JPS6230861A

JPS6230861A - 耐食性に優れた銅合金の製造方法

Info

Publication number: JPS6230861A
Application number: JP16558586A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kawauchi; 川内　進; Masahiro Tsuji; 正博辻; Kiyoaki Nishikawa; 西川　清明; Junji Miyake; 淳司三宅
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1987-02-09
Also published as: JPS646265B2

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の製造方法であ
り、復水器、給水加熱器、蒸留器、冷却器、清水装置な
どの熱交換器用の材料として、特に自動車等に用いられ
るラジェーターのタンク（容器）、チューブ（管）、フ
ィン等の材料として最適な銅合金の製造方法に関するも
のである。

黄銅は、一般に機械的性質、加工性、熱伝導性が良好で
あり、また価格の点でも比較的安価なため、広範囲で好
んで使用されている。熱交換器特に、自動車用ラジェー
ターにも多く使用されてはいるが、特定の腐食環境では
黄銅は脱亜↑Ｇ腐食を起こし、使用上致命的な欠陥の一
つとされている。

自動車用ラジェーターは、エンジンの温度−ヒ昇を抑え
るためのものであり、エンジンとラジェーターの間に液
体の冷却媒体を循環させて、エンジンで温度と昇した液
体をうジエーターで放熱させ、エンジンの冷却を行なっ
ている。従ってラジェーターは常に冷却媒体と接触して
おり、この冷却媒体により内面から腐食が発生する問題
がある。また、自動車の走行中には、排気ガス、］ニ業
地帯付近でのＳ○２カス、　、毎岸地帯での塩分などに
より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月科としては、銅６
５ｗｔ％、亜鉛３５ｗし％からなる黄銅が用いられてい
るが、公害などで腐食環境が悪化しているため、従来の
黄銅を用いたラジェーターの寿命が次第に短かくなって
きている。

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
高周波抵抗溶接または高周波誘導溶接による溶接チュー
ブが採用されるようになってきた。これは溶接チューブ
がロックシームチューブに比べてコス］・及び生産効率
の面で有ｆ１１なためであるが、溶接チューブは、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
耐食性が大幅に劣化するという欠点を持っており、使用
ヒの大きな制約となる。さらに、高周波誘導溶接または
高周波抵抗溶接を用いて溶接チューブを製造する際、そ
の溶接方法の特徴として、溶接割れを発生し易いという
製造上の欠点も合わせてもっている。

二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−ヒ
が要求さ、ｂ乙と同時に、溶接部位においでは、耐食性
と同時に溶接割れ感受性の低い材料の開発が望まれてい
る。

本発明は、かかる点に鑑み従来の黄銅を改良し、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
る銅合金の製造方法を提供するものである。

本発明は、亜鉛２５−４０　ｗ　ｔ％、りん０．００５
−０．０７０ｗｔ％、錫０．０５−１．ＯｗＬ％、アル
ミニウム０．０５〜１．０ｗｔ％、けい素０．００５〜
１．０ｗｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物から
なる合金を最終焼鈍後さらに３〜２０％の加工度で冷間
圧延を施すことを特徴とする耐食性に優れた銅合金の製
造方法並びに亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜
０゜０７０ｗｔ％、Ｄｏ、０５−１．０ｗｔ％、アルミ
ニウム０．０５〜１．０ｗｔ％、けい素０ｏＯ０５〜］
２．０ｗｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物から
なる合金を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｎｎ以下と
なるように調整した後、さらに２３〜２０％の加工度で
冷間圧延を施すことを特徴とするｉ１食性に優れた銅合
金の製造方法に関する。

次に本発明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９本発明を構成する合金の基本材料
となるもので５機械的性質、加工性、熱伝導性に優れて
いる。亜鉛含有量を２５〜４０ｗｔ％とする理由は、亜
鉛含有量が２５ｗｔ％未満では加工性が悪くなること及
び４０ｗｔ％を越えると銅−亜鉛合金におけるβ相の析
出が顕著にみられ、耐食性及び冷間加工性が悪くなるた
めである。

りん含有量を０．０．０５〜０．０７０ｗｔ％とする理
由は、りん含有量が０．００５ｗｔ％未ｌ）力では耐食
性の改善がみられず、逆にりんの含有量が０．０７０ｗ
ｔ％を越えると耐食性は改善されるが１粒界層食の徴候
がみられるためである。錫含有量を０．０５〜１．０ｗ
ｔ％とする理由は、錫含有量が０．０５ｗｔ％未満では
、Σ・を食性特に溶接した場合、溶接部の耐食性の改清
か認められず、また１、０ｗｔ％を越えるとその効果が
飽和するためである。アルミニウム含有量を０．０５〜
１．０ｗｔ％とする理由は、アルミニウム含有量が０．
０５ｗｔ％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１、０ｗｔ％を越え
るとその効果が飽和するためである。けい素の含有量を
０．００５〜１．０ｗｔ％とする理由は、けい素含有量
が０．００５ｗｔ％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１、０ｗｔ
％を越えるとその効果が飽和すると共に、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。

このようにりんを添加することにより素材に耐食性を付
加し、錫、アルミニウム、けい素を添加することにより
素材及び溶接した場合、溶接部の耐食性を向上させるも
のである。

さらに結晶粒度をＱ、Ｑ１５Ｉｆｆ１１以下に限定した
理由について以下に述へる。高周波誘導溶接あるいは高
周波抵抗溶接に、よって起こる溶接割れの原因について
調査した結果、本発明者らは溶融した母材全屈と接触し
ていると粒界が脆化して軽い衝撃を受けた場合に溶接割
れが発生することを知見した。そこでこのような現象に
ついて調査を行なった結果、結晶粒度の影響が大きく、
結、Ｗ言′ｑ度を小さくすることにより、このような現
象を大幅に抑制することができることを知見した。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、耐食性特に耐脱亜鉛腐食性は、結晶粒
度の影響を受け、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Ｏ，０１５ｎｎ以下に限定した理由は、結晶
粒度が０．０１５−を越えると溶接割れが発生し易くな
り、また耐食性の劣化が認められるためである。

そして本発明において最終焼鈍した後；３〜２０′冷の
加工度で冷間圧延を施こす理由は、冷間圧延を施こすこ
とにより、はんだ付は性を向」−させろためであるが、
加−Ｌ度が３％未満では、はんだ付は性の向上が認めら
れず、また、２０゛Ｚを□域えると機械的強度が高くな
り成形性特に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。

このように本発明の製造方法によって１！）られる合金
は、良好な耐食性及び耐溶接割れ性を示すと共に、はん
だ付は性も良好な合金であるためとξへ交換器用、特に
ラジェーター用銅合金として適した材料である。

次に実施例について説明する。

実施例第１−表に示す譜組成の合金を溶製り、７００’Ｃで熱
間圧延を行ない厚さ８膿の板とし、これを冷間圧延で厚
さ３ｎｎとした。これに５００℃Ｘ１ｈｒの焼鈍を行な
った後、＠終冷間圧延でＩＩ、ｒさ１皿の板とした。

これをさらに３５０°Ｃ−６００℃ｘｌｈｒの各種温度
で熱処理し、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１ｍｍ厚さの諸組成の合金を突き合せＴＩＧ溶接する
ことにより作製した。耐食性試験はＩＱの蒸留水に炭酸水素ナトリウＡ　　　　１．３ｇ／Ｑ硫酸ナトリウ
ム　　１．５ｇ／Ｑ塩化ナトリウム　　１．６ｇ／（１を各々溶かした液を液温８８℃に保持し、毎分１００ｍ
Ｑ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。

溶融した母材全屈と接触した場合に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３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１ｍＰ′！。

さの合金を第５表に示す加工度で冷間圧延を加えた後、
はんだ付は性試験に供した。はんだ付は性試験は直径８
０ｍｍ、深さ６０ｎｎ＋の円筒形ルツボにＳｎ２０ｗｔ
％−Ｐｂ８０ｗｔ％からなるはんだを３２０　℃に加熱
して溶湯をつくり、その中に降下速度２５ｎｎ／ｓｅｅ
でサンプル（表面を清浄にした幅］−〇ｍ、長さ５０叫
の形状）を浸漬した時はんだ浴からサンプルが受ける）
を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ａ１ｇ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、第４表、第６表かられかるように本発明によっ
て得られる合金は脱亜鉛腐食に対して素材及び溶接した
場合、溶接部においてｆグ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であることが判明し
た。

すなわち比較例（試料番号１〜１０）では最大脱亜ｔイ
）腐食深さが母材で１６８μ〜４８９μ、溶接部で２６
１μ〜７８２μに達するのに対し本発明合金（試料番号
１１〜２３）は母材で最低値２６μ〜最高値１０３μ、
溶接部で最低値５８μ〜最高値１９７μで耐脱亜鉛腐食
性に優れていることがわかる。そして本発明を構成する
合金の中でも結晶粒度がＯ’、０１５ｎｎ以下の合金は
より耐脱亜鉛腐食性に優れている。

また本発明を構成する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０、○１５ｎｎ以
下であるもの（試料番号１２．１４．１６．１８．２０
）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０．０１５ｍｅ＋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。

そして本発明の加工度３〜２０％の冷間圧延を施したも
の（試料番号１１〜１９）は同冷間圧延を施していない
ものく試料番号２０〜２３）のはんだ付は性の評価（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
れる力とが平禅ｉに１汐するまでの時間）において２．
１３秒〜２．３５秒と比較的長時間かかるのに比べてよ
り短時間に平明に達しはんだ付は性に優れていることが
わかる。

以上本発明の製造方法によって得られる合金は熱交換器
用、特にラジェーター用として極めて優れた特性を有す
るものである。

以下余白第　　１　　表第　　２　　表第　　　３　　　表第　　５　　表第　　４　　　表第　　６　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は耐溶接割れけの試験に用いる厚さ１ｍの合金パ
イプの断面図、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　：　　ｆｆＸさ１ｍの合金パーイブ（長さ１０　ｎ
ｖｕ　’）２：　自由落下体（重置２００とり）３：支持台４：　加熱保持炉

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜０．０
７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．０ｗｔ％、アルミニウム
０．０５〜１．０ｗｔ％、けい素０．００５〜１．０ｗ
ｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物からなる合金
を最終焼鈍後さらに３〜２０％の加工度で冷間圧延を施
すことを特徴とする耐食性に優れた銅合金の製造方法。
（２）亜鉛２５〜４０ｗｔ％、りん０．００５〜０．０
７０ｗｔ％、錫０．０５〜１．０ｗｔ％、アルミニウム
０．０５〜１．０ｗｔ％、けい素０．００５〜１．０ｗ
ｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物からなる合金
を最終焼鈍で結晶粒度が０．０１５ｍｍ以下となるよう
に調整した後、さらに３〜２０％の加工度で冷間圧延を
施すことを特徴とする耐食性に優れた銅合金の製造方法
。