JPS646266B2

JPS646266B2 -

Info

Publication number: JPS646266B2
Application number: JP16558686A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kawauchi; Masahiro Tsuji; Kyoaki Nishikawa; Junji Myake
Original assignee: Nippon Mining Co
Priority date: 1986-07-16
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1989-02-02
Also published as: JPS6230862A

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、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
車等に用いられるラジエーターのタンク（容器）、
チユーブ（管）、フイ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や成形性が良好であ
り、その他の銅合金に比べて安価なため、広範囲
の用途で使用されている。熱交換器特に、自動車
用ラジエーターとしても好んで使用されている
が、黄銅は環境によつて脱亜鉛腐食が起き、これ
が大きな問題となつている。自動車用ラジエ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エー
ターを循環させて熱を放散させるもので、ラジエ
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エーターは排気ガス、
塩分を含む海岸大気、さらには工場大気のSO₂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。従来ラジエーターに使用されている材料として
は、銅65wt％、亜鉛35wt％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
銅を用いたラジエ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エーターチユーブ
（管）には、従来のカシメによるロツクシームチ
ユーブにかわつ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溶接によ
る銅合金溶接管が採用されるようになつてきた。
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つている。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
発生し易いという製造上の難点をもつている。このような状況から熱交換器特にラジエーター
タンク（容器）、チユーブ（管）、フイン等に耐食
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
発が望まれてきた。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エ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25〜40wt％、りん0.005〜
0.070wt％、錫0.05〜1.0wt％、アルミニウム0.05
〜1.0wt％、けい素0.005〜1.0wt％を含み、さら
に鉄0.005〜1.0wt％、鉛0.005〜0.3wt％の内何れ
か１種又は２種を総量で0.005〜1.3wt％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％、
錫0.05〜1.0wt％、アルミニウム0.05〜1.0wt％、
けい素0.005〜1.0wt％を含み、さらに鉄0.005〜
1.0wt％、鉛0.005〜0.3wt％の内何れか１種又は
２種を総量で0.005〜1.3wt％を含み、残部銅及び
不可避的な不純物より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、本発明を構成する
合金の基本材料となるもので加工性、機械的強度
に優れていると共に熱伝導性にも優れている。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。りんの含有量を0.005〜0.070wt％とする理由
は、りん含有量が0.005wt％未満では耐食性の改
善がみられず、逆にりん含有量が0.070wt％を越
えると耐食性は改善されるが、粒界腐食の微候が
みられるためである。錫含有量を0.05〜1.0wt％
とする理由は、錫含有量が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。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。けい素含
有量を0.005〜1.0wt％とする理由は、けい素の含
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。鉄含有量を0.005〜1.0wt％とする理由
は、鉄含有量が0.005wt％未満では耐食性の改善
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。鉛含有量を0.005〜0.3wt
％とする理由は、鉛含有量が0.005wt％未満では
耐食性の改善が認められず、また0.3wt％を越え
ると加工性が劣化するためである。このように、
りん、鉄、鉛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
性を付加するものである。さらに結晶粒度を0.015mm以下に限定した理由
について以下に述べる。高周波誘導溶接あるいは
高周波抵抗溶接によつ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
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つ
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、耐食性とくに耐脱亜鉛腐食性
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0.015mm以下に限定した理由は、結
晶粒度が0.015mm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
％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、はんだ付け性を向上させる
ためであるが、加工度が３％未満でははんだ付け
性の向上が認められず、また20％を越えると機械
的強度が高くなり、成形性特にラジエーターチユ
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つて得られる
合金は、良好な耐食性及び耐溶接割れ性を示すと
共に、はんだ付け性も良好な合金であるため熱交
換器用特にラジエ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、700℃で
熱間圧延を行ない厚さ８mmの板とし、これを冷間
圧延で厚さ３mmとした。これに500℃×1hrの焼鈍
を行なつた後、最終冷間圧延で厚さ１mmの板とし
た。これをさらに350℃〜600℃×1hr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わ
せTIG溶接することによつて作製した。耐食性試
験は１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 1.3ｇ/ 硫酸ナトリウム 1.5ｇ/ 塩化ナトリウム 1.6ｇ/ を各々溶かした液を液温88℃に保持し、毎分100
ml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、これをもつて耐食
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
断面を顕微鏡によつて観察し粒界破壊の有無を確
認し、これをもつ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１mm厚
さの合金を第５表に示す加工度で冷間圧延を加え
た後、はんだ付け性試験に供した。はんだ付け性
試験は直径80mm、深さ60mm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25mm/s
ｅｃでサンプル（表面を清浄にした幅10mm、長さ50
mm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が平衡
に達するまでの時間（ぬれ平衡時間）を測定し、
これをもつてはんだ付け性を評価した。その結果
を第６表に示した。第３表、第４表、第６表からわかるように本発
明によつ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、溶接部が優れた耐食性を示
すとともに耐溶接割れ性及びはんだ付け性も良好
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
亜鉛腐食深さが母材で213μ〜392μ、溶接部で
337μ〜721μ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23μ〜最高値86μ、
溶接部で最低値53μ〜最高値192μであり耐脱亜鉛
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0.015mm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
0.015mm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0.015
mm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（試料番号20〜23）のはんだ付け性
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衡に達するまでの
時間による）において2.30秒〜2.70秒と比較的長
時間かかるのに比べてより短時間に平衡に達しは
んだ付け性に優れていることがわかる。以上のように本発明の製造方法によつて得られ
る合金は熱交換器用、特にラジエーター用として
極めて優れた特性を有するものである。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は耐溶接割れ性の試験に用いる厚さ１mm
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：厚さ１mmの合金パイプ（長さ10mm）、２：
自由落下体（重量200gw）、３：支持台、４：加
熱保持炉、ａ：パイプ内径（φ20mm）、ｂ：パイ
プ外径（φ22mm）、ｃ：落下体２の落下距離（50
mm）。

Claims

【特許請求の範囲】１亜鉛25〜40wt％、りん0.005〜0.070wt％、錫
0.05〜1.0wt％、アルミニウム0.05〜1.0wt％、け
い素0.005〜1.0wt％を含み、さらに鉄0.005〜
1.0wt％、鉛0.005〜0.3wt％の内何れか１種又は
２種を総量で0.005〜1.3wt％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0.005〜0.070wt％、錫
0.05〜1.0wt％、アルミニウム0.05〜1.0wt％、け
い素0.005〜1.0wt％を含み、さらに鉄0.005〜
1.0wt％、鉛0.005〜0.3wt％の内何れか１種又は
２種を総量で0.005〜1.3wt％を含み、残部銅及び
不可避的な不純物より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。