CS253058B1

CS253058B1 - Copper-zinc alloy

Info

Publication number: CS253058B1
Application number: CS844525A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Holinka; Zbynek Hanus; Olga Holnova
Original assignee: Miroslav Holinka; Zbynek Hanus; Olga Holnova
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS452584A1

Abstract

Cílem je zvýšení korozní odolnosti mosazí typu CuZn30 určené zejména k výrobě trubek pro kondenzátory a chladiče. Slitina mědi se zinkem obsahuje 65 až 75 i hmot. mědi, 0,5 až 1,8 % hmot. hliníku, 0,018 až 0,1 * hmot. arzénu a vyznačuje se tím, že dále obsahuje 0,5 až 1,6 * hmot. cínu, stopy až 0,1 % hmot. železa, přičemž součtový obsah nečistot musí být menší než 0,4 % hmot., z čehož součet^ obsahů chrómu, zirkonu, manganu a titanu může být maximálně 0,1 % hmot.The aim is to increase the corrosion resistance of brasses of the CuZn30 type intended mainly for the production of tubes for condensers and coolers. The copper-zinc alloy contains 65 to 75 wt. % copper, 0.5 to 1.8 wt. % aluminum, 0.018 to 0.1 wt. % arsenic and is characterized by the fact that it also contains 0.5 to 1.6 wt. % tin, traces of up to 0.1 wt. % iron, while the total content of impurities must be less than 0.4 wt. %, of which the sum of the contents of chromium, zirconium, manganese and titanium may be a maximum of 0.1 wt. %.

Description

Vynález se týká slitiny mědi se zinkem, vhodné zejména pro výrobu kondenzátorových a chladičových trubek tak, aby vznikaly žádoucí kombinace prvků, kterými se zvyšuje korozní odolnost slitiny.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a copper-zinc alloy particularly suitable for the production of condenser and condenser tubes so as to produce desirable combinations of elements that increase the corrosion resistance of the alloy.

Je známo, že kondenzátorové trubky z mosazi jsou napadány při provozu kondenzátorů korozí působením chladicí vody, obsahující chloridy, sírany a jiné minerální látky a koroze je ovlivněna jak složením chladicí vody, tak i složením mosazi.It is known that brass condenser tubes are attacked by cooling water containing chlorides, sulphates and other minerals during operation of the condensers and corrosion is affected by both the cooling water composition and the brass composition.

Při obsahu chloridu pod 0,030 g.l^-'’ v chladicí vodě lze v některých podmínkách použít i mosazi nelegované arzenem typu CuZn28AlSnMn o složení v % hmotnosti 69 až 72 % mě3, hliník 0,6 až 1,5 %, cín 0,6 až 1,5 %, mangan 0,1 až 5 %, s celkovým obsahem nečistot max. 0,4 % a obsahem zinku do 100 %, aniž by docházelo k intenzivnímu odzinkování nebo přednostní korozi po hranicích zrn. Oba typy korozního napadení lze urychlit vyšší koncentrací nežádoucích látek v chladicí vodě, způsobem provozu kondenzátorů, změnou koncentrace některých prvků ve slitině nebo nevhodným tepelným zpracováním slitiny. Koroze mosazných trubek tepelhých výměníků se odstraňuje použitím korozně odolnějších kovů jako jsou slitiny měd-nikl, korozivzdorné oceli, titan nebo zvýšením korozní odolnosti mosazi.If the chloride content is below 0.030 gl ^- '' in cooling water, under certain conditions, brass not alloyed with arsenic of the type CuZn28AlSnMn with a composition in% weight 69 to 72% copper3, aluminum 0.6 to 1.5%, tin 0.6 to 1 may be used 5%, manganese 0.1 to 5%, with a total impurity content of max. 0.4% and a zinc content of up to 100%, without intensive de-zincing or preferred grain boundary corrosion. Both types of corrosion attack can be accelerated by higher concentration of undesirable substances in cooling water, by way of operation of capacitors, by change of concentration of some elements in alloy or by inappropriate heat treatment of alloy. Corrosion of brass heat exchanger tubes is removed by using more corrosion resistant metals such as copper-nickel alloys, stainless steel, titanium, or by increasing the corrosion resistance of brass.

Prvý způsob je v mnoha případech neekonomický s ohledem na podstatně vyšší náročnost slitiny i vysoký obsah deficitních kovů ve slitině, při druhém způsobu řešení úpravou složení mosazi o obsahu 69,0 až 72,0 % hmot. mědi, 0,6 až 1,5 % hmot. hliníku, 0,6 až 1,5 % hmot. cínu, 0,1 až 0,5 % hmot. manganu, obsahem nečistot maximálně 0,4 % hmot. a obsahem zinku do 100 % hmot. slitiny dolegováním arzenu se sice odstraní intenzívní odzinková, ale při neúplné znalosti funkce jednotlivých prvků ve slitině a postupu tepelného zpracování se způsobí náchylnost slitiny k velmi intenzívní korozi po hranicích zrn.The first method is in many cases uneconomical due to the considerably higher demands on the alloy and the high content of deficient metals in the alloy, in the second method by adjusting the composition of the brass with the content of 69.0 to 72.0% by weight. % copper, 0.6 to 1.5 wt. % aluminum, 0.6 to 1.5 wt. 0.1 to 0.5 wt. % of manganese, impurity content max. and a zinc content of up to 100 wt. alloys by alloying arsenic will remove intensive zinc coating, but due to incomplete knowledge of the function of individual elements in the alloy and the heat treatment process, the susceptibility of the alloy to very intense grain boundary corrosion is made.

Nedostatky popsaného stavu techniky se do značné míry odstraní slitinou mědi se zinkem podle vynálezu, obsahující v % hmot. mě3 65 až 75 %, hliník 0,5 až 1,8 %, arzen 0,018 až 0,10 Ϊ, jehož podstata spočívá v tom, že dále obsahuje 0,5 až 1,6 % cínu, stopy až 0,1 % železa, přičemž součtový obsah nečistot musí být menší než 0,4 %, z čehož součet obsahů chrómu, zirkonu, manganu a titanu může být maximálně 0,1 %.The drawbacks of the prior art described are largely overcome by the copper-zinc alloy of the present invention, containing by weight. copper3 65 to 75%, aluminum 0.5 to 1.8%, arsenic 0.018 to 0.10 Ϊ, which is based on the fact that it further contains 0.5 to 1.6% tin, traces up to 0.1% iron , where the sum of the impurities must be less than 0,4%, of which the sum of chromium, zirconium, manganese and titanium may not exceed 0,1%.

Prvky chrom, zirkon, mangan a tatin v úhrnné hmotnostní koncentraci nižší než 0,1 % tvoří s arzenem o obsahu 0,018 až 0,10 % hmot. vhodnou kombinaci, zajištující potřebnou odolnost slitiny proti odzinkování a korozi po hranicích zrn.The elements chromium, zirconium, manganese and tatine in total mass concentration lower than 0.1% form with arsenic content of 0.018 to 0.10% by weight. a suitable combination, ensuring the necessary resistance of the alloy to de-zinc coating and grain boundary corrosion.

Účinky slitiny podle vynálezu jsou dále blíže vysvětleny pomocí příkladů, z nichž plyne zvýšení korozní odolnosti slitiny podle vynálezu ve srovnání se slitinou o složení: mě3 69,0 až 72,0 % hmot., hliník 0,6 až 1,5 % hmot., cín 0,6 až 1,5 % hmot., mangan 0,1 až 0,5 % hmot., s úhrnným obsahem nečistot maximálně 0,4 % hmot. a obsahem zinku do 100 % hmot. a se slitinou o složení měd 69,0 až 72,0 % hmot., hliník 0,6 až 1,5 % hmot., cín 0,6 až 1,5 % hmot., mangan 0,1 až 0,5 % hmot., arzen 0,02 až 0,06 % hmot., s úhrnným obsahem nečistot maximálně 0,4 % hmot. a obsahem zinku do 100 % hmot.The effects of the alloy according to the invention are explained in more detail below by means of examples which show an increase in the corrosion resistance of the alloy according to the invention compared to an alloy having a composition of: 69.0 to 72.0% by weight, aluminum 0.6 to 1.5% by weight. tin 0.6 to 1.5 wt.%, manganese 0.1 to 0.5 wt.%, with a total impurity content of at most 0.4 wt. and a zinc content of up to 100 wt. and with an alloy having a copper composition of 69.0 to 72.0% by weight, aluminum 0.6 to 1.5% by weight, tin 0.6 to 1.5% by weight, manganese 0.1 to 0.5% arsenic 0.02 to 0.06 wt.%, with a total impurity content of at most 0.4 wt. and a zinc content of up to 100 wt.

Příklad 1Example 1

Vzorek kondenzátorové slitiny z mosazi o složení měd 69,0 až 72,0 % hmot., hliník 0,6 až 1,5 % hmot., cín 0,6 až 1,5 % hmot., mangan 0,1 až 0,5 % hmot., úhrnný obsah nečistot maximálně 0,4 i hmot., zinek do 100 % hmot. byl podroben laboratorní korozní zkoušce v roztoku obsahujícím chlorid mědnatý a kyselinu chlorovodíkovou o koncentracích c_CuC^^ = 0,015 mol.l^-’', ^cHCl ^{= 0,8} P° dobu 6 hodin za varu. Na vzorku bylo po zkoušce zjištěno místní hlubší odzinkování hranic zrn. Rychlost koroze odzinkováním dosáhla hodnoty 0,018 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 v % hmot. 72,1 % mědi, 1,32 % hliníku, 0,92 % cínu, úhrnné množství prvků chrom, zirkon, mangan, titan méně než 0,05 %, 0,025 % arzenu, 0,02 % železa a příměsí v úhrnném množství méně než 0,3 %. Na vzorku nebylo po zkouš3 ce zjištěno korozní napadení odzinkováním a po hranicích zrn byly jen málo četné proniky. Rychlost koroze po hranicích zrn dosáhla hodnoty 0,0067 mm.h \A sample of a brass condenser alloy with a copper composition of 69.0 to 72.0% by weight, aluminum 0.6 to 1.5% by weight, tin 0.6 to 1.5% by weight, manganese 0.1 to 0, 5% by weight, total impurity content not more than 0.4% by weight, zinc up to 100% by weight He was subjected to laboratory corrosion test in a solution containing copper chloride and hydrochloric acid _CuCl ^^ c = 0.015 mol.l ^- '' ^C P HCl ^{= 0.8} ° for 6 hours under reflux. After the test, local deeper zinc plating of grain boundaries was found on the sample. The corrosion rate by de-zincing reached 0.018 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 pipe of the invention having a composition in% by weight. 72.1% copper, 1.32% aluminum, 0.92% tin, total chromium, zirconium, manganese, titanium less than 0.05%, 0.025% arsenic, 0.02% iron and impurities less in total than 0.3%. No corrosion attack was detected on the sample after the test, and there were few penetrations at the grain boundaries. The grain boundary corrosion rate reached 0.0067 mm.h \

Příklad 2Example 2

Vzorek kondenzátorové trubky z mosazi o složení měd 69 až 72,0 i hmot., hliník 0,6 až 1,5 % hmot., cín 0,6 až 1,5 % hmot., mangan 0,1 až 0,5 % hmot., arzen 0,02 až 0,06 % hmot., úhrnný obsah nečistot maximálně 0,4 % hmot., zinek do 100 % hmot. byl podroben stejné korozní zkoušce jako v příkladu 1. Na vzorku bylo po zkoušce zjištěno pásmo mezikrystalového napadení. Koroze dosáhla rychlosti 0,020 mm.h . Za stejných podmínek byl zkoušen vzorek z trubky ze slitiny měd-zinek podle vynálezu o složení uvedeném v příkladu 1. Po korozní zkoušce nebylo na vzorku zjištěno korozní napadení odzinkováním. Byly zjištěny málo četné korozní proniky po hranicích zrn, rychlost koroze dosáhla hodnoty 0,0075 mm.hSample of brass condenser tube with a copper composition of 69 to 72.0% by weight, aluminum 0.6 to 1.5% by weight, tin 0.6 to 1.5% by weight, manganese 0.1 to 0.5% arsenic 0.02 to 0.06% by weight, total impurity content max. 0.4% by weight, zinc up to 100% by weight was subjected to the same corrosion test as in Example 1. An intergranular attack zone was found on the sample after the test. Corrosion reached a speed of 0.020 mm.h. Under the same conditions, a sample of the copper-zinc alloy tube of the present invention was tested with the composition given in Example 1. After the corrosion test, no corrosion attack on the sample was detected by zinc coating. Low levels of corrosion penetration at grain boundaries were found, corrosion rate reached 0.0075 mm.h

Příklad 3Example 3

Vzorek kondenzátorové trubky z mosazi, o složení podle příkladu 1, byl podroben laboratorní korozní zkoušce v roztoku obsahujícím síran mědnatý a kyselinu sírovou o koncentraciA sample of a brass condenser tube of the composition of Example 1 was subjected to a laboratory corrosion test in a solution containing copper sulfate and sulfuric acid at a concentration of

-1 -1 ^cCuSO^ ~ °»⁰¹⁵ mol.l a = 0,4 mol.l po dobu 6 hodin za varu. Na vzorku bylo po zkoušce zjištěno místní hlubší odzinkování a odzinkování po hranicích zrn. Rychlost koroze dosáhla hodnoty 0,025 mm.h ¹.-1 -1 ^c CuSO4 · ⁰¹⁵ mol.la = 0.4 mol.l for 6 hours at boiling. After the test, local deeper de-zincing and grain boundary de-zincing were found on the sample. The corrosion rate reached 0.025 mm.h ¹ .

Ve stejném zkušebním prostředí a za stejných podmínek byla provedena laboratorní korozní zkouška se vzorkem trubky ze slitiny měd-zinek podle vynálezu o složení uvedeném v příkladu 1. ¹Po korozní zkoušce bylo zjištěno, že nedošlo ke korozi odzinkováním a vznikly pouze ojedinělé proniky po hranicích zrn. Rychlost koroze dosáhla hodnoty 0,003 mm.hIn the same test environment and under the same conditions, a laboratory corrosion test was performed with a sample of the copper-zinc alloy tube of the invention having the composition given in Example 1. ¹ After the corrosion test, it was found that no corrosion occurred . The corrosion rate reached 0.003 mm.h

Ve stejném zkušebním prostředí a za stejných podmínek byla provedena korozní zkouška se vzorkem kondenzátorové trubky z mosazi shora uvedeného složení legované ještě arzenem v množství 0,02 až 0,06 % hmot. Po korozní zkoušce byly na vzorku zjištěny až velmi četné proniky po hranicích zrn, tvořící pásmo. Odzinkování nebylo zjištěno. Rychlost koroze dosáhla hodnoty 0,007 mm.h .In the same test environment and under the same conditions, a corrosion test was performed with a brass condenser tube of the above composition alloyed with arsenic in an amount of 0.02 to 0.06% by weight. After the corrosion test, up to a very large number of grain boundary penetrations were found on the sample forming a zone. No zinc coating has been detected. The corrosion rate reached 0.007 mm.h.

Uvedenou 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

% Copper alloy with zinc, containing by weight 65 to 75% copper, 0.5 to 1.8% aluminum, 0.018 to 0.10 i arsenic, characterized in that it further contains 0.5 to 1.6% tin, traces up to 0.1% iron, the sum of the impurity content must be less than 0.4%, of which the sum of chromium, zirconium, manganese and titanium contents may not exceed 0.1% by weight.