CN103958708B - 耐腐蚀性优异的黄铜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种即使不经过用于抑制脱锌腐蚀的热处理工序也具有高耐腐蚀性的黄铜。具体为，一种黄铜，该黄铜由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、Ｓｉ：0.01质量％以上1.5质量％以下、Ｓｎ及Ａｌ：满足与表观含锌量规定关系的量、作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，表观含锌量为37以上且45以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐腐蚀性黄铜，进一步详细而言，涉及不需要用于抑制脱锌腐蚀的热处理工序的高耐腐蚀性黄铜。
背景技术
对于作为铜-锌系合金的黄铜而言，由于其加工性、强度、耐腐蚀性优异，所以为可应用于各种各样用途的铜合金。然而，根据其使用条件，有时会发生作为合金构成元素的锌比铜其他成分优先溶出的脱锌腐蚀，存在含锌量越高越显著发生的趋势。已知相对于铜/锌为约60/40的黄铜而言，成为α相与富锌的β相的二相组织，在β相中会发生选择性的脱锌腐蚀。
作为防止这样脱锌腐蚀的方法，添加Ｓｎ、Ｐ等且进一步进行热处理。据此，通过从铸造后、热加工后的二相组织使β相消失而成为α单相或者使β相变得极少，将耐腐蚀性提高了的合金作为耐脱锌黄铜在市场上提供。
然而，为了得到耐脱锌黄铜而进行的热处理为繁杂的热处理工序，与普通黄铜相比成本变高。此外，使用耐脱锌黄铜进行铸造、锻造加工时，在加工后不得不进行热处理，从而生产性也大幅降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 日本特开2011-179121号公报(实施例12)
专利文献2 日本特开2011-219857号公报(实施例)
专利文献3 日本特开2002-349574号公报(实施例16)
专利文献4 日本特开2010-133006号公报(实施例3、5、7、8、13)
专利文献5 日本特开2010-242184号公报(实施例10、13-39、42-51)
发明内容
本发明者此次得到了下述认知，通过将Ｓｎ及Ａｌ与表观含锌量规定为特定的比率，即使不附加热处理工序也可实现脱锌腐蚀得到抑制的高耐腐蚀性黄铜。进而得到了下述认知，即通过Ｓｉ的微量添加可实现良好特性的黄铜、具有格外良好的铸造性的黄铜。本发明基于上述认知。
因此，本发明的目的在于提供不需要用于抑制脱锌腐蚀的热处理工序的高耐腐蚀性黄铜。
其次，本发明的黄铜
由Ｃｕ：55质量％以上且75质量％以下、
Ｓｉ：0.01质量％以上且1.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
其为表观含锌量为37以上且45以下的黄铜，其特征在于，
(Ｉ)Ｓｉ为0.01质量％以上且0.1质量％以下时，
(1)表观含锌量为37以上且小于39，且
Ｓｎ及Ａｌ分别为ｘ质量％及ｙ质量％时，为满足下述关系的量，
(1-1)0.1≤ｘ≤0.2且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(1-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(2)表观含锌量为39以上且小于43时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(2-1)0.1＜ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0，或者
(2-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(3)表观含锌量为43以上且45以下时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(3-1)0.1≤ｘ≤0.2且0.5＜ｙ≤2.0、
(3-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0，或者
(3-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0，或者
(ＩＩ)Ｓｉ为超过0.1质量％且0.5质量％以下时，
(4)表观含锌量为37以上且小于39时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(4-1)0.1≤ｘ≤0.2且-5ｘ+1.5＜ｙ≤2.0，或者
(4-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(5)表观含锌量为39以上且小于41时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(5-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+1.5＜ｙ≤2.0，或者
(5-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(6)表观含锌量为41以上且小于43时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(6-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(6-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0、
(6-3)0.3＜ｘ≤0.4且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(6-4)0.3＜ｘ≤0.4且0.1≤ｙ≤2.0
(7)表观含锌量为43以上且45以下时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(7-1)0.3＜ｘ≤0.4且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(7-2)0.4＜ｘ≤0.5且-4ｘ+2.1＜ｙ≤2.0，或者
(7-3)0.5＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0，或者
(ＩＩＩ)Ｓｉ为超过0.5质量％且1.0质量％以下时，
(8)表观含锌量为37以上且小于39时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(8-1)0.1＜ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0，或者
(8-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(9)表观含锌量为39以上且小于41时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(9-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.0＜ｙ≤2.0、
(9-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0、
(9-3)0.3＜ｘ≤0.4且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(9-4)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(10)表观含锌量为41以上且小于43时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(10-1)0.2＜ｘ≤0.3且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(10-2)0.3＜ｘ≤0.4且-4ｘ+1.7＜ｙ≤2.0，或者
(10-3)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(11)表观含锌量为43以上45以下时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(11-1)0.3＜ｘ≤0.4且-5ｘ+3.0＜ｙ≤2.0，或者
(11-2)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0，或者
(ＩＶ)Ｓｉ为超过1.0质量％且1.5质量％以下时，
(12)表观含锌量为37以上且小于39时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(12-1)0.1≤ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0、
(12-2)0.2＜ｘ≤0.3且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(12-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(13)表观含锌量为39以上且小于41时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(13-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.0＜ｙ≤2.0、
(13-2)0.2＜ｘ≤0.3且1.0＜ｙ≤2.0，或者
(13-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(14)表观含锌量为41以上且小于43时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(14-1)0.4＜ｘ≤0.5且-5ｘ+3.0＜ｙ≤2.0，或者
(14-2)0.5＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0
(15)表观含锌量为43以上且45以下时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(15-1)0.2＜ｘ≤0.3且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(15-2)0.3＜ｘ≤0.4且-4ｘ+1.7＜ｙ≤2.0，或者
(15-3)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
根据本发明可提供不经过对耐脱锌黄铜的成本及生产性带来很大影响的热处理工序的高耐腐蚀性黄铜。此外，可实现不需要热处理工序的可铸造的高耐腐蚀性黄铜材。
具体实施方式
定义
表观含锌量
表观含锌量是指Ｇｕｉｌｌｅｔ提倡的通过下式计算的量。该式为基于下述想法，Ｚｎ以外的添加元素显示出与Ｚｎ的添加相同的趋势。
表观含锌量(％)＝[(Ｂ+ｔｑ)/(Ａ+Ｂ+ｔｑ)]×100
式中，Ａ表示Ｃｕ质量％、Ｂ表示Ｚｎ质量％、ｔ表示添加元素的锌当量、ｑ表示添加元素的添加量的质量％。其次，各元素的锌当量为Ｓｉ＝10、Ａｌ＝6、Ｓｎ＝2、Ｐｂ＝1、Ｆｅ＝0.9、Ｍｎ＝0.5、Ｎｉ＝-1.3、Ｍｇ＝2、Ｃｄ＝1。Ｂｉ的锌当量虽未明确规定，但本说明书中考虑到文献等作为0.6来计算。此外，其以外的元素的添加量为微量，对表观含锌量的值影响也较小所以作为“1”。
本发明中，“不可避免杂质”是指在没有特别声明的情况下小于0.1ｗｔ％的量的元素。但是，关于Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｐ及稀土金属等虽包含在不可避免杂质中，其量允许添加在本说明书中其他途径所分别规定的量。该不可避免杂质的量优选小于0.05ｗｔ％。
高耐腐蚀性黄铜
本发明的黄铜为不经过热处理可得到的脱锌腐蚀得到抑制的高耐腐蚀性黄铜。在本发明中，即使不进行热处理也可实现脱锌腐蚀得到抑制的高耐腐蚀性黄铜的原因并不明确，但认为原因如下。在本发明中，将Ｓｎ、Ａｌ及表观含锌量控制在后述的范围内。在这样的组成比中，认为Ｓｎ与Ａｌ与α相相比更多地固溶于β相，且有效地抑制β相的锌的溶出来进行作用。其结果脱锌腐蚀得到抑制。此外，Ｓｎ的耐腐蚀性提高效果尤其优异，但添加量增加时存在产生新的富Ｓｎ的γ相(β相中的Ｓｎ转移到γ相)的趋势。然而，本发明者发现Ａｌ具有抑制γ相析出的作用。因此，认为Ａｌ添加不仅可提高β相的耐腐蚀性，还可进一步提高Ｓｎ的耐腐蚀性的效果。
本发明的黄铜由第1乃至第15的方式构成，分为下述(Ｉ)～(ＩＶ)4组，可进一步将各自的组分为若干亚组。具体而言，如下所示。
第1方式：组(Ｉ)、亚组(1)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：0.01质量％以上0.1质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(1)表观含锌量为37以上且小于39，且
Ｓｎ及Ａｌ分别为ｘ质量％及ｙ质量％时，为满足下述关系的量，
(1-1)0.1≤ｘ≤0.2且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(1-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第2方式：组(Ｉ)、亚组(2)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：0.01质量％以上0.1质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(2)表观含锌量为39以上且小于43，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(2-1)0.1＜ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0，或者
(2-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第3方式：组(Ｉ)、亚组(3)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：0.01质量％以上0.1质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(3)表观含锌量为43以上且45以下，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(3-1)0.1≤ｘ≤0.2且0.5＜ｙ≤2.0、
(3-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0，或者
(3-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第4方式：组(ＩＩ)、亚组(1)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.1质量％、0.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(4)表观含锌量为37以上且小于39，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(4-1)0.1≤ｘ≤0.2且-5ｘ+1.5＜ｙ≤2.0，或者
(4-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第5方式：组(ＩＩ)、亚组(2)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.1质量％、0.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(5)表观含锌量为39以上且小于41，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(5-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+1.5＜ｙ≤2.0，或者
(5-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第6方式：组(ＩＩ)、亚组(3)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.1质量％、0.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(6)表观含锌量为41以上且小于43，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(6-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(6-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0、
(6-3)0.3＜ｘ≤0.4且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(6-4)0.3＜ｘ≤0.4且0.1≤ｙ≤2.0。
第7方式：组(ＩＩ)、亚组(4)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.1质量％、0.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(7)表观含锌量为43以上且45以下，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(7-1)0.3＜ｘ≤0.4且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(7-2)0.4＜ｘ≤0.5且-4ｘ+2.1＜ｙ≤2.0，或者
(7-3)0.5＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第8方式：组(ＩＩＩ)、亚组(1)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.5质量％、1.0质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(8)表观含锌量为37以上且小于39，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(8-1)0.1＜ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0，或者
(8-2)0.2＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第9方式：组(ＩＩＩ)、亚组(2)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.5质量％、1.0质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(9)表观含锌量为39以上且小于41，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(9-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.0＜ｙ≤2.0、
(9-2)0.2＜ｘ≤0.3且-4ｘ+1.3＜ｙ≤2.0、
(9-3)0.3＜ｘ≤0.4且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(9-4)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第10方式：组(ＩＩＩ)、亚组(3)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.5质量％、1.0质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(10)表观含锌量为41以上且小于43，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(10-1)0.2＜ｘ≤0.3且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(10-2)0.3＜ｘ≤0.4且-4ｘ+1.7＜ｙ≤2.0，或者
(10-3)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第11方式：组(ＩＩＩ)、亚组(4)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过0.5质量％、1.0质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(11)表观含锌量为43以上且45以下，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(11-1)0.3＜ｘ≤0.4且-5ｘ+3.0＜ｙ≤2.0，或者
(11-2)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第12方式：组(ＩＶ)、亚组(1)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过1.0质量％、1.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(12)表观含锌量为37以上且小于39，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(12-1)0.1≤ｘ≤0.2且-4ｘ+0.9＜ｙ≤2.0、
(12-2)0.2＜ｘ≤0.3且0.1＜ｙ≤2.0，或者
(12-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第13方式：组(ＩＶ)、亚组(2)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过1.0质量％、1.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(13)表观含锌量为39以上且小于41，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(13-1)0.1＜ｘ≤0.2且-5ｘ+2.0＜ｙ≤2.0、
(13-2)0.2＜ｘ≤0.3且1.0＜ｙ≤2.0，或者
(13-3)0.3＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第14方式：组(ＩＶ)、亚组(3)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过1.0质量％、1.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(14)表观含锌量为41以上且小于43时，
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(14-1)0.4＜ｘ≤0.5且-5ｘ+3.0＜ｙ≤2.0，或者
(14-2)0.5＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
第15方式：组(ＩＶ)、亚组(4)
一种黄铜，其特征在于，
由Ｃｕ：55质量％以上75质量％以下、
Ｓｉ：超过1.0质量％、1.5质量％以下、
Ｓｎ及Ａｌ：为满足下述关系的量、
作为任意成分的Ｍｎ：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ｔｉ：小于0.05质量％、
作为任意成分的Ｍｇ：小于0.3质量％、
作为任意成分的Ｐ：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Ｚｎ及不可避免杂质构成，
(15)表观含锌量为43以上且45以下，且
Ｓｎ(ｘ质量％)及Ａｌ(ｙ质量％)为满足下述关系的量，
(15-1)0.2＜ｘ≤0.3且-5ｘ+2.5＜ｙ≤2.0、
(15-2)0.3＜ｘ≤0.4且-4ｘ+1.7＜ｙ≤2.0，或者
(15-3)0.4＜ｘ≤3.0且0.1≤ｙ≤2.0。
Ｃｕ
在本发明中，包含Ｃｕ55质量％以上75质量％以下的范围，即使为上述任一个方式，优选的下限值也为60质量％以上，优选的上限值为70质量％以下。Ｃｕ的添加量过多时，担心因初晶α相的树枝状结晶而导致铸造裂纹的发生。另一方面，Ｃｕ的添加量过少时，担心作为黄铜的各性能降低，特别是耐腐蚀性的劣化。通过这样的Ｃｕ以及上述Ａｌ及Ｓｎ添加量及表观含锌量的组合，即使不进行热处理也可得到脱锌腐蚀得到抑制的高耐腐蚀性黄铜。
Ｓｉ
本发明的黄铜包含Ｓｉ为0.01质量％以上1.5质量％以下的范围而形成。通过添加Ｓｉ可得到可确保良好的铸造性的效果。通常而言，通过Ｓｎ的添加，由于凝固温度范围变广，变得易于发生铸造裂纹、缩孔，所以也应时常回避在铸造用黄铜材中添加大量的Ｓｎ。然而，根据本发明者所得到的认知，添加Ｓｉ可抑制上述情况的发生。据此，可实现也可铸造的不经过热处理的高耐腐蚀性黄铜材。
Ｓｎ、Ａｌ及表观含锌量
在本发明中，通过Ａｌ及Ｓｎ满足上述关系的量与上述表观含锌量的组合，即使不进行热处理也可得到脱锌腐蚀得到抑制的高耐腐蚀性黄铜。
任意成分
本发明的黄铜作为任意成分包含Ｍｎ时，其存在量小于0.25质量％，优选小于0.2质量％，更优选小于0.1质量％。通过Ｍｎ的添加由于可得到强度提高的效果，形成与Ｓｉ的金属间化合物，所以存在耗费Ｓｉ而导致铸造性降低的可能性，优选添加成为上述范围。
此外，本发明的黄铜作为任意成分包含Ｔｉ时，其存在量小于0.05质量％，优选小于0.01质量％，更优选不包含。通过添加Ｔｉ可得到晶粒微细化的效果，但由于Ｔｉ易于被氧化，即使少量添加也可显著降低铸造时的流动性，所以优选不添加。
本发明的黄铜作为任意成分包含Ｍｇ时，其存在量小于0.3质量％，优选小于0.05质量％，更优选不包含。通过添加Ｍｇ可得到晶粒微细化的效果，但由于形成与Ｓｉ的金属间化合物，所以存在耗费Ｓｉ而导致铸造性降低的可能性，优选添加成为上述范围。
本发明的黄铜作为任意成分包含Ｐ时，其存在量小于0.15质量％，优选小于0.1质量％。通过添加Ｐ可得到抑制脱锌腐蚀的效果，但存在凝固温度范围变广、易于发生铸造裂纹的可能性，优选添加成为上述范围。
本发明的黄铜作为任意成分包含稀土金属时，其存在量小于0.004质量％，优选小于0.001质量％，更优选不包含。在此，稀土金属是指Ｌａ、Ｃｅ构成的元素的组，通过添加稀土金属可得到晶粒微细化的效果，但稀土金属易于被氧化，即使少量添加也可显著降低铸造时的流动性。据此，由于担心熔融金属互换性劣化且最终凝固部易于发生铸造裂纹，所以优选不添加。
Ｐｂ及Ｂｉ
根据本发明的优选方式，进一步包含Ｐｂ及Ｂｉ中的任一个为0.01质量％以上4.0质量％以下的范围而形成。通过添加上述元素可提高切屑的切断性并可得到良好的切削性。通过添加上述元素可减少切削阻力且可进一步得到良好的切削性。另一方面，担心Ｐｂ为对人体、环境具有有害性的物质。虽然尚未明确Ｂｉ的有害性，但也不能断言无害。因此，不优选在需要的量以上添加上述元素。在使切削阻力减少且也想得到良好的切屑切断性的情况下，Ｐｂ及Ｂｉ的添加量优选的下限值一共为0.3质量％以上，更优选的下限值为1.0质量％以上，此外优选的上限值为3.5质量％以下，更优选的上限值为3.0质量％以下。此外，在仅期待切屑切断性的情况下，Ｐｂ及Ｂｉ的添加量优选的下限值一共为0.05质量％以上，更优选的下限值为0.1％以上，此外优选的上限值为0.3质量％以下，更优选的上限值为0.25质量％以下。
根据本发明的优选方式，同时添加Ｐｂ及Ｂｉ时，任一方的存在量均小于0.5质量％，优选小于0.1质量％，更优选不包含。在Ｐｂ与Ｂｉ共存的情况下，由于变得易于发生铸造裂纹，所以优选成为上述的添加量。
Ｂ
根据本发明的优选方式，进一步包含Ｂ为0.0001质量％以上0.3质量％以下的范围来形成。通过添加Ｂ可得到良好的铸造裂纹的抑制效果。另一方面，Ｂ的过剩添加有导致合金的延展性劣化的可能性。此外，合金硬质化而切削加工时切削阻力增高，存在导致切削成本上升的可能性。Ｂ的添加量优选的下限值为0.0003质量％以上，更优选的下限值为0.0007质量％以上，此外优选的上限值为0.03质量％以下，更优选的上限值为0.01质量％以下。
本发明的黄铜在作为任意成分包含Ｎｉ时，其存在量为0.7质量％以下，优选0.2质量％以下，更优选不包含。通过添加Ｎｉ机械特性提高，但存在易于发生铸造裂纹的可能性。通过添加Ｂ可在某种程度抑制该铸造裂纹，但担心即使在Ｂ的共存下通过增大Ｎｉ存在量抑制也变得困难。因此，根据本发明优选的方式，在包含Ｂ的情况下Ｎｉ的添加量优选为0.7质量％以下，在不包含Ｂ的情况下优选为0.2质量％以下。
其他添加元素
在本发明的黄铜中也可根据目的作为添加元素选择性地添加其他成分，例如通过微量的添加有助于耐腐蚀性提高的Ｓｂ、作为微细化剂改善铸造破裂性且可期待强度提高的Ｆｅ等。
上述成分根据其添加量，存在对耐腐蚀性、铸造性产生影响的可能性，但通过调整Ａｌ与Ｓｎ、Ｓｉ、表观含锌量可抑制其影响。即，在上述的范围中，进一步增加Ａｌ量、相反地进一步增加Ｓｎ量或者两者均增加，此外通过增减Ｓｉ、表观含锌量，可抑制其影响。
根据本发明优选的方式，本发明的黄铜可优选含有0.01～2质量％的选自Ｓｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ及Ｃｒ中的一种以上的元素。根据本发明其它的优选方式，为了提高耐腐蚀性，可含有选自Ｓｂ及Ａｓ中一种以上的元素，其优选的含量为0.2质量％以下。此外，根据本发明其它优选的方式，为了提高切削性，优选含有1质量％以下的Ｓｅ或者Ｔｅ。此外，根据本发明其它的优选方式，为了提高强度，可含有选自Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒ及Ｃｒ中一种以上的元素，其优选的含量关于Ｆｅ及Ｃｏ优选1质量％以下，关于Ｚｒ及Ｃｒ优选0.5质量％以下。
用途
本发明的黄铜可不经过对耐脱锌黄铜的成本及生产性产生较大影响的热处理工序来提供并使用。另一方面，因为其切削性、铸造性、机械特性具有与包含Ｐｂ的黄铜同等或者其以上的性能，所以在使用黄铜的用途中，可与其他黄铜同样地使用。根据本发明优选的方式，本发明的黄铜优选用于水栓零件材料。具体而言，优选作为供水零件、排水零件、阀门等的材料使用。
制造方法
对于将本发明的黄铜作为材料的成型品而言，由于其良好的铸造性，可通过模具铸造、砂型铸造中的任一个来制造，但在模具铸造中可更享受其良好的铸造性的效果。此外，由于本发明的黄铜在其切削性方面也良好，所以也可在铸造后进行切削加工。此外，本发明的黄铜可制成在连铸后通过挤压成形的切削用棒材、锻造用棒材，也可通过进一步拉伸制成成形的线材。
实施例
铸造破裂性试验
铸造破裂性可通过两端约束型试验法进行评价。使用的模具1的形状如下，在中央部设置绝热材2，使中央部的冷却比两端约束部3慢，此外约束端距离(2Ｌ)为100ｍｍ、绝热材长度(2ｌ)为70ｍｍ。
试验为通过如下进行，使约束部急冷来约束两端，在该状态下进一步使中央部进行凝固，调查是否通过产生的凝固收缩应力使成为最终凝固部的试验片中央部发生裂痕。
其结果，将无裂痕的情况，此外将部分产生裂痕但为表面的裂痕不至于断裂的情况判断为○，将发生裂痕且断裂的情况判断为×。
耐腐蚀性试验
得到通过模具铸造制作的直径35ｍｍ、长度100ｍｍ的铸块，将其作为试验片，以日本伸铜协会技术标准ＪＢＭＡＴ-303-2007为基准来进行试验。其结果将最大侵蚀深度为150μｍ以下判断为○，超过150μｍ判断为×。
切削性试验
将直径35ｍｍ、长度100ｍｍ的铸块通过模具铸造来制作，将外径部进行旋削加工来评价切削性。具体而言，切削性通过相对于3种黄铜铸件(ＪＩＳＣＡＣ203)的切削阻力指数来评价。切削条件为周速80～175ｍ/ｍｉｎ、进给量0.07～0.14ｍｍ/ｒｅｖ.、进刀量0.25～1ｍｍ，切削阻力指数通过下述式计算。
切削阻力指数(％)＝ＣＡＣ203的切削阻力/试验件的切削阻力×100，其结果将切削阻力指数50以上判断为○，小于50％判断为×。
此外，旋削加工外径部时，关于发生的切屑的切断性也进行评价。将切屑进行卷曲，将在5卷以内被切断的情况判断为切屑的切断性为○，将未被切断的情况判断为×。
例1～634
铸造了下表所述组成的黄铜。即，将电解Ｃｕ、电解Ｚｎ、电解Ｂｉ、电解Ｐｂ、电解Ｓｎ、电解Ａｌ、Ｃｕ-30％Ｎｉ母合金、Ｃｕ-15％Ｓｉ母合金、Ｃｕ-2％Ｂ母合金、Ｃｕ-30％Ｍｎ母合金、Ｃｕ-10％Ｃｒ母合金、Ｃｕ-15％Ｐ母合金、Ｃｕ-10％Ｆｅ母合金、Ｃｕ-30％Ｍｇ母合金等作为原料，通过电熔解炉一边进行成分调整一边熔解，并在两端约束试验模具中进行铸造来评价铸造破裂性。此外，在圆筒形模具中铸造来制作直径35mm、长度100mm的铸块，并将铸块作为供试材来进行耐腐蚀性及切削性的试验。其评价结果如下表所示。
表1
表2
表2-1
表2-2
表2-3
表2-4
表3
表2-5
表2-6
表4
表2-7
表2-8
表2-9
表2-10
表5
表3-1
表3-2
表3-3
表3-4
表3-5
表6
表3-6
表3-7
表3-8
表3-9
表7
表3-10
表3-11
表3-12
表3-13
表3-14
表8
表4-1
表4-2
表4-3
表4-4
表4-5
表9
表4-6
表4-7
表4-8
表4-9
表4-10
表4-11
表10
表4-12
表4-13
表4-14
表4-15
表11
表5-1
表5-2
表5-3
表6-4
表5-5
表5-6
表5-7
表12
表5-8
表5-9
表5-10
表5-11
表13
表5-12
表5-13
表5-14
表5-15
表14
表15
表16
表17
表18
Claims (13)
1.一种黄铜，其为表观含锌量为37以上且45以下的黄铜，其由
B：0.0001质量％以上且0.3质量％以下、
Cu：55质量％以上且75质量％以下、
Si：0.01质量％以上且1.5质量％以下、
Sn及Al：满足下述关系的量、
作为任意成分的Mn：小于0.25质量％、
作为任意成分的Ti：小于0.05质量％、
作为任意成分的Mg：小于0.3质量％、
作为任意成分的P：小于0.15质量％、
作为任意成分的稀土金属：小于0.004质量％、
作为剩余部分的Zn及不可避免杂质构成，
其特征在于，
(I)Si为0.01质量％以上、0.1质量％以下时，
(1)表观含锌量为37以上且小于39，且
Sn及Al分别为x质量％及y质量％时，为满足下述关系的量，
(1-1)0.1≤x≤0.2且0.1＜y≤2.0，或者
(1-2)0.2＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(2)表观含锌量为39以上且小于43时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(2-1)0.1＜x≤0.2且-4x+0.9＜y≤2.0，或者
(2-2)0.2＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(3)表观含锌量为43以上且45以下时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(3-1)0.1≤x≤0.2且0.5＜y≤2.0、
(3-2)0.2＜x≤0.3且-4x+1.3＜y≤2.0，或者
(3-3)0.3＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0，或者
(II)Si为超过0.1质量％且0.5质量％以下时，
(4)表观含锌量为37以上且小于39时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(4-1)0.1≤x≤0.2且-5x+1.5＜y≤2.0，或者
(4-2)0.2＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(5)表观含锌量为39以上且小于41时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(5-1)0.1＜x≤0.2且-5x+1.5＜y≤2.0，或者
(5-2)0.2＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(6)表观含锌量为41以上且小于43时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(6-1)0.1＜x≤0.2且-5x+2.5＜y≤2.0、
(6-2)0.2＜x≤0.3且-4x+1.3＜y≤2.0、
(6-3)0.3＜x≤0.4且0.1＜y≤2.0，或者
(6-4)0.3＜x≤0.4且0.1≤y≤2.0
(7)表观含锌量为43以上且45以下时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(7-1)0.3＜x≤0.4且-5x+2.5＜y≤2.0、
(7-2)0.4＜x≤0.5且-4x+2.1＜y≤2.0，或者
(7-3)0.5＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0，或者
(III)Si为超过0.5质量％且1.0质量％以下时，
(8)表观含锌量为37以上且小于39时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(8-1)0.1＜x≤0.2且-4x+0.9＜y≤2.0，或者
(8-2)0.2＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(9)表观含锌量为39以上且小于41时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(9-1)0.1＜x≤0.2且-5x+2.0＜y≤2.0、
(9-2)0.2＜x≤0.3且-4x+1.3＜y≤2.0、
(9-3)0.3＜x≤0.4且0.1＜y≤2.0，或者
(9-4)0.4＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(10)表观含锌量为41以上且小于43时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(10-1)0.2＜x≤0.3且-5x+2.5＜y≤2.0、
(10-2)0.3＜x≤0.4且-4x+1.7＜y≤2.0，或者
(10-3)0.4＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(11)表观含锌量为43以上且45以下时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(11-1)0.3＜x≤0.4且-5x+3.0＜y≤2.0，或者
(11-2)0.4＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0，或者
(IV)Si为超过1.0质量％且1.5质量％以下时，
(12)表观含锌量为37以上且小于39时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(12-1)0.1≤x≤0.2且-4x+0.9＜y≤2.0、
(12-2)0.2＜x≤0.3且0.1＜y≤2.0，或者
(12-3)0.3＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(13)表观含锌量为39以上且小于41时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(13-1)0.1＜x≤0.2且-5x+2.0＜y≤2.0、
(13-2)0.2＜x≤0.3且1.0＜y≤2.0，或者
(13-3)0.3＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(14)表观含锌量为41以上且小于43时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(14-1)0.4＜x≤0.5且-5x+3.0＜y≤2.0，或者
(14-2)0.5＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0
(15)表观含锌量为43以上且45以下时，
Sn即x质量％及Al即y质量％为满足下述关系的量，
(15-1)0.2＜x≤0.3且-5x+2.5＜y≤2.0、
(15-2)0.3＜x≤0.4且-4x+1.7＜y≤2.0，或者
(15-3)0.4＜x≤3.0且0.1≤y≤2.0；其中，
表观含锌量(％)＝[(B+tq)/(A+B+tq)]×100
式中，A表示Cu质量％、B表示Zn质量％、t表示添加元素的锌当量、q表示添加元素的添加量的质量％。
2.根据权利要求1所述的黄铜，其特征在于，不经受用于使β相消失或减少的热处理。
3.根据权利要求1或2所述的黄铜，其特征在于，包含0.01质量％以上且4.0质量％以下Pb及Bi中的任一个而形成。
4.根据权利要求1所述的黄铜，其特征在于，包含0.7质量％以下作为任意成分的Ni而形成。
5.根据权利要求1或2所述的黄铜，其特征在于，包含0.2质量％以下作为任意成分的Ni而形成。
6.根据权利要求1或2所述的黄铜，其特征在于，包含0.01质量％以上且2质量％以下选自Sb、As、Se、Te、Fe、Co、Zr及Cr中的一种以上的元素而形成。
7.根据权利要求4所述的黄铜，其特征在于，包含0.2质量％以下选自Sb及As一种以上的元素而形成。
8.根据权利要求4所述的黄铜，其特征在于，包含1质量％以下的Se或者Te而形成。
9.根据权利要求4所述的黄铜，其特征在于，包含1质量％以下的Fe或者Co而形成。
10.根据权利要求4所述的黄铜，其特征在于，包含0.5质量％以下的Zr及Cr而形成。
11.一种黄铜材料，其特征在于，由权利要求1～9中任一项所述的黄铜而构成。
12.一种水栓零件，其特征在于，由权利要求1～9中任一项所述的黄铜而构成。
13.根据权利要求12所述的水栓零件，其特征在于，通过铸造来制造。
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