JPS6082634A - 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％　、亜鉛５５　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大きな制約となる。さら如は、
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まれてきた。

本発明はかかる点に鐵み、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１０〜４０　ｗｔ係、錫０．０５〜１．０
ｖｙｔ係、アルミニウム０．０５〜ａ１ｗｔ係を含み。

ヒＺ；ｏ、ｏｏｓ〜０．Ｉｗｔ幅、アンチモン０．００
５〜０．１　ｗｔ係の内何れか１鍾又は２種を合計０．
００５〜０．２　ｗｔｔＩ）含み、さらにホウ素０．０
０５〜ｏ、　１　ｗ’ｃ％　、ニッケルＱ、ｏ　Ｏ５−
１，Ｏｗｔｑ６．ケイ素０．００５−１、Ｏｗｔ４　、
コバルト０００５〜１．０ｗｔ％　クロム０００５〜１
．０ｗｔ％。

マンガン０．００５−１．Ｏｗｔ％　、テルル０．ＯＯ
５−１，０ｗ１１４゜イ：／ジウム０．００５−１．Ｏ
ｗｔ％　、チタ７０．００５〜１、　Ｏｗｔ％、ジルコ
ニウム０．００５−１．Ｏｗｔ４　、　ハフニウムｏ、
ｏｏｓ　〜ｔｏ　ｖｚｔ％　、ベリリウム０．００５−
１、　Ｏｗｔ％、　マグネシウム０．００５〜１．Ｏｗ
ｔ％　、銀０００５〜１．Ｏｗｔ係、カドミウム０．０
０５〜１．０ｗｔ％。

ゲルマニウム０．００５〜ｔｏｗ−＋４の内側れか１種
又は２種以上を合計０．００５〜２．ｏｗｔ％含み、残
部銅及び不可避的な不純物から彦る合金、及び該合金を
最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５＋＋＋ｍ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５〜２０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α０１５朝以下
となるように調整した後、さらに３〜２０％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１本発明合金の基本材料となる
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１０〜４ｏｗｔ％
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
、及び亜鉛含有量が４０　ｗｔ’Ｚ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。

錫の含有量を００５〜１゜Ｏｖｔ％とする理由は。

錫の含有量が０．０５　ｗｔ’１８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％を越えるとその効果が飽和するためで
ある。アルミニウム含有量を０．ａ５〜ｔ　ｏ　ｗｔ％
とする理由は、アルミニウムの含有量が０．０５　ｗ鰻
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係を越えるとその効
果が飽和するためである。またヒ素、アンチモンの内何
れか１穏又は２踵を合計０００５〜０．２ｗｔ％とする
理由は。

０、　ＯＤ　Ｓ　ｗｔ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、０．２Ｗｔ’
％を越えるとその効果が飽和するためである。

さらに、ホウ素、ニッケル、ケイ素、コバルト、クロム
、マンガン、テルル、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、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々く１機
械的強度を改善する作用をなすものである。０．００５
ｗｔ％未満ではその効果が得られず、２．０ｗｔ％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０．０１５ｍ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
抑制することができΣことを知見した。

また本発明者らは、耐食性に及は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υ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Ｑ、Ｏｊ５ｍ以下に限定した理由は。

結晶粒度が０．０１５ｍ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ある。

また本発明合金を最終焼鈍した後、３〜２０係の加工度
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％未満でははんだ付は性の向上が認められず、ま
た２０チを越えると機械的強度が高くなシ、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ガ合金であるため、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１圏厚さの板とし
、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咽厚さの諸組成
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　１．３１ 硫酸ナトリウム　１．５２ 塩化ナトリウム　１．６！ 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姉ついての試験は第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６秒間浸漬し、その後
取シ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１ｍ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８０覇、
深さ６０口の円筒形ルツボにＳｎ　２０　ｗｔ係−Ｐｂ
　８０　ｗｔ係からなるはんだを３６０℃に加熱して溶
湯をつ＜シ、その中に降下速度２５　ｍ／ｓｅｃでサン
プル（表面を清浄にした幅１０濁、長さ５０ｗｎ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６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
おり、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１９４〜５４９μ。

溶接部で２７８〜７０４μに達するのに対し。

本発明合金（試料番号７〜２７）は最低値３３μ〜最高
値９４μ、溶接部で最低値６２μ〜最高値１７０μ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００１５闇以下の合金はより
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３２〜
３５Ｋｆ／−であるのに対し２本発明合金（試料番号７
〜２７）は４０〜４８　Ｋｇ／　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１強度
に優れているが、さらに結晶粒度が０、０１５朝以下で
あるもの（試料番号ＩＱ、　１８゜２０．２５）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０．０１５ｍ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係の冷間圧延を
施したもの（試料番号７〜２１）は同冷間圧延を施して
いないもの（試料番号２２〜２７）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圧達するまでの時間による）にお
いて２．２９〜２．４１秒と比較的長時間かをるのに比
べてよシ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閣の合金パ
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朋の合金パイプ（長さ１０ｍｍ）２；　自由
落下体（重量２００ｇｗ） ６：支持台 ４：加熱保持炉 ａ：バイブ内径（Δ２０圏） ｂ：パイプ外径（９２２筋） Ｃ：落下体２の落下距離（５０ｗｍ） 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図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１亜鉛１０〜４０ｗｔ係、錫α０５〜１．　Ｏｗｔ
   係。 アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔｌを含み、さらに
   ヒ素０．０　Ｏ５〜０．１ｗｔ％、アンチモンｏ、　ｏ
   　ｏ　ｓ〜０．　Ｉ　ｗｔ係の内何れか１種又は２種を
   合計０、００５〜０．２ｗｔ係含み、さらにホウ素［１
   ，００５−ａ　１　ｗｔｌ　、ニッケル０．００５〜１
   ．Ｏｗｔｌ、ケイ素０．００５〜１．　Ｏｗｔｌ、コバ
   ルト０．０　［１５〜ｊ、Ｏｗｔｌ。 クロム０．００５〜１．Ｏｗｔ係、マンガン０．００５
   〜１、　Ｏｗｔｌ、テルル０．００５〜１．Ｏｗｔ係、
   インジウム０．００５〜１．０　ｗｔｌ、チタンｏ、ｏ
   　ｏ　ｓ　〜ｔｏ　ｗｔｌ　。 ジルコニウム０．００５〜ｉ、　ｏ　ｗｔｌ　、ハフニ
   ウム０００５〜１．０ｗｔ％、ベリリウム０．００５〜
   １．Ｏｗｔ壬。 マグネシウム０．００５−１．Ｏｗｔｌ、１ｉｌｏ、０
   ０５〜１、　Ｏｗｔｌ　、カドミウムα００５〜１．Ｏ
   ｗｔｌ　、ゲルマニウム０．００５〜ｔｏｗｔ％の内何
   れか１種又は２種以上を合計Ｑ、００５〜２．Ｏｗｔ％
   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。 Ｑ）　最終焼鈍で結晶粒度がａｏ　１５Ｍ以下となるよ
   うに調整した亜鉛１０〜４０　ｗｔｌ　、錫０．００５
   〜１．　ＯｗＩＪ　、アルミニウム０．０５〜１．　Ｏ
   ｗｔｌを含み、さらにヒ素Ｑ、００５〜０．１ｗｔ％、
   アンチモン０．００５〜αｉ　ｗｔｌの内何れか１種又
   は２種を合計０．００５〜０．２ｗｔ１含み、さらにホ
   ウ素１００５〜０．１ｗｔチ、ニッケル０．００５〜１
   ．０ｗｔ％。 ケイ素Ｑ、００５〜１．Ｏｗｔ係、コバルト０．００５
   〜１，０ｗｔ％　、クロム０．００５〜１．Ｏｗｔｌ、
   マンガン０．００５〜１．　Ｏｗｔ係、テルル０．００
   ５〜１．Ｏｗｔチ、インジウム０．００５〜１．Ｏｗｔ
   ｌ　、チタン０．００５−１．Ｏｗｔｍ　。 ジルコニウム０．００５〜１．０ｗｔ１．ハフニウム０
   ．００５−１．Ｏｗｔｌ　、ベリリウム０．００５−１
   ．Ｏｗｔｌ　。 マグネシウム０．００５〜ｉ、Ｏｗｔチ、銀α００５〜
   １．Ｏｗｔ＊　、カドミウムα００５〜１．０ｗｔ％、
   ゲルマニウム０．００５〜１．Ｏｗｔ’ｊの内何れか１
   種又は２種以上を合計０．００５〜２．Ｏｗｔｌ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０．０１５調以下となる
   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係、錦０．０５〜
   １．　Ｏｗｔ壬、アルミニウム０．０５〜１．　Ｏｗｔ
   係を含み、さらにヒ素α００５〜０．１　ｗｔ壬、アン
   チモン０．００５〜０．１ｗｔ％の内側れか１種又は２
   種を合計０．００５〜［Ｌ２ｗｔ％含み、さらにホウ素
   ０．００５〜０．１ｗｔ％、ニッケル０００５〜１．０
   ｗｔ％、ケイ素０．００５〜１．０ｗｔ％、コバルト０
   ．００５−１．Ｏｗｔ９１８．クロム０．００５〜１．
   Ｏｗｔ％。 マンガン０００５〜ｔ　ｏ　ｗｔｑ６．テルル０．００
   ５〜１．０ｗｔ％、インジウム０．００５〜１．０ｗｔ
   ％、チタンＱ、ｏ　Ｏ５−１，Ｏｗｔ％　、ジルコニウ
   ム０．００５〜１．Ｏｗｔ％。 ハフニウムｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ係、ベリリウム０．
   ０’０５−１．　Ｏｗｔｑｂ、　−ｑグネシウム０．０
   ０５〜ｊ、Ｏｗｔ％　。 銀０．［１０５〜１．０ｗｔ％、カドミウムＯ，［ｉ０
   ５〜１．０ｗｔ覧ゲルマニウム０．００５〜１．０ｗｔ
   ％の内側れか１種又は２種以上を合計０．００５〜２．
   ０ｗｔ％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）最終焼鈍後さらに６〜２０％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係、アルミニウム０．０５〜１．０ｗｔ％
   を含み、さらにヒ素０．００５〜０．１　ｗｔＬｌｙ、
   アンチモン０．［］０５〜ｏ、１ｗｔ％の内側れか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係、ニッケルα００５〜
   １、Ｏｗｔ係。 ケイ素０．００５〜１．０ｗｔ％、コバルト０．００５
   〜１０ｗｔ係、クロム０．００５〜１．０ｗｔ％、マン
   ガン０００５〜１．　ＯＷｔ係、テルル０．００５〜１
   ．０ｗｔ％、インジウム０．００５〜１．０ｗｔ％、チ
   タン０．００５〜１．Ｏｗｔ％　。 ジルコニウム０．００５〜１．０Ｗｔ４＋、ノーフニウ
   ムｏ、ｏｏｓ〜１．０ｗｔ％、ベリリウム０．００５〜
   １．０ｖｉｔ係。 マグネンクムｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ係、銀０００５〜
   １．Ｏｗｔ％　、カドミウム０．００５−１．Ｏｗｔ％
   　、ゲルマニウム０．００５〜１．０ｗｔ％の内側れか
   １種又は２種以上を合計ｏ、ｏｏｓ〜２．Ｏｗｔ％含み
   、残部鋼及び不可避的な不純物からなる４食性に優れた
   銅合金。