JPH0445282A - 給水・給湯用内面Ｓｎメツキ銅管およびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、淡水配管系、すなわち建物等の給水、給湯系
の配管に使用される内面Ｓｎめっき銅管とその製造方法
に関する。

［従来の技術〕 上水道の給水用配管材料としては銅管、銅管、ステンレ
ス銅管、塩化ビニール管等が使用されている。このなか
でも銅管は、長尺であってもコイル状に巻き上げ、運搬
を容易にすることが可能であり、また工事の施工性や水
、温水に対し１耐食性か良好であることで広く使用され
ており、寺に建築用配管には多く使用されている。しか
し、特殊な水質条件下（たとえばｐＨが比較的低い上水
）では、銅管内表面から銅イオンが溶出し、水中の銅イ
オン濃度が厚生省の上水道水水質基準であるｉｐｐｍ以
上になることがある。また、銅イオン量がｌｐｐｍ以下
であっても、洗剤の種類により、青色に着色されること
があり、水中の銅イオンの量は少ないほうが望ましい。

この銅イオンの溶出を減少させる方法として、Ｃｕ−Ｍ
ｇ系合金等の開発または給水中へ薬剤の投入が行われて
きた。しかし、合金系では、溶解、鋳造、加工等の製造
方法が繁雑となり、高価になる。また、給水中への薬剤
の投入では薬剤の補充、投入設備の新設等が必要であっ
た。

これらを解決するために、銅管の内面に低融点の金属ま
たは合金とフラックスを被覆した後加熱することにより
合金を被覆し、耐食性を向上させたもの（特開昭６０−
２００９５４号公報、特開昭６０−２００９７５号公報
、特開昭６２−６１７１７号公報、特開昭６２−６１７
１８号公報）、内面にＣｕ−５ｎの合金層を形成させた
銅管（特開昭６１−２２１３５９号公報）、銅管内に溶
融状態のメッキ金属をフローティングプラグを用いてメ
ッキする方法（特開昭６２−６１７１６号公報）等が提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来の技術は、いずれもそれなりにそれ相当の性
能が得られるものであるが、メッキ金属粉末とフラック
スとを銅管内面に均一に塗着し、加熱を行って皮膜を形
成することは、高度な技術・熟練を必要とする作業であ
り、常に一定品質の製品を提供することは困難であった
。また、このようなメッキ手段は、管の直径に対し長さ
の短い管材には適用できるが、給水・給湯用配管のよう
な管の直径に対し長さの長い管材（通常内径１５．８８
ｍｍ、長さ４ｍ以上）には適用できなかった。

また、銅表面から銅イオンが溶出するのを避けるために
は、銅表面をＳｎ−で被覆することは、公知である。し
かもニーリックの著書に「銅イオンによる水の汚染は、
銅管の内面をＳｎで被覆することによって（ｔｉｎｎｅ
ｄ　　ｃｏｐｐｅｒ）避けることができる。この被覆に
孔（ｐａｒｅ　）が存在すると、ＳｎまたはＣｕ−８ｎ
金属間化合物がＣｕに対してカソードとなって、Ｃｕが
露出した部分の腐食が促進されるので、孔は避けなけれ
ばならないＪ　　（Ｈ，Ｈ，ニーリック著　［腐食反応
とその制御−原理と応用−ＣＯＲＲＯ８ＩＯＮ　ＡＮＤ
　Ｃ０ＲＲＯ８ＩＯＮＣＯＮＴＲＯＲＪ産業図書（１９
６８）　ｐ２７５）とあるように、忌み嫌われていた。

しかし、置換メッキまたは化学還元メッキで形成された
皮膜は、微小孔があっても、Ｓｎの水素化電圧が高くな
るため、または犠牲陽極効果により、銅イオンが溶出し
ないことが推定される。

そこで本発明の目的は、銅管の内面を、従来考えられて
いなかった置換メッキ法または化学還元メッキ法により
、厚さ３μｍ以下のＳｎメッキ層で被覆し、水道水によ
る銅イオンの溶出を軽減し、しかも安価で取り扱い容易
な内面処理銅管を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ね
た結果、置換メッキまたは化学還元メッキによる極めて
薄い皮膜は、たとえ微小な孔が存在する皮膜であっても
、銅イオンの溶出防止に十分な効果があることを知見し
、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、銅管内面に置換メッキまた
は化学還元メッキにより、母材である銅の上に、厚さ３
μｍ以下に積層されたＳｎ結晶粒から成るＳｎメッキ皮
膜を有する給水・給湯用内面Ｓｎメッキ銅管を第１の発
明とし、コイル状の銅管の端部開口部から管内部に、メ
ッキ前処理液およびＳｎ換算量で１　　ｇ／ｌ　〜２０
　　ｇ／ｌの置換メッキ液または化学還元メッキ液を、
１０〜６０分間連続的に流通させ、厚さ３μｍ以下のＳ
ｎメッキ皮膜を銅管内面に形成させることにより、給水
・給湯用内面Ｓｎメッキ銅管を製造する方法を第２の発
明とするものである。

［作用コ 本発明は、皮膜の厚さか非常に薄く、たとえ微小孔が存
在しても、Ｓｎ結晶粒が積層されたＳｎメッキ皮膜を、
銅管内面に有することが特徴である。

結晶粒が積層されること Ｓｎの置換メッキにおいては、銅と錫との置換反応によ
って析出が進行する。第２図に示した走査電子顕微鏡の
写真から、メッキの析出形態は、（ａ）ないしくｅ）に
示すような状態で、各時間毎に結晶粒が積層されたもの
である。この皮膜形成過程を模式的に第１図（ａ）ない
しくｃ）に示した。化学還元メッキにおいては、表面の
触媒活性により皮膜が積層される。

メッキ皮膜の厚さ メッキ皮膜の厚さは、銅イオンの溶出を防止するために
は、０．１μｍ以上存在することが好ましい。また、置
換メッキの場合には、銅と錫とのｆｉ［換反応によって
析出が進行するため、せいぜい３μｍが限度である。化
学還元メッキでは、反応が遅く、被着に長時間を要する
こと、および３μｍ以上と厚くなっても銅イオンの溶出
防止効果が飽和するので、３μｍ以下が好ましい。

銅イオンの溶出を防止するには、銅が露出していないこ
とが最も好ましい。たとえば、ニーリックの著書に「銅
の露出部分における腐食が促進されるので孔は避けなけ
ればならない。」とあるように、忌み嫌われていた。し
かし、置換メッキまたは化学還元メッキで形成された皮
膜は、被覆率が５０％以上であれば、Ｓｎの水素化電圧
が高くなるため、または犠牲陽極効果により、銅イオン
が溶出しないことが推定される。本発明はたとえ銅が露
出していても、ｓｎメンキ法によっては溶出を防止でき
ることにある。しかし、被覆率が５０％以下ではこの効
果が得られなくなる。

次に、製造方法について説明する。

管内部に処理液を連続的に流通させること管内部に処理
液を連続的に流通させることは、管内面の処理を行うの
は特には発明力を要しないが、給水、給湯用銅管のよう
な直径に対する長さの長いものに対しては有効である。

また、処理液として置換メッキまたは化学還元メッキを
用いるのは、メッキ皮膜の析出速度が遅いため、銅管の
内面に薄い皮膜を均一に形成させる効果がある。

メッキ液中のＳｎ濃度 Ｓｎ濃度は、メッキ厚さに最も影響を及ぼすものであり
、１　ｇ／Ｉ！以下では皮膜形成速度が低く、温度をあ
げても長時間を必要とするので工業的に不利である。２
０　ｇ　／　ｌを越えるとメッキ液の種類によっては溶
解が飽和し、液が製作できなくなる。

処理時間 置換メッキは、銅と錫との置換反応によって析出が進行
するため、露出した銅部分か少なくなれば、析出が低下
するので、皮膜厚さを制御するには処理時間を調整する
のが好ましい。また、化学還元メッキは、メッキ液を新
しく更新すれば、厚いメッキ厚さが得られるが、皮膜厚
さを制御するには、析出速度は１μｍ　／　ｈ　ｒ程度
であるので、処理時間を調整するのが好ましい。

温度は、メッキ厚さに影響を及ぼし、温度が高いはとメ
ッキ速度が速くなり好ましいか、８０℃以上ではメッキ
液に分解が起こるので好ましくない。

［実施例］ 本発明の実施例について説明する。

実施例１ 一辺の長さが１００ｍｍの脱酸銅の板材を用意し、下記
に示す工程で第１表に示す置換メッキ液のおよび化学還
元メッキ液のを用い、液温度を６０℃とし、処理時間を
種々変えたメッキを行い、メッキ厚さを種々変化させた
試験材を得た。

アルカリ脱脂→水洗→ 酸洗（高濃度酸性溶液）→水洗→ 中和（希薄酸性溶液）→メ・ンキ→ 水洗→湯洗→乾燥 第１表 得られた試験材の一部を、塩酸溶液で溶解し、重量減少
量からメッキ厚さを計算によって求め、第２表に示すよ
うなメッキ厚さを有する試験材を得た。これらの試験材
を水道水中に２４時間浸漬し、水道水中に溶出した銅イ
オン量を、原子吸光光度分析法によって測定し、これら
の結果を第２表に示した。

１００　Ｘ　１００　ｍｍの銅板を用い１こ。

これらから発明例のＮｏ１〜１０は、メッキ皮膜厚さが
０．１μｍ以上存在するため、銅イオン溶出量がｏ、ｏ
ｓｐｐｍ以下であり、良好である。これに対し、比較例
のＮｏ、１１は、メッキ皮膜厚さが４μｍ存在するため
、銅イオン溶出量がＯ，ｌｌｌｐｐｍ以下と良好である
が、これは板材を溶融メッキ法で得られたもので、長い
管材の内面メッキを行うのは困難である。

Ｎｏ、１２および１６は、いずれもメンキ厚さが厚いた
め、銅イオン溶出量が０．０１ｐｐｍ以下と良好である
か、フラックス加熱法および電気メッキ法で得られたも
ので、長い管材の内面メッキを行うのは困難である。

Ｎｏ、１３および１４は、置換メッキおよび化学還元メ
ッキであるが、メッキ厚さが０．０１μｍと薄いため、
銅イオンの溶出量が０．３６ｐｐｍおよび０．２０ｐｐ
ｍとなり本発明の基準値（０，１ｐｐｍ）を越えている
。

Ｎｏ　１５は、化学還元メッキでメッキ皮膜厚さを４μ
ｍ形成させたものであるか、銅イオン溶出量が０．０１
ｐｐｍ以下であり良好であるが、化学還元メッキの速度
が低く、液の更新を頻繁に行うことと、これらの処理に
長時間を必要とするので好ましくない。

Ｎｏ、１７は、メッキ処理していない銅板材であり、銅
イオン溶出量が１．２４ｐｐｍと多くなっている。

実施例２ 各種置換メッキ液を用い、Ｓｎ濃度、処理時間および処
理温度を変えた試験を、実施例１と同様な方法で行い、
その結果を第３表に示す。

第３表 置換メッキ液■■■は、第１表に示す組成でＳｎ化合物
の量を変化させた。

メッキ液のＳｎ濃度、処理時間および処理温度か発明の
範囲内にあるＮ０１１８〜２７は、メッキ厚さとして０
．０８μｍ以上が得られ、銅イオン溶出量が０．Ｏ８ｐ
ｐｍ以下となり、良好である。

これに対し、Ｎｏ、２８は、Ｓｎ濃度が２０ｇ／ｌと高
いか、処理時間が５分と短く、メッキ厚さか０．０８μ
ｍと薄くなり、銅イオン溶出量が０．１０ｐｐｍとなっ
た。

Ｎｏ、２９．３０および３１は、置換メッキ液のＳｎ濃
度が０．５ｇ／Ｉと低いため、処理時間および処理温度
を発明の範囲の上限で行ったが、メッキ厚さが０．０５
〜０．０７μｍとなり、銅イオンの溶出量か０１５〜０
．１８ｐｐｍと高くなった。

実施例３ 置換メッキ液および化学還元メッキ液を用い、処理時間
および処理温度を変えた試験を、実施例１と同様な方法
で行い、その結果を第４表に示す。

第４表 処理時間および処理温度が発明の範囲内にあるＮｏ、３
２〜４５は、メッキ厚さとして０．２５μｍ以上が得ら
れ、銅イオン溶出量も０．Ｏ４ｐｐｍ以下となり、良好
である。

これに対し、比較例のＮｏ、４６〜５１は、いずれも処
理時間が５分と短いため、メッキ厚さとして０．０４μ
ｍ以下となり、銅イオン溶出量も０．１９ｐｐｍ以上と
なった。

実施例４ 外径１５．８８　ｍ　ｍ　、肉厚０．７１ｍｍ、長さ５
０ｍの脱酸銅管のコイルを用意し、実施例１で示した処
理工程で、コイルの管端から処理液を流通させ、メッキ
処理を行なった。　得られた銅管について、コイルの両
端および中央部から長さ５００ｍｍの試験材を切り出し
、メッキ皮膜の厚さおよび銅イオン溶出試験を行った。

メッキ皮膜の厚さの測定は、銅管内に塩酸溶液を充填し
、Ｓｎ層を溶解させ、重量減少量からメッキ厚さを計算
によって求めた。

銅イオン溶出試験は、５００ｍｍの銅管に水道水を充填
・密封し、２４時間後における銅イオン溶出量を、原子
吸光光度分析法によって測定した。それらの結果を第５
表に示した。

第５表 処理時間および処理温度か発明の範囲内にあるＮｏ　５
２〜５４は、メッキ厚さとして０３３μｍ以上が得られ
、銅イオン溶出量も０．０１ｐｐｒｎ以下となり、良好
である。これに対し、比較例のＮｏ、５５および５６は
、いずれも処理時間が５分と短いため、メッキ厚さとし
て０．０２μｍ以下となり、銅イオン溶出量も０．３１
ｐｐｍ以上となった。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、簡
単に銅管内面へ薄いＳｎメッキ皮膜を形成させることが
可能となり、銅イオンの溶出を防止し、しかも継手部品
も従来のものをそのまま使用できるという効果が奏され
、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、Ｓｎ結晶が積層される状
況を示す模式図である。 第２図（ａ）ｌ；！１分後、第２図（ｂ）は５分後、第
２図（ｃ）は１０分後、第２図（ｄ）は３０分後、第２
図（ｅ）は６０分後の置換メッキにょるＳｎ結晶が積層
された状況を示す走査型顕微鏡写真図である。 代理人　　　星　　野　　　　昇 −４Ｆ１Ｆｌ　−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）給水・給湯用銅管の内部表面皮膜構造において、
   母材である銅の上に、厚さ３μｍ以下に積層されたＳｎ
   結晶粒から成るＳｎメッキ皮膜を有することを特徴とす
   る給水・給湯用内面Ｓｎメッキ銅管。
2. （２）コイル状の銅管の端部開口部から管内部に、メッ
   キ前処理液およびＳｎ換算量で１ｇ／ｌ〜２０ｇ／ｌの
   置換メッキ液または化学還元メッキ液を、１０〜６０分
   間連続的に流通させ、厚さ３μｍ以下のＳｎメッキ皮膜
   を銅管内面に形成させることを特徴とする給水・給湯用
   内面Ｓｎメッキ銅管の製造方法。