JPS6082630A - 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、特に自動車等釦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。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エンジン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。又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ＳＯ２ガス等にさらされている場合妬は外面からも
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鋼６５
　Ｗｔ９６　、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。しかしガから鋼合金溶接管は、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
食性が大巾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。

このよう々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（Ｗ）、フィン等に耐食性の向上が
要求されると同時罠、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きた。

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１０〜４０ｗｔ係、シん０．００５〜０
．０７０　ｗｔ係、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔ係、アル
ミニウム０．０５〜ｔ　Ｏｗｔ％を含み、さらにホウ素
０．００５〜０．１　ｗｔ％　、　−ツケルα００５〜
１．０　ｗｔ％　、ケイ素０．００５〜１．ＯｗｔｑＩ
Ｊ、　コバルト０００５〜１．　Ｏｗｔ係。

クロム０．００５〜１．０ｗｔ％、マンガン０．００５
〜１．０ｗｔ％、テルル０．００５〜１．０ｗｔ％、イ
ンジウム０００５〜ｔ　Ｏｗｔチ、チタン０．００５〜
１．０ｗｔ％、ジルコニウム０．００５〜１．０ｗｔ％
、ハフニウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ベリリウム０
．００５〜１．Ｏｗｔ４　、マグネシウム０．００５〜
１．Ｏｗｔ４　、銀０．００５〜１．０Ｗｔ４．カドミ
ウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ゲルマニウムα００５
〜１、　ｏ　ｗｔ４の内何れか１種又は２種以上を合計
０、０　Ｏ５〜２．０ｗｔ％含み、残部鋼及び不可避的
な不純物からガる合金、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した合金、お
よび該合金を最終焼鈍後６〜２０％の加工度で冷間圧延
をほどこした合金、力らびに該合金を最終焼鈍で結晶粒
度がＱ、０１５１＋１ｍ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施した合金で
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および内容の限定理
由を説明する。銅と亜鉛は１本発明合金の基本材料とな
るもので加工性９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１０〜４ｏ　ｗｔ
％とする理由は。

亜鉛含有量が１０ｗｔ％未満では加工性が悪くなること
、および亜鉛含有量が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。

耐食性および冷間加工性が悪くなるためである。

りんの含有量をＯ，ＯＯ５〜０．０７０　ｗｔ％とする
理由は、りんの含有量がｏ、　ｏ　ｏ　ｓ　ｗｔ％未満
では耐食性の改善がみられず、逆にりん含有量がα０７
０ｗｔ％を越えると耐食性は改善されるが１粒界病食の
徴候が見られるためである。錫の含有量がｏ、　ｏ　ｓ
　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１、０ｖｔｔ、％を越え
るとその効果が飽和するためである。

アルミニウムの含有量を００５〜ｉ、　ＯｗｔｅｌＩと
する理由は、アルミニウムの含有量がＧ、　Ｑ　５　ｗ
ｔ％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チを越えるとそ
の効果が飽和するためである。また、ホウ素、ニッケル
、ケイ素、コバルト、クロム。

マンガン、テルル、インジウム、チタン、ジルコニウム
、ハフニウム、ベリリウム、マグネシウム、鋼、カドミ
ウム、ゲルマニウムは本発明合金の耐食性を阻害するこ
となく機械的強度を改善する作用を々すものでちる。ｏ
ｏｏ　５　ｗｔ％未満ではその効果が得られず、２．Ｏ
ｗ鏝を越えると加工性が低下するためである。

さらに結晶粒度を０．０１５ｍｍ以下に限定した理由に
ついて述べる。高周波誘導溶接もしくは高周波抵抗溶接
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６そこでこのよう々現象について調査を行
なった結果、結晶粒度の影響が大きく結晶粒度を小さく
することにより、このような現象を大巾に抑制すること
ができることを知見した。

また本発明者らは、耐食性に及ぼす結晶粒度の影響につ
いて調査した結果、耐食性特に耐脱亜鉛腐食性は結晶粒
度に依存し、結晶粒度を小さくすることにより耐食性を
向上させるととができることを知見した。

結晶粒度を０．０１５ｍｍ以下に限定した理由は。

結晶粒度が０．０１５ｍｍ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
。

また本発明合金を最終焼鈍したのち３〜２０係の加工度
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係未満でははんだ付は性の向上が認めら
れず、また２（１％を越えると機械的強度が高くなり成
形性特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、良好な耐食性および耐溶接割
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ｆｉ１＋ｕ＋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
に示される結晶粒度に調整した。強度は引張強さと伸び
で評価し、結果を第３表に示した。耐食性試験に供する
溶接部材は第２表に示される結晶粒度をもつ１訪厚さの
諸組成の合金を突き合せＴ工Ｇ溶接することによシ作製
した。耐食性試験は１ｔの蒸留水に炭酸ナトリウム　１
．６２ 硫酸ナトリウム　１，５を 塩化ナトリウム　１．６２ 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４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＋
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５表に示した。

さらに第２表に示された結晶粒度をもつ１關厚さの合金
を第６表に示す加工度で冷間圧延を加えたのちはんだ伺
は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８０藺、深
さ６ＯＮの円筒形ルツボにＥｌｎ　２０　ｗｔチーＰｂ
　８０　ｗｔチからなるはんだを３６０℃に加熱して溶
湯をつくり、その中に降下速度２５　ｗ／　ａθＣでサ
ンプル（表面を清浄にした幅１０ｍ、長さ５ＯＮ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７表に示した。

第３表、第４表、第５表、第７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浴接した場合溶接
部において優れた耐食性を示すとともに強度も向上して
おシ、さらには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１９４μ〜３７０μ。

溶接部で３４５μ〜８００μに達するのに対し本発明合
金（試料番号７〜２６）は最低値２２μ〜最高値７６μ
、溶接部で最低値５５μ〜最高値１６０μ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。

また比較合金（試料番号１〜６）では引張強さが３６〜
３８　Ｋｌ／ｙ、Ａであるのに対し１本発明合金（試料
番号７〜２６）は４２〜４８躬省と強度が向上している
ことが分る。

また本発明合金は、上記のように耐脱亜鉛腐食性２強度
に優れているが、さらに結晶粒度が０．０１５ｗ以下で
あるもの（試料番号８．１１．１２゜１５、１８；、１
９，２０．、２１．２５）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性の発生
がなく溶接割れ性が改善される。逆に結晶粒度が０．０
１５ｍ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７〜２０）は同冷間圧延を施して
いないもの（試料番号２１〜２６）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
いて２．１０秒〜２．３５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　２　表 第　３　表 第　４　表 第５表 第６表 第　７　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
説明図である。 １：厚さ１關の合金パイプ（長さ１０ｕ）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（ｚ２０貼） ｂ：パイプ外径（ｚ２２閏） Ｃ：落下体２の落下距離（ｓ　ｏ＋ｕ）特許出願人　日
本鉱業株式会社 代理人　弁理士（’７５６９）並川啓志第１回

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　亜鉛１ｏ　〜４０ｗｔ％＋　ｂん０．００５〜
   ０．０７０　ｗｔｌ　。 錫０．０５〜１．Ｏｗｔ係、アルミニウム０．０５〜１
   ．０ｗｔ％を含み、さらにホウ素０．００５〜０．１ｗ
   ｔ％。 ニッケル０．００５〜１．０ｗｔ％、ケイ素０．００５
   〜１，０ｗｔ％　、コバルト０．００５〜１．Ｏｗｔ％
   　、クロム０．００５〜１．　Ｏｗｔｌ、マンガン００
   ０５〜ｔｏｗｔ係、テルル０．００５〜１．０ｗｔ％、
   インジウムＯ，ＯＯ５〜１．０ｗｔ％、チタン０．００
   ５〜１．０ｗｔ％、ジルコニウム０．００５−１．Ｏｗ
   ｔ４　、　ハフニウムＱ、Ｏ［１５−１，Ｏｗｔｌ　。 ベリリウムｏ、ｏｏｓ〜ｉ、ｏ　ｖ＋ｔ％　、マグネシ
   ウム０．００５−１．Ｏｗｔｌ　、銀０゜００５−１．
   Ｏｗｔ４　、カドミウム０００５〜１．０ｗｔ％、ゲル
   マニウム０．００５〜ｔ　ｏ　ｗｔｌの内何れか１種又
   は２種以上を合計０．００５〜２．０ｗｔ％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）最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍ以下となるよ
   うに調整した亜鉛１０〜４０　ｙｔ’Ａ　、りん０．０
   ０５〜０．０７０ｗｔチ、錫０．０５〜１．Ｏｗｔ壬、
   アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔｌを含み、さらに
   ホウ素０．００５〜０．１　ｗｔｌ、　ニッケル０．０
   ０５〜１．Ｏｗｔｌ　、ケイ素０．００５〜１．０ｗｔ
   ％、コバルトα００５〜１．Ｏｗｔｗｔｌロムα００５
   〜１．０ｗｔ％、マンガン０．００５〜１．０ｗｔ％、
   テルルＩｌ″００５〜１．Ｏｗｔ％、インジウム０．０
   ０５〜１、Ｏｗｔチ、チタン０．００５〜１．０ｗｔ％
   、ジルコニウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ハフニウム
   ［１，００５〜１．０ｗｔ％、ベリリウム０．００５〜
   １．０ｗｔ％、マグネシウム０．００５〜１．０ｗｔ％
   、銀０．００５〜ｔｏｗｔチ、カドミウム０．００５〜
   １．０ｗｔ％、ゲルマニウム０００５〜１．　Ｏｗｔｌ
   の内何れか１種又は２種以上を合計α００５〜２．０ｗ
   ｔ％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０．０１５Ｈ１以下とガる
   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１０〜４０ｗｔ％、りんＱ、００
   ５〜（ＬＯ７０ｗｔチ、錫１１０５〜１゜０ｗｔ％、ア
   ルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔ４を含み、さらにホ
   ウ素ｏ、ｏｏｓ〜ｏ１ｗｔ％、ニッケル０．００５−１
   ．０　ｗｔ’ｌ　、ケイ素０．００５〜１．Ｏｗｔ％　
   。 コバルト０．ＯＯ’５〜１．Ｏｗｔ係、クロム０．００
   ５〜１、　Ｏｗｔ％、マンガンｏ、ｏ　ｏ　５−１．ｏ
   　ｗｔ％　、テルル０．００５−１．Ｏｗｔ％　、イン
   ジウム０．００５−１．Ｏｗｔ％　。 チタン０．００５〜１．０ｗｔ％、ジルコニウム０．０
   ０５〜１．　Ｏｗｔ％、ハフニウムα００５〜１．Ｏｗ
   ｔ係、ベリリウム０．００５〜１．０ｖｒｔ係、マグネ
   シウム０００５−１．　Ｏｗｔ％、銀０．００５〜１．
   Ｏｗｔ％、カドミウム０．００５〜１．Ｏｗｔ係、ゲル
   マニウム０．００５〜１．０ｗｔ％の内何れか１種又は
   ２種以上を合計０．００５〜２．０　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）　最終焼鈍後さらに３〜２０係の加工度で冷間圧
   延をほどこした亜鉛１０〜４０　ｗｔ％　、りん０．０
   ０５−０．０７０　ｗｔ％　、錫α０５−１．　Ｑ　ｗ
   ｔ％。 アルミニウム０．０５〜ｔ　ｏ　ｗｔ％を含み、さらに
   ホウ素０００５〜０．ＩＷｔ係、ニッケルｏ、　ｏ　ｏ
   　ｓ〜ｉ、　ｏ　ｗｔ係、ケイ素０．００５〜１．Ｏｗ
   ｔ係、コバルト［１００５−１，Ｏｗｔ％　、クロム０
   ．００５〜１．０　ｗｔ％　。 マンガフ　０．００５−１．Ｏｗｔ’ｌ　、テルルＣＬ
   ＯＯ５−１、Ｏｗｔ係、インジウム０００５〜１．Ｏｗ
   ｔ係、チタンα００５〜１．Ｏｗｔ係、ジルコニウム０
   ．００５〜１、　Ｏｗｔ％　、　ハフニウム０．００５
   〜１．Ｏｗｔ％　、ベリリウム０．００５〜１．Ｏｗｔ
   係、マグネシウム０．００５〜１．　Ｏｗｔ係、銀００
   ０５〜１．Ｏｗｔ係、カドミウム０、００５〜１．０ｗ
   ｔ％、ゲルマニウムｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜１．Ｏｗｔ係の
   内伺れか１種又は２種以上を合計０００５〜２．　Ｏｗ
   ｔ％含み、残部銅及び不可避的々不純物からなる耐食性
   に優れた銅合金。