JPS61199043A

JPS61199043A - 耐食性に優れた銅合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPS61199043A
Application number: JP26723885A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kawauchi; 川内　進; Masahiro Tsuji; 正博辻; Kiyoaki Nishikawa; 西川　清明
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1986-09-03

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、遣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）、フィン管の材料として
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
ターは排気ガス、塩分を含む海岸大気、さらには工場大
気のＳ０２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％、亜釦３５ｗｔ％からなる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し）だ場合、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２５〜４０Ｗし％、りん０．００５〜０
．０７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．０ｗｔ％、アルミニ
ウム０．０５〜１．０ｗｔ％、さらに鉄０．００５〜１
．０ｗｔ％、鉛０．００５〜０．３ｗｔ％の白河れか１
種又は２種を合計０．００５〜１．３ｗｔ％、残部銅及
び不可避的な不純物からなり、結晶粒度が０．０１５ｆ
ｆａ以下である耐食性に優れた銅合金並びに亜鉛２５〜
４０ｗｔ、％、りん０．００５〜０．０７０ｗｔ％、錫
０．０５−１．０ｗｔ％、アルミニラ１％０．０５〜１
．０ｗｔ％、さらに鉄０．００５〜１．０ｗｔ％、釦０
．００５〜０．３ｗｔ％の白河れか１種又は２種を合計
０．００５〜１．３ｗｔ％、残部銅及び不可避的な不純
物からなり、結晶粒度が０．０１５閣以下である銅合金
を、３〜２０％の加工度で冷間圧延を施すことを特徴と
する耐食性に優れた銅合金の製造方法に関する。なお、
明細書中の結晶粒度は最終焼鈍後の結晶粒度を意味する
。

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。鉛と亜鉛は本発明合金の基本（オ料とな
るもので加工性、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２５〜４０ｗｔ％
とする理由は、亜鉛含有量が２５ｗｔ％未満では加工性
が悪くなること、および亜鉛含有量が４０ｗｔ％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０．００５−０．０７０　ｗ　ｔ％とする理由は、り
んの含有量が０．００５ｗｔ％未満では耐食性の改善が
みられず、逆にりん含有量が０．０７０ｗｔ％を超える
と耐食性は改善されるが１粒界層食の徴候が見られるた
めである。錫の含有量が０．０５ｗｔ％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１０ｗｔ％を超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０．０５〜１　、Ｏｗ　ｔ％と
する理由は、アルミニウムの含有量が０．０５ｗｔ％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％を超えるとその効果が
飽和するためである。鉄の含有量が０．００５ｗｔ％未
満では耐食性の改善が認められず、また１、０ｗｔ％を
超えるとその効果が飽和するためである。釦の含有量を
０．００５〜０．３ｗｔ％とする理由は、鉛の含有量が
０．００５ｗｔ％未満では耐食性の改善が認められず、
また０、３ｗｔ％を超えると加工性が劣化するためであ
る。以上のようにりん、鉄、鉛の添加によって素材に耐
食性を付加し、錫とアルミニウムを添加することによっ
て素材および特に溶接した場合溶接部に耐食性を付加す
るものである。

さらに結晶粒度を０．０１５ｎｍ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、
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
食性を向上させることができることを知見した。

結晶粒度を０．０１５ｍ＋＋＋以下に限定した理由は、
結晶粒度が０．０１５ａｍを超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％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
により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％を超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、８００℃にて熱間
圧延を行い、厚さ８１ｍの板とした。次に酸洗処理の後
、冷間圧延で厚さ２ｎｍの板とした。

さらに５００’Ｃにて１時間の焼鈍を施した後、冷間圧
延で厚さ１＋＋ｓの板とした。最終的に、第２表に示す
種々の温度で１時間焼きなましを加え、同第２表に示す
結晶粒度に調整した。耐食性試験に供する溶接部材は第
２表に示された結晶粒度をもつＩＩＩＩｆｉ厚さの諸組
成の合金を突き合せＴＩＧ溶接することによって作製し
た。耐食性試験はＩＱの蒸留水に炭酸水素ナトリウム　　　１．３ｇ／Ｑ硫酸ナトリウム
　　１．５ｇ／Ｑ塩化ナトリウム　　１　、６　ｇ　／　Ｑを各々溶かし
た液を液温８８℃に保持し、毎分１００ｍ＋ｌＩの空気
を吹き込み、この液の中に５００時間浸漬した。その時
発生した脱亜鉛腐食深さを溶接部および母材部について
測定し、これをもって耐食性を評価した。その結果を第
３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
いての試験は図１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図２のように衝撃を加えた
。その時変形したパイプの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４表に示した。

さらに第２表に示された結晶粒度をもつ１ｎ１１厚さの
合金を第５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φ８０
ｎｍ、深さ６０ＩＩｆｉの円筒形ルツボにＳｎ２０ｗｔ
％−Ｐｂ８０ｗｔ％からなるはんだを３２０℃に加熱し
て溶湯を作り、その中に降下速度２５ａｍ／　ｓ　ｅ　
ｃでサンプル（表面を清浄にした巾Ｌｏｗ、長さ５０Ｉ
ＩＩ１１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が平衡に達す
るまでの時間（ぬれ平衡時間）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６表に示した。

第３表、第４表、第６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および溶接した場合、溶接部
が優れた耐食性を示すとともに耐溶接割れ性およびはん
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２０３μ〜３５８μ。

溶接部で５３８μ〜７８１μに達するのに対し本発明合
金（試料番号７〜２３）は素材で最低値１２μ〜最高値
６２μ、溶接部で最低値３０μ〜最高値１２３μであり
、耐脱亜鉛腐食に優れていることが分かる。そして本発
明合金の中でも結晶粒度が０．０１５ｍｍ以下の合金は
、より耐脱亜鉛腐食に優れている。

また本発明合金は、上記のように耐脱亜鉛腐食性に優れ
ているが、さらに結晶粒度が０．０１５何以下であるも
のは、第２図に示す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耐溶接割れ性が改善さ
れる。逆に結晶粒度が０．０１５ｍを超えるものについ
ては粒界破壊を起こすので好ましくない。

さらに本発明合金は、上記のように耐脱亜鉛腐食性およ
び耐溶接割れ性に優れているが、これに加えて加工度３
〜２０％の冷間圧延を施したちのく試料番号８〜１４．
１７〜２３）は、同冷間圧延を施していないもの（試料
番号７．１５．１６）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
が平衡に達する時間による）において、１．６Ｃ１，１
，６秒、１．５５秒と比較的長時間かかるのに較べて、
より短時間に平衡に達し、はんだ付は性に優れている。

以上本発明合金は熱交換器用、特にラジェーター用銅合
金として極めて優れた特性を有するものである。

以下余白第１表第２表第３表第　　４　　表第　　５　　表第　　６　　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１ｍｍ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ｌｌｌＩｎの合金パイプ（長さ１０ｍ）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（φ２０ｍｍ）ｂ＝パイプ外径（φ２２画）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜０．０
７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．０ｗｔ％、アルミニウム
０．０５〜１．０ｗｔ％、さらに鉄０．００５〜１．０
ｗｔ％、鉛０．００５〜０．３ｗｔ％の内何れか１種又
は２種を合計０．００５〜１．３ｗｔ％、残部銅及び不
可避的な不純物からなり、結晶粒度が０．０１５ｍｍ以
下である耐食性に優れた銅合金。
（２）亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜０．０
７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．０ｗｔ％、アルミニウム
０．０５〜１．０ｗｔ％、さらに鉄０．００５〜１．０
ｗｔ％、鉛０．００５〜０．３ｗｔ％の内何れか１種又
は２種を合計０．００５〜１．３ｗｔ％、残部銅及び不
可避的な不純物からなり、結晶粒度が０．０１５ｍｍ以
下である銅合金を、３〜２０％の加工度で冷間圧延を施
すことを特徴とする耐食性に優れた銅合金の製造方法。