JPH10306379A - 内部錫メッキ銅管および銅管の被覆方法 - Google Patents
内部錫メッキ銅管および銅管の被覆方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 腐食性の水あるいは液体に対して抵抗力のあ
り、改善された錫の内部層を持つ設備用の銅管を提供
し、錫の内部層の均一で厚い構造を可能とする銅管の被
覆方法を提示する。 【解決手段】 内部表面全体に温度制御して付けた錫層
を持つ設備用の銅管にあって、銅管の薄皮の錫層の上に
形成された金属間化合物相の厚さが層全体の厚さの 20
％、好ましくは 5％より薄い。更に、銅管を錫メッキ液
で洗浄して、設備用の銅管に内面全体に付着する錫層を
付ける方法にあって、錫メッキ液の温度が可変される。
り、改善された錫の内部層を持つ設備用の銅管を提供
し、錫の内部層の均一で厚い構造を可能とする銅管の被
覆方法を提示する。 【解決手段】 内部表面全体に温度制御して付けた錫層
を持つ設備用の銅管にあって、銅管の薄皮の錫層の上に
形成された金属間化合物相の厚さが層全体の厚さの 20
％、好ましくは 5％より薄い。更に、銅管を錫メッキ液
で洗浄して、設備用の銅管に内面全体に付着する錫層を
付ける方法にあって、錫メッキ液の温度が可変される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内部表面全体に
錫層を付けた設備用の銅管と、銅管に表面層を付ける方
法に関する。
錫層を付けた設備用の銅管と、銅管に表面層を付ける方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】設備用の銅管は屋内設備、特に飲料水供
給部の全ての電源導管に対して実証済である。水に銅イ
オンを溶かさないためには、内面に錫メッキした継ぎ目
なし銅管を使用する。そのような設備用銅管は全ての飲
料水の導管で１２時間の滞留後に 3 mg/l の水への銅イ
オンの排出の最大限界値に関する法律上の要請を満して
いる。
給部の全ての電源導管に対して実証済である。水に銅イ
オンを溶かさないためには、内面に錫メッキした継ぎ目
なし銅管を使用する。そのような設備用銅管は全ての飲
料水の導管で１２時間の滞留後に 3 mg/l の水への銅イ
オンの排出の最大限界値に関する法律上の要請を満して
いる。
【０００３】銅管の内部に錫メッキを施す通常の方法
は、例えば米国公告特許第 2,282,511号明細書に既に開
示されているように、銅管の内面に錫を化学的に付着さ
せるものである。このため銅管を化学的な錫メッキ液で
濯ぐ。その時、錫の付着は簡単な化学的な金属の排出
（イオン交換）により行われる。基礎金属から銅イオン
が溶け出し、同時に同量の錫イオンが錫メッキ液から析
出する。これは錫メッキ液と銅の間に生じる電位の影響
の下で行われる。外部電圧や電流は必要ではない。
は、例えば米国公告特許第 2,282,511号明細書に既に開
示されているように、銅管の内面に錫を化学的に付着さ
せるものである。このため銅管を化学的な錫メッキ液で
濯ぐ。その時、錫の付着は簡単な化学的な金属の排出
（イオン交換）により行われる。基礎金属から銅イオン
が溶け出し、同時に同量の錫イオンが錫メッキ液から析
出する。これは錫メッキ液と銅の間に生じる電位の影響
の下で行われる。外部電圧や電流は必要ではない。
【０００４】錫の化学メッキの利点は、装置に関して比
較的コストが低くても作業が簡単な点にあり、通常非常
に取扱の困難な銅管の内側に錫を析出させる可能性があ
る点にある。しかし、難点は錫イオンの銅イオンに対す
る交換が錫メッキ液と銅管の間にある電位差に依存して
変わるという事実にある。従って、析出速度は付着させ
る膜厚に応じて低下し、これにより不均一な層構造とな
る。基礎金属が薄皮で完全に被覆されると反応は停止す
る。
較的コストが低くても作業が簡単な点にあり、通常非常
に取扱の困難な銅管の内側に錫を析出させる可能性があ
る点にある。しかし、難点は錫イオンの銅イオンに対す
る交換が錫メッキ液と銅管の間にある電位差に依存して
変わるという事実にある。従って、析出速度は付着させ
る膜厚に応じて低下し、これにより不均一な層構造とな
る。基礎金属が薄皮で完全に被覆されると反応は停止す
る。
【０００５】更に、錫を付ける処理の間に錫結晶がかな
り無秩序に成長することが確認されている。これは錫層
の広い自由表面を与え、それ故に設備用間を後で使用す
る時に錫イオンを水に排出させることを助長する。更
に、この状況は錫層の耐腐食性に不利に作用する。飲料
水の品質に実際上しばしば生じる変動のため、安全性を
更に高めること、つまり銅管の内部錫被覆を通して人の
使用する水に銅イオンが排出することを更に低減する努
力をしている。同時に、錫イオンが内部錫メッキされた
銅管に排出することも最小にする必要がある。これは、
特に pH 値の低いあるいは自由な炭酸の成分が多い水に
当てはまる。
り無秩序に成長することが確認されている。これは錫層
の広い自由表面を与え、それ故に設備用間を後で使用す
る時に錫イオンを水に排出させることを助長する。更
に、この状況は錫層の耐腐食性に不利に作用する。飲料
水の品質に実際上しばしば生じる変動のため、安全性を
更に高めること、つまり銅管の内部錫被覆を通して人の
使用する水に銅イオンが排出することを更に低減する努
力をしている。同時に、錫イオンが内部錫メッキされた
銅管に排出することも最小にする必要がある。これは、
特に pH 値の低いあるいは自由な炭酸の成分が多い水に
当てはまる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】それ故、上記の従来の
技術を前提として、この発明の課題は、腐食性の水ある
いは液体に対して抵抗力のあり、改善された錫の内部層
を持つ設備用の銅管を提供し、錫の内部層の均一で厚い
構造を可能とする銅管の被覆方法を提示することにあ
る。
技術を前提として、この発明の課題は、腐食性の水ある
いは液体に対して抵抗力のあり、改善された錫の内部層
を持つ設備用の銅管を提供し、錫の内部層の均一で厚い
構造を可能とする銅管の被覆方法を提示することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、内部表面全体に温度制御して付けた錫層を持つ
設備用の銅管にあって、銅管の薄皮の錫層の上に形成さ
れた金属間化合物相の厚さが層全体の厚さの 20 ％、好
ましくは 5％より薄いことによって解決されている。
により、内部表面全体に温度制御して付けた錫層を持つ
設備用の銅管にあって、銅管の薄皮の錫層の上に形成さ
れた金属間化合物相の厚さが層全体の厚さの 20 ％、好
ましくは 5％より薄いことによって解決されている。
【０００８】更に、上記の課題は、この発明により、銅
管を錫メッキ液で洗浄して、設備用の銅管に内面全体に
付着する錫層を付ける方法にあって、錫メッキ液の温度
が可変されることによって解決されている。この発明に
よる他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に
記載されている。
管を錫メッキ液で洗浄して、設備用の銅管に内面全体に
付着する錫層を付ける方法にあって、錫メッキ液の温度
が可変されることによって解決されている。この発明に
よる他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に
記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明によれば、設備用の銅管
は内面に温度制御された状態で全面に付着させた錫層を
有する。この場合、銅管の薄皮のところで錫層の上に形
成された金属間化合物相の厚さが全体の層の厚さの 20
％より薄く、好ましくは 5％より薄い。
は内面に温度制御された状態で全面に付着させた錫層を
有する。この場合、銅管の薄皮のところで錫層の上に形
成された金属間化合物相の厚さが全体の層の厚さの 20
％より薄く、好ましくは 5％より薄い。
【００１０】銅管と錫層の間の移行部には、金属間化合
物相を含む合金層が形成される。これは錫層への良好な
付着特性に寄与するが脆く、設備用の間の技術的な応用
に不利に作用する。この種の応用技術上の難点はこの発
明の設備用の管の場合、低減されている。金属間化合相
の厚さは、銅管と錫層の間に密接な結合を保証するが、
他方で金属間化合物相の脆性が設備用の間の技術応用に
不利に作用しないように厚く形成されている。
物相を含む合金層が形成される。これは錫層への良好な
付着特性に寄与するが脆く、設備用の間の技術的な応用
に不利に作用する。この種の応用技術上の難点はこの発
明の設備用の管の場合、低減されている。金属間化合相
の厚さは、銅管と錫層の間に密接な結合を保証するが、
他方で金属間化合物相の脆性が設備用の間の技術応用に
不利に作用しないように厚く形成されている。
【００１１】全体の層の厚さは設備用の管のその時の要
請に合わせて 0.05 μm と 1.5μm以上の値の間にな
る。錫付着処理を温度制御して金属間化合物相の厚さに
影響を与えることができる。金属間化合物相の組成（例
えばＣu6Ｓn5）に狙い通りに作用させることも考えられ
る。請求項２の構成により、錫層の銅成分は管の軸に対
向する領域、つまり水側の表面で 10 ％より少ない。好
ましくはこの成分が 3％である。錫層の水側の表面には
純粋で銅のない錫層が存在する。
請に合わせて 0.05 μm と 1.5μm以上の値の間にな
る。錫付着処理を温度制御して金属間化合物相の厚さに
影響を与えることができる。金属間化合物相の組成（例
えばＣu6Ｓn5）に狙い通りに作用させることも考えられ
る。請求項２の構成により、錫層の銅成分は管の軸に対
向する領域、つまり水側の表面で 10 ％より少ない。好
ましくはこの成分が 3％である。錫層の水側の表面には
純粋で銅のない錫層が存在する。
【００１２】析出した錫結晶の粒径が小さく、錫結晶が
球形を有すると、錫層の自由表面の気密性に対して特に
有利に作用する。錫結晶は全ての方向にほぼ同じ直径を
有する球状であるため、密に詰め込むことができる。こ
の発明による設備用の管の特に有利な構成は請求項３に
特徴付けてある。これによれば、錫結晶の平均粒径が全
層の厚さに比べて最大でも全層の厚さの３分の１に成
る。
球形を有すると、錫層の自由表面の気密性に対して特に
有利に作用する。錫結晶は全ての方向にほぼ同じ直径を
有する球状であるため、密に詰め込むことができる。こ
の発明による設備用の管の特に有利な構成は請求項３に
特徴付けてある。これによれば、錫結晶の平均粒径が全
層の厚さに比べて最大でも全層の厚さの３分の１に成
る。
【００１３】温度制御して付けた錫の層は一様に隣接し
て詰め込まれた小さな結晶に特徴がある。これにより層
の非常に狭い自由表面が生じる。この設備用の管の錫層
は最高の付着強度と非常に良好な防食性を有する。錫層
の均一性と微粒状の形状により管内で輸送される液体に
対する腐食面が最小になる。これにより、銅イオンの排
出が許容最大値より著しく低下する。その外、錫の溶解
性とそれによる錫イオンの排出も最小になる。
て詰め込まれた小さな結晶に特徴がある。これにより層
の非常に狭い自由表面が生じる。この設備用の管の錫層
は最高の付着強度と非常に良好な防食性を有する。錫層
の均一性と微粒状の形状により管内で輸送される液体に
対する腐食面が最小になる。これにより、銅イオンの排
出が許容最大値より著しく低下する。その外、錫の溶解
性とそれによる錫イオンの排出も最小になる。
【００１４】最後に、この発明による設備用の管は機械
的な応力に対する錫層の安定性が高いことに特徴があ
る。上記課題の製造による部分の解決策は、請求項４に
より、錫メッキ液の温度が目的に合わせて可変されるの
で、一様な厚さの錫層が生じる点にある。この場合、錫
メッキ処理は同じ方位の一様に分布した結晶の種が多数
発生するように行われる。次いで、結晶の成長が高ま
り、この結晶が同じ方向で成長するように温度を的確に
調整される。
的な応力に対する錫層の安定性が高いことに特徴があ
る。上記課題の製造による部分の解決策は、請求項４に
より、錫メッキ液の温度が目的に合わせて可変されるの
で、一様な厚さの錫層が生じる点にある。この場合、錫
メッキ処理は同じ方位の一様に分布した結晶の種が多数
発生するように行われる。次いで、結晶の成長が高ま
り、この結晶が同じ方向で成長するように温度を的確に
調整される。
【００１５】結晶の方位を決める第一段階により、同じ
方位の結晶を早く成長させる条件が設定される。これに
より、錫層の均一に詰め込んだ構造が得られ、最適処理
化された錫メッキが短時間内で得られる。これは、特に
製造コストの著しい低下となる。請求項５の特徴によれ
ば、錫メッキ液の温度は第一洗浄工程で次の洗浄工程よ
り低く設定されている。
方位の結晶を早く成長させる条件が設定される。これに
より、錫層の均一に詰め込んだ構造が得られ、最適処理
化された錫メッキが短時間内で得られる。これは、特に
製造コストの著しい低下となる。請求項５の特徴によれ
ば、錫メッキ液の温度は第一洗浄工程で次の洗浄工程よ
り低く設定されている。
【００１６】銅表面にできる限り少ない金属間化合物相
を保証するため、錫メッキ処理を低温で始める。次の洗
浄過程では、付着速度と望ましい層の厚さにするため、
できる限り高い温度を選ぶ。温度制御は、請求項６に提
示するように、段階的に行われる。錫を付けるべき銅管
を先ず温度が 35 ℃と 45 ℃の間にある錫メッキ液で濯
ぐ。第二の洗浄過程では、錫メッキ液の温度が 70 ℃と
85 ℃の間となる。
を保証するため、錫メッキ処理を低温で始める。次の洗
浄過程では、付着速度と望ましい層の厚さにするため、
できる限り高い温度を選ぶ。温度制御は、請求項６に提
示するように、段階的に行われる。錫を付けるべき銅管
を先ず温度が 35 ℃と 45 ℃の間にある錫メッキ液で濯
ぐ。第二の洗浄過程では、錫メッキ液の温度が 70 ℃と
85 ℃の間となる。
【００１７】この発明の一般的な構想の特に有利な実施
例は請求項７の特徴部分に規定されている。ここでは、
洗浄時に錫メッキ液の温度を 35 ℃と 45 ℃の間の温度
から70 ℃と 85 ℃の間の温度に連続的に上げる。温度
上昇は、例えば錫メッキ液を連続加熱して行われる。こ
の場合、付着速度と錫結晶の目標粒径に対して時間依存
する調整を行う。
例は請求項７の特徴部分に規定されている。ここでは、
洗浄時に錫メッキ液の温度を 35 ℃と 45 ℃の間の温度
から70 ℃と 85 ℃の間の温度に連続的に上げる。温度
上昇は、例えば錫メッキ液を連続加熱して行われる。こ
の場合、付着速度と錫結晶の目標粒径に対して時間依存
する調整を行う。
【００１８】錫メッキ液の化学組成を温度制御された錫
メッキ過程に合わせることも効果的である。この発明に
よる方法は連続製造処理で特に経済的に実行できる。初
期材料としては長さが数百メートルのコイルに巻いた銅
管を準備する。このコイルを先ずアルカリあるいは酸の
洗浄剤で内部脱脂を行う。脱脂過程の後、銅管を予め水
で洗浄する。これに、銅管の内面を酸洗剤、例えば亜硫
酸カリウムによる他の前処理が続く。
メッキ過程に合わせることも効果的である。この発明に
よる方法は連続製造処理で特に経済的に実行できる。初
期材料としては長さが数百メートルのコイルに巻いた銅
管を準備する。このコイルを先ずアルカリあるいは酸の
洗浄剤で内部脱脂を行う。脱脂過程の後、銅管を予め水
で洗浄する。これに、銅管の内面を酸洗剤、例えば亜硫
酸カリウムによる他の前処理が続く。
【００１９】酸洗いの後にオプションで塩分を抜いた水
で洗浄する。使用する錫メッキ液に合った酸洗剤を使用
し、その結果もう一度行う洗浄過程を省くことも考えら
れる。最初、付けた錫内の銅の成分は非常に小さく保持
されるので、銅管を錫メッキ処理でできる限り低くする
と有利である。これは、例えば酸洗剤あるいはそれに続
く洗浄水を低温にすることにより達成される。
で洗浄する。使用する錫メッキ液に合った酸洗剤を使用
し、その結果もう一度行う洗浄過程を省くことも考えら
れる。最初、付けた錫内の銅の成分は非常に小さく保持
されるので、銅管を錫メッキ処理でできる限り低くする
と有利である。これは、例えば酸洗剤あるいはそれに続
く洗浄水を低温にすることにより達成される。
【００２０】この前処理に続き、温度制御して錫を付
け、その場合、銅管を化学的な錫メッキ液で洗浄する。
錫メッキ液からの付着速度および錫層の粒径や装填度の
向上は温度調整ないしは温度制御により調整される。錫
メッキ過程の後、銅管を冷してまたは温めて洗浄し、乾
燥させる。この発明の構想を実施する処置は、請求項８
により、先に行った洗浄過程の錫メッキ液の温度に比べ
て低い温度の錫メッキ液を用いて錫メッキ処理を終える
点にある。
け、その場合、銅管を化学的な錫メッキ液で洗浄する。
錫メッキ液からの付着速度および錫層の粒径や装填度の
向上は温度調整ないしは温度制御により調整される。錫
メッキ過程の後、銅管を冷してまたは温めて洗浄し、乾
燥させる。この発明の構想を実施する処置は、請求項８
により、先に行った洗浄過程の錫メッキ液の温度に比べ
て低い温度の錫メッキ液を用いて錫メッキ処理を終える
点にある。
【００２１】錫メッキ過程の期間と錫メッキ液の温度低
下は、洗浄過程が終わった後でも未だ錫が析出するよう
に調整されている。これにより、錫層の表面が組織と気
密度に関して更に改善できる。更に、大きなウィスカー
の発生をなくせる。その結果、錫層に銅のない緻密な内
面を形成できる。
下は、洗浄過程が終わった後でも未だ錫が析出するよう
に調整されている。これにより、錫層の表面が組織と気
密度に関して更に改善できる。更に、大きなウィスカー
の発生をなくせる。その結果、錫層に銅のない緻密な内
面を形成できる。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の銅管
により、腐食性の水あるいは液体に対して抵抗力があ
り、改善された錫の内部層が得られる。
により、腐食性の水あるいは液体に対して抵抗力があ
り、改善された錫の内部層が得られる。
Claims (8)
- 【請求項１】 内部表面全体に温度制御して付けた錫層
を持つ設備用の銅管において、銅管の薄皮の錫層の上に
形成された金属間化合物相の厚さが層全体の厚さの 20
％、好ましくは 5％より薄いことを特徴とする設備用の
銅管。 - 【請求項２】 錫層の銅成分は管の軸に対向する領域で
10 ％，好ましくは3％より少ないことを特徴とする請
求項１に記載の設備用の銅管。 - 【請求項３】 錫結晶の平均粒径が層の厚さ全体に比べ
て最大で層の厚さ全体の３分の１であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の設備用の銅管。 - 【請求項４】 銅管を錫メッキ液で洗浄して、設備用の
銅管に内面全体に付着する錫層を付ける方法において、
錫メッキ液の温度が可変されることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 最初の洗浄過程の錫メッキ液の温度は次
の洗浄過程での温度より低く設定されていることを特徴
とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 銅管を先ず 35 ℃と 45 ℃の間の温度の
錫メッキ液で、次いで 70 ℃と 85 ℃の間の温度の錫メ
ッキ液で洗浄することを特徴とする請求項４または５に
記載の方法。 - 【請求項７】 錫メッキ液の温度は洗浄時に 35 ℃と 4
5 ℃の間の範囲から70 ℃と 85 ℃の間の範囲に連続的
に高めることを特徴とする請求項４または５に記載の方
法。 - 【請求項８】 最終洗浄過程の錫メッキ液の温度は先に
行った洗浄過程の錫メッキ液の温度より低くされること
を特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| DE19653765A DE19653765A1 (de) | 1996-12-23 | 1996-12-23 | Innen verzinntes Kupferrohr und Verfahren zur Beschichtung eines Kupferrohrs |
| DE19653765:7 | 1996-12-23 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10306379A true JPH10306379A (ja) | 1998-11-17 |
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Family Applications (1)
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| JP9351781A Pending JPH10306379A (ja) | 1996-12-23 | 1997-12-19 | 内部錫メッキ銅管および銅管の被覆方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0851041B1 (ja) |
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| AU (1) | AU723623B2 (ja) |
| BR (1) | BR9705612A (ja) |
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-
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- 1997-12-16 ES ES97122145T patent/ES2175254T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-16 DK DK97122145T patent/DK0851041T3/da active
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