BRPI0612956A2 - liga com base em bronze de teor baixo de chumbo - Google Patents

Abstract

LIGA COM BASE EM BRONZE DE TEOR BAIXO DE CHUMBO, o objeto de presente invenção é o de chumbo, primeiro melhorado em resistência elástica em altas temperaturas, segundo contribuindo para a promoção da conservação ambiental, incluindo a reciclagem, ao evitar o efeito adverso de chumbo sobre corpos humanos através da redução de um teor de chumbo, e excelente dos pontos de vista se produtividade em massa e custo de fabricação; a liga inclui de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, de massa de 3,0 a 10,0 de Zn, de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, de massa de 0,1 < P <243> de massa de 0,6 e o restante de Cu e impureza inevitáveis para melhor sua resistência elástica em altas temperaturas.

Description

"LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO"

Campo da Invenção

A presente invenção refere-sea uma liga com base em bronze de teor baixo de chumboadequada como um material para instrumentos de tubulação,tais como válvulas ou juntas para abastecimento de água ouemissão de vapor, instrumentos de pressão, tais comocilindros ou invólucros, ou membros estruturais e,especificamente, uma liga com base em bronze de teor baixode chumbo melhorado em resistência elástica em altastemperaturas e capaz de contribuir com a estabilidade de umafundição.

Histórico da Técnica

Uma fundição de bronze (JISH5120 CAC4 0 6) é geralmente excelente em moldabi1 idade,resistência à corrosão, maquinabilidade e resistência àpressão e, abundantemente tem sido usada para instrumentosde tubulação para abastecimento de água, abastecimento deágua quente e emissão de vapor, tais como válvulas,torneiras e juntas. A fundição de bronze (CAC406) contémvárias % de Pb (chumbo) e contribui especificamente àotimização da maquinabilidade e resistência à.pressão. Nosanos recentes, entretanto, foi reconhecido que mesmo a baixaconcentração de Pb poderia adversamente afetar os corposhumanos, resultando em tendências direcionadas aoestabelecimento de regulações em diversos campos em todo omundo, tais como regulações para lixiviação de Pb em água detorneira, descarga de resíduo contendo Pb e teor de Pb em ummaterial a ser utilizado. Sob essas circunstâncias, houveuma necessidade urgente para desenvolver de nova forma ligasde cobre sem chumbo úteis. Dessas ligas, diversos materiais,incluindo ligas com base em Bi, com base em Bi-Sb e com baseem Bi-Se foram desenvolvidas.

Por exemplo, JP-B HEI 5-63536(Documento de Patente 1) revela um liga de cobre sem chumbosubstituindo o chumbo por Bi de modo a permitir a otimizaçãoda possibilidade de corte e a prevenção de dezincificacão.

Na Patente Japonesa M0 2889829 (Documento de Patente 2), érevelado um bronze sem chumbo ao qual Sb é adicionado parapermitir a supressão da geração de porosidades durante odecorrer da fundição em conseqüência da adição de Pb paraotimizar a possibilidade de corte, assim atingindo suaotimização na resistência mecânica. Além disso, a PatenteNorte-Americana N0 5614038 (Documento de Patente 3) revelauma liga de bronze com Se e Bi lá adicionado de modo aespecificamente depositar lá um composto de Zn-Se, assimtornando suas propriedades mecânicas, possibilidade de cortee moldabilidade substancialmente idênticas ao de CAC406.

Documento de Patente 1 JP-B HEI 5-63536Documento de Patente 2 Patente Japonesa N0 '2889829Documento de Patente 3 Patente Norte-Americana N0 5614038

Revelação da Invenção

Problemas que a Invenção pretende resolver

Na fundição de bronze semchumbo com Bi lá adicionado como um componente substitutopara Pb, assim como nos Documentos de Patente acima, em queela contém uma pequena quantia de Pb, quando o material defundição foi exposto a tal alta temperatura como excedendoIOOO0C, entre outras propriedades mecânicas, a resistênciaelástica é possivelmente reduzida. É concebivel como um dosmotivos disso que Bi e Pb existem como cristais eutéticosbinários de Bi-Pb de ponto baixo de fusão nos limites degrão de cristal e nos grãos de cristal em que as porçõesfrágeis em altas temperaturas são formadas. Existe a mesmatendência com relação à geração desses fenômenos em diversosmateriais com Bi adicionado, tais como materiais com base emBi, com base em Bi-Sb e com base em Bi-Se.

O depositante deste pedidopropôs no pedido previamente depositado N0 PC/JP2004/4757 atécnica ter o Te contido em uma liga para materializar aotimização das propriedades mecânicas em altas temperaturas.

Entretanto, considerando que a fundição de bronze utilizadapara válvulas para emissão de vapor, etc., é exigida parater uma resistência elástica prescrita mesmo em altatemperatura de aproximadamente 130°C, uma melhoria adicionaina resistência elástica em altas temperaturas e naprodutividade em massa por força do uso de mais números decomponentes de liga de finalidade geral foi desejada.

Como a técnica de suprimir aprodução de cristais eutéticos binários de Bi-Pb e melhorara resistência elástica em altas temperaturas, uma técnica desuper-redução tornando o teor de Pb aproximado ao zero éconcebivel. Nos casos principais, entretanto, o equipamentode fundição convencional para produzir CAC4 0 6 é utilizadoconcomitantemente para a produção em massa de ligas de cobresem chumbo e, em tal caso, existe uma possibilidade dedifusão de Pb a partir de uma fornalha e uma concha. Alémdisso, considerando que as ligas de cobre sem chumbo sãoproduzidas utilizando materiais reciclados, tais comorefugos, ou lingotes compreendendo tais materiais recicladose considerando que esses materiais contêm Pb lá misturadocomo uma impureza inevitável, mesmo quando é utilizado oequipamento de fundição exclusivo para produzir ligas decobre sem chumbo, é inevitável que o Pb seja misturado nasligas de cobre sem chumbo. Sob o presente conjunto decircunstâncias, portanto, o teor de Pb de até - de massa de0,25 é permissivel (para as válvulas de bronze sem chumboprescritas sob JIS B 2011). Assim, a técnica de super-redução tornando o teor de Pb aproximado a zero éimpraticável dos pontos de vista da produção em massa ecusto de fabricação.

Aqui, referente à resistênciaelástica das ligas com base em bronze ordinárias em altastemperaturas, embora seja reconhecido que as fundições emmolde de areia feitas de liga com base em bronze exibiramuma diminuição na resistência elástica em altastemperaturas, a experiência demonstra que as fundições demolde continuamente (cerca de 28 mm em diâmetro) mostradasna Tabela 1 não exibem nenhuma dimi nuiçao na resistênciaelástica em altas temperaturas na faixa aproximada de IOO0Ca 200°C (vide Figura 21: mencionado em "IndustrialTechnology of Leadless Copper Alloy Castings and TheirApplied Instances", The Materiais Process Technology Center,publicado em 15 de outubro de 2004, pp. 35 e 37} .Entretanto, não existe nenhum material quantitativamentecaptando esses fenômenos sobre outros diâmetros de fundiçãoou processos de fundição (Exemplo: fundição em molde demetal).

Tabela 1

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A presente invenção foidesenvolvida como resultado da manutenção de estudos feitosdevido aos problemas acima mencionados e possui como seuobjeto para primeiro melhorar a resistência elástica de umaliga com base em bronze de teor baixo de chumbo em altastemperaturas, segundo para fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo excelente na produção emmassa enquanto evita o efeito adverso do chumbo nos corposhumanos devido à redução na quantia de chumbo e contribuindopara a promoção da conservação ambiental, incluindo areciclagem e ainda para garantir a estabilidade dasfundições.

Meios para resolver os Problemas

Para atingir o objeto acima, ainvenção estabelecida na reivindicação 1 é direcionada a umaliga com base em bronze de teor baixo de chumbo,compreendendo % de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, % de massa de3,0 a 10,0 de Zn, % de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, % de massade 0,1 < P < * de massa de 0,6 e o restante de Cu eimpurezas inevitáveis, em que ? aumenta a resistência delimite de grão na liga para melhorar sua resistênciaelástica em altas temperaturas.

A invenção estabelecida nareivindicação 2 é direcionada a uma liga com base em bronzede baixo chumbo, compreendendo v-, de massa de 2,0 a 6,0 deSn, - de massa de 3,0 a 10,0 de Zn, * de massa de 0,1 a 3,0de Bi, % de massa de 0,1 < P < % de massa de 0,6, % de massade 0,0 < Ni < % de massa de 3,0 e o restante de Cu eimpurezas inevitáveis para melhorar sua resistência elásticaem altas temperaturas e garantir a estabilidade de umafundição.

A invenção estabelecida nareivindicação 3 é direcionada a uma liga com base em bronzede teor baixo de chumbo, compreendendo % de massa de 2,0 a6,0 de Sn, de massa de 3,0 a 10,0 de Zn, a de massa de 0,1a 3,0 de Bi, de massa de 0,1 < P < de massa de 0,6, ·· demassa de 0,0 < Se de massa de 1, 3 e o restante de Cu eimpurezas inevitáveis para melhorar sua resistência elásticaem altas temperaturas e garantir a estabilidade de umafundição.

A invenção estabelecida nareivindicação 4 é direcionada a uma liga com base em bronzede teor baixo de chumbo, compreendendo * de massa de 2,0 a6,0 de Sn, -s de massa de 3,0 a 10,0 de Zn, % de massa de 0,1a 3,0 de Bi, * de massa de 0,1 < P < * de massa de 0,6, * demassa de 0,0 < Ni < % de massa de 3,0, % de massa de 0,0 <Se < % de massa de 1,3 e o restante de Cu e impurezasinevitáveis para melhorar sua resistência elástica em altastemperaturas e garantir a estabilidade de uma fundição.

A invenção estabelecida nareivindicação 5 ou reivindicação 6 é direcionada a uma ligacom base em bronze de teor baixo de chumbo, aindacompreendendo % de massa de 0,005 a 2,0 de Pb para garantiruma resistência elástica de pelo menos 152 MPa em umatemperatura de 180°C em uma região de liga com umespaçamento de dendrite secundário de 14 μπι ou mais.

A invenção estabelecida nareivindicação 7 é direcionada a uma liga com base em bronzede teor baixo de chumbo usada como um material para umaválvula, gancho de torneira de água ou medidor de água.

Efeitos da Invenção

De acordo com a invenção dareivindicação 1, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, melhorada em resistênciaelástica em altas temperaturas, contribuindo para a promoçãoda conservação ambiental, incluindo a reciclagem, eexcelente dos pontos de vista de produtividade em massa ecusto de fabricação. A apl icaçao de ligas de cobre semchumbo convencionais foi limitada nos implementos para oabastecimento de água ou água quente com uma temperaturaprincipal de IOO0C ou menos em uso. Entretanto, a liga decobre da presente invenção, melhorada em resistênciaelástica em altas cemperaruras, pode ser desenvolvida parauso apropriado das ligas de bronze convencionais naaplicação geral, sem restrição feita em sua aplicação, epode ampliar a faixa de sua aplicação na forma de materiaisreciclados e exibe seus efeitos a partir dos pontos de vistade custo de fabricação, sem mencionar a conservaçãoambiental. Especificamente, é preferivelmente aplicável àsligas baixa em velocidade de resfriamento durante o decorrerda fundição, tais como fundições em molde de areai, e idealpara ligas que exigem uma resistência elástica de 152 MPa emuma alta temperatura (cerca de 180°C).

De acordo com a invenção dareivindicação 2, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, suprimindo uma diminuição naresistência elástica em altas temperaturas, contribuindopara a promoção da conservação ambiental, incluindo areciclagem, e excelente do ponto de vista da produtividadeem massa. Além disso, ela contém Ni como um componenteprincipal para obter a interação de P-Ni, assim suprimindoseu teor de P, permitindo que sua resistência elástica sejade 152 MPa em uma alta temperatura (cerca de 180°C) eobtendo a ação de otimizar sua resistência elástica atravésdo Ni utilizando o teor de * de massa de 0 < P < % de massade 0,6. Enquanto, na "estrutura de recipiente de pressão" deacordo com JIS B 8270, a tensão permissível fundamental deCAC 406-2 a 200°C é prescrita a 38 MPa, a presente invençãopossibilita garantir mesmo em altas temperaturas 152 MFa queé quatro vezes o valor prescrito. Enquanto o teor em excessode P em uma fundição possui uma tendência de reduzir aestabilidade da fundição, a interação de P-Ni permite que aresistência elástica em altas temperaturas seja garantidamesmo em um pequeno teor de P, assim também garantindo aestabilidade da fundição em uma medida satisfatória. Assim,é possível obter uma liga adequadamente utilizável em umrecipiente resistente à pressão, tal como uma válvula.

De acordo com a invenção da reivindicação 3, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, contendo Se como umcomponente principal, suprimindo o teor de Bi e exibindo suaresistência elástica de 152 MPa em uma alta temperatura(cerca de 180°C) . Considerando que o Se está presente naliga na forma de compostos intermetálicos de Se-Zn e Cu-Se,é efetivo para garantir a resistência elástica eestabilidade de uma fundição enquanto suprime o teor de Bi.Assim, é possível obter uma liga adequadamente utilizável emum recipiente resistente à pressão, tal como uma válvula.

De acordo com a invenção dareivindicação 4, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, contendo Ni como umcomponente principal para suprimir os teores de P e Bi eexibir sua resistência elástica de 152 MPa em uma altatemperatura (cerca de 180°C).

De acordo com a invenção dareivindicação 5, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, que pode garantir umaresistência elástica excelente mesmo em altas temperaturassem ser afetada pelo teor de Pb. Como resultado, aresistência elástica em altas temperaturas pode sergarantida sem ser afetada pelo Pb fundido a partir de umafornalha e uma concha no caso em que o equipamentoconvencional de fundição para produzir CAC4 0 6 é utilizadoconcomitantemente para a produção em massa das ligas dapresente invenção e sem ser afetada pelo Pb fundido como umaimpureza inevitável no caso em que as ligas da presenteinvenção são produzidas utilizando materiais reciclados,tais como refugos ou lingotes compreendendo tais refugos.

De acordo com a invenção dareivindicação 6, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, aplicável a uma liga baixaem velocidade de resfriamento durante o decorrer da fundiçãoe possibilitando garantir uma resistência elástica de pelemenos 152 MPa a 130°C em uma região de liga com umespaçamento de dendrite secundário de 14 μπι ou mais.

De acordo com a invenção dareivindicação 7, foi possível fornecer uma liga com base embronze de teor baixo de chumbo, que exibe uma altaresistência elástica mesmo em altas temperaturas,especificamente para uso como um material para uma válvula,gancho de torneira de água ou medidor de água e que é,portanto, altamente valiosa de forma praticável.

Breve Descrição dos Desenhos

a figura 1 é um gráfico demonstrando a relação entre o teorde P da liga de cobre da presente invenção e suaresistência elástica a 180°C;

a figura 2 é uma visão esquemática de uma dendrite;

a figura 3 é um micro-gráfico mostrando a micro-estruturacipica de CAC4 06;

a figura 4 é uma visão explicativa mostrando o método demedição para o espaçamento do braço de dendritesecundário;

a figura 5 é um gráfico mostrando a relação entre oespaçamento de dendrite secundário das ligas esuas resistências elásticas em temperaturanormal ambiente;

a figura 6 é um gráfico mostrando a relação entre oespaçamento de dendrite secundário das ligas esuas resistências elásticas a 180°C;

a figura 7 é uma fotografia mostrando a superfície de cortede uma parte de cilindro de uma pequena válvula(uma válvula de gaveta de finalidade geral debronze sem chumbo com uma pressão nominal de 10K e um diâmetro nominal de 1/2) ;

a figura 8 é uma fotografia mostrando a superfície de corteda parte de cilindro na Figura 7 que estavasujeita ao tratamento de gravação com ácidonitrico;

A figura 9 é um gráfico mostrando a relação entre o teor dePb das ligas e sua resistência elástica a 180°C;a figura 10 é um gráfico mostrando a relação entre o teor deNi da liga de cobre da presente invenção e suaresistência elástica a 180°C;

a figura 11 é um gráfico mostrando a relação entre os teoresde Ni e P das ligas de cobre da presenteinvenção e suas resistências elásticas a 180°C;

a figura 12 é um gráfico mostrando a influência do teor deSb em uma liga de cobre sem chumbo;

a figura 13 é uma visão explicativa mostrando um esquema dométodo de fundição para peças de teste fundidasgradualmente;

a figura 14 é uma visão explicativa mostrando a superfícieobservada no teste de penetrante de tinturavisível para cada peça de teste fundidagradualmente;

a figura 15 é um diagrama conceituai mostrando a interaçãode P-Ni;

a figura 16 é uma fotografia de SEM mostrando a liga dapresente invenção;

a figura 17 (a) é uma fotografia de SEM mostrando a ligada presente invenção e (b) uma fotografiamostrando a textura da superfície de fratura damesma liga;

a figura 13 (a) é uma fotografia de SEM mostrando a ligano Exemplo Comparativo, e (b) uma fotografiamostrando a textura da superfície de fratura damesma liga;

a figura 19 é um diagrama mostrando a micro-estrutura daliga da presente invenção;

as figura 20(a) a (g) são fotografias, cada uma mostrandoa distribuição dos componentes da liga na Figura19, obtidas pela análise de EDX; e

a figura 21 é um gráfico mostrando a variação na resistênciaelástica em altas temperaturas com relação a umproduto fundido continuo convencional.

Melhor Modo de Realizar a Invenção

A liga com base em bronze deteor baixo de chumbo de acordo com a presente invenção écaracterizada pelo fato de que um material de fundiçãopossui P lá contido para melhorar a resistência elástica daliga em altas temperaturas. Especificamente, a presenteinvenção é caracterizada pelo fato de que dentro de umaregião de liga com um intervalo de espaçamento do braço dedendrite secundário de 14 μπι ou mais em uma liga de bronzesem chumbo ordinária contendo Bi, a resistência elástica émelhorada em altas temperaturas excedendo 180°C eespecificamente pelo fato de que a resistência elástica de152 MPa a pelo menos 180°C pode ser garantida. A liga "combase em bronze" fundamentalmente compreende Sn, Zn, Bi, Cu eimpurezas inevitáveis e, como ligas com base em bronzepreferíveis de teor baixo de chumbo, as ligas com base emCu-Sn-Zn-Bi (doravante denominadas ligas "com base em Bi") eligas com base em Cu-Sn-Zn-Se (doravante denominadas ligas"com base em Bi-Se") podem ser mencionadas.

A liga de "teor baixo dechumbo" usada na presente invenção refere-se a uma liga comum teor de Pb menor do que uma liga de bronze contendo Pb(CAC 406, etc.) e nao res trita ao teor de Pb (% de massa de0,25 ou menos) como o componente residual de uma liga decobre isenta de chumbo (sem chumbo) prescrita por JIS H5120,eic.

Um "P (fósforo) de altaconcentração" que será usado na presente invenção refere-seao P em uma quantia excedente a è de massa de 0, 1 que émaior do que a quantia do P residual na técnica anterior.

A "interação de P-Ni" usada napresente invenção refere-se a um efeito sinérgico permitindoa proporção do efeito por um aumento no teor de P(otimização na resistência elástica) a ser aumentada emaltas temperaturas na presença de Ni.

Aqui, a "resistência elástica"usada na presente invenção refere-se àquela avaliada com otestador de resistência elástica Amsler utilizando a peca cieteste N0 4 prescrita por JIS Z2201 que será posteriormentedescrito.

A "estabilidade da fundição"utilizada na presente invenção refere-se à avaliação dapresença ou ausência de defeitos fundidos na superfícieobservados no teste de penetrante de tintura visívelutilizando uma peça de teste fundida gradualmente que serádescrita posteriormente, aceita se a avaliação forsubstancialmente a mesma que para CAC406 ou seja capaz deser julgada como estando em um estado improvável por umaalteração de um esquema do método de fundição atésubstancialmente a mesma que para CAC 406.

A faixa de cada teor de compo-nente e seu motivo será doravante descrita.P: 0,1 < P < % de massa de 0,6

De modo geral, uma liga decobre contém P em uma quantia relativamente pequena de % demassa de 0,01 ou mais e % de massa de 0,01 ou menos. Com afinalidade de promover a desoxidação de um metal derretido etornar boa a fl uidez do metal derretido, por exemplo, umafundição produzida pela fundição em molde de areia contém Presidual em uma quantia de * de massa de 0,01 ou mais oumenos do que de massa de 0,1. Por exemplo, o teor de Pcomo o componente residual em CAC4 0 6 é de ? de massa de 0,05ou menos. Também, conforme mostrado nos Relatórios da 146°Reunião de JFE, p. 30, o teor de P, mesmo quando sendoadicionado de forma positiva a uma liga de cobre para finsde impedir a rachadura fundida, é de 200 a 300 ppm demassa de 0,02 a 0,03). 0 P nesses exemplos é adicionado aometal derretido em uma fornalha de fundição ou concha, e oteor do P residual em uma fundição a ser produzida é de - demassa de 0,1 ou menos.

Conforme proposto no pedido N0PCT/JP2004/4757 mencionado acima, a liga possui P lá contidoem uma quantia de * de massa de 0,01 a 0,5, preferivelmentede - de massa de 0,05 a 0,1 para melhorar a resistênciaelástica a 100°C.

Incidentalmente, embora menosdo que % de massa de 0,5 de P é geralmente adicionado com oobjetivo de otimizar a desoxidação do metal derretido a ummetal derretido ao realizar um método para fundircontinuamente uma liga de cobre, o P é contido de forma nãopositiva em um produto fundido, e o teor de P como Presidual não é revelado.

Por outro lado, a quantia de Pcontida na presente invenção contribui para a otimização daresistência elástica em uma alta temperatura (cerca de130°C) e pertence a uma faixa de alta concentração de P aser positivamente contido, cuja faixa grandemente ultrapassaa quantia de P a ser adicionada para fins de desoxidar omaterial derretido e impedir a rachadura fundida. A quantiado P contido excedendo de massa de 0, 1 pode elevar aresistência de limite de grão ao suprimir a produção doscristais eutéticos binários de Bi-Pn, assim contribuindopara a otimização da resistência elástica em altastemperaturas.

No Exemplo 1 a ser descritoposteriormente (relação entre o teor de P e a resistênciaelástica a 180°C), é preferido que o limite superior dafaixa em que o P está contido e que satisfaz a resistênciaelástica de 152 MPa seja de % de massa de 0,4 e que seulimite inferior seja de % de massa de 0,2. Incidentalmente,c limite superior permite a aquisição do ponto de vista deconstante para a produção comercial, o limite superior é dede massa de 0,4. Também como um valor capaz de garantir aestabilidade de uma fundição no Exemplo 5 a ser descritoposteriormente e sem exigir qualquer alteração de uma grandemedida no esquema do método de fundição durante a produçãocomercial, o limite superior é preferivelmente de % de massade 0,4.

Da mesma forma, no caso deainda conter Ni a ser descrito posteriormente, a interaçãodc P e Ni permite que o limite inferior do teor de P capazde infalivelmente adquirir a resistência elástica de 152 MPaa 108°C seja reduzido. A partir desse ponto de vista, olimite inferior do teor de P é ajustado para ser depreferivelmente % de massa de 0,12 e mais preferivelmente dede massa de 0, 14 e, como resultado, é possível adquirir aresistência elástica de 152 MPa a 180°C no limite superiorsuprimido para I de massa de 0,33. Incidentalmente, éefetivo ainda suprimir o teor de P ao exigir melhorestabilidade de uma fundição e, nesse caso, o limitesuperior é preferivelmente de * de massa de 0,2.

Ni: 0,0 < Ni < <. de massa de 3,0

De modo geral, Ni em uma ligade cobre exibe solubilidade em uma fase α na liga parafortalecer sua matriz, assim contribuindo para a otimizaçãodas propriedades mecânicas da liga, principalmente suaresistência elástica. JP-A 2003-193157, por exemplo, propõeuma técnica com * de peso de 0,2 a 3,0 de Ni contido em umaliga para garantir a resistência elástica na temperaturanormal ambiente substancialmente a mesma que de CAC406, emque uma variação na resistência elástica com um aumento noteor de Ni assume uma característica de formato montanhasuave, caracterizada pelo fato de que a resistência elásticaatinge seu pico quando o teor de Ni cai na faixa de * demassa de 0,6 a 0,8 na liga exemplificada contendo % de massade 0,01 a 0,02 (130 a 220 ppm) de P (vide figura 1 damesma).

Além disse, conforme mostradono Exemplo Comparativo que será descrito posteriormenterelativo ao Exemplo 4 (relação entre os teores de P e Ni e aresistência elástica a 180°C) , a liga sem chumbo contendo Pcomo P residual (% de massa de 0,1 ou menos) não exibenenhuma alteração discernivel na resistência elástica em umaalta temperatura (180°C) com um aumento no teor de Ni.

De forma contrária, o teor deNi na presente invenção contribui para a otimização daresistência elástica em altas temperaturas na premissa doteor de P em uma alta concentração excedendo % de massa de 0,1 e,conforme mostrado no Exemplo 4 que será posteriormente descrito, essavariação na resistência elástica assume uma característica parabólica(com o eixo como um eixo χ), caracterizada pelo fato de que ainteração de P-Ni grandemente otimiza a resistência elástica napresença de uma pequena quantia do teor de Ni. Assim, mesmo umapequena quantia do teor de Ni possibilita suprimir o teor deP para dentro de uma faixa de alta concentração (0,1 < P < ^ demassa de 0, 6) e otimizar a resistência elástica em altastemperaturas. Isso é extremamente útil na devida consideração do fatode que o P é fácil para evaporar do metal derretido paratornar difícil controlar o P em uma alta concentração.

Um teor de Ni concreto somenteé exigido para exceder * de massa de 0. Por exemplo, *■. demassa de 0,05 ou 0,08 de Ni está disponível. É preferidousar % de massa de 0,1 de Ni, assim permitindo a resistênciaelástica de 152 MPa em uma alta temperatura (cerca de 180°C)ao suprimir o teor de P.

Por outro lado, considerandoque a quantia em excesso do teor de Ni permite a otimizaçãoda resistência elástica a ser saturada, o limite superior doteor de Ni é ajustado para ser de h de massa de 3,0. Aojulgar da figura 10 (P = - de massa de 0,32j, o estado desaturação na otimização da resistência elástica no limitesuperior preferível de P (% de massa de 0,4), é melhoradotar de massa de 2,0 como o limite superior do teor deNi. Conforme o limite superior da faixa efetivamentepermitindo a aquisição da resistência elástica mesmo em umapequena quantia do teor de Ni considerando a redução decusto, % de massa de 0,1 pode ser adotado. Considerandoainda permitir a resistência elástica de pelo menos 152 MPaa ser obtida em uma alta temperatura (cerca de 180°C), émelhor do que o limite inferior do teor de Ni ser de -"· demassa de 0,3 e que seu limite superior ser de ·: de massa de 0,6.

Bi: í de massa de 0,1 a 3,0

Esse componente é umsubstituto para Pb, possui um baixo ponto de fusão e entranas cavidades minúsculas de contração, denominadas micro-porosidades, produzidas em porções sendo finalmentesolidificadas no espaçamento de dendrite de uma liga(fundição) durante o decorrer da solidif ι caca o da fundição,assim otimizando a estabilidade da liga (resistência àpressão) e contribuindo para garantir a possibilidade decorte. Enquanto a % de massa de 0,1 ou mais de BI é efetivo paraotimizar a possibilidade de corte, uma liga é exigida para conter -de massa de 0,25 de Bi além da inclusão de Se com a finalidade dereduzir o número de micro-porosidades e garantir sua estabilidade. Oteor excessivo de Bi, entretanto, induz a "segregação inversa"permitindo que o Bi seja concentrado junto com Sn ou altaconcentração de P na superfície de uma fundição durante odecorrer da solidificação da fundição e, nesse caso, existeuma possibilidade de aumento do número de micro-porosidadesna fundição. Portanto, é efetivo que o limite superior de Biseja ajustado para ser de % de massa de 3,0 de modo agarantir a estabilidade da liga.

Quando for exigido paraefetivamente reduzir o número adicional de micro-porosidades,tais como para a aplicação exigindo a resistência à pressão, éefetivo que o limite inferior do Bi seja de % de massa de 0,4 e queseu limite superior seja de % de massa de 2,5. Além do mais, com afinalidade de permitir a usinagem mecânica sob substancialmenteas mesmas condições de corte que no caso de CAC406, o limiteinferior é preferivelmente de * de massa de 1,0.

Incidentalmente, considerandoque um teor excessivo de Bi reduz a resistência elástica, aonecessitar de proteção infalível da resistência elástica emaltas temperaturas em um nível de produção comercial, olimite superior de Bi é pref erivelmente de * de massa de2,6. Além disso, ao realizar muito da redução de custo naprodução comercial, é preferível ajustar o limite superiorde Bi para ser de % de massa de 2,0.Zn: % de massa de 3,0 a 10,0

Esse componente é paraotimizar a rigidez e outras propriedades mecânicas,especificamente prolongamento, sem conceder a influência dapossibilidade de corte a uma liga. O teor de Zr em umaquantia de 4 de massa de 3,0 ou mais promove a desoxidaçãodo metal derretido efetivamente e permite a estabilidade deuma fundição e a fluidez do metal derretido a ser otimizado.Considerando que o Zr é comparativamente barato, embora sejaum componente desejavelmente contido em uma maior quantiapossível, seu limite superior é fixado em % de massa de 10,considerando a possível deterioração do ambiente de fundiçãopor um vapor de Zn.

Então, ao pretenderinfalivelmente adquirir o efeito de desoxidação pelo Zn, seulimite superior é preferivelmente de % de massa de 4,0. Alémdo mais, no caso de exigir que a pressão de vapor de Zn sejareduzida considerando especificamente a propriedade depreenchimento do metal derretido em um molde de fundição,seu limite superior é preferivelmente de % de massa de 9,0.Incidentalmente, devido ao fato de que o limite inferiorideal de Sn é de ΐ de massa de 2,8 descrito posteriormente,preferivelmente o limite inferior de uma faixa de Sn nãcpermitindo a deposição de uma fase δ é de ? de massa de 6,0.Sn: % de massa de 2,0 a 6,0

Esse componente é paracontribuir com a otimização das propriedades mecânicas deuma liga, especialmente resistência à corrosão eprolongamento, e seu teor efetivo é de % de massa de 2,0 oumais. Em consideração do fato de que o Sn permite adeposição de uma fase δ sólida e frágil e torna ausinabilidade da máquina e prolongamento inferior e ainda deseu custo, seu limite superior é fixado em de massa de 6,0.

Ao exigir substancialmente amesma resistência elástica de CAC406, o teor efetivo de Sn éde massa de 2,8 ou mais. Além do mais, no caso em que sejanecessário suprimir a segregação inversa de solutos, taiscomo P, Bi e Sn, mesmo sob diferentes condições de fundiçãodurante a produção comercial, o limite superior de Sn épreferivelmente fixado em % de massa de 5,5.Incidentalmente, com a finalidade de adquirir um valor depico da resistência elástica considerando a resistênciaelástica, seu limite superior vantajoso é de s de massa de4,5.

Se: 0,0 < Se < 1,3

Se é um substituto para Pb eforma compostos intermetálicos, tais como Se-Zn e Cu-Se, emconformidade com a proporção dos teores de Cu e Zn, assimgarantindo a possibilidade de corte da liga ao suprimir oteor de Bi. A deposição dos compostos intermetálicos faz comque as micro-porosidades sejam difundidas, assim otimizandoa estabilidade da liga e estabilizando sua resistênciaelástica. 0 teor excessivo de Se produz a deposição decompostos intermetálicos frágeis em uma grande quantia paradiminuir a resistência elástica. Seu limite superior é,portanto, fixado a % de massa de 1,3.

Além do mais, ao exigir que oteor de Se seja suprimido e substancialmente da mesmaresistência elástica que CAC406, é melhor fixar o limitesuperior de Se a % de massa de 0,35.

Pb: i de massa de 0,005 a 2,0

Antes, foi forçado o uso de ummaterial com o teor de Pb eliminado no máximo com o objetivode controlar o teor de Pb para % de massa de 0,005 ou menos,de modo a garantir a resistência elástica em uma altatemperatura (180°C). Entretanto, considerando que a presençade P descrito posteriormente permite que a resistênciaelástica em altas temperaturas seja garantida, é esperadopromover o uso de materiais reciclados contendo Pb. Para serespecifico, é possibilitado melhorar a resistência elásticaem altas temperaturas utilizando o Pb na faixa de % de massade 0,005 a 2,0 que fique dentro da região do teor baixo dechumbo na presente invenção e para permitir que o teor de Pbem uma quantia de % de massa de 0,25 correspondente aopadrão do teor de Pb em uma válvula de bronze sem chumboestipulado no Japão, ou menos.

Impurezas inevitáveis:

Como as impurezas inevitáveisna liga de cobre da presente invenção, além de Pb, % demassa de 0,3 ou menos de Fe, % de massa de 0,1 ou menos deAl, è de massa de 0,1 ou menos de Si, % de massa de 0,25 oumenos de Mn, % de massa de 0,3 ou menos de S, % de massa de0,01 ou menos de Mg, % de massa de 0,01 ou menos de Ti, % demassa de 0,1 de Zr, % de massa de 0,3 ou menos de Co, % demassa de 0,3 ou menos de Cr e % de massa de 1,1 ou menos deSb podem ser mencionadas.

Especificamente, a relação entreo teor de Sb e resistências elásticas em temperatura normalambiente e uma alta temperatura foi verificada. As tabelas 2e 3 abaixo mostram a influência do teor de Sb nas ligas decobre sem chumbo, cada uma com componentes químicos e sãoassinaladas na figura 12. Foi confirmado a partir da figuraque o teor de Sb não possui influência discernível naresistência elástica e que nenhum problema surgirá se o Sbexistir como uma impureza inevitável.

Tabela 2

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Tabela 3

<table>table see original document page 25</column></row><table>

Exemplo 1

Os Exemplos Preferidos dasligas de acordo com a presente invenção serão descritos emdetalhe abaixo. No Exemplo 1, um valor meta de 152 MPa emuma temperatura meta de 180°C foi determinado como o valorde referência da resistência elástica. O motivo de 180°C seradotado é devido à pressão máxima de trabalho permissivel,no caso em que o fluido seja formado no vapor aquososaturado em uma válvula de bronze de pressão nominalde 10 K ou Classe 150, ser de 1,0 MPa e devido àtemperatura saturada correspondente à pressão detrabalho ser de 180°C. O motivo de 152 MPa seradotado é devido à conformidade com a idéiafundamental que o valor meta da resistência elásticade um corpo principal do material na "estrutura derecipiente de pressão" prescrita sob JIS B 8270 serquatro vezes a pressão básica permissivel emconsideração da segurança, etc., dos produtosutilizando esse material e, portanto, que um valorquatro vezes a tensão básica permissivel de CAC406 a 200°Cque era de 38 MPa ser utilizado. Como resultado, o 152 MPa a180°C foi comprovado para ser adequado para uso de umrecipiente de pressão para válvulas em que a liga dapresente invenção era aplicável.

Primeiro, no presente teste, arelação entre o teor de P e a resistência elástica a 180°Cfoi verificada. As composições de cada amostra são mostradasna Tabela 4. Os resultados do teste são mostrados na Tabela4 e assinalados na figura 1. Incidentalmente, as amostras noExemplo 1 foram tomadas das fundições em molde de areia. Asamostras de teste no teste elástico foram fundidas emconformidade com o esquema do método de JIS-A em um ponto devazamento de 1130°C, utilizando um molde de fundição de Co:.e então sujeito ao trabalho de corte para fabricar a peça deteste N0 4 prescrita sob JIS Z2201. As peças de teste foramtestadas usando um testador de resistência elástica Amsler.As condições desse teste elástico foram adotadas em outrosExemplos tomando amostras das fundições em molde de areia.

Tabela 4

<table>table see original document page 27</column></row><table>

Apêndice à Tabela 4

<table>table see original document page 27</column></row><table>

As amostras N°s 1-1 a 8 possuemo teor de Ρ, que é um dos componentes característicos daliga de cobre da presente invenção, variado nas ligas combase em Bi-Se. Foi averiguado a partir dos resultados deteste que as ligas contendo P de uma alta concentracãoexcedendo de massa de 0,10 foram melhoradas na resistênciaelástica em uma alta temperatura de 180°C. Ainda éaveriguado a partir do gráfico da Figura 1 que, com afinalidade de atingir o valor meta de 152 MPa no Exemplo 1,Pteve de ser contido na faixa de % de massa de 0,26 a 0,50.

As amostras N°s 1-9 a 16mostradas no A.pêndice à Tabela 4 contêm P de altaconcentração, que um dos componentes característicos da ligade cobre da presente invenção, com os teores de Sn, Ze, B eSe, que são os componentes principais nas ligas com base emBi-Se semelhantes às amostras N°s 1-1 a 8, variados. Alémdisso, as Amostras N°s 1-17 a 24 contêm P de altaconcentração, que é um dos componentes característicos daliga de cobre da presente invenção, com os teores de Sn, Zne Bi, que são os componentes principais na liga de cobre(liga com base em Bi) da presente invenção, variados.

As resistências elásticasdessas amostras a 180°C foram verificadas. Ao considerar oApêndice à Tabela 4, é averiguado a partir dos resultados deteste que o valor meta de 152 MPa em uma alta temperatura(180°C) foi atingido nos Exemplos com as seguintes faixas decomponente por meio da presença de P de alta concentração.

Liga com base em Bi-Se

Suas composições consistem em* de massa de 3,0 a 6,0 (preferivelmente 3, 1 a 5,9) de Sn, *de massa de 4,0 a 9,0 (pref erivelmente 8,3) de Zn, % demassa de 1,0 a 3,0 (preferivelmente 1,3 a 2,2) de Bi, % demassa de 0,2 a 0,5 de Se, % de massa de 0,20(preferivelmente 0,22) a 0, 50 de P e o balanço de Cu eimpurezas inevitáveis.

Liga com base em Bi

Suas composições consistem emde massa de 3,0 a 6,0 (preferivelmente 5,8) de Sn, \ demassa de 4,0 a 9,0 (ρ r e f e r i ve Imen t e 8,4) de Zn, - demassa de 1,0 a 3,0 (ρ r e f e r i ve Imen t e 1,1 a 2,2) deBi, % de massa de 0,20 a 0,40 (ρ r e f e r i ve Imen t e 0,22a 0,27) de P e o balanço de Cu e impurezasinevitáveis.

Exemplo 2

Depois, as resistênciaselásticas de ligas de cobre com base em bronze de teor baixode chumbo em altas temperaturas são quantitativamenteagarradas para mostrar as faixas dos component es dasligas em conformidade com a presente invenção everificar os efeitos da presente invenção.

É geralmente conhecido que aresistência elástica de uma liga possui relação com otamanho de sua micro-estrutura. Considerando isso, opresente teste usou o espaçamento de braço dedendrite secundário como um critério mostrando otamanho da micro-estrutura de uma liga. Aqui, otermo "dendrite" significa um dos modos de crescimento deagarradas para mostrar as faixas dos componentes dasligas em conformidade com a presente invenção everificar os efeitos da presente invenção.

É geralmente conhecido que aresistência elástica de uma liga possui relação com otamanho de sua micro-estrutura. Considerando isso, opresente teste usou o espaçamento de braço dedendrite secundário como um critério mostrando otamanho da micro-estrutura de uma liga. Aqui, otermo "dendrite" significa um dos modos de crescimento decristal na solidificação metálica. A figura 2 é uma visãoesquemática mostrando a dendrite, em que quando o suporte édefinido como um braço de dendrite primário (ramal primário)e os ramais produzidos a partir do ramal primário comobraços de dendrite secundários (ramais secundários). Éconhecido que o espaçamento de braço de dendrite possui umagrande influência sobre as propriedades mecânicas, etc., deuma fundição. A figura 3 é um micro-gráfico mostrando amicro-estrutura típica de CAC406, a partir do qual pode serobservado que os braços de dendrite secundários foram bemdesenvolvidos e bem alinhados.

Portanto, os braços dedendrite secundários foram medidos utilizando o método demedição para espaçamento de braço de dendrite secundáriopara avaliar o tamanho do micro-estrutura. 0 método demedição para espaçamento do braço de dendrite secundário éum método para medir o espaçamento médio nos braços dedendrite bem alinhado conforme mostrado na figura 4(a). Paraoutra e, considerando que a fundição da peça de teste possui umaestrutura policristalina, os grãos de cristal individuais mostramdiferentes modos de crescer os braços de dendrite. No presenteteste, os métodos para medir o espaçamento do braço dedendrite secundário das peças de teste são unificadosconforme descrito abaixo. Além do mais, ao deixar deobservar os limites de grão de cristal limpos no produtorealmente fundido, o item 3 abaixo é aplicado.

1. Localidades a serem observadas:

As peças de teste elásticasJIS N0 4, peças de marca de calibre e seções transversaisaxiais.

2. Localidades a serem medidas:

As localidades em que osbraços de dendrite secundários são alinhados nos grãos decristal individuais próximas ao centro da seção transversalaxial de uma peça de teste, conforme mostrado na Figura4 (b) , são especificadas, e três ou mais grãos de cristal nototal são medidos.

3. Número de dendrites medido:

- 30 dendrites, cada uma, comcinco ou mais braços de dendrite alinhados.

A figura 4c ilustra um exemploda medição de CA.C306. Considerando que o valor médio doespaçamento do braço de dendrite secundário é convergidoquando o número das dendrites exceder 10, a influência provocadapela diferença na localidade a ser medida pode ser eliminada.

Nos testes com base no métodoacima, as resistências elásticas das fundições emtemperatura normal ambiente e em uma alta temperatura, queas fundições foram divididas em fundições em molde de areia,foram verificadas. As composições das amostras são mostradasna Tabela 5 (temperatura normal ambiente) e Tabela 6 (altatemperatura). Os resultados de teste são mostrados nessastabelas e assinalados na figura 5 (temperaturanormal ambiente) e figura 6 (alta temperatura).

Incidentalmente, a temperatura normal ambiente usadaneste Exemplo é de cerca de 23°C e isso é aplicável aosoutros Exemplos.

Tabela 5

<table>table see original document page 32</column></row><table>Tabela 6

<table>table see original document page 33</column></row><table>

E averiguado a partir dosresultados de teste que quanto menor o espaçamento do braçode dendrite secundário, menor o grau de diminuição naresistência elástica a 180°C. Entretanto, embora sejaconvencionalmente de conhecimento comum que a resistênciaelástica de uma fundição continuamente fundida não sejareduzida, como é claro a partir dos resultados de teste, foiconfirmado que a resistência elástica da fundiçãocontinuamente fundida é reduzida dependendo de seu diâmetro.

Especificamente, as fundições com um grande diâmetrodiminuíram suas resistências elásticas. É concebível que omotivo para isso é que uma fundição de um diâmetro maior fazcom que sua taxa de resfriamento seja atrasada para tornar oespaçamento do braço de dendrite secundário maior.

Aqui, a "fundiçãocontinuamente fundida" é moldada através de uma "fundiçãocontinua", que continuamente extrai fundições solidificadasa partir de baixo enquanto vaza metal derretido por cima emum molde de metal oco e vertical, por exemplo. Asolidificação do metal derretido é promovida com oequipamento de resfriamento, tal como um refrigerante deágua.

Do contrário, a "fundição emmolde de areia" é moldada através de "fundição em molde deareia" que vaza metal derretido em um molde de fundiçãoformado de areia de fundição solidificada, deixa o metalderretido em posição para resfriá-lo com ar e retira partedo metal solidificado do molde de fundição, e a "fundição domolde de metal" é moldada através de uma "fundição em moldede metal" que vaza o metal derretido em um molde de fundiçãoformado de metal, deixa o metal derretido em posição pararesfriá-lo com ar e retira parte de metal solidificado domolde de fundição. Embora as taxas de resfriamento dasfundições diferem dependendo da diferença dos métodos defundição, tamanho de fundições e esquema dos métodos defundição, considerando que a "fundição em molde de areia" e"fundição em molde de metal" utilizadas no presente exemploadotaram taxas de resfriamento mais reduzidas do que a"fundição continuamente fundida", o espaçamento do braço dedendrite secundário foi ainda alargado para possivelmentereduzir a resistência elástica.

Por outro lado, é averiguadoque as ligas de cobre da presente invenção são melhoradas naresistência elástica em altas temperaturas de modo a nãoserem reduzidas sem serem afetadas pelo espaçamento do braçode dendrite secundário. Isto é, as ligas de cobre dapresente invenção são aquelas melhoradas na resistênciaelástica em altas temperaturas sem serem afetadas peladiferença no método de fundição (taxa de resfriamento). Emoutras palavras, é averiguado que essas ligas são aquelasmelhoradas na resistência elástica em altas temperaturas aopermitir sua fabricação mesmo através do uso do métodoconvencional de fundição (taxa de resfriamento). Além disso,considerando que as ligas de cobre da presente invençãoexibem uma tendência semelhante àquela de CAC406, conformemostrado nas figuras 5 e 6, elas podem garantir aresistência elástica até altas temperaturas como umsubstituto para CAC406.

Incidentalmente, considerandoque o espaçamento do braço de dendrite secundário no valoralvo de 152 MPa durante o decorrer do trânsito naresistência elástica da liga de cobre sem chumbo em uma altatemperatura (ISO0C) é de cerca de 14 pm, conforme mostradona figura 6, esse espaçamento de 14 μπι foi determinado comoum valor de referência limite na região de liga adequadopara as ligas de cobre da presente invenção. De acordo comas ligas de cobre da presente invenção, portanto, épossibilitado garantir a resistência elástica de pelo menos152 MPa a 180°C dentro da região de liga exibindo umespaçamento do braço de dendrite secundário de 14 μπι ou mais.

Aqui, os produtos reais sãotestados para o espaçamento do braço de dendrite secundário.

Especificamente, foram adotadas válvulas de tamanho pequeno(resistência à pressão: 10 K, diâmetro nominal: 1/2, válvulas degaveta de finalidade geral de bronze sem chumbo, fundições em moldede areia). A figura 7 é a superfície de corte de uma parte decilindro, e a figura 8 mostra a mesma superfície de corte após sersujeita ao tratamento de gravação com ácido nítricô. As seções(regiões de liga) 1, 2 e 3 das paredes de diferentes espessuraspossuem espaçamento do braço de dendrite secundário de 27,9 ym, 24,7ym e 23,4 ym, respectivamente. Considerando que quaisquer dessaspossuem um espaçamento do braço excedendo 14 ym, os produtos fundidosde areia ordinários podem ser julgados como objetos a seremmelhorados. Incidentalmente, uma seção com um espaçamento do braçode 14 ym ou mais pode ser parte (região de liga) de umafundição e, nesse caso, toda a parte de fundição constitui umobjeto ao qual a liga de cobre da presente invenção é aplicada.

0 método de mediçãocompreende, conforme mostrado na figura 8, o tratamento degravação, uso de um microscópio de elétron em um estado,caracterizado pelo fato de que um entendimento da textura demetal é facilitado para medir o espaçamento do braço dedendrite secundário. Assim, mesmo em uma fundição, adiferença na espessura induz uma diferença no espaçamento dobraço de dendrite secundário e, portanto, é possibilitadoquantitativamente pegar a resistência elástica das regiõeslocais de liga e realizar o critério de aceitação/reieiçãcdos produtos resultante da resistência elástica.

Exemplo 3

Depois, a relação entre o teorde Pb e a resistência elástica a 180°C foi verificada comrelação às ligas de cobre da presente invenção (ligas combase em Bi-Se) . A composição de cada amostra émostrada na Tabela 7 e assinalada na Figura 9.Incidentalmente, cada amostra foi coletada de uma fundiçãoem molde de areia.

Tabela 7

<table>table see original document page 37</column></row><table>Foi averiguado a partir dospresentes resultados de teste que nas ligas de cobre dapresente invenção contendo uma alta concentração de P,enquanto um aumento do teor de Pb permite uma diminuiçãogradual na resistência elástica, nenhuma diminuiçãodiscernivel na resistência elástica é averiguadaquando o teor de Pb excede % de massa de 0,5 e que ovalor meta de 152 MPa a 180°C pode sersubstancialmente garantido. Por outro lado, nasligas de cobre sem chumbo mostradas como Exemplos

Comparativos, a resistência elástica éconspicuamente diminuída e, quando o teor de Pbexceder í de massa de 0,005, o valor meta de 152 MPaa 180°C não pode ser satisfeito. Assim, as ligas dapresente invenção possibilitam garantir as altasresistências elásticas em altas temperaturas mesmo napresença de Pb e, portanto, são úteis como materiaisreciclados.

Exemplo 4

Depois, a relação entre o teorde Ni e a resistência elástica a 180°C foi verificada comrelação às ligas de cobre da presente invenção (ligascom base em Bi) . A composição de cada amostra éconforme mostrada na Tabela 8 e os resultados deteste são mostrados na mesma tabela e assinalada naFigura 10. IncidentaImente, cada amostra no Exemplo4 foi obtida a partir de uma fundição em molde de areia.Tabela 8

<table>table see original document page 39</column></row><table>

Apêndice à Tabela

<table>table see original document page 39</column></row><table>

Foi averiguado a partir dospresentes resultados de teste que a adição de Ni à liga decobre da presente invenção contendo P em uma altaconcentração otimizou a resistência elástica tantona temperatura normal ambiente quanto em altastemperaturas. Pode ser confirmado especificamente apartir da Figura 10 que quando o teor de Ni está nafaixa de I de massa de 0,01 a 3,0, o valor meta de 152 MPa égarantido.Depois, as resistênciaselásticas em temperatura normal ambiente e a 180°C foramverificadas com relação a cada uma das seguintes amostras.Indicadas pelos M°s 4-11 a 16 estão as amostras das ligas decobre da presente invenção (ligas com base em Bi), com osteores dos componentes principais de Sn, Zn e Bivariados e com os teores dos componentescaracterísticos de P e Ni variados. Além disso,indicadas pelos N°s 4-17 e 18 estão as amostras dasligas de cobre da presente invenção (ligas com baseem Bi-Se) , com os teores dos componentes principaisde Bi e Se variados, e pelos N°s 4-19 e 20 estão asamostras dos Exemplos Comparativos, com o teor docomponente principal Zn aumentado.

Além do mais, aqui, asresistências elásticas a 180°C foram verificadas com relaçãoàs ligas de cobre da presente invenção (ligas combase em Bi) contendo * de massa de 0,14, * de massade 0,22, % de massa de 0,28 e % de massa de 0,32,respectivamente, de P com lá adicionado 0, % demassa de 0,20, % de massa de 0,40 e % de massa de0,60, respectivamente, de Mi. Como ExemplosComparativos, aqueles das ligas contendo =s de massade 0,02 e de massa de 0,10, respectivamente, de Pforam medidos. A composição de cada amostra émostrada na Tabela 9 e os resultados de testesão mostrados na mesma tabela e assinalados na figura 11.Tabela 9

<table>table see original document page 41</column></row><table>

Foi confirmado a partir dospresentes resultados de teste que com relação àsresistências elásticas em altas temperaturas, quanto maior aconcentração do teor de P, maior o efeito de otimização decaracterística do teor de Ni e, portanto, que houve umainteração de P e Ni. Para ser específico, nos ExemplosComparativos com um teor de P de baixa concentração, aotimização na resistência elástica mesmo na presença de Niera pequena, considerando que as amostras contendo P em umaconcentração excedendo ? de massa de 0, 10 foram grandementeotimizadas na resistência elástica na presença de um teor deMi. Especificamente, nas amostras contendo P em umaconcentração excedendo % de massa de 0,16, a adição do teorde Ni especificamente na faixa de * de massa de 0,16 a 0,61em conformidade com as características mostradas na Tabela 9e figura 11 às amostras permitiu que o valor meta de 152 MPana resistência elástica fosse obtido.

Considerando a Tabela 8,Apêndice à Tabela 8 (ligas com base em Bi) e Tabela 9, éaveriguado a partir dos resultados de teste que os Exemploscom a seguinte faixa de composição podem atingir o valormeta de 152 MPa na resistência elástica em uma altatemperatura (180°C) em conseqüência de ter lá contido umaalta concentração de P.

Liga com base em Bi

As suas composições consistemem * de massa de 2,0 a 6,0 (preferivelmente 2,3 a 5,7) deSn, « de massa de 6,0 a 10,0 (preferivelmente 6, 5 a 9,5) deZn, de massa de 0,1 a 3,0 (preferivelmente 2,6) de Bi,de massa de 0,12 a 0,40 (preferivelmente 0,33) de P, demassa de 0, 1 a 3, 0 de Ni e o balanço de Cu e impurezasinevitáveis.

Incidentalmente, as li gas combase em Bi-Se contendo I de massa de 0,1 a 1,3 de Se emadição aos componentes da liga com base em Bi podem seraplicadas na presente invenção.

A figura 15 é um diagramaconceituai mostrando a interação de P-Ni. Conforme comparadocom a liga do Exemplo Comparativo contendo P de baixaconcentração (0,1 < Ρ), a liga de cobre da presente invençãocontendo P de alta concentração (0, 1 < P < 0, 6) é otimizadana resistência elástica em altas temperaturas (vide A nafigura 15) . Do contrário, ao conter Mi em adição ao P, aliga do Exemplo Comparativo contendo P de baixa concentraçãoexibe um leve aumento na resistência elástica em altastemperaturas (vide C na figura 15) , considerando que a ligade cobre da presente invenção contendo P de altaconcentração exibe um grande aumento na resistência elásticaem altas temperaturas na adjacência da resistência elásticaem temperatura normal ambiente (vide B na figura 15). Assim,a interação de P-Ni implica em um efeito sinérgico (vide B eC na figura 15) de aumentar uma proporção otimizada doefeito com um aumento no teor de P (resistência elástica) emaltas temperaturas devido à presença de Ni.

Exemplo 5

Depois, as ligas de cobre dapresente invenção foram testadas para estabilidade dafundição e os resultados de teste serão descritos. A, figura13 é uma visão explicativa mostrando o esquema do método defundição para peças de teste fundidas gradualmente, e afigura 14 é uma visão explicativa mostrando a localização decada peça de teste medida.

Através do esquema do métodode fundição para as peças de testes fundidas gradualmentemostrado na figura 13, as amostras numeradas de 5-1 a 17foram fundidas. Cada uma das fundições obtida foi cortadapara obter uma peça de teste mostrada na Figura 14. Asuperfície de corte de cada peça de teste foi polida e entãosujeita ao teste de penetrante de tintura visível. 0 "testede penetrante de tintura visível" compreende as etapas depulverizar um penetrante na superfície de corte de uma peçade teste, deixando o penetrante em posição por 10 minutos,então limpando o penetrante, ainda pulverizando umdesenvolvedor na superfície de corte com o penetranteretirado para determinar a presença ou ausência de defeitosde fundição das marcas vermelhas emergidas na superfície decorte. O esquema do método de fundição para a peça de testegradualmente compreende a etapa de vazar metal derretido apartir da lateral da parte gradual com uma espessura deparede de 40 mm via um elevador de comporta medindo 70 mm dediâmetro χ 160 mm em comprimento iniciando em uma comportade vazamento com um diâmetro de 25 mm. As condições defundição incluem o desempenho da resolução em uma fornalhaexperimental de alta freqüência, utilizando um derretimentode 12 kg, adotando um ponto de vazamento de 1180°C eutilizando um molde de fundição de Co..

Indicadas pelos N°s 5-1 a 7mostrados na Tabela 10 estão as amostras das ligas de cobreda presente invenção (ligas com base em Bi), com os teoresdos componentes principais de Sn e Zn variados e o teor docomponente característico de P na presente invenção variado.

Então, Indicadas pelos N°s 5-8a 17 estão as amostras das ligas de cobre da presenteinvenção (ligas com base em Bi), com os teores doscomponentes principais de Sn, Zn e Bi variados e os teoresdos componentes característicos de P e Ni variados. Alémdisso, indiciadas pelos N°s 5-18 a 20 estão as amostras dasligas de cobre da presente invenção (ligas com base em Bi-Se) , com os teores dos componentes principais de Sn, Zn e 3ivariados e os teores dos componentes característicos de P eNi na presente invenção variados.

Além do mais, ao considerar aTabela 10, as amostras contendo cerca de % de massa de 0,36de P (N°s 5-1 a 3, 19 e 19) são confirmadas por possuirleves defeitos com relação às suas peças de teste defundição gradualmente, porém são as amostras improváveis emconseqüência de corrigir o esquema do método de fundição nosprodutos de fabricação a serem produzidos em massa, taiscomo válvulas, etc.

Além disso, com relação àsamostras contendo Ni, as amostras contendo P em uma altaconcentração de de massa de 0,31 (N°s 5-8 e 9) foramconfirmadas por não possuir nenhum defeito e obter boasfundições. Foi averiguado a partir dos presentes resultadosde teste que nos exemplos com as seguintes faixas decomponentes, é possibilitado atingir o valor meta daresistência elástica que é de 152 MPa em uma altatemperatura (180°C) devido à presença de uma altaconcentração de P e bem como para garantir a estabilidade dafundição.

Ligas com base em Bi

As suas composições consistemem de massa de 2,5 (preferivelmente 2,9) a 6, 0 de Sn, v- demassa de 4,0 (preferivelmente 3,9) a 8,0 de Zn, % de massade 0,5 a 3,0 (preferivelmente 2,5) de Bi, % de massa de 0,15a 040 (preferivelmente 0,36) de P, 0 < Ni < 2,0 (prefer-velmente 1,9) e o balanço de Cu e impurezas inevitáveis.

Incidentalmente, com relaçãoàs ligas com base em Bi-Se, aquelas contendo Se na faixa de0,1 a 1,3 em adição aos componentes de cada uma das ligascom base em Bi estão disponíveis.

Tabela 10

Aceitação:

<table>table see original document page 46</column></row><table>

Exemplo 6

Teste de Possibilidade de Corte)As peças sujeitas ao teste depossibilidade de corte foram avaliadas através de usinagem,com um torno mecânico, substâncias cilíndricas a seremusinadas e utilizando um indice de possibilidade de corte naresistência de corte manifestado em uma ferramenta detorneamento quando a resistência de corte de um invólucro debronze CAC <406 foi considerada como 100. As condições deteste incluem o uso do ponto de vazamento de 1160°C (nomolde de fundição de Co.;) , o formato da substância a sercortada medindo 31 mm em diâmetro e 300 mm em comprimento,3,2 como a grossura de superfície Ra, 3,0 mm como aprofundidade de corte, 1800 rpm como o número de revoluçõesdo torno mecânico, 0,2 mm/rev como a quantia de alimentaçãoe sem óleo.

Os resultados do teste depossibilidade de corte são mostrados na Tabela 11.

Tabela 11

<table>table see original document page 47</column></row><table>Indicadas pelos N°s 6-1 a 4estão as amostras das ligas de cobre da presente invenção(ligas com base em Bii e pelos N°s 6-5 a 11 estão asamostras das ligas de cobre da presente invenção (ligas combase em Bi-Se) .

Quaisquer dessas amostrassatisfazem um indice de 80-~ ou mais passíveis deprocessamento pelo equipamento de processamento, com umalâmina e sob condições de corte para uso no processamento deCAC406 e foram averiguadas como sendo passíveis deprocessamento sob substancialmente as mesmas condições decorte que p CL IT Cl CAC 4 0 6.

Exemplo 7

Teste de Corrosão de Fluxo de Jato de Lacuna

A erosão e corrosão sãoavaliadas através do teste de corrosão de fluxo de jato delacuna. O procedimento de teste compreendeu polir o refletorde uma peça de teste que foi usinada para ter uma áreaexposta de 64 mm- (16 mm em diâmetro) relacionada ao liquidocorrosivo, então jato de uma solução de teste (uma soluçãode cloreto cúprico de 1%) na parte de área exposta da peçade teste em uma taxa de 0,4 í/min por cinco horas a partirde um bocal a jato (diâmetro do bocal: 1,6 mm) disposto emuma altura de 0, 4 mm a partir da superfície da peça de testee medir o profundidade máxima de corrosão na superfíciecorroída.

Indicados pelos N°s 7-1 a 3mostrados na Tabela 12 estão as amostras da liga de cobre dapresente invenção (ligas com base em Bi) que exibirammelhores resultados que CAC406 e CAC401, mostrados comoExemplos Comparativos.

Tabela 12

<table>table see original document page 49</column></row><table>

Exemplo 3

Avaliações de Textura, Superfície de Fratura e TesteElástico

O teste elástico foi realizadoda mesma forma que no Exemplo 1 (relação entre o teor de P ea resistência elástica a 180°C) para avaliar as peças deteste elásticas através da observação da textura desuperfície de fratura, observação da micro-estrutura eanálise de EDX.

Conforme mostrado na Tabela13, indicada pelos N°s 8-1 está uma amostra da liga de cobreda presente invenção (liga com base em Bi) contendo F dealta concentracão, pelo N0 8-2 está uma amostra da liga decobre da presente invenção (liga com base em Bi) contendo Nipara suprimir o teor de P para dentro da faixa de altaconcentração (0,1 < P < % de massa de 0,6) e pelo N0 8-3está uma amostra de JIS H5120 CAC911 (fundição de bronze combase em Bi-Se), como Exemplo Comparativo, contendo P em umabaixa concentração de % de massa de 0,02.Tabela 13

<table>table see original document page 50</column></row><table>

As fotografias de StMfotografias de textura das superfícies de fratura dasamostras de liga que se submeteram ao teste elástico a 180°Csão mostradas nas Figuras 16 a 18. Na liga de cobre dapresente invenção, conforme mostrado na Figura 17(b), éobservado que a porção central da superfície de fraturapossui uma textura fibrosa e a sua porção periférica possuiuma textura radial. Além disso, conforme mostrado nasfiguras 16 e 17(a), as fotografias de SEM mostram umapluralidade de ondulações microscópicas (entalhes).

Portanto, pode ser considerado que a "fratura flexível"ocorreria durante o teste elástico a 180°C.

Por outro lado, a liga doExemplo Comparativo, conforme mostrada na figura 18, assumea "clivagem" ao longo da face de cristal (superfície declivagem do cristal) e nenhuma ondulação pode ser observadaa partir da fotografia de SEM. Portanto, pode serconsiderado que a "fratura frágil" ocorreria durante o testeelástico a 180°C.

Assim, devido à presença doteor de P em uma alta concentração, a resistência da liga emlimites de grão de cristal é otimizada em uma altatemperatura (180°C). Isso indica que a "fratura frágil" econvertida em "fratura flexível". Isso é aplicável no casode conter Ni.A figura 19 mostra a micro-estrutura da liga de cobre da presente invenção (N° 8-2), ea Figura 20 mostra a distribuição dos componentes da liga daFigura 19 obtidos pela. análise de EDX. No presente Exemplo,o cristal primário a é crescido em uma forma de dendrite e,em sua lacuna, uma fase Bi é observada. Na cercania da faseBi, existem um composto de Cu-P (CujP) e um composto de Mi-P(Ni -P). Além do mais, considerando que o P e Ni assumemsoluções sólidas também na fase a, eles podem possivelmenteotimizar a resistência de matriz.

Como resultado das avaliaçõesacima, portanto, pode ser suportado pelas observações dassuperfícies de fratura e texturas das amostras que apresença do teor de P em uma alta concentração resultou noefeito de otimizar a resistência elástica em uma altatemperatura (180°C) e que a presença adicional do teor de Nitambém resultou no efeito de otimizar a resistência elásticaem uma alta temperatura (180°C) ao suprimir o teor de P paradentro de uma faixa de alta temperatura.

Aplicabilidade Industrial

A liga com base em bronze debaixo teor de chumbo de acordo com a presente invenção é umaliga de cobre que se beneficia de diversos tipos de partesem uma ampla faixa de campos, incluindo um material parainstrumentos de tubulação (válvulas, juntas, etc.) paraabastecimento de água, abastecimento de água quente ouemissão de vapor, instrumentos de pressão (invólucros,etc.). Considerando que a liga da presente invenção é umaliga otimizada em resistência elástica, ela ajusta ummaterial para partes de pequena espessura de parede,incluindo membros estruturais, bem como instrumentos detubulação. É adequado para a formação do processo deprodutos elétricos e mecânicos, tais como dispositivos paragás, máquinas de lavagem, condicionadores de ar, etc. Outraspartes e membros tendo vantajosamente adotado a liga decobre da presente invenção como um material para eles incluipartes de contato de água, tais como válvulas, torneiras deágua, etc., isto é, válvulas de esfera, esferas ocas para asválvulas de esfera, válvulas de borboleta, válvulas degaveta, válvulas de globo, válvulas de retenção, hidrantes,ganchos para aquecedores de água ou assentos sanitários depulverização de água quente, tubos de abastecimento de águaquente e fria, juntas de tubo, peças para aquecedoreselétricos de água (invólucros, bocais de gás, peças debomba, queimadores, etc.), filtros, peças para medidores deágua, peças para linhas de esgoto subterrâneas, plugues dedrenagem, tubo com cotovelo, foles, flanges de conexão paraassentos sanitários, fusos, juntas, tubo de comunicação,válvulas, niples de mangueira, ganchos auxiliares paratorneiras de água, válvulas de vedação, abastecimentos deágua, descarga e abastecimentos de torneira de distribuição,ganchos sanitários de cerâmica, ganchos de conexão paramangueiras de chuveiro, dispositivos de gás, materiais deconstrução, tais como portas, maçanetas, etc., mercadoriaselétricas domésticas, adaptadores para tubos de conexão derevestimento, peças de ar condicionador para automóvel,partes de equipamento de pesca, peças de microscópio, peçasde medidor de água, peças do mecanismo de medição, peças depantógrafo de via férrea e outros membros e peças. Além domais, a liga de cobre da presente invenção é amplamenteaplicável aos objetos de lavagem, objetos de cozinha,parafernália de banheiro, materiais de fornecimento delavatório, peças de mobilia, materiais de fornecimento dequarto de familia, peças de pulverizador, peças de porta,peças de portão, peças de máquina de venda automática, peçasde máquina de lavagem, peças de ar condicionado, peças demáquina de soldagem a gás, peças de trocadores de calor,peças de coletor solar, peças de automóvel, moldes de metale suas peças, mancais, rodas dentadas, peças de máquina deconstrução, peças de locomotiva, peças de equipamento detransporte, lingotes, produtos intermediários, produtosfinais, corpos montados, etc.

As seguintes aplicações podemser mencionadas como finalidades pretendidas utilizáveisespecificamente em altas temperaturas.

1. Ligas com base em Bi não contendo nenhum Ni e ligas combase em Bi-Se não contendo nenhum Ni (ligas utilizadas emambientes não exigindo tanta alta resistência à pressão)

As peças estruturais, taiscomo queimadores, bocas de gás, porcas de chama, tarraxasesféricas, peças de termostato, parafusos, porcas, fusos epeças deslizantes (mancais, rodas dentadas, propulsores,luvas e roda de rosca sem fim).

2. Ligas com base em Bi contendo Ni e ligas com base em Bi-Se contendo Ni (ligas exigindo força e resistência àpressão):

Instrumentos de tubulação einstrumentos de pressão, tais como trocadores de calor(lâminas e tubos), turbinas a gás, peças de fornalhaatômica, peças de fornalha industrial (tubulação, válvulas ejuntas), instalações de tratamento de água do mar,(tubulação, válvulas, recipientes e juntas), válvulas dediminuição, válvulas eletromagnéticas, válvulas de vapor,válvulas de segurança, encanamento de vapor, instrumentos deaquecimento de água, geradores de vapor, peças de caldeira(tubulação, tubos, recipientes e juntas), peças de bomba(invólucros, coberturas e impulsores), bobina de vapor,canos de drenagem, válvulas para vapor, flutuadores, peçasde ar condicionado (tubulação, válvulas e juntas), filtrospara vapor, peças de bomba hidráulica (invólucros eimpulsores), tubos de liberação de ar, peças de aquecedor deágua elétrico (tubulação, válvulas e juntas), recipientes deágua quente, válvulas proporcionais, peças de aquecimento deambiente, carburadores, válvulas de serviço, torneiraesférica, lavadores de utensílios para a cozinha, Peças decontato de água para válvulas ou lavagem de água (válvulasesféricas, esferas ocas para válvulas esféricas, válvulas deborboleta, válvulas de gaveta, válvulas de globo, válvulasde retenção, tubos de alimentação, tubos de conexão, juntasde tubo e filtros), tubos de comunicação, válvulas, niplesde mangueira, ganchos auxiliares para torneiras de água,válvulas de vedação, abastecimento de água, descarga eabastecimentos de torneira de distribuição e adaptadorespara tubos de conexão de revestimento.

Incidentalmente, embora osganchos ou ganchos auxiliares para ganchos de torneira deágua, peças de alimentação de água quente e alimentação deágua, etc., não estão expostos a uma temperatura de 100°C oumais durante seu uso ordinário, a liga de cobre da presenteinvenção é de significância sob as circunferências de acordocom as quais a água fria e água quente são alternativamenteutilizadas ou de acordo com as quais uma alta temperatura de100°C ou mais através de secagem de ar quente em ummecanismo de lavagem de utensílios para cozinha e secagem,etc., é utilizada.

Legenda d as Figuras

Figura 2

1 - Braço de dendrite primário

2 - Braço de dendrite secundário

3 - Braço de dendrite terciário

4 - Braço de dendrite quaternárioFigura 4

4A - DS =1/(n-1)

5 - Localidade a ser observada

6 - Limite do grão de cristalFigura 7

7 A - 27.9 )am

7B - 2 3.4 um

7C - 2 4.7 um

Figura 137 - Superfície sob observaçãoFigura 16

3 - Fotografia de SEM (X 500)Figura

Figura 17

9 - Fotografia de SEM

10 - Textura da superficie de fratura

11 - Graduação (1 mm)

12 - (X 500)

Figura 18

13 - Fotografia de SEM

14 - Textura da superfície de fratura

15 - Graduação (1 mm)

16 - (X 500)

Figura 19

17 - Fase a

18 - Camada de Bi

19 - (X 1000)

Figura 20

21 - (X 1000)

Claims (7)

1. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", caracterizada pelo fato decompreender % de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, % de massa de 3,0a 10,0 de Zn, * de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, % de massa de 0, 1 < P < * de massa de 0, 6 e o restante de Cu e impurezasinevitáveis para melhorar sua resistência elástica em altastemperaturas.

2. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", caracterizada pelo fato decompreender de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, ; de massa de 3,0a 10,0 de Zn, * de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, % de massa de 0,1 < P < de massa de 0,6, % de massa de 0, 0 < Ni < * demassa de 3,0 e o restante de Cu e impurezas inevitáveis paramelhorar sua resistência elástica em altas temperaturas egarantir a estabilidade de uma fundição.

3. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", caracterizada pelo fato decompreender % de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, % de massa de 3,0a 10,0 de Zn, * de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, % de massa de 0,1 < P < * de massa de 0,6, • de massa de 0,0 < Se < - demassa de 1, 3 e o restante de Cu e impurezas inevitáveis paramelhorar sua resistência elástica em altas temperaturas egarantir a estabilidade de uma fundição.

4. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", caracterizada pelo fato decompreender ? de massa de 2,0 a 6,0 de Sn, % de massa de 3,0a 10,0 de Zn, % de massa de 0,1 a 3,0 de Bi, % de massa de- 0,1 < P < % de massa de 0,6, % de massa de 0,0 < Ni < I demassa de 1,3 e o restante de Cu e impurezas inevitáveis paramelhorar sua resistência elástica em altas temperaturas egarantir a estabilidade de uma fundição.

5. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", de acordo com as reivindicações 1, ou 2, ou 3, ou 4, sendo caracterizada ainda por compreender %de massa de 0,005 a 2,0 de Pb para garantir uma resistênciaelástica de pelo menos 152 MPa em uma temperatura de 180°C.

6. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", de acordo com as reivindicações 1, ou 2, ou 3, ou 4, caracterizada pelo fato de que garante umaresistência elástica de pelo menos 152 MPa em umatemperatura de 180°C em uma região de liga com umespaçamento de dendrite secundário de 14 iam ou mais.

7. "LIGA COM BASE EM BRONZE DETEOR BAIXO DE CHUMBO", de acordo com as reivindicações 1, ou 2, ou 3, ou 4, ou 5, ou 6, caracterizada pelo fato de que éutilizada como um material para uma válvula, gancho detorneira de água ou medidor de água.