JPH10140271A - 蒸気配管用銅合金管 - Google Patents
蒸気配管用銅合金管Info
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- JPH10140271A JPH10140271A JP31017796A JP31017796A JPH10140271A JP H10140271 A JPH10140271 A JP H10140271A JP 31017796 A JP31017796 A JP 31017796A JP 31017796 A JP31017796 A JP 31017796A JP H10140271 A JPH10140271 A JP H10140271A
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- Japan
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- copper alloy
- pipe
- coating layer
- steam
- tube
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
- F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
- F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
- F16L58/08—Coatings characterised by the materials used by metal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水蒸気に対する耐食性に優れた蒸気配管用銅
合金管を得る。 【解決手段】 Znを0.01〜10wt%含有し、P
含有量が0.04%以下の銅合金管からなり、その内面
に0.1〜3μmのSn又は/及びCu−Sn合金層か
らなる保護被覆層を有し、かつ、その内表面の中心線平
均粗度(Ra)が1.2μm以下であることを特徴とす
る蒸気配管用銅合金管。
合金管を得る。 【解決手段】 Znを0.01〜10wt%含有し、P
含有量が0.04%以下の銅合金管からなり、その内面
に0.1〜3μmのSn又は/及びCu−Sn合金層か
らなる保護被覆層を有し、かつ、その内表面の中心線平
均粗度(Ra)が1.2μm以下であることを特徴とす
る蒸気配管用銅合金管。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、管内に水蒸気又は
/及びそのドレン水が通る内面被覆蒸気配管用銅合金管
に関するものである。
/及びそのドレン水が通る内面被覆蒸気配管用銅合金管
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、蒸気用配管としては、炭素鋼管、
ステンレス管、りん脱酸銅管(JISH3300 C1
220T)などが用いられてきており、特にりん脱酸銅
管は、曲げ加工性が優れることやコストが安価なことか
ら広く用いられてきている。
ステンレス管、りん脱酸銅管(JISH3300 C1
220T)などが用いられてきており、特にりん脱酸銅
管は、曲げ加工性が優れることやコストが安価なことか
ら広く用いられてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、りん脱酸銅管
を使用した場合、管内に通す水蒸気による腐食が起こる
ことがあった。この腐食は水蒸気中の酸素濃度が高い場
合や、水蒸気の流れが速い場合に起こることが多い。一
方、給水・給湯用配管として、内面にSnめっきを施し
銅イオン溶出抑制効果をもたせた銅合金管が用いられて
いる(特開平7−118873号公報)。そこで、この
ようなSnめっき銅合金管を蒸気用配管として用い、水
蒸気に対する耐食性をもたせることが当然考えられる
が、給水・給湯が管内を流通する環境と蒸気が流通する
環境では腐食環境が全く異なる、すなわち、前者の環境
では管内面が接するのは液相のみであり、温度も高くと
も100℃まで(通常は60〜80℃)であるが、後者
の環境では温度が高く(100℃以上の場合がほとん
ど)、気相又は気相と液相の混合相が接するという違い
があるため、上記公報のSnめっき銅合金管を用いたと
しても、ほとんど効果がないことが判明した。
を使用した場合、管内に通す水蒸気による腐食が起こる
ことがあった。この腐食は水蒸気中の酸素濃度が高い場
合や、水蒸気の流れが速い場合に起こることが多い。一
方、給水・給湯用配管として、内面にSnめっきを施し
銅イオン溶出抑制効果をもたせた銅合金管が用いられて
いる(特開平7−118873号公報)。そこで、この
ようなSnめっき銅合金管を蒸気用配管として用い、水
蒸気に対する耐食性をもたせることが当然考えられる
が、給水・給湯が管内を流通する環境と蒸気が流通する
環境では腐食環境が全く異なる、すなわち、前者の環境
では管内面が接するのは液相のみであり、温度も高くと
も100℃まで(通常は60〜80℃)であるが、後者
の環境では温度が高く(100℃以上の場合がほとん
ど)、気相又は気相と液相の混合相が接するという違い
があるため、上記公報のSnめっき銅合金管を用いたと
しても、ほとんど効果がないことが判明した。
【0004】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、水蒸気に対する耐食性に優れた蒸気配管用
銅合金管を得ることを目的とする。
れたもので、水蒸気に対する耐食性に優れた蒸気配管用
銅合金管を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的のもと、本発
明者が種々研究を行った結果、Znを含有する銅合金か
ら管を形成するとともにその銅合金中のPの含有量を規
制し、さらに、管の内面にSn又は/及びCu−Sn合
金層を形成し、かつ、その内表面の中心線平均粗度(R
a)を規制することにより、水蒸気に対して耐食性が大
きく向上することを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
明者が種々研究を行った結果、Znを含有する銅合金か
ら管を形成するとともにその銅合金中のPの含有量を規
制し、さらに、管の内面にSn又は/及びCu−Sn合
金層を形成し、かつ、その内表面の中心線平均粗度(R
a)を規制することにより、水蒸気に対して耐食性が大
きく向上することを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0006】すなわち、本発明に関わる蒸気配管用銅合
金管は、Znを0.01〜10wt%含有し、P含有量
が0.04%以下の銅合金管からなり、その内面に0.
1〜3μmのSn又は/及びCu−Sn合金層からなる
保護被覆層を有し、かつ、その内表面の中心線平均粗度
(Ra)が1.2μm以下であることを特徴とする。
金管は、Znを0.01〜10wt%含有し、P含有量
が0.04%以下の銅合金管からなり、その内面に0.
1〜3μmのSn又は/及びCu−Sn合金層からなる
保護被覆層を有し、かつ、その内表面の中心線平均粗度
(Ra)が1.2μm以下であることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明における耐食性向上のメカ
ニズムは、銅合金管母材に含まれるZnが、被覆層であ
るSn又は/及びCu−Sn合金層中を拡散して被覆層
表面に達し、被覆層表層部で安定なSn−Znの複合酸
化物の保護被覆を形成し、これが耐食性を向上させると
いうものである。母材中のZnが被覆層中を拡散する速
度は非常に速く、被覆層形成後間もなく被覆層表層部に
Znが拡散してくる。しかしそのままではSn−Znの
複合酸化物は形成されず、蒸気配管として使用し水蒸気
に触れて初めてSn−Znの複合酸化物が形成され、抜
群の耐食性を示すようになる。従って、Zn含有銅合金
のみで被覆層を有しない管を用いても効果はなく、Sn
又は/及びCu−Sn合金層以外の被覆層を用いても効
果がなく、また、Znを含有しない銅合金を管母材とし
て使用しても効果がない。
ニズムは、銅合金管母材に含まれるZnが、被覆層であ
るSn又は/及びCu−Sn合金層中を拡散して被覆層
表面に達し、被覆層表層部で安定なSn−Znの複合酸
化物の保護被覆を形成し、これが耐食性を向上させると
いうものである。母材中のZnが被覆層中を拡散する速
度は非常に速く、被覆層形成後間もなく被覆層表層部に
Znが拡散してくる。しかしそのままではSn−Znの
複合酸化物は形成されず、蒸気配管として使用し水蒸気
に触れて初めてSn−Znの複合酸化物が形成され、抜
群の耐食性を示すようになる。従って、Zn含有銅合金
のみで被覆層を有しない管を用いても効果はなく、Sn
又は/及びCu−Sn合金層以外の被覆層を用いても効
果がなく、また、Znを含有しない銅合金を管母材とし
て使用しても効果がない。
【0008】そして、銅合金母材中のZn濃度が0.0
1%以下では明確な効果がなく、10%を超えて含有す
ると管そのものの応力腐食割れが起こるため、Zn含有
量は0.01〜10%の範囲内に規制する必要がある。
また、Sn又は/及びCu−Sn合金層の厚さが0.1
μm以下では明確な効果がなく、3μmを越えると効果
が飽和してコスト高となるだけであるので、被覆層の厚
さは0.1〜3μmとする。さらに、被覆層の中心線平
均粗度(Ra)が1.2μmを超えると、生成したSn
−Znの複合酸化物の保護皮膜が物理的に剥げやすくな
り、効果が薄れるため、中心線平均粗度(Ra)は1.
2 μm以下とする必要がある。
1%以下では明確な効果がなく、10%を超えて含有す
ると管そのものの応力腐食割れが起こるため、Zn含有
量は0.01〜10%の範囲内に規制する必要がある。
また、Sn又は/及びCu−Sn合金層の厚さが0.1
μm以下では明確な効果がなく、3μmを越えると効果
が飽和してコスト高となるだけであるので、被覆層の厚
さは0.1〜3μmとする。さらに、被覆層の中心線平
均粗度(Ra)が1.2μmを超えると、生成したSn
−Znの複合酸化物の保護皮膜が物理的に剥げやすくな
り、効果が薄れるため、中心線平均粗度(Ra)は1.
2 μm以下とする必要がある。
【0009】本発明の銅合金管の被覆層は、Sn又は/
及びCu−Sn合金層である必要があるが、これは、S
n層、Cu−Sn合金層、あるいはSnとCu−Sn合
金の混合層のいずれかを意味するものである。使用当初
はSnのみあるいはSnとCu−Sn合金の混合層であ
っても、使用に伴い被覆層全体がCu−Sn合金層へと
変化する。銅合金管の内面に被覆層を形成する方法とし
ては、例えば、無電解Snめっき液をZn含有銅合金管
内に流通して被覆する方法や、溶融SnをZn含有銅合
金管内に通す方法などが考えられる。この際、被覆後の
管内面の中心線平均粗度Raを1.2μm以下とするこ
とが重要となるが、そのためには、被覆前の銅合金管内
面の中心線表面粗度Raを1.2μm以下としておく必
要がある。
及びCu−Sn合金層である必要があるが、これは、S
n層、Cu−Sn合金層、あるいはSnとCu−Sn合
金の混合層のいずれかを意味するものである。使用当初
はSnのみあるいはSnとCu−Sn合金の混合層であ
っても、使用に伴い被覆層全体がCu−Sn合金層へと
変化する。銅合金管の内面に被覆層を形成する方法とし
ては、例えば、無電解Snめっき液をZn含有銅合金管
内に流通して被覆する方法や、溶融SnをZn含有銅合
金管内に通す方法などが考えられる。この際、被覆後の
管内面の中心線平均粗度Raを1.2μm以下とするこ
とが重要となるが、そのためには、被覆前の銅合金管内
面の中心線表面粗度Raを1.2μm以下としておく必
要がある。
【0010】本発明の銅合金管母材は、Znを所定量含
有しておれば効果を発揮し、Znとともに他の成分が何
種類共存しても問題はない。従って、本発明銅合金管を
製造する際に、母材の製造過程でZn含有銅合金中の脱
酸素剤としてP、Si、Mg、Bなどを添加することが
できる。但し、P量が0.04%を超えると、Sn−Z
nの複合酸化物の形成には何ら問題はないものの、被覆
層と母材の間で剥離が起こりやすくなるため、P量は
0.04%以下でなければならない。なお、Si、Mg
は0.1%を超えると加工が難しくなるため、合計で
0.1%以下が好ましい。また、母材の強度向上のた
め、Ni、Sn、Fe、Mn、Cr、Co、Tiなども
合計で2%以下添加することができる。合計で2%を超
えると加工性が低下する。
有しておれば効果を発揮し、Znとともに他の成分が何
種類共存しても問題はない。従って、本発明銅合金管を
製造する際に、母材の製造過程でZn含有銅合金中の脱
酸素剤としてP、Si、Mg、Bなどを添加することが
できる。但し、P量が0.04%を超えると、Sn−Z
nの複合酸化物の形成には何ら問題はないものの、被覆
層と母材の間で剥離が起こりやすくなるため、P量は
0.04%以下でなければならない。なお、Si、Mg
は0.1%を超えると加工が難しくなるため、合計で
0.1%以下が好ましい。また、母材の強度向上のた
め、Ni、Sn、Fe、Mn、Cr、Co、Tiなども
合計で2%以下添加することができる。合計で2%を超
えると加工性が低下する。
【0011】
【実施例】次に、本発明に係る銅合金管について、蒸気
に対する腐食試験を行った結果を比較例と比較して説明
する。
に対する腐食試験を行った結果を比較例と比較して説明
する。
【0012】表1に示す各種成分の銅合金の鋳塊(外径
300mm、長さ500mmの円柱)を製造して、押出
→圧延→抽伸の工程で外径15mm×肉厚1mm×長さ
5mの管寸法に仕上げた。この時、最終抽伸時にダイス
とプラグを選定して、管内表面の平均表面粗度をそれぞ
れ変化させた。これらの管を用い、下記に示す無電解め
っき工程で管内面に様々なめっき厚さのSnめっきを施
し、供試材とした。 <無電解めっき工程> 脱脂→水洗→酸洗→水洗→めっき→水洗→乾燥 脱脂:アルカリ脱脂液を管内に流通させる。 水洗:水道水を管内に流通させる。 酸洗:希釈酸を管内に流通させる。 めっき:無電解Snめっき液(メルテックス社製、エン
プレートTIN−421スペシャル)を管内に流通させ
る。 乾燥:常温風を管内に流通させる。
300mm、長さ500mmの円柱)を製造して、押出
→圧延→抽伸の工程で外径15mm×肉厚1mm×長さ
5mの管寸法に仕上げた。この時、最終抽伸時にダイス
とプラグを選定して、管内表面の平均表面粗度をそれぞ
れ変化させた。これらの管を用い、下記に示す無電解め
っき工程で管内面に様々なめっき厚さのSnめっきを施
し、供試材とした。 <無電解めっき工程> 脱脂→水洗→酸洗→水洗→めっき→水洗→乾燥 脱脂:アルカリ脱脂液を管内に流通させる。 水洗:水道水を管内に流通させる。 酸洗:希釈酸を管内に流通させる。 めっき:無電解Snめっき液(メルテックス社製、エン
プレートTIN−421スペシャル)を管内に流通させ
る。 乾燥:常温風を管内に流通させる。
【0013】この供試材の管の両端からそれぞれ50c
mを切り出し、半割りにして、Snめっき膜厚、内表面
の中心線平均粗度を測定した。なお、Snめっき膜厚は
蛍光X線膜厚測定装置(セイコー電子工業株式会社製、
SFT−156A)を用い、内表面の中心線平均粗度は
タリサーフ6(ランクテーラーボブソン社製)を用い測
定し、いずれも両端任意10点の合計20点を測定し、
その平均値をその試験材のSnめっき膜厚、内表面の中
心線平均粗度とした。その結果を表1に示す。
mを切り出し、半割りにして、Snめっき膜厚、内表面
の中心線平均粗度を測定した。なお、Snめっき膜厚は
蛍光X線膜厚測定装置(セイコー電子工業株式会社製、
SFT−156A)を用い、内表面の中心線平均粗度は
タリサーフ6(ランクテーラーボブソン社製)を用い測
定し、いずれも両端任意10点の合計20点を測定し、
その平均値をその試験材のSnめっき膜厚、内表面の中
心線平均粗度とした。その結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】また、各供試材とも残りの4mは1m×4
本に切断し、下記に示す蒸気環境で、期間について4水
準の腐食試験に供した。 <蒸気腐食試験>電気伝導度が4〜6μS/cm、pH
6.5〜7.5のイオン交換水を加熱して温度180
℃、酸素濃度1000ppmの蒸気を発生させ、蒸気流
量4000リットル/時間の流量で3カ月間、6カ月
間、1年間、2年間、供試管内を流通させ腐食試験を実
施した。腐食試験の模式図を図1に示す(イオン交換水
を加熱炉1で加熱して蒸気を発生させ、その蒸気をヘッ
ダー2を通して各供試管Sに分配し、弁3を介して大気
へ排気)。
本に切断し、下記に示す蒸気環境で、期間について4水
準の腐食試験に供した。 <蒸気腐食試験>電気伝導度が4〜6μS/cm、pH
6.5〜7.5のイオン交換水を加熱して温度180
℃、酸素濃度1000ppmの蒸気を発生させ、蒸気流
量4000リットル/時間の流量で3カ月間、6カ月
間、1年間、2年間、供試管内を流通させ腐食試験を実
施した。腐食試験の模式図を図1に示す(イオン交換水
を加熱炉1で加熱して蒸気を発生させ、その蒸気をヘッ
ダー2を通して各供試管Sに分配し、弁3を介して大気
へ排気)。
【0016】評価は所定時間蒸気を流通させた供試管を
半割りにして、目視により被覆層の状態を見るとともに
最大腐食深さを測定した。その結果を表2に示す。
半割りにして、目視により被覆層の状態を見るとともに
最大腐食深さを測定した。その結果を表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】表2から明らかなように、母材に所定量の
Znを含有し、Pが所定量以下に規制され、所定のめっ
き厚さを有し、さらに、所定の内表面中心線平均粗度を
有している実施例1〜10はいずれも、2年の腐食試験
においても全く剥離は見られず、腐食も全く見られな
い。
Znを含有し、Pが所定量以下に規制され、所定のめっ
き厚さを有し、さらに、所定の内表面中心線平均粗度を
有している実施例1〜10はいずれも、2年の腐食試験
においても全く剥離は見られず、腐食も全く見られな
い。
【0019】一方、Znを含有していない比較例11、
12は、Pが0.04%以下で所定のめっき厚さと内表
面中心線平均粗度を有していても、皮膜の剥離及び腐食
が進行している。また、Znを含有していても0.01
%に満たない比較例13や、めっき厚さが0.1μmに
満たない比較例14では、3カ月間では皮膜の剥離が見
られないものの、6カ月間では皮膜の剥離及び腐食が見
られるようになる。さらに、所定のZn、P含有量や、
めっき厚さを有していても内表面中心線平均粗度が1.
2μmを超える比較材15では、皮膜の剥離及び腐食が
見られる。所定のZn含有量、めっき厚さ、内表面中心
線平均粗度を有していてもP含有量が0.04%を超え
る供試材16では、皮膜の剥離及び腐食が見られる。被
覆層を全く有しない供試材17では、やはり腐食が起こ
っている。
12は、Pが0.04%以下で所定のめっき厚さと内表
面中心線平均粗度を有していても、皮膜の剥離及び腐食
が進行している。また、Znを含有していても0.01
%に満たない比較例13や、めっき厚さが0.1μmに
満たない比較例14では、3カ月間では皮膜の剥離が見
られないものの、6カ月間では皮膜の剥離及び腐食が見
られるようになる。さらに、所定のZn、P含有量や、
めっき厚さを有していても内表面中心線平均粗度が1.
2μmを超える比較材15では、皮膜の剥離及び腐食が
見られる。所定のZn含有量、めっき厚さ、内表面中心
線平均粗度を有していてもP含有量が0.04%を超え
る供試材16では、皮膜の剥離及び腐食が見られる。被
覆層を全く有しない供試材17では、やはり腐食が起こ
っている。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、Zn含有銅合金管内面
に所定のSn又は/及びCu−Sn合金被覆を施し、そ
の内表面中心線平均粗度を規定することにより、管内に
水蒸気又は/及びそのドレン水が通る蒸気配管として格
段に耐食性が向上し、その寿命と信頼性を大きく増大す
ることができる。
に所定のSn又は/及びCu−Sn合金被覆を施し、そ
の内表面中心線平均粗度を規定することにより、管内に
水蒸気又は/及びそのドレン水が通る蒸気配管として格
段に耐食性が向上し、その寿命と信頼性を大きく増大す
ることができる。
【図1】腐食試験の模式図である。
1 加熱炉 2 ヘッダー 3 弁 S 供試管
Claims (1)
- 【請求項1】 Znを0.01〜10wt%含有し、P
含有量が0.04%以下の銅合金管からなり、その内面
に0.1〜3μmのSn又は/及びCu−Sn合金層か
らなる保護被覆層を有し、かつ、その内表面の中心線平
均粗度(Ra)が1.2μm以下であることを特徴とす
る蒸気配管用銅合金管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31017796A JPH10140271A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 蒸気配管用銅合金管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31017796A JPH10140271A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 蒸気配管用銅合金管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140271A true JPH10140271A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=18002107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31017796A Pending JPH10140271A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 蒸気配管用銅合金管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10140271A (ja) |
-
1996
- 1996-11-05 JP JP31017796A patent/JPH10140271A/ja active Pending
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