JP2505611B2

JP2505611B2 - 快削銅合金

Info

Publication number: JP2505611B2
Application number: JP2078932A
Authority: JP
Inventors: 敏行大迫; 公一横沢
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH03281749A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、機械部品、バルブなど切削加工部品用材料
として用いられる快削銅合金に関する。

【従来の技術】

0.6〜3.7重量％のPbを含有するCu−Zn合金（快削黄
銅）は、Pbの添加によって切削抵抗を低下させた銅合金
であり、被削性に優れるので機械部品などの切削加工用
材料として従来より広く用いられてきた。しかし、近年
では機械部品の微小化、加工精度の向上など、加工技術
に対する要求が厳しくなる一方で、自動工作機械の普及
により、特に工具の長寿命化が重要な課題となってきて
いる。切削加工方法としては、平削り、フライス削り、施
削、穴あけなどがあるが、このうちドリルによる穴あけ
加工は他の加工方法に比べて工具の損耗が激しい。ドリル加工においても近年は、細穴加工、深穴加工な
ど加工条件がより厳しくなっており、従来の快削黄銅を
用いた場合には、ドリルの損耗や破損が起こりやすく、
また十分な加工精度が得られない場合があるなどの問題
があった。そのため、工具の改良ばかりでなく被削材に対して
も、従来よりさらに高い被削性が要求されるようになっ
ている。

【発明が解決しようとする課題】

本発明はこのような従来材料の欠点を解決し、Cu−Zn
−Pb系合金の被削性を改善して、ドリルなどの加工工具
の長寿命化および加工精度の向上を達成しようとするも
のである。

【課題を解決するための手段】

本発明者らは、上記課題の解決のためにCu−Zn−Pb系
合金に種々の検討を加えた結果、合金中のβ相量を１〜
20体積％とすること、並びに合金中の不純物Siを0.001
重量％以下及びＰを0.003重量％以下とすることによ
り、ドリルによる穴開け加工時の被削性、特に穿孔性が
著しく改善され、加工精度が向上すると共に、工具寿命
も大きく改善されることを見出し、本発明の第１に至っ
た。すなわち本発明の第１は、59〜64重量％のCuと、0.
5〜４重量％のPbとを含み、かつＰの含有量が0.003重量
％以下及びSiの含有量が0.001重量％以下であって、残
部が実質的にZnからなり、合金中のβ相量が体積にして
１〜20体積％であることを特徴とする快削銅合金であ
る。また、銅合金中の不純物Si及びＰをそれぞれ0.001重
量％以下とすることによって、工具寿命がさらに改善さ
れることを見出し、本発明の第２に至った。すなわち、
本発明の第２は、59〜64重量％のCuと、0.5〜４重量％
のPbとを含み、かつＰ及びSi含有量がそれぞれ0.001重
量％以下であって、残部が実質的にZnからなり、合金中
のβ相量が体積にして１〜20体積％であることを特徴と
する快削銅合金である。

【作用】

Pbはα黄銅中に固溶せず、分散相として存在する。こ
のPb相は潤滑作用を有し、切削抵抗を低下させるので、
0.5〜４重量％含有される。ここでPb含有量が0.5重量％
未満では充分な潤滑作用が得られず、一方４重量％を超
えて含有すると熱間加工が困難となるので、Pb含有量は
0.5〜４重量％とする。 Cuについては、64重量％を超えると工程の如何にかか
わらず、β相が出現しなくなるので、64重量％以下とす
る必要がある。またCuが59重量％未満ではβ相量が20体
積％を超えて切削抵抗が上昇すると共に、冷間加工性が
低下するので、Cu含有量は59重量％以上とする必要があ
る。上記のCu成分範囲においては、焼鈍条件によってβ相
の量及び分布が変化する。ここでβ相量を１〜20体積％
とするのは、１体積％未満のβ相量では特に深穴加工の
場合の切削抵抗増加が著しく、工具寿命の低下や寸法精
度の低下の原因となるためである。一方、β相量が20体
積％を超えると、切削抵抗が上昇すると共に切削面が粗
く成って加工精度が低下する。したがって、β相量は１
〜20体積％とする必要がある。さらに、SiとＰの含有量をそれぞれ0.001重量％以下
とするのは、これらの元素は、0.001重量％を超えて含
まれると、銅合金中に普通に含まれるFeなどの不純物と
化合して、硬い分散相を形成し、これが工具の磨り減り
摩耗を引き起こして、工具寿命を著しく低下させるから
である。本発明合金の製造にあたっては、普通の大気溶解、雰
囲気溶解などによって処理され、得られた鋳塊は、熱間
圧延や熱間押出し加工の後、冷間圧延や冷間伸線と焼鈍
を繰り返すことにより、所望の形状に加工される。尚、
本発明合金におけるβ相の量及び分布は、工程途中にお
いて素材の焼鈍条件によって変化させ得るものであり、
その最適条件は、材料に供与される切削加工条件によっ
て決められる。

【実施例】

銅スクラップ（上故銅）及び快削黄銅スクラップを所
定の組成となるように配合し、高周波溶解炉を用いて、
５種の合金を大気中で溶解・鋳造した。また市販の電気
銅、電気亜鉛、粒状鉛を原料として用いた４種の合金も
作成した。第１表に各合金の化学分析値を示す。各鋳塊を750℃で熱間押出し5.0mm径の棒材とした。そ
の際、Pbを本発明の成分範囲より多く含む鋳塊No.9は熱
合割れを生じ、以後の加工ができなかった。本発明の成分範囲にあって、熱間割れを生じなかった
No.2およびNo.4〜５の棒材、並びに本発明の成分範囲外
にあって、熱間割れを生じなかったNo.1、No.3およびN
o.6〜８の棒材を冷間伸線と450℃、１時間の焼鈍を繰返
すことにより2.5mm径とした。この線材を350〜700℃の
各温度で１時間の焼鈍を行ってβ相量を種々に変化させ
た。その後、再び冷間伸線を行って2.0mm径線材とし
た。これらの線材を本発明のβ相量範囲に従い分類して、
本発明合金６種、比較合金７種を被削性試験に供した。
各合金中のβ相量については、Ｘ線回析法により、α，
β各相の回析ピーク強度の比から求めた。尚、Ｘ線回析法による測定値をもってβ相量を同定す
ることを裏付ける為に、粗大なβ相組織を有する一部の
試料については、光学顕微鏡観察における各相の面積比
からもβ相量を求めたが、両者の値はほぼ一致した。本発明合金及び比較合金の焼鈍条件及びβ相量測定結
果を第２表に示す。各合金の被削性は、以下の試験をおこなって評価し
た。まず1mm径の高速度鋼ツイストドリルを用いて深さ7
mmの穴開け加工を100回行い、穴径を測定し、1mm±10μ
ｍ以内のものを良品、それ以外を不良品とした。各合金
について、不良発生率を第２表に示す。また穴開け加工
を1000回を超えて続けた結果、工具が破損するか、不良
発生率が１％になるまでの穴開け回数をもって工具寿命
を表したものを第２表に併せて示す。本発明合金は1000回までの加工で不良は全く発生せ
ず、工具寿命はいずれも29000回以上である。それに対
し比較合金では、不良発生が多く、工具の寿命が10000
回末端が多く、高々25000回であって被削性に劣ること
が分かる。

【発明の効果】

上記のように、本発明合金は被削性に優れる銅合金で
あり、これを切削加工用材料として用いることにより、
機械部品などの加工精度を高めると共に、工具寿命を向
上させることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】59〜64重量％のCuと、0.5〜４重量％のPb
とを含み、かつＰ及びSiの含有量がそれぞれ0.001重量
％以下であって、残部が実質的にZnからなり、合金中の
β相量が体積にして１〜20体積％であることを特徴とす
る快削銅合金。
【請求項２】59〜64重量％のCuと、0.5〜４重量％のPb
とを含み、かつＰの含有量が0.003重量％以下及びSiの
含有量が0.001重量％以下であって、残部が実質的にZn
からなり、合金中のβ相量が体積にして１〜20体積％で
あることを特徴とする快削銅合金。