JP2889829B2 - 無鉛快削青銅合金 - Google Patents
無鉛快削青銅合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造性及び耐食性等に
優れた無鉛快削青銅合金に係り、その主たる用途として
は、上水道用水栓金具・一般配管用接水金具、或いは淡
水・海水等の腐食雰囲気で使用される摺動部材があり、
その他、鉛害を排除しつつ被削性、耐圧性、健全性、耐
焼付性等を改善したいときに好適な材料である。
優れた無鉛快削青銅合金に係り、その主たる用途として
は、上水道用水栓金具・一般配管用接水金具、或いは淡
水・海水等の腐食雰囲気で使用される摺動部材があり、
その他、鉛害を排除しつつ被削性、耐圧性、健全性、耐
焼付性等を改善したいときに好適な材料である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、上水道用水栓金具・一般配管用
接水金具（以下、水栓金具と総称する）の構成材料に要
求される特性としては、複雑な形状の成形には鋳造法を
採用するから流動性に優れていること、肉厚不同を避け
得ず有害なポロシティが出易くなる為これを防止して健
全性を確保すべきこと、水栓金具として水漏れは許され
ないから高い機械的強度を有して耐圧性に優れているこ
と、加工部が多いため被削性が良いこと、上・下水及び
海水に接して耐食性が必要とされるから脱亜鉛腐食を有
効に防止できること、などがある。また、淡水、海水等
に接して耐食性が要求される摺動部材（以下、摺動部材
と総称する）の構成材料には、淡水、海水等に接して耐
食性が必要とされるから脱亜鉛腐食を有効に防止できる
こと、摺動特性を確保しなければならないから耐焼付性
に優れていること、などが要求される。従来は、これら
の要求をほぼ満たす材料として、黄銅系材料或いは青銅
系材料が使用されていた。
接水金具（以下、水栓金具と総称する）の構成材料に要
求される特性としては、複雑な形状の成形には鋳造法を
採用するから流動性に優れていること、肉厚不同を避け
得ず有害なポロシティが出易くなる為これを防止して健
全性を確保すべきこと、水栓金具として水漏れは許され
ないから高い機械的強度を有して耐圧性に優れているこ
と、加工部が多いため被削性が良いこと、上・下水及び
海水に接して耐食性が必要とされるから脱亜鉛腐食を有
効に防止できること、などがある。また、淡水、海水等
に接して耐食性が要求される摺動部材（以下、摺動部材
と総称する）の構成材料には、淡水、海水等に接して耐
食性が必要とされるから脱亜鉛腐食を有効に防止できる
こと、摺動特性を確保しなければならないから耐焼付性
に優れていること、などが要求される。従来は、これら
の要求をほぼ満たす材料として、黄銅系材料或いは青銅
系材料が使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の材
料では、次のように改善すべき点があった。すなわち、
水栓金具に利用される黄銅系材料として、ＪＩＳ・Ｈ・
３２５０・Ｃ３６０４，Ｃ３７７１（快削黄銅）がある
が、鉛が多く含まれるので鉛害が生じるし、接水部では
脱亜鉛腐食が起きる。これに対し、脱亜鉛腐食を防止し
たＪＩＳ・Ｈ・３２５０・Ｃ４６４１もあるが、これは
鉛を含まないので、被削性が不十分である。脱亜鉛腐食
を防止した快削黄銅も市販されているが、鉛が含まれる
ので鉛害が生じる。鉛をビスマスに置き換えた快削黄銅
もあるが、錫が添加されていないので脱亜鉛腐食が起き
易く、しかもミッシュメタルを含むため、高価である
（特開平５−２５５７７８号参照）。米国特許第５１６
７７２６号は、鉛をビスマスに置き換えた快削黄銅を開
示するが、高価なインジウムを含むから、コスト的に高
くつく。このインジウムに代えて燐を含むものもある
が、燐は原材料中の鉄と化合し、ハードスポットを生じ
るので、原材料を吟味しなければならず、やはりコスト
的に高くつく。一方、水栓金具に利用される青銅系材料
として、ＪＩＳ・Ｈ・５１１１・ＢＣ１，ＢＣ６，ＢＣ
７があり、これは鋳造性、健全性、被削性も良好で十分
な耐圧性を有しているが、鉛が多く含まれるので鉛害が
生じる。これに対し、ＪＩＳ・Ｈ・５１１１・ＢＣ２，
ＢＣ３もあるが、鉛を１％以下の重量比で含んでいる
が、添加元素として積極的に含むものではないので、含
鉛青銅よりも鉛の含有量が少なく、被削性に劣る。ま
た、特公平５−６３５３６号は、含鉛青銅の鉛をビスマ
スに置換して鉛害を防止すると共に、ビスマスにより被
削性と鋳造性を改善した材料を開示するが、鋳造時にポ
ロシティが多発するので健全性が損なわれ、しかも耐圧
性及び機械的強度が含鉛青銅よりも劣る。そのため、こ
れを材料とする製品は、形状が単純で肉厚不同の少ない
ものに限られていた。さらに、特公平５−２７９７７１
号に開示された材料も上記特公平５−６３５３６号の材
料と同様の課題を有する上、ミッシュメタルを含むもの
は、コスト的に高くつく。
料では、次のように改善すべき点があった。すなわち、
水栓金具に利用される黄銅系材料として、ＪＩＳ・Ｈ・
３２５０・Ｃ３６０４，Ｃ３７７１（快削黄銅）がある
が、鉛が多く含まれるので鉛害が生じるし、接水部では
脱亜鉛腐食が起きる。これに対し、脱亜鉛腐食を防止し
たＪＩＳ・Ｈ・３２５０・Ｃ４６４１もあるが、これは
鉛を含まないので、被削性が不十分である。脱亜鉛腐食
を防止した快削黄銅も市販されているが、鉛が含まれる
ので鉛害が生じる。鉛をビスマスに置き換えた快削黄銅
もあるが、錫が添加されていないので脱亜鉛腐食が起き
易く、しかもミッシュメタルを含むため、高価である
（特開平５−２５５７７８号参照）。米国特許第５１６
７７２６号は、鉛をビスマスに置き換えた快削黄銅を開
示するが、高価なインジウムを含むから、コスト的に高
くつく。このインジウムに代えて燐を含むものもある
が、燐は原材料中の鉄と化合し、ハードスポットを生じ
るので、原材料を吟味しなければならず、やはりコスト
的に高くつく。一方、水栓金具に利用される青銅系材料
として、ＪＩＳ・Ｈ・５１１１・ＢＣ１，ＢＣ６，ＢＣ
７があり、これは鋳造性、健全性、被削性も良好で十分
な耐圧性を有しているが、鉛が多く含まれるので鉛害が
生じる。これに対し、ＪＩＳ・Ｈ・５１１１・ＢＣ２，
ＢＣ３もあるが、鉛を１％以下の重量比で含んでいる
が、添加元素として積極的に含むものではないので、含
鉛青銅よりも鉛の含有量が少なく、被削性に劣る。ま
た、特公平５−６３５３６号は、含鉛青銅の鉛をビスマ
スに置換して鉛害を防止すると共に、ビスマスにより被
削性と鋳造性を改善した材料を開示するが、鋳造時にポ
ロシティが多発するので健全性が損なわれ、しかも耐圧
性及び機械的強度が含鉛青銅よりも劣る。そのため、こ
れを材料とする製品は、形状が単純で肉厚不同の少ない
ものに限られていた。さらに、特公平５−２７９７７１
号に開示された材料も上記特公平５−６３５３６号の材
料と同様の課題を有する上、ミッシュメタルを含むもの
は、コスト的に高くつく。
【０００４】次に、摺動部材に利用される材料として、
アルミ青銅系材料（ＪＩＳ・Ｈ・５１１４・ＡｌＢＣ
１，ＡｌＢＣ２，ＡｌＢＣ３）があるが、脱アルミ腐食
が起り、耐焼付性も低く、被削性も悪い。これに対し、
例えば特開昭６３−１６４５６号に開示されるような黄
銅は、脱亜鉛腐食を起こさないように錫を０．５〜２重
量％添加すると共に、鉛に代えてビスマスを添加して被
削性を向上させているが、耐摩耗性向上のために添加し
た１．０〜１０．０重量％の黒鉛を均一に分散させるの
に金型を用いなければならないので、製品の形状に制約
を受ける上、型費が高くつく。また、燐青銅としてＪＩ
Ｓ・Ｈ・５１１３・ＰＢＣ２があり、これは脱亜鉛腐食
を起こさず、また耐摩耗性も十分であるが、鉛もビスマ
スも添加していないので、被削性が悪く、耐焼付性も同
系合金の鉛を含むものよりも悪い。さらに、燐青銅系材
料にニッケル及び鉛を添加したＣＤＡ９１５という材料
があり、歯車用材料として広く用いられ、耐焼付性、耐
摩耗性及び耐脱亜鉛腐食性に優れているが、鉛を含むた
め、鉛害を生じる。
アルミ青銅系材料（ＪＩＳ・Ｈ・５１１４・ＡｌＢＣ
１，ＡｌＢＣ２，ＡｌＢＣ３）があるが、脱アルミ腐食
が起り、耐焼付性も低く、被削性も悪い。これに対し、
例えば特開昭６３−１６４５６号に開示されるような黄
銅は、脱亜鉛腐食を起こさないように錫を０．５〜２重
量％添加すると共に、鉛に代えてビスマスを添加して被
削性を向上させているが、耐摩耗性向上のために添加し
た１．０〜１０．０重量％の黒鉛を均一に分散させるの
に金型を用いなければならないので、製品の形状に制約
を受ける上、型費が高くつく。また、燐青銅としてＪＩ
Ｓ・Ｈ・５１１３・ＰＢＣ２があり、これは脱亜鉛腐食
を起こさず、また耐摩耗性も十分であるが、鉛もビスマ
スも添加していないので、被削性が悪く、耐焼付性も同
系合金の鉛を含むものよりも悪い。さらに、燐青銅系材
料にニッケル及び鉛を添加したＣＤＡ９１５という材料
があり、歯車用材料として広く用いられ、耐焼付性、耐
摩耗性及び耐脱亜鉛腐食性に優れているが、鉛を含むた
め、鉛害を生じる。
【０００５】なお、以上の説明のなかで使用した鉛害と
は、鉛によって人体及び環境が被る害をいい、具体的に
は、製品の製造時において、溶解、鋳造、溶接など高温
作業時に鉛を含む金属ヒュームが出ること及び切削、研
磨などの作業工程では金属粉塵が出ることが問題とさ
れ、また製品使用時において、接水部からの鉛の溶出及
び摺動部に発生する摩耗粉塵等が問題とされる。
は、鉛によって人体及び環境が被る害をいい、具体的に
は、製品の製造時において、溶解、鋳造、溶接など高温
作業時に鉛を含む金属ヒュームが出ること及び切削、研
磨などの作業工程では金属粉塵が出ることが問題とさ
れ、また製品使用時において、接水部からの鉛の溶出及
び摺動部に発生する摩耗粉塵等が問題とされる。
【０００６】このように、従来技術の合金の多くは鉛を
含むため、人体や環境に鉛害を及ぼしている。さりと
て、鉛害防止を図ろうとして鉛を含まない合金を用いる
と、被削性、耐焼付性、耐圧性が有鉛材よりも低くなる
ので、製造上及び用途上の理由から、対象となる製品に
制約を受ける。この鉛をビスマスに置き換えることによ
り、これらの不具合を解決し、被削性、耐焼付性を有鉛
材並に改良することはできるものの、鋳造時のポロシテ
ィの発生が多いため、耐圧性や機械的強度が有鉛材より
も劣ることになる。
含むため、人体や環境に鉛害を及ぼしている。さりと
て、鉛害防止を図ろうとして鉛を含まない合金を用いる
と、被削性、耐焼付性、耐圧性が有鉛材よりも低くなる
ので、製造上及び用途上の理由から、対象となる製品に
制約を受ける。この鉛をビスマスに置き換えることによ
り、これらの不具合を解決し、被削性、耐焼付性を有鉛
材並に改良することはできるものの、鋳造時のポロシテ
ィの発生が多いため、耐圧性や機械的強度が有鉛材より
も劣ることになる。
【０００７】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、実質的に鉛害
を起こすことがなく、しかも被削性、耐焼付性及び耐圧
性に優れ、且つ鋳造性、健全性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩
耗性など他の特性においても満足できる性能を有した青
銅合金を提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、実質的に鉛害
を起こすことがなく、しかも被削性、耐焼付性及び耐圧
性に優れ、且つ鋳造性、健全性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩
耗性など他の特性においても満足できる性能を有した青
銅合金を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本願発明の無鉛快削青銅合金において、請求
項１は、１〜１３重量％の錫と、１８重量％以下の亜鉛
と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜３重量
％のアンチモンと、１重量％以下の燐と、０．４重量％
未満の鉛と、残余の銅とから構成される。
するため、本願発明の無鉛快削青銅合金において、請求
項１は、１〜１３重量％の錫と、１８重量％以下の亜鉛
と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜３重量
％のアンチモンと、１重量％以下の燐と、０．４重量％
未満の鉛と、残余の銅とから構成される。
【０００９】請求項２は、１〜１３重量％の錫と、１８
重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．０５〜３重量％のアンチモンと、１重量％以下の燐
と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重量％のニッ
ケルと、残余の銅とから構成される。
重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．０５〜３重量％のアンチモンと、１重量％以下の燐
と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重量％のニッ
ケルと、残余の銅とから構成される。
【００１０】請求項３は、３〜８重量％の錫と、２〜１
０重量％の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．１〜２重量％のアンチモンと、０．００１〜０．５
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とか
ら構成される。
０重量％の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．１〜２重量％のアンチモンと、０．００１〜０．５
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とか
ら構成される。
【００１１】請求項４は、３〜８重量％の錫と、２〜１
０重量％の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．１〜２重量％のアンチモンと、０．００１〜０．５
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重
量％のニッケルと、残余の銅とから構成される。
０重量％の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、
０．１〜２重量％のアンチモンと、０．００１〜０．５
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重
量％のニッケルと、残余の銅とから構成される。
【００１２】請求項５は、８．５〜１３重量％の錫と、
１重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマス
と、０．０５〜３重量％のアンチモンと、０．０５〜１
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とか
ら構成される。
１重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマス
と、０．０５〜３重量％のアンチモンと、０．０５〜１
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とか
ら構成される。
【００１３】請求項６は、８．５〜１３重量％の錫と、
１重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマス
と、０．０５〜３重量％のアンチモンと、０．０５〜１
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重
量％のニッケルと、残余の銅とから構成される。
１重量％以下の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマス
と、０．０５〜３重量％のアンチモンと、０．０５〜１
重量％の燐と、０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重
量％のニッケルと、残余の銅とから構成される。
【００１４】ここで、錫は、本合金のマトリックスの強
化、耐摩耗性の向上及び脱亜鉛腐食の抑制を狙って添加
するものである。錫の含有量を１〜１３重量％とした理
由は、上記作用を引き出すためには、１重量％未満では
不十分であり、一方、１３重量％を超えると組織中に硬
くて脆弱なδ相が多数現れて、機械的強度を損なうから
である。特に、錫の含有量を３〜８重量％としたときに
は、耐脱亜鉛腐食性と強度を兼ね備えた水栓金具に適す
る。また、錫の含有量を８．５〜１３重量％としたとき
には、さらに耐摩耗性が上がるから、高い耐摩耗性が求
められる摺動部材に好適である。
化、耐摩耗性の向上及び脱亜鉛腐食の抑制を狙って添加
するものである。錫の含有量を１〜１３重量％とした理
由は、上記作用を引き出すためには、１重量％未満では
不十分であり、一方、１３重量％を超えると組織中に硬
くて脆弱なδ相が多数現れて、機械的強度を損なうから
である。特に、錫の含有量を３〜８重量％としたときに
は、耐脱亜鉛腐食性と強度を兼ね備えた水栓金具に適す
る。また、錫の含有量を８．５〜１３重量％としたとき
には、さらに耐摩耗性が上がるから、高い耐摩耗性が求
められる摺動部材に好適である。
【００１５】亜鉛は、溶解時に脱酸剤として作用して鋳
造性を高めると共に、本合金のマトリックスに固溶して
材料の強度を高めるものである。亜鉛の含有量を１８重
量％以下とした理由であるが、１８重量％を超えると脱
亜鉛腐食を起こし易くなるからである。特に、亜鉛の含
有量を２〜１０重量％としたときには、さらに鋳造性が
良くなるから、水栓器具など複雑な形状を有する鋳物に
好適である。さらに、亜鉛の含有量を１重量％以下とし
たときには、耐焼付性が高くなり、ウォームホイールな
ど過酷な条件で使用する摺動部材に最適である。
造性を高めると共に、本合金のマトリックスに固溶して
材料の強度を高めるものである。亜鉛の含有量を１８重
量％以下とした理由であるが、１８重量％を超えると脱
亜鉛腐食を起こし易くなるからである。特に、亜鉛の含
有量を２〜１０重量％としたときには、さらに鋳造性が
良くなるから、水栓器具など複雑な形状を有する鋳物に
好適である。さらに、亜鉛の含有量を１重量％以下とし
たときには、耐焼付性が高くなり、ウォームホイールな
ど過酷な条件で使用する摺動部材に最適である。
【００１６】ビスマスは、被削性及び耐焼付性を向上さ
せるものである。ビスマスの含有量を０．５〜６重量％
とした理由であるが、０．５重量％未満であると、上記
作用が引き出せず、一方、６重量％を超えるとビスマス
の晶出量が増して機械的強度が低下するからである。
せるものである。ビスマスの含有量を０．５〜６重量％
とした理由であるが、０．５重量％未満であると、上記
作用が引き出せず、一方、６重量％を超えるとビスマス
の晶出量が増して機械的強度が低下するからである。
【００１７】アンチモンは、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系
合金を鋳造したときに発生するポロシティの量を低減さ
せるという効果を引き出すものである。アンチモンの含
有量を０．０５〜３重量％とした理由であるが、０．０
５重量％未満では、上記作用が引き出せず、一方、３重
量％を超えると硬いＣｕ−Ｓｎ−Ｓｂの金属間化合物の
量が増して、靱性を損なうからである。特に、含有量を
０．１〜２重量％としたときには、上記作用を高レベル
で引き出せる。
合金を鋳造したときに発生するポロシティの量を低減さ
せるという効果を引き出すものである。アンチモンの含
有量を０．０５〜３重量％とした理由であるが、０．０
５重量％未満では、上記作用が引き出せず、一方、３重
量％を超えると硬いＣｕ−Ｓｎ−Ｓｂの金属間化合物の
量が増して、靱性を損なうからである。特に、含有量を
０．１〜２重量％としたときには、上記作用を高レベル
で引き出せる。
【００１８】燐は、溶解、鋳造時に脱酸剤として働き、
鋳造性及び健全性を高めると共に、銅と結びついてＣｕ
3Ｐの金属間化合物を形成して耐摩耗性を向上させるも
のである。燐の含有量を１重量％以下とした理由である
が、１重量％を超えると、金属間化合物の量が増し、材
料の靱性を損なうからである。特に、燐の含有量を０．
０５〜１重量％としたときには、さらに耐摩耗性が上が
るから、高い耐摩耗性が求められる摺動部材に好適であ
る。また、燐の含有量を０．００１〜０．５重量％とし
たときには、優れた耐摩耗性と良好な鋳造性を有すの
で、水栓金具材に適する。
鋳造性及び健全性を高めると共に、銅と結びついてＣｕ
3Ｐの金属間化合物を形成して耐摩耗性を向上させるも
のである。燐の含有量を１重量％以下とした理由である
が、１重量％を超えると、金属間化合物の量が増し、材
料の靱性を損なうからである。特に、燐の含有量を０．
０５〜１重量％としたときには、さらに耐摩耗性が上が
るから、高い耐摩耗性が求められる摺動部材に好適であ
る。また、燐の含有量を０．００１〜０．５重量％とし
たときには、優れた耐摩耗性と良好な鋳造性を有すの
で、水栓金具材に適する。
【００１９】鉛は、青銅合金の被削性、耐焼付性、耐圧
性を向上させるものの、鉛害をもたらすものである。鉛
の含有量を０．４重量％未満とした理由であるが、０．
４重量％未満であれば、実質的に鉛害が生じないからで
ある。なお、積極的に鉛の含有量を零としてもよいが、
本合金の製造にあたって搬入される市販原材料中には鉛
が必ず含まれており、これは不可避であるから、敢えて
０．４重量％未満としたものである。
性を向上させるものの、鉛害をもたらすものである。鉛
の含有量を０．４重量％未満とした理由であるが、０．
４重量％未満であれば、実質的に鉛害が生じないからで
ある。なお、積極的に鉛の含有量を零としてもよいが、
本合金の製造にあたって搬入される市販原材料中には鉛
が必ず含まれており、これは不可避であるから、敢えて
０．４重量％未満としたものである。
【００２０】ニッケルは、マトリックスの強化と、偏析
の防止に役立つ。ニッケルの含有量を０．１〜３重量％
とした理由であるが、０．１重量％未満では、上記作用
が引き出せず、一方、３重量％を超えると、上記作用が
飽和するからである。
の防止に役立つ。ニッケルの含有量を０．１〜３重量％
とした理由であるが、０．１重量％未満では、上記作用
が引き出せず、一方、３重量％を超えると、上記作用が
飽和するからである。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を説明する。実施例に係る無鉛
快削青銅合金の組成配分を表１に、また比較例の合金の
組成配分を表２に示す。ここで、（Ｂａｌ）とは、残余
を意味する。これらの比較例のなかには、従来の技術の
欄で説明した合金が含まれている。各合金は高周波誘導
炉において溶製し、金型鋳造によりＪＩＳ・Ｈ・５１１
３・Ｅ号供試材に成形した。
快削青銅合金の組成配分を表１に、また比較例の合金の
組成配分を表２に示す。ここで、（Ｂａｌ）とは、残余
を意味する。これらの比較例のなかには、従来の技術の
欄で説明した合金が含まれている。各合金は高周波誘導
炉において溶製し、金型鋳造によりＪＩＳ・Ｈ・５１１
３・Ｅ号供試材に成形した。
【表１】
【表２】
【００２２】上記各合金の供試材について、引張試験、
脱亜鉛腐食試験、溶出試験、切削試験、健全性試験、摩
耗試験、硬さ試験をそれぞれ行った。その実験結果を表
３に示す。
脱亜鉛腐食試験、溶出試験、切削試験、健全性試験、摩
耗試験、硬さ試験をそれぞれ行った。その実験結果を表
３に示す。
【表３】
【００２３】ここで、引張試験は、供試材をＪＩＳ・Ｂ
・２２０１・４号引張試験片（硬度片付）に機械加工
し、これを試験した。脱亜鉛腐食試験は、供試材を機械
加工により直径２０ｍｍ、長さ１０ｍｍに成形し、日本
伸銅協会技術標準「黄銅棒の脱亜鉛腐食試験方法」（Ｊ
ＭＢＡ−Ｔ−３０３−１９８８）に従って試験し、脱亜
鉛層の深さを測定することにより評価した。そして、脱
亜鉛層の深さが１０μｍ以下のときは良好（表３中の
○）とし、１０μｍを超えたときは不良（表３中の×）
とした。溶出試験は、供試材を機械加工により直径２０
ｍｍ、長さ１５０ｍｍに成形し、社団法人、日本水道協
会の定める「給水装置に係る器具等関係規定・規則およ
び審査基準（昭和５８年７月改正）」に従って試験し、
鉛とアンチモンの溶出量を測定した。そして、鉛につい
ては溶出限度基準値の０．０２ｍｇ／ｌ以下を合格（表
３中の○）とし、アンチモンについては指針値の０．０
０２ｍｇ／ｌ以下を合格（表３中の○）とし、逆にこれ
らを超えるものを不合格（表３中の×）とした。切削試
験は、供試材を機械加工により直径２０ｍｍ、長さ１５
０ｍｍに成形し、表４の条件で外径部を旋削加工し、切
削試験を行った。被削性の評価は、加工時に発生した切
削粉の形状から、図１に示すように、直線状切りくず、
からんだ切りくず、ヘリカル巻切りくず、円筒巻切りく
ず、及び密な円筒巻切りくずが排出されたときには、不
良（表３中の×）とし、渦巻・先端渦巻切りくず、折れ
た切りくず、及びせん断形切りくずが排出されたときに
は、良好（表３中の○）とし評価した。なお、バイトに
は図２の形状のものを使用した。健全性試験は、供試材
を機械加工により直径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍに成形
し、外径部をＪＩＳ・Ｚ・２３４３に従って浸透探傷試
験した。各供試材は材料ごとに１０本ずつ試験し、１ｍ
ｍ以上の欠陥指示模様のあるものを不合格とした。そし
て、１０本中、合格した供試材が８本以上の材料を良好
（表３中の○）とし、７本〜６本の材料を並（表３中の
△）とし、５本以下の材料を不良（表３中の×）とし
た。摩耗試験については、供試材を機械加工により図３
に示すような孔あき円筒形状の試験片に成形し、図４に
示すＵブロックを相手材として、図５及び表５に示す条
件でファビリー摩耗試験を行った。そして、摩耗量とフ
ァビリー値から表６に示す基準で耐摩耗性及び耐焼付性
を評価した。耐摩耗性評価試験は、荷重３００Ｋｇｆで
１０分間試験して、試験前と試験後の重量を測定し、密
度から摩耗減量（体積：ｍｍ３）を算出し、これが少な
いものほど耐摩耗性が良いと評価し、三段階評価を行っ
た（表３中で良好が◎、良が○、不良が×）。耐焼付性
評価試験は、初期荷重２００Ｋｇｆから始めて、毎秒３
８Ｋｇｆの割合で荷重を増加させて焼付に至るまで試験
し、この間のトルクと荷重を記録する。そして、ファビ
リー値Ｆ（Ｋｇｆ・ｍ）は、荷重をＰ（Ｋｇｆ）、トル
クをＴ（Ｋｇｆ−ｃｍ）、時間をｔ（ｓｅｃ）、焼付く
までの時間をｔ１（ｓｅｃ）とすると、下記数式で求め
られ、このファビリー値Ｆが大きいほど耐焼付性に優れ
ているとし、三段階評価を行った（表３中で良好が◎、
良が○、不良が×）。また、総合評価は良（表３中の
○）、不良（表３中の×）の二段階である。
・２２０１・４号引張試験片（硬度片付）に機械加工
し、これを試験した。脱亜鉛腐食試験は、供試材を機械
加工により直径２０ｍｍ、長さ１０ｍｍに成形し、日本
伸銅協会技術標準「黄銅棒の脱亜鉛腐食試験方法」（Ｊ
ＭＢＡ−Ｔ−３０３−１９８８）に従って試験し、脱亜
鉛層の深さを測定することにより評価した。そして、脱
亜鉛層の深さが１０μｍ以下のときは良好（表３中の
○）とし、１０μｍを超えたときは不良（表３中の×）
とした。溶出試験は、供試材を機械加工により直径２０
ｍｍ、長さ１５０ｍｍに成形し、社団法人、日本水道協
会の定める「給水装置に係る器具等関係規定・規則およ
び審査基準（昭和５８年７月改正）」に従って試験し、
鉛とアンチモンの溶出量を測定した。そして、鉛につい
ては溶出限度基準値の０．０２ｍｇ／ｌ以下を合格（表
３中の○）とし、アンチモンについては指針値の０．０
０２ｍｇ／ｌ以下を合格（表３中の○）とし、逆にこれ
らを超えるものを不合格（表３中の×）とした。切削試
験は、供試材を機械加工により直径２０ｍｍ、長さ１５
０ｍｍに成形し、表４の条件で外径部を旋削加工し、切
削試験を行った。被削性の評価は、加工時に発生した切
削粉の形状から、図１に示すように、直線状切りくず、
からんだ切りくず、ヘリカル巻切りくず、円筒巻切りく
ず、及び密な円筒巻切りくずが排出されたときには、不
良（表３中の×）とし、渦巻・先端渦巻切りくず、折れ
た切りくず、及びせん断形切りくずが排出されたときに
は、良好（表３中の○）とし評価した。なお、バイトに
は図２の形状のものを使用した。健全性試験は、供試材
を機械加工により直径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍに成形
し、外径部をＪＩＳ・Ｚ・２３４３に従って浸透探傷試
験した。各供試材は材料ごとに１０本ずつ試験し、１ｍ
ｍ以上の欠陥指示模様のあるものを不合格とした。そし
て、１０本中、合格した供試材が８本以上の材料を良好
（表３中の○）とし、７本〜６本の材料を並（表３中の
△）とし、５本以下の材料を不良（表３中の×）とし
た。摩耗試験については、供試材を機械加工により図３
に示すような孔あき円筒形状の試験片に成形し、図４に
示すＵブロックを相手材として、図５及び表５に示す条
件でファビリー摩耗試験を行った。そして、摩耗量とフ
ァビリー値から表６に示す基準で耐摩耗性及び耐焼付性
を評価した。耐摩耗性評価試験は、荷重３００Ｋｇｆで
１０分間試験して、試験前と試験後の重量を測定し、密
度から摩耗減量（体積：ｍｍ３）を算出し、これが少な
いものほど耐摩耗性が良いと評価し、三段階評価を行っ
た（表３中で良好が◎、良が○、不良が×）。耐焼付性
評価試験は、初期荷重２００Ｋｇｆから始めて、毎秒３
８Ｋｇｆの割合で荷重を増加させて焼付に至るまで試験
し、この間のトルクと荷重を記録する。そして、ファビ
リー値Ｆ（Ｋｇｆ・ｍ）は、荷重をＰ（Ｋｇｆ）、トル
クをＴ（Ｋｇｆ−ｃｍ）、時間をｔ（ｓｅｃ）、焼付く
までの時間をｔ１（ｓｅｃ）とすると、下記数式で求め
られ、このファビリー値Ｆが大きいほど耐焼付性に優れ
ているとし、三段階評価を行った（表３中で良好が◎、
良が○、不良が×）。また、総合評価は良（表３中の
○）、不良（表３中の×）の二段階である。
【表４】
【表５】
【表６】
【数１】
【００２４】上記表３によれば、実施例の供試材は、各
項目でいずれも比較例よりも優れた数値が得られてお
り、本願の目的とするところの、実質的に鉛害を起こす
ことがないこと、被削性、耐焼付性及び耐圧性に優れて
いること、鋳造性、健全性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩耗性
など他の特性においても満足できる性能を有しているこ
と、は全て達成されている。
項目でいずれも比較例よりも優れた数値が得られてお
り、本願の目的とするところの、実質的に鉛害を起こす
ことがないこと、被削性、耐焼付性及び耐圧性に優れて
いること、鋳造性、健全性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩耗性
など他の特性においても満足できる性能を有しているこ
と、は全て達成されている。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の無鉛快
削青銅合金は、鉛を０．４重量％未満に抑えることによ
り、製品製造時及び使用時の鉛害発生を防止でき、また
ビスマスの少量添加等により、健全性を確保しつつ被削
性及び耐焼付性を向上させることができ、さらにアンチ
モンの添加等によりポロシティの多発を抑制して健全性
を確保しつつ耐圧性及び機械的強度を向上させ、錫の添
加等により脱亜鉛腐食を有効に防止することができ、し
かも亜鉛、燐の添加等により鋳造性を改善し、これらと
錫の添加等により耐摩耗性及び機械的強度などを改善す
ることができた。このように本合金は鉛害を排除し、被
削性、耐焼付性及び耐圧性に優れ、且つ鋳造性、健全
性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩耗性など他の特性においても
満足できる性能を有するから、水栓金具及び摺動部材と
して好適である。
削青銅合金は、鉛を０．４重量％未満に抑えることによ
り、製品製造時及び使用時の鉛害発生を防止でき、また
ビスマスの少量添加等により、健全性を確保しつつ被削
性及び耐焼付性を向上させることができ、さらにアンチ
モンの添加等によりポロシティの多発を抑制して健全性
を確保しつつ耐圧性及び機械的強度を向上させ、錫の添
加等により脱亜鉛腐食を有効に防止することができ、し
かも亜鉛、燐の添加等により鋳造性を改善し、これらと
錫の添加等により耐摩耗性及び機械的強度などを改善す
ることができた。このように本合金は鉛害を排除し、被
削性、耐焼付性及び耐圧性に優れ、且つ鋳造性、健全
性、耐脱亜鉛腐食性、耐摩耗性など他の特性においても
満足できる性能を有するから、水栓金具及び摺動部材と
して好適である。
【００２６】請求項２の無鉛快削青銅合金は、ニッケル
の添加により、さらにマトリックスの強化及び偏析防止
を図ることができる。
の添加により、さらにマトリックスの強化及び偏析防止
を図ることができる。
【００２７】請求項３の無鉛快削青銅合金は、錫を３〜
８重量％としたので、強度と耐脱亜鉛腐食性を兼ね備
え、また亜鉛を２〜１０重量％として燐を０．００１〜
０．５重量％としたので、さらに鋳造性が良くなって水
栓器具など複雑な形状を有する鋳物に好適となり、アン
チモンを０．１〜２重量％としたので、さらに靱性を高
くして機械的強度を高め且つポロシティの量を抑えて健
全性を高めることができた。
８重量％としたので、強度と耐脱亜鉛腐食性を兼ね備
え、また亜鉛を２〜１０重量％として燐を０．００１〜
０．５重量％としたので、さらに鋳造性が良くなって水
栓器具など複雑な形状を有する鋳物に好適となり、アン
チモンを０．１〜２重量％としたので、さらに靱性を高
くして機械的強度を高め且つポロシティの量を抑えて健
全性を高めることができた。
【００２８】請求項４の無鉛快削青銅合金は、請求項３
の構成に対してニッケルを添加したから、さらにマトリ
ックスの強化及び偏析防止を図ることができる。
の構成に対してニッケルを添加したから、さらにマトリ
ックスの強化及び偏析防止を図ることができる。
【００２９】請求項５の無鉛快削青銅合金は、錫を８．
５〜１３重量％とし、亜鉛を１重量％以下とし、燐を
０．０５〜１重量％としたので、さらに耐摩耗性が高く
なり、ウォームホイールなど過酷な条件で使用する摺動
部材に最適である。
５〜１３重量％とし、亜鉛を１重量％以下とし、燐を
０．０５〜１重量％としたので、さらに耐摩耗性が高く
なり、ウォームホイールなど過酷な条件で使用する摺動
部材に最適である。
【００３０】請求項６の無鉛快削青銅合金は、請求項４
の構成に対してニッケルを添加したから、さらにマトリ
ックスの強化及び偏析防止を図ることができる。
の構成に対してニッケルを添加したから、さらにマトリ
ックスの強化及び偏析防止を図ることができる。
【図１】被削性の評価基準を示す切りくずの説明図、
【図２】被削性の評価の使用したバイトの寸法図、
【図３】摩耗試験の試験片の寸法図、
【図４】ファビリー摩耗試験に用いたＵブロックの寸法
図、
図、
【図５】ファビリー摩耗試験の要領を示す斜視図であ
る。
る。
【表５】
【表６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 健司 大阪市平野区瓜破南２丁目１番56号 株 式会社タブチ内 (72)発明者 中島 邦夫 富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の １ 中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者 細田 征男 富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の １ 中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者 矢後 亘 富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の １ 中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者 稲垣 一之 富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の １ 中越合金鋳工株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−279771（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136943（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10
Claims (6)
- 【請求項１】１〜１３重量％の錫と、１８重量％以下の
亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜３
重量％のアンチモンと、１重量％以下の燐と、０．４重
量％未満の鉛と、残余の銅とから構成される無鉛快削青
銅合金。 - 【請求項２】１〜１３重量％の錫と、１８重量％以下の
亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜３
重量％のアンチモンと、１重量％以下の燐と、０．４重
量％未満の鉛と、０．１〜３重量％のニッケルと、残余
の銅とから構成される無鉛快削青銅合金。 - 【請求項３】３〜８重量％の錫と、２〜１０重量％の亜
鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．１〜２重量
％のアンチモンと、０．００１〜０．５重量％の燐と、
０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とから構成される無
鉛快削青銅合金。 - 【請求項４】３〜８重量％の錫と、２〜１０重量％の亜
鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．１〜２重量
％のアンチモンと、０．００１〜０．５重量％の燐と、
０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重量％のニッケル
と、残余の銅とから構成される無鉛快削青銅合金。 - 【請求項５】８．５〜１３重量％の錫と、１重量％以下
の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜
３重量％のアンチモンと、０．０５〜１重量％の燐と、
０．４重量％未満の鉛と、残余の銅とから構成される無
鉛快削青銅合金。 - 【請求項６】８．５〜１３重量％の錫と、１重量％以下
の亜鉛と、０．５〜６重量％のビスマスと、０．０５〜
３重量％のアンチモンと、０．０５〜１重量％の燐と、
０．４重量％未満の鉛と、０．１〜３重量％のニッケル
と、残余の銅とから構成される無鉛快削青銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28262094A JP2889829B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 無鉛快削青銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28262094A JP2889829B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 無鉛快削青銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120369A JPH08120369A (ja) | 1996-05-14 |
| JP2889829B2 true JP2889829B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=17654898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28262094A Expired - Lifetime JP2889829B2 (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 無鉛快削青銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889829B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007026780A1 (ja) | 2005-08-30 | 2007-03-08 | Kitz Corporation | 青銅系低鉛合金 |
| US9963765B2 (en) | 2013-06-12 | 2018-05-08 | Kurimoto, Ltd. | Copper alloy for use in a member for use in water works |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8506730B2 (en) * | 1998-10-09 | 2013-08-13 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Copper/zinc alloys having low levels of lead and good machinability |
| JP3761741B2 (ja) | 1999-05-07 | 2006-03-29 | 株式会社キッツ | 黄銅とこの黄銅製品 |
| JP2001226724A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-21 | Fujii Seisakusho:Kk | 無鉛快削りん青銅からなる棒材又は線材の製造方法 |
| JP3459623B2 (ja) * | 2000-08-08 | 2003-10-20 | 京和ブロンズ株式会社 | 無鉛青銅合金 |
| US6974509B2 (en) | 2000-09-07 | 2005-12-13 | Kitz Corporation | Brass |
| JP2002302722A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-18 | Chuetsu Metal Works Co Ltd | 高強度青銅系合金及びその製造方法 |
| DE10240777A1 (de) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Röhm GmbH & Co. KG | Wasserkalibrator |
| JP3830946B2 (ja) | 2003-12-03 | 2006-10-11 | 株式会社キッツ | 青銅合金とその合金を用いた鋳塊・接液部品 |
| WO2005093108A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | San-Etsu Metals Co., Ltd | 黄銅材 |
| JP3946244B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2007-07-18 | 株式会社栗本鐵工所 | 銅合金系水道用部材 |
| BRPI0519837B1 (pt) | 2005-09-22 | 2016-11-16 | Mitsubishi Shindo Kk | ligas de cobre de fácil usinagem contendo um teor de chumbo muito baixo |
| JP5259102B2 (ja) * | 2007-02-27 | 2013-08-07 | 株式会社キッツ | 低鉛青銅鋳物合金 |
| US8273192B2 (en) | 2008-06-11 | 2012-09-25 | Xiamen Lota International Co., Ltd. | Lead-free, bismuth-free free-cutting phosphorous brass alloy |
| WO2010101899A1 (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Questek Innovations Llc | Lead-free, high-strength, high-lubricity copper alloys |
| JP6374688B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-08-15 | 株式会社キッツ | 水栓金具又はバルブにおける銅合金製給水器材の製造方法 |
| JP2018165406A (ja) * | 2018-04-20 | 2018-10-25 | 株式会社キッツ | 水栓金具又はバルブにおける銅合金製給水器材の製造方法 |
-
1994
- 1994-10-20 JP JP28262094A patent/JP2889829B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007026780A1 (ja) | 2005-08-30 | 2007-03-08 | Kitz Corporation | 青銅系低鉛合金 |
| US9963765B2 (en) | 2013-06-12 | 2018-05-08 | Kurimoto, Ltd. | Copper alloy for use in a member for use in water works |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08120369A (ja) | 1996-05-14 |
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