CS253057B1

CS253057B1 - Economical copper alloy for tube production

Info

Publication number: CS253057B1
Application number: CS844524A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Holinka; Olga Holnova; Zbynek Hanus; Lubos Varga
Original assignee: Miroslav Holinka; Olga Holnova; Zbynek Hanus; Lubos Varga
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS452484A1

Abstract

Úsporná slitina určená zejména k výrobě trubek pro kondenzátory a chladiče se zvýše nou korozní odolností a úsporou cínu, sestá vá v procentech hmotnosti z 65 až 75 % mědi, stop až 2 S hliníku, 0,02 až 0,1 % arzénu, 0,2 až 1,6 % křemíku, nečistot včetně obsahu cínu, manganu a železa může být maximálně 0,4 % hmot. a zbytek do 100 % je zinek.An economical alloy intended primarily for the production of tubes for condensers and coolers with increased corrosion resistance and tin savings, it consists in percentages of weight of 65 to 75% copper, traces of up to 2% aluminum, 0.02 to 0.1% arsenic, 0.2 to 1.6% silicon, impurities including the content of tin, manganese and iron can be a maximum of 0.4% by weight and the rest up to 100% is zinc.

Description

Vynález se týká úsporné slitiny mědi se zinkem, vhodné zejména pro výrobu kondenzátorových a chladičových trubek se zvýšenou korozní odolností.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low-cost copper-zinc alloy suitable for the production of condenser and condenser tubes with increased corrosion resistance.

Slitiny mědi se zinkem obsahující hliník, tj. CuZn28AlSnMn o složení měd 69-72 % hmot., hliník 0,6-1,5 % hmot., cín 0,6-1,5 % hmot., mangan 0,1-0,5 % hmot., zinek do 100 % a s maximálním obsahem nečistot do 0,4 % hmot. a slitina CuZn20A12As s obsahem mědi 76-79 % hmot., hliníku 1,8-2,3 % hmot., arzenu 0,02-0,10 % hmot., zinku do 100 % a s maximálním obsahem nečistot do 0,4 % hmot., používané dosud na výrobu kondenzátorových a výměníkových trubek, se značnou měrou liší v rychlosti korozního napadení působením chladicí vody. Rozdíl v korozní rychlosti obou slitin je převážně způsoben rozdílem rychlosti koroze po hranicích zrn a zvětšuje se použitím chladicí vody s vyšším obsahem chloridů a síranů.Copper alloys with zinc containing aluminum, ie CuZn28AlSnMn with a copper composition of 69-72% by weight, aluminum 0.6-1.5% by weight, tin 0.6-1.5% by weight, manganese 0.1-0 %, 5% by weight, zinc up to 100% and with a maximum impurity content of up to 0.4% by weight. and CuZn20A12As alloy with a copper content of 76-79% by weight, aluminum 1,8-2,3% by weight, arsenic 0,02-0,10% by weight, zinc up to 100% and a maximum content of impurities up to 0,4% The masses used up to now for the production of condenser and heat exchanger tubes vary considerably in the rate of corrosion attack by cooling water. The difference in corrosion rate of the two alloys is largely due to the difference in corrosion rate along the grain boundaries and is increased by the use of cooling water with a higher chloride and sulphate content.

Vysoká rychlost koroze první z citovaných mosazí způsobuje nižší životnost kondenzátorových trubek, neodpovídající využitelnosti typu slitiny legované cínem a je příčinou, že musí být použita náročnější druhá citovaná mosaz, určená pro korozně agresivnější chladicí vody. V některých případech použiti v brakických resp. znečištěných vodách bylo zjištěno přednostní napadení hranic zrn i u této mosazi, aniž by byla jednoznačně známa příčina. Prokázalo se, že přednostní korozi po hranicích zrn nepříznivě ovlivňuje přísada hliníku do mosazi, která způsobuje značný rozdíl v korozní odolnosti hranic a objemu zrna mikrostruktury.The high corrosion rate of the first of the cited brasses results in a lower lifetime of the condenser tubes, not corresponding to the usability of the tin alloy type, and the more demanding second cited brass must be used for more aggressive cooling water. In some cases, use in brackish resp. polluted waters were found to have a preferential attack on the grain boundaries even for this brass, without clearly knowing the cause. The preferred grain boundary corrosion has been shown to be adversely affected by the addition of aluminum to brass, which causes a considerable difference in the corrosion resistance of the boundaries and the grain volume of the microstructure.

Zvýšení korozní odolnosti kondenzátorových a výměníkových trubek pro dané použití je dosud řešeno používáním korozně odolnější, ale náročnější mosazi s vyšším obsahem mědi a hliníku a slitin mědi s niklem, které není ve všech případech ekonomické a odčerpává deficitní kovy.Increasing the corrosion resistance of condenser and heat exchanger tubes for a given application has hitherto been solved by using a more corrosion-resistant but more demanding brass with a higher content of copper and aluminum and copper-nickel alloys, which is not economical in all cases and drains deficient metals.

Nedostatky popsaného stavu techniky se do značné míry odstraní slitinou mědi se zinkem podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že slitina obsahuje v % hmotnosti 65 až 75 % mědi, stopy až 2 % hliníku, 0,02 až 0,10 % arzenu, 0,2 až 1,6 % křemíku a maximálně 0,4 % nečistot, včetně obsahu cínu, manganu a železa.The drawbacks of the prior art described are largely overcome by the copper-zinc alloy of the invention. The principle of the invention is that the alloy contains 65% to 75% copper by weight, traces up to 2% aluminum, 0.02 to 0.10% arsenic, 0.2 to 1.6% silicon and a maximum of 0.4% impurities , including tin, manganese, and iron.

Křemík, který je obsažen v množství 0,2-1,6 % hmot., snižuje rozdíl mezi rychlostí koroze na hranicích a v objemu zrna slitiny, tlumí nepříznivý účinek hliníku na korozi po hranicích zrn a kombinaci obou prvků se dosahuje vyšší korozní odolnosti slitiny. Při obsahu mědi v % hmotnosti 65 až 75 % se uvedenou kombinací prvků nahrazuje ve slitině dražší a méně dostupný cín. Dosahované účinky jsou dále blíže vysvětleny pomocí příkladu vyšší korozní odolnosti slitiny podle vynálezu ve srovnáni se slitinou obsahující v % hmot. mě3 69-72 %, hliník 0,1-1,5 %, cín 0,6-175 %, mangan 0,1-0,5 %, nečistoty v úhrnu do 0,4 % a zinek do 100 %.Silicon, which is contained in an amount of 0.2-1.6% by weight, reduces the difference between the corrosion rate at the boundary and the grain volume of the alloy, dampens the adverse effect of aluminum on corrosion at the grain boundary and the combination of both elements achieves higher corrosion resistance of the alloy . With a copper content of 65 to 75% by weight, the combination of elements replaces the more expensive and less available tin in the alloy. The effects achieved are further explained by way of an example of higher corrosion resistance of the alloy according to the invention as compared to an alloy containing by weight. me3 69-72%, aluminum 0.1-1.5%, tin 0.6-175%, manganese 0.1-0.5%, impurities up to 0.4% in total and zinc up to 100%.

Příklad 1Example 1

Vzorek kondenzátorové trubky z porovnávací mosazi o složení v % hmotnosti měd 69-72 %, hliník 0,5-1,5 %, cín 0,6-1,5 %, mangan 0,1-0,5 %, nečistoty v úhrnu do 0,4 % a zinek do 100 %, byl podroben laboratorní korozní zkoušce v roztoku obsahujícím chlorid mědnatý a kyselinu chlorovodíkovou o koncentracích ^cCuCl2 = 0,015 mol.I^-1 a c_HC1 = 0,8 mol.I^-1, po dobu 6 hodin za varu. Na vzorku bylo po zkoušce zjištěno místní hlubší odzinkování a odzinkování po hranicích zrn. Rychlost koroze dosáhla hodnoty 0,015 mm.h Ve stejném zkušebním prostředí a za stejných podmínek byla provedena korozní zkouška se vzorkem trubky ze slitiny měd-zinek podle vynálezu o složení A: měd 70,4 % hmot., křemík 0,51 % hmot., arzen 0,03 % hmot., příměsi v celkovém množství méně než 0,3 % hmot., zbytek zinek. Po korozní zkoušce nebylo na vzorku zjištěno odzinkování, rychlost málo četných proniků koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,005 mm.h Stejným způsobem byl zkoušen vzorek slitiny trubky podle vynálezu o složení B: měd 70,9 % hmot., hliník 0,80 Ϊ hmot., křemík 0,58 % hmot., arzen 0,034 % hmot., příměsi v celkovém množství pod 0,3 % hmot., zbytek zinek. Po korozní zkoušce nebylo na vzorku zjištěno odzinkování a rychlost málo četných proniků koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,0025 mm.h ¹.Comparative brass condenser tube sample with a composition in% by weight of copper 69-72%, aluminum 0,5-1,5%, tin 0,6-1,5%, manganese 0,1-0,5%, impurities in total up to 0.4% and zinc up to 100%, was subjected to a laboratory corrosion test in a solution containing copper chloride and hydrochloric acid at concentrations of ^c CuCl2 = 0.015 mol.I ^-1 and _HCl = 0.8 mol.I ^-1 for 6 hours of boiling. After the test, local deeper de-zincing and grain boundary de-zincing were found on the sample. The corrosion rate reached 0.015 mm.h In the same test environment and under the same conditions, a corrosion test was performed with a sample of the copper-zinc alloy tube of the invention having composition A: copper 70.4 wt%, silicon 0.51 wt%, arsenic 0.03 wt.%, impurities in total amount less than 0.3 wt.%, the remainder zinc. After the corrosion test, no zinc coating was detected on the sample, the rate of low rate of penetration of corrosion at the grain boundaries reached 0.005 mm.h In the same way, a sample of the alloy of the tube according to the invention was tested with composition B: copper 70.9 wt. %, silicon 0.58 wt.%, arsenic 0.034 wt.%, impurities in total below 0.3 wt.%, the remainder zinc. After the corrosion test, no sample was found to be de-zinc-coated and the rate of low penetration of grain boundary corrosion reached 0.0025 mm.h ¹ .

Příklad 2Example 2

Vzorek kondenzátorové trubky z porovnávací mosazi stejného složení jako u příkladu 1 byl podroben laboratorní korozní zkoušce v roztoku obsahujícím síran mědnatý a kyselinu sírovou, po dobu 6 hodin za varu; cA sample of a condenser brass tube of the same composition as in Example 1 was subjected to a laboratory corrosion test in a solution containing copper sulfate and sulfuric acid for 6 hours at boiling point; C

CuSO?CuSO?

= 0,015 mol.l= 0.015 mol.l

-HoSOa-HoSOa

Po korozní zkoušce bylo na vzorku zjištěno korozní napadení odzinkováním. Rychlost místní koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,020 mm.h \After the corrosion test, the sample was found to have corrosion attack by zinc coating. The rate of local corrosion at grain boundaries reached 0.020 mm.h \

Ve stejném prostředí za stejných podmínek byla provedena korozní zkouška se vzorkem trubky ze slitiny měd-zinek podle vynálezu o složení A a B podle příkladu 1. Trubka o složení A nebyla korodována odzinkováním, rychlost ojedinělých proniků koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,002 mm.h . Trubka o složení B nebyla korodována odzinkováním, rychlost ojedinělých proniků koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,002 mm.hIn the same environment, under the same conditions, a corrosion test was performed with a sample of the copper-zinc alloy pipe of the invention of composition A and B according to Example 1. The pipe of composition A was not corroded by zinc plating. . The tube of composition B was not corroded by de-zincing, the rate of isolated penetration of corrosion along grain boundaries reached 0.002 mm.h

Slitinu podle vynálezu je možno použít pro výrobu výměníkových a kondenzátorových trubek především pro prostředí chladicí vody se zvýšeným obsahem chloridů a síranů.The alloy according to the invention can be used for the production of heat exchanger and condenser tubes, especially for cooling water environments with an increased content of chlorides and sulphates.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Economical zinc-containing copper alloy containing by weight 65 to 75% copper, traces up to 2% aluminum, 0,02 to 0,10% arsenic, characterized in that it further contains 0,2 to 1,6% silicon, the total weight content impurities including tin, manganese and iron contents may not exceed 0.4% by weight.