JPH046234A

JPH046234A - 熱交換器用銅合金管及びその製造方法

Info

Publication number: JPH046234A
Application number: JP10838090A
Authority: JP
Inventors: Kenki Minamoto; 源　堅樹; Shigeru Kiyouhara; 京原　繁
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1992-01-10

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】［産業上の利用分野コ本発明は高強度であると共に耐食性及び耐疲労性が優れ
た熱交換器用銅合金管及びこの熱交換器用銅合金管の製
造方法に関し、更に詳述すれば、臭化リチウム水溶液に
よる吸収式冷凍機の熱交換器用伝熱管として使用するに
好適の熱交換器用銅合金管及びその製造方法に関する。

［従来の技術］従来、熱交換器用伝熱管には、耐食性及び耐疲労性等が
優れた種々の銅合金（１０重量％のＮｉを含有するキュ
プロニッケル、５重量％のＮｉを含有するキュプロニッ
ケル及び３重量％のＮｉを含有するキュプロニッケル等
）が使用されている。

特に、臭化リチウム水溶液による吸収式冷凍機の熱交換
器用伝熱管は、管外側が高濃度の臭化リチウム水溶液と
接触すると共に、管内側がこの管内を通流する冷却水と
接触するため、この伝熱管用材料には臭化リチウム水溶
液及び冷却水の双方に対する耐食性が優れていることが
要求される。そこで、従前、このような用途の伝熱管に
は、臭化リチウム水溶液に対する耐食性が優れたキュプ
ロニッケル（１０重量％Ｎｉ１残部Ｃｕ）及びＮｉ−Ｃ
ｕ合金（３重量％Ｎｉ又は５重量％Ｎ　ｉｓ残部Ｃｕ）
等のＮｉ−Ｃｕ系合金が使用されていた。

しかし、近時、腐食抑制剤の添加により伝熱管の防食管
理技術が向上してきたことと、コストダウンの必要性か
ら、防食効果は優れているものの高価なＮｉの含有量を
低減する傾回にある。そして、現在では伝熱管用材料と
してりん脱酸銅が主に使用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、近年、小型化された高性能の熱交換器が
普及するに伴って熱交換器用伝熱管の使用条件が増々苛
酷になっている。このような苛酷な使用条件においては
、りん脱酸銅からなる伝熱管は臭化リチウム水溶液によ
る腐食が発生する虞がある。一方、Ｎｉ−Ｃｕ系合金か
らなる伝熱管は、前述の如く、−船釣にＮｉ含有量を多
くすることにより臭化リチウム水溶液に対する耐食性を
高めることができるものの、製造コストが高くなり、熱
伝導性が劣化するという問題点がある。また、Ｎｉ−Ｃ
ｕ系合金は、管内を流れる冷却水の水質によってはりん
脱酸銅よりも冷却水による孔食が発生しやすい場合があ
る。

従って、強度及び臭化リチウム水溶液に対する耐食性は
Ｎｉ−Ｃｕ系合金と同様に優れていると共に、管内を流
れる冷却水に対する耐食性かりん脱酸銅と同様に優れて
いる低コストの熱交換器用銅合金管の開発が望まれてい
る。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
熱交換器用材料として機能上必要な種々の特性を有し、
製造コストが低いと共に、特に臭化リチウム水溶液及び
冷却水の双方に対する耐食性が優れた熱交換器用銅合金
管及びその製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る熱交換器用銅合金管は、０．０５乃至１．
０重量％のＮｉ及び０．０１乃至０．５重量％のＭｎを
含有すると共に、５ｉｓＡｆ及びＳｎからなる群から選
択された少なくとも　１種の元素を夫々０．０１乃至１
．０重量％であって総量で２．０重量％以下含有し、残
部がＣｕ及び不可避的不純物からなることを特徴とする
。

また、本発明に係る熱交換器用鋼合金管の製造方法は、
上記組成の銅合金の鋳塊を７００乃至９５０℃の温度で
熱間加工する工程と、次いで水又は油中に浸潰して冷却
した後に冷間加工する工程と、更に４５０℃以上に加熱
した後３５０℃以上の温度範囲を５０℃／分以下の冷却
速度で冷却して焼鈍する工程とを有することを特徴とす
る。

［作用］先ず、本発明に係る熱交換器用鋼合金管について、その
各成分の添加理由及び組成限定理由について説明する。

瓦ＬＮｉを添加すると、銅合金の強度を向上させることがで
きると共に、耐食性、特に臭化リチウム水溶液に対する
耐食性を向上させることができる。

しかしながら、Ｎｉの含有量が０．０５重量％未満の場
合は、十分な耐食性及び強度を得ることができない。一
方、Ｎｉの含有量が１．０重量％を超えても、耐食性が
実質的にそれ以上向上することはなく、逆に製造コスト
が上昇してしまうという問題点がある。特に、臭化リチ
ウム水溶液に対する耐食性は、実用上、１．０重量％を
超えるＮｉを含有しても、それ以上改善されるものでは
ない。従って、Ｎｉの含有量は０．０５乃至１．０重量
％にする。

圧ＬＭｎを添加すると、銅合金の耐熱性及び強度を高めるこ
とができると共に、この銅合金を大気中で溶解した場合
にＭｎにより脱酸作用が得られる。

しかしながら、Ｍｎの含有量が０す０１重量％未満の場
合は、十分な耐熱性及び強度が得られない。−方、Ｍｎ
の含有量が０．５重量％を超える場合は、耐熱性及び強
度は向上するものの、加工性が低下してしまう。従って
、Ｍｎの含有量は０．０１乃至０．５重量％にする。

！　　　　　　　・Ａ　Ｉ　Ｎ　Ｓ　ｎ又はＳｉを添加すると、銅合金の耐
食性及び強度を向上させることができる。また、これら
の元素は夫々略同様の作用効果を有し、いずれの元素を
添加してもよく、更に２種以上の元素を複合添加しても
よい。しかしながら、Ａノ、Ｓｎ及びＳｉは夫々その含
有量が０．０１重量％未満であると、この耐食性及び強
度の向上効果が得られない。一方、Ａｒｓ　Ｓｎ又はＳ
ｉの含有量が夫々１．０重量％を超えるか、又は２種以
上の元素を複合添加する場合は、その総合有量が２．０
重量％を超えると、銅合金の強度は向上するものの、加
工性が低下してしまう。従って、Ａノ、Ｓｎ及びＳｉか
らなる群から選択された少なくとも　１種の元素を夫々
０．０！乃至１．０重量％含有し、複合添加する場合は
総量で２．０重量％以下とする。

上述した成分を添加することにより臭化リチウム水溶液
に対する耐食性を改善することができ、特に、Ｎ　１の
含有量が比較的少ない１．０重量％以下であっても臭化
リチウム水溶液に対する耐食性を向上させることができ
る。また、このようにＮｉ含有量を１．０重量％以下に
することにより、製造コストを低減でき、熱伝導性を向
上させることができると共に、冷却水に対する耐食性も
向上させることができる。

次に、本発明に係る熱交換器用銅合金管の製造方法につ
いて説明する。

先ず、上述した組成を有する本発明に係る熱交換器用銅
合金の鋳塊を７００乃至９５０℃の温度で熱間加工する
。この場合、加工温度が７００℃未満であると、加工時
の変形抵抗が大きくなるため熱間加工が困難になる。一
方、加工温度が９５０℃を超える場合は、銅合金に粒界
割れが発生しやすくなる。

従って、熱間加工時の加工温度は７００乃至９５０℃に
する。

次いで、この熱間加工材を水又は油中に浸潰して冷却す
る。これにより、熱間加工時に熱間加工材の表面に生成
した酸化皮膜が除去される。その後、冷却された熱間加
工材を冷間加工する。更に、この冷間加工材を４５０℃
以上の温度に加熱した後、３５０℃以上の温度範囲にお
いて５０℃／分以下の冷却速度で冷却することにより、
焼鈍処理する。焼鈍温度範囲及び冷却速度を上述の条件
に設定した場合は、Ｎｉと他の金属との間に化合物を析
出させて、熱交換器用銅合金管の強度を更に向上させる
ことができる。

このようにして、熱交換器用伝熱管として機能上必要な
種々の特性を有すると共に、特に臭化リチウム水溶液に
対する耐食性が優れた銅合金管を製造することができる
。

［実施例コ次に、本発明の実施例について、本願特許請求の範囲か
ら外れる比較例と比較して具体的に説明する。

下記第１表に示す組成の合金を高周波溶解炉にて溶製し
、７ｋｇ（厚さが４５１、幅が７０ｍ＋＊、長さが２０
０ｍ＋ｍ）の鋳塊を得た。なお、この場合、脱酸剤とし
てはＭｎの他にＰ、Ｍｇ及びＢ等が知られており、これ
らの元素を添加して脱酸した溶湯からこれらの組成の合
金鋳塊を造塊することが可能である。

次に、この鋳塊の表裏両面を３１１Ｉ１１の深さで置割
した後、８５０℃の温度て１０ｍｍの厚さにまで熱間圧
延する。そして、これを酸洗し、スケールを除去した後
、１．Ｏｍｍ厚の薄板にまで冷間圧延した。

次いで、第１表に示すように、実施例合金１乃至１５及
び比較例合金１乃至１０については５００℃の温度で、
また比較例合金１１については７００℃の温度で、更に
比較例合金１２については３５０℃の温度で３０分間焼
鈍した。その後、実施例合金１乃至１４及び比較例合金
１乃至１０については３５０乃至５００℃の温度範囲を
、また比較例合金１１については３５０乃至５５０℃の
温度範囲を、更に比較例合金１２については３００乃至
３５０℃の温度範囲を夫々１０℃／分の冷却速度で冷却
し、実施例合金１５については３５０乃至５００℃の温
度範囲を７０℃／分の冷却速度で冷却して供試材とした
。

次に、熱処理後のこれらの合金の臭化リチウムに対する
耐食性及び冷却水に対する耐食性について試験し、引張
強さ及び伸びを測定した。その結果を第２表に示す。

なお、各耐食性試験の条件は下記の通りである。

（ａ）臭化リチウムに対する耐食性は、厚さが１＋ａ＋
ａ、幅が２０１、長さが１００　ｍの板材を使用し、下
記の腐食条件で試験した。

腐食媒体　；６５重量％臭化リチウム水溶液温度　；８
０℃ 空気混入量；８００乃至１０００ｃｃ／分期　間　　　
；ｌＯ日日間験終了後、表面を１０重量％塩酸水溶液で酸洗して、
試験前後の重量変化により腐食減量を求めて耐食性を評
価した。

（ｂ）冷却水に対する耐食性は、厚さが１ＩｌＩ１１幅
が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍの板材を使用し、下記の
腐食条件で試験した。

腐食媒体；　イオン交換水＋８０ｐｐｍのｓｏ４”−＋
　ｓｅｐｐｍのＣＩ　−＋３０ｐｐｍのＨＣＯ３残留塩
素；　Ｉ乃至３ｐｐｍ温度；６０℃ 流動水　；０．５乃至１ｍ／秒期　　間　　；　　１　カ月試験終了後、表面を１０重量％塩酸水溶液で酸洗して、
試験前後の重量変化により腐食減量を求めて１食性を評
価した。

この第２表から明らかなように、本願発明の必須成分の
含有量が不足する比較例合金１乃至４及び比較例合金１
２（リン脱酸銅）に比して、実施例合金１乃至１５は臭
化リチウムに対する耐食性及び冷却水に対する耐食性が
共に優れている。

一方、Ａノ、Ｓｎ又はＳｉを過剰に含有する比較例合金
５乃至８は耐食性が優れているものの、加工性が悪いも
のであった。また、Ｎｉ含有量が３乃至９．３重量％と
比較的多い比較例９乃至１１は、特に臭化リチウムに対
する耐食性が優れているものの、製造コストが高い。

なお、実施例合金１３及び１５は同一の組成であるが、
本実施例方法においては焼鈍後の冷却速度が夫々ＩＯ及
び７０℃／分と異なるため、実施例合金１５の方が引張
強さが劣っている。即ち、このように焼鈍後の冷却速度
が５０℃／分を超えると、強度が低下するという傾向が
ある。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明に係る熱交換器用銅合金管
は所定量のＮｉ及びＭｎを含有すると共に、ＡＩｒ　　
Ｓｎ及びＳｉからなる群から選択された少なくとも　１
種の元素を所定量含有するから、熱交換器用伝熱管とし
て機能上必要な種々の特性を有すると共に、強度が高く
、臭化リチウム水溶液に対する耐食性及び冷却水に対す
る耐食性が共に優れている。従って、この銅合金管は、
特に臭化リチウム水溶液による吸収式冷凍機等の熱交換
器用伝熱管として極めて有効である。

また、本発明においては、Ｎｉ含有量が比較的少ないの
で、製造コストを低減することができるという効果も奏
する。

更に、本発明方法では、上述の優れた特性を有する熱交
換器用伝熱管を容易に製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．０５乃至１．０重量％のＮｉ及び０．０１乃
至０．５重量％のＭｎを含有すると共に、Ｓｉ、Ａｌ及
びＳｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素
を夫々０．０１乃至ｌ．０重量％であって総量で２．０
重量％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物から
なることを特徴とする熱交換器用銅合金管。
（２）０．０５乃至１．０重量％のＮｉ及び０．０１乃
至０．５重量％のＭｎを含有すると共に、Ｓｉ、Ａｌ及
びＳｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素
を夫々０．０１乃至１．０重量％であって総量で２．０
重量％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物から
なる銅合金の鋳塊を７００乃至９５０℃の温度で熱間加
工する工程と、次いで水又は油中に浸潰して冷却した後
に冷間加工する工程と、更に４５０℃以上に加熱した後
３５０℃以上の温度範囲を５０℃／分以下の冷却速度で
冷却して焼鈍する工程とを有することを特徴とする熱交
換器用銅合金管の製造方法。