JPS5911650B2 - 屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレキシブルチュ−ブ用銅合金 - Google Patents

屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレキシブルチュ−ブ用銅合金

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JPS5911650B2
JPS5911650B2 JP51143771A JP14377176A JPS5911650B2 JP S5911650 B2 JPS5911650 B2 JP S5911650B2 JP 51143771 A JP51143771 A JP 51143771A JP 14377176 A JP14377176 A JP 14377176A JP S5911650 B2 JPS5911650 B2 JP S5911650B2
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JP
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corrosion cracking
stress corrosion
plastic deformation
bending
fracture strength
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恵輔 三村
堅樹 源
道博 河村
光紘 大久保
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は屈曲性(曲げ、捩りなどの繰り返し塑性変形に
対する破壊強度)、耐応力腐食割れ性および加工性に優
れたフレキンプルチューブ用銅合金に関するものである
従来、フレキンプルチューブは、用途上曲げ、捩りなど
の繰り返し塑性変形が加えられることから変形可能な形
状を考慮することは勿論であるが、材料自体においても
従来より曲げ、捩りなどの繰り返し塑性変形に対する破
壊強度の優れた材料が使用されている。
銅合金においてはCu−Zn系合金(いわゆる黄銅)が
この特性に優れており、また加工性に優れていること、
比較的安価であることから、この種の用途に最も適した
合金と考えられていた。
しかし、一方でこのCu−Zn系合金は耐応力腐食割れ
性に劣るという欠点を有しでおり、使用条件如何では(
例えばアンモニア雰囲気中)応力腐食割れを起こす可能
性が十分ある。
このことは、例えば各種流体配管の接続用として使用さ
れるフレキシブルチューブの材料としてCu−Zn系合
金を使用した時に応力腐食割れが起り流体が漏洩してガ
ス爆発事故等の原因につながるという重大な欠点を有し
ている。
この対策として、Cu −Z n系合金材料表面に塗装
(例えばCu −Z n系合金を材料とするフレキンプ
ルチューブの表面にエポキシ系樹脂コーティングしたも
の)を施して応力腐食割れを防ぐようにしたものがある
が、これは塗膜の劣化および機械的損傷による塗膜の一
部の剥離等によりCu−Zn系合金材料が応力腐食割れ
を起こす危険性を常にはらんでいる訳であり、本質的な
解決策となっていない。
また、曲げ、捩りなどの繰り返し塑性変形に対する破壊
強度に優れ、且つ耐応力腐食割れ性に優れた材料として
Cu−Si系合金があるが、この種の合金は加工性が良
好でないことから、このCu−Si系合金材料を製品と
するための製造コストが高くなり、このためCu−Si
系合金材の製品は高価であるという欠点を有している。
本発明は上記の諸事情に基づいてなされたもので、S
iO,5〜3.0W t %、AlO,5〜3.Ow
を係、残部Cuおよび不純物からなり、且つSiとAl
の含有量が2α+1β≧2,5(但し、αはSiの含有
重量係、βはAlの含有重量%)であることを特徴とす
る屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレ
キシブルチューブ用銅合金と、S i O,5〜3.0
w t%、AlO,5〜3.0wt%を必須成分として
含む他、Fe、Ni。
Zn、Sn、P、As、Cr、Ti、Zr、Co。
Ag、Cd、Mgよりなる群から選択される成分の1種
を0.5wt%以下または2種以上を合計1wt%以下
含み、残部Cuおよび不純物からなり、且つSiとAl
の含有量が2α+1β≧25(但し、αはSiの含有重
量係、βはAlの含有重量係)であることを特徴とする
屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレキ
ンプルチューブ用銅合金とを提供する。
次に本発明合金の各元素の添加理由ならびに限定理由を
列挙すると次の通りである。
Siの添加は曲げ、捩りなどの繰り返し塑性変形に対す
る破壊強度を向上させる効果があるが、0.5wt%以
下ではその効果は乏しく、3.0wt%以上となると加
工性が著しく劣化することにより製造コストが高くなる
ことからSi0.5〜3.OW[%と限定した。
AlはSi程ではないが曲げ、捩りなどの繰り返し塑性
変形に対する破壊強度を向上させる効果があるが、0.
5wt%以下ではその効果は乏しく、3.0wt%以上
となるとSi程ではないが加工性を劣化することにより
製造コストが高くなることがらAlO,5〜3.0mm
係と限定した。
上記のようにSiもしくはAAの上記範囲での単独添加
でも勿論ある程度の曲げ、捩りなどの繰り返し塑性変形
に対する破壊強度を向上させる効果があるが、SiとA
lの共存によりSiもしくはAlの単独添加よりも曲げ
、捩りなどの繰り返し塑性変形に対する破壊強度を格段
に向上させる効果がある。
従って、SiとAlとを同時に添加することにより、S
iもしくはAl単独の添加よりもそれぞれ低い添加量で
SiもしくはAl単独の添加と同等の曲り、捩りなどの
繰り返し塑性変形に対する破壊強度を得ることができる
ため、SiもしくはAl単独の添加よりも優れた加工性
を有するという効果もある。
ここで、SiとAlとの同時添加により曲げ、捩りなど
の繰り返し塑性変形に対する破壊強度を向上させる効果
についてさらに検討した結果、SlとAlの前記効果に
対する寄与率がSi:Alの比率で2:1であることと
、2α+1β(但し、αはSiの含有重量係、βはAl
の含有重量係)が2.5以下では前記効果が乏しく、2
5以上になると前記効果が著しく向上することにより、
2α+1β≧25(但し、αはSiの含有重量係、βは
Alの含有重量%)と限定した。
また、Fe、Ni、Zn、Sn、P。A S s Cr
* T 1 t Z r t COt A g 、C
d tMgよりなる群から選択される成分の1種を添加
する場合はo、5wt%以下、2種以上を添加する場合
は合計でtwt%以下と限定したのは、屈曲性、耐応力
腐食割れ性を損なうことなく加工性あるいは耐食性の改
善に寄与するからで、前記範囲を超えての添加は前記効
果を期待し得ないからである。
上記したことを確認するため下記の試験を行なった。
まず、各種組成の合金を溶製した後、熱間圧延および冷
間圧延によって厚さ1mmの板を製作し、しかる後に焼
鈍により軟質材にして、曲げの繰り返し塑性変形に対す
る破壊強度試験および耐応力腐食割れ試験の試験片とし
た。
この曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度試験に於
いては試験片の一端を固定して他端を左右交互に90°
まで曲げて試験片が破壊するまでの曲げ回数により、
曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度を評価した結
果と、耐応力腐食割れ試験に於いては各試験片を曲げに
よってそれぞれの耐力相当の応力を負荷し、濃アンモニ
ア水を入れたデシケータ中に第1表から試験片/164
、/I65および46のようにSiもしくはA7の単独
添加でも添加量を増す程曲げの繰り返し塑性変形に対す
る破壊強度を試験片/I61の燐脱酸銅よりも向上させ
る効果があるが、試験片/167および/168のよう
にSiとAlとを同時に添加することによりSiもしく
はAlの単独添加の試験片/164、/165および廓
6よりも曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強さを格
段に向上させる効果があることが明らかである。
しかもこのSiとlとを同時添加した試験片/I67お
よび/I68は他の元素を添加した試験片、詳しくはZ
nを単独添加した試験片/I62および//63、Zn
とSiとを同時添加した試験片/1610、MnとSi
とを同時添加した試験片/1611およびSnとSiと
を同時添加した試験片Ai:12よりも低い添加量で曲
げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度が優れているこ
とが明らかである。
従って、SiとAlとを同時に添加することにより、曲
げの繰り返し塑性変形に対する所望の破壊強度を得るの
に81もしくはA7単独の添加よりもSlとA7とがそ
れぞれ低い添加量で良いため、SiもしくはAl単独の
添加よりも優れた加工性を有することは明らかである。
また、第1表中のSiを単独添加した試験片/I65と
試験片/165のSi量と同程度の量のA7を単独添加
した試験片清4との曲げの繰り返し塑性変形に対する破
壊強度を比較すれば、SlとAlの曲げの繰り返し塑性
変形に対する寄与率がSi:Alの比率で約2:1であ
ることが明らかである。
さらに、第4表から明らかなように試験片扁2および/
163以外はアンモニア気相中で48時間曝露するとい
う厳しい条件下でも応力腐食割れが発生しないことがわ
かる。
次にSiとA6とを同時添加した組成の合金を溶製した
後、熱間圧延および冷間圧延によって1龍の板を製作し
、しかる後に焼鈍により軟質材にして、曲げの繰り返し
塑性変形に対する破壊強度試験および耐応力腐食割れ試
験の試験片とした。
この曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度試験およ
び耐応力腐食割れ試験に於いては前記の試験と同じ試験
および評価を行ない、この結果を第2表に示す。
また、この曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度試
験によって得られた第2表中の曲げの繰り返し塑性変形
に対する破壊強度(回)とSiとAlの曲げの繰り返し
塑性変形に対する破壊強度に対する寄与率がSi:Al
の比率で約2:1であることから定めた2α+1β(但
し、αはSiの含有重量係、βはA7の含有重量係)と
の関係を第1図に示す。
但し第1図中2α十1β=0の時の曲げの繰り返し塑性
変形に対する破壊強度(回)は第1表中の試験片/I6
1の燐脱酸銅の曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強
度(60回)である。
第1図から明らかなように81とA6とを同時添加する
ことにより得られる曲げの繰り返し塑性変形に対する破
壊強度は2α+1βが2.5以下ではほとんど向上して
いす、2α+1βが25以上になると曲げの繰り返し塑
性変形に対する破壊強度が急激に向上していることがわ
かる。
また、第2表から明らかなように前記で限定した範囲の
本発明合金はアンモニア気相中で48時間曝露するとい
う厳しい条件下でも応力腐食割れが発生していないこと
により、実用上応力腐食割れが問題にならないことがわ
かる。
次に、SiとA[について、第2表の試験片扁19と同
じ量添加した組成に、さらに、第3成分を所要量添加し
た組成の合金を溶製した後、熱間圧延および冷間圧延に
よって厚さ1mmの板を製作し、しかる後に焼鈍により
軟質材にして、曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強
度試験および耐応力腐食割れ試験の試験片とした。
この曲げの繰返し塑性変形に対する破壊強度試験および
耐応力腐食割れ試験に於いては前記の試験と同じ試験お
よび評価を行ない、この結果を第i表に示す。
第3表から明らかなように、第3成分の添加量が、1種
の場合0.5wt%以下、2種以上の場合1wt%以下
であれば曲げの繰返し塑性変形に対する破壊強度はほと
んど第3成分を添加しない場合と変らないことが分る。
また、耐応力腐食割れ性も同様である。
次に本発明合金をその実施例によって詳説する。
本発明合金により公知の方法で製作した呼び径1/2B
のフレキンプルチューブと呼び径1/2Bの既存のアド
ミラルチイ製フレキンプルチューブの合金組成を第4表
に示す。
これらのフレキシブルチューブの一端を固定し内部に0
.2 kg/cyir以上の空気圧を加えながら直径5
7龍の内棒のまわりにU字形になるまで巻きつける作業
を10〜12秒/回の速さで右巻き、左巻きを交互に行
ない、フレキシブルチューブの壁が破壊して空気が内部
から漏れるまでの曲げ回数により、曲げの繰り返し塑性
変形に対する破壊強度を評価した結果と、これらのフレ
キシブルチューブを垂直に立て、その上端を固定して下
端に11.5kgの荷重をかけた状態で内部に0.2
kg/crilの空気圧を加えながら1回目を起点から
左側へ90°捩って起点へもどし、2回目を起点から右
側へ90°捩って起点へもどすことの繰り返しを一10
〜12秒/回の速さで行ない、フレキンプルチューブの
壁が破壊して空気が内部から漏れるまでの捩り回数によ
り、捩りの繰り返し塑性変形に対する破壊強度を評価し
た結果と、これらのフレキシブルチューブをU字形(曲
率半径:57mm)に曲げて脱脂、乾燥したのち、内部
に0.2kg/iの空気圧をかけて1/2に稀釈したア
ンモニア水を入れた密閉容器中の気相部分に18時間曝
露して、割れが発生しないフレキシブルチューブを○、
割れが発生したフレキシブルチューブを×として耐応力
腐食割れ性を評価した結果とを第5表に示す。
また、第5表には金属フレキガスコネクター協議会にお
ける合格基準も併せて示す。
第5表より本発明合金製フレキシブルチューブ(試料/
16.Iと腐■)は金属フレキガスコネクター協議会に
おける曲げおよび捩りの繰り返し塑性変形に対する破壊
強度と耐応力腐食割れ性の合格基準を遥かに上回ってい
るばかりでなく、既在のアドミラルテイ製フレキ′/プ
ルチューブ(試料A ll )よりも前記特性が遥かに
優れていることが明らかである。
以上のように本発明合金は屈曲性(曲げ、捩りなどの繰
り返し塑性変形に対する破壊強度)、耐応力腐食割れ性
および加工性に優れた特性を有しているので、この特性
が要求されるフレキンプルチューブ等に好適であり、産
業上極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はSiとA7とを同時添加することにより得られ
る曲げの繰り返し塑性変形に対する破壊強度(回)と2
α+1β(但し、αはSiの含有重置%、βはAlの含
有重量係)との関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I Si0.5〜3.0wt%、A II O,5〜
    3.0w t%、残部Cuおよび不純物からなり、且つ
    SiとAlの含有量が2α+1β≧25(但し、αはS
    iの含有重量係、βはAlの含有重量%)であることを
    特徴とする屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優
    れたフレキンプルチューブ用銅合金。 2 Si0.5〜3.0wt%、AlO,5〜3.0
    wt係を必須成分として含む他、Fe、Ni、Zn。 Sn、P、As、Cr、Ti、Zr、Co、Ag。 Cd、Mgよりなる群から選択される成分の1種を0.
    5wt%以下または2種以上を合計1wt%以下含み、
    残部Cuおよび不純物からなり、且つSlとAlの含有
    量が2α+1β≧2.5. (但し、αはSiの含有重
    量係、βはAlの含有重量%)であることを特徴とする
    屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレキ
    ンプルチューブ用銅合金。
JP51143771A 1976-11-29 1976-11-29 屈曲性、耐応力腐食割れ性および加工性に優れたフレキシブルチュ−ブ用銅合金 Expired JPS5911650B2 (ja)

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JPS5367618A JPS5367618A (en) 1978-06-16
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JPS60177150A (ja) * 1984-02-23 1985-09-11 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 装飾用黄金色系銅合金
JPS60177141A (ja) * 1984-02-23 1985-09-11 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 装飾用黄金色系銅合金
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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