JP2015533949A - 抗菌性を有する白色銅合金 - Google Patents
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Abstract
Description
この出願は、2012年10月26日に出願された米国特許仮出願第61/718,857の優先権を主張し、この出願はそのすべてを参照によってここに組み込む。
C99760合金及びC99770合金は、砂型鋳造に適した実施及び永久鋳型鋳造に適した実施を含む。C79880合金は、鍛造合金用の実施を含む。
本発明の所定の実施形態の相が研究された。図6A〜B、図7A〜Dは対応する相状態図を示す。これらは平衡及び非平衡(シェイル計算(Scheil calculation))の両方の条件に対して描かれている。評価された実施は、62%Cu、8%Ni、15%Zn、12%Mn、0.4%Sの組成を有する。また、0.8%Sbの添加の効果も示されている。
白色金属合金は、(平衡速度で冷却された場合には)多くの金属間化合物を含んでいる。上述の実施形態の集合相状態図(phase assemblage diagram)が図8A〜8Dに示されている。この合金は以下の相を室温で含んでいる。
液相線温度=975℃
固相線温度=900℃
(室温において存在する相の相対量)
100Kgの合金全体はそれぞれの相を以下の量(kg)で含有する。
本発明の所定の実施形態の相が研究された。図8A〜8Bは、対応する相状態図を示す。評価された実施は、68%Cu、5%Ni、11%Zn、11%Mn、0.3%Sの組成を有する。また、0.6%Sbの添加の効果も示されている。
図9A〜図9Fは、上述のアンチモンを有さない、C99770からの変形合金の集合相状態図(平衡‐図9A、9B、シェイル冷却‐図9E)、及び0.6%のアンチモンを有するC99770合金の実施の集合相状態図(平衡‐図9C、9D、シェイル冷却‐図9F)を示す。シェイルのシミュレーションによれば、C99770合金は、微量(〜1重量%)のMnSを有する単一相合金である。現実の鋳造プロセスでは、結果は平衡状態とシェイル状態との間のどこかにあるはずである。0.6Sbの添加は1重量%程度のNiSb化合物の形成を生じさせたが、液相線温度又は固相線温度を変化させなかった。
(室温において存在する相の相対量)
100Kgの合金全体はそれぞれの層を以下の量(kg)で含有する。
銅合金は、約15%より多く含有する場合に所定の環境において脱亜鉛をこうむることが知られている。しかし、大量の亜鉛は銅の相をすべてアルファ相から2相(duplex)又はベータ相へ変化させる。また、他の元素は銅の相を変化させることが知られている。複合材料「亜鉛同等物」が銅相への影響を評価するために使用される。
Zn同等物=(100*X)/((X+銅%)
焼鈍の研究が、図4Aに79880−030713−P4H6−7としてリストされた組成に対して行われた。この焼鈍の研究は、以下のパラメータを有していた。
1.0.5インチ厚みの永久鋳型鋳造された平板が、900℃で2時間、均一化され、熱間条件で圧延された;
2.エッジ亀裂が現れたので、800℃で間欠的に焼鈍され、熱間圧延が2回行われ、厚みが0.150インチに低減された;
3.これら熱間圧延されたシートは700℃で1時間、焼鈍され、空気中で冷却され、次いで0.040インチの厚みまで数回冷間圧延された;
4.冷間圧延されたシートからのサンプルが引張測定及び硬さ測定のために切り出された;
5.引張試験が冷間圧延及び焼鈍の条件で行われた。焼鈍は1100F、1200F、及び1290F(593℃、650℃、及び700℃)で1時間、行われた。
目的は、合金C99760と合金C99770とが色において、六価クロムでメッキされた(CP)部品との比較においてどのくらい近いかを示すことである。このために、標準的な六価クロムでメッキされた(CP)被覆が使用される。六価クロムでメッキされた(CP)被覆は、この試験が基づくゼロとして規定された。図10は、バフ研磨されたC99760及びC99770に対する、明るさ、赤又は緑の値、及び青又は黄の値を基準の被覆との比較で示す。これらデータは、C99760がCP部品から2.1ユニットだけ暗く、2.15ユニット赤く、8.37ユニット黄色であることを示している。図11は反射率の比較を示す。CP被覆の反射率は予定の100から66.511である。合金C99760及び合金C99770の場合には、反射率の値はわずかに低下し、それぞれ62.464及び63.786であった。白色合金はバフ研磨された状態で使用されるので、これらデータは2つの白色合金がCP被覆に対して遜色がないことを示している。
走査型電子顕微鏡(SEM)は、光学顕微鏡が可視光を使用するように、撮像のために電子を使用する。撮像は通常、細かいトポグラフィー的特徴の最良の分解能のために二次電子(SE)を使用して行われる。代替的に、後方散乱した電子(BE)による撮像は、原子番号に基づくコントラストを与えて、顕微鏡的組成の変化を分解するとともに、トポグラフィー的情報を与える。化学的定量分析及び化学的定性分析を、エネルギー分散型X線スペクトロメトリー(EDS)をSEMとともに使用して行うことができる。試験室によって使用される機器には、炭素及び炭素より大きな原子番号を有する元素を検知することができる(すなわち、水素、ヘリウム、リチウム、ベリリウム、及びボロンは検知できない)軽元素検知器が設けられている。
<C99760>
微細構造が、上述に説明されたようにC99760:66.11 Cu, 10.28 Ni, 10.90 Zn, 10.86 Mn, 0.021 S, 0.441 Sb, 0.408 Sn, 0.537 FE, 0.385 AI, 0.022 P, 0.002 Si and 0.015 Cの実施に対して研究された。
C99770の微細構造は、C99760: 99770−052313−P7H 1−7: 67.71 Cu, 5.32 Ni, 11.99 Zn, 12.88 Mn, 0.011 s, 0.514 sb, 0.669 sn, 0.508 fe, 0.344 ai, 0.031 p, 0.007 Pb, 0.002 Si and 0.004 Cの実施に対して上述に説明したように研究された。
C79880の2つのサンプルが研究された。これらサンプルは、図4Aの79880−030813−P4H5−9の実施に基づいている。
図16A〜図16F(BE及びEDS画像)及び図17A〜図17J(SEM及び元素分析)はサンプル1に関し、サンプル1は、C79880の冷間圧延された実施であった。
図18A〜図18H(BE及びEDS画像)及び図19A〜図19J(SEM及び元素分析)はサンプル1に関し、サンプル1は、C79880の永久鋳型の実施であった。
図20A〜図20H(BE及びEDS画像)及び図21A〜図21J(SEM及び元素分析)はサンプル1に関し、サンプル1はC79880の冷間圧延され、焼鈍された実施であった。
試験されたC99760及びC99770の機械的特性は優れた結果を示した。例えば、
・冷間圧延された状態にあるUTS及びYSは、洋銀(C74500 and C78200)及び白銅(C71000)のUTS及びYSよりも高い。
・焼鈍された状態にある機械的特性は洋銀(C78200)の機械的特性と同様である。
・これら機械的特性は、平板状、棒状、筒状の製品に対して白色金属が洋銀及び白銅と匹敵するということを示している。
・他の利点は、抗菌性の特徴及び白色の色である。
C99770の実施は、C99760よりわずかに良好な評価を有する。これはまた、切りくずの形態からも明白である。しかし、C99770及びC99760は、他の銅色の合金と比べても遜色ない。
1.CF=(E1/E2)×100
2.CF=切削力
3.「既知の」合金C36000(CDA)の始動中に使用されるエネルギー
4.新規な合金の始動中に使用されるエネルギー
5.送り速度=.005IPR
6.スピンドルスピード=1599RPM
7.切削深さ=切削の半径方向深さ=0.038インチ
Claims (22)
- 61〜67の銅、
8〜12のニッケル、
8〜14の亜鉛、
10〜16のマンガン、
0.25までの硫黄、及び
0.1〜1.0のアンチモン
を備える組成。 - 0.2〜1.0の錫をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の組成。
- 0.6未満の鉄を特徴とする請求項1に記載の組成。
- 0.6未満のアルミニウムを特徴とする請求項1に記載の組成。
- 0.06未満のリンを特徴とする請求項1に記載の組成。
- 0.09未満の鉛を特徴とする請求項1に記載の組成。
- 0.05未満の珪素を翌朝とする請求項1に記載の組成。
- 0.10未満の炭素を特徴とする請求項1に記載の組成。
- 66〜70の銅、
3〜6のニッケル、
8〜14の亜鉛、
10〜16のマンガン、
0.25までの硫黄、
0.1〜1.0のアンチモン
を備える組成。 - 0.2〜1.0の錫を特徴とする請求項9に記載の組成。
- 0.6未満の鉄を特徴とする請求項9に記載の組成
- 0.6未満のアルミニウムを特徴とする請求項9に記載の組成。
- 0.05未満のリンを特徴とする請求項9に記載の組成。
- 0.09未満の鉛を特徴とする請求項9に記載の組成。
- 0.05未満の珪素を特徴とする請求項9に記載の組成。
- 0.10未満の炭素を特徴とする請求項9に記載の組成。
- 66〜70の銅、
3〜6のニッケル、
10〜14の亜鉛、
10〜16のマンガン、
0.25までの硫黄、及び
0.1〜1.0のアンチモン
を備える組成。 - 約0.4の鉄を特徴とする請求項17に記載の組成
- 約0.05のリンを特徴とする請求項17に記載の組成。
- 0.09未満の鉛を特徴とする請求項17に記載の組成。
- 0.05未満の珪素を特徴とする請求項17に記載の組成。
- 0.10未満の炭素を特徴とする請求項17に記載の組成。
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