JPS6014822B2 - 耐食性銅基合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐食性と熱間加工性と機械的性質の何れにつ
いても、夫々秀れた特性を兼ね備えた鋼基合金に関する
。

従前から、耐食性鋼基合金としてはＪＩＳ規格の鍛造用
黄鋼棒が主として使用されており、その他に、錫を添加
して耐食性を高めた合金（例えばネーバル黄鋼等）や、
錫と騒く少量のニッケルを添加した合金（例えばキュプ
ロニツケルや洋白等）が一部に使用されている。

しかし乍ら、従前のこの種耐食性鋼基合金は、何れも熱
間加工性や機械的性質の良いものは耐食性の点に問題が
あり、逆に耐食性や機械的性質のよいものは熱間加工性
に劣るという欠点を有している。

特に、錫又は錫と極く４・量のニッケルを添加すること
により耐食性を高めるようにした銅基合金（例えば特関
昭球−５６１２６号等）は、熱間加工性が著しく悪く、
鍛造加工等に於いては様々な問題を生じることになる。
本発明の発明者は、従前のこの種耐食性銅基合金に於け
る上述の如き問題を解決するため、錫やニッケルが夫々
単独で奏する耐食性向上の効果の他に、特に大量のニッ
ケルと錫とを配合した際の両者の耐食性向上に対する相
乗効果に着目して研究した結果、次に説明する様な新規
な配合比を有し、熱間加工性と機械的性質と耐食性の夫
々について、秀れた特性を兼ね備えた耐食性銅基合金の
発明を完成した。

本発明に係る合金は、銅５７．０〜６３．の重量％と、
鉛１．０〜３．の重量％と、錫０．５〜１．５重量％と
、ニッケル１．３〜２．５重量％と、アルミニウム０．
６〜１．０重量％と、枇素、アンチモン並びに燐のうち
の少なくとも一つ以上をそれぞれ０．０１〜０．２重量
％と、不可避的に含有される鉄と、残部が亜鉛から成る
ことを、合金の基本的配合とするものである。

以下、本発明に係る耐食性鋼基合金についてその詳細を
説明する。前記鋼は、屍伸材としての本発明の合金の引
張り強さ、伸びおよび硬さを適度に保持するため、５７
．の重量％以上でなければならないが、熱間加工性およ
び経済性の点から６３．の重量％以下としている。

鉛は、被肖リー性を良くするために１．の重量％以上を
添加するが、引張り強さ、伸び、衝撃値および熱間加工
性を低下させないために３．の重量％以下としている。

錫は、次のニッケルと相換って、特に耐食性を向上する
ために０．５重量％以比を添加するが、１．５重量％を
越えると合金が硬くて脆くなり、経済性の点からも好ま
しくない。ニッケルは、発明者の研究によれば、前記錫
との相乗効果により耐食性を著しく向上せしめるととも
に、機械的性質と熱間加工性を改善する。

そして、この相乗効果が顕著にあらわれるのは、錫の配
合が０．５〜１．５重量％のとき、ニッケルを１．３〜
２．５重量％添加した場合である。なお、ニッケルを２
．５重量％を越えて添加しても、それに応じて合金の耐
食性や機械性質、熱間加工性の向上効果が増大すること
はないので、経済性が問題となる。アルミニウムは、合
金の機械的性質及び熱間加工性を向上させるためのもの
であり、添加量を０．６〜１．０重量％とするのが前記
各効果の顕著な向上を図るという点で望しし、。

尚、アルミニウムの添加量が０．亀重量％以下であると
、良好な耐食性及び鍛造性を得ることが困難となる。ま
た、アルミニウムの添加量が１．の重量％を越えると、
耐食性が悪化するのみならず、伸び、衝撃値等の機械的
性質が低下する。硯素、アンチモン並びに燐等は合金の
耐食性を一層向上させるために添加されるものであり、
０．０１〜０．２重量％の枇素や鱗等を添加することに
より、錫及びニッケルのみの添加の場合に比較して、耐
食性がより一層向上する。

燐や枇素などの一つの元素の添加量が０．２重量％を越
えると、脆くなり、あるいは応力腐食割れを助長するお
それがある。次に、本発明の合金と従来の合金との機械
的性質、熱間加工性および耐食性を比較調査するために
、次に第１表に示す化学成分（重量％）の合金を製作し
た。

第 １ 表 上表において、Ｎｏ．１はＪＩＳ規格の鍛造用黄鋼棒、
Ｎｏ．２およびＮｏ．３は錫を添加した市販の耐食性銅
基合金、Ｎｏ．４は錫、極く少量のニッケルおよび鉄を
添加した市販の耐食性鋼基合金、Ｎｏ．５はニッケル量
を若干増加した銅基合金、Ｎｏ．６はニッケル量を若干
増し且つアルミニウムを添加した銅基合金、Ｎｏ．７は
ニッケル量を若干増し且つ枇素を添加した銅基合金であ
る。

Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３は、本願発明に係る鋼基合金であ
り、その化学成分中の鉄は、原材料の関係で不可避的に
含有されるものである。

次の第２表は、前記１３種類の合金の機械的性質および
熱間加工性についての試験結果をまとめたものである。

第 ２上表において、熱間加工性については、各合金に
よりバルブの雀体の中空粗材を熱間成形し、亀裂の発生
状態からその良否を判断した。

尚、Ｎｏ．４の合金は、耐食性を付与せんとして錫と極
く少量のニッケルを添加したものであるが、反面におい
て熱間加工性が損われているのである。これに対して、
本願発明（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３）に係る耐食性鋼基合
金は、引張強さ及び硬さの点に於いて、何れも従来品（
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の各数値よりも高い値を有するこ
と、及び伸びの点に於いても従来品の各数値に比較して
遜色の無いことが試験によって確かめられており、秀れ
た機械的特性を備えたものである。また、本願発明に係
る耐食性銅基合金（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３）は、熱間加
工性の点に於いても、前記従来品（ＮＯ．１〜ＮＯ．４
）の何れよりも秀れた熱間加工性を有するものであるこ
とが確認されている。

次の第３表は、前記第１表の各合金について行った脱亜
鉛腐食試験の結果である。

第３表 第３表において、Ｚ値は腐食量をあらわす係数で、数値
が大きくなる程腐食が著しいことを示す。

なお、この脱亜鉛腐食試験およびＺ値について詳細に説
明すれば、黄鋼の腐食は、全体的な腐食減量よりも、選
択的な脱亜鉛腐食が現実的に重要な問題とされており、
現在のところこの試験方法が最善のものとして広く採用
されている。

図面はその試験装置を示し、ビーカー１に０．５規定の
塩化ナトリウム水溶液５００の‘からなる電解液２を入
れ、該電解液内に陰極として白金網３を、陽極として試
験片４を浸潰する。

該試験片は各合金により製作した直径１２〜１３肌、長
さ２仇腕の丸棒である。試験片４をヒーター５により２
時間８７．９０に保った後、５ｍＡ／地の電流密度で３
時間電解を行う。電解後、試験片４の表面の付着物を清
浄水で電解液２内に洗い流すとともに、白金網３に析出
した銅などを硝酸で溶解しその溶液を電解液２に加える
。この電解液中に含まれた亜鉛と銅との重量比を測定し
、Ｚ＝票雲霞露蓮高言書事舞美嚢義幸鋸菱電員達とする
。

従って、Ｚが１のときは脱亜鉛腐食はなく、１より大き
くなる程脱亜鉛腐食が著しいことを意味するのである。
第３表からも明らかな様に、本願発明に係る合金（Ｎｏ
．８〜Ｎｏ．１３）は従来品（ＮＯ．１〜Ｎｏ．４）よ
りもＺ値が遥かに小さく、耐食性が高いことが判る。尚
、前記第３表に於いて、試料ＮＯ．７〜ＮＯ．１３のＺ
値が１．０と表示されているが、これは小数以下二桁目
を切り捨てしたものであり、厳密に脱亜鉛腐食が皆無で
あるということではない。

第４表は、ＩＳＯ（国際標準化機構）６５０ｙ号規定に
よる脱亜鉛腐食試験の結果を示すものであり、次の｛ａ
）〜【ｂ’の要領によって試験を行ったものである。

‘ａ）試験片をフェノール樹脂に埋め込む。

‘ｂ’試験表面を研磨して１００堺蚤まで研磨し、最後
に湿式で仕上げる。埋込み部を含むテストピースはエタ
ノール又はメタ／ールで脱脂する。‘ｃ）塩化第２鋼試
験溶液（水の中にＣｕＣ１２１２ＬＯを１２．７夕溶か
し水を加えて１そにする）中にテストピースを浸濃し、
７５±５℃で２独特間保つ。‘ｄ） 試験後、試料を浸
濃面に対し直角に切断する。

｛ｅ｝ 切断面を研磨する。‘ｎ 顕微鏡観察によって
脱亜鉛腐食深さを測定する。

第４表第４表の結果からも明らかな様に、本願発明の合
金（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１３）は、他の合金（Ｎｏ．５〜
Ｎｏ．７）に比較して遥かに秀れた耐食性を有している
。

上述の如く、本発明の耐食性鋼基合金は、良好の機械的
性質、被削性および熱間加工性を有するのみならず、顕
著な耐食性を有しているので、極めて広い分野に利用で
き、その効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

図面は脱亜鉛腐食試験装置を示すものである。 １……ビーカー、２……電解液、３・・・…試験片、４
…・・・白金網、５・・・・・・ヒーター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 銅５７．０〜６３．０重量％と、鉛１．０〜３．０
   重量％と、錫０．５〜１．５重量％と、ニツケル１．３
   〜２．５重量％と、アルミニウム０．６〜１．０重量％
   と、砒素、アンチモン並びに燐のうちの少なくとも一つ
   以上をそれぞれ０．０１〜０．２重量％と、不可避的に
   含有される鉄と、残部が亜鉛から成る耐食性銅基合金。