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公開番号2024055690
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162811
出願日2022-10-07
発明の名称耐食性銅合金、銅合金管および熱交換器
出願人株式会社KMCT
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類C22C 9/00 20060101AFI20240411BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】応力腐食割れに対する耐食性を向上させた銅合金、これを用いた銅合金管および熱交換器を提供する。
【解決手段】銅合金は、標準電極電位でMnの電位以下である卑金属元素(例;Mg、Mn等)が添加された銅合金である。銅合金管は、標準電極電位でMnの電位以下である卑金属元素が添加された銅合金で形成される。熱交換器は、標準電極電位でMnの電位以下である卑金属元素が添加された銅合金で形成された銅合金管を用いている。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
標準電極電位でＭｎの電位以下である卑金属元素が添加された銅合金。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
請求項１に記載の銅合金であって、
前記卑金属元素は、Ｐと化合物を形成するりん化合物形成元素である銅合金。
【請求項３】
請求項２に記載の銅合金であって、
前記卑金属元素は、ＭｇまたはＭｎである銅合金。
【請求項４】
請求項３に記載の銅合金であって、
Ｍｇ：０．２５質量％以下、または、Ｍｎ：１．５質量％以下である銅合金。
【請求項５】
請求項４に記載の銅合金であって、
Ｐ：０．００６５質量％以上であり、
前記銅合金のＭｇ濃度をＹ［％］、Ｐ濃度をＸ［％］としたとき、次の式（Ｉ）を満たし、
ＪＢＭＡＴ－３０１－１９８１に準拠して、室温２０±５℃に管理した室内にて、１４質量％のアンモニア水溶液から１００ｍｍの距離で７２時間にわたって暴露させた後、前記銅合金の板材を１８０度に折り曲げたとき、または、前記銅合金の管材を外径の半分以下に押しつぶしたときに測定されるき裂深さが、０．０５ｍｍ以下である銅合金。
Ｙ≧２Ｘ－０．０１３０・・・（Ｉ）
【請求項６】
請求項４に記載の銅合金であって、
前記銅合金のＭｇ濃度をＹ［％］、Ｐ濃度をＸ［％］としたとき、次の式（II）を満たし、
ＪＢＭＡＴ－３０１－１９８１に準拠して、室温２０±５℃に管理した室内にて、１４質量％のアンモニア水溶液から１００ｍｍの距離で７２時間にわたって暴露させた後、前記銅合金の板材を１８０度に折り曲げたとき、または、前記銅合金の管材を外径の半分以下に押しつぶしたときに測定されるき裂深さが、０．０３ｍｍ以下である銅合金。
Ｙ≧２Ｘ・・・（II）
【請求項７】
請求項４に記載の銅合金であって、
Ｍｎ：１．２質量％以上１．５質量％以下である銅合金。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の銅合金で形成された銅合金管。
【請求項９】
請求項８に記載の銅合金管であって、
管内面に溝が形成された内面溝付管である銅合金管。
【請求項１０】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の銅合金で形成された銅合金管を用いた熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力腐食割れに対する耐食性を向上させた耐食性銅合金、これを用いた銅合金管および熱交換器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
冷凍空調機器の冷媒用配管や熱交換器用配管としては、りん脱酸銅管が広く用いられている。りん脱酸銅の種別としては、ＪＩＳＨ３３００：２０１８に規定された低りん脱酸銅であるＣ１２０１や、高りん脱酸銅であるＣ１２２０がある。
【０００３】
銅は、熱伝導性、曲げ加工性、ろう付け性等に優れた材料である。また、標準電極電位が高いため、非酸化性の環境下における耐食性に優れている。りん脱酸銅は、りんを含むが酸素を含まないため、無酸素銅と同様に水素脆化を起こし難いことが知られている。りん脱酸銅は、無酸素銅と比較して製造コストが低いため、ろう付け等で高温に晒される用途にも多用されている。
【０００４】
銅系材料等の耐食性材料は、特定の因子の重畳によって応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking：ＳＣＣ）を生じる。純銅、銅合金等の銅系材料のＳＣＣについては、アンモニア環境下における事例が古くから報告されている。銅系材料のＳＣＣは、特に黄銅で顕著であった。しかし、近年では、りん脱酸銅管における事例も報告されている。
【０００５】
銅系材料のＳＣＣは、アンモニア環境等の特殊な条件下で起こるが、アンモニアのみでは進行せず、アンモニアと水分との共存下で進行する。銅系材料に水分が付着すると、水相にアンモニアが溶解して浸食が起こる。ＳＣＣは、粒界が浸食された箇所に残留応力や外部応力が集中して生じる。ＳＣＣは、引張応力によって割れに至る現象であるが、りん脱酸銅における腐食の形態としては粒界腐食を呈する特徴がある。
【０００６】
冷媒用配管や熱交換器用配管等の分野では、ＳＣＣによる冷媒の漏洩が問題となっており、ＳＣＣを抑制する対策が求められている。ＳＣＣの進展によって配管が破損すると、冷媒の漏洩に繋がり、機器の機能を維持できなくなったり、機器の信頼性が損なわれたりする。また、冷媒の漏洩によって、地球温暖化への影響が懸念される。ＳＣＣを抑制する対策としては、材料因子上では、結晶粒を微細化する方法があり得る。また、力学因子上では、残留応力や外部応力を低減する方法があり得る。
【０００７】
しかし、残留応力や外部応力を低減する方法は、実材料において実現が困難であり、ＳＣＣを抑制する対策として現実的ではない。また、結晶粒を微細化する方法では、材料を十分焼鈍することができないため、加工性を著しく損ない、用途の制約が大きい対策となってしまう。このような状況下、化学組成等の観点から、ＳＣＣを抑制する対策が検討されている。
【０００８】
特許文献１には、蟻の巣状腐食に対する耐食性に優れており、且つ、ＳＣＣに対する耐食性に優れる銅管が記載されている。この銅管は、０．１０～１．０重量％のＰを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる銅材からなり、該銅材の結晶粒界におけるＰ濃度（Ｐ１）が、該銅材の結晶粒内のＰ濃度（Ｐ０）の５．０倍未満とされている。最終熱処理条件の適性化によって、Ｐが結晶粒界に濃縮することを抑制して、ＳＣＣ感受性を低くしている（段落００１１参照）。
【０００９】
特許文献２には、高い導電率と優れた耐応力緩和特性とを有する銅合金等が記載されている。この銅合金は、Ｍｇの含有量が０．００１ｍａｓｓ％超え０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｐの含有量が０．００１ｍａｓｓ％以下とされている。また、Ｈの含有量が０．００１ｍａｓｓ％以下、Ｏの含有量が０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｃの含有量が０．００１ｍａｓｓ％以下とされている。
【００１０】
特許文献３には、孔食の発生を防止することができる耐孔食性銅や銅合金管が記載されている。吸収液として臭化リチウムが使用される場合、その精製工程において、不可避的にアンモニアの残留を伴うことがある旨や、りん脱酸銅の応力腐食割れ感受性はりん含有量が多いほど高くなる旨が記載されている（段落０００２参照）。
（【００１１】以降は省略されています）

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