JP2010275573A - 機械的特性に優れた鋳物用無鉛銅合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の鋳物用無鉛銅合金は、S:0.1〜0.7%(質量%の意味、化学成分組成については以下同じ)、Sn:8%以下(0%を含まない)、Zn:6%以下(0%を含まない)を夫々含有し、且つ硫化物が分散されると共に、該硫化物の平均球状化率が0.7以上のものである。
【選択図】図1
Description
Sは、CuやZnと結合して硫化物(Cu2S化合物、ZnS化合物)を形成し、銅合金の良好な耐圧性および被削性を向上させるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させる為には、S含有量は少なくとも0.1%以上とする必要があるが、0.7%を超えて過剰に含有されると片状或は共晶状の硫化物が増加し、硫化物の球状化率が低下し、機械的特性質(引張強さ、伸び)が却って低下する傾向があるので(後記図1参照)、0.7%以下とすべきである。尚、S含有量の好ましい下限は0.2%程度であり、好ましい上限は0.6%程度である。
Snは銅合金の機械的特性(引張強さ、伸び)を向上させるのに有効な元素である。こうした効果は、その含有量が多くなればなるほど大きくなるが、経済性を考慮して8%以下とすべきである。こうした効果を発揮させる上で、Sn含有量の好ましい下限は1.0%である。またSn含有量の好ましい上限は6.0%程度である。
Znは銅合金の機械的特性(引張強さ、伸び)を向上させるのに有効な元素である。また、ZnはZnS化合物を形成することによって、銅合金の耐圧性を向上させるのに有用な元素である。こうした効果を発揮させるためには、少なくとも1%以上含有させることが好ましいが、Znが過剰に含有されると硫化物と銅合金溶湯との界面エネルギーが低下し、片状あるいは共晶状となり、硫化物の球状化率が低下し、引張伸びが低下し、更に硫化物中の硫化銅の割合が低下して被削性が低下することになる(後記図4、5、7参照)。こうした観点から、Znの含有量は6%以下とすることが必要であり、好ましくは3%以下とするのが良い。
下記表1に化学成分組成を示す各銅合金を、常法に従って溶解・鋳造した。得られた銅合金鋳物について、各種機械的特性(引張強さおよび伸び)を調査した。尚、表1に示したS以外の各成分の値(含有量)は、蛍光X線分析装置[エレメント・アナライザーJSX−3202(商品名:日本電子株式会社製)]によって測定した値であり、Sは燃焼法によって求めた値である(表3、5についても同じ)。また、得られた各銅合金鋳物について、下記の方法によって、硫化物の平均球状化率を測定すると共に、全硫化物に占める硫化銅の割合(硫化物中の硫化銅の面積割合)を測定した。
光学顕微鏡によって100倍で組織を観察し、直径(長径)が2.5μm以上の各々の硫化物に対して真円度を求めた。この真円度とは、各硫化物について同一の面積となる真円の直径(円相当径)を測定し、上記各硫化物の直径との比[円相当径/硫化物の直径(長径)]を意味する。この真円度を6視野の全硫化物について求め(1視野当り:0.64mm×0.48mm)、その平均値を計算し、平均球状化率とした。例えば、測定された硫化物が完全な円形(真円)である場合には、球状化率(真円度)は1.0(100%)となる。
500倍の光学顕微鏡で15視野を観察し(1視野当り:0.128mm×0.096mm)、直径(長径)が2.5μm以上の全硫化物の面積を求めて全面積とし、次に硫化物中のZnS(濃い色の部分をZnSと判断)の面積(合計面積)を求め、上記全面積からZnSの合計面積を減じて硫化銅の面積とした。これらの値に基づき、硫化物の全面積に占める硫化銅の面積割合(平均値)を計算によって求めた。
上記表1に示した各銅合金鋳物について、被削性について調査した。このときの切削条件は下記の通りである。そして、試験片をφ23mm→φ22mm→φ21mmと削った後、φ20mmの切削で切削抵抗を測定し、下記(1)式によって求められる切削指数によって被削性を評価した。
NC旋盤:OKUMA LP25C(商品名:オークマ株式会社製)
チップ:イゲタロイ
切削動力計:KISLER9257B(商品名:日本キスラー株式会社製)
切削油:油性
切削速度:100m/min
送り速度:0.1mm/rev
切り込み量:0.5mm、1.0mm
試験片径:φ23mm
加工径:φ20mm
切削指数=(CAC406の切削抵抗値/各試験片の切削抵抗値)×100…(1)
上記表1に示した各銅合金ついて、耐圧性について調査した。耐圧性の試験方法は、「JIS B 2062 水道水の仕切弁」中の「9.1弁箱の耐圧試験」に準拠して行った(水圧:3MPa,2分間)。そして、各試験片について、24回(n=24)試験を行い、水漏れの有無を肉眼で観察し、「漏れ」が確認された場合を不良品と判定し、その発生率(不良率=不良品の個数/24)で耐圧性を評価した。
下記表3に化学成分組成を示す各銅合金(No.7〜14)を、常法に従って溶解・鋳造した。得られた銅合金鋳物について、各種機械的特性(引張強さおよび伸び)、硫化物の球状化率、および硫化物中の硫化銅の割合について、実施例1と同様にして求めた。また、実施例2と同様にして、各銅合金鋳物の被削性(切削指数)についても調査した。
下記表5に化学成分組成を示す各銅合金(No.15〜19)を、常法に従って溶解・鋳造した。得られた銅合金鋳物について、各種機械的特性(引張強さおよび伸び)を調査した。
Claims (3)
- S:0.1〜0.7%(質量%の意味、化学成分組成については以下同じ)、Sn:8%以下(0%を含まない)、Zn:6%以下(0%を含まない)を夫々含有し、且つ硫化物が分散されると共に、該硫化物の平均球状化率が0.7以上であることを特徴とする機械的特性に優れた鋳物用無鉛銅合金。
- 残部がCuおよび不可避的不純物である請求項1に記載の鋳物用無鉛銅合金。
- 全硫化物中に占める硫化銅の面積割合が70%以上である請求項1または2に記載の鋳物用無鉛銅合金。
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