JPS6082635A - 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】 本発明は耐食性に優れた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、その他
の銅合金に比べて価格も安いため。

広範囲の用途で使用されている。自動車用ラジェーター
としても好んで使用されている戸よ、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、エンシイとラジェーター
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。

また、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シつつある。

さらにまた、近年、特にラジエーターチューブ（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
左ってきた。

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
という欠点をもっている。

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易いという
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鑑み、従来の黄銅を改良し、ラジェ
ーター用材料として耐食性の優れた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、
　Ｇ　ｗｔｌ　、アルミニウムＣ１，０５−１，Ｏｗｔ
ｌを含み、さらにホウ素［１００５〜０．１　ｗｔｌ　
、　＝ツケルｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜１．０ｗｔ％、ケイ素
ｏ、ｏｏｓ〜１．ｏｗｔ壬、コバルト０．００５〜１．
Ｏｗｔｌ、（クロムｑ、００５−１．Ｏｗｔｌ　。

マンガンｏ、ｏ　ｏ５−１．ｏ　ｗｔｌ　、テルル０．
００５〜１．Ｏｗｔ％。

インジウム０．ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ％ｌチタンαｏｏｓ
”−１、Ｏｗｔｌ、ジルコニウム０．００５〜１．Ｏｗ
ｔ％、　ハフニウム０．　Ｏ０５〜ｉ、ｏｗ′を係、ベ
リリウム０．００５〜１．０ｗｔ％、マグネシウム０．
００５〜１０　ｗｔｌ　、銀０、００５〜１．０ｗｔ％
、カドミウム０．００５〜１．０ｗｔ％。

ゲルマニウム０．００５〜ｔｏｗｔ４の内側れか１種又
は２種以上を合計１１００５〜２．０ｗｔ％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
及び該合金を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５圓以下と
なるように調整した合金、及び該合金を最終焼鈍後３〜
２０％の加工度で冷間圧延をほどこした合金、及び該合
金を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５＋ｒａｎ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、耐食性の優れた銅合金に関する。

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１０〜４０　ｗｔｌ
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　ｗｔｌを越えると銅−亜鉛合
金におけるβ相の析出がみられ、耐食性及び冷間加工性
が悪くなるためである。錫の含有量をｃＬ０５〜ｔ　ｏ
　ｗｔ４とする理由は、錫の含有量が［１０５ｗｔ％未
満では耐食性の改善がみられず、またｔ　ｏ　ｗｔｌ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α０５〜１．　Ｏｗｔｌとする理由は、アル
ミニウムの含有量が０．０５　ｗｔ％未満では副食性、
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　ｗｔ４を越えるとその効果が飽和するため
である。また所定の含有量のホウ素、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、銀、カドミウム、ゲルマニウムの内１坪又は
２種以上の含有量を０．００５〜２．０ｗｔ４とする理
由は、これらの元素含有量が０．００５　ｗｔ％未満で
は耐食性の改善が認められず、また２、　Ｏｗｔｌを越
えるとその効果が飽和し、しかも加工性が劣化するため
である。

さらに結晶粒度をａｏｌ　５ｍｍ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こ
とを知見した。そこでこのようガ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００１５−以下に限定した理由は。

結晶粒度がα０１５煽を越えると溶接割れが発生し易く
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、力ｄ１
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２０壬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。

このよう女本発明合金は、良好な耐食性及び耐溶楼割れ
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２％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がら、冷間圧延により１餌厚さの板
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１ｍ厚さの諸組成の合
金を突き合わせＴ工Ｇ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　１，３を 硫酸ナトリウム　１．５ｆ 塩化ナトリウム　１．６ｆ 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＠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８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鰭厚さの合金
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關、
深さ６０Ｍの円筒形ルツボにＳｎ　２０　ｗｔ係−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　ａｔ／ｓｅａでサ
ンプル（表面を清浄にした幅１０Ｍ、長さ５０ｍ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。

′″＄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共に２強度も向
上してお９．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２０１〜３９５μ。

溶接部で３２７〜７２０μ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９５μ２溶接部で最低値３９μ〜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３４〜６
８隔−であるのに対し１本発明合金（試料番号７〜２６
）は４１〜４９Ｋｑ／−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０．０１５ｗ以下であ
るもの（試料番号７．１２．１３゜１９、２３．２４　
）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６〜２０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２．２０〜２．５５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咽の合金パ
イプの断面図、第２図は耐溶接割れ性の試験装置の概略
図である。 １：厚さ１覇の合金パイプ（長さ１０鵡）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（ｆ３２０順） ｂ：パイプ外径（σ２２燗） Ｃ：落下体２の落下距離（５０ＦＩ１１）特許出願人　
日本鉱業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　亜鉛１０〜４０ｗｔ係、錫０．０５〜１．　Ｏ
   ｗｔ係。 アルミニウムｎ、ｏｓ−Ｊ１．ｏ−ｗｔ係を含み、さら
   にホウ素０．００５〜０．１ｗｔ係、ニッケル０．００
   ５〜１．　Ｏｗｔｌ　、ケイ素０．００５〜１．Ｏｗｔ
   係、コバル）０．００５〜１．Ｏｗｔ係、クロム０．０
   ０５〜１．０　’ｗｔ係。 マンガン０．００５〜１．　Ｏｗｔ係、テルルｏ、　ｏ
   　ｏ　ｓ〜１、　Ｏｗｔ４　、インジウム０．００５〜
   １．Ｏｗｔｌ　、チタンＧ、００５〜１．Ｇｖ＋ｔ％、
   ジルコニウム０．００５〜１、　Ｏｗｔ係、ハフニウム
   α００５〜１．Ｏｗｔ係、ベリリウム０．００５〜１．
   Ｏｗｔ壬、マグネシウム０．００５〜ｔ　ｏ　ｗｔｌ　
   、銀０．００５−１．Ｏｗｔ；％　、カドミウム０００
   ５〜ｉ、０ｗｔ％、ゲルマニウム０．００５〜１．０ｗ
   ｔ％の内側れか１種又は２種以上を合計０．００５〜２
   ．　Ｏｗｔｌ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。
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俤、錫０２．０・５〜
   １．　ｏ　ｗｔｌ　、アルミニウム０．０５〜１．ｏｗ
   ｔｌを含み、さらにホウ素０．００５〜０．１ｗｔチ、
   ニッケル０００５〜・１，０ｗｔ％、ケイ素０．００５
   〜１．Ｏｗｔ係、コバルト０．００５〜１，０ｗｔ％、
   クロム０．００５〜１．０ｗ１Ｊ　、　？ンガンα［１
   ０５〜１．０ＷｔＳ、テ＃＃　０．００５〜１．Ｏｗｔ
   ％　、インジウムｏ、　ｏ　ｏ　ｓ−１，Ｏｗｔｌ　、
   チタ゛ン０．００５−１．Ｏｗｔｌ　、　ジルコニウム
   ｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔチ、ハフニウムｏ、　ｏ　ｏ　
   ｓ〜１．　Ｏｗｔ俤、ベリリウム１００５〜１．Ｏｗｔ
   チ、マグネシウムａ００５〜１．０ｗｔ１Ｊ、銀０．０
   ０５〜１．Ｏｗｔチ。 カドミウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ゲルマニウム０
   、ＯＱ５〜１．、Ｏｗｔチの内側れか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。
3. （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チの加工度で冷間
   圧延をほどこした亜鉛１０〜４０ｗｔチ、錫α０５〜１
   ．　Ｏｗｔ俤、アルミニウム０、０５〜１．　Ｏｗｔｌ
   を含み、さらにホウ素ａ：（１０６＝ｌ１１１Ｗｔ係、
   ニッケル０．００５〜１．０ｗｔ％、ケイ素０．００５
   〜１．Ｏｗｔｌ　、コバルト０．００５〜１．０ｗｔ壬
   。 クロムｏ、　ｏ　ｏ　ｓ〜ｔ　Ｏｗｔ９！＋、マンガン
   ０．　Ｏ０５〜ｔ　ｏ　ｗｔｑｂ、テルル０．００５−
   １．Ｏｗｔｌ、インジウム０．００５〜１．０ｗｔ％、
   チタン０．００５〜１．０ｗｔ％。 ジルコニウム０．００５〜１．Ｏｗｔｌ　、ハフニウム
   ０．００５〜１．０ｗｔ％、ベリリウム０．００５〜１
   ．０ｗｔ％。 マグネシウム１００５〜１．０ｗｔ％、銀０．００５〜
   １、　Ｏｗｔｌ、カドミウム０．００５−１．Ｏｗｔｌ
   　、ゲルマニウムα００５〜ｔ　ｏ　ｗｔｌの内何れか
   １種又は２種以上を合計ｏ、ｏｏｓ〜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。
4. （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　ｗｔｌ　、錫０．０５
   〜１．　Ｏｗｔ壬、アルミニウム００５〜１．０ｗｔ％
   を含み、さらにホウ素０．００５〜０．１ｗｔ％。 ニッケル０００５〜１．０ｗｔ％、ケイ素０．００５〜
   ’＋、　Ｏｗｔ憾、コバルトｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ壬
   、クロム０００５〜１．０ｗｔ％、マンガン０．００５
   〜１．　Ｏｗｔｌ　。 テルルｏ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ係、インジウム０．０　
   Ｏ５〜１．　Ｏｗｔ係、チタンｏ、ｏｏｓ〜１．０幅洟
   、ジルコニウム０．００５〜１．０ｗｔ％、ハフニウム
   ｎ、ｏｏｓ〜１．　Ｏｗｔｌ、ベリリウム０．００５〜
   １．Ｏｗｔｑｂ、マグネシウムα００５〜１．０ｗｔ％
   、銀ａ、ｏｏｓ〜１．Ｏｗｔ憾。 カドミウム０．００５〜１．０ｗｔ４．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。