JP2017197847A - 低下したニッケル含有率を有する白色銅合金 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明の少なくとも1つの態様の特徴は、特許請求する銅基合金が、白色または銀色の外見を有していて、さまざまなタイプの装飾用品、とりわけ(限定されるものではないが)建築用および工務店用金物の製造に適したものになっていることである。それはさらに、一体式の形において、または、本発明の合金の色、耐変色性および抗菌性および他の性質により、特定の用途に独自に合わせた特徴を備える新規材料系を生み出すことが可能である場合、他の材料との複合体系の一部として、用いることができる。
(2)本発明の少なくとも1つの態様のさらに他の特徴は、該合金が、亜鉛およびマンガンの両方と、従来の白色銅基合金に比べ低下したレベルのニッケルとを含有することである。
本発明の少なくとも1つの態様の他の特徴は、ニッケルも鉄も有さない合金と比較して改善された
(3)色および
(4)耐変色性および
(5)耐汚染性
を得るために、ニッケルの代わりに、またはニッケルに加えて、鉄を用いることができることである。
(6)本発明の少なくとも1つの態様の他の特徴は、該合金が、白い外観と、米国の循環貨幣に用いられているCDA合金C713と同様の導電性を有することである。
(7)本発明の少なくとも1つの態様のさらに他の特徴は、該合金が、ステンレス鋼と同様の外見を有し、ステンレス鋼と同範囲の導電性も示すことである。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Fe、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。この合金は、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、および0.5%〜3.5%のNiを含有することが好ましい。より好ましくは、それは、13%〜16%のZn、14%〜17%のMn、および1.5%〜2.5%のNiを含有する。それは、最大0.3重量%のZrを含有することもできる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Ni、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。好ましくは、この合金は、Niを不純物としてのみ含有し(すなわち約0.1%未満)、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、および0.5%〜2.5%のFeからなる。より好ましくは、それは、15%〜18%のZn、14%〜17%のMn、および0.5%〜1.5%のFeを含有する。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。この合金は、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、0.5%〜3.5%のNiおよび0.1%〜1%のFeを含有することが好ましい。より好ましくは、それは、13%〜16%のZn、14%〜17%のMn、1.5%〜2.5%のNiおよび0.2%〜0.6%のFeを含有する。この合金はさらに、最大1.0%のAlを含有することができる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、MgおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。この合金は、10%〜18%のZn、4%〜7%のMn、4%〜9%のNiおよび0.05%〜0.2%のZrを含有することが好ましい。より好ましくは、それは、12%〜16%のZn、4%〜6%のMn、5%〜9%のNiおよび0.05%〜0.15%のZrを含有する;該組み合わせは、4%IACS〜7%IACSの導電率を有する。
[1]a)6〜25重量%の亜鉛、
b)7〜17重量%のマンガン、
c)0.1〜2.5重量%の鉄、および
d)残余分の銅
からなる銅合金を含む製品であって、該銅合金が、−2〜3のCIELAB a*値および−2〜10のCIELAB b*値を有する、製品、
[2]22mm×22mmの正方形の該銅合金が、コーティングされていない銅合金の表面上にある5〜20μlの懸濁液中の細菌の99.9%を曝露から120分以内に不活性化し、該懸濁液は、1ミリリットルあたり106〜108コロニー形成単位の該細菌を含み、該細菌は大腸菌または黄色ブドウ球菌である、[1]に記載の製品、
[3]銅合金が、12〜20重量%の亜鉛、10〜17重量%のマンガン、および0.5〜2.5重量%の鉄を含む、[1]または[2]に記載の製品、
[4]銅合金が、15〜18重量%の亜鉛、14〜17重量%のマンガン、および0.5〜1.5重量%の鉄を含む、[1]〜[3]いずれかに記載の製品
に関する。
[0026]組成物はすべて重量百分率で与えられている。Cu−18Zn−17Niとして挙げられている組成物は、公称18重量%のZn、17重量%のNiおよび残余の銅および必然的な不純物を意味する。同様の形で挙げられている他の組成物は、この例の類推によって理解することができる。
最低50重量%のCuを1以上の元素構成要素とともに有する合金、または、Cuの百分率が他のあらゆる構成要素より多い多成分合金
と定義されるものとする。
色(D65光源および観測視野10°でd/8球面形状(sphere geometry)(正反射を包含する)の分光光度計で測定)が、CIE1976L*a*b*(CIELAB)目盛りで−2≦a*≦3および−2≦b*≦10を満たす
と定義されるものとする。
コーティングされていない表面上に置かれた懸濁液中の細菌の99.9%が120分以内の暴露で不活性化する
と定義されるものとする。
[0031]“耐変色性”は、これ以降、以下:
ヒトの皮膚または体液と接触させずに20〜25℃の空気中で30日間暴露した後、最初の色と最終的な色の間の色の変化ΔECMC(ASTM D2244−07、2〜3頁に定義されている)が1未満である
と定義されるものとする。
150℃の空気中で24時間暴露した後、最初の色と最終的な色の間の色の変化ΔECMC(ASTM D2244−07、2〜3頁に定義されている)が20未満である
と定義されるものとする。
白とみなすためには、銅合金はa*およびb*の両方に関し先に挙げた制約を満たしていなければならない;すなわち、a*は好ましくは約−2〜約+3であり、b*は好ましくは約−2〜約+10である。より好ましくは、a*が約−2〜約+2であると同時にb*が約−2〜約+8である。もっとも好ましくは、a*が約−2〜約+1であると同時にb*が約−2〜約+7である。一方または他方を満たすが両方ともは満たさない合金は、白とみなさない。例えば、合金C2(Cu−30Zn)は(−1.5、21.5)のCIELABa*、b*値を有する;これは白に関するa*の範囲に入っているが(赤みが少ない)、白とみなすための最大許容b*を超えており、したがって、合金C2は黄色い銅合金である。他の例は、CIELABa*、b*値が(3.7、8.2)である合金C4(Cu−10Ni−1Fe)である;b*値は白の範囲内にあるが(黄色みが少ない)、許容a*を超えており、視覚的に赤みを帯びている。さらに、上記範囲内に端点(endpoint)を有する範囲が、それらの端点または範囲を具体的に挙げていなくても考えられる。例えば、a*の値の範囲は−1.9、−1.8、−1.7などから+2.7、+2.8および+2.9の下側端点を有することができる一方、上側端点は+2.9、+2.8、+2.7などから−1.7、−1.8および−1.9であることができる。値b*に関する同様の端点も考えられる。また、a*の範囲のいずれかをb*の範囲のいずれかとを組み合わせることも考えられる。例えば、a*の値の範囲は−2〜+2であることができ、b*の値の範囲は−2〜約+10であることができる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Fe、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。これらの合金は、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、および0.5%〜3.5%のNiを含有することが好ましい。より好ましくは、それは、13%〜16%のZn、14%〜17%のMn、および1.5%〜2.5%のNiを含有する。これらの合金は、最大0.3重量%のZrを含有することもできる。もっとも好ましい態様において、上記組成物の合金はまた、白い銅基合金である;すなわち、それらは、a*が好ましくは約−2〜約+3である一方、b*が好ましくは約−2〜約+10であるCIELAB値を有する。より好ましくは、a*が約−2〜約+2であると同時にb*が約−2〜約+8である。もっとも好ましくは、a*が約−2〜約+1であると同時にb*が約−2〜約+7である。上記組成物は、上記CIELAB値の各範囲と組み合わせることができると考えられる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Ni、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。好ましくは、これらの合金は、Niを不純物としてのみ含有し(すなわち約0.1%未満)、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、および0.5%〜2.5%のFeを有する。より好ましくは、これらの合金は、15%〜18%のZn、14%〜17%のMn、および0.5%〜1.5%のFeを含有する。もっとも好ましい態様において、上記組成物の合金はまた、白い銅基合金である;すなわち、それらは、a*が好ましくは約−2〜約+3である一方、b*が好ましくは約−2〜約+10であるCIELAB値を有する。より好ましくは、a*が約−2〜約+2であると同時にb*が約−2〜約+8である。もっとも好ましくは、a*が約−2〜約+1であると同時にb*が約−2〜約+7である。上記組成物は、上記CIELAB値の各範囲と組み合わせることができると考えられる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Mg、ZrおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。これらの合金は、12%〜20%のZn、10%〜17%のMn、0.5%〜3.5%のNiおよび0.1%〜1%のFeを含有することが好ましい。より好ましくは、これらの合金は、13%〜16%のZn、14%〜17%のMn、1.5%〜2.5%のNiおよび0.2%〜0.6%のFeを含有する。これらの合金はさらに、最大1.0%のAlを含有することができる。もっとも好ましい態様において、上記組成物の合金はまた、白い銅基合金である;すなわち、それらは、a*が好ましくは約−2〜約+3である一方、b*が好ましくは約−2〜約+10であるCIELAB値を有する。より好ましくは、a*が約−2〜約+2であると同時にb*が約−2〜約+8である。もっとも好ましくは、a*が約−2〜約+1であると同時にb*が約−2〜約+7である。上記組成物は、上記CIELAB値の各範囲と組み合わせることができると考えられる。
Sn、Si、Co、Ti、Cr、MgおよびAgからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;ならびに
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つを含有することができる。これらの合金は、10%〜18%のZn、4%〜7%のMn、4%〜9%のNiおよび0.05%〜0.2%のZrを含有することが好ましい。より好ましくは、該合金は、12%〜16%のZn、4%〜6%のMn、5%〜9%のNiおよび0.05%〜0.15%のZrを含有する。より好ましい態様において、上記組成物のそれぞれはまた、4%IACS〜7%IACSの導電率を有する。もっとも好ましい態様において、上記組成物の合金はまた、白い銅基合金である;すなわち、それらは、a*が好ましくは約−2〜約+3である一方、b*が好ましくは約−2〜約+10であるCIELAB値を有する。より好ましくは、a*が約−2〜約+2であると同時にb*が約−2〜約+8である。もっとも好ましくは、a*が約−2〜約+1であると同時にb*が約−2〜約+7である。上記組成物は、上記CIELAB値の各範囲と組み合わせることができるほか、上記導電率特性のそれぞれと組み合わせることができると考えられる。
1)6〜25%の亜鉛、4〜17%のマンガン、0.1〜3.5%のニッケルおよび残余分のCu;ならびに、
2)1)と同様で、Sn、Si、Co、Ti、Cr、Fe、Mg、ZrまたはAgの少なくとも1つを0.5%およびP、B、Ca、Ge、SeまたはTeを最大0.1%有するもの。
4)1)または2)と同様で、0.1〜5%のニッケルおよび0.05%〜2.5%の鉄を有するもの。
6)13〜16%のZn、14〜17%のMn、および1.5〜2.5%のNiおよび残余分のCu。
8)12〜20%のZn、10〜17%のMn、および0.5〜2.5%のFeおよび残余分のCu。
10)13〜16%のZn、14〜17%のMn、1.5〜2.5%のNi、および0.2〜0.6%のFeおよび残余分のCu。
12)11)と同様で、最大0.3%のZrを有するもの。
14)12〜16%のZn、4〜6%のMn、5〜9%のNi、0.05〜0.15%のZrおよび残余分のCu。
を包含する。
[0046]組成物中のすべての成分に関し、上記範囲内に端点を有する範囲も、それらの端点または範囲を具体的に挙げていなくても考えられる。例えば、Znの値の範囲は、6.1%、6.2%、6.3%などから24.7%、24.8%および24.9%の下側端点を有することができる一方、上側端点は24.9%、24.8%、24.7%などから6.3%、6.2%および6.1%であることができる。他の成分の範囲に関しても同様の端点が考えられる。また、Znについて具体的に挙げる範囲のいずれかと、他の成分について具体的に挙げる範囲のいずれかとの組み合わせも考えられる。例えば、6%〜25%の亜鉛の範囲を、10%〜17%のMnおよび0.5%〜3.5%のNiの範囲と組み合わせることができる。
ΔE* ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
のように算出することができる。
ΔE* ab=[(ΔL*)2+(ΔC*)2+(ΔH*)2]1/2
[0059]他の計算された色差ΔECMC(英国のSociety of Dyers and ColouristsのColour Measurement Committee(CMC)により定義されているとおり)は、単一の数字で色調の合否を決定する方程式(single-number shade-passing equation)(同様にASTM D2244−07ε1に定義されている)として用いるためのものである。それはCIELCH円筒座標に基づく許容範囲系として開発されており、標準色(色空間内の特定点)周囲の楕円を定義し、その範囲内では、標準からの差は意図する用途に関し許容可能である。色差ΔECMCは、以下:
ΔE* CMC=cf[(ΔL*/(l・SL))2+(ΔC*/(c・SC))2+(ΔH*/(SH)))2]1/2
により与えられる。
[0073]E.Coliで試みた本発明の合金の抗菌試験の結果を表5および図4に示す。比較のために、E.Coliで試みられている商業的合金に関する公表されている情報(WilksおよびKeevilから)を以下に包含させる。
〔1〕ステンレス鋼および“洋銀”の1つと同様の外観を有する有効に抗菌性の銅合金であって、該銅合金が、
a)6〜25%の亜鉛(Zn)
b)4〜17%のマンガン(Mn)、
c)0.1〜3.5%のニッケル(Ni)、
d)実質的にCuである残余分;および
e)白い外観を示し有効に抗菌性であるa〜dの組み合わせ、
を含む、前記銅合金。
〔2〕実質的にCuである残余分が、
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Fe、Mg、Zr、Agからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;および
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つも含有する〔1〕に記載の銅合金であって、前記合金が、60分未満の完全不活性化までの時間を有する、前記銅合金。
〔3〕ステンレス鋼および“洋銀”の1つと同様の白い外観の銅合金であって、該銅合金が実質的に
a)6〜25%の亜鉛(Zn)、
b)4〜17%のマンガン(Mn)、
c)0.1〜2.5%の鉄(Fe)、
d)実質的にCuである残余分
e)ここにおいて、a〜dの組み合わせは、白い外観を示し、有効に抗菌性である、
からなる、前記銅合金。
〔4〕実質的に銅である残余分が、
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Ni、Mg、Zr、Agからなる群の少なくとも1つを最大0.5%、および
P、B、Ca、Ge、Seからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つも含有する、〔3〕に記載の銅合金。
〔5〕ステンレス鋼および“洋銀”の1つと同様の白い外観の銅合金であって、該銅合金が実質的に
a)6〜25%の亜鉛(Zn)、
b)4〜17%のマンガン(Mn)、
c)0.1〜5%のニッケル(Ni)、
d)0.05〜2.5%の鉄(Fe)、および
e)実質的にCuである残余分;
f)ここにおいて、a〜eの組み合わせは、有効に抗菌性であり、白い外観を有する、
からなる、前記銅合金。
〔6〕Sn、Si、Co、Ti、Cr、Mg、Zr、Agからなる群の少なくとも1つを最大0.5%、および
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つも含有する、〔5〕に記載の銅合金。
〔7〕組み合わせが、大気中での室温暴露において耐変色性を示し、60分未満の完全不活性化までの時間を有する、〔1〕に記載の銅合金。
〔8〕12〜20%のZn、10〜17%のMnおよび0.5〜3.5%のNiを含有する、〔7〕に記載の銅合金。
〔9〕13〜16%のZn、14〜17%のMnおよび1.5〜2.5%のNiを含有し、前記完全不活性化までの時間が20分未満である、〔8〕に記載の銅合金。
〔10〕最大0.3重量%のZrを含有する、〔1〕に記載の銅合金。
〔11〕有効に抗菌性であり、Niを不純物としてのみ含有する、〔3〕に記載の銅合金。
〔12〕12〜20%のZn、10〜17%のMn、および0.5〜2.5%のFeを含有する、〔11〕に記載の銅合金。
〔13〕15〜18%のZn、14〜17%のMn、および0.5〜1.5%のFeを含有する、〔12〕に記載の銅合金。
〔14〕耐高温変色性を示す、〔5〕に記載の銅合金。
〔15〕12〜20%のZn、10〜17%のMn、0.5〜3.5%のNiおよび0.1〜1.0%のFeを含有する、〔14〕に記載の銅合金。
〔16〕13〜16%のZn、14〜17%のMn、1.5〜2.5%のNiおよび0.2〜0.6%のFeを含有する、〔15〕に記載の銅合金。
〔17〕以下の少なくとも1つを含有する、〔14〕に記載の銅合金:
最大1.0%のAl;ならびに
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Mg、Zr、Agからなる群の少なくとも1つを最大0.5%、および;
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つ。
〔18〕白い外観を有し、接触による変色に対し耐性を示し、C713の直接的代用物として貨幣用途に用いられる銅合金であって、該銅合金が、
a)6〜25%の亜鉛(Zn)、
b)4〜17%のマンガン(Mn)、
c)0.1〜9.0%のニッケル(Ni)、
d)実質的にCuである残余分;および
e)白い外観を有し、有効に抗菌性であり、60kHz〜480kHzの渦電流ゲージ励振周波数において2.5%IACSを超える導電率を有する、前記a〜dの組み合わせ、を含む、前記銅合金。
〔19〕実質的にCuである残余分が、
Sn、Si、Co、Ti、Cr、Fe、Mg、Zr、Agからなる群の少なくとも1つを最大0.5%;および
P、B、Ca、Ge、Se、Teからなる群の少なくとも1つを最大0.1%、
の少なくとも1つも含有する、〔18〕に記載の銅合金。
〔20〕〔19〕に記載の銅合金であって、
前記導電率が4%IACS〜7%IACSであり;
そしてさらに、60分未満の完全不活性化までの時間を有する、
前記銅合金。
〔21〕〔19〕に記載の銅合金であって、
最大0.3重量%のZrを含有し;そして
完全不活性化までの時間が30分未満である、
前記銅合金。
〔22〕〔21〕に記載の銅合金であって、
10〜18%のZn、4〜7%のMn、4〜9%のNiおよび0.05〜0.20%のZrを含有し;そして
完全不活性化までの時間が20分未満である、
前記銅合金。
〔23〕〔22〕に記載の銅合金であって、
12〜16%のZn、4〜6%のMn、5〜9%のNiおよび0.05〜0.15%のZrを含有し;そして
完全不活性化までの時間が15分未満である、
前記銅合金。
〔24〕貨幣地板に形成されている、〔18〕に記載の銅合金。
Claims (4)
- a)6〜25重量%の亜鉛、
b)7〜17重量%のマンガン、
c)0.1〜2.5重量%の鉄、および
d)残余分の銅
からなる銅合金を含む製品であって、該銅合金が、−2〜3のCIELAB a*値および−2〜10のCIELAB b*値を有する、製品。 - 22mm×22mmの正方形の該銅合金が、コーティングされていない銅合金の表面上にある5〜20μlの懸濁液中の細菌の99.9%を曝露から120分以内に不活性化し、該懸濁液は、1ミリリットルあたり106〜108コロニー形成単位の該細菌を含み、該細菌は大腸菌または黄色ブドウ球菌である、請求項1に記載の製品。
- 銅合金が、12〜20重量%の亜鉛、10〜17重量%のマンガン、および0.5〜2.5重量%の鉄を含む、請求項1または2に記載の製品。
- 銅合金が、15〜18重量%の亜鉛、14〜17重量%のマンガン、および0.5〜1.5重量%の鉄を含む、請求項1〜3いずれかに記載の製品。
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