JPS6082633A - 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、造水装置々どの熱交換器用の材
料として、４？に自動車等に用いられるラジェーターの
タンク（容器）、チユーズ（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シ、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
　ｗｔｌ　、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なυ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犬きカ制約となる。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壕れてきた。

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ちる。

本発明は、亜鉛１０〜４０ｗｔ係、錫０．０５〜１．０
ｗｔ％、アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔ係を含み
。

さらにヒ素０．００５〜０．１ｗｔ＠、アンチモン０．
００５〜Ｑ、　１　ｗｔｌの内列れか１種又は２穏を合
計０．００５二〇、　２　ｗｔｌ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で結
晶粒度が０．０１５＋ｕ＋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チの加工度で冷間圧延
をほどこした合金、ならびに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したのち、さら
に６〜２０％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。

次に本発明を構成する合金成分及び内容の限定理由を説
明する。鋼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１０〜４０ｗｔ１とする理
由は、亜鉛含有量が１０ｗｔ係未満では加工性が悪くな
ること。

及び亜鉛含有量が４０　ｗｔ’ｊを越えると銅−亜鉛合
金におけるβ相の析出がみられ、耐食性及び冷間加工性
が悪くなるためである。錫の含有量が０．０５　ｗｔ４
未満では耐食性、４′！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、１１ｗｔ’ｌを越えると
その効果が飽和するためでちる。アルミニウムお含有量
を００５〜１，０ｗｔ％とする理由は、アルミニウムの
含有量が０．０５・ｖｒｔ％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、
　Ｏｗｔｌを越えるとその効果が飽和するためである。

さらにヒ素の含有量をα００５〜０．１ｗｔチとする理
由は。

ヒ素の含有量が０．００５　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ａＩ　Ｗｔチを越えるとその効果が飽和するためで
ちる。アンチモンの含有量をＱ、００５〜ｌ　１　ｗｔ
％とする理由は、アンチモンの含有量が０．　Ｏ０５ｗ
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、ｔた０、　１　ｗｔ％を越えると
その効果が飽和するためである。

さらに結晶粒度を０．０１５ｍ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に溶接割れが発生するとと
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、結晶粒度の影響が犬きく、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。

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
上させるこ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０．０１５０を越えると溶接渡れが発生し易
くなυ、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５〜２０チの加工度で
冷間圧延を施す理由は、冷間圧延を施すことによシ本発
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
２ｏ優を越えると機械的強度が高くなυ、成形性特にラ
ジェーターチューブ加工時の成形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
性を示すと共に、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焼
きなましを加えなから冷間圧延により１ｍ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１Ｎ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　１，３２ 硫酸ナトリウム　１．５２ 塩化ナトリウム　１．６１ を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織の合金を第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６秒間浸漬し、その抜
取）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、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龍厚さの合金
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８０１ｕ１
．深さ６０ｍの円筒形ルツボにＳｎ　２０〜ｗｔ％−Ｐ
ｂ　８０　ｗｔ％からなるはんだを３６０℃に加熱して
溶湯をつく９．その中に降下速度２５　ｗ／ｓｅｃでサ
ルプル（表面を清浄にした幅１０ｕ、長さ５０ｍの形状
）を浸漬したときはんだ浴からサンプ長が受ける浮力と
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２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１〜５）では最大脱亜鉛腐
食深さが素材で１９２〜３７２μ。

溶接部で３２７〜７１４μに達するのに対し。

本発明合金（試料番号６〜１５）は最低値６２μ、最高
値８２μ、溶接部で最低値５７μ、最高値１５７μであ
シ、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０．０１５Ｕ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１〜５）では引張強さが６４〜３７　ｈ
／ｒｘＡであるのに対し２本発明合金（試料番号６〜１
５）は４２〜４７　Ｖ４／ａ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。

０．０１５ｍ以下であるもの（試料番号７．１１．１３
゜１５）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。

溶接割れ性が改善される。逆に結晶粒度が。

０．０１５ｓ＋ａを越えるものについては１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６〜１１）は同冷間圧延を施して
いないもの（試料番号１２〜１５）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２．２５〜２．６４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優） 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藺の合金パ
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。 に厚さ１＋ｍの合金パイプ（長さ１０Ｍ）２：　自由落
下体（重量２ｏｏｇｗ） ３：支持台 ４：加熱保持炉 ａ：パイプ内径（ｇ２ｏｍ） ｂ＝パイプ外径（ａ　２２　ｍ　） Ｃ：落下体２の落下距離（ＳＯＸ） 特許出願人　日本鉱業株式会れ 代理人　弁理士（７５６９）並川啓志 第

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　亜鉛１’０−４０　ｗｔ４　、錫０．０５−１．
   　Ｏｗｔ％　。 アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔ％を含み、さらに
   ヒ素０．００５〜［１１ｗｔ係、アンチモンＯ，ＯＯ５
   〜ｏ、　１ｗｔ％の内側れか１種又は２種を合計ｏ、ｏ
   ｏ　ｓ〜０．２Ｗｔ係含み、残部銅及び不可避的な不純
   物からなる副食性に優れた銅合金。 （２）最終焼鈍で結晶粒度が０．Ｑ１５ｍｍ以下となる
   ように調整した亜鉛１０〜４１］ｗ１４．錫０．０５−
   　ｔ　ｏ　ｗｔ％　、アルミニウム０．０５〜１．　Ｏ
   ｗｔ％を含み、さらにヒ素０．００５〜０．１ｗｔ％、
   アンチモン０００５〜０．１ｗｔ％の内側れか−ｉ［ｆ
   又は２種を合計０．００５〜ａ２ｗｔ％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。 （３）最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍ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
   延をほどこした亜鉛１０〜４０ｗｔチ、錫０．０５〜１
   ．　Ｏｗｔ憾、アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔ係
   を含み、さらにヒ素０．００５−０．１　ｗｔ％、アン
   チモｙ　０．００５〜０．１　ｗｔ％の内側れか１種又
   は２種を合計０．（１０５〜０．２ｗｔ９６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）　最終焼鈍後さらに３〜２０チの加工度で冷間圧
   延をほどこした亜鉛１０〜４０　ｗｔ％、錫０．０５〜
   １．　Ｏｗｔ％、アルミニウム０．０５〜１．Ｏｗｔ係
   を含み、さらにヒ素０．００５〜０．１ｗｔ係、アンチ
   モンｃ１．００５〜０．１ｗｔ％の内側れか１種又は２
   種を合計０．００５〜０．２ｗｔ％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。