JPH09143598A

JPH09143598A - 加熱装置用黄銅合金材料

Info

Publication number: JPH09143598A
Application number: JP32795795A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakajima; 邦夫中島; Riyouichi Ishikane; 良一石金; Wataru Yago; 亘矢後; Kazuyuki Inagaki; 一之稲垣; Yoshifumi Maeda; 良文前田
Original assignee: Chuetsu Gokin Chuko Kk; Chuetsu Metal Works Co Ltd
Current assignee: Chuetsu Gokin Chuko Kk; Chuetsu Metal Works Co Ltd
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｃｕ合金の一般的な性質としての良好な展伸
性と、良好な熱伝導性とを有することはもちろん、Ａｌ
の添加量を３％未満に抑えても、６５０℃以下の高温腐
食物質または腐食雰囲気中での使用が可能となる耐高温
耐食性を備えた加熱装置用黄銅合金材料を提供する。【解決手段】本発明は、Ｃｕ：４７％以上において、
Ｚｎ：１５％〜４５％、Ａｌ：０．３％以上３％未満、
Ｓｉ：０．１％〜５％を添加してなる加熱装置用黄銅合
金材料を構成した。Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｎの元
素であると０．１％〜３％において、Ｔｉ，Ｐｂ，Ｃｒ
の元素であると０．０５％〜１％において、Ｐの元素で
あると０．０１％〜１％において、以上いずれかの１元
素以上をさらに添加してなるときには、いっそう目的達
成に有効である。Ｐｂを０．１％〜３％において、さら
に添加してなるときには、さらにいっそう目的達成に有
効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐高温耐食性と、良好
な展伸性と、良好な熱伝導性とを兼備した加熱装置用黄
銅合金材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱装置においては、部材適合条件か
ら、従来、Ａｌ合金やＣｕ合金、ステンレス、セラミッ
ク等が用いられる。そして、一般的に部材適合条件につ
いては、熱効率や温度分布の均一性を求めて、良好な熱
伝導性を有する必要があることはもちろん、高温におい
て、酸やアルカリ、塩類、油脂等に耐える耐高温耐食性
が求められ、また、製造に伴う鍛造や押出加工の必要か
ら展伸性（伸縮性、成形性）が求められる。

【０００３】Ａｌ合金の場合であると、展伸性から押出
成形等の成形がしやすく、また、熱伝導性を有するが、
融点が低いため、耐高温耐食性が他の材料より劣る欠点
があり、実際の使用範囲温度は４００℃未満に限られ
る。

【０００４】黄銅合金においては、融点が８００℃以上
なので温度的には６５０℃まで耐えられるが、４００℃
を超えると酸化が激しくなり、腐食が生じる。殊に、
酸、アルカリ、塩類、油脂や合成繊維糸の加熱に用いら
れる油剤を伴うとさらに腐食が進行する。

【０００５】ステンレスやセラミックについては、耐高
温耐食性に問題がないが、セラミックでは展伸性がほと
んど期待できなく、ステンレスでも黄銅合金の場合のよ
うに複雑な形状に鍛造したり押出成形するというような
ことはできない。また、両者の熱伝導度は黄銅よりもず
っと悪い。

【０００６】そこで、加熱装置用の黄銅合金材料として
は、（６５０℃以下の高温に耐え得るような）耐高温耐
食性について改善する必要性が生じてきた。なお、主に
腐食性の改善の試みとしては、特願平５−３５０５３３
号（特開平６−２７２１２４号公報）に記載されたもの
を挙げることができる。

【０００７】これは、Ｃｕの重量含有率が６０％以上、
Ａｌの含有率が３％以上の加熱板に係るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な実情から、Ｃｕ合金の一般的な性質としての良好な展
伸性と、良好な熱伝導性とを有することはもちろん、Ａ
ｌの添加量を３％未満に抑えても、６５０℃以下の高温
腐食物質または腐食雰囲気中での使用が可能となる耐高
温耐食性を備えた加熱装置用黄銅合金材料を提供するこ
とを目的とした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、Ｃｕ：４７％以上において、Ｚｎ：１
５％〜４５％、Ａｌ：０．３％以上３％未満、Ｓｉ：
０．１％〜５％を添加してなる加熱装置用黄銅合金材料
を構成した。

【００１０】Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｎの元素であ
ると、０．１％〜３％において、Ｔｉ，Ｐｂ，Ｃｒの元
素であると、０．０５％〜１％において、Ｐの元素であ
ると、０．０１％〜１％において、以上いずれかの１元
素以上をさらに添加してなるときには、さらに目的達成
に有効である。

【００１１】Ｐｂを０．１％〜３％において、さらに添
加してなるときには、いっそう目的達成に有効である。

【００１２】

【作用】黄銅合金にＡｌを添加すると、高温（４００
℃以上）において強固なＡｌ₂Ｏ₃の酸化皮膜を表面に生
成し、脱亜鉛腐食を軽減することが知られている。従
来、上記の如く３％以上のＡｌの添加によりその試みが
なされていたが、Ｓｉを添加することで、３％未満のＡ
ｌの添加でもそのような従来材に比べ、同等の展伸性に
加え、格段に優れた耐高温耐食性を確保することができ
た。

【００１３】Ｃｕについては、４７％未満であると、熱
伝導性に悪影響が及ぶ結果となる。Ａｌの添加量につい
ては、３％を超えては飽和状態となり、０．３％未満で
は効果が不充分である。また、Ｚｎは、耐食性と展伸性
に良好に作用するが、１５％未満であると所望の展伸性
が得られなく、４５％を超えては脆化する。また、Ｓｉ
については、５％を超えては飽和し、０．１％未満では
不充分である。

【００１４】上記加熱装置用黄銅合金材料に加えて、Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎのうちの１種又は２種以上の所定
量を添加することで、機械的強度を向上させることがで
きるため、設計の自由度が広がる。Ｓｂ，Ｓｎ，Ｔｉ，
Ｐｂ，Ｃｒ，Ｐを添加すると、耐食性はさらに向上す
る。また、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒを添加すると、耐摩
耗性が向上する（請求項２）。また、Ｐｂを添加するこ
とで被削性が増す（請求項３，４）。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を表に基づいて従来例
とともに説明する。

【００１６】表１は、本発明による加熱装置用黄銅合金
材料（発明合金として表示）につき、成分の割合別にＮ
ｏ．で表示される１から１３までの実施例として、試験
片の成分割合を記載するとともに、Ｓｉを添加しない黄
銅合金材料（従来材として表示）を同じ成分区分におい
てＡからＦまでの６例を記載したものである。

【表１】

【００１７】試験片の作成については、それぞれ高周波
誘導炉（周波数：３ＫＨＺ，最大出力：１００ＫＷ，最
大溶解重量：１００Ｋｇ）にて溶解し、試験片用鋳鉄製
金型（内径：φ５５ｍｍ，高さ：１００ｍｍ）で鋳造し
た。

【００１８】表２は、前記実施例および従来例のそれぞ
れの材料について、高温落錘試験と高温耐食性試験とを
行った結果を示したものである。試験の内容について
は、次の通りである。

【表２】

【００１９】「高温落錘試験」所定の温度に加熱した試
験片の上に、１００ｋｇの錘を５００ｍｍの高さから自
由落下させ試験片を据込加工し、据込後の高さを測定し
た（据込後の高さが低いほど、熱間展伸性が良い）。各
試験片の寸法は、φ１４ｍｍ×２０ｍｍＨとした。

【００２０】「高温耐食性試験」試験片（φ１０×３
ｔ）を６００℃の電気炉中で加熱し、毎日、朝夕の２
回、その表面に合成繊維糸で用いられている油剤をスポ
イトで一滴垂らし、再び電気炉中で６００℃に加熱する
作業を１０週間繰り返した。そして、試験片の重量を測
定し、耐食減量を求めた。この場合、油剤の熱分解成分
による腐食雰囲気に暴露するので、他の酸性、アルカリ
等の腐食作用物質についてもほゞ同程度の結果を示す。

【００２１】表から見て分かるように、本発明の黄銅合
金材料は、Ｓｉを添加しない従来材に比して、熱間展伸
性がほゞ同じなのに対して、耐高温耐食性が非常に優れ
ている。なお、従来材を見た場合、Ａｌの添加量が多い
と、耐高温耐食性が良好となっている。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、耐高温
耐食性と、良好な展伸性と、良好な熱伝導性とを兼備し
た加熱装置用黄銅合金材料を提供することに成功したも
のであって、殊に、黄銅合金にＡｌを添加する量を３％
未満に抑え、Ｓｉを添加することで、良好な耐高温耐食
性を確保することができたという優れた効果がある。

【００２３】上記加熱装置用黄銅合金材料に加えて、Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎを添加することで、機械的強度を
向上させることができるため、設計の自由度が広がる。
Ｓｂ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｐを添加すると、耐食
性はさらに向上する。また、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒを
添加すると、耐摩耗性が向上するので、高温の腐食雰囲
気中で使用される摺動材に用いることができる（請求項
２）。

【００２４】Ｐｂを添加することで被削性が増すので
（請求項３）、熱間展伸加工では成形できず切削加工を
必要とする部品に対しても用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣一之富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者前田良文富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃｕ：４７％以上Ｚｎ：１５〜４５％Ａｌ：０．３％以上，３％未満Ｓｉ：０．１〜５％からなる組成を有する加熱装置用黄銅合金材料。
【請求項２】重量％で、Ｃｕ：４７％以上Ｚｎ：１５〜４５％Ａｌ：０．３％以上，３％未満Ｓｉ：０．１〜５％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｎ（１種又は２種以上）：
０．１〜３％Ｔｉ，Ｓｂ，Ｃｒ（１種又は２種以上）：０．０５〜１
％Ｐ：０．０１〜１％のうちの１種又は２種以上を含有して成る組成を有する
ことを特徴とする加熱装置用黄銅合金材料。
【請求項３】重量％で、Ｃｕ：４７％以上Ｚｎ：１５〜４５％Ａｌ：０．３％以上，３％未満Ｓｉ：０．１〜５％を含有し、さらに、Ｐｂ：０．１〜３％を含有して成る組成を有することを特徴とする加熱装置
用黄銅合金材料。
【請求項４】重量％で、Ｃｕ：４７％以上Ｚｎ：１５〜４５％Ａｌ：０．３％以上，３％未満Ｓｉ：０．１〜５％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｎ（１種又は２種以上）：
０．１〜３％Ｔｉ，Ｓｂ，Ｃｒ（１種又は２種以上）：０．０５〜１
％Ｐ：０．０１〜１％のうちの１種又は２種以上を含有して、さらに、Ｐｂ：０．１〜３％を含有して成る組成を有することを特徴とする加熱装置
用黄銅合金材料。