JPS59153856A - 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９俵水器、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、％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シ、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Ｖｉｉ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ニンジンとラジェーターを循環させ
て熱を放散させるもので。

２ジ工−ターは冷却媒体と常に接触しておυ。

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ｇ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　ｉｔ％からなる黄銅が用いられて
いるが、腐食環境の悪化等にょシ従来の黄銅を用いたラ
ジェーターの寿命が短くな９つつある。

ざらＫまた。近年特にラジューターテユープ（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
、銅合金溶接管の製造の際に溶接方法として高周波誘導
溶接もしくけ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易いという製造上の
難点をもっている。このような状況から熱交換器２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、面１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
ー用材ネ〉１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。

本発明ハ、亜鉛２５〜４’Ｏｗｔ％、シん０．００５−
０、Ｄ７０ｖ９ｔ％、　ｇＤ、０５〜１．０　ｉｔ％さ
らに鉄０．　ＯＤ　５〜１０ｗｔ％、鉛０．０５〜０．
３　ｗｔ％の内側れが１種又に２種をａ合で０．００５
〜１．３ｗｔ％含み、残部銅及び不可避的な不純物から
なる合金及び最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５＋ｗｘ以
下となるように調整された合金及び最終焼鈍で結晶粒度
が００１５Ｕ以下きなるように調整したのち、ざらに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＃食性を有するラジェーター用用合金に［ｕｌ
する。

次に本発明合金を措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材料となるも
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２５〜４　Ｄ　ｗｔ％とする理由は、亜鉛
含有量が２５ｗｔ％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。、！ｌｌｌんの含有量を０．００５〜０
．０７０ｗｔ％とする理由はシん含有量が１００５ｗｔ
％未満では＃食性の改善がみられず、逆１７ｊＱん含有
量が０．０７０ｗｔ％を越えると耐食性は改善されるが
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゜Ｏｖａｔ％とする理由は錫の含有量がＱ、
　０５　ｗｔ％未満では耐食性特に溶接した場合の溶接
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。鉄の含有量をα
００５〜１．　Ｏｗｔ％とする理由は鉄の含有量が０．
０　［１５ｗｔ％未満では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０．００５〜０．３ｗｔ％とする
理由は鉛の含有量が０．００５ｗｔ％未満では耐食性の
改善が認められず、また０、　５　ｗｔ％を越えると加
工性が劣Ｖするためである。

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１本発
明者らは、溶接した母材金属と接触していると粒界が脆
化して軽す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はす結晶粒度の影
響についても調査した結果、耐食性特に耐脱亜鉛腐食性
は結晶粒度の影響を受け、結晶°粒度を小さくすること
によシ、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０．０１５諸以下に限定した理由は、結
晶粒度が０．０１５＋ｕを越えると溶接割れが発生し易
くなシ、また耐食性の劣化が認められるためでおる。

また本発明合金を最終焼鈍した後、さらに３〜２０％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シ１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％未満でＶｉ
ハ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シすぎ、ラジエーターデユープ成
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２％にラジェーター用鋼合金として適した
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
節なましを加えながら冷間圧延によシ１調厚さの板とし
、最終的に種々の温度で焼なましを加え第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　ｎｘ厚さの諸組成の合金を突き合わせて
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 炭酸ナトリウム　　１．３　？／Ｌ 硫酸ナトリウム　　１．５　ｆ／を 塩化すトリウム　　１．６　ｆ／ｌ を各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００　
ｍ／！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−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［７た。

溶融しｆｃｍ材金属と接融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
＋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１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１Ｎ厚さの合金
を第５表に示す加工度で冷間圧延を加えた後、はんだ付
は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８０寵、深
さ６０ｍの円筒形るつぼにＢｎ　２Ｑ　ｗｔ％−ｐｂ　
８［１ｗｔ％からなるはんだを３２０℃に加熱して溶湯
をつ＜シ、その中に降下速度２５ｗ／Ｂｆ３Ｑでサンプ
ル（表面を清浄にした幅１０ｍ長さ５０職の形状）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５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Ｆｄ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母材で２３０μ〜３９０μ。

溶接部で５６０μ〜７３０μに達するのに対し本発明合
金（試料番号７〜２３）は母材で最低値６０μ〜最高値
１５０μ、溶接部で最低値１２０μ〜最高値２９３μで
あシ耐脱亜鉛腐食性に優れていることがわかる。そして
本発明合金の中でも結晶粒度が０．０１５ｗ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０．０１５０以下であるもの
（試料番号９．１２〜１５．１７．　ｊ８，２０゜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発生がなく。

耐溶接割れ性が改善される。逆に結晶粒度が００１５Ｗ
ＪＩを越えるものについては粒界破壊を起とすので好ま
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
ほどこしたもの（試料番号７〜１６）は同冷間圧延をほ
どこしていないもの（試゛料番号１７〜２３）のはんだ
付は性の評価（＃ＳＪ：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）において２，１０秒〜２．３５秒と比較的
長時間が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わかる。

以上のように１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、。

ｗｔ％、 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關の合金パ
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ＢＡ図である。 １：厚さ１顛の合金パイプ（長さ１０ｍ）２：自由落下
体（重量２００Ｆｗ） ３：支持台 ４：加熱保持炉 ａ：パイプ内径（０２０Ｍ） ｂ：パイプ外径（０２２ｇ） Ｃ：落下体２の落下距離（５０ｘｓ） 特許出願人　日本鉱業株式会社 代理人　弁理士（７５６９）並用啓志 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１＋　　亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜０
   ．０７０　ｗｔ％。 錫０．０５〜１．Ｏｗｔ％を含み、さらに鉄０．０［］
   ５〜１．０ｗｔ％、鉛０．００５−０．５　ｗｔ％の内
   側れか１種又Ｖｉ、２種を総量で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。 （２）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５＋ａ＋以下
   となるように調整された亜鉛２５〜４０ｗｔ％、、！ｌ
   ）ん０００５〜０．０７０ｗｔ％、錫００５〜ｔＯｗｔ
   ％を含み、さらに鉄０００５〜ｔＤｗｔ％、鉛０．００
   ５〜０、３　ｗｔ％の内側れか１種又は２種を＃３量で
   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。 （３）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｙｘ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％、シん０．
   ００５−０．０７０　ｗｔ％　、錫０．０５〜ｔ　Ｏｗ
   ｔチを含み、さらに鉄０．　ＯＯ５〜ｆ、０ｗｔ％。 鉛０．００５〜［１，３ｗｔ％の内側れか１種又は２種
   を総量で０００５〜１．３ｗｔ％含み、残部鋼及び不可
   避的な不純物からなる耐食性に優れた銅合金。 （４）Ｒ終焼鈍後さらに３〜２０チの加工度で冷間圧延
   をほどこした亜鉛２５〜４０ｗｔ％、シん［１００５−
   ０，０７０ｖｉｔ％、錫０．０５−１．Ｏｗｔ％を含み
   、さらに鉄Ｑ、Ｑ（１５〜１．０ｗｔ％、鉛０．（１０
   ５〜０．３　ｗｔ％の内側れか１種又は２種を総量でｏ
   、　ｏ　ｏ　ｓ〜１１ｗｔ％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。