JP2000309835A - 黄銅材及び黄銅材の製造方法、黄銅材の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、黄銅材、特にγ相と他の相の硬度
差に依存して切削性を確保する黄銅材において、さらに
切削性を向上させること、およびこのような黄銅材の製
造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に従う黄銅材は、γ相の面精比率
が６％以上であるとともに、このγ相の平均結晶粒径
（長軸）が２０μｍ以下であることを特徴とする。すな
わち、γ相が存在すると、γ相と他の相の硬度差に依存
して切削性が向上する反面、γ相自体の硬さにより切削
性向上が阻害される傾向があるため、γ相を分散させて
存在させるべく、上記数値範囲にしたのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は黄銅材及びその製造
方法、製造設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、黄銅材の切削性を向上させる方法
としては、Ｃ３６０４に見られるようにβ相に依存し、
Ｐｂを２〜３ｗｔ％添加する方法が公知であるが、この
方法では、第１に切削性以外の特性である強度、耐ＳＣ
Ｃ性に劣る問題があった。また、第２にＰｂ溶出による
環境問題の懸念もあった。

【０００３】第３には、鍛造用黄銅材のＰｂ添加量を増
やすと、鍛造時に柔らかいＰｂに応力集中し、鍛造性が
低下する問題があった。

【０００４】第１、第２の問題に対しては、本出願人
は、γ相を有する結晶組織とすることにより、γ相と他
の相の硬度差に依存してＣ３６０４に従う快削黄銅棒を
基準とした８０以上の切削抵抗指数を確保するほか、強
度、耐ＳＣＣ性も確保できることをＷＯ９８／１０１０
６にて先に提案している。

【０００５】しかしながら、γ相を有する結晶組織とす
るものでは、切削性向上に最適な結晶相比率、最適な製
造方法について十分究明されているとは言い難かった。

【０００６】本発明は、黄銅材、特にγ相と他の相の硬
度差に依存して切削性を確保する黄銅材において、さら
に切削性を向上させること、およびこのような黄銅材の
製造方法を提供することを第１の目的とする。

【０００７】本発明は、また、Ｐｂ以外の添加元素によ
り黄銅材の切削性を向上させることを第２の目的とす
る。

【０００８】そして本発明は、この第１、第２の目的を
達成することにより、結果としてＰｂ添加量を低減し、
Ｐｂ溶出量を低減するものである。

【０００９】さらに本発明は、塑性加工用黄銅材のＰｂ
添加量を低減して塑性加工性低下を抑止するとともに、
Ｐｂに代わる手段により切削性を向上させることを第３
の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明に従う黄銅材は、γ相の面積比率が６％以上である
とともに、このγ相の平均結晶粒径（長軸）が２０μｍ
以下であることを特徴とする。すなわち、γ相が存在す
ると、γ相と他の相の硬度差に依存して切削性が向上す
る反面、γ相自体の硬さにより切削性向上が阻害される
傾向があるため、γ相を分散させて存在させるべく、上
記数値範囲にしたのである。

【００１１】また、本発明に従う黄銅材は、γ相の面積
比率が６％以上であるとともに、このγ相の短軸径に対
する長軸径の比率が、平均で３倍以下であることを特徴
とする。すなわち、γ相が細長いと結晶粒の異方性のた
め切削性が低下するため、γ相形状を球状に近づけるべ
く上記数値範囲にしたのである。

【００１２】以上の黄銅材における好適な実施形態とし
ては、見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗｔ％で、Ｓ
ｎを０．５〜７ｗｔ％含有することにより、γ相中のＳ
ｎ濃度を８ｗｔ％以上にして、γ相の耐食性を向上させ
つつ、γ相の脆性を高めて切削性を向上できる。

【００１３】ここで、「見掛け上のＺｎ含有量」という
用語は、ＡをＣｕ含有量〔ｗｔ％〕、ＢをＺｎ含有量
〔ｗｔ％〕、ｔを添加した第３元素（例えばＳｎ）のＺ
ｎ当量、Ｑをその第３元素の含有量〔ｗｔ％〕としたと
き、「｛（Ｂ＋ｔ・Ｑ）／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）｝×１０
０」の意味で用いる。

【００１４】具体的には、α相の面積比率が６０〜９４
％、好ましくは７６〜９２％、γ相の面積比率が６〜３
５％、好ましくは８〜１８％、残部β相（好ましくは面
積比率が０〜１０％、さらに好ましくは０〜６％）にす
ることにより、γ相粒界の硬度差に依存して切削性を確
保するばかりか、γ相に依存して強度を確保しつつ、複
数相の存在に依存して耐ＳＣＣ性を確保できる。

【００１５】さらに具体的には、α相の平均結晶粒径を
１５μｍ以下にすることにより、切削性、強度、耐ＳＣ
Ｃ性をさらに向上することができる。

【００１６】本発明に従う黄銅材は、また、結晶組織に
γ相が存在するとともに、このγ相中には、Ｓｎと、Ｓ
ｎ以外のＺｎ当量が２以上のＳ等の元素とが含有される
ことを特徴とする。これにより、γ相の脆性が高まり切
削性が向上する。

【００１７】好適な実施形態としては、γ相の面積比率
を６％以上にすると切削性向上の効果が顕著になる。ま
た、γ相中において、Ｓｎの濃度を８ｗｔ％以上、前記
元素の濃度を０．２ｗｔ％以上にすると、γ相の脆性が
高まり切削性向上の効果が顕著になる。

【００１８】また、本発明に従う黄銅材は、Ｔｉ、Ｓ
を、好ましくはＴｉを０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｓを
０．０１〜０．５ｗｔ％含有し、結晶組織内にＴｉＳま
たはＴｉＳ２が存在することを特徴とする。また、この
ＴｉＳ、ＴｉＳ２の他、ＴａＳ２のようにＣｕ、Ｚｎを
含有しない層状構造の化合物が存在することを特徴とす
る。

【００１９】これにより、上記化合物の劈開によって切
削抵抗が低減し、さらに劈開した薄膜の化合物が切削工
具表面に付着することで工具表面が保護され、工具寿命
が向上する。

【００２０】以上示してきた黄銅材については、Ｐｂを
含有する黄銅材に用いても良いが、Ｐｂに依存すること
なく切削性向上を図るものであるため、Ｐｂの含有量が
２．５ｗｔ％未満である黄銅材や、より好ましくはＰｂ
の含有量が０．０１ｗｔ％以下である黄銅材に適用する
ことが望ましい。なお、Ｐｂ含有量を０．０１ｗｔ％に
するにはスクラップ材を用いることができずコストアッ
プとなるが、Ｐｂ含有量が１．０ｗｔ％未満になると、
Ｐｂ溶出量が急激に低下して実質的に無視できる量にな
るため、実用上はＰｂ含有量が１．０ｗｔ％未満であれ
ばＰｂによる環境問題は解決できる。

【００２１】以上のような結晶組織を有する黄銅材は、
γ相が析出可能な組成を有するとともに、γ相の長軸径
を減少させつつγ相の短軸径を増加させる焼鈍工程を有
してなる黄銅材の製造方法や、γ相が析出可能な組成を
有するとともに、γ相の面積比率を増加させる焼鈍工程
を有してなる黄銅材の製造方法により製造することがで
きる。

【００２２】また、焼鈍工程の実施形態としては、β相
の面積比率を減少させることが好ましく、具体的には、
４００〜５２０℃で１０分以上、特に４３０〜４６０℃
の場合は２時間以上行うことが好ましい。

【００２３】さらには、焼鈍工程前に結晶粒径微細化工
程を有することが好ましいが、この結晶粒径微細化工程
は、押し出し時の再結晶によりなされ、見掛け上のＺｎ
含有量が３７〜５０ｗｔ％の黄銅材を、６５０℃以下の
温度、断面減少率９０％以上で熱間押し出しすることで
実現できる。

【００２４】続いて、以上示した黄銅材の製造方法によ
り製造される結晶組織、物性値について以下に説明す
る。

【００２５】すなわち、焼鈍工程後にγ相の面積比率が
６％以上、γ相の平均結晶粒径（長軸）を２０μｍ以下
である結晶組織のほか、γ相の面積比率が６％以上であ
るとともに、このγ相の短軸径に対する長軸径の比率
が、平均で３倍以下である結晶組織にすることができ
る。

【００２６】γ相が析出可能な組成の実施形態として
は、見掛け上のＺｎ量が３７〜５０ｗｔ％で、Ｓｎが
０．５〜７ｗｔ％の組成を有することが好ましく、その
結果、焼鈍工程後にγ相中のＳｎ濃度を８％ｗｔ以上に
することができる。

【００２７】また、焼鈍工程前に押し出し温度、断面減
少率を制御する結晶粒径微細化工程を有している場合に
は、この結晶粒径微細化工程後にα相の平均結晶粒径を
１５μｍ以下にすることができる。

【００２８】そしてこのように結晶粒径微細化工程を有
している場合には、焼鈍工程後に、黄銅押出し物を４０
０℃以下になるまで冷却する冷却工程とを有することに
より、冷却工程後に、（１）日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−
３６０４に従う快削黄銅棒を基準とした８０以上の切削
抵抗指数と、（２）２００Ｎ／ｍｍ２以上の０．２％耐
力又は降伏応力を満たすことができる。なお、上記及び
以下に示す切削抵抗指数を満たすのは、刃物材質が焼結
ダイアモンドで、０−０−７−７−３０−０−０．４Ｒ
（上すくい角ー横すくい角ー前にげ角ー横にげ角ー切り
こみ角ーアプローチ角ーノーズＲ）のものを用いた場合
である。また、切削油は使わず、送り０．１ｍｍ／ｒｅ
ｖ、切り込み１ｍｍで試験した。

【００２９】またＳｎを０．５〜７ｗｔ％含有している
場合は、焼鈍工程後に、黄銅押出し物を４００℃以下に
なるまで冷却する冷却工程とを有することにより、冷却
工程後に、（１）日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に
従う快削黄銅棒を基準とした８０以上の切削抵抗指数
と、（２）黄銅の円筒形試料を１４％アンモニア水溶液
上のアンモニア雰囲気中に荷重を加えながら２４時間暴
露したとき、試料が割れない最大応力が１８０Ｎ／ｍｍ
2以上である耐ＳＣＣ性と、（３）日本伸銅協会技術標
準ＪＢＭＡ Ｔ−３０３に従う脱亜鉛腐食試験を行なっ
たとき、最大脱亜鉛浸透深さ方向が加工方向と平行な場
合には最大脱亜鉛深さ１００μｍ以下であること、及び
最大脱亜鉛浸透深さ方向が加工方向と直角な場合には最
大脱亜鉛深さ７０μｍ以下であることの少なくとも一方
の条件を満たすような耐食性を有することができる。

【００３０】本発明の別な側面では、３００℃以上の温
度域又は加工中に再結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性
加工する黄銅材の加工方法であって、Ｐｂ含有量が２．
５ｗｔ％以下であって、γ相が析出可能な組成を有する
黄銅材を準備する第１の工程と、黄銅材を前記温度域ま
で加熱する第２の工程と、加熱された黄銅材に塑性加工
を施す第３の工程と、塑性加工を施された黄銅材を３０
０℃未満の温度域まで冷却する第４の工程と、冷却され
た黄銅材に切削等の除去加工を施す第５の工程と、を具
備し、第５の工程における黄銅材は、γ相の面積比率が
６％以上であるとともに、このγ相の平均結晶粒径（長
軸）が２０μｍ以下である結晶組織をとることができ
る。

【００３１】このような加工方法によれば、第３の工程
ではＰｂ添加量が少ないため塑性加工性が確保され、第
５の工程では除去加工性が確保される。

【００３２】これは、第５の工程における黄銅材が、γ
相の面積比率が６％以上であり、γ相の短軸径に対する
長軸径の比率が、平均で３倍以下である結晶組織を有す
る場合も同様である。

【００３３】なお、以上のような結晶組織を得るために
は、見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗｔ％で、Ｓｎ
を０．５〜７ｗｔ％含有してことが望ましいが、これに
よりγ相中のＳｎ濃度が８ｗｔ％以上である結晶組織に
することもできる。

【００３４】また、第５の工程における黄銅材として、
結晶組織にγ相を有するとともに、このγ相中には、Ｓ
ｎと、Ｓｎ以外のＺｎ当量が２以上の元素とが含有する
と、上記と同様に塑性加工性、除去加工性を確保できる
が、この場合、γ相の面積比率が６％以上、γ相中で
は、Ｓｎの濃度が８ｗｔ％以上、前記元素の濃度が０．
２ｗｔ％以上であることが好ましく、Ｓｎ以外のＺｎ当
量が２以上の元素としてはＳが好ましい。

【００３５】さらに第５の工程における黄銅材として
は、結晶組織にγ相を有するとともに、このγ相中のＳ
濃度が０．２ｗｔ％以上であるもののほか、結晶組織内
にＴｉＳまたはＴｉＳ２を有することにより、上記と同
様に塑性加工性、除去加工性を確保できるが、後者の場
合はＴｉを０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｓを０．０１〜
０．５ｗｔ％含有することが好ましい。

【００３６】本発明は、また、３００℃以上の温度域又
は加工中に再結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工す
る黄銅材の加工方法であって、Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ
％以下であり、γ相が析出可能な組成を有する黄銅材を
準備する第１の工程と、黄銅材を前記温度域まで加熱す
る第２の工程と、加熱された黄銅材に塑性加工を施す第
３の工程と、塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満
の温度域まで冷却する第４の工程と、第４の工程を経た
黄銅材のγ相の長軸径を減少させつつγ相の短軸径を増
加させる第５の工程と、第５の工程を経た黄銅材を３０
０℃未満の温度域まで冷却する第６の工程と、冷却され
た黄銅材に除去加工を施す第７の工程と、を具備するこ
とができる。

【００３７】このような加工方法によれば、第３の工程
ではＰｂ添加量が少ないため塑性加工性が確保され、第
７の工程では除去加工性が確保される。

【００３８】これは、第５の工程が、第４の工程を経た
黄銅材のγ相の面積比率を増加させるものであっても同
様である。

【００３９】焼鈍工程の実施形態としては、β相の面積
比率を減少させることが好ましく、具体的には、４００
〜５２０℃で１０分以上、特に４３０〜４６０℃の場合
は２時間以上行うことが好ましい。

【００４０】また、以上の加工方法により、第７の工程
における黄銅材としては、γ相の面積比率が６％以上で
あるとともに、このγ相の平均結晶粒径（長軸）が２０
μｍ以下である結晶組織のほか、γ相の面積比率が６％
以上であるとともに、このγ相の短軸径に対する長軸径
の比率が、平均で３倍以下である結晶組織が得られる。

【００４１】組成的には、Ｐｂの含有量を０．０１ｗｔ
％以下にすることが望ましいが、Ｐｂの含有量を１．０
ｗｔ％未満にすれば実質的に環境問題は解決できる。

【００４２】また、見掛け上のＺｎ含有量を３７〜５０
ｗｔ％、Ｓｎ含有量を０．５〜７ｗｔ％にすることが好
ましく、これによりγ相中のＳｎ濃度が８％ｗｔ以上で
ある結晶組織を有することができる。

【００４３】さらには、第１の工程では、熱間押し出し
して黄銅押出し物を作るとともに、熱間押し出し時の温
度、断面減少率を制御して結晶粒径を微細化する押し出
し工程を含むことが好ましい。

【００４４】これにより、第３の工程では、α相の平均
結晶粒径が１５μｍ以下である結晶組織が得られて、塑
性加工性が向上する。

【００４５】なお、第３の工程の結晶組織としては、α
相＋β相の２相で、β相の面積比率が３０％以上である
結晶組織のほか、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
り、α相＋β相＋γ相の３相で、β相＋γ相の面積比率
が３０％以上である結晶組織が好ましい。

【００４６】また、第１の工程で上記した押し出し工程
を含む場合には、第７の工程における黄銅材は、（１）
日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快削黄銅棒を
基準とした８０以上の切削抵抗指数と、（２）２００Ｎ
／ｍｍ２以上の０．２％耐力又は降伏応力を満たすこと
ができる。

【００４７】特に、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有する場
合には、第７の工程における黄銅材は、（１）日本工業
規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快削黄銅棒を基準とし
た８０以上の切削抵抗指数と、（２）黄銅の円筒形試料
を１４％アンモニア水溶液上のアンモニア雰囲気中に荷
重を加えながら２４時間暴露したとき、前記試料が割れ
ない最大応力が１８０Ｎ／ｍｍ2以上である耐ＳＣＣ性
と、（３）日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ Ｔ−３０３
に従う脱亜鉛腐食試験を行なったとき、最大脱亜鉛浸透
深さ方向が加工方向と平行な場合には最大脱亜鉛深さ１
００μｍ以下であること、及び最大脱亜鉛浸透深さ方向
が加工方向と直角な場合には最大脱亜鉛深さ７０μｍ以
下であることの少なくとも一方の条件を満たすような耐
食性を有することができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下詳説す
る。図１〜３は、本発明に係る実施例１〜８と比較例と
の、各種対比表である。

【００４９】切削性は、快削黄銅棒（ＪＩＳ Ｃ３６０
４）を基準とした切削抵抗指数が棒材の場合、８０未満
を×、８０以上を○とし、８５以上を◎とした。

【００５０】この切削抵抗指数について図４を用いて詳
説すると、切削試験では、旋盤で丸棒状の試料１の周面
を１００〔ｍ／ｍｉｎ〕と４００〔ｍ／ｍｉｎ〕の２つ
の異なる速度で切削しつつ、主分力Ｆｖを測定した。な
お、刃物材質は焼結ダイアモンドで、０−０−７−７−
３０−０−０．４Ｒ（上すくい角ー横すくい角ー前にげ
角ー横にげ角ー切りこみ角ーアプローチ角ーノーズＲ）
のものを用いた。また、切削油は使わず、送り０．１ｍ
ｍ／ｒｅｖ、切り込み１ｍｍで試験した。切削抵抗指数
は、主分力に対する切削性が最も良いといわれる快削黄
銅棒（日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４）の主分力の
百分率である。（切削速度毎の切削抵抗指数を平均し
た。）

【００５１】図１〜３からわかるように、実施例１〜８
は、γ相の面積比率が６〜３５％の最適範囲であり、か
つγ相の結晶粒径が１０μｍ以下と小さく適宜分散して
いるため、切削性に優れている。なお、図には示してい
ないが、実施例１〜８は、α相の面積比率が６０〜９４
％、β相の面積比率が０〜１０％、α相の平均結晶粒径
１５μｍ以下の結晶組織を有しているものである。

【００５２】このように、γ、α相の結晶粒径を微細化
するには、見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗｔ％の
黄銅材を、６５０℃以下の温度、断面減少率９０％以上
で熱間押し出しすることにより実現できる。ここで、
「見掛け上のＺｎ含有量」という用語は、ＡをＣｕ含有
量〔ｗｔ％〕、ＢをＺｎ含有量〔ｗｔ％〕、ｔを添加し
た第３元素（例えばＳｎ）のＺｎ当量、Ｑをその第３元
素の含有量〔ｗｔ％〕としたとき、「｛（Ｂ＋ｔ・Ｑ）
／（Ａ＋Ｂ＋ｔ・Ｑ）｝×１００」の意味で用いる。

【００５３】また、Ｐｂを含有していない実施例１〜３
が、Ｐｂを含有する実施例４〜８と同等以上の切削性を
示すのは、γ相中にＺｎ当量２以上の元素としてＳｎと
Ｓを適量含有し、γ相の脆性が高まったからである。

【００５４】これに対して比較例は、γ相の結晶粒径は
２０μｍ以下でありそこそこに微細化されているが、γ
相の面積比率が低いため、切削性に劣っている。

【００５５】さらに実施例１〜８の中では、実施例１
は、γ相の短軸径に対する長軸径の比率が３倍以下であ
るため、特に切削性に優れている。すなわち、γ相が細
長いと結晶粒の異方性のため切削性が低下するため、γ
相形状を球状に近づけるべく上記数値範囲にしたのであ
る。

【００５６】実施例１のようにγ相の短軸径に対する長
軸径の比率を小さくするのは、見掛け上のＺｎ含有量が
３７〜５０ｗｔ％、Ｓｎ含有量が０．５〜７ｗｔ％の組
成であれば、押出し成形後に４００〜５２０℃で１０分
以上焼鈍するほか、４３０〜４６０℃で２時間以上焼鈍
することにより行える。この焼鈍によれば、γ相の長軸
径が減少しつつγ相の短軸径が増加するため、上記比率
を３倍以上から３倍未満へすることができるばかりか、
β相の面積比率を減少させつつγ相の面積比率を増加さ
せて、γ相の面積比率を６％未満から６％以上にするこ
とができるのである。

【００５７】また、実施例３は、Ｔｉ、Ｓを含有するこ
とにより、結晶組織内にＴｉＳまたはＴｉＳ２が存在し
ている。これにより、ＴｉＳのような化合物の劈開によ
って切削抵抗が低減し、さらに劈開した薄膜の化合物が
切削工具表面に付着することで工具表面が保護され、工
具寿命が向上するのである。

【００５８】以上示した実施例１〜８は、また、γ相中
のＳｎ濃度が８ｗｔ％以上であるため、耐食性（耐脱亜
鉛腐食性）にも優れた特性を示す。すなわち、日本伸銅
協会技術標準（ＪＢＭＡ Ｔ−３０３）による脱亜鉛腐
食試験で最大脱亜鉛深さが、加工方向と平行な場合は１
００μｍ以下、加工方向と直角な場合は７０μｍ以下と
いうものである。

【００５９】実施例１〜８は、さらに、強度、耐ＳＣＣ
性、耐エロージョン腐食性についても優れた特性を示
す。すなわち、まず強度としては、２００Ｎ／ｍｍ２以
上の０．２％耐力又は降伏応力を満たす。

【００６０】さらに耐ＳＣＣ性は、円筒形試料を１４％
アンモニア水溶液上のアンモニア雰囲気中に応力１８０
Ｎ／ｍｍ２の荷重を加えながら２４時間暴露したとき試
料が割れない、という特性を有する。

【００６１】この耐ＳＣＣ性試験は、図５に示すよう
に、ガラスデジケータ２内で円筒状の試料３に垂直に荷
重を加えた状態で、ＮＨ３蒸気雰囲気中に２４時間暴露
した後、割れの発生を調査した。

【００６２】Ｐｂ溶出による環境問題に対処するには、
Ｐｂを含有しない実施例１〜３が好ましいが、Ｐｂを０
にするにはスクラップ材を用いることができないため、
コストアップになってしまう問題が生じる。すなわち、
Ｐｂを多少含有しても、Ｐｂ溶出量を十分小さくする方
が現実的であると言える。

【００６３】図１、図４を参照してＰｂ含有量とＰｂ溶
出量の関係を見てみると、比較例２がＰｂを２．８％含
有しＰｂ溶出量が５μｇ／Ｌであるのに対して、実施例
５〜８はＰｂ含有量が小さく、Ｐｂ溶出量も小さいが、
特にＰｂ含有量が１．０％未満の実施例７、８ではＰｂ
溶出量が急激に減少し、実質的にＰｂ溶出がない状態に
なっている。これは、耐食性（耐脱亜鉛腐食性）が優れ
ている特性による波及効果と考えられる。

【００６４】ここで、図４におけるＰｂ溶出量は、ＪＩ
Ｓ Ｓ３２００−７に従う浸出性能試験方法の末端給水
用具の試験方法に準拠した方法で実施し、分析値に水栓
の場合と同様の補正を行った値である。

【００６５】次に、図１、４を参照してＰｂ含有量と鍛
造性の関係を見てみると、実施例５〜８はＰｂ含有量が
小さいため、何れも比較例２に比べて優れた限界圧縮率
を示している。この実施例５〜８は、単にＰｂ含有量が
小さいだけでなく、α相の結晶粒径が１５μｍ以下であ
り、α相＋β相＋γ相の３相で、β相＋γ相の面積比率
が３０％以上である鍛造性に最適な結晶組織を有してい
るため、何れの限界圧縮率も比較例２に比べてかなり高
い値となっている。

【００６６】この結晶組織が鍛造性が優れるのは、粒径
微細化に基づく異相界面の増加、粒界滑り促進のためで
あり、ほかにこのような結晶組織としては、α相＋β相
の２相で、β相の面積比率が３０％以上である結晶組織
がある。

【００６７】ここで、限界圧縮率は、φ３０ｍｍ、長さ
３０ｍｍの試験片を用いて、油圧プレスによる初期歪み
速度０．９／ｓｅｃの圧縮試験（アップセット試験）を
行ない、４５０℃において表面に割れが発生しない圧縮
率を指すものとする。また、結晶組織は４５０℃におけ
る面積比率を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う実施形態の実施例１〜８と比較例
１、２の対比表（組成、γ相面積比率）

【図２】同実施例１〜４と比較例１の対比表（γ相粒
径、特性）

【図３】同実施例５〜８と比較例２の対比表（γ相粒
径、特性）

【図４】同実施形態の切削試験の説明図

【図５】同実施形態の耐応力腐食割れ性（耐ＳＣＣ性）
試験の説明図

【符号の説明】

１…試料、２…ガラスデジケータ、３…円筒状の試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｃ ６９４ ６９４Ａ ６９４Ｂ

Claims (55)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 γ相の面積比率が６％以上であるととも
   に、このγ相の平均結晶粒径（長軸）が２０μｍ以下で
   ある黄銅材。
2. 【請求項２】 γ相の面積比率が６％以上であるととも
   に、このγ相の短軸径に対する長軸径の比率が、平均で
   ３倍以下である黄銅材。
3. 【請求項３】 見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗｔ
   ％で、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してなる請求項１ま
   たは２記載の黄銅材。
4. 【請求項４】 γ相中のＳｎ濃度が８ｗｔ％以上である
   請求項１〜３の何れか記載の黄銅材。
5. 【請求項５】 結晶組織にγ相が存在するとともに、こ
   のγ相中には、Ｓｎと、Ｓｎ以外のＺｎ当量が２以上の
   元素とが含有されてなる黄銅材。
6. 【請求項６】 γ相の面積比率が６％以上である請求項
   ５記載の黄銅材。
7. 【請求項７】 γ相中では、Ｓｎの濃度が８ｗｔ％以
   上、前記元素の濃度が０．２ｗｔ％以上である請求項５
   または６記載の黄銅材。
8. 【請求項８】 前記元素がＳである請求項５〜７の何れ
   か記載の黄銅材。
9. 【請求項９】 結晶組織中にγ相が存在するとともに、
   このγ相中のＳ濃度が０．２ｗｔ％以上である黄銅材。
10. 【請求項１０】 Ｔｉ、Ｓを含有し、結晶組織内にＴｉ
    ＳまたはＴｉＳ２が存在してなる黄銅材。
11. 【請求項１１】 Ｔｉを０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｓを
    ０．０１〜０．５ｗｔ％含有してなる請求項１０記載の
    黄銅材。
12. 【請求項１２】 Ｃｕ、Ｚｎを含有しない層状構造の化
    合物が存在してなる黄銅材。
13. 【請求項１３】 Ｐｂの含有量が２．５ｗｔ％未満であ
    る請求項１〜１２の何れか記載の黄銅材。
14. 【請求項１４】 Ｐｂの含有量が１．０ｗｔ％未満であ
    る請求項１〜１３の何れか記載の黄銅材。
15. 【請求項１５】 Ｐｂの含有量が０．０１ｗｔ％以下で
    ある請求項１４記載の黄銅材。
16. 【請求項１６】 γ相が析出可能な組成を有するととも
    に、γ相の長軸径を減少させつつγ相の短軸径を増加さ
    せる焼鈍工程を有してなる黄銅材の製造方法。
17. 【請求項１７】 γ相が析出可能な組成を有するととも
    に、γ相の面積比率を増加させる焼鈍工程を有してなる
    黄銅材の製造方法。
18. 【請求項１８】 焼鈍工程が、４００〜５２０℃で１０
    分以上行われるものである請求項１６または１７記載の
    黄銅材の製造方法。
19. 【請求項１９】 焼鈍工程が、４３０〜４６０℃で２時
    間以上行われるものである請求項１６または１７記載の
    黄銅材の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記焼鈍工程後にγ相の面積比率が６
    ％以上、γ相の平均結晶粒径（長軸）が２０μｍ以下で
    ある結晶組織を有してなる請求項１６〜１９の何れか記
    載の黄銅材の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記焼鈍工程後に、γ相の面積比率が
    ６％以上であるとともに、このγ相の短軸径に対する長
    軸径の比率が、平均で３倍以下である結晶組織を有して
    なる請求項１６〜２０の何れか記載の黄銅材の製造方
    法。
22. 【請求項２２】 見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗ
    ｔ％で、Ｓｎが０．５〜７ｗｔ％の組成を有してなる請
    求項１６〜２１の何れか記載の黄銅材の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記焼鈍工程後に、γ相中のＳｎ濃度
    が８％ｗｔ以上である請求項２２記載の黄銅材の製造方
    法。
24. 【請求項２４】 前記焼鈍工程前に、熱間押し出しして
    黄銅押出し物を作るとともに、熱間押し出し時の温度、
    断面減少率を制御して結晶粒径を微細化する押し出し工
    程を有し、 前記焼鈍工程は、前記黄銅押出し物を、γ相の長軸径を
    減少させつつγ相の短軸径を増加させるとともに、γ相
    の面積比率を増加つつβ相の面積比率を減少させるもの
    である請求項１６〜２３の何れか記載の黄銅材の製造方
    法。
25. 【請求項２５】 前記焼鈍工程後に、前記黄銅押出し物
    を４００℃以下になるまで冷却する冷却工程を有し、前
    記冷却工程後に、（１）日本工業規格ＪＩＳＣ−３６０
    ４に従う快削黄銅棒を基準とした８０以上の切削抵抗指
    数と、（２）２００Ｎ／ｍｍ２以上の０．２％耐力又は
    降伏応力を満たしてなる請求項２４記載の黄銅材の製造
    方法。
26. 【請求項２６】 Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
    り、前記焼鈍工程後に、前記黄銅押出し物を４００℃以
    下になるまで冷却する冷却工程を有し、前記冷却工程後
    に、（１）日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快
    削黄銅棒を基準とした８０以上の切削抵抗指数と、
    （２）黄銅の円筒形試料を１４％アンモニア水溶液上の
    アンモニア雰囲気中に荷重を加えながら２４時間暴露し
    たとき、前記試料が割れない最大応力が１８０Ｎ／ｍｍ
    2以上である耐ＳＣＣ性を満たしてなる請求項２４記載
    の黄銅材の製造方法。
27. 【請求項２７】 Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
    り、前記焼鈍工程後に、前記黄銅押出し物を４００℃以
    下になるまで冷却する冷却工程を有し、 前記冷却工程
    後に、（１）日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う
    快削黄銅棒を基準とした８０以上の切削抵抗指数と、
    （２）日本伸銅協会技術標準ＪＢＭＡ Ｔ−３０３に従
    う脱亜鉛腐食試験を行なったとき、最大脱亜鉛浸透深さ
    方向が加工方向と平行な場合には最大脱亜鉛深さ１００
    μｍ以下であること、及び最大脱亜鉛浸透深さ方向が加
    工方向と直角な場合には最大脱亜鉛深さ７０μｍ以下で
    あることの少なくとも一方の条件を満たすような耐食性
    を有する請求項２４記載の黄銅材の製造方法。
28. 【請求項２８】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であっ
    て、γ相が析出可能な組成を有する黄銅材を準備する第
    １の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第５の工程と、を
    具備し、 該第５の工程における黄銅材は、γ相の面積比率が６％
    以上であるとともに、このγ相の平均結晶粒径（長軸）
    が２０μｍ以下である結晶組織を有してなる黄銅材の加
    工方法。
29. 【請求項２９】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であって、γ相が析出可
    能な組成を有する黄銅材を準備する第１の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第５の工程と、を
    具備し、 該第５の工程における黄銅材は、γ相の面積比率が６％
    以上であるとともに、このγ相の短軸径に対する長軸径
    の比率が、平均で３倍以下である結晶組織を有してなる
    黄銅材の加工方法。
30. 【請求項３０】 見掛け上のＺｎ含有量が３７〜５０ｗ
    ｔ％で、Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してなる請求項２
    ８または２９記載の黄銅材の加工方法。
31. 【請求項３１】 前記第５の工程における黄銅材は、γ
    相中のＳｎ濃度が８ｗｔ％以上である請求項３０記載の
    黄銅材の加工方法。
32. 【請求項３２】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下で、Ｓｎと、Ｓｎ以外の
    Ｚｎ当量が２以上の元素を含有し、γ相が析出可能な組
    成を有する黄銅材を準備する第１の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第５の工程と、を
    具備し、 該第５の工程における黄銅材は、結晶組織にγ相を有す
    るとともに、このγ相中には、Ｓｎと、前記元素とが含
    有されてなる黄銅材の加工方法。
33. 【請求項３３】 γ相の面積比率が６％以上である請求
    項３２記載の黄銅材の加工方法。
34. 【請求項３４】 γ相中では、Ｓｎの濃度が８ｗｔ％以
    上、前記元素の濃度が０．２ｗｔ％以上である請求項３
    ２または３３記載の黄銅材の加工方法。
35. 【請求項３５】 前記元素がＳである請求項３２〜３４
    の何れか記載の黄銅材の加工方法。
36. 【請求項３６】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であり、Ｓを含有し、γ
    相が析出可能な組成を有する黄銅材を準備する第１の工
    程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第５の工程と、を
    具備し、 該第５の工程における黄銅材は、結晶組織にγ相を有す
    るとともに、このγ相中のＳ濃度が０．２ｗｔ％以上で
    ある黄銅材の加工方法。
37. 【請求項３７】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であり、Ｔｉ、Ｓを含有
    する黄銅材を準備する第１の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第５の工程と、を
    具備し、 該第５の工程における黄銅材は、結晶組織内にＴｉＳま
    たはＴｉＳ２を有してなる黄銅材の加工方法。
38. 【請求項３８】 Ｔｉを０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｓを
    ０．０１〜０．５ｗｔ％含有してなる請求項３７記載の
    黄銅材の加工方法。
39. 【請求項３９】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であり、γ相が析出可能
    な組成を有する黄銅材を準備する第１の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該第４の工程を経た黄銅材のγ相の長軸径を減少させつ
    つγ相の短軸径を増加させる第５の工程と、 該第５の工程を経た黄銅材を３００℃未満の温度域まで
    冷却する第６の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第７の工程と、を
    具備してなる黄銅材の加工方法。
40. 【請求項４０】 ３００℃以上の温度域又は加工中に再
    結晶を起こす温度域で黄銅材を塑性加工する黄銅材の加
    工方法であって、 Ｐｂ含有量が２．５ｗｔ％以下であり、γ相が析出可能
    な組成を有する黄銅材を準備する第１の工程と、 該黄銅材を前記温度域まで加熱する第２の工程と、 該加熱された黄銅材に塑性加工を施す第３の工程と、 該塑性加工を施された黄銅材を３００℃未満の温度域ま
    で冷却する第４の工程と、 該第４の工程を経た黄銅材のγ相の面積比率を増加させ
    る第５の工程と、 該第５の工程を経た黄銅材を３００℃未満の温度域まで
    冷却する第６の工程と、 該冷却された黄銅材に除去加工を施す第７の工程と、を
    具備してなる黄銅材の加工方法。
41. 【請求項４１】 焼鈍工程が、４００〜５２０℃で１０
    分以上行われるものである請求項３９または４０記載の
    黄銅材の加工方法。
42. 【請求項４２】 焼鈍工程が、４３０〜４６０℃で２時
    間以上行われるものである請求項３９または４０記載の
    黄銅材の加工方法。
43. 【請求項４３】 前記第７の工程における黄銅材は、γ
    相の面積比率が６％以上であるとともに、このγ相の平
    均結晶粒径（長軸）が２０μｍ以下である結晶組織を有
    してなる請求項３９〜４２の何れか記載の黄銅材の加工
    方法。
44. 【請求項４４】 前記第７の工程における黄銅材は、
    γ相の面積比率が６％以上であるとともに、このγ相の
    短軸径に対する長軸径の比率が、平均で３倍以下である
    結晶組織を有してなる請求項３９〜４３の何れか記載の
    黄銅材の加工方法。
45. 【請求項４５】 Ｐｂの含有量が１．０ｗｔ％未満であ
    る請求項３９〜４４の何れか記載の黄銅材の加工方法。
46. 【請求項４６】 Ｐｂの含有量が０．０１ｗｔ％以下で
    ある請求項４５記載の黄銅材の加工方法。
47. 【請求項４７】 前記黄銅材は、見掛け上のＺｎ含有量
    が３７〜５０ｗｔ％で、Ｓｎが０．５〜７ｗｔ％の組成
    を有してなる請求項３９〜４６の何れか記載の黄銅材の
    加工方法。
48. 【請求項４８】 前記第７の工程における黄銅材は、γ
    相中のＳｎ濃度が８％ｗｔ以上である結晶組織を有して
    なる請求項４７記載の黄銅材の加工方法。
49. 【請求項４９】 前記第１の工程は、熱間押し出しして
    黄銅押出し物を作るとともに、熱間押し出し時の温度、
    断面減少率を制御して結晶粒径を微細化する押し出し工
    程を含んでなる請求項３９〜４８の何れか記載の黄銅材
    の製造方法。
50. 【請求項５０】 前記第３の工程では、α相の平均結晶
    粒径が１５μｍ以下である結晶組織を有してなる請求項
    ４９記載の黄銅材の加工方法。
51. 【請求項５１】 前記第３の工程では、α相＋β相の２
    相で、β相の面積比率が３０％以上である結晶組織を有
    してなる請求項５０記載の黄銅材の加工方法。
52. 【請求項５２】 Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
    り、前記第３の工程では、α相＋β相＋γ相の３相で、
    β相＋γ相の面積比率が３０％以上である結晶組織を有
    してなる請求項５０記載の黄銅材の加工方法。
53. 【請求項５３】 前記第７の工程における黄銅材は、
    （１）日本工業規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快削黄
    銅棒を基準とした８０以上の切削抵抗指数と、（２）２
    ００Ｎ／ｍｍ２以上の０．２％耐力又は降伏応力を満た
    してなる請求項４９記載の黄銅材の加工方法。
54. 【請求項５４】 Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
    り、前記第７の工程における黄銅材は、（１）日本工業
    規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快削黄銅棒を基準とし
    た８０以上の切削抵抗指数と、（２）黄銅の円筒形試料
    を１４％アンモニア水溶液上のアンモニア雰囲気中に荷
    重を加えながら２４時間暴露したとき、前記試料が割れ
    ない最大応力が１８０Ｎ／ｍｍ2以上である耐ＳＣＣ性
    を満たしてなる請求項４９記載の黄銅材の加工方法。
55. 【請求項５５】 Ｓｎを０．５〜７ｗｔ％含有してお
    り、前記第７の工程における黄銅材は、（１）日本工業
    規格ＪＩＳ Ｃ−３６０４に従う快削黄銅棒を基準とし
    た８０以上の切削抵抗指数と、（２）日本伸銅協会技術
    標準ＪＢＭＡ Ｔ−３０３に従う脱亜鉛腐食試験を行な
    ったとき、最大脱亜鉛浸透深さ方向が加工方向と平行な
    場合には最大脱亜鉛深さ１００μｍ以下であること、及
    び最大脱亜鉛浸透深さ方向が加工方向と直角な場合には
    最大脱亜鉛深さ７０μｍ以下であることの少なくとも一
    方の条件を満たすような耐食性を有する請求項４９記載
    の黄銅材の加工方法。