JPS59126745A - 耐食性に優れた銅合金 - 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】 本発明は優れた耐食性を有する銅合金で復水器、給水加
熱器、蒸留器、冷却器、造水装置などの熱交換器用の材
料として特に自動車に用いられるラジェーターのタンク
（容器）、チューブ（管）、フィン等の材料の最適な銅
合金に関するものである。

黄銅は一般に機械的性質や成形性が良好であり、そのほ
かの銅合金にくらべて価格も安いため、広範囲の用途で
使用されている。熱交換器用特に自動車用ラジェーター
としても好んで使用されているが、黄銅は環境によって
は脱亜鉛腐食現象が起き、これが大きな問題となってい
る。

自動車用ラジェーターは本体の温度を調節するために液
体を冷却媒体としてエンジンとラジェーターとを循環さ
せて熱を放散させるもので。

ラジェーターは冷却媒体と常時接触しており。

この冷却媒体により内面から腐食が生じる問題がある。

また、自動車の走行中にラジェーターは排気ガス、塩分
を含む海岸大気、さらには工場大気のＳＯ，ガス等にさ
らされている場合には外面からも腐食される。

従来ラジェーターに使用されている材料としては銅６５
　ｗｔ％、亜鉛５５　ｗｔ％からなる黄銅が用いられて
いるが、腐食環境の悪化等により従来の黄銅を用いたラ
ジェーターの寿命が短かくなりつつある。

さらにまた近年特にラジェーターチューブ（管）には従
来のカシメによるロックシームチューブにかわってコス
ト低減と生産効率の向上の面から高周波抵抗溶接または
高周波誘導接による銅合金溶接管が採用されるようにな
ってきた。しかしながら銅合金溶接管は、その溶接組織
の特異性からその溶接部は他の部分と比較して耐食性が
大幅に劣るという欠点を持っている。

このことは銅合金溶接管の使用上の大きな制約となる。

さらには銅合金溶接管の製造の際に溶接方法として高周
波誘導溶接もしくは高周波抵抗溶接を用いた場合その溶
接方法の特徴から特に溶接割れを発生しやすいという製
造上の難点をもっている。

このような状況から熱交換器特にラジェーターのタンク
（容器）、チューブ（管）、フィン等に耐食性の向上が
要求されると同時に溶接部位においては耐食性と同時に
溶接割れ感受性の低い材料の開発が望捷れていた。

この要求に対し、すでに黄銅に添加元素を加え、耐食性
を向上せしめんとする試みは過去にも多くなされてきて
おり、りん及びけい素の複合添加が有効であることが判
明している。しかし、この合金でも、まだ内面からの腐
食に対しては十分な耐食性を示しておらず、特にけい素
が高濃度になると内面からの腐食には必ずしも有効でな
いことを本発明者らは知見した。

本発明はかかる点に鑑み、けい素含有量を低濃度におさ
え、さらに耐食性を改良した。熱交換器用特にラジェー
ター用材料として優れた耐食性を有する銅合金を提供す
るものである。

本発明は、亜鉛２５〜４０　ｗｔ係、りん０．００５〜
０．０７０　ｗｔ４　、けい素０．００５〜ｊ、　Ｏｗ
ｔ４を含み、さらに鉄０．００５〜１．　Ｏｗｔ俤、鉛
０．　Ｏ０５〜α３　ｗｔ％の内側れか１種又は２種を
合計０．００５〜１．３　ｗｔ％含み、残部鋼及び不可
避的な不純物からなる合金、及び該合金を最終焼鈍後さ
らに３〜２０チの加工度で冷間圧延をほどこした合金、
及び該合金を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５門以下と
なるように調整された合金、及び該合金を最終焼鈍で結
晶粒度が０．０１５ｗ以下となるように調整したのち、
さらに３〜２０’ｆｉの加工度で冷間圧延をほどこした
合金であって、優れた耐食性を有する銅合金に関する。

次に本発明合金を構成する合金成分及び内容の限定理由
を説明する。銅と亜鉛は本発明合金の基本成分となるも
ので加工性２機械的強度にすぐれていると共に熱伝導性
にもすぐれている。

亜鉛含有量を２５〜４０　ｗｔ％とする理由は、亜鉛含
有量が２５　ｗｔ４未満では加工性が悪くなること及び
亜鉛含有量が４０　ｗｔ％をこえると銅−亜鉛会合にお
けるβ相の析出がみられ耐食性及び冷間加工性が悪くな
るためである。りんの含有量をＯ，ＯＯ５〜０．０７０
　ｗｔ係とする理由は。

りん含有量が０．００５　ｗｔ％未満では耐食性の改善
がみられず、逆にりん含有量が０．０７０　ｗｔ％を越
えると耐食性は改善されるが１粒界腐食の徴候が見られ
るためである。けい素の含有量をα００５〜１．　Ｏｗ
ｔ％とする理由は、けい素の含有量が０．００５　ｗｔ
％未満では耐食性の改善がみられず、また１、　Ｏｗｔ
％を越えるとその効果が飽和するとともに、逆に内面か
らの腐食に対する耐食性が劣化するためである。鉄の含
有量をＱ、　ＯＯ５〜１．　Ｇ　ｗｔ％とする理由は、
鉄の含有量が０．００５　ｗｔ％未満では耐食性、特に
溶接した場合溶接部の耐食性の改善が認められず、また
ｔ　ｏ　ｗｔ４を越えるとその効果が飽和するためであ
る。鉛の含有量を０．００５〜０．３　ｗｔ％とする理
由は、鉛の含有量が０．　ＯＯ５ｗｔ％未満では耐食性
の改善が認められず、また０３ｗｔ４を越えると加工性
が劣化するだめである。

以上のようＫりん、けい素、鉛の添加によって素材に耐
食性を付加し、鉄を添加することによって素材及び溶接
した場合溶接部に耐食性を付加するものである。

次に結晶粒度を０．０１５−以下に限定した理由につい
て述べる。高周波抵抗溶接あるいは高周波誘導溶接によ
って起こる溶接割れの原因について調査した結果１本発
明者らは、溶融した母材金属と接触していると粒界が脆
化して軽い衝撃を受けた場合、溶接割れが発生すること
を知見した。そこでこのような現象について種々の調査
を行なった結果、結晶粒度の影響が大きく、結晶粒度を
小さくすることにより、このような現象−１を大幅に抑
制することができることを知見したｉさらに本発明者ら
は耐食性に及ぼす結晶粒度の影響についても調査した結
果、耐食性と〈如耐脱亜鉛腐食性は結晶粒度の影響を受
は結晶粒度を小さくすることにより耐食性を向上させる
ことができることを知見した。結晶粒度を０．０１５ｔ
ｎ＋ｎ以下に限定した理由は、結晶粒度がａ０１５ｍｙ
＋を越えると溶接割れが発生しやすくなり、また耐食性
の劣化が認められるためである。

また本発明合金を最終焼鈍したのち、さらに３〜２０チ
の加工度で冷間圧延を施す理由は。

冷間圧延をほどこすことにより本発明合金のはんだ付は
性が向上するためであるが、加工度が３係未満でははん
だ付は性の向上が認められず。

まだ２０チを越えると機械的強度が高くなりすぎラジェ
ーターチューブ加工時の成形性が劣化するためである。

このような本発明合金は良好な耐食性、特に従来知られ
ていたりん、けい素を複合添加した黄銅の内部からの腐
食に対する敏感性を改善し。

外部、′内部両面からの腐食に対し優れた耐食性及び耐
溶接割れ性を示すとともにはんだ付は性も良好ガ合金で
あるだめ、熱交換器用特にラジェーター用銅合金として
適した材料である。

実施例 第１表に示す諸組成の合金を溶製し熱間圧延及び適宜焼
きなましを加えながら冷間圧延によ−り１ｍ厚さの板と
し、最終的に種々の温度で焼きガましを加え第２表に示
す結晶粒度に調整した。耐食性試験に供する溶接部材は
第２表に示された結晶粒度をもつ１叫厚さの諸組成の合
金の突き合せＴ工Ｇ溶接することによって作製した。耐
食性試験は１ｔの蒸留水に（内面からの腐食を想定して
） 炭酸水素ナトリウム　　　１．３ｙ／を硫酸ナトリウム
　　１．ｓｙ／を 塩化ナトリウム　　１．６９７ｔ を各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００−
の空気を吹き込みこの液の中に５００時間浸漬した。そ
の時発生した最大脱亜鉛腐食深さを溶接部及び母材部に
ついて測定し、これをもって耐食性を評価した。その結
果を第３表に示した。

溶融した母材金属と接触した場合粒界が脆化して溶接割
れが発生することに対する耐性についての試験は第２表
に示される結晶粒度をもつ諸組成の合金を第１図に示さ
れるようにパイプ状に加工し、これを同一組成の融点＋
５０℃に保持された溶融金属に６秒間浸漬し、その後取
り出して保持炉中で付着している金属が溶融している状
態で第２図のように衝撃を加えた。その時変形したパイ
プ断面を顕微鏡によって観察し粒界破壊の有無を確認し
、これをもって溶接割れに対する耐性を評価した。その
結果を第４表に示した。

さらに第２表に示された結晶粒度をもつ１餌厚さの合金
を第５表に示す加工度で冷間圧延を加えたのちはんだ付
は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８０＋Ｍｎ
、深さ６０ｍ１の円筒形ルツボその中に降下速度２５　
ｖａｎ　／　ｓｅｃでサンプル（表面を清浄にした幅１
０日、長さ５０箇の形状）を浸漬したときはんだ浴から
サンプルが受ける浮力とはんだ浴に引き込まれる力とが
平衡に達するまでの時間を測定し、これをもってはんだ
付は性を評価した。その結果を第６表に示した。

第３表、ＷＩ！４表、第６表かられかるように本発明合
金は脱亜鉛腐食に対し７て素材及び溶接した場合溶接部
において優れた耐食性を示すとともに耐溶接割れ性及び
はんだ付は性も良好な合金であることが判明した。

すなわち、比較合金（試料番号１〜１０）では最大脱亜
鉛腐食深さが素材で１８３μ〜４５５μ。

溶接部で２７４μ〜６８３μに達するのに対し本発明合
金（試料番号１１〜２６）は素材で最低値２０μ〜最高
値８３μ、溶接部で最低値４７μｍ　最高値１９５μで
あり耐脱亜鉛腐食性に優れていることが分る。

そして本発明合金の中でも結晶粒度が１１．０１５調以
下の合金は、より耐脱亜鉛腐食性に優れている。

また本発明合金は上記のように耐脱亜鉛腐食性に優れて
いるが、さらに結晶粒度が００１５間以下であるもの（
試料番号１２．１４．１６．１ａ２０）は第２図に示さ
れる溶接割れ性の試験において単に延性変形するのみで
割れの発生がなく耐溶接割れ性が改善される。逆に結晶
粒度がα０１５調を越えるものについては粒界破壊を起
こすので好ましくない。

さらに本発明合金のうち加工度３〜２０チの冷間圧延を
施したもの（試料番号１１〜１９）第２表 第３表 第　　４　　表 第５表 第６表

【図面の簡単な説明】

＠１図は耐溶接割れ性の試験に用いる厚さ１■の合ダバ
イプ断面図、第２図は耐溶接割れ性の試験装置の概略説
明図である。 １：厚さ１咽の合金パイプ（長さ１０咽）２°　自由落
下体（重量２００　ｇｗ　）３：支持台 ４：加熱保持炉 ａ：パイプ内径（ｆ１２０閣） ｂ：パイプ外径（の２２ｆｉ） Ｃ：落下体２の落下距離（５０能） 特許出願人　日本鉱業株式会社 代理人　弁理士（７５６９）並川啓志

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　亜鉛２５〜４０ｗｔ％、　　りん［１，００
   ５〜０．０７０ｗｔ優、けい素０．０　Ｏ５〜１．　Ｏ
   ｗｆｌを含み、さらに鉄０．０　Ｏ５〜１．　Ｏｗｔ％
   　、鉛０．００５−０．３ｗｔ％の内側れか１種又は２
   種を合計０．００５〜ｔ　３ｗｔ％含み、残部銅及び不
   可避的不純物からなる耐食性に優れた銅合金。
2. （２）最終焼鈍後さらに３〜２０％の加工度で冷間圧延
   を施した亜鉛２５〜４０　ｗｔ％、りんｏ、　ｏ　ｏ　
   ｓ〜０．０７０　ｗｔチ、けい素０．００５〜１、Ｑ　
   ｗｔ９１＋を含み、さらに鉄０．　ＯＱ　５〜１．０ｗ
   ｔ％。 鉛０．００５〜０．３ｖｒｔ％の内側れか１種又は２種
   を合計０．００５〜ｔ　３ｗｔｑ６含み、残部銅及び不
   可避的不純物からなる耐食性に優れた銅合金。
3. （３）　　最終焼鈍で結晶粒度がα０１５ｗ以下となる
   ように調整したのち、さらに３〜２０係の加工度で冷間
   圧延をほどとした亜鉛２５〜４０ｗｔ係、りんｏ、ｏｏ
   ｓ〜０．０７０　ｗｔチ、けい素０、００５〜１．　Ｏ
   ｗｔ係を含み、さらに鉄０．　ＯＯ５〜ｔ　ｏ　ｗｔ４
   　、鉛ｏ、ｏｏｓ〜０．３　ｗｔ係の内側れか１種又は
   ２種を合計ＣＬ　ＯＯ５−１，５ｗｔ％含み、残部銅及
   び不可避的な不純物からなる耐食性に優れた銅合金。
4. （４）　　最終焼鈍で結晶粒度が０．　Ｏｉ　Ｓ−以下
   となるように調整された亜鉛２５〜４　ｏ　ｗｔ％　、
   　　りん［１００５〜０．０７０　ｗｔ係、けい素ｏ、
   　ｏ　ｏ　ｓ〜１．　Ｏｗｔ係を含み、さらに鉄０００
   ５〜１．Ｏｗｔ壬、鉛０００５〜０．５　ｗｔ係の内側
   れか１種又は２種を合計０００５〜１．３　ｗｔ係含み
   、残部鋼及び不可避的な不純物からなる耐食性に優れた
   銅合金。