JPH04246141A - 熱交換器用銅基合金 - Google Patents
熱交換器用銅基合金Info
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- JPH04246141A JPH04246141A JP2959391A JP2959391A JPH04246141A JP H04246141 A JPH04246141 A JP H04246141A JP 2959391 A JP2959391 A JP 2959391A JP 2959391 A JP2959391 A JP 2959391A JP H04246141 A JPH04246141 A JP H04246141A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器用銅基合金に
関し、さらに詳しくは、自動車用ラジエータあるいは各
種工業用または家庭用熱交換器の製造材料として好適か
つ信頼性に富む銅基合金に関する。
関し、さらに詳しくは、自動車用ラジエータあるいは各
種工業用または家庭用熱交換器の製造材料として好適か
つ信頼性に富む銅基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、銅基合金は自動車用ラジエー
タあるいは各種工業用または家庭用熱交換器などに用い
られてきた。自動車用ラジエータの場合、これを構成す
るタンク、プレート、チューブおよびフィン用材として
主に用いられており、特にタンク、プレートおよびチュ
ーブについては、黄銅１種または黄銅２種といった強度
と成形加工性に優れる軟質な銅基合金が用いられていた
。
タあるいは各種工業用または家庭用熱交換器などに用い
られてきた。自動車用ラジエータの場合、これを構成す
るタンク、プレート、チューブおよびフィン用材として
主に用いられており、特にタンク、プレートおよびチュ
ーブについては、黄銅１種または黄銅２種といった強度
と成形加工性に優れる軟質な銅基合金が用いられていた
。
【０００３】近年、自動車業界では、自動車の軽量化お
よび材質の高信頼化が強く望まれるようになり、自動車
の個々の部品についての軽量化および高信頼化が図られ
るようになった。
よび材質の高信頼化が強く望まれるようになり、自動車
の個々の部品についての軽量化および高信頼化が図られ
るようになった。
【０００４】しかしながら、上記自動車用ラジエータに
用いられている黄銅１種または黄銅２種といった軟質な
黄銅材は、脱亜鉛腐食を起こしたり、応力腐食割れを起
こしたりすることがあるため、信頼性の面で問題があっ
た。また軽量化に対しては、必要とする成形加工性を満
足した上で、さらに強度向上が強く求められてきた。
用いられている黄銅１種または黄銅２種といった軟質な
黄銅材は、脱亜鉛腐食を起こしたり、応力腐食割れを起
こしたりすることがあるため、信頼性の面で問題があっ
た。また軽量化に対しては、必要とする成形加工性を満
足した上で、さらに強度向上が強く求められてきた。
【０００５】黄銅材を部材として用いた自動車用ラジエ
ータに起こる脱亜鉛腐食や応力腐食割れは、次に挙げる
事由によるものと考えられる。通常、ラジエータは空気
により強制的に冷却するところから、空気中のＳＯ２
、ＮＯｘ およびＣｌ２ ガスなどにより腐食が生じる
。また、エンジンルーム内への融雪材（ＮａＣｌ等）の
追入や水分の追入により、腐食しやすい環境がつくられ
ている。さらに、ラジエータ内部には冷却媒体が還流し
ており、長期間にわたって使用していると、腐食生成物
や汚れが発生し、これらの発生および蓄積によって生じ
る通気差電池や、還流している液体による衝撃腐食など
によって脱亜鉛腐食、粒界腐食または孔食等が内側から
生じることなどからラジエータの寿命を低下させていた
。
ータに起こる脱亜鉛腐食や応力腐食割れは、次に挙げる
事由によるものと考えられる。通常、ラジエータは空気
により強制的に冷却するところから、空気中のＳＯ２
、ＮＯｘ およびＣｌ２ ガスなどにより腐食が生じる
。また、エンジンルーム内への融雪材（ＮａＣｌ等）の
追入や水分の追入により、腐食しやすい環境がつくられ
ている。さらに、ラジエータ内部には冷却媒体が還流し
ており、長期間にわたって使用していると、腐食生成物
や汚れが発生し、これらの発生および蓄積によって生じ
る通気差電池や、還流している液体による衝撃腐食など
によって脱亜鉛腐食、粒界腐食または孔食等が内側から
生じることなどからラジエータの寿命を低下させていた
。
【０００６】さらに、ラジエータ各部は、成形加工によ
る残留応力や、組立時におけるかしめ等の応力が、腐食
環境とあいまって応力腐食割れを生じることなどから、
液漏れ等の重大な欠陥を引き起こすことがあった。
る残留応力や、組立時におけるかしめ等の応力が、腐食
環境とあいまって応力腐食割れを生じることなどから、
液漏れ等の重大な欠陥を引き起こすことがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述従来の
技術の問題点を解決し、耐応力腐食割れ性などの耐食性
に優れ、かつ、強度、成形加工性および半田付け性に優
れた熱交換器用銅基合金を提供することを目的としてい
る。
技術の問題点を解決し、耐応力腐食割れ性などの耐食性
に優れ、かつ、強度、成形加工性および半田付け性に優
れた熱交換器用銅基合金を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究したところ、従来の黄銅材に含
まれるＺｎ成分を規制すると共に、さらにＳｉを適量添
加することによって黄銅の耐食性、特に耐応力腐食割れ
性を大幅に改善し、強度、成形加工性を向上させ得るこ
とを見い出し、本発明を達成することができた。
を解決するため鋭意研究したところ、従来の黄銅材に含
まれるＺｎ成分を規制すると共に、さらにＳｉを適量添
加することによって黄銅の耐食性、特に耐応力腐食割れ
性を大幅に改善し、強度、成形加工性を向上させ得るこ
とを見い出し、本発明を達成することができた。
【０００９】すなわち、本発明は、重量％において、Ｚ
ｎ： ７〜２２％、Ｓｉ： ０．２〜２．５ ％、残部
がＣｕおよび不可避的不純物からなる熱交換器用銅基合
金に関するものである。この銅基合金は、結晶粒度が０
．００５〜０．０３５ｍｍ の合金として得ることが可
能であり、この条件が満たされるときは熱交換器用銅基
合金としてさらに好ましいものとなる。また、引張強さ
が３３ｋｇｆ／ｍｍ２ 以上の合金として得ることが可
能である。さらにまた、エリクセン値が１１ｍｍ以上の
合金として得ることが可能である。これらの条件がすべ
て満たされるとき、熱交換器用合金として最適のものと
なるが、合金の使用目的によっては必ずしもすべての条
件が満たされる必要はないので、目的に応じ、経済性を
考慮して製造条件を選ぶ。本発明はさらに、上記銅基合
金を主体とする熱交換器用コアプレート部材を提供する
。
ｎ： ７〜２２％、Ｓｉ： ０．２〜２．５ ％、残部
がＣｕおよび不可避的不純物からなる熱交換器用銅基合
金に関するものである。この銅基合金は、結晶粒度が０
．００５〜０．０３５ｍｍ の合金として得ることが可
能であり、この条件が満たされるときは熱交換器用銅基
合金としてさらに好ましいものとなる。また、引張強さ
が３３ｋｇｆ／ｍｍ２ 以上の合金として得ることが可
能である。さらにまた、エリクセン値が１１ｍｍ以上の
合金として得ることが可能である。これらの条件がすべ
て満たされるとき、熱交換器用合金として最適のものと
なるが、合金の使用目的によっては必ずしもすべての条
件が満たされる必要はないので、目的に応じ、経済性を
考慮して製造条件を選ぶ。本発明はさらに、上記銅基合
金を主体とする熱交換器用コアプレート部材を提供する
。
【００１０】
【作用】本発明の合金成分の限定理由および作用を以下
に説明する。
に説明する。
【００１１】Ｚｎは、強度、成形加工性、および半田付
け部の耐熱密着性を向上させる効果を有しており、これ
らの効果は重量％において、Ｚｎ含有量が ７％未満で
は充分でなく、２２％を超えるとＳｉ存在下であっても
脱亜鉛腐食や応力腐食割れを起こしやすくなる。そのた
め、本発明におけるＺｎの含有量は ７〜２２重量％（
好ましくは１３〜１７重量％）の範囲とした。
け部の耐熱密着性を向上させる効果を有しており、これ
らの効果は重量％において、Ｚｎ含有量が ７％未満で
は充分でなく、２２％を超えるとＳｉ存在下であっても
脱亜鉛腐食や応力腐食割れを起こしやすくなる。そのた
め、本発明におけるＺｎの含有量は ７〜２２重量％（
好ましくは１３〜１７重量％）の範囲とした。
【００１２】Ｓｉは、Ｚｎと同様に強度および成形加工
性を向上させ、かつ、耐脱亜鉛腐食および耐応力腐食割
れ性を向上させる効果を有しており、これらの効果は重
量％において、Ｓｉ含有量が ０．２％未満では充分で
なく、 ２．５％を超えると熱間および冷間加工性の低
下が著しくなり、さらに半田付け性が劣化してしまう。 そのため、本発明におけるＳｉの含有量は ０．２〜２
．５ 重量％（好ましくは ０．３〜１．２ 重量％）
の範囲とした。なお、Ｚｎ含有量が増すと強度、成形加
工性が向上し、価格的にも有利となるが、脱亜鉛腐食や
応力腐食割れを抑制するために添加するＳｉ量を多くす
る必要がある。
性を向上させ、かつ、耐脱亜鉛腐食および耐応力腐食割
れ性を向上させる効果を有しており、これらの効果は重
量％において、Ｓｉ含有量が ０．２％未満では充分で
なく、 ２．５％を超えると熱間および冷間加工性の低
下が著しくなり、さらに半田付け性が劣化してしまう。 そのため、本発明におけるＳｉの含有量は ０．２〜２
．５ 重量％（好ましくは ０．３〜１．２ 重量％）
の範囲とした。なお、Ｚｎ含有量が増すと強度、成形加
工性が向上し、価格的にも有利となるが、脱亜鉛腐食や
応力腐食割れを抑制するために添加するＳｉ量を多くす
る必要がある。
【００１３】また、Ｚｎ含有量が低下すると、脱亜鉛腐
食や応力腐食割れの感受性が低下するが、強度不足にな
るのでＳｉ量を多くしなければならない。従って、Ｓｉ
含有量はＺｎ含有量と密接な関係がある。ここでＳｉ含
有量を多くすることは、鋳造時の湯流れ性の低下、熱間
および冷間加工時の変形抵抗の増大または変形能の低下
、あるいは熱処理時の被膜形成等、製造上不利となる。 従って、Ｓｉ添加量が最も少なくて特性を満足するＺｎ
の最適量が求められる。Ｚｎの最適量は１３〜１７％、
Ｓｉ添加量は ０．３〜１．２ ％の範囲である。従っ
て、好ましいＺｎ含有量は１３〜１７％、このときのＳ
ｉ含有量は ０．３〜１．２ ％の範囲である。
食や応力腐食割れの感受性が低下するが、強度不足にな
るのでＳｉ量を多くしなければならない。従って、Ｓｉ
含有量はＺｎ含有量と密接な関係がある。ここでＳｉ含
有量を多くすることは、鋳造時の湯流れ性の低下、熱間
および冷間加工時の変形抵抗の増大または変形能の低下
、あるいは熱処理時の被膜形成等、製造上不利となる。 従って、Ｓｉ添加量が最も少なくて特性を満足するＺｎ
の最適量が求められる。Ｚｎの最適量は１３〜１７％、
Ｓｉ添加量は ０．３〜１．２ ％の範囲である。従っ
て、好ましいＺｎ含有量は１３〜１７％、このときのＳ
ｉ含有量は ０．３〜１．２ ％の範囲である。
【００１４】結晶粒度は、細かい方が強度および耐応力
腐食割れ性が向上するが、成形加工性が低下する。従っ
て、０．００５ｍｍ 以上が望ましく、０．０３５ｍｍ
を超えると強度および耐応力腐食割れ性が低下してく
る。また、成形加工後の肌荒れが起こりやすくなる。従
って、結晶粒度は ０．００５〜０．０３５ｍｍ の範
囲とする。
腐食割れ性が向上するが、成形加工性が低下する。従っ
て、０．００５ｍｍ 以上が望ましく、０．０３５ｍｍ
を超えると強度および耐応力腐食割れ性が低下してく
る。また、成形加工後の肌荒れが起こりやすくなる。従
って、結晶粒度は ０．００５〜０．０３５ｍｍ の範
囲とする。
【００１５】また、ラジエータのタンク、プレート、フ
ィンの薄肉化に対応するために、引張強さ３３ｋｇｆ／
ｍｍ２ 以上、エリクセン値１１ｍｍ以上が必要である
。さらに近時の軽量化の要求に対して引張強さ３７ｋｇ
ｆ／ｍｍ２ 以上、エリクセン値１３ｍｍ以上が好まし
い。強度と成形加工性が共に良くなるようにしないと、
ラジエータの軽量化の達成は難しくなる。さらに、前述
した耐食性の向上により、薄肉化を可能とする。
ィンの薄肉化に対応するために、引張強さ３３ｋｇｆ／
ｍｍ２ 以上、エリクセン値１１ｍｍ以上が必要である
。さらに近時の軽量化の要求に対して引張強さ３７ｋｇ
ｆ／ｍｍ２ 以上、エリクセン値１３ｍｍ以上が好まし
い。強度と成形加工性が共に良くなるようにしないと、
ラジエータの軽量化の達成は難しくなる。さらに、前述
した耐食性の向上により、薄肉化を可能とする。
【００１６】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
【００１７】
【実施例】表１にその化学成分値（重量％）を示す銅基
合金試料 １〜１２を高周波誘導溶解炉を用いて溶製し
、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１４０ｍｍ の鋳塊に鋳造した
。この場合、溶解鋳造雰囲気を完全に不活性ガスでシー
ルドして行った。
合金試料 １〜１２を高周波誘導溶解炉を用いて溶製し
、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１４０ｍｍ の鋳塊に鋳造した
。この場合、溶解鋳造雰囲気を完全に不活性ガスでシー
ルドして行った。
【００１８】次いで各鋳塊を４０ｍｍ×４０ｍｍ×１５
ｍｍの大きさに切断し、この鋳片を ８１０℃で熱間圧
延し、厚さ５ｍｍ の熱延板を得た。これを面削した後
、１．５ｍｍ まで冷延し、５００ 〜５５０ ℃の温
度で焼鈍した。これを酸洗した後、厚さ０．４ｍｍ ま
で冷延し、４００ 〜６００ ℃の温度で結晶粒度が０
．０２５ｍｍ になるように焼鈍した。但し、供試料中
８のみは ６５０℃で焼鈍し、結晶粒度を０．０６０ｍ
ｍ とした（結晶粒度はＪＩＳ Ｈ ０５０１を参考に
して求めた）。
ｍｍの大きさに切断し、この鋳片を ８１０℃で熱間圧
延し、厚さ５ｍｍ の熱延板を得た。これを面削した後
、１．５ｍｍ まで冷延し、５００ 〜５５０ ℃の温
度で焼鈍した。これを酸洗した後、厚さ０．４ｍｍ ま
で冷延し、４００ 〜６００ ℃の温度で結晶粒度が０
．０２５ｍｍ になるように焼鈍した。但し、供試料中
８のみは ６５０℃で焼鈍し、結晶粒度を０．０６０ｍ
ｍ とした（結晶粒度はＪＩＳ Ｈ ０５０１を参考に
して求めた）。
【００１９】得られた板材を酸洗後、バフ研磨して表面
粗さをＲｍａｘ ０．００１５ｍｍに調整した。これを
試験材として用い、引張強さ、伸び、エリクセン値およ
び耐応力腐食割れ性を調べ、その結果を同表に併記した
。
粗さをＲｍａｘ ０．００１５ｍｍに調整した。これを
試験材として用い、引張強さ、伸び、エリクセン値およ
び耐応力腐食割れ性を調べ、その結果を同表に併記した
。
【００２０】引張強さ、伸びおよびエリクセン値の測定
は、それぞれ ＪＩＳＺ ２２４４ 、ＪＩＳ Ｚ２２
４１、およびＪＩＳ Ｚ ２２４７（Ａ法）に従って行
った。耐応力腐食割れ性については、市販のアンモニア
水（２５〜２８％）を純水で薄め、約１３％とした液を
デシケータ底部に入れ、次いで中央部の応力が９ｋｇｆ
／ｍｍ２ になるようにアーチ状に曲げた試験片をその
保持具と共にデシケータ内に置き、常温下で保持した。
は、それぞれ ＪＩＳＺ ２２４４ 、ＪＩＳ Ｚ２２
４１、およびＪＩＳ Ｚ ２２４７（Ａ法）に従って行
った。耐応力腐食割れ性については、市販のアンモニア
水（２５〜２８％）を純水で薄め、約１３％とした液を
デシケータ底部に入れ、次いで中央部の応力が９ｋｇｆ
／ｍｍ２ になるようにアーチ状に曲げた試験片をその
保持具と共にデシケータ内に置き、常温下で保持した。
【００２１】各所定時間経過毎に、これらの試験片をデ
シケータ内より取り出し、実体顕微鏡で試験片表面を４
０倍に拡大して観察し、割れ発生時間を測定した。
シケータ内より取り出し、実体顕微鏡で試験片表面を４
０倍に拡大して観察し、割れ発生時間を測定した。
【００２２】また、引張試験片を１０００分間アンモニ
ア雰囲気に暴露した後、引張試験を行い、引張強さと伸
びを測定することによって粒界腐食の度合いを評価し、
これらの結果を同表に併記した。
ア雰囲気に暴露した後、引張試験を行い、引張強さと伸
びを測定することによって粒界腐食の度合いを評価し、
これらの結果を同表に併記した。
【００２３】
【表１】
同表の結果より、以下のことが判明した。本発明の好ま
しい態様であるＮｏ．１〜Ｎｏ．５の合金は、引張強さ
、伸びおよびエリクセン値に優れ、かつ耐応力腐食割れ
性も良好であり、従って熱交換器用銅基合金として非常
に優れた合金であることが分る。
しい態様であるＮｏ．１〜Ｎｏ．５の合金は、引張強さ
、伸びおよびエリクセン値に優れ、かつ耐応力腐食割れ
性も良好であり、従って熱交換器用銅基合金として非常
に優れた合金であることが分る。
【００２４】これに対し、Ｓｉが本発明で規定する量よ
り少ない比較合金Ｎｏ．６は、強度および伸びが低く、
かつ耐応力腐食割れ性に劣り、逆にＳｉが規定量より多
い比較合金Ｎｏ．７は、冷間圧延の途中で割れが発生し
製造することができなかった。また、Ｚｎ量の少ない比
較合金Ｎｏ．９は、強度、伸びおよびエリクセン値が低
く、逆にＺｎが規定量より多い比較合金Ｎｏ．１０は、
耐応力腐食割れ性に劣っている。
り少ない比較合金Ｎｏ．６は、強度および伸びが低く、
かつ耐応力腐食割れ性に劣り、逆にＳｉが規定量より多
い比較合金Ｎｏ．７は、冷間圧延の途中で割れが発生し
製造することができなかった。また、Ｚｎ量の少ない比
較合金Ｎｏ．９は、強度、伸びおよびエリクセン値が低
く、逆にＺｎが規定量より多い比較合金Ｎｏ．１０は、
耐応力腐食割れ性に劣っている。
【００２５】Ｓｉを含まない従来の黄銅材である比較合
金 Ｎｏ．１１および Ｎｏ．１２は、強度の面でも耐
応力腐食割れ性の面でも劣っていることが分る。
金 Ｎｏ．１１および Ｎｏ．１２は、強度の面でも耐
応力腐食割れ性の面でも劣っていることが分る。
【００２６】本発明で規定する範囲のＺｎ量およびＳｉ
量のものであっても、結晶粒度が大きすぎる合金Ｎｏ．
８の場合は、強度、加工性および耐応力腐食割れ性が他
の比較合金よりは優れているものの、熱交換器用銅基合
金としては不十分である。
量のものであっても、結晶粒度が大きすぎる合金Ｎｏ．
８の場合は、強度、加工性および耐応力腐食割れ性が他
の比較合金よりは優れているものの、熱交換器用銅基合
金としては不十分である。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明に係る銅基合金は、
熱交換器用として強度、成形加工性および耐応力腐食割
れ性に優れた特性を有し、近時各分野で所望される熱交
換器の軽量化、高信頼化に対応できるものである。
熱交換器用として強度、成形加工性および耐応力腐食割
れ性に優れた特性を有し、近時各分野で所望される熱交
換器の軽量化、高信頼化に対応できるものである。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％において、Ｚｎ： ７〜２２％
、Ｓｉ： ０．２〜２．５ ％、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなる熱交換器用銅基合金。 - 【請求項２】 結晶粒度が ０．００５〜０．０３５
ｍｍ である請求項１記載の熱交換器用銅基合金。 - 【請求項３】 引張強さが３３ｋｇｆ／ｍｍ２ 以上
およびエリクセン値が１１ｍｍ以上である請求項２記載
の熱交換器用銅基合金。 - 【請求項４】 重量％において、Ｚｎ： ７〜２２％
、Ｓｉ： ０．２〜２．５ ％、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなる銅基合金を主体とする熱交換器用コ
アプレート部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02959391A JP3230685B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 熱交換器用銅基合金 |
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ID=12280374
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02959391A Expired - Lifetime JP3230685B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 熱交換器用銅基合金 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022805A1 (ja) * | 2002-09-09 | 2004-03-18 | Sambo Copper Alloy Co., Ltd. | 高強度銅合金 |
| US7056396B2 (en) | 1998-10-09 | 2006-06-06 | Sambo Copper Alloy Co., Ltd. | Copper/zinc alloys having low levels of lead and good machinability |
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| US11427891B2 (en) * | 2019-07-24 | 2022-08-30 | Nibco Inc. | Low silicon copper alloy piping components and articles |
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-
1991
- 1991-01-30 JP JP02959391A patent/JP3230685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7056396B2 (en) | 1998-10-09 | 2006-06-06 | Sambo Copper Alloy Co., Ltd. | Copper/zinc alloys having low levels of lead and good machinability |
| US8506730B2 (en) | 1998-10-09 | 2013-08-13 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Copper/zinc alloys having low levels of lead and good machinability |
| WO2004022805A1 (ja) * | 2002-09-09 | 2004-03-18 | Sambo Copper Alloy Co., Ltd. | 高強度銅合金 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3230685B2 (ja) | 2001-11-19 |
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