JPS59118842A - 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、造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だめ、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は
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２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
と常時接触しており、この冷却媒体により内面から腐食
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ＳＯＷ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ぐなりつつある。

さらに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
波誘導溶接による鋼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
いう欠点をもっている。このことは銅合金溶接管の使用
上の大きな制約となる。さらには鋼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。

本発明はかかる点に鑑み、従来の黄銅を改良し、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係、りん０００５−０．
０７０ｗｔ％、　ニッケ＃　０．０５−２．　Ｏｗｔｌ
　。

ケイ素０．　ＯＤ　５〜？、　Ｏｗ−＋４を含み、さら
に鉄０、００５〜１．　Ｏｗｔｌ　、鉛０．００５〜０
．３　Ｗｔｑｂの内側れか１種又は２種を合計０．０　
Ｏ５〜１．３　ｗｔｌ部 含み、残銅及び不可避的な不純物からなる合金。

△ および該合金を最終焼鈍後さらに３〜２０％の加工度で
冷間圧延をほどこしだ合金、および該合金を最終焼鈍で
結晶粒度が０．０１５ｍ＋＋＋以下となるように調整さ
れた合金、および該合金を最終焼鈍で結晶粒度が０．０
１５＋ｍｎ以下となるように調整したのち、さらに３〜
２０係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０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。りんの含有量を０．００５〜０．０７０
　ｗｔチとする理由は。

りん含有量がｏ、　ｏ　０５　ｗｔ１未満では耐食性の
改善がみられず、逆にりん含有量が０．０７０　ｗｔｌ
を越えると耐食性は改善されるが２粒界腐食の徴候が見
られるためである。ニッケルの含有量を０，０５〜２．
　Ｏｗｔｌとする理由は、ニッケルの含有量が０．０５
　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、オた２、　Ｏｗｔｌを越えると
その効果が飽和するためである。けい素の含有量を０．
００５〜１．　Ｏｗｔ％とする理由は、けい素の含有量
が０．００５　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１寸だ１．　Ｏｗｔ
係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０．００５〜１．　Ｏｗｔ％とする理由は
。

鉄の含有量が０．　Ｏ０５ｗｔ’Ｊ未満では耐食性の改
善が認められず、ｔｏｗｔ４を越えるとその効果が飽和
するためである。鉛含有量を０．００５〜０３ｗｔ％と
する理由は、鉛含有量が０．　Ｏ０５ｗｔ％未満では耐
食性の改善が認められ°ず、０．３ｗｔ％を越えると加
工性が劣化するためである。

以上のように勺ん、鉄、鉛を添加することによって素材
に耐食性を付加し、ニッケル、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＋ｏ＋以下に限定した理由
について説明する。高周波誘導溶接及び高周波抵抗溶接
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シこ
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ぼす結晶粒度の影
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
より耐食性を向上させることができるととを知見した。

結晶粒度を０．０１５’ｗｎ以下に限定した理由は。

結晶粒度がα０１５霧を越えると溶接割れが発生しやす
くなり２寸だ耐食性の劣化が認められるためである。

オた本発明合金を最終焼鈍したのち、さらに３〜２０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
こすことにより本発明合金のはんだ付は性が向上するだ
めであるが、加工度が３係未満でははんだ付は性の向上
が認められず、捷だ２０％を越えると機械的強度が高く
なりすぎ、成形性特にラジェーターチューブ成形時の加
工性が劣化するだめである。

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１■厚さの板とし
、最終的に種々の温度で焼きな捷しを加え第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間厚さの諸組成の合金
の突き合せＴＩＧ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　　　１．３ｔ／を硫酸ナトリウム
　　１．５　Ｐ／を 塩化ナトリウム　　１．６ｔ／ｌ を各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００−
の空気を吹き込みとの液の中に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＋
５０℃に保持された溶融金属に３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いる状
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１ｍ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咽、深
さ６０泪の円筒形ルツボにＳｎ　２０　Ｗｔ係−Ｐｂ　
ｓ　ｏ　ｗｔ係からなるはんだを３２０℃に加熱して溶
湯をつくりその中に降下速度２５　ｒｔｒｎ　／　ｓｅ
ｃでサンプル（表面を清浄にしたｒｌ］１０ｎ＋ｍ、長
さ５０簡の形状）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２と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。

０′！６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２７０μ〜３６０μ。

溶接部で５６３μ〜７５１μに達するのに対し本発明合
金（試料番号７〜２３）は素材で最低値１０μか最高値
７０μ、溶接部で最低値２６μ〜最高値１８２μ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０．０１５ｍ以下の合金は、
より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Ｏ，Ｏｊ　５欄以下であるも
の（試料番号１０．１１．１５．１７．１９゜２０）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０．０１５Ｗ＋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係の冷間圧延を
施したもの（試料番号７〜１６）は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
価において２．１０秒〜２．２５秒と比較的長時間かか
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　　゛　　表　　　　　　　（単位・ｔチ）第２表 第５表 第　　４　　表 第５表 ｆ８６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恒の合金パ
イプ断面図、第２図は耐溶接割れ性の試験装置の概略説
明図である。 ３：支持台 ４：加熱保持炉 ａ：パイプ内径（４ｚｏｍ） ｂ；パイプ外径（ｇ２２ｍ） Ｃ′落下体２の落下距離（５０ｗｎ） 特許出願人　日本鉱業株式会社 代理人　弁理士（７５６９）並用啓志 ２１０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　亜鉛２５〜４０　ｗｔ係、りん０．００５〜
   ０．０７０ｗｔ％、ニッケル０．０５〜２．　Ｃ１ｗｔ
   係、けい素０、００５〜１．　ＯＷｔｑｂを含み、さら
   に鉄ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜１．　Ｏｗｔ％、鉛０．０　Ｏ
   ５〜０．３ｙ１；％の内側れか１種又は２種を合計０．
   ０１〜１．３　ｗｔ係含み。 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. （２）　　最終焼鈍後さらに３〜２０係の加工度で冷間
   圧延を施した亜鉛２５〜４０　ｗｔ４　、　　りん０、
   　ＯＯ５〜０．０７０　ｗｔチ、ニッケル００５〜２、
   　Ｏｗｔ％　、けい素０．００５−１．　Ｏｗｔ％を含
   み。 さらに鉄０．００５〜１．　Ｏｗｔ係、鉛０．００５〜
   ０、３　ｗｔ％　（Ｄ内側れか１種又は２種を合計０．
   ００５〜１．３　ｗｔ％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. （３）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍ＋ｎ以下
   となるように調整した亜鉛２５〜４０　ｗｔ４　、　　
   りん０、００５〜０．０７０　ｗｔ％、ニッケル［１，
   ０５〜２、　Ｏｗｔ％、けい素０．００５〜１．　Ｏｗ
   ｔ係を含み。 さらに鉄０．００５〜１．　Ｏｗｔ％　、鉛０．０　Ｏ
   ５〜０、３　ｗｔ％の内側れか１種又は２種を合計０．
   ００５〜１．３　ｗｔ％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. （４）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍｍ以下と
   なるように調整したのち、さらに３〜２０　ｗｔ％の加
   工度で冷間圧延をほどこしだ亜鉛２５〜４０　ｗｔ係、
   りん０．００５〜０．０７０　ｗｔ係、ニッケル０，０
   ５〜２．　Ｏｗｔ係、けい素０．００５〜１、　ＯＷｔ
   係を含み、さらに鉄０．０　Ｏ５〜１．　Ｏｗｔ係。 鉛０．００５〜ｏ、　ｓ　ｗｔ％の内側れか１種又は２
   種を合計０．０　Ｏ５〜１．５　ｗｔ％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。