JP5383633B2 - 優れた応力腐食耐性を有する黄銅合金およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、黄銅合金およびその製造方法、特に鋳造、鍛造および押出に好適な優れた応力腐食耐性を有する環境に優しい無鉛快削性黄銅合金、およびその製造方法に関する。

長い間、鉛黄銅は、給水のためのタップ、ボールバルブおよびゲートバルブのようなバルブに使用されてきた。鉛黄銅の製造コストは比較的低く、それらから製造されたバルブを用いて組立られたバルブは使用必須要件を満たすことができるが、鉛は環境を汚染する可能性があり、人体の健康にも有害である。従って、ますますその使用を制限するようになっている。こうしたバルブを飲料用給水システムに適用する場合、水への鉛の放出量が安全基準を超える（例えば、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ基準６１−２００７−飲料水システムコンポーネントの下で、水中の鉛は５μｇ／Ｌを超えてはならず、水中のアンチモンは０．６μｇ／Ｌを超えてはならない）。

現在、すべての無鉛黄銅合金のうち、ビスマス合金の切削性だけが鉛合金の切削性に最も近い。しかし、ビスマス合金を製造するプロセスにおいて、例えば低い溶接性、鍛造のための狭い温度範囲、インゴットまたは製品の熱処理の間に必要とされる温度上昇または低下の遅さといったいくつかの欠点がある。多くの国内および海外の銅製造者が供給するビスマス黄銅の押出棒を用いて鍛造されたバルブ本体を用いて組立られた後、大部分のバルブは、焼なましによっては組立応力を除去できないので、１４％アンモニアによる２４時間の燻蒸後に破損する。

既存の無鉛快削性アンチモン黄銅合金は、良好な冷間および熱間成形性、ならびに優れた腐食耐性特性を有するが、それらから調製された製品における水へのアンチモン放出量は試験では０．６μｇ／Ｌを超え、故にこうした製品は、飲料用の給水システムにおけるアクセサリに使用できない。さらに、組立応力を除去できず応力腐食により破損を生じる傾向がある。

無鉛快削性ケイ素黄銅も、鉛を含まない銅合金の分野において研究焦点の１つである。現在研究され、開発されている無鉛快削性ケイ素黄銅は、主に銅が多く、亜鉛が少ない変形ケイ素黄銅であり（亜鉛含有量は約２０重量％である）、こうした黄銅についての応力腐食耐性および脱亜鉛化腐食耐性は優れている。１００〜１３０Ｎ・ｍの大きなトルクを有するバルブは、それらが１４％のアンモニアで２４時間燻蒸される場合であっても、組立応力の除去なしで応力腐食割れが生じない。しかし、こうしたバルブは、銅含有量が高いことで生じる総製造コストが高くなるため販売競争力がない。

良好な切削性、鋳造性、冷間および熱間成形性および溶接性を有し、本出願人の会社によって研究され、開発された亜鉛の多いケイ素黄銅合金は、大型のバスタップ製品に適用され、欧州および米国市場に輸出されている。こうした合金によって砂型鋳造された小型のバルブは、アンモニア燻蒸試験に合格でき、この試験においてバルブは、焼なましによって組立応力を除去することなく、１４％アンモニアで２４時間燻蒸される。しかし、こうした合金が１００〜１３０Ｎ・ｍの組立トルクを有する大型のバルブに使用される場合、バルブは、応力腐食のために破損する傾向がある。

既存の無鉛快削性黄銅合金の応力腐食による破損問題、すなわち１００〜１３０Ｎ・ｍの大きなトルクを有する製品は、組立応力を除去せず１４％のアンモニアで２４時間燻蒸される応力腐食試験に合格できず、金属元素の放出量が基準値を超えるために飲料用の給水システムに使用できないという問題を解決するため、本発明は、優れた応力腐食耐性、良好な切削性、鋳造性、冷間および熱間成形性を有する環境に優しい無鉛快削性黄銅合金、ならびにその製造方法、特に、鋳造、鍛造および押出に好適な優れた応力腐食耐性を有する環境に優しい、無鉛快削性黄銅合金、ならびにその製造方法に関する。

１つの態様において、本発明は、５９．０〜６４．０重量％のＣｕ、０．６〜１．２重量％のＦｅ、０．６〜１．０重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＢｉ、０．６〜１．４重量％のＳｎと、Ａｌ、ＣｒおよびＢから選択される少なくとも１つの元素とを含み、残量がＺｎおよび不可避の不純物である、優れた応力腐食耐性を有する黄銅合金を提供するが、ここでＡｌの含有量は０．１〜０．８重量％であり、Ｃｒの含有量は０．０１〜０．１重量％であり、Ｂの含有量は０．００１〜０．０２重量％である。
黄銅合金中のＦｅの含有量は、好ましくは０．６〜１．０重量％、より好ましくは０．７〜０．９重量％である。
黄銅合金のＭｎの含有量は、好ましくは０．６〜０．９重量％、より好ましくは０．７〜０．９重量％である。
黄銅合金中のＢｉの含有量は、好ましくは０．５〜０．９重量％、より好ましくは０．５〜０．８重量％である。
黄銅合金中のＳｎの含有量は、好ましくは０．８〜１．４重量％である。
黄銅合金中のＡｌの含有量は、好ましくは０．３〜０．８重量％である。
黄銅合金中のＣｒの含有量は、好ましくは０．０１〜０．０３重量％である。
黄銅合金中のＢの含有量は、好ましくは０．００１〜０．００５重量％である。

別の態様において、本発明は、上述の黄銅合金を製造する方法を提供し、この方法は、合金インゴットをバッチ配合し、溶融し、流し込み、再溶融し、砂型鋳造することを含み、合金インゴットを流し込む温度は９９０〜１０４０℃であり、砂型鋳造の温度は１０００〜１０３０℃である。本発明の好ましい実施形態によれば、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉が溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、亜鉛インゴットを順に添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで中間合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）およびＣｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）ならびに順にビスマス、スズおよびアルミニウムを添加し、均質に撹拌した後、中間合金Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂを添加し、精錬した後、スラッグ除去し、合金インゴットを流し込み、次いで再溶融し、砂型鋳造して、バルブを得る。中間合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（９５重量％Ｃｕおよび５重量％Ｂを含有）は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、ＣｒおよびＢを補うために使用される。合金インゴットを流し込む温度は９９０〜１０４０℃であり、砂型鋳造の温度は１０００〜１０３０℃である。

さらに別の態様において、本発明は、上述の黄銅合金を製造する方法を提供し、この方法は、バッチ配合し、溶融し、丸型インゴットを水平連続鋳造し、表層を剥ぎ、熱間鍛造することを含み、ここで丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。本発明の好ましい実施形態によれば、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉は、溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、亜鉛インゴットを順に添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで中間体合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）およびＣｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）ならびに順にビスマス、スズおよびアルミニウムを添加し、均質に撹拌した後、中間合金Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（９５重量％Ｃｕおよび５重量％Ｂ）を添加し、精錬した後、スラッグ除去し、２９ｍｍの直径を有する丸型インゴットを水平連続鋳造し、丸型インゴットを切断した後、熱間鍛造し、バルブを得る。中間合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（９５重量％Ｃｕおよび５重量％Ｂを含有）は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、ＣｒおよびＢを補うために使用される。丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。

なおさらなる別の態様において、本発明は、上述の黄銅合金を製造する方法を提供し、この方法は、バッチ配合し、溶融し、丸型インゴットを水平連続鋳造し、棒状に押出し、熱間鍛造することを含み、丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、棒状への押出温度は６７０〜７４０℃である。本発明の好ましい実施形態によれば、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉が溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、亜鉛インゴットを順に添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで中間合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）およびＣｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）ならびに順にビスマス、スズおよびアルミニウムを添加し、均質に撹拌した後、中間合金Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（９５重量％Ｃｕおよび５重量％Ｂ）を添加し、精錬した後、スラッグ除去し、１５０ｍｍの直径を有する丸型インゴットを水平連続鋳造し、次いで２９ｍｍの直径を有する棒状に熱押出し、丸型インゴットを切断した後、熱間鍛造し、バルブを得る。中間合金Ｃｕ−１５重量％Ｆｅ（８５％Ｃｕおよび１５％Ｆｅを含有）、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ（６５重量％Ｃｕおよび３５重量％Ｍｎを含有）、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（９５％Ｃｕおよび５重量％Ｃｒを含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（９５重量％Ｃｕおよび５重量％Ｂを含有）は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、ＣｒおよびＢを補うために使用される。丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、棒状への押出の温度は６７０〜７４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０−７４０℃である。

ＦｅおよびＭｎを同時に含有する本発明に従う黄銅合金は、ＦｅまたはＭｎだけを含有する他の黄銅合金に比べて、ＦｅおよびＭｎ間の相乗作用により優れた応力腐食耐性を有する。さらに、それらの切削性は、少量のＢｉを添加しているので改善される。さらに、本発明に従う黄銅合金は、鉛のような毒性元素を含有しない。従って、本発明に従う合金は、優れた応力腐食耐性を有する環境に優しい無鉛快削性黄銅合金である。

本発明に従う黄銅合金を用いて製造された大きな組立トルク（１００Ｎ・ｍを超える）を有するバルブは、焼きなましをせず、国際およびＩＳＯ基準よりもかなり高い１４％のアンモニア媒質でアンモニア燻蒸される条件下でも破損しない。これは、他の黄銅合金と比べた場合に大きなブレークスルーである。故に、本発明に従う合金を用いて製造されたバルブおよびタップは、種々の複雑な環境に供給できる。

本発明をより完全に理解できるように、ここで本発明を次のように詳細に説明する。
既存の技術的問題を解決するために、本発明は、優れた応力腐食耐性を有する環境に優しい無鉛の快削性黄銅合金を提供し、この合金は：５９．０〜６４．０重量％のＣｕ、０．６〜１．２重量％のＦｅ、０．６〜１．０重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＢｉ、０．６〜１．４重量％のＳｎと、Ａｌ、ＣｒおよびＢから選択される少なくとも１つの元素とを含み、残量はＺｎおよび不可避の不純物であり、ここでＡｌの含有量は０．１〜０．８重量％であり、Ｃｒの含有量は０．０１〜０．１重量％であり、Ｂの含有量は０．００１〜０．０２重量％である。

銅中の鉄の固溶度は、極めて低い。鉄は、固溶度を超えた状態で鉄リッチな相の形態で存在する。高い融点を有するこうした鉄リッチな相は、インゴット構造を微細にするとともに、グレインの成長を抑制することができ、それによって黄銅合金の機械的特性および処理加工性を向上させる。本発明に従う合金において、鉄含有量は０．６〜１．２重量％の範囲に制限される。鉄含有量が低過ぎる場合、効果は明白ではなくなる。その含有量が高過ぎる場合、鉄リッチな相の分離が生じ、それによって腐食耐性が低下し、それから製造された製品の表面品質に影響を与える。

合金にマンガンを添加すると、固溶体の強化作用を生じ、合金の腐食耐性、特に海水中および過熱流中における耐性が改善できるが、マンガンを含有する銅系合金は、応力腐食により破損する傾向にある。本発明に従う合金において、マンガンの含有量は、０．６〜１．０重量％の範囲に制限される。マンガン含有量が０．６重量％より低い場合、合金の腐食耐性は良好ではなくなる。マンガン含有量が１．０重量％を超える場合、応力腐食による破損の傾向は増大する。

鉄およびマンガン両方の黄銅への同時添加により、腐食耐性、特に応力腐食耐性が大きく改善され得る。特に鉄およびマンガンの両方の同時添加のために、一方ではマンガンが鉄の分解を抑制し、鉄が原因の欠点をなくし、他方でＦｅとＭｎとの間の相乗作用は、黄銅の応力腐食耐性に特に有利である。

本発明に従う合金において、ビスマスの添加は、優れた切削性を確実にするためである。ビスマスの含有量は、０．４〜１．０重量％の範囲に制限される。ビスマスの含有量が０．４重量％より低い場合、実際の切削性に関する要件を満たすのは困難である。含有量が１．０重量％を超える場合、原料のコストが増大する。

スズの主要な機能は、合金においてビスマスの分布を変化させることであり、ビスマスを含有する黄銅合金の高温脆性および常温脆性傾向を低減し、合金の冷間および熱間成形性を促進し、合金の腐植耐性をさらに改善する。スズの含有量は、０．６〜１．４重量％の範囲に制限され、スズ含有量が高くなるにつれて原料コストが増大し、合金の機械的特性が低下する。

合金表面上の集密な保護膜は、アルミニウムの添加に起因していたものであり、それが合金の応力腐食耐性を改善でき、合金の流動性を向上でき、それによって鋳型成型を促進する。アルミニウムの最大含有量は０．８重量％である。アルミニウムの含有量が高過ぎる場合、酸化された堆積物が形成され、合金の流動性が負に低減し、鋳造物およびインゴットの鋳型成型性にも不利である。

クロムおよびホウ素を選択的に添加する目的は、グレインの微細化のためである。クロムはまた、合金に対して強化作用を有する。その含有量は０．１重量％未満に制限されなければならない。銅中のホウ素の固溶度は極めて低く、温度が低下するにつれて低下するが、沈殿したホウ素も切削性を改善できる。ホウ素の追加量は、好ましくは０．０２重量％を超えない。ホウ素含有量が高過ぎる場合、合金は脆弱になる。

本発明は、上述の黄銅合金を製造するための方法を提供し、この方法は：合金インゴットをバッチ配合し、溶融し、流し込み、再溶融し、砂型鋳造することを含み、ここで合金インゴットを流し込む温度は９９０〜１０４０℃であり、砂型鋳造の温度は１０００〜１０３０℃である。

本発明は、上述の黄銅合金を製造する別の方法を提供し、この方法は：バッチ配合し、溶融し、丸型インゴットを水平連続鋳造し、表層を剥ぎ、および熱間鍛造することを含み、丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。

本発明は、上述の黄銅合金を製造するためのさらに別の方法を提供し、この方法は：丸型インゴットをバッチ配合し、溶融し、水平連続鋳造し、棒状に成形し、熱間鍛造することを含み、ここで丸型インゴットの水平連続鋳造の温度は９９０〜１０４０℃であり、棒状への押出のための温度は６７０〜７４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。

本発明に従う上述の黄銅合金を製造するためのプロセスのフローチャートを図１に示す。

先行技術と比較した場合に、本発明は次の利点を有する：
本発明に従う黄銅合金は、腐食耐性に優れ、特に鉄およびマンガンの両方を同時に添加したことにより応力腐食耐性が優れている。本発明に従う黄銅合金は、焼きなましを用いずに組立応力を除去し、国際およびＩＳＯ基準よりもかなり高い１４％のアンモニア媒質で２４時間燻蒸される条件下でも破損しないことを実験によって示している。

環境に優しい本発明に従う黄銅合金は、鉛およびアンチモンのような毒性元素を含有せず、水への合金元素の沈殿量は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００７基準を満たす。

本発明のビスマスの添加は、合金の切削性を確実にし、実際の切削性における要件を満たす。

本発明は、水平連続鋳造インゴットを使用し、一般に使用される棒状への押出に代わって直接バルブに熱間鍛造し、それによって製造コストを低減する。

本発明に従う黄銅合金は良好な使用性能（例えば腐植耐性および機械的特性）および処理加工性（例えば切削性、鋳造性、冷間および熱間成形性ならびに溶接性）を有し、特に鋳造、鍛造および押出によって製造される飲料用給水システムにおけるアクセサリ（例えばタップおよび種々のバルブ）に好適である。

本発明に従う黄銅合金を製造するためのフローチャートである。 本発明に従う合金１の切削形態である。 本発明に従う合金４の切削形態である。 本発明に従う合金６の切削形態である。 Ｃ３６０００合金の切削形態である。

ここで本発明の種々の実施例の実施形態を添付の図面を参照してより十分に記載する。

本発明に従う黄銅合金および比較試験のための合金の組成を表１に列挙するが、ここで合金１〜４は、合金インゴットを流し込み、再溶融し、砂型鋳造することによって製造され、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉が溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、順に亜鉛インゴットを添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで表１に示す組成に従う他の原料を添加し、ここで原料はＣｕ−１５重量％Ｆｅ中間合金、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ中間合金、ビスマス、スズ、アルミニウム、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ中間合金およびＣｕ−５重量％Ｂ中間合金から選択され、精錬した後、スラッグ除去し、合金インゴットを流し込み、次いで再溶融し、砂型鋳造を行い、バルブを得る。合金インゴットを流し込む温度は９９０〜１０４０℃であり、砂型鋳造の温度は１０００〜１０３０℃である。

合金５〜７は、丸型インゴットを水平連続鋳造し、熱間鍛造成型（ｈｏｔ ｆｏｒｇｅ ｍｏｕｌｄｉｎｇ）によって製造し、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉が溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、順に亜鉛インゴットを添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで表１に示す組成に従う他の原料を添加し、ここで原料はＣｕ−１５重量％Ｆｅ中間合金、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ中間合金、ビスマス、スズ、アルミニウム、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ中間合金およびＣｕ−５重量％Ｂ中間合金から選択され、精錬した後、スラッグ除去し、２９ｍｍの直径を有する丸型インゴットを水平連続鋳造し、丸型インゴットを除いた後、熱間鍛造を行ってバルブを得る。丸型インゴットを水平連続鋳造するための温度は、９９０〜１０４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。

合金８〜１０は、丸型インゴットを水平連続鋳造し、棒状に押出した後、熱間鍛造成型によって製造し、製造方法は次のような工程を含む。中間周波数誘導炉が溶融のために選択される。製造プロセス中、まず銅インゴットおよびチャコールのような被覆剤を添加し、順に亜鉛インゴットを添加し、スラッグ除去し、被覆し、火炎処理し、２０分間置き、次いで表１に示す組成物に従う他の原料を添加し、ここで原料はＣｕ−１５重量％Ｆｅ中間合金、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ中間合金、ビスマス、スズ、アルミニウム、Ｃｕ−５重量％Ｃｒ中間合金およびＣｕ−５重量％Ｂ中間合金から選択され、精錬した後、スラッグ除去し、１５０ｍｍの直径を有する丸型インゴットを水平連続鋳造し、次いで２９ｍｍの直径を有する棒状に熱押出を行い、丸型インゴットを除いた後、熱間鍛造を行ってバルブを得る。丸型インゴットを水平連続鋳造するための温度は９９０〜１０４０℃であり、棒状への押出温度は６７０〜７４０℃であり、熱間鍛造の温度は６７０〜７４０℃である。

上述の中間合金Ｃｕ−１５％Ｆｅ、Ｃｕ−３５重量％Ｍｎ、Ｃｕ−５重量％ＣｒおよびＣｕ−５重量％Ｂは、それぞれＦｅ、Ｍｎ、ＣｒおよびＢを補うために使用される。

中間合金Ｃｕ−１５％Ｆｅ（Ｃｕ８５重量％およびＦｅ１５重量％を含有）およびＣｕ−５重量％Ｂ（Ｃｕ９５重量％およびＢ５重量％を含有）は、Ｊｉｎａｎ Ｘｉｎｈａｉｔｏｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｌｌｏｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）から得られる。中間合金Ｃｕ−５重量％Ｃｒ（Ｃｕ９５重量％およびＣｒ５重量％を含有）およびＣｕ−３５重量％Ｍｎ（Ｃｕ６５重量％およびＭｎ３５重量％を含有）は、Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈａｎｄａ Ａｌ＆Ｍｇ Ｍｅｌｔ Ｔｓｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ（中国）から得られる。

合金９または１０は、ＦｅまたはＭｎだけを含有する合金である。
合金ＺＣｕＺｎ４０Ｐｂ２：鉛黄銅、Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｋｅｙｕ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）から得られる。
合金Ｃ３６０００：Φ２９、鉛黄銅、半硬度、Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｋｅｙｕ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）から得られる。
合金Ｃ８７８５０：ケイ素黄銅、Ｊａｐａｎ Ｓａｎｂａｏ Ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ Ｂｒａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙから得られる。

上記で列挙した合金の特性試験を以下で行う。試験結果は次の通りである：
１．鋳造性
表１に列挙された合金の鋳造性は、合金を鋳造するための４種類の共通の基準試験サンプルにより測定する。体積収縮試験サンプルは、凝固収縮空洞、分散収縮空洞（ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｃａｖｉｔｙ）および収縮巣を測定するために使用する。らせん状サンプルは、溶融流体長さを測定し、合金の流動性を評価するために使用する。ストリップサンプルは、線形収縮割合および合金の曲げ耐性（曲げ角）を測定するために使用する。異なる厚さを有する円形サンプルは、合金の収縮割れ耐性を測定するために使用する。体積収縮試験サンプルに関して凝固収縮空洞の面が滑らかである場合、凝固収縮空洞の底部において視覚可能な収縮巣はなく、試験サンプルの断面における視覚可能な分散収縮空洞がない場合、それは鋳造性が優れていることを示しており、「○」と示される。凝固収縮空洞の面が滑らかではあるが、視覚可能な収縮巣の高さが深さで５ｍｍ未満である場合、それは鋳造性が良好であることを示しており、「△」と示される。凝固収縮空洞の面が滑らかではなく、視覚可能な収縮巣の高さが深さで５ｍｍを超える場合、それは「×」と示される。試験サンプルの鋳造面または研磨面において視覚可能な割れがある場合、それは劣ると評価され、「×」と示され、割れがない場合は優れていると評価され、「○」と示される。結果を表２に示す。

２．鍛造性
長さ（高さ）２５ｍｍの試験サンプルは、２９ｍｍの直径を有する水平連続鋳造丸型インゴットまたは押出棒から切断し、６８０℃および７３０℃の温度下で熱加圧することによって圧力変形させ、試験サンプルの熱間鍛造性を評価した。試験サンプルの熱間鍛造性を、以下に示される圧下率を変更しながら割れの発生によって評価した。
圧下率（％）＝［（４０−ｈ）／４０］×１００（ｈ：圧力変形後の高さ）
試験サンプルの面が滑らかであり、光沢があり、視覚可能な割れがない場合、それは鍛造性が優れていることを示しており、「○」と示される。試験サンプルの面が粗く、視覚可能な割れがない場合、それは鍛造性が良好であることを示しており、「△」と示される。視覚可能な割れがある場合、それは劣ると評価され、「×」と示される。結果を表３に示す。

３．切削性
試験サンプルは、鋳造することによって調製し、同じカッター、カッター速度および供給量を使用する。カッターモデル：ＶＣＧＴ１６０４０４−ＡＫ Ｈ０１、回転速度：５７０ｒ／分、供給速度：０．２ｍｍ／ｒ、後方係合：１つの面で２ｍｍ。Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓによって開発されたブローチ削り、ホブ削り、ドリル削りおよび研削のための万能動力計は、Ｃ３６０００および本発明に従う黄銅合金の切削耐性を測定するために使用される。相対的な切削比を計算し、次いで結果を表４に示す。いくつかの合金について切削形態を図２〜５に示す。

４．機械的特性
合金１〜４は、砂型鋳造によって調製される。合金５〜１０は、２９ｍｍの直径を有する半硬質棒であり、試験のために１０ｍｍの直径を有する試験サンプルに機械加工される。引張試験は、室温下で行われる。比較例は合金１〜１０と同じ焼戻および尺度を有するＣ３６０００である。結果を表４に示す。

５．脱亜鉛化試験
脱亜鉛化試験をＧＢ／Ｔ１０１１９−２００８に従って行う。比較例は、鋳造によって調製されるＣ３６０００である。測定された最大脱亜鉛化深さを表４に示す。

６．水への金属イオンの放出量
試験サンプルの水への合金元素の放出量は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ ６１−２００７基準に従って測定される。Ｖａｒｉａｎ８２０−Ｍｓ Ｉｃｐ．質量分析計（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を使用する。期間は１９日である。試験サンプルは、砂型鋳造または鍛造によって調製されるボールバルブである。結果を表５に示す。

本発明に従う合金について水への金属イオン放出量がＣ３６０００よりもかなり低いことが上記表からわかる。本発明に従う合金の水への金属イオン放出量はＮＳＦ／ＡＮＳＩ基準６１−２００７−飲料水システムコンポーネントを満たす。そのため、本発明に従う合金は、飲料用給水システムにおけるアクセサリに好適である。

７．応力腐食耐性
試験材料：組立られていない製品および組立製品を含む１インチボールバルブ（固定トルク９０Ｎ・ｍ）、ここで組立られた製品は、非装着外部パイプおよび１２０Ｎ・ｍの装着トルクを有する外部パイプを含む。
試験条件：４％アンモニア、１４％アンモニア。
期間：１２時間、２４時間、４８時間。
決定方法：１５倍にて、アンモニアで燻蒸された表面の観察。
比較例Ｃ３６０００およびＣ８７８５０。
２つの基準に従ってアンモニアで燻蒸した後、試験サンプルを取り出し、清浄に洗浄し、次いで腐食製品の表面を５％硫酸溶液を用いて室温下ですすぎ、最終的に水ですすぎ、吹込み乾燥する。アンモニアで燻蒸された表面を１５倍で観察する。表面に明らかな割れがない場合、「○」と示される。表面に微細な割れがある場合、「△」と示され、表面に明らかな割れがある場合、「×」と示される。

ＩＳＯ６９５７−１９８８に従ってアンモニアで燻蒸された後の本発明に従う黄銅合金、ＺＣｕＺｎ４０Ｐｂ２、Ｃ３６０００およびＣ８７８５（銅が多く、亜鉛が少ない）の組立られていない製品および組立られた製品の表面に視覚可能な割れもなく、明らかな割れもないことが表６からわかる。さらに、１４％アンモニアで２４時間燻蒸された場合であっても、本発明に従う黄銅合金に関する組立られていない製品および組立られた製品の表面に視覚可能な割れも、明らかな割れもない。故に、本発明に従う黄銅合金の応力腐食耐性は、Ｃ３６０００およびＣ８７８５０と等価であり、ＺＣｕＺｎ４０Ｐｂ２より若干良好であり、さらにＦｅまたはＭｎだけを含有するこれらの合金よりも顕著に良好であることがわかる。

Claims (14)

1. ５９．０〜６４．０重量％のＣｕ、０．６〜１．２重量％のＦｅ、０．６〜１．０重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＢｉ、０．６〜１．４重量％のＳｎと、Ａｌ、ＣｒおよびＢから選択される少なくとも１つの元素とを含み、残量がＺｎおよび不可避の不純物である、優れた応力腐食耐性を有する黄銅合金であって、Ａｌの含有量が０．１〜０．８重量％であり、Ｃｒの含有量が０．０１〜０．１重量％であり、Ｂの含有量が０．００１〜０．０２重量％である、黄銅合金。
2. 黄銅合金中のＦｅの含有量が、０．６〜１．０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の黄銅合金。
3. 黄銅合金中のＦｅの含有量が、０．７〜０．９重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の黄銅合金。
4. 黄銅合金のＭｎの含有量が、０．６〜０．９重量％であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の黄銅合金。
5. 黄銅合金のＭｎの含有量が、０．７〜０．９重量％であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の黄銅合金。
6. 黄銅合金中のＢｉの含有量が、０．５〜０．９重量％であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の黄銅合金。
7. 黄銅合金中のＢｉの含有量が、０．５〜０．８重量％であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の黄銅合金。
8. 黄銅合金中のＳｎの含有量が０．８〜１．４重量％であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の黄銅合金。
9. 黄銅合金中のＡｌの含有量が０．３〜０．８重量％である、請求項１から８のいずれか一項に記載の黄銅合金。
10. 黄銅合金中のＣｒの含有量が０．０１〜０．０３重量％であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の黄銅合金。
11. 黄銅合金中のＢの含有量が０．００１〜０．００５重量％であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の黄銅合金。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の黄銅合金を製造する方法であって、バッチ配合し、溶融し、合金インゴットを流し込み、再溶融し、砂型鋳造することを含み、合金インゴットを流し込む温度が９９０〜１０４０℃であり、砂型鋳造の温度が１０００〜１０３０℃である方法。
13. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の黄銅合金を製造する方法であって、バッチ配合し、溶融し、丸型インゴットを水平連続鋳造し、表層を剥ぎ、熱間鍛造することを含み、丸型インゴットの水平連続鋳造の温度が９９０〜１０４０℃であり、熱間鍛造の温度が６７０〜７４０℃である方法。
14. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の黄銅合金を製造する方法を提供し、バッチ配合し、溶融し、丸型インゴットを水平連続鋳造し、棒状に押出し、熱間鍛造することを含み、丸型インゴットの水平連続鋳造の温度が９９０〜１０４０℃であり、棒状への押出温度が６７０〜７４０℃であり、熱間鍛造のための温度が６７０〜７４０℃である方法。