JPS59214640A - 熱交換器用内面防食塗装皮膜付き銅合金管 - 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】 本発明は熱交換ン■内面防食塗装皮膜イ」き銅合金管に
係り、特に熱交換器の管板に装着される、内面に塗膜密
着性に優れた防食塗装皮膜を設けた銅合金管に関するも
のである。

従来より、火力発電所や化学工場、或いは船舶等の復水
器や、その他の各種熱交換器には、伝熱管として、黄銅
にアルミニウム、砒素、その他珪素等を添加した、所謂
特殊黄銅管や、銅、ニッケル、鉄よりなる、所謂キュプ
ロニッケル管の如き銅合金管が、広く使用されているが
、それら熱交換器においては、冷却水として海水或いは
河馬水を使用する関係上、それら伝熱管の内面には、種
々の腐食が発生する。そして、このような腐食が生じる
と、伝熱管内面には腐食生成物を含む付着物が付き、熱
交換器の熱雷流率を低下させるのである。

このため、かかる銅合金管を伝熱管として使用するため
に、その内面を防食するための各種の手法が提案されて
いるが、その中でも本発明者らが特公昭５６−４５０７
９号公報、特開昭５６−１６６２７１号公報等に明らか
にしたように、所定の防食塗膜を所定の厚さで管内面に
形成させる手法は、防食性や作業性等の点において他の
手法に比べて優れており、今日、すでに実用化に至って
いる。

而して、このような管内面に防食塗膜を形成した伝熱管
にあっては、かかる伝熱管内を冷却流体が流通せしめら
れるところから、該伝熱管内面に対する塗膜の密着性が
問題となり、この密着性が悪い場合には、折角有効な防
食塗膜を形成せしめても、その耐久性に欠ける問題を生
じることば明らかなところであり、加えてかかる伝熱管
にあっては、その管端部における防食の為に電気防食装
置が取り付けられることとなるが、そのような電気防食
環境下においても、塗膜が剥離しないようにする必要が
ある。

一般に、伸銅品のメッキ下地処理或いは鉄系材料の塗装
下地処理としては、化成皮膜処理或いはＭ４Ｑの化学薬
品処理やサンドブラスト処理等があり、そのような下地
処理が銅合金管に対しても適用されなくばないが、前者
の化成皮膜処理或いは類似の化学薬品処理を採用する場
合にあっては、処理液の調製、処理条件の設定等の面倒
な作業を要し、また作業管理コストもかかることに加え
て、その廃液処理のコストも高く、経済性の上において
も問題があったのである。他方、後者のサンドブラスト
処理は、対象面が丸管内面であるため、極めて作業し易
（、コストアンプをそれ程もたらすものではないが、ブ
ラスト面に残存する微粉末除去のための洗浄が必要な上
、塗装下地として必ずしも満足するものを与えていると
は言えないのである。

ここにおいてご本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、塗膜密着
性に優れた内面防食塗装皮膜付き銅合金管（伝熱管）を
提供することにあり、また他の目的は、電気防食下にお
いても優れた塗膜密着性を発揮し得る、製造の容易な且
つ経済的な、内面防食塗装皮膜付き伝熱管を提供するこ
とにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、熱交換器に取り付けられ、管内に冷却流体が流通せ
しめられる熱交換管としての長尺の内面防食塗装皮膜付
き銅合金管において、その内面に、焼鈍により形成した
酸化皮膜を下地として、その上に所定の樹脂塗料にて防
食塗装皮膜を形成するようにしたのである。

このように、本発明に従う内面防食塗装皮膜付き銅合金
管は、焼鈍（酸化）皮膜の上に防食塗膜が形成されて成
るものであり、そしてそのような焼鈍皮膜の存在により
、塗膜の密着性が著しく向上され得たのであって、電気
防食下においても管表面と焼鈍皮膜との界面にガス等を
発生させず、それ故塗膜の膨れや剥離等の発生を効果的
に阻止し得たのである。また、かかる焼鈍皮膜は、塗料
とのなじみ性が良好であって、それ故また焼鈍皮膜と塗
膜との間の密着性も優れているのである。

そして、このような焼鈍皮膜を銅合金管内面に形成する
には、通常の焼鈍操作で良いため、この塗装下地処理は
、工業的に且つ生産性良く、また面倒な作業を要するこ
となく、経済的に為し得るのである。

ここにおいて、かかる本発明に用いられる銅合金管材料
としては、従来から伝熱管として用いられている管材料
が何れも対象とされるものであるが、特に本発明にあっ
てはアルミニウム黄銅管、例えばＪＩＳ−Ｈ−３３００
Ｇ−６８７０，６８７１，６８７，２等のアルミニウム
黄銅材料や、ＪＩＳ−Ｈ−３３００Ｃ−７０６０，７１
５０等のキュプロニッケル材料から成る管が好適に用い
られるのである。そして、このような銅合金管は、例え
ば内径が１０〜４０鰭程度、特に１５〜２５顛程度、長
さが４〜４０ｍ、特に５〜２５ｍ程度の長尺細管として
用いられることとなるのである。

そして、このような小口径、長尺の銅合金管には、その
管内面に所定の防食塗膜が形成されるに先立って焼鈍処
理が施され、以てかかる管内面に所定の焼鈍皮膜が形成
されるのである。この焼鈍皮膜は、主として酸化銅から
成る酸化皮膜であり、焼鈍条件により各種の膜厚の酸化
皮膜が形成されることとなるが、特に本発明にあっては
、その膜厚が６０００人を越えないようにすることが望
ましく、なかでもその膜厚が１０〜３０００人程度であ
る場合には、酸洗浄された表面よりも優れた性能を有す
ることが認められている。さらに、その膜厚が１０人よ
りも小さい場合や、３０００人よりも大きい場合でも、
サンドブラスト面よりも良好であることが認められてい
る。

また、このような焼鈍処理は、一般に銅合金材料に対し
て採用されている通常の条件下において行なわれ得るも
のであり、例えば焼鈍温度としては４００〜７００℃程
度、また焼鈍時間としてはＩＯ〜６０分程度が採用され
るものであり、さらに焼鈍雰囲気としても、公知の各種
の雰囲気が採用され得るが、なかでもアルゴン、窒素等
の不活性ガス雰囲気や酸素を僅かに（ｐｐｍのオーダー
）含む還元性ガス雰囲気、例えば窒素、炭酸ガスを主成
分として、−酸化炭素と水素を含み、且つ僅かの酸素を
含むガス、所謂ＤＸガス等が好適に用いられ得る。なお
、この焼鈍操作に供される銅合金管は、冷間抽伸して得
られた管を単に脱脂処理したものの他、それをさらにサ
ンドブラスト処理したもの、更にはその他の処理が施さ
れたものであっても何等差支えない。

そして、このように所定の銅合金管の内面に所定厚さで
形成された焼鈍酸化皮膜の上には、従来と同様に、所定
の防食塗膜を形成し得る樹脂塗料が均一に薄く、例えば
１０〜３０μ程度の膜厚においてスプレー塗装等の塗装
手法によって塗装され、目的とする塗装皮膜が形成され
ることとなるのである。この樹脂塗料としては、一般に
常乾型（常温乾燥型）の塗料が好適に用いられ、またそ
のような塗料においては、皮膜形成要素としてアルキッ
ド樹脂、ビニール樹脂（塩化ビニール系。

酢酸ビニール系等）、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂
及びアクリル樹脂（アクリル酸エステル系等）から成る
有機重合体樹脂（変成物をも含む）の一種または二種以
上が用いられ、かかる有機重合体樹脂がそれに対する適
当な溶剤（例えばアルコール系、エステル系、エーテル
系、ケトン系。

脂肪族或いは芳香族炭化水素系等）に溶解されて、常温
乾燥型の皮膜形成性の液状組成物（塗料）に調製される
のである。なお、かかる塗料の調製に際して、鉛丹、酸
化鉄等の顔料や他の皮膜形成補助成分も必要に応じて添
加されることとなるが、特に酸化鉄成分の配合は、更に
水酸化鉄皮膜により熱交換管内面の防食が期待され得る
ところから望ましいものである。また、かかる塗料は、
一般に当該樹脂系の合成樹脂塗料（またはフェス若しく
はプライマー）として市販されているものが好適に利用
されることとなる。

このようにして、所定の銅合金管の内面に焼鈍酸化皮膜
を形成し、さらにその上に防食塗膜を形成せしめて成る
ものは、伝熱管として、従来と同様な手法によって熱交
換器の管板に対して装着せしめられて用いられることと
なるが、そのような銅合金管の内面に形成された防食塗
膜は、前述のように焼鈍酸化皮膜の存在により、管内面
に対して極めて優れた塗膜密着性を示すのであり、特に
電気防食下においても管内面との間でガスを生しること
なく、従ってそのようなガスによる膨れや剥離等の問題
を惹起することがないのであり、そこに本発明の大きな
特徴を見出すことが出来るのである。また、このように
防食塗膜の形成に際して、塗装下地処理として、単に通
常行われる焼鈍処理を銅合金管に対して施すだけで良い
ため、その下地処理が極めて簡単に行ない得るのであり
、何等の面倒な処理乃至は操作も必要でなく、生産性良
く、また経済的に有利に実施され得るものである。

次に、本発明のいくつかの実施例を示して、本発明をさ
らに具体的に明らかにするが、本発明が、それらの実施
例の記載によって何等の制約をも受けるものでないこと
は、言うまでもないところである。

実施例　１ アルミニウム黄銅材料（：Ｊ　Ｉ　５−Ｈ−３３００Ｃ
−６８７１）を用いて、常法に従って、高周波溶解し、
次いで熱間圧延、焼鈍、酸洗浄を行ない、さらに冷間圧
延した後、ア七トン脱脂処理することにより、板厚が１
鰭の銅合金試料板を得た。

次いで、この試料板を、それぞれ第１表に示す各種の焼
鈍雰囲気下において、６５０℃の温度で３０分間の焼鈍
処理を施し、それぞれ幅１０關、長さ九〇鰭の試片を採
取した。なお、試料１１１ｏ、　６〜１３において焼鈍
雰囲気として用いたＤＸガスは、１２％のＣＯ２と残部
がＮ２とから成る混合ガスを主体とし、これに第１表に
示される如きｃｏ＋Ｈ２の所定量及び０２の微量を含む
ものである。

次いで、この得られた各種の試片に対して、第１表に示
される如き表面調整を行なった後、或いは表面調整を行
なうことなく、常乾型の市販のアルキッド樹脂系錆止め
塗料［神東塗料（株）製クロムコートＲ］を、膜厚が２
０μとなるように、ドブ付は手法にて塗装せしめた。な
お、表面調整は、エメリベーパ＃１２０研磨によるエメ
リベーパ仕上げ、２％無無水クロム酸酸び０．１％硫酸
浴による化成皮膜処理、または３％の塩酸を含む液によ
る酸洗浄にて行なった。

かくして得られた各種の塗装試片に関して、その塗装置
後の塗膜密着性について、また８０℃の温度の温水に７
２時間浸漬した後のもの、さらに常温の人工海水を３ケ
月間通水した後のものの塗膜の密着性について、それぞ
れ評価した。

さらに、それぞれの試片について、電気防食下、２ｍ／
秒で人工海水を１０日間通水せしめ、その防食電位を−
５００〜−７５０ｍＶ（カロメル電極基準）と変えて通
水テストを行なったものについても、その塗膜密着性を
それぞれ評価した。

なお、塗膜密着性については、所謂クロスカッタテープ
テストにより評価した。なお、このクロスカットテープ
テストとは、それぞれの試片の表面に約１０１１１の長
さでＸ字をナイフにて刻み、そしてその上に粘着テープ
を張り付けた後、これを勢いよく剥がすことにより、該
粘着テープによる塗膜の剥離の有無並びにその程度で評
価する手法である。

その評価結果を第２表に示す。なお、第２表には、それ
ぞれの試片の塗装前の水濡れ性についての評価結果も、
水濡れ性角度として併ゼで示されている。

これら第１表及び第２表の結果から明らかなように、焼
鈍皮膜の上に塗膜が形成された試片の塗膜密着性は、何
れもエメリベーパ仕上げや酸洗による塗膜下地処理に比
べて優れた塗膜密着性を示しており、また焼鈍処理の条
件によっては化成皮膜処理を上回る性能を示しているの
である。このように、焼鈍により変質した表面（酸化銅
の形成）が塗装下地として有効であり、それが化成皮膜
に変わり得ること、そして少なくともペーパ研磨（サン
ドブラスト）、酸洗よりも優れたものであ°ることを示
しているのである。

また、焼鈍被膜を形成せしめたものは水濡れ性において
も優れており、塗料とのなじみ性が良いことも明らかで
ある。

皇欣…鳳団号 ○：剥離、膨れ無し △：点状剥離有り ×：面状剥離有り 第１表 特開昭５９−２１４６４０　（５） 実施例　２ 実施例１で得られたアルミニウム黄銅材料から成る冷間
圧延材をアルカリ脱脂洗浄し、さらにアセトン脱脂して
、幅３０＋ａｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１鶴の試料を得
た。この試料を下記第３表及び第４表に示される焼鈍条
件下に焼鈍炉にて焼鈍処理を施し、得られた焼鈍試料に
ついて、カソード還元法によってそれぞれの膜厚を求め
た。なお、焼鈍後の試料は、膜厚測定及び塗装までの室
温保管中の表面酸化（所謂変色）を避けるために、低湿
度の恒温槽（２６℃）に保管された。

また、これら各種の焼鈍試料に対して、実施例１と同様
にして２０μの防食塗膜を形成し、それら塗装試料につ
いて、−４００〜−８００ｍＶ　（カロメル電極基準）
にて２ｍ／秒で循環される海水中にて１０日間、電気防
食下（５０ｍＶピンチで電位を変える）に晒した後、ク
ロスカットテープテストにてそれら塗装試料についての
塗膜剥離状況を観察した。

それぞれの結果を、第３表及び第４表に併せて示した。

第３表及び第４表の結果から明らかなように、何れの焼
鈍試料とも、サンドブラスト処理試料より優れており、
また酸洗試料に対しても、焼鈍酸化皮膜の厚みも関係す
るが、その酸化皮膜の厚みが１０〜１５００人のものに
あっては、酸洗試料よりも優れた塗膜密着性を示すこと
が明らかとなった。

■ ６［ 実施例　３ 外径２５．４鰭、肉厚１．２５鰭、長さｔ５０００鶴の
アルミニウム黄銅材料（Ｊ　ｌ５−Ｈ−３３０Ｑ　　Ｃ
−６８７１）から成る抽伸管（試料Ｎ０１゜２．４．５
）及び１０％キュプロニッケル材料くＪＩＳ−Ｈ−３３
００Ｃ−７０６０）から成る抽伸管（試料１１１ｏ、　
３及び６）を、それぞれ１−リクレンにて脱脂した後、
還元性ガス：ＤＸガス（０２；１０１０００ｐｐ中にお
いて、６５０℃×１５分間の焼鈍処理をそれぞれ行なっ
た。なお、試料歯２の抽伸管については、脱脂後、粒径
２００μのアルミナにより３０秒間のブラスト処理を行
ない、そして上記条件下の焼鈍処理を施した。かくして
得られた焼鈍試料の焼鈍酸化皮膜の厚さをカソード還元
法で測定したところ、１５０人であった。

また、かくして得られた試料管のうち、試料Ｎｏ、４及
び６のものについては、サンドブラスト処理を施して焼
鈍による酸化皮膜を除去し、さらに試料Ｎｌ１５のもの
については塩酸による酸洗処理を施した。

次い゛で、この得られた試料Ｎｏ、　１〜６の試料管に
ついて、常乾型の市販のアルキッド樹脂系錆止め塗料［
中国塗料（株）製ＬＺＩプライマーｊ、若しくはエポキ
シ樹脂系塗料１：？ｌｌＩ東塗料（株）製ネオゴーゼ２
００］を、膜厚が２０μとなるように、スプレー塗装手
法により全長塗装を行ない、内面防食塗装管をそれぞれ
得た。

かくして得られた各種の内面防食塗装管を、それぞれ人
工海水通水装置にセットし、その管端部を一７００ｍＶ
（カロメル電極基準）にて電気防食しつつ、３ケ月間連
続通水試験を施した後、その試験後の塗装管について、
その内面の塗膜の密着性をクロスカットテープテスト法
により評価し、その結果を下記第５表に示した。

かかる第５表の結果から明らかなように、本発明に従う
試料Ｎｏ、　１〜３のものにあっては、管端部の電気防
食に対して何れも優れた塗膜密着性を示すのに対して、
サンドブラスト或いは酸洗処理した塗装下地を採用した
試料歯４〜６のものにあっては、電気防食により塗膜の
密着性が損なわれ、クロスカットテープテストの結果、
剥離し易くなっていることが理解されるのである。

出願人　住友軽金属工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　熱交換器に取り付けられ、管内に冷却流体が
   流通せしめられる、熱交換管としての長尺の内面防食塗
   装皮膜付き銅合金管にして、焼鈍により形成した酸化皮
   膜を下地として、その上に所定の樹脂塗料にて形成され
   た防食塗装皮膜を有してなる熱交換器用内面防食塗装皮
   膜付き銅合金管。
2. （２）前記酸化皮膜が、６０００人を越えない厚さで形
   成されている特許請求の範囲第１項に記載の銅合金管。
3. （３）　　前記酸化皮膜が、酸素を僅かに含む還元性ガ
   ス雰囲気下若しくは不活性ガス雰囲気下における焼鈍操
   作によって形成されたものである特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の銅合金管。