JPS6056036A - 耐食性および被削性に優れた銅基合金 - Google Patents

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】 本発明は、耐食性および被削性に優れた銅基合金に関す
る。５ 従来より、バルブの主要構成部品である弁座やステムな
どの材料として、銅基合金を使用する場合、被削性の良
い快削黄銅棒や鍛造用黄銅棒がよく使用されている。し
かし、これらは耐食性に問題があり、特に塩素イオンの
存在下で脱亜鉛腐食が生じ易い。耐食性の良好な銅基合
金としては。

ネーバル黄銅棒、高力黄銅棒、特殊アルミニウム青銅棒
などがあるが２反面、これらは被削性が劣る。このため
以前より、この種の材料として、耐食性と被削性の共に
優れた銅基合金が望まれていた。

本発明の目的はこの要求を満たす銅基合金を提供するに
ある。この目的に烏いて本発明者らは種々の試験研究を
重ねた結果、Ｃｕ１５１１１〜６３重量％。

Ｐｂ　ｉ　１．０〜２．０重量％、　Ｓｎ　；　０．４
〜１．５重量％。

Ｐ　ｉ　Ｏ，０１〜０．１重量％、残部がＺｎおよび不
可避的不純物からなる銅基合金が耐食性および被削性に
共に優れた性質を示すことを見い出した。

本発明の銅基合金は後記実施例に示すとおり。

耐食特性として脱亜鉛比（ｒ値）や総腐食量（ΔＴ）で
示される脱亜鉛腐食に対する抵抗を著しく向上させた点
に一つの特徴があり、これは主としてＰを所定の範囲で
添加したことによるものである。また旋削試験や穿孔試
験による被削性も非常に良好でかつ伸びが高く加工性も
良好である。このような優れた耐食性、被削性および加
工性を兼備した性質は、Ｃｕ、　Ｐｂ、　Ｓｏ、　Ｚｎ
の量を適切にバランスさせたうえに、Ｐを適量添加する
ことによって得られる。これら各合金成分の化学成分値
を前記特許請求の範囲のように定めた理由の概要を述べ
るとつぎのとおりである。

Ｃｕ　；　Ｃｕは引張強さ、伸びおよび硬さを適度に保
持する上で５８重量％以上は必要である。しかし。

６３重量％を越えるとα相が多くなって熱間加工性が急
激に低下するし、また経済性の面からもＣｕはできるだ
け使用量を減らすことが望ましいので。

Ｃｕ含有量は５８〜６３重量％とする。

Ｐｂ　、　Ｐｂは被削性を改善する作用を供する元素で
ある。１．０重量％より少ないとこの被削性の改善が十
分ではなく、他方２．０重量％を越えて添加すると、後
記第２表の階３および隘５の試料に見られるように、硬
さが増して伸びが減少し、加工性が劣化するようになる
ので、１．０〜２．０重量％の範囲とする。

Ｓｎ　；　Ｓｎは耐食性を改善し、引張強さおよび硬さ
を増加させる元素である。しかし、０．４重量％より少
ないと、後記第３表のｍ３．１ｌｈ４およびＮａ５の試
料に見られるように、耐食性の改善効果が十分ではない
。一方、１．５重量％を越えて添加すると。

硬くて脆くなり熱間加工性が悪くなる。また、経済性の
面からＳｎはできるだけ使用量を減らすのが有利である
。このような理由からＳｎ含有量４よ０．４〜１．５重
量％の範囲とする。

ＦＤＰは後記第３表に示すように、適量の添加により、
被削性および加工性を害することなく。

本発明合金の耐食性、特に脱亜鉛腐食の抑制に大きな効
果を示す元素である。しかし、　０．０１重量％より少
ない添加では、隘２に見られるように、脱亜鉛腐食の抑
制効果が十分に現れない。一方、０．１重量％を越えて
添加すると脆くなると共に応力腐食割れ感受性が増加す
る。したがって、Ｐ含有量は０．０１〜０．１重量％の
範囲で添加することが本発明の目的において重要である
。

以下に代表的な実施例を挙げて本発明合金の特徴を具体
的に説明する。

第１表にその化学成分を示す合金隘１〜隘５を作成し、
その機械的性質および被削性、並びに耐食性および熱間
鍛造性を調べた。その結果を第２表および第３表に示し
た。

合金Ｎａｌは本発明の銅基合金、　Ｎａ２は本発明範囲
よりＰを減らした比較合金、隘３はｐｂを３重量％以上
添加した市販の切削用銅基台金、嵐４は市販の鍛造用銅
基台金、阻５は被剛性と鍛造性を兼ね備えた市販の銅基
合金である。

第２表における被削性試験のうちの旋削性は。

バイＩ−（ＳＫＩ　）を用いて各試料を旋盤で切削した
とき（切削条件１回転数：　１１０００ｒ−ｐ０＋−＋
切込み；１ｍ＋ｗ　、送り；　０．１＋ａｍ　／ｒｅｖ
　）の主分力と送置力を切削工具動力針を用いて測定し
て評価した。また穿孔性は、直径６ＩＩＩｌｌのドリル
を用いて自動ボール盤で各試料を穿孔したとき（穿孔条
件１回転数：１４ＢＯｒ、ｐ、ｍ、、穿孔深さｉ　２０
ｍＩｎ、送りＳ　Ｑ、１１６＋１１１１１　／ｒｅｖ　
）のスラストと回転トルクを回転工具動力針を用いて測
定して評価した。

第３表に示す耐食性試験は、黄銅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問題となるので、以下
に述べる脱亜鉛腐食試験法に従った。その概要は、空気
飽和により溶存酸素を一定にした６０℃の５％塩塩酸水
溶溶液中７２時間試片を浸漬し、その試片の重量変化並
びに液中の銅イオン濃度と亜鉛イオン濃度を測定するも
のであり、その試験に供した機器の概略を第Ｆ図に示し
た。具体的に説明すると９図示のように、還流器１を持
つ三つロフラスコ２　（５００ｍｌ容量）に５％塩酸水
溶液３を２５０　ｍｌ入れ、試片４をこの中に挿入して
プラスチックス製の糸５によってこれを吊り下げ、６０
°Ｃに保持した恒温槽６の中でこのフラスコを７２時間
放置する。７は水、８はヒータ、９は温度調節器、１０
は温度計、１１は保温材を示している。

この試験後に、試片４を取り出して浸漬前後の重量変化
を測定すると共に、塩酸水溶液中に溶出したＣｕ２＋イ
オン濃度とＺｎ２＋イオン濃度を定量する。

そして、この塩酸水溶液中に含まれた亜鉛と銅との重量
比をめ。

で表されるｒ値を計算する。ｒ値が１のときは脱亜鉛腐
食はなかったことになり、ｒ値が１より大きくなるに従
って脱亜鉛腐食が著しことを意味する。第３表の脱亜鉛
比（ｒ）はこのｒ値を示している。

また、液中に溶出したＺｎ”＋イオン量に見合う銅量は
、液中に溶出したＣｕ２＋イオン量と黄銅表面の脱亜鉛
層内に存在するＣｕ量との和であるので、前記の浸出試
験によって変化した単位表面接当たりの黄銅の量は。

＋　（Ｚｎ”）　）　ｘ　（ＩＶ／Ｓ）で表される。

但し１式中の記号はつぎの通りである。

ΔＴ；総腐食Ｎ　（ｍｇ／　ｃｔａ　）（Ｚｎ”）　；
液中のＺｎ２＋イオン濃度（ｍｇ／　ｊ！　＞■；試験
液量（７り Ｓ；試片表面積（ｃＪ） 第３表中の総腐食量ΔＴはこの式によってめた値であり
、このΔＴ値が大きくなる程、脱亜鉛腐食が著しいこと
を示している。

また、第３表中の脱亜鉛層の深さは、前記試験後の試片
の断面を光学顕微鏡で観察し９表面からの脱亜鉛腐食層
の距離をめた°ものである。

以上の耐食性試験のほか、熱間鍛造性も調べたが、これ
は、　７００℃における定荷重据込率により判定した。

この定荷重据込率は、１５０）ンプレスによる自由鍛造
で得られる最大据込率であり、その大小が熱間変形抵抗
の大小を示す。その結果は第３表に示した。

第２表の結果から１本発明合金隘１は、ｐｂを３重量％
以上添加した市販の切削用銅基合金隘３および被削性お
よび鍛造性を改善した市販の銅基合金１１ｈ５に比べて
も旋盤での送置力が低くて旋削性が良好であることがわ
かる。また穿孔性についてもスラストは前記Ｎａ３およ
び隘５の銅基合金に比べて同等であって良好な穿孔性を
有している。また、Ｐを添加した勲１および階２の合金
は、Ｐ無添加の陽３〜階５の合金に比べて硬さが低く且
つ伸びが向上しており、加工性に優れていることがわか
る。

また、第３表の結果から、Ｐ無添加の銅基合金隘３〜Ｎ
１５に比べてＰ添加の銅基合金Ｎａｌと隘２は脱亜鉛比
（ｒ　）と総腐食量（八Ｔ）が共に低下しており、脱亜
鉛層深さも低く、脱亜鉛腐食抵抗が著しく改善されてい
ることがわかる。しかし。

Ｐ含有量が０．０１％より低い隘２の銅基合金ではその
改善効果が十分ではなく９階１の銅基合金にみられるよ
うに、Ｐを０．０１重量％以上添加することによって脱
亜鉛腐食抵抗、とくに脱亜鉛比を著しく向上させること
ができることが明らかである。

そして、Ｐ添加の本発明銅基台金は市販の鍛造用銅基合
金Ｎｏ、３に比べて鍛造性は同等若しくはそれ以上であ
る。

このように９本発明の銅基合金は、良好な被削性と耐食
性を兼備したものであり、加えて、加工性や熱間鍛造性
も良好であるから、バルブ部品やこれに類する分野の材
料として非常に好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱亜鉛腐食試験の試験機器を示す略断面図であ
る。 ３・・５％塩酸水溶液、４・・試片、６・・恒温槽。 出願人　同和鉱業株式会社 日本プラス工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃｕ　；　５８〜６３重量％、　ｐｂ　；　１．ｏ　〜
   ２．０重量％＋　Ｓｎ；０．４〜１．５重量％、Ｐｉｏ
   、０１〜０．１重量％、残部がｚｎおよび不可避的不純
   物からなる耐食性および゛被削性に優れた銅基合金。