JP2014501844A - 低鉛インゴット - Google Patents
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Abstract
Description
一実施形態において、本発明の合金は、硫黄/硫化物の複数の不連続な粒子が鋳造の間中概して均一となるように分散されるような方法で固化する。これらの非金属硫黄粒子は、潤滑性を改善し、この新規の合金の鋳造された部分の機械加工の間に作られたチップを破壊するように働き、その結果鉛の量を大きくまたは完全に低減させつつ機械加工性を改善する。本発明の範囲を限定することなく、硫化物は潤滑性を改善すると考えられる。
ケイ素よりもむしろ鉛の置換物として硫黄を使用することによって優れた「溶融物当たりの収量」が得られることが観察されている。溶融物あたりの収量が40から60%であり得るケイ素と比較して、硫黄では溶融物あたりの収量が70から80%の範囲である。通常の鉛含有黄銅合金は、プロセス効率に依存して、収率70から80%である。当業者には理解されるように、収率におけるそのような増加は、物品間の実質的なコストを反映する。したがって、金属鋳造設備の能力はケイ素系材料を使用すると実質的に低減される。また、本発明の特定の実施形態は、通常30%以上の亜鉛を含み、このことが腐食をもたらす亜鉛と水との相互作用に起因して漏れに繋がり得る従来のケイ素系合金と比較して、低い亜鉛含量を有する。これらのケイ素系合金に対して、本発明における含有量が低い亜鉛は、亜鉛めっきの剥がれの傾向を低減する。さらに、もしも典型的にクロムめっき表面で製品が仕上げられる場合、ケイ素系材料はめっきの前に銅またはスズストライクを必要とし、これはめっきのコストを増大させる。本発明の合金は、クロムめっきを可能にするための追加の段階(および関連するコスト)を必要としない。
一実施形態において、グラファイトは加熱の前にるつぼの底部に配置される。一実施形態において、炭化ケイ素または黒鉛粘土るつぼが溶融に用いられてよい。グラファイトを使用することによって、最終的な合金に実質的に組み込まれるようにならずに、加熱の間の亜鉛の損失が低減されると考えられる。一実施形態において、およそ2カップのグラファイトが90から95ポンドの容量のるつぼに使用される。ここで用いられる例に関しては、90から95ポンドの合金の容量を有するB−30るつぼが溶融物に使用された。
本願に記載される機械加工性試験は以下の方法を用いて実施された。部品片は、クーラントを供給しつつ、2軸、CNC Turning Centerで機械加工された。切削工具はカーバイドインサートであった。機械加工性は、上述のCNC Turning Center上での回転の間に使用されたエネルギーの比に基づく。計算式は以下のように書くことができる。
CF=(E1/E2)×100
CF=切削力
E1=新たな合金の回転の間に使用されるエネルギー
E2=「既知の」合金C36000(CDA)の回転の間に使用されるエネルギー
フィード速度=0.005 IPR
スピンドル速度=1,500RPM
切削深さ=切削半径方向の深さ=0.038インチ
本発明の合金の様々な実施形態の機械特性が試験された。図3A−6は特定の試験された処方、および合金グループI−A、合金グループI−B、および合金グループII−Aに関する対応する結果に該当する。
表10(図7)は本発明の5つの合金の組成を示す。合金I−A−10、合金I−B−10、合金II−A−10、合金II−B−10、および合金III−A−10が、エネルギー分散型X線分析装置を備えた走査型電子顕微鏡(SEM/EDS)を用いて分析された。表10の各々の合金のサンプルが取り付けられ、既知の方法に従って金属組織学的に調製され、その後光学的に、およびSEM/EDSを用いて、両方で試験された。比較のために、BiwaliteTM(C83470)合金が、合金I−Aと同様の条件下でキャストされ、顕微鏡による評価および比較のために使用された。
相の情報が表11の合金に関して集められた。合金I−A−1からI−A−5および合金I−B−1およびII−A−1が本発明に従って処方され、作られた。合金C83470は既知の合金であり、その完全な組成が表1(図1)に示される。合金I−B−11aおよびII−A−11aは合金グループI−BおよびII−A各々の公称組成である。比較のために、市販の合金C84000およびC83470(BiwaliteTM)の公称組成も表11に示される。
系の熱分析はDSC−2400 Setaram Setsys示差走査熱量計を用いて実施された。DSCの温度キャリブレーションは、7つの純粋な金属、In、Sn、Pb、Zn、Al、Ag、およびAuを用いて、156から1065℃の温度範囲にわたって実施された。サンプルは切断され、任意の存在し得る汚染された表面層を除去するために機械的に研磨された。その後、サンプルはエタノールで洗浄され、起こり得る蒸発を制限して装置を保護するために蓋付きの黒鉛るつぼ内に配置された。酸化を回避するために、分析チャンバは10−2mbarに排気されアルゴンで満たされた。DSC測定は、アルゴン流雰囲気中で実施された。各サンプルの3つの複製が試験された。サンプルの重さは62〜78mgであった。
相の情報が表11の合金に関して集められた。合金I−A−1からI−A−5および合金I−B−1およびII−A−1が本発明に従って処方され、作られた。合金C83470は既知の合金であり、その完全な組成が表1(図1)に示される。合金I−B−11aおよびII−A−11aは合金グループI−BおよびII−A各々の公称組成である。比較のために、市販の合金C83470(BiwaliteTM)の公称組成も表11に示される。
Claims (25)
- 含有量が約83%から約91%の銅、
含有量が約0.1%から約0.8%の硫黄、
含有量が約2.0%から約4.0%のスズ、
含有量が約0.09%未満の鉛、
含有量が約4.0%から約14.0%の亜鉛、および
含有量が約1.0%から約2.0%のニッケル、
を含む合金組成物。 - 0.1%未満の鉄をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 0.02%未満のアンチモンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.05%のリンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.005%のアルミニウムをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 0.005%未満のケイ素をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.01%および約0.7%のマンガンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.2%のジルコニウムをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.2%のホウ素をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.1%および約0.7%のマンガンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 含有量が約86%から約89%の銅、
含有量が約0.1%から約0.8%の硫黄、
含有量が約7.5%から約8.5%のスズ、
含有量が0.09%未満の鉛、
含有量が1.0%から約5.0%の亜鉛、および
含有量が約1.0%のニッケル、
を含む合金組成物。 - 0.02%未満から約0.2%の鉄をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 0.02%未満のアンチモンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.05%のリンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.005%のアルミニウムをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 0.005%未満のケイ素をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.1%および約0.7%のマンガンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.2%のジルコニウムをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.2%のホウ素をさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- 約0.1%および約0.7%のマンガンをさらに含む、請求項1に記載の合金組成物。
- ベースインゴットを温度華氏約2100Fに加熱して溶融物を形成する段階と、
溶融物の加熱を停止し、硫黄を除く添加剤を15から20秒の間溶融物中に投入する段階と、
溶融物から少なくとも部分的な量のスラグを掬い取る段階と、
溶融物を温度華氏約2140Fに加熱する段階と、
溶融物の加熱を停止し、溶融物中に硫黄を投入する段階と、
溶融物を温度華氏約2150Fに加熱する段階と、
溶融物からスラグを除去する段階と、
を含む、請求項1に記載の銅合金を製造するための方法。 - るつぼ内でベースインゴットを加熱する前に、るつぼの底部にグラファイトを配置する段階をさらに含む、請求項21に記載の製造方法。
- るつぼがガス炎炉を使用して加熱される、請求項22に記載の方法。
- るつぼが誘導炉を使用して加熱され、溶融物が誘導撹拌を受ける、請求項22に記載の製造方法。
- 硫黄を投入した後、溶融物にリンを投入する段階をさらに含む、請求項21に記載の方法。
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