JPS59118840A - 耐食性に優れた銅合金 - Google Patents

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】 本発明は優れた耐食性を有する銅合金で復水器、給水加
熱器、蒸留器、冷却器、遣水装置などの熱交換器用の材
料として特に自動車等に用いられるラジェーターのタン
ク（容器）、チューブ（管）、フィン等の材料として最
適な銅合金に関するものである。

黄銅は一般に機械的性質や成形性が良好であり、そのほ
かの銅合金にくらべて価格も安いため広範囲の用途で使
用されている。熱交換器特に自動車用ラジェーターとし
ても好んで使用されているが、黄銅は環境によって脱亜
鉛腐食現象が起き、これが大きな問題となっている。

自動車用ラジェーターは本体の温度を調節するために液
体を冷却媒体としてエンジンとラジェーターとを循環さ
せて熱を放散させるもので。

ラジェーターは冷却媒体と常時接触しておシ。

この冷却媒体によシ内面から腐食が生じる問題がある。

また自動車の走行中にラジェーターは排気ガス、塩分を
含む海岸大気、さらには工場大気の８０ｇガス等にさら
されている場合には外面からも腐食される。

従来ラジェーターに使用されている材料としては銅６５
　ｗｔｌ　、亜鉛３５　ｗｔｌからなる黄銅が用いられ
ているが、腐食環境の悪化等により従来の黄銅を用いた
ラジェーターの寿命が短かくなυつつある。

さらにまた近年特にラジェーターチューブ（管）には従
来のカシメによるロックシームチューブにかわってコス
ト低減と生産効率の向上の面から高周波抵抗溶接、また
は高周波誘導溶接による銅合金溶接管が採用されるよう
になってきた。

しかしながら銅合金溶接管は、その溶接組織の特異性か
らその溶接部は他の部分と比較して耐食性が大幅に劣る
という欠点を持っている。このことは銅合金溶接管の使
用上の大きな制約となる。さらには銅合金溶接管の製造
の際に溶接方法として高周波誘導溶接もしくは高周波抵
抗溶接を用いた場合その溶接方法の特徴から特に溶接割
れを発生しやすいという製造上の難点をもっている。

このような状況から熱交換器特にラジェーターのタンク
（容器）、チューブ（管）、フィン等に耐食性の向上が
要求されると同時に溶接部位においては耐食性と同時に
溶接割れ感受性の低い材料の開発が望まれていた。

この要求に対し、すでに黄銅に添加元素を加え、耐食性
を向上せしめんとする試みは多くなされてきているが、
内面及び外面両方からの腐食に対して優れた耐食性を示
すものは見つかっていない状況である。

本発明はかかる点に鑑み、熱交換器用特にラジェーター
用材料として優れた耐食性を有する銅合金を提供するも
のである。

本発明は亜鉛２５〜４０　ｗｔ蝿、シん０００５〜α０
７０　ｗｔチ、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔｌ、ニッケル
［１０５〜ｚ　ｏ　ｗｔチ、けい素α００５〜ｔ　Ｏｗ
ｔチ。

を含み、さらに鉄［１Ｌ００５〜１．　Ｏｗｔ係、鉛０
．００５〜ｌ　３　ｗｔｌの内側れか１種又は２種を合
計０．００５〜１．５　ｗｔｌ含み、残部銅及び不可避
的ガ不純物からなる合金、及び該合金を最終焼鈍後さら
に３〜２０嗟の加工度で冷間圧延をほどこした合金、及
び該合金を最終焼鈍で結晶粒度がａ０１５Ｕ以下となる
ように調整された合金、及び該合金を最終焼鈍で結晶粒
度が０．０１５ｗ以下となるように調整したのち、さら
に３〜２０％の加工度で冷間圧延をほどこした合金であ
って、優れた耐食性を有する銅合金に関する。

次に本発明合金を構成する合金成分及び内容の限定理由
を説明する。銅と亜鉛は本発明合金の基本成分となるも
ので加工性２機械的強度にすぐれていると共に熱伝導性
にもすぐれている。

亜鉛含有量を２５〜４０　ｗｔｌとする理由は、亜鉛含
有量が２５　ｗｔ＊未満では加工性が悪くなること及び
亜鉛含有量が４０　ｗｔｌをこえると銅−亜鉛合金にお
けるβ相の析出がみられ、耐食性及び冷間加工性が悪く
なるためである。シんの含有量をα００５〜α０７０　
ｗｔ優とする理由は。

すん含有量がαＯ０５ｗｔ１未満では耐食性の改善がみ
られず、逆にυん含有量が０．０７０　ｗｔｌを越える
と耐食性は改善されるが１粒界塵食の徴候が見られるた
めである。錫の含有量を０．０５〜１．　Ｏｗｔｌとす
る理由は、錫の含有量がα０５ｗｔ％未満では耐食性特
に溶接した場合溶接部の耐食性の改善が認められず、ま
ｆｃｌ、　Ｏｗｔｌを越えるとその効果が飽和するため
である。ニッケルの含有量をＱ、０５〜２．　Ｏｗｔｌ
とする理由は。

ニッケルのＱ、　０５　ｗｔ％未満では耐食性特に溶接
した場合溶接部の耐食性の改善が認められず。

また２、　Ｏｗｔ俤を越えるとその効果が飽和するため
である。けい累の含有量をｌ１１００５〜１．　Ｏｗｔ
壬とする理由は、けい素の含有量がαＤ　Ｄ　５　ｗｔ
％未満では耐食性特に溶接した場合の耐食性の改善が認
められず、　４　ｆｃｌ、　Ｏｗｔｌを越えるとその効
果が飽和するとともに、逆に内面からの腐食に対する耐
食性が劣化するためである。鉄の含有量を［ＬＤ０５〜
１．　ＯＷｔチとする理由は、鉄の含有量が［１００５
ｗｔ％未満では耐食性の改善が認められず、まｆｃ　ｔ
　Ｏｗｔｌを越えるとその効果が飽和するためである。

鉛の含有量を０．００５〜ｌ　３　ｗｔｌとする理由は
、鉛の含有量がＱ、００５ｗｔチ未満では耐食性の改善
が認められず、またα３　ｗｔｌを越えると加工性が劣
化するためである。

以上のように、シん、鉄、鉛を添加することによって素
材に耐食性を付加し、錫６ニツケル。

けい素を添加することによって素材及び溶接した場合溶
接部に耐食性を付加するものである。

さらに結晶粒度を０．０１５　Ｍ以下に限定した理由に
ついて説明する。高周波抵抗溶接及び高周波誘導溶接に
よって起こる溶接割れの原因について調査した結果２本
発明者らは、溶融した母材金属と接触していると粒界が
脆化して軽い衝撃を受けた場合に溶接割れが発生するこ
とを知見した。そこでこのような現象について種々の調
査を行なった結果、結晶粒度を小さくすることにより、
このような現象を大幅に抑制することができることを知
見した。さらに本発明者らは耐食性に及はす結晶粒度の
影響についても調査した結果、耐食性とくに耐脱亜鉛腐
食性は結晶粒度の影響を受は結晶粒度を小さくすること
にヨシ耐食性を向上させることができることを知見した
。結晶粒度を（１０１５＋ｗ以下に限定した理由は、結
晶粒度がＱ、０１５ｍを越えると溶接割れが発生しゃす
くなり、　′！ｌ：た耐食性の劣化が認められるためで
ある。

また１本発明合金を最終焼鈍したのち、さらに６〜２０
チの加工度で冷間圧延をほどこす理由は、冷間圧延をほ
どこすことによυ本発明合金のはんだ付は性が向上する
ためであるが、加工度が３チ未満でははんだ付は性の向
上が認められず、また２０％を越えると機械的強度が高
くな９すき゛、ラジェーターチューブ成形時の加工性が
劣化するためである。

このような本発明合金は良好な耐食性及び耐溶接割れ性
を示すとともにはんだ付は性も良好な合金であるため、
熱交換器用特にラジェーター用銅合金として適した材料
である。

実施例 第１表に示す諸組成の合金を溶製し、熱間圧延及び適宜
焼きなましを加えなから冷間圧延により１ｔｔｍ厚さの
板とし、最終的に種々の温度で焼きなましを加え第２表
に示す結晶粒度に調整した。耐食性試験に供する溶接部
材は第２表に示された結晶粒度をもつ１訓厚さの諸組成
の合金を突き合せＴ工Ｇ溶接することによって作製した
。耐食性試験は１Ｌの蒸留水に 炭酸水素ナトリウム　　　ｔ　３　ｔ／を硫酸ナトリウ
ム　　１，５ｙ／を 塩化ナトリウム　　１．６　ｔ／ｌ を各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００−
の空気を吹き込み、この液の中に５００時間浸漬した。

その時発生した最大脱亜鉛腐食深さを溶接部及び母材部
について測定し、これをもって耐食性を評価した。その
結果を第３表に示した。

溶融した母材金属と接触した場合に粒界が脆化して溶接
割れが発生することに対する耐性についての試験は第２
表に示される結晶粒度をもつ諸組成の合金を第１図に示
されるようにパイプ状に加工しこれを同一組成の融点＋
ｓｏ℃ｉ保持された溶融金属に５秒間浸漬し、その後取
り出して保持炉中で付着している金属が溶融してｈる状
態で第２図のように衝撃を加えた。その時変形したパイ
プ断面を顕微鏡によって観察し粒界破壊の有無を確認し
、これをもって溶接割れに対する耐性を評価した。その
結果を第４表に示した。

さらに第２表に示された結晶粒度をもつ１ｗｎ厚さの合
金を第５表に示す加工度で冷間圧延を加えたのちはんだ
付は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８０瓢、
深さ６０ｒａｎの円筒形ルツボにＳｎ　２０　ｗｔ％−
Ｐｂ　８０　ｗｔ係からなるはんだを３２０Ｃに加熱し
て溶湯をつ〈シ、その中に降下速度２５−／θθＣでサ
ンプル（表面を清浄した巾１０調、長さ５０＋ｍの形状
）を浸漬したときはんだ浴からサンプルが受ける浮力と
はんだ浴に引き込まれる力とが平衡に達するまでの時間
を測定し、これをもってはんだ付は性を評価した。その
結果を第６表に示した。

第３表、第４表、第６表かられかるように本発明合金は
脱亜鉛腐食に対して素材及び溶接した場合溶接部におい
て優れた耐食性を示すとともに耐溶接割れ性及びはんだ
付は性も良好な合金であることが判明した。

すなわち比較合金（試料番号１〜６）では最大脱亜鉛腐
食深さが素材で２４０μ〜３６０μ。

溶接部で５１３μ〜７９４μに達するのに対し本発明合
金（試料番号７〜２３）は最低値２０μ〜最高値７０μ
、溶接部で最低値４７μ〜最高値１６１μであり、耐脱
亜鉛腐食性に優れていることが分る。そして本発明合金
の中でも結晶粒度が０．０１５■以下の合金はよシ耐脱
亜鉛腐食性に優れている。

また本発明合金は、上記のように耐脱亜鉛腐食性に優れ
ているが、さらに結晶粒度がα０１５−以下であるもの
（試料番号１０．１１．１へ１６．１９゜２２）は第２
図に示される溶接割れ性の試験において単に延性変形す
るのみで割れの発生がなく耐溶接割れ性が改善される。

逆に結晶粒度が０．０１５ｍｍを越えるものについては
粒界破壊を起こすので好ましくない。

さらに本発明合金のうち加工度３〜２０％の冷間圧延を
施したもの（試料番号７〜１６）け同冷間圧延を施して
いないもの（試料番号１７〜２３）のはんだ付は性の評
価（はんだ浴からサンプルが受ける浮力とはんだ浴に引
き込まれる力とが平衡に達するまでの時間による）にお
１／１て２．０５秒〜２．１５秒と比較的長時間かがる
のに比べてより短時間に平衡に達し、はんだ付は性に優
れていることが分る。

以上本発明合金は熱交換器用特にラジェーター用として
極めて優れた特性を有するものである。

第　　１　　表 − 第　　２　　表 第３表 第４表 第５表 第６表

【図面の簡単な説明】

第１図は耐溶接割れ性の試験に用いる厚さ１鰭の合金パ
イプの断面図、第２図は耐溶接割れ性の試験装置の概略
説明図である。 １：厚さ１咽の合金パイプ（長さ１０簡）２：　自由落
下体（重量２００ｇｗ） ３：支持台 ４：　加熱保持炉 ａ：　パイプ内径（８２０ｍｍ） ｂ：　パイプ外径（ｅ２２咽） Ｃ：　落下体２の落下距離（５０１Ｔｒｍ）特許出願人
　日本鉱業株式会社 代理人　弁理士（７５６９）並川啓志

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌン　亜鉛２５〜４０　ｗｔ優、シん０Ｑ０５〜０．
   ０７Ｄｗｔチ、錫００５〜１．　Ｏｗｔ俤、ニッケル０
   ０５〜２．　ＯｗｔＪ　、けい素０．００５〜１．　Ｏ
   ｗｔｌを含み、さらに鉄α００５〜１．　Ｏｗｔｌ、鉛
   １１００５〜０．３　ｗｔチの内側れか１種又は２種を
   合計［ＬＯＯ５〜１．３　ｗｌ含み、残部銅及び不可避
   的な不純物からなる耐食性に優れた銅合金。 （２）　　最終焼鈍後さらに３〜２０１の加工度で冷間
   圧延を施した亜鉛２５〜４０　ｗｔチ、シん０、　　ロ
   　　０　５　〜　ｌ　　　０　　７　　０　　　ｗｔ係
   　、　　錫　０．　０　５　〜　１．０ｗｔ％。 ニッケル０．０５〜２．　Ｏｗｔチ、けい素０．００５
   〜１．　Ｏｗｔチを含み、さらに鉄０．００５〜１．０
   ｗｔ％　、鉛０．０　Ｏ５〜Ｑ、　５　ｗｔｌの内側れ
   か１種又は２種を合計０００５〜１．３　ｗｔチ含み、
   残部銅及び不可避的な不純物からなる耐食性に優れた銅
   合金。 （３）最終焼鈍で結晶粒度がＱ、０１５ｗａ以下となる
   ように調整したのち、さらに３〜２０％の加工度で冷間
   圧延をほどこした亜鉛２５〜４０ｗｔ％、Ｊ）んＣＬ　
   ００５〜０．０７０　ｗｔｌ、錫α０５〜１．　Ｄ　ｗ
   ｔｊ、　＝ツケル０．０５〜２．　Ｏｗｔｌ　、けい素
   ０．００５〜１．　Ｏｗｔ優を含み、さらに鉄０．００
   ５〜１．Ｏｗｔ％、鉛α００５〜α５　ｗｔｌの内側れ
   か１種又は２種を合計０．００５〜１．３ｗｔ％含み、
   残部銅及び不可避的な不純物からなる耐食性に優れた銅
   合金。 （４）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍ以下とな
   るように調整された亜鉛２５〜４　Ｄ　ｗｔチ、シん（
   １０口５〜０．０７０ｗｔ％、錫［１０５〜１．０ｗｔ
   ％、＝ツケル０．０５−２．　Ｏｗｔｌ、けい素α００
   ５〜１．　Ｏｗｔ−を含み、さらに鉄ｏ、ｏｏｓ〜１．
   　Ｏｗｔｌ　、鉛０．００５〜α３　ｗｔｌの内側れか
   １種又は２種を合計［１００５〜１．３ｗｔチ含み、残
   部銅及び不可避的な不純物からなる耐食性に優れた銅合
   金。