JP2019516868A - 無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットの製造方法およびこれにより得られるビレット - Google Patents

Abstract

無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得るための方法は、無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得る、無鉛または低鉛含有量の真鍮チップとグラファイト粉末との混合物に直接または反転のいずれかの押出成形を施すことを想定する。

Description

本発明は、真鍮ビレットを得るための方法に、およびこれにより得られる真鍮ビレットに関する。特に、本発明は、無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットに関する。

特に、真鍮は、慣例的に、鉛含有量が重量で０．１％未満である場合には「無鉛」、鉛含有量が重量で０．１％と０．２％の間で含まれる場合には「低鉛含有量」と規定されている。

周知のように、真鍮、銅（Ｃｕ）および亜鉛（Ｚｎ）の合金は、とりわけ、ケーシングプロセスによって半仕上げされた鋳物を得ることを可能とするその優れたキャスト加工性、およびチップ化加工によって適切に半仕上げされた製品を仕上げることを可能とする優れた機械加工性によって、製造工業において広く用いられる材料である。

真鍮の機械加工性は、それが含む鉛（Ｐｂ）の量に強く依存する。
しかしながら、ある加工物、たとえば蛇口または水、特に飲料水と接する他の部品を無鉛合金で作製する必要性が、近年生じている。主に、このような要求は、健康に良くないと考えられる結果、鉛が水に溶解することを防ぐ必要性から生じる。

したがって、非常に多くの製造者の研究開発努力が、伝統的な真鍮のそれらと類似の機械的特性および機械加工特性を有する無鉛真鍮の具現化に対処している。

この方向で、最も将来有望な取組みのうちの１つは、鉛のグラファイトへの置換である。これに関して、出願人は、発明番号第１０ ２０１３ ９０２１ ８１３６ ５号についてのイタリア特許出願の所有者である。

本発明は、この文脈の一部であり、特に、無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットの革新的な製造方法に、およびこれによって得られるビレットに関する。

本発明に係る方法の特徴および利点は、以下に示される説明から明らかであるだろう。

断面における、頭部および中央部において特徴付けられる、本発明に係る無鉛真鍮バーの２つの異なる拡大における、微細構造を示す図である。 断面における、頭部および中央部において特徴付けられる、本発明に係る無鉛真鍮バーの２つの異なる拡大における、微細構造を示す図である。 異なるチップ形態を示す、国際標準ＩＳＯ３６８５からの表である。

方法によれば、ビレットは、真鍮粉末およびグラファイト粉末を含む粉末の、直接または反転のいずれかの押出成形によって得られる。

押出成形は、粉末の焼結を達成するような温度条件で、かつたとえば１２０ミリメートル／秒の所定のパンチの前進速度で行われる。

たとえば、押出成形を行う前に、混合された粉末が、好ましくは融解温度未満の予熱温度まで、所定の時間間隔の間、予熱される。たとえば、混合された粉末は、７２０℃まで１時間予熱される。

真鍮粉末は、実質的に無鉛である、または低鉛含有量を有する。さらに、グラファイト粉末は、好ましくは、真鍮粉末に対して重量で０．５％〜２％の間の程度、好ましくは約１％で接合される。

様々な実施形態によれば、真鍮粉末は、スプラット冷却、溶解紡糸、霧化プロセスによって、沈殿などの化学反応によって、または破砕などの機械的プロセスによって得られる。

特に、霧化プロセスは、ガス霧化、真空または不活性雰囲気ガス霧化、水霧化、遠心霧化、回転ディスク霧化として、超速固化、超音波霧化によって行われることができる。

好ましくは、真鍮粉末は、たとえば５００μｍと５０μｍの間の広い粒径範囲を有し、このような広い範囲およびおそらく粒径の不規則な形状は、粉末の圧縮を促進する。

さらに、様々な実施形態によれば、破砕によってグラファイト粉末が得られる。
真鍮粉末およびグラファイト粉末は、たとえばミキサ／バッチャにおいて、所定の時間間隔の間、混合される。

様々な実施形態によれば、混合された粉末は、内部に吹かれる不活性ガスで充満された後、たとえば溶接によって密閉される、たとえば銅からなる缶と呼ばれる円筒形の容器に集められる。

たとえば、使用される不活性ガスは、アルゴン（Ａｒ）である。
容器は、押出成形機の中へ入れられ、予熱の後または加熱の間に、直接または反転のいずれかの押出成形が行われ、これにより、たとえば表面上に容器の材料を含む、複合ビレットを得る。

続いて、複合ビレットの容器の材料を除去するための剥離作業が行われ、これにより所望のビレットを得る。

さらに様々な実施形態によれば、押出プレスは混合された粉末を直接入れられ、直接所望のビレットを得る。これは、剥離作業を回避する。

さらなる様々な実施形態によれば、焼結前の混合された粉末が、たとえば容器の中または直接、押出プレスの中のいずれかで、プレス加工される。

実験的試験
たとえば、実験的試験において、
−約７０ミリメートルの直径の、第１の缶Ｃ１が、混合された無鉛真鍮およびグラファイト粉末を含んで準備され、１２０トンまで予め圧縮された。
−約７０ミリメートルの直径の、第２の缶Ｃ２が、混合された無鉛真鍮およびグラファイト粉末を含み、圧縮されなかった。

１時間、７２０℃までの予熱が、缶Ｃ１，Ｃ２の両方において行われた。２つの缶Ｃ１，Ｃ２は、その後、押出率８：１、パンチ速度１２ミリメートル／秒、および３０ミリメートルのビレットの最終直径で、直接押出成形を受けた。

缶Ｃ１からのバーＢ１および缶Ｃ２からのバーＢ２の、２つのバーが得られた。
両方のバーについて、最終密度は約８グラム／ｃｍ³であり、硬度ＨＶ_５Ｋｇは約８５であった。

図１および図２は、断面における、頭部および中央部において特徴付けられる、バーＢ１およびＢ２の２つの異なる拡大における微細構造を示す。

牽引試験は、両方のバーについて、約１７０ＭＰａのＲｐ０．２％、約３７０ＭＰａのＲｍ、および２３％のＡ％を示した。

このような試験は、これにより得られたバーが、従来のサイクルによって得られたバーのそれと互いに近似し実質的に等しい、機械的特性および微細構造的特性を有することを示す。

本発明の実施形態
本発明によれば、ビレットは、無鉛または低鉛含有量の真鍮チップおよびグラファイト粉末の混合物の、直接または反転のいずれかの押出成形によって得られる。

混合物は、予熱される、または、様々な実施形態において、押出成形の間加熱される。
用語「チップ」は、一般にもつれた、材料の概ね薄い条片を示す。たとえば、チップは、国際標準ＩＳＯ３６８５の表Ｇ．１に示される形態を有する（図３）。

真鍮チップは、無鉛または低鉛含有量の真鍮からなる半仕上げされた製品において行われるチップ除去による機械加工に由来する。

様々な実施形態によれば、真鍮チップは、ビレットがフラグメント化された無鉛または低鉛含有量の真鍮チップおよびグラファイト粉末の混合物の直接または反転のいずれかの押出成形によって得られるように、破砕によってフラグメント化される。

チップは、たとえば＜０．５ｍｍの粒径より小さな所定の粒径フラクション（真鍮フラグメント）の分離を伴う、たとえばミルにおける破砕、および残りのフラクションの再循環によって、フラグメント化される。

続いて、真鍮フラグメントは、均一な混合物を得るために、たとえば回転ミキサで、たとえば１％ｗ／ｗで、グラファイト粉末（たとえば、２０μｍの平均粒径）と混合される。

革新的には、本発明に係る方法は、粉末およびチップの比較的簡単な管理ならびに既存の押出プレスの使用を想定するため、工業的観点から極めて有利である。

特に、チップの使用は、有利には、遠隔の工場でのチップ化による機械的製造、ならびに主要工場におけるフラグメントの分離および押出成形を行うことを可能にする。チップは、粉末の運搬の問題を被ることなく、遠隔の工場から主要工場に運搬される。

Claims (13)

1. 無鉛または低鉛含有量の真鍮からなる半仕上げされた製品上のチップ除去による機械加工を行って所定の量のチップを得るステップと、
   所定の平均粒径を有する所定の量のグラファイト粉末を準備するステップと、
   前記量のチップにおいて所定の粒径より小さい粒径を有する真鍮フラグメントを分離するステップと、
   真鍮フラグメントをグラファイト粉末と混合して真鍮−グラファイト混合物を得るステップと、
   真鍮−グラファイト混合物を加熱して加熱された混合物を得るステップと、
   前記加熱された混合物に押出成形を施して前記無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得るステップと、を備える、無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得る方法。
2. 前記所定の量のチップはたとえばミルで破砕され、所定の粒径、たとえば０．５ミリメートルよりも小さい粒径を有する真鍮フラグメントが分離される、請求項１に記載の方法。
3. 前記混合物は、重量で０．５％〜１％の間のグラファイト粉末を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記混合物は、６００〜７８０℃の間の温度まで加熱される、請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 前記押出成形の間に焼結プロセスが起こる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記押出成形は直接法である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記押出成形は反転法である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記チップは、膨張したまたはもつれた、材料の薄い条片である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記チップ除去による機械加工のステップは、遠隔の工場で行われ、
   前記所定の量のチップは、主要工場に運搬され、
   前記真鍮フラグメントを分離するステップおよび前記加熱された混合物に押出成形を施すステップは、前記主要工場で行われる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレット。
11. 無鉛または低鉛含有量の真鍮からなる半仕上げされた製品上で行われるチップ除去による機械加工によって得られる所定の量のチップを提供するステップと、
    所定の平均粒径を有する所定の量のグラファイト粉末を提供するステップと、
    前記量のチップにおいて所定の粒径より小さい粒径を有する真鍮フラグメントを分離するステップと、
    真鍮フラグメントをグラファイト粉末と混合して真鍮−グラファイト混合物を得るステップと、
    真鍮−グラファイト混合物を加熱して加熱された混合物を得るステップと、
    前記加熱された混合物に押出成形を施して前記無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得るステップと、を備える、無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレットを得る方法。
12. 請求項１１に記載の、および請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
13. 請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の無鉛または低鉛含有量の真鍮ビレット。