JPS59126744A - 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ため、広範囲の用途で
使用されている。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。

オだ、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ＳＯ，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
　ｗｔ％　、亜鉛３５　ｗｔ％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りつつある。

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持ってい
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過去にも多くなされてきて
おり、りん、錫、けい素を複合添加した黄銅は優れた耐
食性を有するといわれている。しかし、これは外部から
腐食に対して十分な耐食性を示すのみで、冷却媒体によ
る内部からの腐食に対しては十分な耐食性を示さないこ
とを本発明者らは知見した。

本発明はかかる点に鑑み、りん、錫、けい素を複合添加
した黄銅を改良し、外部及び内部両方からの腐食に対し
て十分な耐食性を有する熱交換器用特にラジェーター用
材料として優れた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０．００５〜
０．０７０　ｗｔ係、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔチ、け
い素０、００５〜１．０　ｗｔ％を含み、さらに鉄０．
００５〜１．　Ｏｗｔ係、鉛Ｑ、００５〜０．５　ｗｔ
％の白河れか１種又は２種を合計０．００５〜１．３　
ｗｔ係含み。

残部銅及び不可避的な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係の加工度で冷間圧延をほ
どこしだ合金、及び該合金を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係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０．０１５ｗ以下となるよう
に調整された合金であって、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１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　ｖｙｔｌ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　ｗｔ％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ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜
０．０７０　ｗｔチとする理由は。

９ん含有量が０．００５　ｗｔ％未満では耐食性の改善
がみられず、逆にりん含有量が［１０７０ｗｔ４を越え
ると耐食性は改善されるが１粒界腐食の徴候が見られる
ためである。錫の含有量を０．０５〜１．　Ｏｗｔ％と
する理由は、錫の含有量がα０５ｗｔ％未満では耐食性
の改善が認められず、またｔ　ｏ　ｗｔ％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ｏ、　
ｏ　ｏ　ｓ〜１．ＯＷ鏝とする理由は、けい素の含有量
がαＯ０５ｗｔ％未満では耐食性の改善が認められず、
また１、０ｗｔ％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ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜１．　Ｏｗｔ％とする
理由は、鉄の含有量がｏ、　ｏ　ｏ　ｓ　ｗｔ’１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１、　Ｏｗｔ％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α００５〜α３ｗｔ％
とする理由は、鉛の含有量が０．　Ｏ０５ｗｔ４未満で
は耐食性の改善が認められず、またα３ｗｔ１を越える
と加工性が劣化するためである。

以上のようにりん、錫、けい素、鉛を添加するととＫよ
って素材に耐食性を付加し、鉄を添加することによって
素材及び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０．０１５ｗ以下に限定した理由につ
いて説明する。高周波抵抗溶接あるいは高周波誘導溶接
によって起こる溶接割れρ原因を調査した結果１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、溶接割れが発生することを知
見した。そこでこのよう々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ととＫ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ず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ことを知見した。結晶粒
度を０．０１５ｍ＋以下に限定した理由は、結晶粒度が
０．０１５ｍを越えると溶接割れが発生しやすくなり、
ま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Ｊ％終焼鈍したのち、さらに３〜２
０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
るためであるが、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、また２０％を越えると機械的強度が
高くなりすぎ、成形性とぐにラジェーターチューブ加工
時の成形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、特に従来知られ
ていたりん、錫、けい素を複合添加した黄銅の内部から
の腐食に対する敏感性を改良し、外部、内部両面からの
腐食に対し優れた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制厚さの板とし
、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關厚さの諸組成の合金
の突き合せＴ工Ｇ溶接することによって作製した。耐食
性試験は１ｔの蒸留水に（内面からの腐食を想定して） 炭酸水素ナトリウム　　　１．３　ｆ／を硫酸ナトリウ
ム　　１．５　ｆ／を 塩化ナトリウム　　１．６ｆ／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表に示しだ。

さらに第２表に示された結晶粒度をもつ１諭厚さの合金
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　ｍｍ
　、深さ６０謔の円筒形ルツボその中に降下速度２５　
ｍｙ　／　ｓθＣでサンプル（表面を清浄にしだ幅１０
瓢、長さ５０調の形状）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１〜１０）では最大脱亜鉛
腐食深さが素材で１５２μ〜４８０μ。

溶接部で２４８μ−’−７６１μに達するのに対し本発
明合金（試料番号１１〜２３）は素材で最低値１８μ〜
最高値８２μ、溶接部で最低値４２μ〜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ａＯｆ！５ｍｍ以下の
合金はより耐脱亜鉛腐食性に優れている。

寸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００１５間以下であるもの（
試料番号１２．１４，１６．１８．２０’）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０．０１５闇を越えるも
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チの冷間圧延を
施したもの（試料番号１１〜１９）は同冷間圧延を施し
ていないもの（試料番号２０〜２３）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
引き込着れる力とが平衡に達するまでの時間による）に
おいて２．２５〜２．４３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１表 （単位ｗｔ係） 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簡の合金パ
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１ｔｔａｓの合金パイプ（長さ１０ｍ）２：　
自由落下体（重量２００　ｇｗ　）３：支持台 ４：加熱保持炉 ａ；パイプ内径（ｅ　２０＋ｍ＋＋’）ｂ：パイプ外径
（０２２間） Ｃ：落下体２の落下路Ｍ（ｓｏｍ） 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　亜鉛２５〜４０　ｗｔ％　、　　りんＱ、Ｏ
   Ｏ５〜０．０７０ｗｔ係、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔチ
   、けい素０．００５〜１．　Ｏｗｔｌ＋を含み、さらに
   鉄０．００５〜１．　Ｏｗｔチ、鉛α００５〜０．３ｗ
   ｔ係の内何れか１種又は２柵を合計ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜
   １．３　ｗｔチ含み、残部銅及び不可避的不純物からな
   る耐食性に優れた銅合金。
2. （２）　　最終焼鈍後さらに３〜２０％の加工度で冷間
   圧延を施した亜鉛２５〜４０　ｗｔ％　、　　りん０、
   ００５〜０．０７０　ｗｔ％、錫αｏ５〜１．　Ｏｗｔ
   ％。 けい素０．　ＯＯ５〜ｔ　Ｏｗｔ４を含み、さらに鉄０
   ００５〜１．　Ｏｗｔ係、鉛０．００５〜０．３　ｗｔ
   係の内何れか１種又は２種を合計０．００５〜１．３ｗ
   ｔｑｂ含み、残部銅及び不可避的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０．０１５ｍｍ以下と
   なるように調整したのち、さらに３〜２０チの加工度で
   冷間圧延をほどこした亜鉛２５〜４０ｗｔ％　、りんα
   ＯＯ５〜０．０７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔ
   係、けい素０．００５〜１．　Ｏｗｔ係を含み、さらに
   鉄０．０　Ｏ５〜１．　Ｏｗｔ％、鉛０．０Ｏ５〜ｏ、
   　ｓ　ｗｔ％の内何れか１種又は２種を合計０、００５
   〜１．３　ｗｔ％含み、残部鋼及び不可避的不純物から
   なる耐食性に優れた銅合金。
4. （４）最終焼鈍で結晶粒一度が０．０１５ｍｍ以下とな
   るように調整された亜鉛２５〜４０　ｗｔ％　、　　り
   ん０００５〜０．０７０　ｗｔ％、錫０．０５〜１．Ｏ
   ｗｔ％　、けい素０．０　Ｏ５〜１．　Ｏｗｔ％を含み
   、さらに鉄０．００５〜１．　Ｏｗｔ係、鉛０．０　Ｏ
   ５〜［１３ｗｔ％の内何れか１種又は２種を合計ｏ、　
   ｏ　ｏ　ｓ〜１．３ｗｔ４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。