中にあって亜酸化銅被膜の安定性を向上させ、残留塩素
などの酸化剤によって亜酸化銅被膜が酸化第二銅被膜に
酸化されるのを抑制し、孔食の発達を防止する機能を有
する。
【0011】(b) P Pは脱酸作用を有するため、その添加は健全な合金塊の
製造を容易にし、さらに、孔食は合金への酸化物巻き込
みなどによる表面欠陥を起点にして起こることが多く、
このためPの添加は間接的に孔食の発生やその成長を抑
制する作用を有するが、その含有量が0.005重量%
未満では十分な脱酸効果がなく、合金塊に酸化物巻き込
みによる欠陥を生じ、そこを起点にして孔食が起こるた
め、十分な孔食抑制効果が得られず、一方、0.5重量
%をより多く含有すると燐化物を形成し、加工性が著し
く低下するとともに耐孔食性のより一層の向上効果が得
られない。したがって、Pの含有量は0.005〜0.
5重量%に定めた。
【0012】(c)Sn、Ag SnおよびAgは、共に安定な酸化物を形成して孔食の
発生やその成長を抑制する作用を有すると同時に、一
旦、孔食状の腐食が発生しても、孔食先端部では銅の優
先的溶解を生じてこれらの元素が表面濃縮化し、電位が
卑になると共にこれらの元素などにより酸化被膜の安定
性が増大し、カソード反応が抑制されることにより孔食
の成長をブロックし、抑制する効果がある。したがっ
て、SnおよびAgの添加により銅合金配管の腐食形態
は、孔食型から全面腐食型への傾向を著しく強め、深さ
方向への腐食に対して面方向の腐食が強くなり、腐食部
は浅く広くなる。しかし、SnおよびAgの含有量が
0.05重量%未満では酸化物被膜による銅合金配管内
面の安定化作用が十分でないために十分な孔食抑制効果
が得られず、一方、5重量%をより多く含有するとかえ
って加工性が低下する。したがって、SnおよびAgの
含有量は、その総量で0.05〜5重量%に定めた。
【0013】(d)Ti、R(Yを除く希土類元素) TiおよびRは、Caの孔食抑制効果を増進、すなわち
Caとともにあることによって、銅合金の電位低下に寄
与すると共に銅合金表面に濃化して表面酸化被膜の安定
性を一層高め、孔食の発生を抑制する効果があるが、そ
の含有量が0.005重量%未満では表面酸化被膜の安
定性の増大に対する寄与が十分でなく、一方、1重量%
を越えて含有するとそれ以上の耐孔食性向上効果が認め
られず、逆に加工性の低下を招くので好ましくない。し
たがって、TiおよびRの含有量は、その総量で0.0
05〜1重量%に定めた。
【0014】なお、この発明の給水給湯用耐孔食性銅合
金配管の銅合金には、不可避不純物としてPb、Bi、
As、Fe、Se、S、Sbなどがそれぞれ数ppm 以
下、酸素が50ppm 程度含まれていても、耐孔食性に何
等影響を与えるものではない。
【0015】
【実施例】表1〜表4に示される成分組成の銅合金から
なり、外径:15.88mm、肉厚:1.02mm、長
さ:1000mmの寸法を有する本発明給水給湯用耐孔
食性銅合金配管(以下、本発明銅合金配管という)1〜
33、比較給水給湯用耐孔食性銅合金配管(以下、比較
銅合金配管という)1〜8、および従来給水給湯用耐孔
食性銅合金配管(以下、従来銅合金配管という)1〜2
を作製した。なお、比較銅合金配管1〜8は、いずれも
構成成分のいずれかの組成がこの発明の範囲から外れた
ものである(この発明の範囲から外れた組成に*印を付
して表4示した)。
【0016】上記本発明銅合金配管1〜33、比較銅合
金配管1〜8、および従来銅合金配管1〜2に、それぞ
れ、 炭酸水素イオン:40mg/l、 硫酸イオン :80mg/l、 塩素イオン :20mg/l、 ケイ酸ナトリウム:15mg/l(SiO2 として)、 残留塩素濃度 : 5mg/l、 を含み、pH:7の水質の60℃温水を流速:1m/s
で1年間流すことにより通水試験を行い、1年後の各種
銅合金配管の孔食状況を最大孔食深さおよび単位面積当
たりの孔食発生数を測定することにより調べ、その測定
結果を表1〜表4に示した。
【0017】なお、上記通水試験において、試験開始後
3日間は残留塩素を添加せず、各種銅合金配管内面に安
定なCu2 O被膜を形成させる誘導期間を設け、試験開
始後4日目から2日間かけて徐々に残留塩素用塩素を添
加していき、最終的に残留塩素濃度:5mg/lとし
た。
【0018】かかる通水試験は、TypeII孔食の発生
機構から考えて通水試験開始と同時に残留塩素用塩素を
添加する従来の通水試験法よりも孔食発生の信頼性及び
再現性に優れた試験方法である。すなわち、試験当初か
ら高い残留塩素濃度に試験水(温水)を設定すると、孔
食よりもむしろ全面腐食が進行してしまう危険があり、
銅合金配管の耐孔食性が的確に評価できないからであ
る。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【表4】 (*印は、この発明の組成範囲から外れていることを示
す。また※印は、耐孔食性は優れているが加工性または
溶接性が低下していることを示す。)
【0023】表1〜表4に示される結果から、CuにC
aを0.005重量%以上含有すると耐孔食性が大幅に
向上し、また、Ca:0.005重量%以上に、さら
に、P:0.005重量%以上、SnおよびAgのうち
1種以上:0.05重量%以上、TiおよびRのうち1
種以上:0.005重量%以上を添加した本発明銅合金
配管1〜33は、Caを含まない従来銅合金配管1〜2
に比べていずれも一層耐孔食性に優れていることが分か
る。
【0024】しかし、Caが1重量%を越え、Pが0.
5重量%を越え、SnおよびAgのうち1種以上を5重
量%を越え、またはTiおよびRのうち1種以上が1重
量%を越えて添加しても比較銅合金配管2〜8に示され
るように優れた耐孔食性を示すが、加工性または溶接性
が極めて悪化することから給水給湯用耐孔食性銅合金配
管に加工することが困難となることが分かる。
【0025】なお、この実施例においては、TypeII
の孔食が発生するような水質で試験したが、この発明の
銅合金配管は、TypeIの孔食が発生するような水質
に対しても優れた耐孔食性を示すことを確認した。
【0026】さらに、Ca、P、SnおよびAgのうち
1種以上、TiおよびRのうち1種以上は、いずれも添
加量が上限を越えて含まれると加工性が低下するが、十
分な加工性を有しかつ良好な耐孔食性を示す合計添加量
は、[Ca+5P+0.2(Sn+Ag)+2(Ti+
R)]が0.005〜5重量%の範囲内にあることが好
ましい。さらに良好なろう付け性を得るためには[Ca
+2(Ti+R)]が0.005〜1重量%の範囲内に
あることが好ましい。
【0027】
【発明の効果】上述のように、この発明の銅合金配管
は、従来よりも一層耐孔食性に優れており、ホテル、病
院、マンションなどの給水給湯用耐孔食性配管として用
いた場合、孔食に対する信頼性は従来よりも一層向上
し、優れた効果を奏するものである。
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 雅人 埼玉県北本市下石戸上1975番地2 三菱マ テリアル株式会社北本製作所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ca:0.005〜1重量%を含有し、
    残りがCuおよび不可避不純物からなる組成の銅合金か
    らなることを特徴とする給水給湯用耐孔食性銅合金配
    管。
  2. 【請求項2】 Ca:0.005〜1重量%を含有し、
    さらにP:0.005〜0.5重量%を含有し、残りが
    Cuおよび不可避不純物からなる組成の銅合金からなる
    ことを特徴とする給水給湯用耐孔食性銅合金配管。
  3. 【請求項3】 Ca:0.005〜1重量%を含有し、
    さらにSn、Agのうちの1種または2種を総量で0.
    05〜5重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純
    物からなる組成の銅合金からなることを特徴とする給水
    給湯用耐孔食性銅合金配管。
  4. 【請求項4】 Ca:0.005〜1重量%を含有し、
    さらにTi、R(ただし、RはYを除く希土類元素)よ
    り選ばれる1種または2種以上の元素を総量で0.00
    5〜1重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純物
    からなる組成の銅合金からなることを特徴とする給水給
    湯用耐孔食性銅合金配管。
  5. 【請求項5】 Ca:0.005〜1重量%、P:0.
    005〜0.5重量%を含有し、 さらにSn、Agのうちの1種または2種を総量で0.
    05〜5重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純
    物からなる組成の銅合金からなることを特徴とする給水
    給湯用耐孔食性銅合金配管。
  6. 【請求項6】 Ca:0.005〜1重量%、P:0.
    005〜0.5重量%を含有し、さらにTi、Rより選
    ばれる1種または2種以上の元素を総量で0.005〜
    1重量%を含有し、残りがCuおよび不可避不純物から
    なる組成の銅合金からなることを特徴とする給水給湯用
    耐孔食性銅合金配管。
  7. 【請求項7】 Ca:0.005〜1重量%、Sn、A
    gのうちの1種または2種を総量で0.05〜5重量%
    を含有し、さらにTi、Rより選ばれる1種または2種
    以上の元素を総量で0.005〜1重量%を含有し、残
    りがCuおよび不可避不純物からなる組成の銅合金から
    なることを特徴とする給水給湯用耐孔食性銅合金配管。
  8. 【請求項8】 Ca:0.005〜1重量%、P:0.
    005〜0.5重量%、Sn、Agのうちの1種または
    2種を総量で0.05〜5重量%を含有し、さらにT
    i、Rより選ばれる1種または2種以上の元素を総量で
    0.005〜1重量%を含有し、残りがCuおよび不可
    避不純物からなる組成の銅合金からなることを特徴とす
    る給水給湯用耐孔食性銅合金配管。
JP35576592A 1992-12-18 1992-12-18 給水給湯用耐孔食性銅合金配管 Withdrawn JPH06184672A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009203540A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Mitsubishi Materials Corp 密着性に優れた銅合金複合膜
CN102560184A (zh) * 2012-01-17 2012-07-11 宁波敖达金属新材料有限公司 无铅易切削高导电率的钙铜材料
JP2013544962A (ja) * 2010-10-08 2013-12-19 ケイエムイー・ジャーマニー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシャフト 銅合金

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