JPS6082632A - 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。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。又自動車の走行中にラジェー
ター排気ガス、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係、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く々シつ
つある。

さらにまた、近年２％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）７チユーブ（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羽料として優れた耐食性を有する
鋼合金を提供するものでおる。

本発明は、亜鉛１０〜４０ｗｔ％、りんｏ、　ｏ　ｏ　
ｓ−０，０７０ｗｔ’Ｚ　、錫０．０５−１．　Ｏｗｔ
ｌ　、アルミニウム００５〜１゜Ｏｗｔｌを含み、ヒ素
０．００５−０．１　ｗｔｌ、アンチモン０、ｏ　ｏ　
ｓ　〜ｏ、　１ｗｔ％の内側れか１種又は２種を合計０
．００５〜０．２ｗｔ係含み。

さらにホウ素０．００５〜０．１　ｗｔｌ　、　ニッケ
ル０．００５〜１．　Ｏｗｔ憾、ケイ素０．００５〜１
゜０ｗｔ％、コバルト０．００５〜１．０ｗｔ％、クロ
ムＱ、００５〜１．Ｇｗｔ係、マンガン０．００５〜１
．Ｏｗｔｌ　、チルｋ　Ｏ，００５〜１．０　ｗｔｑｂ
。

インジウムｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ係、チタン０．００
５〜１、　Ｏｗｔ係、ジルコニウム０．００５〜１．０
ｗｔ％、ハフニウム０．００５〜１．Ｏｗｔｌ　、ベリ
リウム０．００５〜１、　Ｏｗｔ係、マグネシウム０．
００５〜ｔＯｗｔ係、銀０、００５〜１．０ｗｔ％、カ
ドミウム０００５〜１．０ｗｔ％。

ゲルマニウムＱ、ＧＯ５〜１．Ｏｗｔ’ｌの内側れか１
種又は２種以上を合計Ｑ、００５〜２．Ｏｗｔ％含み、
残部鋼及び不可避的な不純物からなる合金、及び該合金
を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５＋ｍｎ以下となるよ
うに調整した合金、及び該合金を最終焼鈍後３〜２０係
の加工度で冷間圧延を施した合金。

ならびに該合金を最終焼鈍で結晶粒度が００１５爛以下
となるように調整した後、さらに５〜２０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及び内容の限定理由
を説明する。銅と亜鉛は２本発明合金の基本羽料となる
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１０〜４０ｗ優と
する理由は。

亜鉛含有量が１ｏ　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を越えると銅−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ａ００５〜０．０７０　ｗｔｌとする理
由は、りんの含有量がｏ、　ｏ　ｏ　５　ｗｔ％未満で
は耐食性の改善がみられず、逆にりんの含有量が００７
０ｗｔ％を越えると耐食性は改善されるが５粒界腐食の
徴侯が見られるためである。錫の含有量がα０５　ｗｔ
４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、０ｗｔ％を越えるとその効
果が飽和する穴めである。

アルミニウム含有量を０．０５〜ｔ　ｏ　ｗｔ４とする
理由は、アルミニウムの含有量が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、またｔ　ｏ　ｗｔ’ｌを越えると、その効
果が飽和するためである。またヒ素。

アンチモンの内側れか１種又は２種を合計０００５〜０
．２　ｗｔ係とする理由はｙ’　ｏ、　Ｏ０５ｗｔ係未
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、０．２ｖｉｔ％を越えるとその効果が飽
和するためである。

サラに、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、ノ・フニウム、ヘリリウム、マ
グネシウム、銀、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なすものである。

０、　Ｏ０５ｗｔ％未満ではその効果が得られず、２．
Ｏｗｊ４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０．０１５餌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
よって起と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調査を行っ
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幅に抑制すること力
Ｓできることを知見したまた本発明者らは耐食性に及ば
ず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ことができることを知
見した。

結晶粒度を０．０１５＋＋＋ｍ以下に限定した理由は結
晶粒度が０．０１５ｗｎを越えると溶接割れが発生し易
くな）、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後３〜２０％の加工度で
冷間圧延を施す理由は、冷間圧延を施すことによｐ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、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、特妬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ょシ１ｔＫＭ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っ１！ｌＩ！Ｉ
厚さの諸組成の合金を突き合せＴＩＧ溶接することによ
り作製した。耐食性試験は１ｔの蒸留水に炭酸ナトリウ
ム　１，３ｆ 硫酸ナトリウム　１．５グ 塩化ナトリウム　１．６ｆ 全各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００ゴ
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建ついての試験は第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。

その時変形したバイブ断面を顕微鏡によって観察し粒界
破壊の有無を確認し、と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１Ｂ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付
は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８０ｍ、深
さ６０Ｗ＋の円筒形ルツボにＳｎ２０ｗｔ９Ｓ−Ｐｂ８
０ｗｔ％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　ｔａｎ　／　ｓｅａでサ
ンプル（表面を清浄にした幅１０■、長さ５ｏ閾の形状
）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１９９〜３２４μ。

溶接部で３４８〜７２９μに達するのに対し。

本発明合金（試料番号７〜２８）は最低値２７μ、最高
値９０μ、溶接部で最低値４５μ、最高値１６９μ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υ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３２〜
３１Ｋｆ／−であるのに対し１本発明合金（試料番号７
〜２８）は４２〜４８　Ｑ　／　４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１強度に
優れているが、さらに結晶粒度が０．０１５ｖｚ以下で
あるもの（試料番号７，１２゜１４、１５．２Ｌ　２７
　）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溶接割れ性が改径
される。逆に結晶粒度がＱ、０１５ｓ＋ａ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％の冷間圧延を
施したもの（試料番号７〜２２）は同冷間圧延を施して
いないもの（試料番号２３〜２８）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（よる）にお
いて２．２３〜２．３４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。

第　２　表 第　３　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１間の合金パイプ（長さ１
０ｆｉ）２：　自由落下体（重量２００ｇｗ　）３：支
持台 ４：加熱保持炉 ａ：゛バイブ内径（σ２０霧） ｂ：パイプ外径（９２２間） Ｃ：落下体２の落下距離（５０篇） 特許出頭人　日本鉱業株式会社 代理人　弁理士（７５１Ｓ９）並川啓志第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　亜鉛１０〜４０ｗｔチ、りん０．００５〜０．
   ０７０ｗｔチ。 錫０．０５〜１．　Ｏｗｔｌ、アルミニウムＯ，ＣＩ５
   〜１、　ＯｗｆＡを含み、さらにヒ素０．００５−（１
   １ｗｔｌ。 アンチモン０．００５〜０．１ｗｔ％の内側れが１種又
   は２種を合計０．００５〜０．２ｗｔ％含み、さらにホ
   ウ素０．００５〜０．１ｗｔチ、ニッケルＱ、００５〜
   ｔ　Ｏｗｔ叱ケイ素０．００５〜１．Ｏｗｔｌ、コバル
   ト０．００５−１．０ｗｔ％、クロム０．００５〜・１
   ．Ｏｗｔ憾、マンガンα００５−１．　Ｏｗｔｌ　、テ
   ルル０．００５−１．Ｏｗｔｌ　、インジウム０．００
   ５−１．　Ｏｗｔｌ　、チタン’　０．００５〜１．Ｏ
   ｗｔｌ。 ジルコニウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ハフニウムａ
   、　ａ　ａ　ｓ〜１．Ｏｗｔチ、ベリリウムａ、ａａｓ
   〜１．ＧＷｔチ。 マグネシウム０．００５〜１．Ｏｗｔ係、銀Ｃ１，ｏ　
   ｏ　ｓ〜１．０ｗｔ％、カドミウムα００５〜１、Ｏｗ
   ｔｌ　、ゲルマニウムｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔチの内側
   れが１種又は２種以上を合計［１，００５〜２．ｏ　ｗ
   ｔｌ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１０〜４０ｗｔ％、シん０、００５〜
   ｎｏ’７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．　Ｏｗｔチ。 アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔｌを含み、さらに
   ヒ素０．００５〜０．１ｗｔ９６　、アンチモｙ　Ｏ，
   ＯＯ５〜０．１　ｗｔｌの内側れか１種又は２程を合計
   ０．００５〜０．２ｗｔチ含み、さらにホウ素０．００
   ５〜０．１　ｗｔチ、ニッケル０．００５〜１．０ｗｔ
   ％、ケイ素・０．０　Ｏ５−１，ｏ　ｗｔｌ、コバルト
   ［１，ｏ　０５−１．Ｏｗｔｌ　。 クロム０．００５〜１．０ｗｔ％、マンガン０．００５
   〜１．０ｗｔ％、テルルｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔチ、イ
   ンジウム０．００５〜１．Ｏｗｔｌ　、チタン０．００
   ５−１．Ｏｗｔｌ、ジルコニウムａｏ　Ｏ５−１，Ｏｗ
   ｔｌ　、　／・７　＝ウム０．００５〜ｔ　ＯｗｆＡ　
   、ベリリウム０．００５−１．Ｏｗｔ俤、　？グネシウ
   ム０．００５〜１．Ｏｗｔチ、銀０．０　Ｏ５〜１．Ｏ
   Ｖｔ％、カドミウム０．００５−１．Ｏｗｔｌ、ゲルマ
   ニウム０．００５〜１．０ｗｔ１の内側れか１種又は２
   種以上を合計０．００５〜２．０ｗｔ１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０．０１５＋ｕ以下とりる
   ように調整したのち、さらに３〜２０係の加工度で冷間
   圧延をほどこした亜鉛１０〜４０ｗｔ％　、りん０．０
   ０５−０．０７０ｗｔ５．錫α０５〜１．Ｏｗｔ％　、
   アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔｌを含み。 さらにヒ素０．００５〜０．１ｗｔ％、アンチモン０．
   ００５〜０．１　ｗｔｌの内側れか１種又は２種を合計
   ０．００５〜０．２ｗｔ係含み、さらにホウ素［）、［
   ｌ　０５〜Ｑ、　１　ｗｔｌ、ニッケル０００５〜１．
   ０ｗｔ％、ケイ素０．００５〜１．０ｗ１Ｊ、コバルト
   ０．００５〜１．Ｏｗｔ係。 クロム１００５〜１．　Ｏｗｔチ、マンガンｏ、ｏｏｓ
   〜１．Ｏｗｔ％、テルル０．００５〜１．Ｏｗｔチ、イ
   ンジウム０、００５〜１．Ｏｗｔ係、チタン０．００５
   〜１．Ｏｗｔ係、ジルコニウム０．００５〜１．Ｏｗｔ
   係、）１フニウムｏ、ｏｏｓ−１，ＯｗＩＪ　、ベリリ
   ウムｏ、ｏ　ｏ　ｓ　〜ｉ、ｏ　ｗｔｌ　、マグネシウ
   ム０．００５〜１．Ｏｗｔチ、銀０．００５〜１．Ｏｗ
   ｔもカドミウム０．００’５〜１．０ｙｔｌ、ゲルマニ
   ウム０．００５〜１．０ｗｔ％の内側れが１種又は２種
   以上を合計０．００５〜２．０ｖｒｔ％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％の加工度で冷間圧延
   をほどこした命鉛１ｏ〜４０　ｗｔｌ　、りん０．００
   ５〜０．０７０　ｗｔｌ、錫０．０５−１．　Ｏｗｔ４
   　。 アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔｌを含み、さらに
   ヒ素０．００５〜０．１ｗｔ係、アンチモン０．００５
   〜ｏ、　１ｗｔ％の内側れが１種又は２種を合計０．０
   ０５〜０．２　ｗｔｌ含み、さらにホウ素０．００５〜
   ０１１ｗｔ％。 ニッケル０．００５〜１．Ｏｗｔ係、ケイ素（ＬＯＯ５
   〜ｉ、。 ｗｔｌ、：＋バルトＱ、００５−１．Ｏｗｔｌ　、りｏ
   　ム０．００５〜１．　Ｏｗｔｌ、　マンガン０．００
   ５〜１．Ｏｗｔｌ、テルル０．００５〜１．Ｏｗｔ４　
   、インジウム０．００５〜１．Ｏｗｔ％　、チタｙ　０
   ．００５〜１．Ｏｗｔｌ　、　ジルコニウム０、００５
   〜１．Ｏｗｔ係、ハフニウム０．００５〜１．Ｏｗｔ係
   。 ベリリウム０．００５〜１．　Ｏｗｔｌ　、マグネシウ
   ム０００５〜ｔｏ　ｗｔｑ６．銀０．００５〜１．Ｏｗ
   ｔ係、カドミウム０．００５〜ｔＯｗｔチ、ゲルマニウ
   ム０．００５〜１．　Ｏｗｔｌの内側れが１程又は２種
   以上を合計０．００５〜２．ｏｗｔ４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。