JP5933848B2 - 耐変色性銅合金および銅合金部材 - Google Patents

Description

本発明は、黄銅色を呈するとともに耐変色性を有する耐変色性銅合金及びこの耐変色性銅合金を用いた銅合金部材に関するものであり、特に、熱間加工性、冷間加工性、プレス性等の加工性および機械的性質に優れ、且つ、抗菌性および殺菌性に優れた耐変色性銅合金及びこの耐変色性銅合金を用いた銅合金部材に関する。
本願は、２０１３年９月２６日に、日本に出願された特願２０１３−１９９４７５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、Ｃｕ−Ｚｎ等の銅合金は、配管器材、建築資材、電気・電子機器、日用品、機械部品等の各種用途に使用されている。建築材の中で、手すり、ドアノブ等の装飾・建築用金具、洋食器、キー等の用途においては、美観上の問題から変色しにくいことが要求されている。その要求に対処するために、銅合金製品にニッケル・クロムめっき等のめっき処理あるいはクリア塗装などの樹脂で表面を被覆している。
しかし、めっき製品は、長期間の使用により表面のめっき層が剥離してしまう。また、塗装製品は、経年により色調が変化するとともに、塗装皮膜が剥離するという問題を有している。また、めっき製品および塗装製品は、銅合金と接触することがないため銅合金のもつ抗菌性（殺菌性）が損なわれてしまう。

Ｃｕ−Ｚｎ等の銅合金はＺｎの含有量が１５ｍａｓｓ％、または、２０ｍａｓｓ％を超えると黄銅色を有するようになる。しかしながら、めっきあるいは塗装などの保護皮膜を形成させず、素材表面のままで装飾品などに使用すると、置かれている環境にも影響されるが短期間で茶褐色あるいは赤褐色に変色してしまう。また、変色の状況は均一に変色するわけではなく、環境、部位や場所により変色あるいは色調に差がある不均一な変色となり、当初の金属光沢のある美麗な状態を維持できなくなる。

従来から、耐変色性のある材料として銅合金では、めっきと同じような光沢のある白色を呈するＣｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金や黄金色を呈するアルミニウム青銅が提案されている。
そのようなＣｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金として、例えば、ＪＩＳ Ｃ ７９４１には、Ｃｕ（６０．０〜６４．０ｍａｓｓ％）、Ｎｉ（１６．５〜１９．５ｍａｓｓ％）、Ｐｂ（０．８〜１．８ｍａｓｓ％）、Ｚｎ（残部）等を含有する快削洋白が規定されている。また、特許文献１には、Ａｌ（５〜９ｍａｓｓ％）、Ｎｉ（１〜４ｍａｓｓ％）、Ｉｎ（０．００５〜０．３ｍａｓｓ％）にＭｎ（０．１〜０．５ｍａｓｓ％）、Ｃｏ（０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％）、Ｂｅ（０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％）、Ｔｉ（０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％）、Ｃｒ（０．０５〜０．２ｍａｓｓ％）、Ｓｉ（０．００１〜０．５ｍａｓｓ％）、Ｚｎ（０．００５〜０．５ｍａｓｓ％）、Ｓｎ（０．００３〜０．４ｍａｓｓ％）のうち１種又は２種を含有し、残部Ｃｕと不可避不純物からなるアルミ銅合金が開示されている。

また、銅合金においては、抗菌作用（殺菌作用）を有することが知られている。病院等の医療機関では抗生物質等の薬剤耐性を得た黄色ブドウ球菌や緑膿菌等が患者に感染する、一般的に院内感染と呼ばれている問題が発生している。また、インフルエンザなどの感染症は世界的な広がりを見せるなど、菌あるいはウィルスなどが原因である疾患が問題視されている。
例えば、院内感染では、原因となる菌の経路は色々あり、菌を持っている患者が触れ、菌が付着したところに別の患者あるいは医療従事者が触れ、その原因菌が院内に広がっていくことが考えられる。これらの患者や医療従事者が触れる物を銅合金とすることにより、それらの菌が死滅あるいは減少する。そして、それに伴って感染経路が絶たれること等により、院内感染を減少させることが期待される。具体的には、院内の各扉に設置されている取手、レバーハンドル、ドアハンドル等、或いは、ベッドに設置される柵、サイドレール、ナースカートを銅合金とすることで、菌の拡大経路を少なくすることが期待できる。またインフルエンザなどでは、電車、バスあるいは公園等の公共機関において不特定多数の人が接触するような部材に抗菌性（殺菌性）のある銅合金を使用することで様々な菌、ウィルスによる感染を予防することが可能となる。

日本国特開２００４−１４３５７４号公報

しかしながら、ＪＩＳ Ｃ ７９４１に開示された銅合金は、Ｎｉ及びＰｂを大量に含有するものであって健康衛生面で問題があるので、その用途が制限される。Ｎｉは金属アレルギーの中でも特に強いＮｉアレルギーを引き起こす原因となるものである。また、Ｐｂは周知のように有害物質なので、人の肌に直接触れる手すり等の建築金具や、家電製品等の身の回り品等としての用途には問題がある。また、Ｎｉを大量に含有させると熱間圧延性、プレス性等の加工性が劣り、Ｎｉが高価であることとも相俟って製造コストが高くなるので、用途が制限される。
さらに、特許文献１に開示された銅合金は、Ａｌが５ｍａｓｓ％以上含まれたアルミニウム含有合金であり、耐変色性には優れるが、圧延などの加工性が劣るため、主に鋳物材として製造され、薄板などに加工することが困難である。更に、曲げなどの加工を伴う、例えば９０度曲げなどでは延性が乏しいため曲げ部分に割れが生じるなど、冷間加工性が悪い。また、表面にアルミニウムの酸化皮膜が形成することにより抗菌性が弱く、長期の使用で抗菌性を失うことになり、問題がある。

また、取手、レバーハンドル、ドアハンドル等に通常の銅合金を実際に使用すると、時間と共に人体と触れる部分とそうでない部分とで材料に色調の差が生じる。長期的な使用においては、人体との接触が多い部分は変色層（酸化物）の形成が遅い、あるいは変色層が形成されたとしても人体が接触することによる摩耗などの物理的作用により除去されることになり、その他の部分（人体との接触が少ない部分）との色調の差がより明確になり、美観上余り優れているとは言い難い。なお、これらの色調の差は、人体が材料に触れて人体の汗、皮脂などが材料に付着し、その付着した物質による変色を促進あるいは遅延させる効果によって、人体が触れない場所と表面条件が異なることによって生じる。また、変色は材料が使用される環境によっても異なり、高温・高湿であるほど発生しやすく、水滴（雨水など含む）が付着するようなところでは顕著に現れ、更にこれらの場合には極短期に変色が発生する。そのため、これらの用途に用いられている銅合金製取手類のほとんどは、めっき、クリアコート等により銅合金表面を被覆して変色が発生し難い状態で使用されている。

銅合金は他の金属には無い有色金属であり、代表的な色調として銅の赤橙色、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）の黄色あるいは洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金）の銀白色などがある。このように銅合金は添加元素により様々な色調の材料となるが、上述のように人体と接触する条件下で使用された場合、合金によっても異なるが、変色することは避け難いものである。特に、赤橙色である銅、および黄色である黄銅は極短時間で変色が発生するが、他金属には無い色調であるため、意匠的、デザインあるいは美観上の観点からこれら有色の銅合金材料が用いられることがある。しかし、変色を防止するためにクリアコートなどの樹脂皮膜を表面に被覆（塗装）されており、上述した抗菌性（殺菌性）の機能が発揮されない状況にある。

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、黄色（黄銅色）の色調を有するとともに、熱間加工性、冷間加工性、プレス性等の加工性に優れ、さらに耐変色性と抗菌性（殺菌性）にともに優れた耐変色性銅合金およびこの耐変色性銅合金を用いた銅合金部材を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明者は、黄銅色を呈する銅合金の組成及び金属組織について検討した結果、次のような知見を得た。
Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ合金においては、それぞれの添加元素の含有量にもよるが、熱間圧延あるいは熱間押出など材料が高温になると、マトリックス中にβ相が出現し、熱間での変形抵抗を低くさせ、熱間変形能が優れるようになる。しかし、常温（室温）においてβ相の面積率が０．９％又はγ相の面積率が０．７％を超えて存在すると、延性が悪くなり、次工程の冷間圧延あるいは冷間抽伸などの冷間加工性だけでなく、耐変色性などが悪くなる。また、管材では曲率半径の小さい曲げや扁平などの加工も劣ることとなる。更に耐食性にも悪影響を及ぼし、脱亜鉛腐食性、応力腐食割れ性が悪くなる。なお、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ合金で出現するβ相は、Ｓｎ、Ａｌを含有していることから、Ｃｕ―Ｚｎ合金のβ相よりも硬く、脆い。

また、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ合金では、熱間圧延あるいは熱間押出などの高温で加工するとβ相が出現し、冷却条件によっては共析反応によりβ相からγ相が出現するようになる。γ相はマトリックスの大部分を占めるα相と比較しても硬質な相であり、β相よりもＺn含有量が多く、Ｓｎ，Ａｌもβ相よりも２倍以上含有されるため、硬質で脆い相である。このγ相の面積率が０．７％を超えると、β相と同じく材料の延性が乏しくなり、冷間加工性が低下する。また、β相よりも影響は小さいものの脱亜鉛腐食性などの耐食性が低下し、耐変色性も悪くなる。更にγ相が０．７％を超えると材料の延性が著しく低下し、衝撃が加わるような部材に用いると割れが生じる可能性も高くなる。Ｓｎ、Ａｌの一部をＮｉで置き換えたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｎｉ合金についても同様であり、マトリックス中の金属組織が材料の様々な特性に影響する。

なお、Ｃｕ−Ｚｎ合金は、一般的に鋳造により製造した鋳塊を高温に加熱した後、熱間圧延あるいは熱間押出などで加工する。その後、冷間での圧延あるいは抽伸の塑性加工および焼鈍などの熱処理を繰り返すことで所望の寸法の製品を得る。Ｃｕ−Ｓｎ合金やＣｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金などの熱間加工性の悪い材料では、連続鋳造により鋳塊よりも薄い（圧延品）あるいは細い（押出材）サイズの鋳物を製造し、その後、冷間加工することにより製造される。鋳塊は、鋳型にもよるが１時間当たり１０トン程度で製造することが可能であるが、連続鋳造では鋳塊に較べ断面積が小さいため１時間当たりの製造量は数分の１と小さくなる。このため製造コストとしては、鋳塊で製造する方が連続鋳造で製造するよりも低く、多くの銅合金は、鋳塊を製造した後の熱間加工により製造する方法を採用している。Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ合金もＣｕ−Ｚｎ合金と同じく鋳塊を熱間圧延あるいは熱間押出により製造可能であるが、連続鋳造によっても製造可能であり、少量の製品が必要な場合、連続鋳造で製造する方がコスト的に優位になることもある。

以上のように、各元素の添加量および製造条件に影響されるが、材料が高温になると現れるβ相が、冷却過程でγ相に変態し、また常温でもβ相が残存することになり、それぞれの相が単独でそれぞれ面積率０．７％（γ相）、０．９％（β相）を超えるだけでなく、β相とγ相の面積率をそれぞれ（β）％および（γ）％とすると、２×（γ）+（β）が合わせて１．５％を超えると、冷間での延性の低下により冷間加工性が低下するとともに、耐変色性および耐食性が劣化するおそれがある。

また、固体である銅合金の抗菌性（殺菌性）は、その表面において過酸化水素や活性ラジカルなどの活性酸素群が生成し、この活性酸素群が菌の細胞膜やＤＮＡに作用することで発揮される。この活性酸素群が生成する銅合金の表面では、銅が酸化・還元反応に寄与しており、大気中に存在する水分などと反応することになる。また、銅合金に液体が接触する場合の抗菌性（殺菌性）も接触する液体と銅合金が反応し、銅イオンが溶出する。これらの反応は、いわゆる銅合金が腐食することと同じであり、抗菌性（殺菌性）が発揮される際には、銅合金の表面では腐食反応が起こる。銅合金の表面が腐食するということは、銅合金の変色の起因となる。このように、抗菌性（殺菌性）は、耐変色性と基本的に相反する特性であり、耐変色性を高めることは抗菌性（殺菌性）の効果を弱めることに繋がる。つまり、耐変色性と抗菌性（殺菌性）は必ずしも両立するものではない。このように相反する特性を両立させるためには、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌ等の関係式、ＳｎとＡｌ等の関係式が重要となる。

本発明は、上記の本発明者の知見に基づき完成された。すなわち、前記課題を解決するため、以下の発明を提供する。
本発明の第１の態様である耐変色性銅合金は、１７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有しており、α相マトリックスのγ相の面積率（γ）％とβ相の面積率（β）％との間に０≦２×（γ）+（β）≦１．５の関係を有するとともに、α相マトリックスに面積率で０〜０．７％のγ相および０〜０．９％のβ相が分散した金属組織とされている。

本発明の第１の態様である耐変色性銅合金によれば、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｐｂの含有量が上述の範囲内とされているとともに、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌの関係、ＳｎとＡｌの関係が、それぞれ上述の範囲内に規定されているので、黄銅色を呈することになる。さらに耐変色性と抗菌性（殺菌性）とを両立することができ、銅合金の優れた抗菌性（殺菌性）を維持したまま、耐変色性を向上させることが可能となる。
また、α相マトリックスにおけるγ相とβ相の面積率が上述のように規定されているので、加工性、耐変色性、耐食性を向上させることができる。

本発明の第２の態様である耐変色性銅合金は、１７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂと、０．０１〜５ｍａｓｓ％のＮｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％の間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕−０．５×〔Ｎｉ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦０．７×〔Ｎｉ〕＋〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有しており、α相マトリックスのγ相の面積率（γ）％とβ相の面積率（β）％との間に０≦２×（γ）+（β）≦１．５の関係を有するとともに、α相マトリックスに面積率で０〜０．７％のγ相および０〜０．９％のβ相が分散した金属組織とされている。

本発明の第２の態様である耐変色性銅合金においては、上述した第１の態様である耐変色性銅合金におけるＳｎとＡｌの一部をＮｉで代替した。ここで、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｎｉの含有量が上述の範囲内とされているとともに、Ｚｎ、Ｓｎ、ＡｌおよびＮｉの関係、ＳｎとＡｌおよびＮｉの関係が、それぞれ上述の範囲内に規定されているので、銅合金の優れた抗菌性（殺菌性）を維持したまま、耐変色性を向上させることが可能となる。また、Ｎｉを添加することにより、耐変色性、耐食性をさらに向上させることができる。
さらに、α相マトリックスにおけるγ相とβ相の面積率が上述のように規定されているので、加工性、耐変色性、耐食性を向上させることができる。

また、本発明の第３の態様である耐変色性銅合金は、上述した第１，２の態様の耐変色性銅合金において、さらに、０．０１〜１．０ｍａｓｓ％のＳｉ、０．０１〜０．５ｍａｓｓ％のＴｉ、０．０１〜１．５ｍａｓｓ％のＭｎ、０．００１〜０．０９ｍａｓｓ％のＦｅのうちいずれか１種以上を含有し、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのそれぞれの含有量〔Ｓｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｔｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｍｎ〕ｍａｓｓ％、〔Ｆｅ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕＋２．５×〔Ｓｉ〕＋１．０×〔Ｔｉ〕−０．５×〔Ｎｉ〕＋０．５×〔Ｍｎ〕＋０．２×〔Ｆｅ〕≦４０の関係を有する。

本発明の第３の態様である耐変色性銅合金によれば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅといった元素を、使用用途に応じて上述の範囲内で適宜添加することにより、所望の特性を備えた耐変色性銅合金を得ることが可能となる。そして、これらの元素を添加した場合であっても、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅの関係を上述の範囲内とすることにより、銅合金の優れた抗菌性（殺菌性）を維持したまま、耐変色性を向上させることが可能となる。

また、本発明の第４態様である耐変色性銅合金は、上述した第１〜３の態様の耐変色性銅合金において、さらに、０．００５〜０．０９ｍａｓｓ％のＰ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＳｂ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＡｓ、０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％のＭｇのうちのいずれか１種以上を含有する。

本発明の第４の態様である耐変色性銅合金によれば、Ｐ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｍｇといった元素を、使用用途に応じて上述の範囲内で適宜添加することにより、所望の特性を備えた耐変色性銅合金を得ることが可能となる。なお、これらの元素の含有量は、比較的少なく規定されており、抗菌性（殺菌性）や耐変色性への影響が小さいことから、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ等との関係を考慮する必要はない。

本発明の第５の態様である耐変色性銅合金は、上述した第１〜４の態様の耐変色性銅合金において、溶接管、鍛造品、鋳物の形態で使用されることを特徴とする。
本発明の第５の態様である耐変色性銅合金によれば、溶接管、鍛造品、鋳物の形態で使用することにより、各種製品の部材として広く適用することができる。

本発明の第６の態様である耐変色性銅合金は、上述した第１〜５の態様の耐変色性銅合金において、抗菌性試験における１０分経過後の生菌率が、純銅の生菌率と同等もしくは低くなっている。
本発明の第６の態様である耐変色性銅合金によれば、純銅と同等もしくはより優れた抗菌性を有することになり、医療機関、公共施設、衛生管理に厳しい研究施設（例えば食品、化粧品、医薬品等）で使用される製品の部材として適用することが可能となる。

本発明の銅合金部材は、上述した第１〜５の態様の耐変色性銅合金からなる耐変色性銅合金からなる基材と他部材とが接合されることにより構成されている。他部材とは例えば本発明の耐変色性銅合金や一般的な銅及び銅合金、鉄鋼材料、スレンレス鋼、アルミニウム合金などの金属材料や樹脂、木材など、耐変色性銅合金を用いた製品として、目的に応じていろいろな部材の材料のことを示す。
この構成の銅合金部材によれば、上述の耐変色性銅合金を基材として用いているので、基材の変色が抑制されるとともに抗菌性（殺菌性）に優れることになり、様々な用途で使用することが可能となる。
本発明の銅合金部材の具体的な用途としては、ドアハンドル、ドアノブ、ドアプッシュ板、手摺り、ベッド柵、サイドボード、机天板、椅子背もたれ、ナースカート取手の部材、ペンのグリップ、キーボード、マウス、シンク、つり革、建材等が挙げられる。

本発明によれば、黄色（黄銅色）の色調を有するとともに、熱間加工性、冷間加工性、プレス性等の加工性に優れ、さらに耐変色性と抗菌性（殺菌性）にともに優れた耐変色性銅合金およびこの耐変色性銅合金を用いた銅合金部材を提供することが可能となる。

以下に、本発明の実施形態に係る耐変色性銅合金について説明する。なお、本明細書では、〔Ｚｎ〕のように括弧付の元素記号は当該元素の含有量（ｍａｓｓ％）を示すものとする。
また、本実施形態では、この含有量の表示方法を用いて、以下のように、複数の組成指数を規定する。なお、組成指数ｆ１において、添加されていない元素、および、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅについては、各々の含有量が０．０１ｍａｓｓ％より少ない場合は、組成指数ｆ１の数値にほとんど影響しないとして、〔〕＝０とする。

組成指数ｆ１＝〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕＋２．５×〔Ｓｉ〕＋１．０×〔Ｔｉ〕−０．５×〔Ｎｉ〕＋０．５×〔Ｍｎ〕＋０．２×〔Ｆｅ〕
組成指数ｆ２＝〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕
組成指数ｆ３＝０．７×〔Ｎｉ〕＋〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕
組成指数ｆ４＝〔Ｓｎ〕×〔Ａｌ〕＋０．１×〔Ｎｉ〕

本発明の第１の実施形態に係る耐変色性銅合金は、１７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、 Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有している。すなわち、この第１の実施形態に係る耐変色性銅合金においては、組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内、組成指数ｆ２が１．２≦ｆ２≦４．０の範囲内とされている。
なお、上述の組成とされた第１の実施形態である耐変色性銅合金を、第１発明合金と称する。

本発明の第２の実施形態に係る耐変色性銅合金は、１７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂと、０．０１〜５ｍａｓｓ％のＮｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％の間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕−０．５×〔Ｎｉ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦０．７×〔Ｎｉ〕＋〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有している。さらに、本実施形態では、０．３≦〔Ｓｎ〕×〔Ａｌ〕＋０．１×〔Ｎｉ〕≦１．４の関係を有している。すなわち、この第２の実施形態に係る耐変色性銅合金においては、組成指数ｆ１、２４≦ｆ１≦４０の範囲内、組成指数ｆ３が１．２≦ｆ３≦４．０の範囲内とされている。
なお、上述の組成とされた第２の実施形態である耐変色性銅合金を、第２発明合金と称する。

本発明の第３の実施形態に係る耐変色性銅合金は、上述の第１、２発明合金において、さらに０．０１〜１．０ｍａｓｓ％のＳｉ、０．０１〜０．５ｍａｓｓ％のＴｉ、０．０１〜１．５ｍａｓｓ％のＭｎ、０．００１〜０．０９ｍａｓｓ％のＦｅのうちいずれか１種以上を含有し、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのそれぞれの含有量〔Ｓｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｔｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｍｎ〕ｍａｓｓ％、〔Ｆｅ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕＋２．５×〔Ｓｉ〕＋１．０×〔Ｔｉ〕−０．５×〔Ｎｉ〕＋０．５×〔Ｍｎ〕＋０．２×〔Ｆｅ〕≦４０の関係を有している。すなわち、この第３の実施形態に係る耐変色性銅合金においては、組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内とされている。また、組成指数ｆ２、ｆ３は、それぞれ上述の第１の実施形態または第２の実施形態で規定した範囲内とされている。
なお、上述の組成とされた第３の実施形態である耐変色性銅合金を、第３発明合金と称する。

本発明の第４の実施形態に係る耐変色性銅合金は、上述の第１〜３発明合金において、さらに、０．００５〜０．０９ｍａｓｓ％のＰ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＳｂ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＡｓ、０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％のＭｇのうちのいずれか１種以上を含有している。ここで、Ｐ、Ｓｂ、Ａｓは、含有量が少なく特性に与える影響が小さいことから、組成指数ｆ１には考慮されていない。よって、この第４の実施形態に係る耐変色性銅合金においても、上述の組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内とされている。また、組成指数ｆ２、ｆ３は、それぞれ上述の第１の実施形態または第２の実施形態で規定した範囲内とされている。
なお、上述の組成とされた第４の実施形態である耐変色性銅合金を、第４発明合金と称する。

そして、上述した本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）においては、α相マトリックスのγ相の面積率（γ）％とβ相の面積率（β）％との間に０≦２×（γ）+（β）≦１．５の関係を有するとともに、α相マトリックスに面積率で０〜０．７％のγ相および０〜０．９％のβ相が分散した金属組織を有している。

以下に、成分組成、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、金属組織を、上述のように規定した理由について説明する。

（Ｚｎ：１７ｍａｓｓ％以上３４ｍａｓｓ％以下）
Ｚｎは、本発明合金において主要元素であり、引張強度、耐力等の機械的強度、耐変色性、加工性を向上させ、更にＳｎ，Ａｌとの相乗効果によって各種特性をより向上させる作用効果を有する。また、抗菌性（殺菌性）の効果をより強化し、銅合金の特性を確保する上で重要な元素である。なお、純銅や銅濃度の高い銅合金よりも、Ｚｎを多く含有する銅合金の方が耐変色性、強度に優れ、抗菌性（殺菌性）において同等もしくはより優れる。さらに、Ｃｕとの合金である黄銅の特長的な色調である黄色（黄色味を帯びた色調、黄銅色）を発揮させるためにも必須の元素である。Ｚｎ、Ｓｎ，Ａｌ等（Ｃｕは残部）の含有量によってはβ相が出現することになり、常温（室温）でもβ相が残存する可能性が高くなり、β相の面積率によっても異なるが、加工性、耐食性等が劣るなどの問題を生じる可能性がある。また、含有成分によって異なるが、β相から冷却条件によってはγ相が共析反応により生じ、γ相がマトリックスに存在するとβ相と同じく冷間での加工性や耐食性が悪くなる。これは高温加熱されるろう付けや溶接などの接合がなされる部分においても同様である。なお、溶接管は条製品（素材をテープ形状のコイルに巻き取られた製品）を、ロール（型）を用いて円形に成型し、その両端を溶接により接合し管材を得るが、溶接部分は加熱され高温になり融点を局部的に超える。また、材料厚さ（管材では肉厚）が薄いため、溶接後に大気空冷されるときの冷却速度が速く、溶接箇所およびその近傍（溶接箇所を中心として幅１０ｍｍ（片側５ｍｍ）離れた部分までの熱影響部）はβ相が残存しやすくなる。なお、溶接管の溶接には高周波誘導加熱コイルを用いて加熱し、つき合わせて溶接する方法や溶接部を直接ＴＩＧ溶接で接合するなど種々ある。しかしながら、溶接方法はこれらに限定されるのではなく、ロール成型後の材料の両端をオンライン上で溶接することが可能となる方法であればどのような溶接・接合方法も対応可能である。ろう付けにおいても同様で、コンベア炉を用いた炉中ろう付けという方法もあるが、人の手によりろう付け箇所を部分的にバーナーで炙る手ろう付けという方法などもあり、いずれの場合においてろう付け部分は、ろう材の融点、あるいはそれ以上の温度、たとえば、８００度以上の温度に加熱される。そして手ろう付けの場合も溶接と同じく加熱部分は急冷されることになり、β相が残存しやすい。

また、銅合金は優れた抗菌性（殺菌性）を有するが、その作用は銅の含有量に依存するとされており、銅の含有量は少なくとも６０ｍａｓｓ％以上、好ましくは７０ｍａｓｓ％以上と言われている。しかし、単純に銅の含有量だけでなく、Ｚｎ量やＳｎ，Ａｌ量によっても抗菌性（殺菌性）は変化し、特にＺｎ量が１７ｍａｓｓ％以上、或いは２０ｍａｓｓ％含まれる方が、Ｃｕ含有量の高い銅合金よりも抗菌性（殺菌性）が向上することを実験において確認している。つまり、本発明合金では、Ｚｎを一定量以上含有させることと、Ｓｎ，Ａｌの相乗効果により抗菌性（殺菌性）が更に向上する。なお、Ｚｎの含有量が1７ｍａｓｓ％を下回ると、合金の色調もやや赤みを帯びてくるようになる。純銅は赤橙色のいわゆる銅色であるが、この銅色の色調である銅合金は、Ｚｎ量の多い黄色味を帯びた黄銅色である材料に比べて、耐変色性が劣る。よって、耐変色性についても、Ｚｎの含有量を概ね２０ｍａｓｓ％、またはそれ以上とし、Ｓｎ、Ａｌとの相乗効果と相まって優れた性能を発揮する。同じ環境に置かれた場合、例えば６０℃、相対湿度９５%で８時間暴露したときの銅色の銅合金は茶褐色の変色が見られ、表面がくすんだ状態になるのに対し、黄色（黄銅色）の銅合金では暴露初期の金属光沢を維持し、目立った変色は認められないなど、Ｚｎが含有されることで耐変色性は向上する。

Ｚｎの含有量は、機械的性質、抗菌性（殺菌性）、合金の色調の点から、１７．０ｍａｓｓ％以上であり、好ましくは１８.０ｍａｓｓ％以上、より好ましくは２０．０ｍａｓｓ％以上であり、最適には２１．０ｍａｓｓ％以上である。
しかし、Ｚｎの含有量が３４．０ｍａｓｓ％を超えると熱間（材料温度が高温）でβ相が多く出現し、熱間での加工性に寄与する一方で、冷間での延性、曲げ加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性および耐変色性が悪くなり、抗菌性（殺菌性）も飽和するか、寧ろ悪くなる。また、溶接管製造時やろう付け時にβ相が出現しやすくなり、γ相も多く存在する可能性が高くなる。Ｚｎの含有量は３２．０ｍａｓｓ％以下が好ましく、更には３０．０ｍａｓｓ％以下、２８．０ｍａｓｓ％以下がより好ましい。なお、Ｚｎの含有量が少なく１７．０ｍａｓｓ％未満（Ｃｕの含有量が多くなる）の場合、機械的強度が低下し、熱間での加工性、成形性が悪くなり、Ｓｎ，Ａｌ等の含有量にもよるが抗菌性（殺菌性）が劣る。また冷間でのプレス加工などの冷間加工時のバリが大きくなる。
これらの各種特性は後述する組成指数ｆ１に大きく影響し、この指数の値により加工性、耐食性、耐変色性および機械的強度なども変化する。

（Ｓｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上２．５ｍａｓｓ％以下）
Ｓｎは耐変色性に大きく寄与するだけでなく、高温でβ相を生じさせやすくするなど、高温での変形抵抗を下げる効果がある。また、耐食性、機械的強度、プレス加工などの打ち抜き性にも貢献する。ただし、Ｓｎが含有するＣｕ−Ｚｎ合金はγ相が多くなり、γ相が存在することにより冷間での圧延性、加工性、耐食性、耐変色性に影響を与える。Ｓｎは銅合金中に含まれた場合、例えば水道水中などの腐食面から見た過酷な環境ではＳｎの酸化物などを優先的に形成し、銅あるいはその他の元素の酸化物との複合酸化物となるが、安定した保護皮膜として作用することで大きく耐食性に寄与する。酸化物を形成することは腐食することであり、すなわち材料は変色することになるので、変色についてもＳｎの酸化物が影響する。大気中においての使用でもＳｎが酸化物あるいは大気中の成分（腐食性のある硫黄酸化物や塩化物などの化合物）によってはそれらの化合物として優先して生成する。ただし、大気中では水中と異なり厚い皮膜ではなく極薄い皮膜として形成するため目視で確認しても色調に大きな変化は見られない。この皮膜が保護作用を示すことで耐変色性が向上する。この皮膜の保護作用が強すぎると抗菌性（殺菌性）にも影響するが、以上の耐変色性や、抗菌性（殺菌性）は、Ｚｎの適量存在の元、Ａｌとの共添加によって、より一層高められることになり組成指数ｆ１などによる成分バランスが重要になる。

上述のような効果を発揮するためには、Ｓｎは０．０１ｍａｓｓ％以上必要であり、好ましくは０．１ｍａｓｓ％以上、より好ましくは０．３ｍａｓｓ％以上、最適には０．５ｍａｓｓ％以上である。なお、０．０１ｍａｓｓ％未満では、耐変色性、抗菌性（殺菌性）の効果が少なく、機械的強度、耐食性などへの寄与も少ない。
一方、Ｓｎの含有量が２．５ｍａｓｓ％を超えると、耐変色性、耐食性が飽和するだけでなく、常温でのγ相が多く出現（高温でのβ相が多くなる）し、溶接管を含めた溶接性、冷間加工性、冷間での曲げ加工性、耐食性などが悪くなる。したがって、Ｓｎの含有量は２．５ｍａｓｓ％以下であり、好ましくは２．０ｍａｓｓ％以下、より好ましくは１．８ｍａｓｓ％以下、最適には１．５ｍａｓｓ％以下である。なお、耐変色性、抗菌性（殺菌性）、および組織（β相、γ相）の関係は後述する組成指数ｆ１、ｆ２が大きく関係し、特にＡｌとの関係式である組成指数ｆ２、ｆ３、ｆ４は各種特性に対して重要な因子となる。単独では効果が少ないものの、Ａｌとの共存による相乗効果が高く、ｆ２の関係式を満足する組成範囲では耐変色性、抗菌性（殺菌性）など種々の特性が良好となる。
なお、Ｓｎは、上述のように規定された範囲内、好ましい範囲内においては、色調に与える影響はほとんど無い。

（Ａｌ：０．００５ｍａｓｓ％以上１．８ｍａｓｓ％以下）
ＡｌはＳｎと同じく耐変色性に大きく貢献する。Ａｌは酸化物の生成自由エネルギーが低く酸化しやすい活性な元素の１つである。このＡｌの添加により表面に極薄い酸化皮膜が形成することで、耐変色性が高くなる。一方、表面に薄い酸化皮膜が生成され耐変色性が向上すると抗菌性（殺菌性）が阻害されるおそれがあるが、適正な配合のＺｎ、Ｓｎの配合により、抗菌性（殺菌性）が損なわれずに保持できる。また、高温でのβ相の出現を多くする効果もあり、高温での変形抵抗、変形能にも寄与し、強度も高くなる。ただし、ＺｎやＳｎ含有量にもよるが、Ａｌの添加は、β相を形成しやすくするので、冷間での加工性に問題を生じるおそれがある。さらに、Ａｌの添加により溶湯の粘度を低下させ、鋳造性も向上すると共に、鋳造時および溶接時に発生するＺｎの蒸気を抑制する効果もある。同様に、溶接時の溶接性が向上し、健全な溶接管、接合構造体が得られる。一方、Ａｌを多く含むと酸化皮膜を形成しやすくなるものの、酸化皮膜が強固に厚くなり、その皮膜が存在することにより表面に菌が付着したとしても抗菌性（殺菌性）を示す銅合金の母材（素材）と菌の接触が制限され、抗菌性（殺菌性）が低下する。また、大気中などで実際に使用していると酸化などの表面の腐食が進行するが、その腐食により表面に形成した酸化皮膜ために耐変色性には貢献するものの、抗菌性（殺菌性）がより悪くなり、条件によっては抗菌性（殺菌性）を示さなくなるおそれがある。溶接時においても、Ａｌを多く含むと強固なＡｌの酸化皮膜（酸化物）の形成により、寧ろ溶接性が悪くなる。

上述のような効果を発揮するためには、Ａｌは、０．００５ｍａｓｓ％以上であり、好ましくは０．１ｍａｓｓ％以上必要であり、より好ましくは０．３ｍａｓｓ％以上、最適には０．４ｍａｓｓ％以上である。なお、０．００５ｍａｓｓ％未満では表面に形成する酸化皮膜が少なく、耐変色性の効果が小さい。
一方、Ａｌの含有量が１．８ｍａｓｓ％を超えると、強固な酸化皮膜が形成することにより耐変色性は良好になるが抗菌性（殺菌性）あるいは溶接性を阻害することになる。好ましくは１．７ｍａｓｓ％以下、より好ましくは１．６ｍａｓｓ％以下であり、最適には１．５ｍａｓｓ％以下である。また、Ｓｎと同じく特性、組織などについては組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に大きく影響される。
なお、Ａｌは、上述のように規定された範囲内、好ましい範囲内においては、色調に与える影響はほとんど無い。

（Ｐｂ：０．０００５ｍａｓｓ％以上０．０３０ｍａｓｓ％以下）
Ｐｂは、プレス等のせん断加工や研磨等の加工性を向上させるために含有される。Ｐｂは、金属組織がα単相のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ系合金には、常温でほとんど固溶しない。Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌ等（残部Ｃｕ）が上述した組成範囲内であり、組成指数ｆ１、ｆ２が適正範囲内であり、熱間圧延あるいは熱間押出終了後の冷却時、熱処理の冷却時、又は、溶接管溶接後、鍛造後およびろう付け後の加熱部分の冷却時に、結晶粒界を主として、Ｐｂが析出する。これらのＰｂは、Ｐｂ粒子として微細に析出するので、プレス等のせん断加工や、研磨等の加工性が向上する。

以上のような効果を発揮するためには、Ｐｂは０．０００５ｍａｓｓ％以上であり、好ましくは０．００１ｍａｓｓ％以上である。一方、Ｐｂの含有量が多すぎると、合金の延性、熱間圧延性、溶接性、溶接管の扁平加工性や曲げ性に悪影響を与える。Ｐｂの含有量は、０．０３０ｍａｓｓ％以下であり、好ましくは０．０１５ｍａｓｓ％以下であり、最適には０．００９ｍａｓｓ％以下である。特に、Ｐｂは有害物質であるので、より少ない方が望ましい。

次に、第２発明合金において添加されるＮｉについて説明する。

（Ｎｉ：０．０１ｍａｓｓ％以上５ｍａｓｓ％以下）
Ｎｉは、耐変色性を確保する上で、また、溶接や熱間加工時に生成するβ相、γ相の生成を抑制する重要な元素である。耐変色性について上述のＳｎとＡｌの効果をＮｉで代替したものである。すなわちＳｎやＡｌは酸化物などの安定な皮膜を材料表面に形成することによって耐変色性が向上するが、ＮｉもＣｕやその他元素との複合的な酸化物を形成し、耐変色性に寄与する。Ｎｉ添加量にもよるが、Ｃｕ−Ｚｎ合金にＮｉ単独で添加しても耐変色性を向上させる効果はＳｎやＡｌに比べ低く、ＳｎおよびＡｌとの共添加によって耐変色性に貢献する。
ここで、Ｎｉの含有量が一定量を超えると、鋳造時の湯流れ性の悪化やＳｎ，Ａｌ，Ｚｎ量とも関係するが熱間圧延の表面割れや耳割れが発生するなど、熱間加工性が悪くなる。また、プレス成形性が低下し、アレルギー（Ｎｉアレルギー）が生じる可能性が高くなり、黄銅色から離れ、白色を帯びてくるようになる。しかし、Ｎｉの含有量が少ないと、耐変色性を向上させる効果が少ない。そこで、Ｎｉを添加する場合、Ｎｉの含有量は、０．０１ｍａｓｓ％以上であり、好ましくは０．３ｍａｓｓ％以上である。特に、Ｓｎ、Ａｌの効果をＮｉで代替する場合、ＳｎとＡｌの合計含有量が０．０２ｍａｓｓ％以上で、０.５ｍａｓｓ％以下の場合（Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕との間に０．０２≦［Ｓｎ］+［Ａｌ］≦０．５）、良好な耐変色性などの特性を得るためのＮｉの含有量は１．５ｍａｓｓ％以上が好ましい。耐変色性などはＳｎおよびＡｌとＮｉの共添加によって発揮されるが、ＳｎおよびＡｌの含有量が少ない場合にＮｉ含有量も少なくなると耐変色性への効果が小さくなり、Ｎｉ含有量を１．５ｍａｓｓ％以上とすることでＳｎ、Ａｌの耐変色性等への効果の低下分をＮｉの添加で補うことができる。
一方、黄銅色を有すること、Ｎｉアレルギーや、熱間圧延性の観点から、Ｎｉの含有量は、５．０ｍａｓｓ％以下である。好ましくは４．０ｍａｓｓ％以下、最適には、３．０ｍａｓｓ％以下である。なお、Ｎｉは、抗菌性（殺菌性）への寄与は小さく、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎとの配合割合を表す組成指数ｆ１、ｆ３、ｆ４が重要になる。

次に、第３発明合金において添加されるＳｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅについて説明する。

（Ｓｉ：０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下）
Ｓｉの添加は高温でのβ相を拡大する効果があり、高温での変形抵抗、変形能を向上させるが、多量に含むとβ相が多くなり、常温（室温）でもβ相が多く残存し、Ｓｎ、Ａｌとの共添によりγ相なども多くなる（冷却条件にも影響される）。また、機械的強度も高くなるものの、伸びが低下し、強度と伸びのバランスが悪くなる。０．０１ｍａｓｓ％以下では耐変色性の効果は小さく、１．０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、耐変色性には効果があるが、β相の析出だけでなく、機械的強度と伸びのバランスが悪くなる。
以上のことから、Ｓｉを添加する場合には、Ｓｉの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上１．０ｍａｓｓ％以下となり、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下である。

（Ｔｉ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下）
Ｔｉは、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ合金には多く固溶せず、一部Ｔｉ_２Ｃｕなどの析出物を形成する。Ｔｉの添加は耐変色性には寄与するものの、多量に存在すると析出物が多くなり、強度には寄与するが、伸び値が低下する。また鋳造時の酸化物の巻き込みなどが問題となり、真空溶解など特殊な溶解法が必要になる。０．０１ｍａｓｓ％未満では耐変色性の効果が小さく、０．５ｍａｓｓ％を超えると機械的性質が悪化するおそれがあり、また、鋳造歩留まりも悪くなる。
以上のことから、Ｔｉを添加する場合には、Ｔｉの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下となり、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上０．２ｍａｓｓ％以下である。

（Ｍｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下）
Ｍｎは、強度、耐摩耗性を向上させ、曲げ性、プレス性を向上させるものである。一方、Ｍｎの含有量が多すぎると、熱間圧延性を阻害する。なお、耐変色性や、抗菌性（殺菌性）への寄与は、Ｍｎ単独では小さく、場合によっては、抗菌性（殺菌性）を阻害することもあり、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎとの配合の割合が重要となる（組成指数ｆ１）。また、Ｍｎを含有させることにより、溶湯の湯流れ性を向上させることができる。これらの点から、Ｍｎを添加する場合には、Ｍｎの含有量は０．０１〜１．５ｍａｓｓ％であり、好ましくは０．１〜１．０ｍａｓｓ％である。なお、ＭｎとＳｉの共添加は、Ｍｎ−Ｓｉの化合物を生成し、冷間加工性を阻害するので避けなければならない。もし、ＳｉとＭｎを共添加する場合は、Ｓｉを０．０５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎを０．５ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。

（Ｆｅ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下）
Ｆｅは、焼鈍時の結晶粒を微細化する効果があり、特に、溶接管の溶接部の結晶粒を細かくし、溶接管において高い強度が得られ、溶接管を曲げ加工を施したとき、表面が肌荒れせずに平滑な状態になる。このような作用効果を得るためには、Ｆｅは、０．００１ｍａｓｓ％以上必要である。また、０．０９ｍａｓｓ％を超えて含有しても、上述の作用効果は飽和し、寧ろ冷間での加工性が低下する。
以上のことから、Ｆｅを添加する場合には、Ｆｅの含有量は０．００１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下である。

次に、第４発明合金において添加されるＰ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｍｇについて説明する。

（Ｐ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下）
Ｐは、耐食性を向上させ、溶湯の湯流れ性を向上させる。この効果を発揮するためにはＰの含有量は、０．００５ｍａｓｓ％以上とする必要がある。また、過剰なＰの含有量は冷間及び熱間での延性に悪影響を及ぼすことになることから、Ｐの含有量は、０．０９ｍａｓｓ％以下とする。
以上のことから、Ｐを添加する場合には、Ｐの含有量は０．００５ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下である。

（Ｓｂ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下）
ＳｂもＰと同様に耐食性を向上させるために添加される。この効果を得るために、Ｓｂの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上必要である。また、０．０９ｍａｓｓ％を超えて含有させても、含有量に見合う効果が得られず、かえって延性が低下する。また、Ｓｂは、人体に悪影響を及ぼすおそれがあるため、含有量は、０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
以上のことから、Ｓｂを添加する場合には、Ｓｂの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下であり、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上０．０５ｍａｓｓ％以下である。

（Ａｓ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下）
ＡｓもＰと同様に耐食性を向上させるために添加される。この効果を得るために、Ａｓの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上必要である。また、０．０９ｍａｓｓ％を超えて含有させても、含有量に見合う効果が得られず、かえって延性が低下することになる。また、Ａｓは、人体に悪影響を及ぼすおそれがあるため、含有量は、０．０５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
以上のことから、Ａｓを添加する場合には、Ａｓの含有量は０．０１ｍａｓｓ％以上０．０９ｍａｓｓ％以下であり、好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上０．０５ｍａｓｓ％以下である。

（Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％以下）
銅合金は、原料の一部としてスクラップ材が使用されることが多く、そのようなスクラップ材にはＳ（硫黄）成分が含まれている場合がある。Ｍｇは、このようなＳ成分を含んだスクラップを合金原料とし製品を製造する場合において、Ｓ成分をＭｇＳの形態で除去することができる。このＭｇＳが合金に残留したとしても、耐食性、耐変色性などには悪影響を及ぼさない。また、Ｓ成分をＭｇＳの形態にすると、プレス性が向上する。Ｓ成分を含んだスクラップにＭｇを添加せずに用いると、Ｓは合金の結晶粒界に存在しやすく、粒界腐食を助長することがあり、そうなると耐食性および耐変色性も低下させる。しかし、Ｍｇを添加することにより粒界腐食を効果的に防止することができる。その効果を発揮するためには、Ｍｇの含有量は０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％としておくことが必要である。Ｍｇは酸化しやすいため、過剰に添加すると鋳造時に酸化し、酸化物を形成することで溶湯の粘度が上がり、酸化物の巻き込みなどの鋳造欠陥を生じるおそれがある。
以上のことから、Ｍｇを添加する場合には、Ｍｇの含有量は０．００１ｍａｓｓ％以上０．０３ｍａｓｓ％以下である。

（Ｃｕ：残部）
Ｃｕは、Ｚｎ，ＳｎおよびＡｌ等の残余成分であり（ただし、不可避不純物を除く）、これら主要元素のバランスとして含まれる。Ｃｕは、銅合金としての引張強度、耐力等の機械的強度を向上させると共に、抗菌性（殺菌性）等の特性を確保する上で重要な元素である。残余成分であるが、各種特性を発揮するためのＣｕの含有量は、６４．０ｍａｓｓ％以上であり、好ましくは６５．０ｍａｓｓ％以上であり、より好ましく７０．０ｍａｓｓ％、最適には、７２．０ｍａｓｓ％以上である。一方、Ｃｕの含有量が８１．０ｍａｓｓ％を超えると、機械的強度が低下し、熱間圧延性や成形性等の加工性が悪くなり、また抗菌性（殺菌性）が劣るようになるだけでなく耐変色性も低下する。なお、Ｃｕの含有量は、８１．０ｍａｓｓ％以下であり、好ましくは８０．０ｍａｓｓ％以下であり、より好ましくは７８．０ｍａｓｓ％、最適には７７．０ｍａｓｓ％以下である。

（不可避不純物）
また、不可避的不純物としては、Ｃｒ，Ａｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｇｅ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｓ，Ｏ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ, Ｂ、希土類等が挙げられる。これらを含む不可避不純物は、総量で０．５ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。不可避不純物が総量で０．５ｍａｓｓ％以上と多く含まれる場合、金属組織にも影響を与え、耐食性、抗菌性（殺菌性）などを低下させ、伸びを低下させるなど冷間加工性を低下させ、また熱間での変形抵抗を増加させるなど、含まれないことが望ましい。なお、不可避不純物は意図的に含まない元素のことを示す。

（組成指数ｆ１）
Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのそれぞれの含有量を〔Ｓｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｔｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｍｎ〕ｍａｓｓ％、〔Ｆｅ〕ｍａｓｓ％に、それぞれの元素毎に係数を掛け、合計した関係式とその数値は、溶接管、板、棒、鍛造品、鋳物の金属組織中に存在するβ相、γ相の面積率に影響し、冷間加工性（冷間圧延、冷間伸線などの塑性加工）、溶接管や板材の曲げ加工性、強度、耐食性、耐変色性および抗菌性（殺菌性）に影響を与える。よって、組成指数ｆ１は、これらの特性、性質を総合的に数値化した重要な関係式である。

組成指数ｆ１の値が２４よりも低いと、熱間圧延、熱間押出あるいは熱間鍛造などの熱間での変形抵抗が高くなる。また、材料の強度が低く、耐変色性も乏しく、プレス加工性も悪くなる。熱間圧延では所定の温度に熱した鋳塊（例えば板厚１９０ｍｍ）を圧延機により徐々に板厚を薄く圧延加工していく。しかしながら、パワーの小さい圧延機では変形抵抗が大きいため１パスでの加工率を大きく取ることができない。そのため加工パス回数が多くなり、熱間加工後半（最終の板厚を１２ｍｍ程度まで熱間圧延を実施する場合において２５ｍｍ以下となる熱間圧延後期）では材料が薄くなり、また材料長さが長くなるため、熱間圧延の加工時間が長くなる。このため、材料の温度ドロップが大きくなり、変形抵抗が大きくなり圧延機の負荷が高くなるだけでなく、所望の薄さの圧延材を得ることができなくなるなど、熱間圧延性に悪影響を及ぼす。また、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｌを始め各元素の含有量と、元素ごとに重みを付けた総合計含有量：ｆ1の数値が低いと、耐変色性も十分ではない。同様に抗菌性（殺菌性）も劣る。また、プレス加工などのせん断加工を行う場合の加工性は、バリが発生しやすくなるなど、悪くなる。また、材料強度が低くなり、強度が必要な部材に使用する場合、材料厚みを厚くする必要があり、コスト的にも問題がある。また、組成指数ｆ１の値が低いと、熱伝導性が高くなって、溶接性が悪くなり、機械的強度が低くなり、延性とのバランスが悪くなる。銅合金は、良好な熱伝導性を備えるが、熱伝導性（電気伝導性に置き換えられ、熱伝導率と電気伝導性の指標である導電率には比例の関係がある）が良いと、溶接時またはろう付け時に熱が拡散するため、広範囲にわたり加熱する必要があり、溶接性・ろう付け性が悪くなる。良好な溶接やろう付けを行うためには、導電率に換算して２５％ＩＡＣＳ以下が望ましい。
以上のように、組成指数ｆ１の値は、熱間圧延性、プレス加工性および強度から、２４以上であり、好ましくは２６以上、より好ましくは２８以上であり、最適には２９以上である。

組成指数ｆ１の値が４０を超えると、熱間圧延、熱間押出、管溶接、熱間鍛造などの高温状態でのβ相の面積率が多くなり、常温（室温）でのβ相、γ相の面積率も高くなる。そのため材料強度は高くなるものの材料強度（引張強さ）と伸びのバランスが悪く、その関係式であるＭ１＝σ×（１＋ε／１００）（σは引張強さ、εは伸びを示す値）が小さくなる。また、β相が増えることにより熱間変形抵抗値は小さくなり、熱間加工性は良くなるが、常温（室温）において組織中にβ相、γ相が多く残存することにより冷間加工性が著しく低下する。冷間圧延、冷間伸線等の製造時および、管材や板材等の曲げ加工などの冷間での加工では延性が低くなり、加工時に割れが生じたり、十分な加工率が得られないなどの悪影響がある。更に耐食性である耐脱亜鉛腐食性および応力腐食割れ性が悪くなる。耐変色性も同様で、数値が上限になると耐変色性が飽和し、寧ろ低下する。更に銅合金の特長である抗菌性（殺菌性）も飽和するどころか、却って低下する。

また、電縫加工により溶接管を製造するが、その溶接性が悪くなり、溶接管製造時の歩留まりが悪くなる。また、溶接管は、局所的に温度上昇、溶融を伴い、管の肉厚が薄く、冷却速度が速いため、溶接管の金属組織中に占めるβ相、γ相の面積率が高くなる。溶接管は用途上、９０°曲げ（例えば曲率半径４０ｍｍ）や複雑な曲げ加工が施されて使用される場合があり、曲げ部分に割れを生じたり、所定の曲げ形状に加工できないなどの不具合を生じる。曲げ加工は曲げ部分を加熱するなどを実施すれば、割れを生じることなく曲げ加工が可能になるが、その部分の強度が低くなる。また、加熱された部分は焼鈍されることになるため結晶粒径が成長し、曲げ加工時に肌荒れや強度、疲労などの不具合を生じる可能性もある。加えて耐変色性、耐食性および抗菌性（殺菌性）も悪くなり、更にコストも増大するなどの弊害を生じる。また、溶接管の製造において、組成指数ｆ１の値が４０より高いと、接合部分及び溶接の熱を受ける部分でβ相或いはγ相が残留し、その後の製造工程である冷間圧延や冷間抽伸に問題が生じる。また、耐変色性、抗菌性（殺菌性）が悪くなる。

以上のように、耐変色性、抗菌性（殺菌性）、冷間加工性、曲げ性などを考慮すると、組成指数ｆ１の値は、４０以下であり、好ましくは３８以下、より好ましくは３６以下、最適には３４以下となる。一方、熱間圧延性、プレス加工性および強度を考慮すると、ｆ１の値は、２４以上であり、好ましくは２６以上、より好ましくは２８以上であり、最適には２９以上である。
すなわち、組成指数ｆ１は、２４≦ｆ１≦４０の範囲内とされ、好ましくは２６≦ｆ１≦３８の範囲内、さらに好ましくは２８≦ｆ１≦３６の範囲内、最適には２９≦ｆ１≦３４の範囲内とされる。

ところで、組成指数ｆ１においては、Ｓｎ、Ａｌに大きな係数が与えられている。その主な理由として、Ｓｎ、Ａｌ共に、耐変色性、耐食性、抗菌性（殺菌性）に大きな影響を与え、さらに、Ｓｎは、溶接時に局部溶融する際、Ｓｎの偏析が生じ、少量のＳｎでβ相、γ相が残留し、濃度の増加とともにβ相、γ相の量が増える。また、熱間加工においても、β相、γ相が残留しやすい。また、Ｓｎを多く含んだβ相、γ相は、脆く、硬いため、冷間加工性、曲げ加工性に影響を与える。Ａｌは、金属組織的にはＳｎと同様の傾向を示すが、その度合いは、小さく、溶接性にはプラスに働き、Ｓｎの影響を緩和する。特に、本発明の主題である耐変色性、抗菌性（殺菌性）を含め、各特性にはＳｎ、Ａｌの相乗効果が加味されている。

第２発明合金において添加されるＮｉは、組成指数ｆ１の係数が小さく、マイナスとなっている。耐変色性は、Ｓｎ、Ａｌの相乗効果に比べて小さいものの一定の効果があることから、Ｎｉの含有量に依存する。また、Ｎｉには、ＳｎおよびＡｌを含有することによる溶接時、熱間加工時のβ相、γ相生成を抑制する作用がある。特に組成指数ｆ1が、大きな値を示す場合には、Ｓｎ、Ａｌの代わりに、Ｎｉの含有させることより、耐変色性を保ち、β相、γ相の生成の抑制作用に利用することが可能である。係数は小さくその作用は小さいように見えるが、Ｎｉを効果的に使用することにより、加工性を改善しつつ耐変色性、抗菌性（殺菌性）を向上させることが可能となる。

また、第３発明合金において添加されるＳｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅにおいては、加工性、耐変色性、抗菌性（殺菌性）等の各種特性に影響を与えることから、組成指数ｆ１において、それぞれの元素に係数を掛けて加えられている。
一方、第４発明合金において添加されるＰ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｍｇは、含有量の他元素と比較し少量であり、機械的性質、耐食性、耐変色性などに大きな影響を与える相組織への影響は少ないため（すなわち、係数は０または０に近い数字のため）、組成指数ｆ１の関係式には含めていない。

なお、不可避的に含まれる不純物については、合計の不純物量が０．５ｍａｓｓ％より少ない場合は、組成指数ｆ１にほとんど影響を与えない。合計の不可避不純物量が０．５ｍａｓｓ％を超える場合は、不可避不純物の含有量を〔Ｘ〕ｍａｓｓ％とし、ｆ１＝〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕＋２．５×〔Ｓｉ〕＋１．０×〔Ｔｉ〕−０．５×〔Ｎｉ〕＋０．５×〔Ｍｎ〕＋０．２×〔Ｆｅ〕＋〔Ｘ〕の値が、２４≦ｆ１≦４０の範囲内とされていればよい。

（組成指数ｆ２）
ＳｎとＡｌはＺｎ量とも関連するが、組成指数ｆ２の数値は、Ａｌ：０．０１〜１．８ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．０１〜２．５ｍａｓｓ％が前提で、ＡｌとＳｎの相乗効果により、耐変色性、耐食性および抗菌性（殺菌性）に大きな影響を与え、溶接性、熱間加工性、冷間加工性、曲げ加工性、プレス加工などの打ち抜き加工性に影響する。
組成指数ｆ２＝〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕の値が１．２未満では、耐変色性に大きく寄与せず、プレス加工などの打ち抜き性を悪化させ、抗菌性（殺菌性）も劣る。一方、組成指数ｆ２の値が４．０を超えると、耐変色性は向上するものの、抗菌性（殺菌性）が低下し、溶接性、熱間加工性、冷間加工性、曲げ加工性も低下する。なお、ＡｌとＳｎの共添加の下、Ａｌは、Ｓｎより大きな係数が与えられているのは、Ａｌは、少量の含有で、特に耐変色性に効果を発揮するが、Ａｌの含有を多くするにしたがって、抗菌性（殺菌性）が、損なわれ始めることによる。このような特性から考慮するとｆ２の値は、１．３以上が好ましく、１．５以上がより好ましい。また３．５以下が好ましく、３．２以下がより好ましい。なお、ＡｌとＳｎの相乗効果の点から、Ａｌは、０．４ｍａｓｓ％以上、Ｓｎは、０．５ｍａｓｓ％以上、各々含有すると、格段の効果を有する。
すなわち、組成指数ｆ２は、１．２≦ｆ２≦４．０の範囲内とされ、好ましくは１．３≦ｆ２≦３．５の範囲内、さらに好ましくは１．５≦ｆ２≦３．２の範囲内とされる。
なお、不可避的に含まれる不純物については、合計の不純物量が０．５ｍａｓｓ％より少ない場合は、組成指数ｆ２にほとんど影響を与えない。合計の不可避不純物量が０．５ｍａｓｓ％を超える場合であっても、組成指数ｆ２が上述の範囲内であればよい。

（組成指数ｆ３）
第２発明合金のように、Ａｌ、Ｓｎの一部をＮｉで代替する場合、組成指数ｆ３＝０．７×〔Ｎｉ〕＋〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕が、１．２≦ｆ３≦４．０の範囲内であると、耐変色性、耐食性、および抗菌性（殺菌性）が良く、熱間加工性、冷間加工性、曲げ加工性、プレス加工などの打ち抜き加工性も良好な合金となる。また、組成指数ｆ３から、Ｎｉの耐変色性等の効果は、ＡｌやＳｎに比べて低く、Ｎｉを多く含有する必要があり、係数は小さくなっている。
組成指数ｆ３は、組成指数ｆ２と同様に、各種特性から考慮すると１．２以上であり、１．３以上が好ましく、１．５以上がより好ましい。一方で４．０以下であり、３．５以下が好ましく、３．２以下がより好ましい。
すなわち、組成指数ｆ３は、１．２≦ｆ３≦４．０の範囲内とされ、好ましくは１．３≦ｆ３≦３．５の範囲内、さらに好ましくは１．５≦ｆ３≦３．２の範囲内とされる。
なお、不可避的に含まれる不純物については、合計の不純物量が０．５ｍａｓｓ％より少ない場合は、組成指数ｆ３にほとんど影響を与えない。合計の不可避不純物量が０．５ｍａｓｓ％を超える場合であっても、組成指数ｆ３が上述の範囲内であればよい。

（組成指数ｆ４）
また、ＳｎとＡｌは上述のように共存添加すると耐変色性、抗菌性（殺菌性）や強度など、様々な特性に寄与することになり、組成指数ｆ４＝〔Ｓｎ〕×〔Ａｌ〕＋０．１×〔Ｎｉ〕も重要な因子となる。なお、Ｎｉを添加しない場合には、組成指数ｆ４＝〔Ｓｎ〕×〔Ａｌ〕となる。
組成指数ｆ４が０．０２未満では、Ｓｎ、Ａｌの共添加によっても耐変色性、強度などが十分でない。よって、組成指数ｆ４は、０．０２以上であり、好ましくは０．１以上、さらに好ましくは０．２以上、最適には０．３以上である。一方、組成指数ｆ４が１．８を超えると共添加による相加相乗の効果が飽和するだけなく、寧ろ冷間加工性の低下など、悪い面が現れる。よって、組成指数ｆ４は、１．８以下であり、好ましくは１．６以下、さらに好ましくは１．４以下、最適には１．３以下である。
すなわち、組成指数ｆ４は、０．０２≦ｆ４≦１．８の範囲内、好ましくは０．１≦ｆ４≦１．６の範囲内、より好ましくは０．２≦ｆ４≦１．４の範囲内、最適には０．３≦ｆ４≦１．３の範囲内とされる。
なお、不可避的に含まれる不純物については、合計の不純物量が０．５ｍａｓｓ％より少ない場合は、組成指数ｆ４にほとんど影響を与えない。合計の不可避不純物量が０．５ｍａｓｓ％を超える場合であっても、組成指数ｆ４が上述の範囲内であればよい。

（金属組織）
β相は、Ｚｎ量（Ｃｕ量）およびＳｎ量、Ａｌ量によって出現する面積率が異なり、組成指数ｆ１の値が重要になる。β相は、Ｃｕ−Ｚｎ合金においてＣｕ−Ｚｎの２元平衡状態図から見るとＺｎ量が３２．５ｍａｓｓ％以上のとき材料温度が高温になると出現する。高温状態でβ相が出現するが、材料が冷却される段階でβ相からα相に変態し、β相は減少する。またＺｎ量が３９ｍａｓｓ％以上になると常温でもβ相が消滅せずに存在する。ただし、一般的な製造方法で製造すると非平衡状態となり、平衡状態図の通りとならずβ相の残存するＺｎ量が低濃度側へシフトする。また、Ｓｎ、Ａｌは、高温でβ相を出現させやすくする元素である。さらに、Ｓｎ、Ａｌは実用の生産において、より一層、平衡状態から離れた金属組織、相構成にするので、ＺｎおよびＳｎ，Ａｌ等の組成は組成指数ｆ１等により適正な範囲が決められる。

β相は銅合金において高温での変形抵抗を低下させ、熱間での加工性、変形能を向上させる働きがある。しかし、常温（室温）の状態でマトリックス中にβ相が存在すると、マトリックスの大部分であるα相よりもβ相は硬く、強度も高いため冷間加工性を低下させる。Ｓｎ，Ａｌはα相よりもβ相に多く分配されるため、更に硬い。具体的には冷間での曲げ加工、圧延などの塑性加工では曲げの曲率半径の厳しい部分で割れが生じたり、冷間圧延中に耳割れ（鋳塊の端面部の割れ）を発生したりする。また、耐食性がα相と比較し非常に悪く、脱亜鉛腐食や応力腐食割れを引き起こす原因ともなる。特にβ相が多いと圧延材や押出材で圧延方向あるいは押出方向に平行にβ相が連続する場合があり、耐食性の悪いβ相が連続することにより腐食深さが大きくなる。また、耐変色性、抗菌性（殺菌性）についても悪い影響を与える。なお、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ系合金において高温で出現したβ相は、Ｃｕ−Ｚｎ合金と同じく冷却によりα相、あるいはα相とγ相に変態するが、Ｚｎ量およびＳｎ、Ａｌ量により影響され、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が関係する。

一方、β相が存在することによりプレス加工などのせん断を行う場合にはβ相および後述するγ相が微量存在するほうが良好になる。Ｚｎ濃度が高く、ｆ２、ｆ３、ｆ４の条件を満たすＳｎ，Ａｌを含有するα相、すなわち、β相が出現する直前の状態にあるα相は、β相や、γ相を含まなくても、Ｚｎ濃度の低いα相よりも、Ｓｎ，Ａｌを含まない、あるいは含んだとしても少量であるα相よりもプレス性は向上する。また、β相が微量存在することにより熱処理など材料温度が上がったときのマトリックスのα相の結晶粒成長が抑えられる働きをし、結果として結晶粒が小さくなる。結晶粒は機械的性質（強度）に影響し、結晶粒度が小さいほうが強度は高くなる。このようにβ相の存在により各種特性は色々な影響を受ける。

同様に、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３およびｆ４を十分に満たし、β相が出現する直前の状態にある、金属組織がα相のみの本合金は、耐変色性、抗菌性（殺菌性）がよく、曲げ加工性、溶接性も良い。
以上のことから、常温（室温）でのβ相の面積率は０．９％以下であり、０．５％未満が好ましく、より好ましいのは０％か０％の近傍である。つまり、本発明の目的を達成するには、金属組織の観点から、β相が出現する直前のα相のみの金属組織、或いは、マトリックスがα相で、面積率で０．１%程度のβ相を含む金属組織が良い。

γ相は、高温で出現したβ相が共析反応によりα相とγ相に変態することにより発生する。γ相は上述のβ相よりも硬質であり、脆い性質を示す。Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ系合金で形成されるγ相（例えば、５０ｍａｓｓ％Ｃｕ−４０ｍａｓｓ％Ｚｎ―１０ｍａｓｓ％（Ｓｎ+Ａｌ）からなるγ相）は、多くのＳｎ，Ａｌを含有するため、更に硬くなる。このため同量の面積率で比較すると、β相のよりもγ相のほうが引張試験を実施したときの伸びに大きく影響し、冷間加工性を低下させる。また、γ相は、β相よりも耐食性は良好であるものの、マトリックスのα相よりも悪いことから、全体的な耐食性（脱亜鉛腐食、応力腐食割れなど）を低下させる原因となる。γ相は、Ｃｕ−Ｚｎ２元合金においても見られ、Ｚｎ量が４８．９ｍａｓｓ％以上で出現するが、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ａｌ系合金では、Ｃｕ−Ｚｎ２元合金のγ相と異なり、Ｓｎ、Ａｌも含まれることになり、より硬質であり、脆くなっており、冷間加工性に与える影響も大きくなる。なお、微量のγ相は、プレス加工性を向上させる。

γ相は、β相と同じくＺｎ量およびＳｎ、Ａｌ量に影響を受け、適正なγ相の量にしておくためには、組成指数ｆ１、ｆ２の値が良好な範囲内にあることが必要であり、各種特性から見て重要である。また、γ相の面積率で見ると、０．７％以下である必要があり、０．４％未満が好ましく、より好ましいのは０％か０％の近傍である。金属組織の観点から、β相と同じく、耐変色性、抗菌性（殺菌性）が良く、曲げ加工性、溶接性を良好とするためには、γ相が出現する直前のα相のみの金属組織、或いは、マトリックスがα相で、面積率で０．１%程度のγ相を含む金属組織が良い。

β相とγ相が常温（室温）で存在すると上述のように冷間加工性や耐食性に悪影響を及ぼす。これらのβ相とγ相が同時に常温（室温）で存在するとそれらの相乗効果によりそれぞれが単独で存在するよりも影響が大きくなる。この影響を鑑み、γ相の面積率を（γ）、β相の面積率を（β）とした場合に、面積率指数ｆ５＝２×（γ）+（β）の値が１．５を超えると冷間加工性や耐食性が悪くなり、それ以下であることが各種特性を得るためには必要である。
よって、面積率指数ｆ５は、１．５以下であり、好ましくは１．２以下、更に好ましいｆ３の値は１．０以下であり、最も好ましいのは０％か０％近傍である。

また、本発明合金では、α相のマトリックス中にβ相の面積率が、０〜０．９％、好ましくは、０〜０．５％であり、β相が存在するか、しないかの金属組織が好ましい。ところが、α相の結晶粒界及び、α―βの相境界は、β相の形成を促進するＺｎ、Ｓｎ、Ａｌや他の不可避不純物の濃度も高くなり、耐食性等が不安定になり、強化する必要がある。このために、Ｍｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐの添加が必要になる。なお、β相には、規則−不規則変態で生じるβ′相を含むものとする。

ここで、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）においては、抗菌性試験における１０分経過後の生菌率が、純銅の生菌率と同等もしくはより低くなっている。すなわち、純銅と同等もしくはより優れた抗菌性（殺菌性）を備えている。
ここで、生菌率とは、ＪＩＳ Ｚ ２８０１の（抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果）に準拠した試験方法により、評価される。

（強度・伸びバランス指数Ｍ１）
なお、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）においては、引張強さσ、伸びεとした場合に、強度・伸びバランス指数Ｍ１＝σ×（１+ε／１００）を考慮することが好ましい。
高強度であれば使用される製品の薄肉化・軽量化が可能となり、コスト的には有利となるが、高強度の材料は伸び値が小さくなり、冷間加工性、曲げ加工などの塑性加工性が悪く、強度と伸びのバランスが重要になる。強度・伸びバランス指数Ｍ１＝σ×（１＋ε／１００）が４４０以上であれば強度・伸びのバランスが良く、冷間加工性、曲げ加工及び強度なども必要最低限は確保される。なお、強度・伸びバランス指数Ｍ１は、４９０以上であることが望ましい。

（平均結晶粒径）
さらに、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）においては、平均結晶粒径についても考慮することが好ましい。
平均結晶粒径は、打ち抜き性、曲げ性、強度及び耐食性などに影響することから、０．００３〜０．０７０ｍｍ（３〜７０μｍ）が好ましい。平均結晶粒径が０．０７０ｍｍより大きいと、曲げ加工等を施すと肌荒れ（ザラ）が生じる。また、打ち抜き時、だれやかえりが大きくなり、打ち抜き部近傍も肌荒れが生じるなど、製品としての品質が悪くなる。さらに強度が低くなり、手摺りやドアハンドル等に使用する場合、強度が足りず問題となり、繰り返し疲労についても悪くなる。強度不足により肉厚（板厚）を厚くする必要があるため、軽量化が図れず、また耐食性、耐変色性も悪くなる傾向にある。好ましくは、０．０５０ｍｍ以下がよく、最適には０．０４０ｍｍ以下である。一方、平均結晶粒径が０．００３ｍｍ未満であると曲げ性に問題が生じ、０．００５ｍｍ以上、さらには０．０１０ｍｍ以上が最適である。なお、冷間抽伸を施さない溶接したままの溶接管の場合、用途上強度が必要とされるので、溶接管の素材の条の平均結晶粒径は０．００５〜０．０２０ｍｍがよい。

次に、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）の製造方法、及び、第１〜４発明合金からなる銅合金部材と銅合金部材の製造方法について説明する。

Ｚｎ，ＳｎおよびＡｌなどの含有量により熱間加工時の高温でβ相が出現する場合があり、高温域から冷却段階でβ相からα相へ変態するか、α相とγ相への共析反応によりγ相が出現する。非平衡で存在するβ相やγ相の量を、最終の板材や、溶接管において所定量以下にするためには、熱間加工後の段階で、β相とγ相の合計量を５％以下、好ましくは３％以下にしておかねばならない。熱間圧延等熱間加工の開始温度は、組成にもよるが、７６０〜９３０℃であり、圧延材は、１０〜２０ｍｍの厚みに仕上がる。押出材であれば所定の寸法に押し出される。圧延材の場合は、熱間圧延後、ミーリング、冷間圧延を経て、焼鈍される。連続焼鈍洗浄ラインで冷間圧延材を熱処理（焼鈍などの軟化熱処理）する場合、焼鈍時の最高到達温度が、５５０〜７８０℃で、熱間圧延や熱間押出のような高温域まで加熱することは無く、加熱時間も短時間であるため、マトリックス中のβ相が増加することは無い。しかしながら、バッチ式焼鈍の場合、４５０℃以下の温度で、第１回目の焼鈍を実施するとγ相が増えることもあるので注意を要する。好ましくは４８０℃以上の条件でバッチ焼鈍が望ましい。

熱間鍛造では、材料温度を高温にすると変形抵抗が下がり、更には高温でβ相が出現した方が高温での変形抵抗が低下し、変形能が向上するため、７００〜８８０℃まで材料温度を上げて実施される。熱間鍛造時、β相を１０％以上と多く含む場合は、鍛造後から６５０℃までの冷却速度を３℃／秒以下または、１０℃／秒以下とすることでβ相が少なくなる。なお、熱間鍛造では鍛造の形状にもよるが鍛造後の材料厚さが薄い部分は冷却速度が速く、厚い部分は冷却速度が遅くなるが、早い部分での冷却速度が１℃／秒以下であれば全体的なβ相が少なくなる。

溶接管を形成する場合、溶接管の接合部は瞬時に溶融状態になるため、β相が出現しやすくなる。また、溶接やろう付け等によって接合を行う場合、溶接部は瞬時に溶融状態になり、ろう付け箇所は８００℃かそれ以上の温度に加熱されるため、やはり、β相が出現しやすくなる。また、板厚が薄い場合など、冷却条件が早くなりβ相が残存しやすくなる。このため、あらかじめ、溶接管の素材の金属組織中のβ相、γ相の占める割合を０％、あるいは０．５%以下にしておく必要がある。

ここで、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）は、例えば、病院内、公共施設で使用されるレバーハンドル、ドアハンドル等、ナースカート、或いは、ベッドに設置される柵、サイドレールに使用されるが、それらは、管材が多く使用されている。これらの用途では、管材は、９０度曲げ、扁平やカシメなどの加工が実施されて使用され、柵、サイドレール、レバーハンドルの場合、使用時に大きな荷重が掛かるので、高い強度と延性が、そして安全性、抗菌性（殺菌性）が求められる。本合金の場合、管材として、溶接管（電縫管）が好ましく、溶接管において耐変色性、抗菌性（殺菌性）に優れることは勿論のこと、溶接性がよく、溶接管の強度が高く、強度・延性のバランスに優れる必要がある。本発明合金では、各元素の組成範囲、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、面積率指数ｆ５およびβ相、γ相の占有面積の要件を満たすことにより、前記特性を備えることができる。

なお、溶接管の評価としては、押し広げ試験、扁平試験および１８０°曲げ試験を適用することができる。押し広げ試験では溶接管を、元の溶接管の直径の１．２５倍に広げたときに溶接部に割れがないこと、また扁平試験では溶接部を厚みが３ｔ（３倍の肉厚：ｔは管材の肉厚）に扁平させたとき、溶接部に割れがないことにより、溶接部分が健全であることが証明される。溶接管に１８０度曲げを実施したとき、曲げＲが直径の３倍以内で、割れが生じなければ実用上問題がない。そして好ましくは、溶接管の引張強さが３５０ＭＰａ以上、より好ましくは、４００ＭＰａ以上、または、耐力で１２０ＭＰａ以上、好ましくは１５０ＭＰａ以上、より好ましくは２００ＭＰａ以上であれば、強度上良好といえ、鉄製でできた管材に比べ、薄肉化ができる。

各製造方法で、高温加熱、つまり熱間加工（圧延、押出、鍛造など）では７００〜９３０℃に加熱され、または溶接管では、瞬時に溶融するが、その素材の各成分が組成指数ｆ１を満たすことにより、β相、γ相が、所定の量に収まる。なお、β相の残存が多い場合、機械的強度は上がるものの、伸びが低下し、強度と延びのバランスが悪く、冷間加工性なども悪く、抗菌性（殺菌性）および耐食性にも悪影響を及ぼす。β相の面積率を低下させるためには組成指数ｆ１などで適正範囲にするなどで各種特性を良好にすることができる。
ドアハンドルやエルボ等は、鍛造品で作られることもあり、適正な鍛造荷重で割れが無いことが求められる。本発明合金では、各元素の組成範囲、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、面積率指数ｆ５およびβ相、γ相の占有面積の要件を満たすことにより、鍛造特性、耐変色性、抗菌性（殺菌性）を備えることができる。

溶接管は、前記のように、サイドレール、柵等に用いられるが、それらは、管材同士の接合、その他、管材と同種、および、異材の管、鍛造品、板、棒、線、鋳物等が溶接、はんだ、ろう付けなどにより接合され、1つの部材（例えばサイドレール）になっている。したがって、少なくとも本発明合金には、接合性、溶接性、はんだ付け性、ろう付け性がよいことが必要である。本発明合金では、各元素の組成範囲、組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、面積率指数ｆ５およびβ相、γ相の占有面積の要件を満たすことにより、接合性、耐変色性、抗菌性（殺菌性）を備えることができる。

以上のように、本発明の第１〜４の実施形態に係る耐変色性銅合金（第１〜４発明合金）においては、耐変色性、耐食性、抗菌性（殺菌性）を備え、溶接管、鍛造品が作れ、接合性がよく、機械的強度、延性がよいことから、ドアハンドル、ドアノブ、ドアプッシュ板、手摺り、ベッド柵、サイドボード、机天板、椅子背もたれ、ナースカート取手、ペンのグリップなどの文房具用品、キーボード、マウス、シンク、つり革、スイッチ、スイッチカバー、エレベータなどに用いられる壁用の建材に好適に用いることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

以下、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果を示す。なお以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであって、実施例に記載された構成、プロセス、条件が本発明の技術的範囲を限定するものでない。

上述した第１発明合金、第２発明合金、第３発明合金、第４発明合金及び比較用の組成の銅合金を用い、製造工程を変えて試料を作成した。比較用の銅合金には、ＪＩＳ Ｈ ３１００で定められたＣ１０２０、２６００、及びＪＩＳ Ｈ ３２５０で定められたＣ４６２２を用いた。

製造工程Ｐ１は、組成の影響を調べることを目的として、ラボテストで行い、工程Ｐ１−１を圧延材、工程Ｐ１−２を押出材とした。
製造工程Ｐ２は、圧延材としての量産設備での製造を目的とするとともに、溶接管での調査を目的とした。
製造工程Ｐ３は、押出材としての量産設備での製造を目的とするとともに、鍛造品およびろう付け、溶接等の接合についての調査を目的とした。

製造工程Ｐ１−１は次のように行った。
電気銅、電気亜鉛、高純度のＳｎ、Ａｌ及びその他市販の純金属を各種成分調整した原料を電気炉で溶解させた。その後、幅７０ｍｍ×厚み３５ｍｍ×長さ２００ｍｍの金型鋳型に溶湯を注ぎ、試験サンプルの板状鋳塊を得た。板状鋳塊は全面の鋳肌部分及び酸化物を切削加工により取り除き、幅６５ｍｍ×厚み３０ｍｍ×長さ１９０ｍｍの試料を作成した。この鋳塊を８００℃に加熱し、３パスで厚み８ｍｍまで熱間圧延し、空冷及び冷却ファンを用いた強制空冷により冷却した。熱間圧延した試料の表面の酸化物を研摩により除去した後、冷間圧延にて厚み１．０ｍｍまで圧延し、連続炉（光洋サーモシステム製：８１０Ａ）を用い、窒素雰囲気中で炉設定温度、送り速度を変化することにより、最高到達温度を６５０℃、最高到達温度より５０℃低い温度から最高到達温度までの温度域での保持時間を０．３ｍｉｎの条件で熱処理した。これらの熱処理は量産材を連続焼鈍洗浄ラインで製造することを想定して実施し、連続焼鈍洗浄ラインと同等の熱処理条件で熱処理を行うことが可能である。熱処理後に更に０．９ｍｍ（加工率１０％）まで冷間圧延し、試料とした。

製造工程Ｐ１−２は次のように行った。
電気銅、電気亜鉛、高純度のＳｎ、Ａｌ及びその他市販の純金属を各種成分調整した原料を電気炉で溶解させた。その後、直径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの金型鋳型に溶湯を注ぎ、棒状鋳塊を得た。棒鋳鋳塊は全面の鋳肌部分及び酸化物を切削加工により取り除き、直径９０ｍｍ×高さ１９０ｍｍの試料を作成した。この試料を８００℃に加熱し、５００トンプレス押出機により直径２１ｍｍに押出し、長さ２０００ｍｍの棒材を得た。この押出棒を直径２０ｍｍに抽伸し、冷間抽伸材（加工率９．３％）を得た。

製造工程Ｐ２は次のように行った。
所定の成分に調整した原料を溝型低周波誘導加熱炉にて溶解し、厚さ：１９０ｍｍ、幅：８４０ｍｍ、長さ：２０００ｍｍの板状鋳塊を作成し、その鋳塊を８００℃に加熱し、厚さ：１２ｍｍまで熱間圧延した（１３パス）。圧延材の各表面を面削後（厚み：１１．２ｍｍ）、冷間圧延にて１．０ｍｍまで加工した。この材料を連続焼鈍洗浄ラインにおいて熱処理材の最高到達温度は６５０℃、最高到達温度より５０℃低い温度から最高到達温度までの温度域での保持時間は０．３ｍｉｎで熱処理を行った。熱処理材をスリッターにより幅８７ｍｍおよび８０ｍｍに切断し、溶接管の素条（素材）を作製した。

溶接管の製造は溶接方法を２通りで実施した。素条の幅は溶接方法により異なり、高周波誘導加熱コイルにより加熱し溶接管を製造する場合、素条の幅は８７ｍｍ、ＴＩＧ溶接で行う場合は８０ｍｍとし、厚み１．０ｍｍの熱処理材（焼鈍材））を用いた。高周波誘導加熱コイルによる溶接管製造では素条を送り速度６０ｍ／ｍｉｎで材料の供給を行い、複数個のロールにより円形に塑性加工させ、円筒状となった材料を高周波誘導加熱コイルにより加熱し、素条の両端を付き合わせることにより接合する。その接合部分のビード部分はバイト（切削刃具）による切削加工で除去することにより、直径２５．４ｍｍ、肉厚１．０８ｍｍの溶接管を得た。肉厚の変化から、溶接管に成形する際に、実質上数パーセントの冷間加工が施されている。ＴＩＧ溶接による溶接管製造では素条を送り速度２ｍ/ｍｉｎで供給し、複数個のロールにより板状形状を円形上に塑性変形させ（高周波加熱コイルによる加熱方法と同じ）、両端面を接触させ、その部分をＡｒガスを供給しながらＴＩＧ溶接により接合する。溶接部のビード部分はバイト（切削刃具）によりオンラインで切削除去された。この方法により直径２５．４ｍｍ、肉厚１．０ｍｍの溶接管を得た。なお、誘導加熱コイルによる溶接管では肉厚の変化があったが、ＴＩＧ溶接では殆どなかった。
また、連続焼鈍洗浄ラインで熱処理した後の圧延材を、各種特性を評価するために冷間圧延により板厚０．９ｍｍ（加工率１０％）に圧延した。
また、比較材として板厚１ｍｍのＣ２６００（７０Ｃｕ／３０Ｚｎ黄銅）及びＣ１０２０（無酸素銅）を、連続炉を用いて窒素雰囲気中で炉設定温度、送り速度を調整することにより、最高到達温度を６５０℃、最高到達温度より５０℃低い温度から最高到達温度までの温度域での保持時間を０．３ｍｉｎで熱処理を行った。熱処理した各板材は板厚０．９ｍｍ（加工率１０％）まで冷間圧延を行った。

製造工程Ｐ３は、次のように行った。
所定の成分に調整した原料を溝型低周波誘導加熱炉にて溶解し、直径２４０ｍｍ、長さ７００ｍｍの棒材鋳塊を作成し、その鋳塊を８００℃に加熱し、３０００トン押出機により直径２１ｍｍの押出材を作成した。押出材は直径２０ｍｍ（加工率９．３％）に冷間抽伸し、抽伸材を得た。
抽伸材は長さ２００ｍｍに切断し、炉中で８００℃に加熱し、ドアハンドルの形状（Ｌ形）に熱間鍛造した。鍛造直後８００℃〜６５０℃の冷却速度は１．５℃／秒であった。
比較材として直径２１ｍｍのＣ４６２２（６３Ｃｕ−３５．９Ｚｎ−１．１Ｓｎ）を製造工程Ｐ３と同じ工程で製造し、直径２０ｍｍ（加工率９．３％）に冷間抽伸した。

工程Ｐ１−１によりＮｏ．１〜８、１−１〜１−１２、２−１〜２−１０、３−１〜３−６、４−１、４−２、Ｎｏ．Ａ１〜Ａ７、Ａ９〜Ａ１１、Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ２−１〜Ａ２−４、Ａ３−１〜Ａ３−５、Ａ４−１、Ａ４−２、およびＮｏ．Ｂ１、Ｂ２を、工程Ｐ１−２でＮｏ．９〜１１、１−１３〜１−１５、２−１１、３−７、３−８、Ｎｏ．Ａ８、Ａ１２、Ａ１３およびＮｏ．Ｂ３を作成し、熱間加工性、組織観察、機械的性質測定、耐変色性試験、耐食性試験等を実施した。
また、工程Ｐ２によりＮｏ．１２、１３、１７を作成し、連続焼鈍洗浄ラインで熱処理を行ったのち、冷間圧延により厚さ０．９ｍｍとした圧延材（加工率１０％）および熱処理した材料を溶接管加工により溶接管を試作した。圧延材は工程Ｐ１−１と同じく、熱間加工性、組織観察、機械的性質測定、耐変色性試験、耐食性試験等を実施した。溶接管はこれらに加え、扁平試験、押し広げ試験などの溶接管の健全性を評価する試験および溶接性評価も実施した。
工程Ｐ３によりＮｏ．１４、１５、１６の押出材（抽伸材）を製造した。これらは工程Ｐ１−２と同じ評価およびろう付け性試験および鍛造品を試作し、鍛造性、鍛造品の組織を確認した。

＜色調及び色差＞
後述する耐変色性試験において評価する銅合金の表面色（色調）については、ＪＩＳ Ｚ ８７２２−２００９（色の測定方法−反射及び透過物体色）に準拠した物体色の測定方法を実施し、ＪＩＳ Ｚ ８７２９−２００４（色の表示方法─Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系及びＬ^＊ｕ^＊ｖ^＊表色系）で規定されているＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で示した。
具体的には、コニカミノルタ社製の分光測色計「ＣＭ−７００ｄ」を使用して、ＳＣＩ（正反射光込み）方式でＬ、ａ、ｂ値を測定した。ＪＩＳ Ｚ８７３０（色の表示方法−物体色の色差）による色差（ΔＥ＝｛（ΔＬ^＊）^２＋（Δａ^＊）^２＋（Δｂ^＊）^２｝^１／２： ΔＬ^＊、Δａ^＊、Δｂ^＊は２つの物体色の差）を試験前後で測定したそれぞれのＬ^＊ａ^＊ｂ^＊から算出し、その色差の大きさで評価した。なお、試験前後のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊測定は３点測定し、その平均値を用いた。

＜耐変色性試験１：高温高湿雰囲気試験＞
材料の耐変色性を評価する耐変色性試験は、恒温恒湿槽（楠本化成株式会社ＨＩＦＬＥＸ ＦＸ２０５０）を用いて温度６０℃、相対湿度９５％の雰囲気中に各サンプルを暴露した。試験時間は２４時間とし、試験後に試料を取り出し、暴露前後の材料の表面色を分光測色計によりＬ^＊ａ^＊ｂ^＊を測定し、色差を算出し評価した。色差が小さいほど色調の変化が少なく、したがって耐変色性が優れることになる。耐食性評価として色差の値が「Ａ」：０〜４．９、「Ｂ」：５〜９．９、「Ｃ」：１０以上とした。色差は試験前後でのそれぞれの測定値の違いを表し、その値が大きいほど試験前後の色調が異なり、色差が１０以上では目視で十分に変色していることが確認でき、耐変色性が劣ると判断出来る。
比較材としてＣ２６００（黄銅：７０Ｃｕ−３０Ｚｎ）、Ｃ１０２０（無酸素銅：１００Ｃｕ）及びＣ４６２２（ネーバル黄銅：６３Ｃｕ−３５．９Ｚｎ−１．１Ｓｎ）についても同様に耐変色性を評価した。なお、棒材形状の耐変色性は直径２０ｍｍの抽伸材を５０ｍｍに、長手方向と垂直に切断し幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍの断面を＃１２００番の耐水研磨紙を用いて乾式で表面研摩を行い試験に供した。板状形状の材料は１０％冷間圧延材を縦１５０ｍｍ×横５０ｍｍの材料を用い、材料表面は＃１２００番の耐水研磨紙を用いて乾式で表面研摩を行って試験に供した。
Ｃ２６００、Ｃ１０２０は一般的な銅合金製造会社で実施されている防錆処理（市販の銅合金用防錆液を用いた処理）を施した。防錆処理は各材料の表面をアセトン脱脂した後、７５℃に加温した主成分がベンゾトリアゾールである市販の銅合金用防錆液を０．１ｖｏｌ％含む水溶液に１０秒間浸漬し、その後、水洗、湯洗を行い、最終ブロワー乾燥した材料を作成した。これは一般的な銅合金の防錆処理条件（量産）と類似である。また、Ｃ４６２２及び発明合金は防錆処理を施さずに暴露試験した。

＜耐変色性試験２：屋内暴露試験＞
実際にプッシュプレートとして使用することを念頭に、三菱伸銅株式会社三宝製作所内にある建屋の屋内ドアに1０％冷間圧延材を縦１５０ｍｍ×横５０ｍｍに切断した板を貼り付けて表面の変色状況について確認した。この供試材は暴露前に表面を＃１２００番の耐水研磨紙を用いて乾式で表面研摩を行い、室温（空調あり）で１ヶ月暴露した。このプッシュプレートは少なくとも１００回／日は人の手が接触する（１回の接触時間は約１秒）条件で使用した。暴露前後の材料の表面色を分光測色計によりＬ^＊ａ^＊ｂ^＊を測定し、色差を算出し評価した。評価基準は高温高湿雰囲気試験と同じく、色差の値が「Ａ」：０〜４．９、「Ｂ」：５〜９．９、「Ｃ」：１０以上として評価した。Ｃ２６００防錆処理材及びＣ１０２０防錆処理材も比較材として同様に暴露試験を行い、評価した。

＜プレス性＞
プレス打ち抜き試験は、直径５７ｍｍのパンチ及びダイを備えた打ち抜き治具により、２００ｋＮ油圧型万能試験機（株式会東京試験機製 ＡＹ−２００ＳIII−Ｌ）により実施した。銅合金板を円形状の丸穴を有するダイ上部に保持し、上部から下部に向かって５ｍｍ／秒の速度で打ち抜いた。パンチ、ダイの材質はＳＫＳ−３を用い、パンチとのクリアランスは３％、抜きダイテーパーは０°であり、無潤滑で実施した。評価する試料は１０％冷間圧延材とした。
直径５７ｍｍの円形に打ち抜きされた銅合金板の端部から幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍのサンプルを切り出し、そのサンプルを樹脂埋めし、銅合金板端部から垂直方向に金属顕微鏡にて観察し、バリの高さを測定した。打ち抜きサンプルは９０°方向に区切った４点を平均として「バリ高さ」を算出した。プレス性（打ち抜き性）は「バリ高さ」が低いほど評価は高く、「バリ高さ」の測定値から評価した。プレス性（打ち抜き性）の評価はＡ：５μｍ未満、Ｂ：５〜１０μｍ未満、Ｃ：１０μｍ以上とした。バリ高さは小さいほどプレス性が良く、５μｍ未満「Ａ」であれば良好であると判断できる。

＜曲げ性＞
曲げ性は、試料をＪＩＳ Ｚ ２２４８（金属材料曲げ試験方法）に記載の１８０度曲げを行い、その曲げ加工部の状況により判断した。１８０度曲げ試験は1０％冷間圧延を行った板厚０．９ｍｍのサンプルを用い、圧延方向に平行方向に長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍに切り出し、圧延方向と垂直方向に曲げ、曲げ加工部の曲げ半径（Ｒ）を０．４５ｍｍとし、Ｒ／ｔａ＝０．５としての１８０度曲げを行った（ｔａは、板厚）。評価は、曲げ部（湾曲部）を目視により観察し、Ａ：しわが無い又は小さなしわが存在、Ｂ：大きなしわが存在、Ｃ：ザラが発生、Ｄ：割れが存在、とした。
曲げ加工による支障をきたさない「Ａ」（しわが無いあるいは小さなしわが存在）を曲げ性良好と判断し、割れ（クラック）の無いＢ以上の評価が望ましい。なお、目視によりしわの規模の判断が困難な場合、ＪＢＭＡ（日本伸銅協会技術標準）Ｔ３０７：１９９９の銅及び銅合金薄板条の曲げ加工性評価方法に示されるように、曲げ加工部（湾曲部：幅１０ｍｍ）を金属顕微鏡にて５０倍に拡大して観察し、判断した。また、材料の結晶粒が粗大となると曲げ加工を行った場合、曲げ加工部周辺に割れは存在しないものの、大きなザラ(肌荒れ)が生じ、それらの材料は使用することが出来ない。ザラを生じたサンプルの評価は「Ｃ」とした。

＜溶接性＞
溶接管は、一般に素材となる条製品を幅方向にフォーミングローラーにより徐々に塑性加工し円形に成形した後、高周波誘導加熱コイルにより誘導発熱させ、、あるいはＴＩＧ溶接によりその両端を突き合わせて接合することにより製造する。接合部は局部的に加熱し、瞬間的には溶融させ、その両端を接合する、いわゆる圧接であり、接合部は突き合わされた余分な材料により大きなビードが形成され、その溶接ビード部は連続して切削刃具により管の内部及び外部共に切削除去される。ただし、溶接管の直径がφ１５ｍｍ以下と小径の場合は内部に挿入する刃具も細くなり十分なビード部分が切削除去できない場合もあるので、すべての溶接管でビード部が切削除去されるわけではない。溶接部は突き合わせ部の密着性により接合性に不具合が生じる。溶接性の評価はＪＩＳ Ｈ ３３２０の銅及び銅合金の溶接管に記載の扁平試験により行った。溶接管の端から約１００ｍｍの試料を採取し、２枚の平板間に試料を挟み、平板間の距離が管の肉厚の３倍になるまで押しつぶし、そのときの溶接管の溶接部を圧縮方向と垂直の方向に置き、曲げの先端となるように扁平曲げを行い、曲げ加工された溶接部の状態を目視で観察した。なお、扁平曲げは溶接した管材を使用した。評価は、Ａ：割れ、微細ホール等の欠陥が認められない、Ｂ：微細割れが認められる（開口した割れの長さが管材長手方向に２ｍｍ未満）、Ｃ：部分的に割れ（開口した割れの長さが管材長手方向に２ｍｍ以上）が認められる、とした。

溶接管の溶接部の評価としては、上述の扁平試験だけでなく、押し広げ試験および１８０°曲げ試験により行った。押し広げ試験はＪＩＳ Ｈ ３３２０に記載の方法で行った。押し広げ試験は溶接管を５０ｍｍに切断した試料の１端に頂角６０°の円すい形の工具を押し込み、外径の１．２５倍（つまり押し広げにより端面部分の直径が２５．４ｍｍの１．２５倍である直径３１．７５ｍｍ）となるところまで押し広げ、溶接部分の割れを目視により確認した。Ａ：割れ、微細ホール等の欠陥が認められない、Ｂ：微細な割れが認められる（溶接部が分割していない状態）、Ｃ：溶接部に割れが認められ、分割しているとして評価した。
１８０°曲げ試験は溶接管を３００ｍｍに切断し、ＣＮＣベンダマシン（千代田工業製）を用い、１８０°曲げを実施した。溶接部分を１８０°曲げを実施したときの最外径となる部分として曲げを行い、溶接部の状況を目視で確認した。なお、曲げ加工を実施した後の曲げ部（溶接部）の直径を直径の３倍である７６．２ｍｍとして曲げを行い評価した。割れ、微細ホール等の欠陥が認められないものを「Ａ」、割れ、微細ホール等の欠陥が認められるものを「Ｃ」として評価した。

また、溶接性については直径２５．４ｍｍの溶接管を１５０ｍｍに切断し、その切断した溶接管の両端を突合せ、シリコンが添加されている銅合金溶接棒（ＪＩＳ Ｚ ３３４１ ＹＣｕＳｉ Ａ ２．４Ｓｉ−Ｃｕ：元素記号の前はｍａｓｓ%を示す）を用いて全円周方向をＴＩＧ溶接により溶接した。全長３００ｍｍとなったパイプを引張試験機（島津製作所 ＡＧ−Ｘ）により破断するまで引張り、溶接管の引張強さを測定した。なお、引張強さを求めるときの断面積は溶接管の断面積とした（溶接部の断面積ではない）。突合せ溶接した溶接管の引張強さが突合せ溶接していない溶接管（素材まま）の引張強さの７０％を超えるものをＡ、５０〜７０％以上をＢとし、それ未満の場合をＣとし、Ｂ以上を溶接性があるとし、Ａ以上を溶接性が良好であるとした。

＜ろう付け性＞
直径２０ｍｍの抽伸棒を長さ５０ｍｍに切断し、切断面の中心に直径５ｍｍの穴をドリルであけ、そのドリル穴に直径４．８ｍｍのＣ１１００（タフピッチ銅）の棒材入れた。バーナーにより当該部を加熱し、銀が添加されているリン銅ロウ（ＪＩＳ Ｚ ３２６４ ＢＣｕＰ−４ ７．２Ｐ−５Ａｇ−Ｃｕ：元素記号の前はｍａｓｓ％を示す）を用いてろう付けを行った。
引張試験機（島津製作所 ＡＧ−Ｘ）を用い、ろう付けしたサンプルの引張試験を行い、ろう付け部以外のＣ１１００で破断したときにろう付け性を良好とし、ろう付け部分で破断した場合を不良と評価した。引張試験のチャック部（試験機でサンプルを保持する部分）は直径２０ｍｍと直径４．８ｍｍのＣ１１００である。
なお、ろう付け前の各サンプルはアセトン脱脂を行い、フラックスはなしとしてろう付けを行った。

＜結晶粒径＞
結晶粒径は、リダクション１０％冷間圧延試料を圧延方向と平行方向の断面および直径２０ｍｍ抽伸材（リダクション９．３％）の棒材を抽伸方向と平行方向の断面の金属組織を金属顕微鏡（ニコン製ＥＰＩＰＨＯＴ３００）を用いて１５０倍（結晶粒径に応じ適宜５００倍まで変化させた）で観察を行い、その測定した金属組織のα相結晶粒についてＪＩＳ Ｈ ０５０１（伸銅品結晶粒度試験方法）の比較法により測定した。なお、結晶粒径（α相結晶粒）は任意の３点の平均値とした。
鍛造品の金属組織は、後述するβ相、γ相の面積率と同じく、鍛造表面から厚み方向で１／５の部分を測定し、３点の平均値とした。

＜β相、γ相の面積率＞
β相およびγ相の面積率は次のようにして求めた。リダクション１０％冷間圧延試料の圧延方向と平行方向の断面およびφ２０ｍｍ抽伸材（リダクション９．３％）の棒材の抽伸方向と平行方向の断面の金属組織を、金属顕微鏡（ニコン製ＥＣＬＩＰＳＥ ＭＡ２００）により５００倍（視野２７０μｍ×２２０μｍ）で観察し、その観察した金属組織を画像処理ソフト「ＷｉｎＲＯＯＦ」を用い、β相およびγ相について２値化の処理を行ない、金属組織全体の面積に対するβ相の面積の割合を面積率とした。なお、金属組織は３視野の測定を行い、それぞれの面積率の平均値を算出した。
溶接管は溶接部を中心として円周方向に５ｍｍ離れた部分を厚み方向で外表面から１／５の部分について測定した。鍛造品は鍛造表面から厚み方向で１／５の部分を測定した。なお、溶接管および鍛造品の金属組織とも３視野の測定を行い、それぞれの面積率の平均値を算出した。

５００倍の金属顕微鏡によりβ相あるいはγ相の判別が困難な場合、ＦＥ−ＳＥＭ−ＥＢＳＰ（Electron Back Scattering diffraction Pattern）法によって求めた。すなわち、ＦＥ−ＳＥＭは日本電子株式会社製 ＪＳＭ−７０００Ｆ、解析にはＴＳＬソリューションズＯＩＭ−Ｖｅｒ．５．１を使用し、解析倍率５００倍の相マップ（Ｐｈａｓｅマップ）から求めた。すなわち、α相は、ＦＣＣ（面心立方格子）の結晶構造を示し、β相、γ相はＢＣＣ（体心立方格子）の結晶構造を取る。β相とγ相は同じ結晶構造であるが、原子間距離や格子定数などが異なるため、それぞれの相を判別できる。

＜熱間加工性＞
熱間加工性については、熱間圧延後の割れ状況により評価した。外観を目視で観察し、熱間圧延に起因する割れ等の損傷が全くないもの、又は割れがあっても微細（３ｍｍ以下）であるものについては実用性に優れるとして「Ａ」で示し、５ｍｍ以下の軽度な耳割れが全長に渡り５箇所以下であるものについては実用可能であるとして「Ｂ」で示し、５ｍｍを超える大きな割れ、あるいは、３ｍｍ以下の小さな割れが６箇所を超えるものについては、実用性困難（実用上大きな手直しが必要）として「Ｃ」で示した。また、熱間変形抵抗が大きく熱間圧延でのパス回数で規定の厚み（Ｐ１−１では８ｍｍ）に圧延できなかった場合も実用性困難と評価し、「Ｃ」とした。そして、「Ｃ」と評価したものは、基本的に以降の試験を中止した。

＜冷間加工性＞
冷間加工性については、熱間圧延材を８０％以上の高い加工率で冷間圧延した後の割れ状況（冷間加工材の割れ状況）により評価した。外観目視で割れ等の損傷が全くないもの又は割れがあっても微細（３ｍｍ以下）であるものについては実用性に優れるとして「Ａ」で示し、３ｍｍを超え５ｍｍ以下の耳割れが生じているものについては実用可能であるとして「Ｂ」で示し、５ｍｍを超える大きな割れが生じているものについては実用性困難として「Ｃ」で示した。この評価は鋳塊に起因する割れは対象外とし、熱間圧延で予め目視で判断できる割れについては、熱間圧延で生じた割れを除き冷間圧延で生じた割れ長さで判断した。そして、「Ｃ」と評価したものは、基本的に以降の試験を中止した。

＜抗菌性（殺菌性）１＞
抗菌性評価はＪＩＳ Ｚ ２８０１の（抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果）を参考にした試験方法により実施し、試験面積（フィルム面積）及び接触時間を変更して評価した。試験に用いた細菌は大腸菌（菌株の保存番号：ＮＢＲＣ３９７２）とし、３５±１℃で前培養（前培養の方法はＪＩＳ Ｚ ２８０１に記載の５．６．ａの方法）した大腸菌を１／５００ＮＢを用いて希釈し、菌数が１．０×１０^６個／ｍＬに調整した液を試験菌液とした。試験方法は２０ｍｍ四角に切り出した試料を滅菌したシャーレに置き、前述の試験菌液（大腸菌：１．０×１０^６個／ｍＬ）０．０４５ｍＬを滴下し、直径１５ｍｍのフィルムをかぶせ、シャーレの蓋を閉じる。そのシャーレを３５℃±１℃、相対湿度９５％の雰囲気で１０分間培養（接種時間：１０分）する。培養した試験菌液をＳＣＤＬＰ培地１０ｍＬにより洗い出し、洗い出し菌液を得る。洗い出し菌液を、リン酸緩衝生理食塩水を用いて１０倍ずつに希釈し、その菌液に標準寒天培地を加え、３５±１℃、４８時間培養し、集落数（コロニー数）が３０以上となる場合にその集落数を計測し、生菌数（ｃｆｕ／ｍＬ）を求めた。接種時の菌数（殺菌性試験開始時の菌数：ｃｆｕ／ｍＬ）を基準とし、それぞれのサンプルの生菌数と比較し、Ａ：１０％未満、Ｂ：１０〜３３％未満、Ｃ：３３％以上として評価した。Ａ以上（つまり接種時の生菌数に対し評価サンプルの生菌数が１／３未満となる）の評価を得たサンプルは抗菌性（殺菌性）が優れると判断した。培養時間（接種時間）を１０分と短時間にしたのは、抗菌性（殺菌性）の即効性について評価したためである。評価した試料はリダクション１０％冷間圧延試料である。なお、純銅（Ｃ１０２０）においては、上記の試験方法では１０分後の菌数は接種の菌数の３３％となっている。以上のことから、評価Ａ又は評価Ｂの材料は、純銅（Ｃ１０２０）と同等もしくはよりも抗菌性（殺菌性）が高い、つまり、接種から１０分後における生菌率が同等もしくは低いものとなり、優れた抗菌性（殺菌性）を有する。なお、棒状形状の材料は長手方向と垂直方向に切断した断面で実施した。板状形状の材料は２０ｍｍ×２０ｍｍに切断した。

＜抗菌性（殺菌性）２＞
上述した耐変色性試験２の暴露材（三菱伸銅株式会社三宝製作所内屋内ドアのプッシュプレートとして１ヶ月間暴露）の表面色を測定後、２０ｍｍ四角に切断し、上記の大腸菌を用いた試験菌液による殺菌試験を行い、長期使用後のサンプルについての抗菌性（殺菌性）を評価した。試験方法及び評価方法は上述した抗菌性（殺菌性）１の評価方法と同じである。

＜耐食性＞
耐食性はＩＳＯ６５０９：１９８１（Corrosion of metals and alloys determination of dezincification resistance of brass）による脱亜鉛腐食試験により評価した。試験は７５℃に加温した１％第２塩化銅水溶液中に２４時間保持したサンプルを暴露表面から垂直方向の金属組織を観察し、脱亜鉛腐食の最も進行している部分の深さ（最大脱亜鉛腐食深さ）を測定した。その最大脱亜鉛腐食深さが２００μｍ以下を「Ａ」、２００μｍを超えるものを「Ｃ」とした

＜引張試験＞
熱処理工程後の圧延材（冷間圧延前の試料）及び１０％冷間圧延試料、押し出し後の棒材及び抽伸（Ｒe：９．３％）後の棒材をそれぞれＪＩＳ Ｚ２２０１：金属材料引張試験片の５号試験片（圧延材：幅２５ｍｍ、標点間距離５０ｍｍ）および４号試験片（棒材：径１４ｍｍ、標点間距離５０ｍｍ）に加工し、２００ｋＮ油圧型万能試験機（株式会東京試験機製 ＡＹ−２００ＳIII−Ｌ）により引張試験を実施した。また、溶接したままの溶接管（直径２５．４ｍｍ、肉厚１．０８ｍｍ又は１．０ｍｍ）はＪＩＳ Ｚ２２０１：金属材料引張試験片の１１号試験片（標点間距離５０ｍｍ：試験片は管材から切り取ったまま）とし、つかみ部に芯金を入れて、２００ｋＮ油圧型万能試験機（株式会社東京試験機製 ＡＹ−２００ＳIII−Ｌ）により引張試験を実施した。引張試験により引張強さ、伸びおよび０．２％耐力を測定した。なお、明細書に記載の耐力はＪＩＳ Ｚ２２４１：金属材料引張試験方法に記載のオフセット法により永久伸び０．２％のときの耐力を示す。
また、引張強度をσ（ＭＰａ）、伸びをε（％）としたとき、強度と延性のバランスを示す指標として強度・伸びバランス指数Ｍ１＝σ×（１＋ε／１００）を定めた。
なお、製造工程Ｐ２を実施したものでは、熱処理工程後の圧延材（冷間圧延前の試料）及び１０％冷間圧延試料の他に、熱処理工程後の圧延材：素条（幅１１１ｍｍ×厚み１．０ｍｍ）から製造した溶接管の引張試験を行った。その結果を、１０％冷間圧延試料の引張試験結果の欄に（ ）付きで示す。

＜導電率＞
導電率はＳＩＧＭＡＴＥＳＴ Ｄ２．０６９（日本フェルスター株式会社製）を用いて測定した。各種圧延材は冷間圧延材（Ｒｅ１０％）の表面、棒材（φ２０ｍｍ冷間抽伸材：Ｒｅ９．３％）は押出方向と垂直方向に切断した面を測定周波数４８０ｋＨｚで測定した。

組成、評価結果を表１〜１０に示す。

試験の結果、下記のことが分かった。
第１発明合金（請求項１に記載の組成範囲の耐変色性銅合金）であって、組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内、組成指数ｆ２が１．２≦ｆ２≦４．０の範囲内にあれば、熱間加工性、冷間加工性も良好であり、冷間圧延材の金属組織はβ相の割合およびγ相の割合がそれぞれ単独で０．９％以下、０．７％以下となり、平均結晶粒度も３０μｍ以下となった。そのため、機械的性質（強度）が高く、また伸びもあり、強度・伸びバランス指数であるＭ１も４８０以上であり高い数値を示した。さらに耐変色性が良好であり、打ち抜き性、曲げ性などの加工性も優れ、抗菌性（殺菌性）も純銅(Ｃ１０２０)と同等もしくはより優れるＢ評価以上であり、耐食性も良好であった。

組成指数ｆ１およびｆ２からみると、これらが好ましい範囲に入ると、耐変色性、抗菌性（殺菌性）がより優れる結果となり、これらの組成指数ｆ１およびｆ２が各特性に大きく影響を与えていることがわかった。ｆ１が適正範囲を超えるＮｏ.Ａ１，Ａ９はβ相、γ相が多く、冷間加工性に問題があり、耐変色性や加工性に劣る。一方ｆ１が適正範囲よりも下回るＮｏ．Ａ３，Ａ４は熱間加工中に変形抵抗が大きいため所定の板厚まで圧下できなかった。Ｎｏ.Ａ４は変形抵抗も高く圧下にも問題があったが、Ｐｂが適正範囲を超えていることもあり、大きな耳割れが生じており、熱間加工性も問題があった。
比較材である黄銅材（Ｃ２６００）は殺菌性が良好であるものの、耐変色性が劣り、また打ち抜き性などの加工性も問題があった。純銅（Ｃ１０２０）は短時間で変色が生じるなど、耐変色性が悪く、打ち抜き性などの加工性も低くかった。また、抗菌性（殺菌性）は上述のように試験後の生菌数の割合が接種時の３３％であり、第１発明合金と同等あるいは悪く、強度も弱かった（Ｍ１の値が小さい）。ネーバル黄銅（Ｃ４６２２）は冷間抽伸前の強度・伸びバランスが低く、耐変色性にも問題があった。また、耐食性（耐脱亜鉛腐食性）にも問題があった。

Ｚｎの含有量が本発明の範囲よりも多いＮｏ．Ａ１、Ａ９では組成指数ｆ１も範囲よりも大きくなり、そのため金属組織中のβ相、γ相の割合が２％以上と大きく、冷間加工性（冷間圧延により大きな割れを生じた）に問題があり、その結果強度はある程度高いものの、伸び値が低く、強度・伸びバランス指数Ｍ１が低く、耐変色性、曲げ性および耐食性に大きな問題が生じ、耐変色性銅合金として使用するのは問題があった。
Ｚｎの含有量が本発明の範囲よりも少ないＮｏ．Ａ３では組成指数ｆ１も範囲より小さく、熱間圧延時の変形抵抗が大きくなり、所望の厚みまで圧延できなかった。
Ｓｎの含有量が本発明の範囲よりも多いＮｏ．Ａ２では組成指数ｆ２が範囲より大きくなり、金属組織中のβ相はないものの、γ相が多く、そのため冷間圧延時に大きな割れが生じた。そのため伸びも小さくなり、Ｍ１も小さい値となり、曲げ性、耐食性で大きな問題が生じた。逆にＳｎの含有量が本発明の範囲よりも少ないＮｏ.Ａ１−１は組成指数ｆ４が範囲より小さくなり、γ相はないものの、引張強さが低く、Ｍ１も小さい値となり、耐変色性、打ち抜き加工性に問題を生じた。
Ｐｂの含有量が本発明の範囲よりも多いＮｏ．Ａ４ではｆ１が小さいが、熱間圧延時に大きな割れが生じたため、次工程の冷間圧延が実施できなかった。
逆にＰｂの含有量が本発明の範囲よりも少ないＮｏ．Ａ６では機械的性質や耐変色性、抗菌性（殺菌性）に与える影響はほとんど無いものの、打ち抜き試験を行ったときのバリ高さが大きく、プレス加工性に問題があった。
Ａｌの含有量が本発明の範囲よりも多いＮｏ．Ａ５では組成指数ｆ２も大きく、金属組織中のβ相率が高くなっていた。また、Ａｌが多いため特に長期暴露したサンプルでの抗菌性（殺菌性）が悪くなった。Ａｌの含有量が本発明の範囲よりも少ないＮｏ.Ａ８では組成指数ｆ２、ｆ４の値が小さく、結晶粒が大きく、引張強さも小さくＭ１が小さかった。また耐変色性に劣った。

第２発明合金（請求項２に記載の組成範囲の耐変色性銅合金）は、上述の第１発明合金中のＳｎとＡｌの一部をＮｉで代替する組成であって、組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内、組成指数ｆ３が１．２≦ｆ３≦４．０の範囲内にあれば、熱間加工性、冷間加工性、機械的強度（強度・伸びのバランス指数）も良好で、打ち抜き性などの加工性だけでなく、殺菌性、耐食性も優れる結果が得られ、ＳｎとＡｌをＮｉで代替しても各種特性は同等レベルであり、問題がなかった。特に、組成指数ｆ４が０．０２≦ｆ４≦１．８の範囲内であれば、上述の特性がさらに向上した。
組成指数ｆ３が４．０より大きいＮｏ．Ａ７では、Ｎｉ−Ａｌ系の金属間化合物が熱間加工性を低下させるため、大きな割れが生じた。
Ｓｉの含有量が本発明の範囲よりも多く、組成範囲ｆ２、ｆ４も範囲を超えたＮｏ.Ａ８では、熱間圧延中に大きな耳割れが生じた。これは組成指数ｆ２、ｆ４が上限を超えていることと、Ｓｉの含有量が多くなっているためであった。熱間加工性がＣ評価であるが、本合金のみ熱間圧延材の耳部をグラインダーで削り取り、冷間加工を行い、各種評価を行った。なお冷間加工性の評価もＣであり、大きな割れが生じた。金属組織中のβ相、γ相が多く、そのため延性（伸び）が小さく焼鈍材でのＭ１が小さくなり、曲げ性、抗菌性（殺菌性）および耐食性が悪くなった。
Ｎｉの含有量が本発明の範囲よりも多く組成指数ｆ３も範囲を超えたＮｏ．Ａ１１では、熱間加工性が悪化し、大きな割れが生じた。

第３発明合金（請求項３に記載の組成範囲の耐変色性銅合金）は、上述の第１、２発明合金において、さらに０．０１〜１．０ｍａｓｓ％のＳｉ、０．０１〜０．５ｍａｓｓ％のＴｉ、０．０１〜１．５ｍａｓｓ％のＭｎ、０．００１〜０．０９ｍａｓｓ％のＦｅのうちいずれか１種以上を含有し、組成指数ｆ１が２４≦ｆ１≦４０の範囲内とされ、組成指数ｆ２が１．２≦ｆ２≦４．０の範囲内、あるいは、組成指数ｆ３が１．２≦ｆ３≦４．０の範囲内とされた合金である。
これらの合金では耐変色性、加工性、抗菌性（殺菌性）および耐変色性は組成指数ｆ１、ｆ２あるいはｆ３に影響されるが、第１発明合金、第２発明合金とほぼ同等であり、更に機械的性質（強度）がアップし、Ｍ１が大きくなった。

Ｓｎ，Ｓｉの含有量が本発明の範囲よりも少なくＴｉの含有量が本発明の範囲よりも多いＮｏ．Ａ１０では、伸びが小さく、Ｍ１も小さくなっており、曲げ加工性においても割れを生じるなど冷間での加工性が劣った。また、Ｓｎ，Ｓｉが少ないため抗菌性（殺菌性）が劣る結果となった。
Ｓｉ，Ｔｉが本発明の範囲よりも小さいＮｏ．Ａ３−１、およびＭｎ，Ｆｅが本発明の範囲よりも小さいＮｏ．Ａ３−２は組成の近いＮｏ．１とほぼ同等の機械的性質（強度）、耐変色性、殺菌性などを示し、これらの添加元素による各特性の向上は見られなかった。
一方、Ｔｉが本発明の範囲を超えるＮｏ．Ａ１０は曲げ加工性で割れが生じ、加工性に問題が生じた。それぞれＳｉ，Ｆｅ、ＴｉおよびＭｎが本発明の範囲を超えるＮｏ．Ａ３−３、Ａ３−４およびＡ３−５はβ相、γ相が多く冷間加工性および耐食性に問題があり、Ｔｉなどの酸化物の巻き込みによる鋳塊欠陥による熱間加工性が悪い、およびＭｎが大量に含まれることによる熱間加工性の悪化による大規模な耳割れが生じるなど、加工性および諸特性に問題が生じた。

第４発明合金は、第１〜３の発明合金の耐変色性銅合金において、さらに、０．００５〜０．０９ｍａｓｓ％のＰ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＳｂ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＡｓ、０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％のＭｇのうちのいずれか１種以上を含有するものである。各種特性は組成指数ｆ１、ｆ２などに影響されるものの、耐変色性、殺菌性などが第１発明合金などよりも向上しており、添加元素の効果が見られた。Ｐ，Ｓｂ，Ａｓが本発明の適正範囲よりも低いＮｏ．Ａ４−１は若干組成が異なるものの良く似た組成のＮｏ．４とほぼ同様の各種特性を示し、添加元素による効果は見られなかった。一方、Ｐ，Ｍｇが本発明の適正範囲を超えて含まれるＮｏ．Ａ４−２はＰが過剰に含まれていることによる熱間加工時に大きな割れ、およびＭｇの酸化物による鋳塊欠陥も生じるなど熱間加工性に問題を生じた。

第１発明合金、第２発明合金および第３発明合金について量産試作にて素条を作成し、溶接管を試作したが、溶接管の健全性（扁平試験、押し広げ試験、１８０度曲げ）は良好であり、溶接部近傍の組織もβ相、γ相の面積率も小さく、問題なかった。また溶接性（突合せ溶接）でも問題ないことを確認した。いずれも引張強度、伸びも優れ、それらのバランスも良好であった。また、第２発明合金（現在の図ではＮｏ.１７）の溶接管は高周波誘導コイルを用いた加熱およびＴＩＧ溶接により製造した。いずれの方法で製造した溶接管は溶接管の健全性（扁平試験、押し広げ試験、１８０°曲げ）において良好であり、組織もα単相と問題なく、引張強度、伸びおよびそれらのバランスも優れていた。
また、押出材では熱間鍛造品を試作し、耐食性、組織などを確認したが、いずれのサンプルについても問題はなかった。

このように各種発明合金は条製品、板製品およびそれらから製造される溶接管についても各種特性を満足する材料を得ることができた。また、棒材（押出材）についても良好に製造することが可能であり、熱間鍛造品なども問題なく製造できることが確認された。
なお、平均結晶粒径については範囲内にあれば組成指数ｆ１などにも影響されるが、機械的性質も良好であるが、粗大であると曲げ加工時にザラが発生するなど、加工性に問題が発生した。

以上、各種発明合金は組成指数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４により、β相、γ相の面積率や耐変色性、加工性だけでなく抗菌性（殺菌性）、耐食性にも寄与するが、これらが請求項であげた範囲内にあれば、各種特性の優れる耐変色性銅合金を得ることが可能であることが確認された。

本発明の耐変色性銅合金およびこの耐変色性銅合金を用いた銅合金部材によれば、黄色（黄銅色）の色調を有するとともに、熱間加工性、冷間加工性、プレス性等の加工性に優れ、さらに耐変色性と抗菌性および殺菌性を向上させることができる。

Claims (8)

1. １７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、
   Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有しており、
   α相マトリックスのγ相の面積率（γ）％とβ相の面積率（β）％との間に０≦２×（γ）+（β）≦１．５の関係を有するとともに、α相マトリックスに面積率で０〜０．７％のγ相および０〜０．９％のβ相が分散した金属組織とされている耐変色性銅合金。
2. １７〜３４ｍａｓｓ％のＺｎと、０．０１〜２．５ｍａｓｓ％のＳｎと、０．００５〜１．８ｍａｓｓ％のＡｌと、０．０００５〜０．００９ｍａｓｓ％のＰｂと、０．０１〜５ｍａｓｓ％のＮｉを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％の間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕−０．５×〔Ｎｉ〕≦４０の関係を有し、かつ、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｎｉの含有量〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％との間に、１．２≦０．７×〔Ｎｉ〕＋〔Ｓｎ〕＋２×〔Ａｌ〕≦４．０の関係を有しており、
   α相マトリックスのγ相の面積率（γ）％とβ相の面積率（β）％との間に０≦２×（γ）+（β）≦１．５の関係を有するとともに、α相マトリックスに面積率で０〜０．７％のγ相および０〜０．９％のβ相が分散した金属組織とされている耐変色性銅合金。
3. さらに、０．０１〜１．０ｍａｓｓ％のＳｉ、０．０１〜０．５ｍａｓｓ％のＴｉ、０．０１〜１．５ｍａｓｓ％のＭｎ、０．００１〜０．０９ｍａｓｓ％のＦｅのうちいずれか１種以上を含有し、
   Ｚｎの含有量〔Ｚｎ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｎの含有量〔Ｓｎ〕ｍａｓｓ％と、Ａｌの含有量〔Ａｌ〕ｍａｓｓ％と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのそれぞれの含有量〔Ｓｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｔｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｎｉ〕ｍａｓｓ％、〔Ｍｎ〕ｍａｓｓ％、〔Ｆｅ〕ｍａｓｓ％との間に、２４≦〔Ｚｎ〕＋５×〔Ｓｎ〕＋３×〔Ａｌ〕＋２．５×〔Ｓｉ〕＋１．０×〔Ｔｉ〕−０．５×〔Ｎｉ〕+０．５×〔Ｍｎ〕+０．２×〔Ｆｅ〕≦４０の関係を有する請求項１又は請求項２に記載の耐変色性銅合金。
4. さらに、０．００５〜０．０９ｍａｓｓ％のＰ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＳｂ、０．０１〜０．０９ｍａｓｓ％のＡｓ、０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％のＭｇのうちのいずれか１種以上を含有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の耐変色性銅合金。
5. 溶接管、鍛造品、鋳物の形態で使用される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の耐変色性銅合金。
6. 抗菌性試験における１０分経過後の生菌率が、純銅の生菌率と同等もしくは低くなっている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の耐変色性銅合金。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の耐変色性銅合金からなる基材と他部材とが接合されることにより構成されている銅合金部材。
8. ドアハンドル、ドアノブ、ドアプッシュ板、手摺り、ベッド柵、サイドボード、机天板、椅子背もたれ、ナースカート取手の部材、ペンのグリップ、キーボード、マウス、シンク、つり革、スイッチ、スイッチカバー、建材として使用される請求項７に記載の銅合金部材。