JPH01136943A

JPH01136943A - 合金

Info

Publication number: JPH01136943A
Application number: JP63261303A
Authority: JP
Inventors: William Rushton; ウィリアム・ラッシュトン
Original assignee: IMI Yorkshire Fittings Ltd
Current assignee: Aalberts Integrated Piping Systems Ltd
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1989-05-30
Also published as: AU613411B2; IT1231485B; NL192686C; SE8803677L; ES2009353A6; DE3834460C2; BE1001816A3; NL8802520A; AU2375388A; GB8724311D0; DE3834460A1; IT8822305A0; SE8803677D0; GB2211206A; FI884725A0; FI90998C; GB2211206B; SE500698C2; NO884582D0; KR910009499B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の概要）この発明は、鋳造合金、特に人間が使用するための水（
以下、飲料水という）を移送する給水システムに適した
要素の製造に使用するための合金に関するが、これのみ
に限定されるものではない。

（従来の背景）従来、砲金のような銅基鋳造合金により、例えば給水栓
、パルプ、メータ及び管継手のような要素を製造するこ
とが通例であった。最終製品に成形するために合金鋳物
を切削加工する必要があるので、快削性合金を使用する
ことが要求される。

通常、砲金および他の銅基鋳造合金は１−９重量係、通
常約５重量係の量の鉛の添加により快削性が付与される
。けれども、最近の数年間にわたり飲料水中の鉛の有害
な蓄積効果について全般的に関心がもたれてきた。ある
鉛浴解性の水はこのような合金から鉛を容易に溶出する
。このような合金が製造されかつ加工される鋳造工場の
雰囲気は鉛を必然的に含有するために付加的な危険が生
じる。使用した砂のような鋳造工場廃棄物は鉛を含有し
かつ処理問題が存在する。

そのため、最近の数年間飲料水に使用するための実質的
に鉛を含有しない合金要素および他の使用の開発がなさ
れてきたが、今日まで経済的かつ技術的に適当な代替合
金が発見されたということを認識していない。これに関
連して、とくに飲料水給水システム用要素の関係におい
てはいかなる代替合金も好ましくは通常の鉛を含有する
合金に価格的にひげを取らず、かつ許容される加工性、
機械的性質および耐食性を具備しなげればいけない。特
に、該合金は、とりわけ満足すべき強度と耐漏洩性を具
備する仕上要素に容易に切削できる音及び圧力の漏らな
い鋳造品に鋳造されうる。更に、該合金が亜鉛を含有す
る場合に、該合金は耐脱亜鉛性を付与することができる
か又は本来的に脱亜鉛に影響を受けない。

（構　成）我々は、今、驚いたととに、飲料水に使用するための要
素の製造に使用するために適して、かつそれに関連させ
た重要な汚染問題が認められておらず実質的に鉛を含有
しない、快削性で脱亜鉛が防止された鋳造合金は、ある
銅合金中の鉛の大部分又は全部を代えてビスマスを添加
することによって製造することが可能であることを発見
した。

この発明の一形態によると、それ故、１．５−７ｗｔ％
Ｂｉ、５−１５ｗｔ％Ｚｎ、１−１２ｗｔ％Ｓｎ、残部
が不純物及び少量の添加元素を除き銅を含有する合金を
提供することである。ビスマス含有量は好ましくは１．
５−５　ｗｔ％、より好ましくは２−５　ｗｔ％及び有
利には２−３　ｗｔ％　であり、Ｚｎ含有量は好ましく
は５−１２ｗｔ％、より好ましくは５−１０　ｗｔ係及
び有利には６−８　ｗｔチであり、Ｓｎ含有曾は好まし
くは２．５−５ｗｔ％である。この発明のとりわけ好ま
しい合金は、２−３　ｗｔ　％Ｂｉ、５−８ｗｔ％Ｚｎ
及び２．５−５　ｗｔ％　Ｓｎ、とりわけ２−２．２ｗ
ｔ％Ｂｉ、　７．１−７．８ｗｔ％Ｚｎ、及び３、３−
３．６　ｗｔ％Ｓｎからなる。

この合金は少量の不純物および／又は添加諸元素を含有
することができ、とくに該添加諸元素は銅基鋳造合金に
通常存在し５、その存在は、合金の必要とする諸性質に
悪影響を及ぼさず、しかも合金が飲料水に使用される場
合には、それらはたとえ有毒物質であっても飲料水によ
りその合金から有意の量を溶出しない。この点について
ビスマスは飲料水によりこの発明の合金から溶出する程
度において本質的に非毒性であると信じられている。

不純物の合計量は好ましくは約１チ以下であるべきであ
り、一般にいかなる計画的な添加であっても約３係以下
、好ましくは２係以下である。許容された不純物及び／
又は添加元素の例及びその好ましい最大値は次のとおり
である。

Ｎｉ　　　　　　　　２　　　ｗｔ係以下Ｐｂ　　　　
　　　　Ｏ，４ｗｔ％以下Ｆｅ／Ｓｂ／Ａｓ　　　全体
で０．７５ｗｔ％以下Ａｊ！　　　　　　　　０．０１
　ｗｔ％以下Ｓｔ　　　　　　　　Ｏ，０２ｗｔ％以下
Ｓ　　　　　　　　０．０１ｗｔｑ６以下Ｍｎ　　　　
　　　　Ｏ，５ｗｔ％以下上述のＮｉ及び／又はＦｅ及
び／又は胤、は例えば合金の性質を少し修正するために
慎重に添加されるか、あるいは不純物として存在する。

該合金は少量の鉛（一般に必ずしも付随的不純物ではな
いが）を含有するが、その量は快削性の改善のために銅
合金に従来添加した量よりも極めて少量である。

この発明の次の形態によれば、この合金からなる、例え
ば栓、弁、メータ又は管継手のような飲料水設備に使用
するための要素に提供される。

我々はゝ要素“という表現に金属部品及び特に例えば給
水栓、弁、給水メータ等の内部の金属部品のように使用
中飲料水にさらされる部品を含めるが、主として給水栓
等のような主要部分は合金で製造される。

この発明による合金は、通常の方法で製造されそして加
工される。特に該合金は鋳造され、そして容易に切削さ
れる。更に、該合金は、止め栓、給水栓、給水メータ、
ゲート弁、止め弁、逆止め弁及び毛管はんだ（ｓｏｌｄ
ｅｒ）又は機械的（例えば、圧縮、フランジ又はネジ切
り）タイプの管継手の如き飲料水と共に使用するのに適
する要素の製造に特に適するようにする性質を一般的に
具備する。

このような要素のより重要な性質は次のものである。

耐圧性（とりわけ低多孔性に関する表示）引張り特性疲労特性衝撃特性耐食性（耐脱亜鉛性を含む）時効特性ろう付は性（とくに毛管はんだタイプ継手の場合）実際、この発明の合金の前記性質は、Ｓｎ３ｗｔ係、Ｐ
ｂ　５　ｗｔ％、Ｚｎ８ｗｔ％、残部Ｃｕの公称組成を
有し通常使用される鉛添加砲金（以下ＢＳ１４００（１
９８５）表５の’ＬＧＩ“として参照）並びにＳｎ５　
ｗｔ％、Ｐｂ　５　ｗｔ％、Ｚｎ５ｗｔ％、残部Ｃｕ　
（以下Ｂ５１４００（ｊ９８５）表５の’Ｌ’Ｇ２“と
して参照）の相応する性質に実質的に等しい。

耐食性に関して、この発明は特に本来的に耐脱亜鉛性で
あることが発見されている。

（実施例）次の例はこの発明を説明するものである。

実施例１−５下記の表Ｉに示す公称組成を有する一連の合金は、列挙
された成分を一緒に溶解することにより製造される。亜
鉛成分の蒸発を阻止するために、亜鉛は黄銅の形で添加
された。

表　　　１− これらの合金は、それから多孔性（容量幅）、引張強さ
及び衝撃特性を決定するためにサンプル番号に鋳造され
た。

下記の表■、■、■及びＶは、合金ＬＧ１及び／又はＬ
Ｇ２の相応する比較データと共に、得られた結果の平均
値を示す。

多孔性測定値は、研磨されかつ未エツチング試片を使用
するクオンティメットイメージ分析器（Ｑｕａｎｔｉｍ
ｅｔ　Ｉｍａｇｅ　Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用いて決定さ
れる。

引張り試験は、２つの寸法の試片、すなわち各々６．０
４　ｔｎｍ及び７．９８　ｍｍの直径を有する棒を用い
て種々の温度で実施された。

衝撃試験は、アイゾツト試験器（Ｉｚｏｄ　ｍａｃｈｉ
ｎｅ）を使用して、加工されかつ切欠を有した試片につ
いて種々の温度で実施された、表　　■ 多孔性試験表　　■ 傘ＵＴＳは引張り強さを意味する表　　■ ＩｔＪＴＳは引張り強さを意味する表　　Ｖ小さい鋳造部片の機緘的試験に伴う既知の困難−さ及び
該試験で生じる一般に認められている大きい隔りの点か
らみて、前述の結果は例１−５の各合金がＬＧｌ及びＬ
Ｇ２（決定したとき）と称する既知の鉛を含有する砲金
と有利に比較できることを示す。

更に、各該合金の被削性はＬＧＩ及びＬＧ２のそれに匹
敵し、Ｂ５１４００（１９８５）に従って１優良“の評
価を達成する。

更に、Ｓｎ／Ｐｂ又はＳｎ／Ｃｕ軟ろう又はＳｎ／Ａｇ
ろう付は合金とのろう付は性は、すなわちこれらは配管
束において一般的に使用されるのであるが、完全に許容
されるものであり、かつＬＧｌ及びＬＧ２のろう付は性
に再度匹敵する。

最後に、各々はＢＳ　２８７２　に定義される脱亜鉛を
本来的に抑制しうろことが発見された。

更に、例１−４及びＬＧ２の各合金が１５０−６５０℃
の温度で同様の引張り試験がなされた。

その結果を表■に示す。

表■ これらの結果は、この発明の合金が高温においてＬＧ２
と有利に比較しえる引張り特性を有することを示す、実
際に達する最高温度はおそらく約２０℃であり、一方、
このような要素は同時に熱水給水設備に使用されるが、
この時でさえ、ともかく最高使用温度が約７０℃を越え
ることはありそうもないので、飲料水使用において、高
温引張り特性はもちろん給水設備の要素に当てはまらな
い。ともかく、この発明のある合金の高温引張り特性は
熱間脆性を示し、通常の使用領域を越える温度において
延性が小さくなる傾、向を意味する。

このことは加工法と関連し、特に、ある場合に鋳造要素
における欠陥の生成を阻止するためた鋳造品を比較的遅
い速度で冷却させることが望ましいことを意味する。

実施列６次の組成（表示された量の±１係の正確さで）を有する
合金がＣｕ　　　　　　　　　８６．００　ｗｔｌＺｎ　　　
　　　　　　　７．７０ｗｔ１Ｓｎ　　　　　　　　　
　３．３５ｗｔ１Ｂｉ　　　　　　　　　　２．０８ｗ
ｔ％Ｐｂ（不純物として）　　　［］、３５ｗｔ％合計
　　１００．００ｗｔ％約１６５．５ｋＩＩの１バツチ量溶解され、シェル鋳型
に鋳造され、１３５８　１５龍×％“ＢＳＰ裏地板エル
ボ部品（ＩＭエ　ヨークシャフィッティングスＬｔｄ社
の′Ａ１５″部品）に機械仕上げされた。このような部
品は％“ＢＳＰ雌ネジ山部、１５ｍｍの毛管ソケット及
び例えば、壁に付属品を取り付けるための統合された裏
地板からなる。いくつかの部品は試験目的のために機械
的に取り付けられ、付属品本体、ネジ山を切った継手及
び毛管はんだ継手は５バールの水圧試験においてすべて
耐漏洩性を示す、更に、各部品（特に主要本体と裏地板
間の接合部）は完全に許容される強度を有した。

前記合金の２４．５ｋｉ９の別の１バツチ量がシェル鋳
型に鋳造され、３５　５４ｉＩｍＸ２’　ＢＳＰ雄エル
ボ管継手（ＩＭＩヨークシャフイッティングスＬｔｄ社
の’／１６１３“部品）Ｋ機械仕上された。このような
継手は５４關毛管ソケット及び２″ＢＳＰ雄ネジ山を切
った部分からなる。該部品は試験目的のために機械的に
取り付けられ、本体及び継手は５バールの水圧試験にお
いて耐漏洩性が認められた。

実施例７次の組成（表示された量の±１チの正確さで）を有する
合金がＣｕ　　　　　　　　　　　　８６．口Ｏｗｔ％Ｚｎ　
　　　　　　　　７．２５　ｗｔ％Ｓｎ　　　　　　　
　　３．５５ｗｔ％Ｂｉ　　　　　　　　　２．１５　
ｗｔ％Ｐｂ（不純物として）　　　０．３４ｗｔ％合計
　　１００．０Ｏｗｔ係実施例７の合金について同様のバッチ量で溶解され、同
一部品がシェル鋳型に鋳造され、機械仕上された。同様
に優れた耐漏洩性（５バールの水圧における）及び強度
が確保された。

本願発明の鋳造用合金は、好ましくは、少なくとも９０
０重量子上の銅＋亜鉛＋錫の含有量をもち、更に好まし
くは、少なくとも９５５重量子上をもち、又、Ｃｕの最
少含有量は、好ましくは６３重ｉ％であり、更に好まし
くは６３３重量子ある。

有効な銅＋亜鉛＋錫の含有量は９５．７から９７５７５
重量子り、有効な銅の含有量は８０と９００重量子間で
ある。

本願発明の範囲に含まれる鋳造用合金は、実質的に、主
として銅、亜鉛、錫及びビスマスを本願発明の範囲外に
含む合金を除外しており、これらの本願発明の合金はす
べて、鋳造（特に砂型又はシェルモールドを用いる）と
所望により引き続いて行われる機械加工によって、特に
飲料水設備の部品の製造に適するようにする諸性質をも
つものである。

詳述したところの最とも広い成分範囲から実質的に少し
でも逸脱すると、上述の諸性質の一以上の性質が顕著に
劣化する。このように、ビスマス含有量が１．５重量子
未満であると、機械加工中のチップ形成が長いひも（ｓ
ｔｒｉｎｇｅｒ）状になり、これを工具から清拭するの
が困難となる（いいかえると、ビスマス１．５重ｉ４以
下では、英国規格（ＢＳ）１４００に規定される１秀“
に評価されることはない）。ビスマス含有量が７重量子
以上であると、鋳造中の熱間脆性が問題となり、かつ又
、工具に対する高負荷及び工具の摩耗を表わす電力消費
量が増加し、これも又、英国規格１４０口の機械加工評
価ゞ秀“を引き下げることとなる。

亜鉛の最少含有量５重量％は、鋳物にもたらされる機械
的諸性質を著しく引下げる作用のあるビスマス成分の結
晶粒界作用を制限するのに必要である。１５５重量子上
の亜鉛の存在は、容認し得ない水準の多孔性を引起し、
かつ脱亜鉛化に対する感受性の顕著な増加をもたらす。

錫の最少含有量１重量子は、特に飲料水の関係において
容認しうる水準の耐食性を与えるのに必要であり、かつ
鋳造作業中の合金に充分な流動性を与えるためにも必要
である。しかしながら、１２重ｉ％以上の錫を含むと、
金属間化合物層が生成し易くなり、これは合金の機械的
諸性質の改善に逆効果となる。

（外４名）

Claims

【特許請求の範囲】１、１．５−７ｗｔ％Ｂｉ、５−１５ｗｔ％Ｚｎ、１−
１２ｗｔ％Ｓｎ、残部不可避的不純物、少量の添加元素
及び銅を含有する合金。２、１．５−５ｗｔ％Ｂｉを含有する特許請求の範囲第
１項に記載の合金。３、２−３ｗｔ％Ｂｉを含有する特許請求の範囲第２項
に記載の合金。４、５−１２ｗｔ％Ｚｎを含有する特許請求の範囲１−
３項のいずれかに記載の合金。５、６−８ｗｔ％Ｚｎを含有する特許請求の範囲第４項
に記載の合金。６、２．５−５ｗｔ％Ｓｎを含有する特許請求の範囲第
１−５項のいずれかに記載の合金。７、２−２．２ｗｔ％Ｂｉ、７．１−７．８ｗｔ％Ｚｎ
、３．３−３．６ｗｔ％Ｓｎからなる特許請求の範囲第
１−６項のいずれかに記載の合金。８、不純物の合計量が１ｗｔ％を越えないことを特徴と
する特許請求の範囲第１−７項のいずれかに記載の合金
。９、Ｐｂ含有量が、たとえあるにしても、０．４ｗｔ％
を越えないことを特徴とする特許請求の範囲第１−８項
のいずれかに記載の合金。１０、添加元素の合計量が、たとえあるにしても、３ｗ
ｔ％を越えないことを特徴とする特許請求の範囲第１−
９項のいずれかに記載の合金。１１、添加元素／不純物として２ｗｔ％までのＮｉを含
有する特許請求の範囲第１０項に記載の合金。１２、本文中の実施例１−７のいずれかに記載した通り
の組成を実質的に有する合金。１３、特許請求の範囲第１−１２項のいずれかに請求し
たとおりの合金からなる給水設備に使用するための要素
。１４、溶融金属を鋳型に鋳造し、鋳造された合金を凝固
させかつ、所望により、引き続いて凝固鋳物を機械加工
することからなる、特許請求の範囲第１−１２項のいず
れかに記載の合金又は特許請求の範囲第１３項に記載の
要素を含む物品の製造法。１５、鋳型が砂型又はシェル（すなわち、砂／樹脂）モ
ールドである特許請求の範囲第１４項に記載の方法。