TWI452153B

TWI452153B - Excellent lead-free quick-brushed brass

Info

Publication number: TWI452153B
Application number: TW097147832A
Authority: TW
Inventors: Toru Uchida
Original assignee: Toto Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2014-09-11
Also published as: TW200930822A

Description

鑄造性優異之無鉛快削黃銅

本發明係關於一種不含鉛的黃銅，即無鉛黃銅，尤其是關於一種因不含鉛而特別適合使用於水龍頭零件等的具有優異的鑄造性、切削性及機械特性等的鑄造用黃銅。

水龍頭零件通常以黃銅或青銅為材料來製造，為了提昇其切削性在黃銅中添加2～3wt%，青銅中添加4～6wt%左右的鉛(Pb)。然而近年來開始擔心Pb對人體、環境等的影響，各國積極開展對於Pb的限制做法。例如，在美國加利福尼亞州，從2010年1月開始，使水龍頭的Pb含量在0.25wt%以下的限制將開始生效。而且，據聞針對Pb的溶出量將來也會限制至5ppm左右。在美國以外的國家，該限制做法也很顯著，也要求開發出可對應於上述Pb含量或Pb溶出量的限制的材料。

在日本特開平7-310133號公報(專利文獻1)中，由於鉍(Bi)在黃銅中顯示出與Pb類似的特性，所以提出了添加Bi來取代Pb的黃銅。而且，在日本特開2005-290475號公報(專利文獻2)中，公開了在添加了Bi的這一類黃銅中，為了改善其切削性而添加磞(B)、鎳(Ni)等。另外，在日本特開2001-59123號公報(專利文獻3)中，公開了在添加了Bi的這一類黃銅中，藉由添加鐵(Fe)而能夠使結晶更細化的見解。但是，上述現有技術所公開的這一類黃銅，在其鑄造性，尤其是鑄造時的破裂方面仍然存有改善的餘地。因此，可以說依然存在著對於不含Pb，且具有優異的鑄造性、切削性及機械特性等的黃銅的需求。

專利文獻1：日本特開平7-310133號公報

專利文獻2：日本特開2005-290475號公報

專利文獻3：日本特開2001-59123號公報

本發明人等獲得了一種新的見解就是：在藉由添加Bi來取代Pb的黃銅中，以規定的關係量來添加B及Si，即能夠獲得可有效地防止鑄造破裂，並且具有優異的切削性、機械特性及耐腐蝕性等的黃銅。而且，獲得了一種新的見解就是：通常為了改善黃銅的特性而添加的Ni、Al、Sn等添加元素對於鑄造破裂會產生影響，針對於該影響係可藉由以規定的關係量來添加B及Si就能夠防止鑄造破裂。本發明是基於上述見解而開發完成的。

從而，本發明的目的是提供一種不含Pb且具有優異的鑄造性、切削性及機械特性等的黃銅。

另外，本發明所揭示的黃銅的特徵為：結晶組織為α＋β相的比例在85%以上，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0≦x≦2.0、0≦y≦0.3及y＞-0.15x＋0.015ab

(此處，a在Bi為0.3≦Bi＜0.75wt%、0.75≦Bi＜1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75)，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。

[定義]

在本發明中，所謂“不可避免的雜質”只要是事先未做特別說明的話，就是指小於0.1wt%的量的元素。但是，雖然Sb、P、As、Mg、Se、Te、Fe、Co、Zr、Cr及Ti包含於不可避免的雜質，但是其含量在本說明書中容許添加入分別另行規定的量。該不可避免的雜質的量以小於0.05wt%為宜。

[α相．β相]

本發明所揭示的黃銅為：α相和β相的合計比例在85%以上，在90%以上為宜。藉由成為以α相和β相為主體的結晶組織，能夠實現具有良好鑄造性的黃銅。而且，本發明係以避免初晶α相的樹枝狀結晶為宜。另外，在本發明中，α相和β相的合計比例以結晶斷面中的面積比為基準，例如：對於由光學顯微鏡拍攝的結晶組織照片進行圖像處理，來求出α相和β相的合計面積比例。

[Bi]

本發明所揭示的黃銅含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下的範圍內。由於Bi在黃銅中顯示出與Pb類似的特性，所以可取代Pb賦予與其相同的切削性。在本發明中，為了獲得良好的切削性，Bi為0.3wt%以上。另一方面，如果Bi過量，則存在著產生Bi凝聚的傾向，由於該凝聚的部分可能會成為鑄造破裂的起點，所以其上限為4.0wt%。根據本發明的較佳實施方式，Bi的較佳下限值在0.5wt%以上，如果考慮切削性，則以1.0wt%尤佳，而且較佳上限值在3.0wt%以下，以2.0wt%以下尤佳。

另外，根據本發明，即使完全不含有Pb也可實現良好的切削性。最好是完全不含有Pb，即使假設含有，也僅限於其作為不可避免的雜質存在其中。具體為，考慮到人體及環境為0.5wt%以下，0.1wt%以下更佳。

[B及Si]

在本發明中，B可促進結晶(尤其初晶β相)的細化，結果Bi細小分散，能夠有效地防止鑄造時的破裂。而且，Si固熔在β相中，推測其具有可緩和成為鑄造破裂的起點的Bi與β相的界面的破斷的作用。而且，本發明所揭示的黃銅因該細化的結果，對於機械特性也表現出良好的性能。

本發明所揭示的黃銅含有B及Si。其量以B及Si分別為ywt%及xwt%換算時，是符合0≦y≦0.3及0≦x≦2.0，且y＞-0.15x＋0.015ab的關係的量。此處，根據上述的Bi的添加量及後述的表觀的Zn含量，恰當的B及Si的含量會改變，因此，係數a及b表示其修正係數。具體為，係數a隨著Bi的量變化，在Bi為0.3≦Bi＜0.75wt%、0.75≦Bi＜1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1。而且，係數b隨著表觀的Zn的量變化，在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時則為0.75。根據本發明的較佳實施方式，y及x是在0≦y≦0.03及0≦x≦1.8的範圍為宜，在0≦y≦0.01及0≦x≦1.5的範圍，且符合y＞-0.15x＋0.015ab的關係的量尤佳。雖然為了實現使結晶細化的效果需要添加上述下限值的B，但是添加過量的B可能會導致合金延展性惡化，因此，其上限為0.3wt%以下，以0.03wt%為宜，以0.01wt%以下較佳。

而且，B與Fe、Cr等將會形成金屬間化合物，而形成麻點，在鑄造後的成形品的表面加工時可能會產生問題。從而在表面要求平滑性時，以減小B的添加量及/或減小Fe、Cr等的含量為宜，具體為，B在0.005wt%以下，0.003wt%以下尤佳，Fe、Cr等以少於0.1wt%為宜。

而且，Si係如後所述，根據Guillet所提倡的Zn當量為10，表觀的Zn含量增加，結晶組織中可能會晶析出γ相或κ相這樣的異相。於是，根據本發明的其中一種實施方式，Si的添加量為2.0wt%以下，上限為1.5wt%以下為宜。

在本說明書中，表觀的Zn含量係意味著根據Guillet所提倡的下列的數式算出的量。該數式係基於Zn以外的添加元素顯示出與Zn的添加具有相同的傾向之這種想法。

表觀的Zn含量(%)=[(B＋tq)/(A＋B＋tq)]×100

式中，A=Cuwt%，B=Znwt%，t是添加元素的Zn當量，q意味著添加元素的添加量wt%。另外，各元素的Zn當量為，Si=10、Al=6、Sn=2、Pb=1、Fe=0.9、Mn=0.5、Ni=-1.3。Bi的Zn當量還沒有明確地規定，在本說明書中，參考文獻之後以0.6進行計算。而且，由於除此以外的元素，其添加量微小，對Zn當量的值的影響也很小，所以為“1”。

[Cu、Zn及其他成分]

本發明所揭示的黃銅含有銅(Cu)55wt%以上75wt%以下。如果Cu高於上述範圍，則可能會因發生初晶α相的樹枝狀結晶所引起的裂紋。而且，如果Cu低於上述範圍，則雖然很難受到α相的影譬，但是可能會降低作為黃銅的性能。根璩本發明的較佳實施方式，Cu的下限為58wt%為宜，上限為70wt%為宜。

另外，如果能夠使表觀的Zn含量為37～45%，將結晶相調節為α＋β相的比例在85%以上，則也能以上述範圍的上限部分來利用Cu量，因此，Cu量的上限變多。

本發明所揭示的黃銅為，由上述成分所組成的部分以外的其餘部分實質上係由鋅(Zn)所組成。

本發明所揭示的黃銅為了改進黃銅的特性，可以含有各種添加成分。而且，雖然在本發明中並不排除不可避免的雜質的存在，但是還是使它們儘量減少為宜。

根據本發明的一種實施方式，為了提昇強度、耐腐蝕性等，可添加Ni。為了更有效地獲得因Ni的添加所引起的強度、耐腐蝕性的提昇，添加Ni0.3wt%以上為宜，另一方面，從鑄造破裂的觀點出發，避免過量的Ni為宜，其上限係以2.0wt%以下為宜。

而且，根據本發明的較佳實施方式，Ni的添加量和與其對應的B及Si的量如下所示，可分為各種情況。含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Ni＜0.3wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.75ab時，0＜y≦0.3

(2)0.75ab＜x≦2.0時，0≦y≦0.30.3≦Ni＜1.0wt%時，

(4)1.75ab＜x≦2.0時，0.004x-0.007(2-ab)＜y≦0.3

1.0≦Ni≦2.0wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.2ab時，0.02ab＜y≦0.3

(2)0.2ab＜x≦0.3ab時，-0.05x＋0.03ab＜y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.5ab時，0.015ab＜y≦0.3

(4)0.5ab＜x≦1.0ab時，-0.026x＋0.028ab＜y≦0.3

(5)1.0ab＜x≦1.5ab時，0.011x-0.009(2-ab)＜y≦0.3

(6)1.5ab＜x≦2.0時，0.0075ab＜y≦0.3

(此處，a在Bi為0.3≦Bi＜0.75wt%、0.75≦Bi＜1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1，b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75)。

而且，根據本發明的更佳實施方式，Ni的添加量和與其對應的B及Si的量如下所示，可分為各種情況。

含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Ni＜0.3wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.3ab時，0.001ab≦y≦0.3

(2)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.00375x＋0.002125ab≦y≦0.3

(3)0.5ab＜x≦0.75ab時，-0.001x＋0.00075ab≦y≦0.3

(4)0.75ab＜x≦2.0時，0≦y≦0.3

0.3≦Ni＜1.0wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.22ab時，-0.1375x＋0.03125ab≦y≦0.3

(2)0.22ab＜x≦0.3ab時，0.001ab≦y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.00375x＋0.002125ab≦y≦0.3

(4)0.5ab＜x≦0.75ab時，-0.001x＋0.00075ab≦y≦0.3

(5)0.75ab＜x≦1.75ab時，0≦y≦0.3

(6)1.75ab＜x≦2.0時，0.006x-0.0105(2-ab)≦y≦0.3

1.0≦Ni≦2.0wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.2ab時，0.0225ab≦y≦0.3

(2)0.2ab＜x≦0.3ab時，-0.05x＋0.0325ab≦y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.5ab時，0.0175ab≦y≦0.3

(4)0.5ab＜x≦1.0ab時，-0.029x＋0.032ab≦y≦0.3

(5)1.0ab＜x≦1.5ab時，0.0165x-0.0135(2-ab)≦y≦0.3

(6)1.5ab＜x≦2.0時，0.01125ab≦y≦0.3

(在前述內容中，x、y、a及b與前述內容同義。)

而且，根據本發明的其它實施方式，為了提昇流動性、表面性狀等，可添加入Al。為了更有效地獲得因添加Al所引起流動性、表面性狀等的提昇，是以添加A10.3wt%以上為宜，另一方面，從鑄造破裂的觀點出發，避免過量的Al為宜，其上限係以2.0wt%以下為宜。

而且，根據本發明的較佳實施方式，Al的添加量和與其對應的B、Si的量如下所示，可分為各種情況。

含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Al＜0.3wt%時，

(1)0≦y≦0.3、0≦x≦2.0、y＞-0.15x＋0.015ab

0.3≦Al＜1.0wt%時，

(1)0≦x≦0.1ab時，-0.15x＋0.015ab＜y≦0.3

(2)0.1ab＜x≦1.5ab時，0＜y≦0.3

(3)1.5ab＜x≦2.0時，0.002x-0.003(2-ab)＜y≦0.3

1.0≦Al≦2.0wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.3ab時，0.004ab＜y≦0.3

(2)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.01x＋0.007ab＜y≦0.3

(3)0.5ab＜x≦1.0ab時，-0.004x＋0.004ab＜y≦0.3

(4)1.0ab＜x≦1.5ab時，0.001x-0.001(2-ab)＜y≦0.3

(5)1.5ab＜x≦2.0時，0.0005ab＜y≦0.3

根據本發明的更佳實施方式，Al的添加量和與其對應的B及Si的量如下所示，可分為各種情況。

含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Al＜0.3wt%時，

(1)0≦y≦0.3、0≦x≦2.0、y≧-0.14x＋0.0175ab

0.3≦Al＜1.0wt%時，

(1)0≦x≦0.1178ab時，-0.14x＋0.0175ab≦y≦0.3

(2)0.1178ab＜x≦0.3ab時，0.001ab≦y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.00375x＋0.002125ab≦y≦0.3

(4)0.5ab＜x≦1.5ab時，0.00025ab≦y≦0.3

(5)1.5ab＜x≦2.0時，0.0025x-0.0035(2-ab)≦y≦0.3

1.0≦Al≦2.0wt%時，

(1)0.05ab≦x≦0.3ab時，0.00575ab≦y≦0.3

(2)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.01375x＋0.009875ab≦y≦0.3

(3)0.5ab＜x≦1.0ab時，-0.0055x＋0.00575ab≦y≦0.3

(4)1.0ab＜x≦1.5ab時，0.001x-0.00075(2-ab)≦y≦0.3

(5)1.5ab＜x≦2.0時，0.00075ab≦y≦0.3

(在前述內容中，x、y、a及b與前述內容同義。)

另外，根據本發明的其它實施方式，雖然為了提昇耐腐蝕性可添加Sn，但是，在本發明所揭示的黃銅中，Sn也可能會使鑄造破裂容易發生。為了更有效地獲得因Sn的添加所引起的耐腐蝕性的提昇，是以添加Sn0.3wt%以上為宜，另一方面，過量的Sn可能會引起鑄造破裂，其上限係以3.0wt%以下為宜。

而且，根據本發明的較佳實施方式，Sn的添加量和與其對應的B、Si的量如下所示，可分為各種情況。

含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Sn＜0.3wt%時，

(1)0≦x≦0.125ab時，-0.16x＋0.02ab＜y≦0.3

(2)0.125ab＜x≦0.4ab時，0＜y≦0.3

(3)0.4ab＜x≦2.0時，0≦y≦0.3

0.3≦Sn＜1.5wt%時，

(1)0≦x≦0.25ab時，-0.08x＋0.02ab＜y≦0.3

(2)0.25ab＜x≦1.25ab時，0＜y≦0.3

(3)1.25ab＜x≦1.75ab時，0≦y≦0.3

(4)1.75ab＜x≦2.0時，0.002x-0.0035(2-ab)＜y≦0.3

1.5≦Sn≦3.0wt%時，

(1)0≦x≦0.1ab時，0.025ab＜y≦0.3

(2)0.1ab＜x≦0.3ab時，-0.105x＋0.0355ab＜y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.5ab時，0.004ab＜y≦0.3

(4)0.5ab＜x≦1.0ab時，0.007x＋0.0005ab＜y≦0.3

(5)1.0ab＜x≦2.0時，0.045x-0.0375(2-ab)＜y≦0.3

而且，根據本發明的更佳的實施方式，Sn的添加量和與其對應的B及Si的量如下所示，可分為各種情況。

含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，

0.1≦Sn＜0.3wt%時，

(1)0≦x≦0.1246ab時，-0.1925x＋0.025ab≦y≦0.3

(2)0.1246ab＜x≦0.3ab時，0.001ab≦y≦0.3

(3)0.3ab＜x≦0.4ab時，-0.01x＋0.004ab≦y≦0.3

(4)0.4ab＜x≦2.0時，0≦y≦0.3

0.3≦Sn＜1.5wt%時，

(1)0≦x≦0.1ab時，-0.1375x＋0.025ab≦y≦0.3

(2)0.1ab＜x≦0.286ab時，-0.055x＋0.01675ab≦y≦0.3

(3)0.286ab＜x≦0.3ab時，0.001ab≦y≦0.3

(4)0.3ab＜x≦0.5ab時，-0.00375x＋0.002125ab≦y≦0.3

(5)0.5ab＜x≦1.0ab時，0.00025ab≦y≦0.3

(6)1.0ab＜x≦1.25ab時，-0.001x＋0.00125ab≦y≦0.3

(7)1.25ab＜x≦1.75ab時，0≦y≦0.3

(8)1.75ab＜x≦2.0時，0.003x-0.00525(2-ab)≦y≦0.3

1.5≦Sn≦3.0wt%時，

(1)0≦x≦0.1ab時，0.0275ab≦y≦0.3

(2)0.1ab＜x≦0.2ab時，-0.075x＋0.035ab≦y≦0.3

(3)0.2ab＜x≦0.3ab時，-0.1425x＋0.0485ab≦y≦0.3

(4)0.3ab＜x≦0.5ab時，0.00575ab≦y≦0.3

(5)0.5ab＜x≦1.0ab時，0.011x＋0.00025ab≦y≦0.3

(6)1.0ab＜x≦1.25時，0.075x-0.06375(2-ab)≦y≦0.3

(在前述內容中，x、y、a及b與前述內容同義。)

另外，當Ni、Al、Sn共存時，根據共存的元素的各自的添加量，在全部都符合如上所述的規定範圍的範圍內進行設定即可。亦即，根據本發明的其它實施方式，係提供一種黃銅，結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，還有，B及Si，以及從由0.1wt%以上2.0wt%以下的Ni、0.1wt%以上2.0wt%以下的Al及0.1wt%以上3.0wt%以下的Sn所構成的群中所選擇的至少兩種成分，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的，其特徵在於：B及Si的量分別為ywt%及xwt%時，同時符合對應於由所述Ni、Al及Sn所構成的群中的至少兩種元素的各自的量的本案的申請專利範圍的請求項2～10中所規定的至少兩個關係式。

在本發明所揭示的黃銅中，為了提昇強度而添加Mn時，會產生Mn和Si的金屬間化合物而消耗Si，因此，可能會發生鑄造破裂。不利用Mn時，為了抑制對於鑄造破裂性的影響，使其上限為小於0.3wt%。另一方面，在有效地利用因添加Mn所引起的強度提昇的情況下，則只要充分提昇Si的添加量即可。亦即，添加Mn為0.3wt%以上時，藉由符合上述的規定範圍且0.7＜Si≦2.0wt%，可抑制添加Mn所引起的對於鑄造破裂性的影響。另外，過量添加Mn會增加金屬間化合物的量，使切削性降低，因此，其上限為4.0wt%。

在本發明所揭示的黃銅中，也可以根據不同目的選擇添加元素來添加其它成分，例如：藉由微量的添加有益於提昇耐腐蝕性的Sb、P等，微量的添加作為細化劑，可改善鑄造破裂，可提昇強度的Fe等。上述成分根據其添加量，可能會對鑄造性產生影響，但是藉由調節B和Si，能夠抑制該影響。亦即，在發生鑄造破裂的這一類黃銅中，藉由在上述的範圍內進一步增加B量，或相反地進一步增加Si量，或者增加兩者，能夠抑制該影響。

根據本發明的較佳實施方式，本發明的黃銅亦可含有從Sb、P、As、Mg、Se、Te、Fe、Co、Zr、Cr及Ti所成的群組中所選出的一種以上的元素，含量為0.01～2wt%為宜。根據本發明的另一種較佳實施方式，為了提昇耐腐蝕性，亦可含有從Sb、P、As及Mg所成的群組中所選出的一種以上的元素，其適宜的含量，Sb、P及As係為0.2wt%以下，Mg係為1wt%以下。又，根據本發明的另一種較佳實施方式，為了提昇切削性，亦可含有Se或Te為1wt%以下。根據本發明的另一種較佳實施方式，為了提昇強度，亦可含有從Fe、Co、Zr、Cr及Ti所成的群組中所選出的一種以上的元素，其適宜的含量，Fe和Co係為1wt%以下，其他元素則為0.5wt%以下。

(1)0.05ab≦x≦0.2ab時，-0.15x＋0.03ab＜y≦0.3

(2)0.2ab＜x≦0.75ab時，0＜y≦0.3

(3)0.75ab＜x≦1.75ab時，0≦y≦0.3

[用途]

本發明所揭示的黃銅不含Pb，另一方面，其鑄造性、切削性及機械特性具有與含Pb的黃銅同樣或者更好的性能，因此，非常適合使用於水龍頭零件材料。具體為：適合使用於作為水龍頭零件、排水零件及閥等的材料。

[製造方法]

以本發明所揭示的黃銅為材料的成形品，因其良好的鑄造性，無論是利用金屬鑄模鑄造或砂模鑄造都能進行製造，但是在金屬鑄模鑄造中更能獲得其良好的鑄造性的效果。而且，本發明所揭示的黃銅因其切削性也很好，鑄造後也可進行切削加工。而且，本發明所揭示的黃銅也可作為連續鑄造後擠壓成形的切削用棒料或鍛造用棒料，還可作為藉由拉伸成形的線材。

[實施例]

根據以下的實施例更加詳細地說明本發明，但是本發明並不侷限於這些實施例。

[評價試驗]

以下的實施例中的各評價試驗的詳細內容如下所示。

(1)鑄造破裂性試驗

利用兩端約束式試驗法對於鑄造破裂性進行了評價。使用的金屬鑄模1的形狀如第1圖所示。第1圖中，在中央部設置隔熱材料2，使中央部的冷卻速度比兩端約束部3更慢，而且約束兩端距離(2L)為100mm，隔熱材料長度(21)為70mm。

試驗是使約束部3被急速冷卻且兩端被約束，在該狀態下進一步使中央部開始凝固，利用所產生的凝固收縮應力，藉由調查：在成為最終凝固部的試驗片中央部是否有產生破裂來進行的。

結果沒有破裂時判定為◎，雖然產生局部破裂但是沒有達到斷裂時判定為○，產生破裂並斷裂時判定為×。

(2)切削性試驗

利用金屬鑄模鑄造製作直徑35mm、長度100mm的鑄塊，對外徑部進行車削加工來評價切削性。具體為，切削性係藉由針對黃銅鑄件3種(JIS CAC203)的切削阻力指數來進行評價。切削條件為，周速為80～175m/min，進給量為0.07～0.14mm/rev.，進刀量為0.25～1mm，切削阻力指數係藉由下述數式進行計算。

切削阻力指數(%)=CAC203的切削阻力/試驗件的切削阻力×100

其結果，切削阻力指數為70%以上判定為◎，50%以上且小於70%判定為○，小於50%判定為×。

(3)機械特性試驗

利用金屬鑄模鑄造製作直徑35mm、長度100mm的鑄塊，機械加工成JIS Z 2201 14A號試驗片並進行拉伸試驗。亦即，測定0.2%耐力、拉伸強度及斷裂伸長，以0.2%耐力為100N/mm² 以上、拉伸強度為245N/mm² 以上及斷裂伸長為20%以上作為判定基準。符合全部3個項目時判定為◎，符合2個項目時判定為○，僅符合1個項目以下時判定為×。

(4)耐腐蝕性試驗

先製得利用金屬鑄模鑄造製作的直徑35mm、長度100mm的鑄塊，將其作為試驗片，以日本伸銅協會技術標準JBMA T-303-2007為標準進行了試驗。

最大侵蝕深度在150μm以下判定為◎，超過150μm在300μm以下判定為○，超過300μm判定為×。

(5)結晶相比例的測定

對於由光學顯微鏡拍攝的結晶組織照片進行圖像處理，求出α相及β相的面積比例。

例1～515：

鑄造了在下述表中所記載的組成分的黃銅。亦即，以電解Cu、電解Zn、電解Bi、電解Pb、電解Sn、Cu-30% Ni母合金、電解Al、Cu-15% Si母合金、Cu-2% B母合金、Cu-30% Mn母合金、Cu-10% Cr母合金、Cu-15% P母合金及Cu-10% Fe母合金等為原料，藉由高頻熔解爐在進行成分調節的同時也進行熔解，首先，在兩端約束試驗金屬鑄模中進行鑄造並評價了鑄造破裂性。

接下來，在圓筒形金屬鑄模中進行鑄造以製作直徑35mm、長度100mm的鑄塊，以鑄塊為試樣進行了切削性及機械特性、耐腐蝕性的評價、結晶相比例的測定。

將其評價結果顯示於下列表中。

例1～4

對於在Cu/Zn=60/40的黃銅中添加2% Pb的黃銅，不發生鑄造破裂。但是，添加Bi來取代易切削加工性成分的Pb時，發生了鑄造破裂。雖然Bi與Pb同樣都可以改善切削性，但是明顯地容易發生鑄造破裂。

例5～10

雖然添加了Bi的黃銅的鑄造破裂可藉由添加B和Si來防止，但是如例5所示，Cu超過75wt%時就變為容易發生鑄造破裂。另一方面，雖然即使Cu降低至55wt%也沒有發現鑄造破裂的發生，但是因Zn增加β相的比例增大，發現了材料延展性的降低。從而，為了獲得良好的鑄造破裂性使Cu為75wt%以下，而且為了也想要同時獲得良好的機械特性使Cu為55wt%以上。

例11～16

如果提昇B和Si的添加量則防止鑄造破裂的效果更高。但是，如果過量地添加B，則材料變成硬質且變脆。亦即，切削阻力變高的同時，材料的延展性降低。如果考慮到對於切削性、機械特性等的影響，則B添加量為0.3wt%以下，為0.03wt%以下為宜，為0.01wt%以下尤佳。

例17～100

Bi添加量越多則切削性越高，藉由添加0.3wt%以上即可獲得效果。但是由於是昂貴的元素，所以過量地添加時材料費用變高，因此，抑制在4wt%以下為宜。而且，由於Bi是成為鑄造破裂發生的起點，所以根據添加量的不同，鑄造破裂發生的容易程度也發生變化。添加量越多則鑄造破裂發生的危險性越高，因此，為了防止破裂，增加B和Si添加量為宜。

Bi添加量小於1.5wt%時，為了防止破裂可減少所需的B和Si添加量，如果以Bi為1.5≦Bi≦4wt%時所需的B、Si添加量為基準，則Bi為0.3≦Bi＜0.75wt%時為0.2倍，0.75≦Bi＜1.5wt%時為0.85倍的添加量可防止鑄造破裂。

例101～147 例101～107顯示出使表觀的Zn當量為37～45%可獲得良好的鑄造性。Zn當量小於37%時，產生初晶α相的樹枝狀結晶，變為容易發生鑄造破裂。另一方面，Zn當量超過45%時β相的比例增大，材料的延展性降低。而且，例108～147顯示出根據表觀的Zn當量的不同，鑄造破裂發生的容易程度也發生變化。表觀的Zn當量高則很難發生鑄造破裂，從而可減少為了防止鑄造破裂所需的B和Si的添加量。如果以表觀的Zn含量在39%以上且小於41%時所需的B和Si添加量為基準，則在37%以上且小於39%時為1倍，在41以上45%以下時為0.75倍的添加量可防止鑄造破裂。例148～228

雖然沒有發現Al的0.1wt%以上且小於0.3wt%的添加量對於鑄造破裂的影響，但是變為0.3wt%以上時則變為容易發生鑄造破裂，需要提昇B和Si量。而且，如果提昇B和Si添加量，則可增加添加的Al的量，但是過量添加Al時材料的延展性降低，因此，需要將Al抑制至添加2wt%以下。

例229～325

Sn添加0.1wt%以上有可能對於鑄造破裂產生影響，尤其是Sn變為1.5wt%以上時變為容易發生鑄造破裂，可藉由提昇B和Si添加量對此加以抑制。

例326～424

Ni添加0.1wt%以上時，有可能對於鑄造破裂產生影響，尤其是添加Ni時藉由添加Si可排除該影響。與Al或Sn同樣，Ni也是隨著添加量增加變為容易發生鑄造破裂，對此係以提昇B和Si添加量為宜。

例425～436

雖然Mn對於鑄造破裂產生影響，但是只要小於0.3wt%，就能排除其影響。在添加Mn0.3wt%以上時，使Si添加量提昇至0.7wt%以上為宜。

例437～454

這些例子顯示出可容許不可避免的雜質的存在，藉由提昇B和Si的添加量，不可避免的雜質的容許量變高。雖然Sb使鑄造破裂容易發生，但是藉由提昇B或Si，可實現添加量為0.2wt%以下。而且同樣可實現Fe為添加1wt%以下，Pb為添加0.5wt%以下，P為添加0.2wt%以下。如果提昇B和Si的添加量至所列的例子以上時，則顯示出可更多地添加上述元素。

例455～467

如果提昇B和Si的添加量，可有效地防止鑄造破裂，但是如果過量地添加則將會導致切削性、機械特性等的惡化。例455～467所示的組成分是能夠均衡保持鑄造性、切削性及機械特性的例子。

例468～490

如上所述，B與Fe、Cr等容易形成化合物，如果形成這樣的化合物則在進行研磨等的表面加工時，將會成為外觀不良的主要原因。從而，對於要進行最後精製研磨的裝飾零件等，最好是儘量減少Fe、Cr等的含量的同時，也儘可能地減少B的添加量。雖然減少B將變為容易發生鑄造破裂，但是另一方面卻可藉由提昇Si添加量來防止鑄造破裂。例468～490所示的組成分是能夠不使切削性、機械特性惡化，且可獲得良好的鑄造性和表面加工性的例。

例491～515

藉由Sn的添加可使耐腐蝕性提昇。藉由添加Sn為1wt%以上可獲得良好的耐腐蝕性。而且，如例495～498所示，藉由提昇Cu可提昇耐腐蝕性。如例499、500所示，如果提昇Cu並添加Sn，則能夠大幅度地提昇耐腐蝕性，如例501～515所示的組成分是能夠不使切削性、機械特性及表面加工性惡化，又可獲得良好的鑄造性和耐腐蝕性的例。

另外，除了例5以外的上述例1～515的α相＋β相的相比例全部都是在85%以上。

1．．．金屬鑄模

2．．．隔熱材料

3．．．兩端約束部

第1圖是表示對鑄造破裂性進行評價，在兩端約束式試驗法中所使用的金屬鑄模1的形狀的圖。

1．．．金屬鑄模

2．．．隔熱材料

3．．．兩端約束部

2L．．．約束兩端距離

21．．．隔熱材料長度

Claims

一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Ni在0.1wt%以上且小於0.3wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0.05ab≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0.05ab≦x≦0.75ab時，0<y≦0.3，還有(2)0.75ab<x≦2.0時，0≦y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Ni在0.3wt%以上且小於1.0wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0.05ab≦x≦2.0 而y是符合下列關係的量，(1)0.05ab≦x≦0.2ab時，-0.15x+0.03ab<y≦0.3(2)0.2ab<x≦0.75ab時，0<y≦0.3(3)0.75ab<x≦1.75ab時，0≦y≦0.3，還有(4)1.75ab<x≦2.0時，0.004x-0.007(2-ab)<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Ni在1.0wt%以上2.0wt%以下，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0.05ab≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0.05ab≦x≦0.2ab時，0.02ab<y≦0.3(2)0.2ab<x≦0.3ab時，-0.05x+0.03ab<y≦0.3(3)0.3ab<x≦0.5ab時，0.015ab<y≦0.3(4)0.5ab<x≦1.0ab時，-0.026x+0.028ab<y≦0.3 (5)1.0ab<x≦1.5ab時，0.011x-0.009(2-ab)<y≦0.3，還有(6)1.5ab<x≦2.0時，0.0075ab<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Al在0.1wt%以上且小於0.3wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，是符合下列關係的量，0≦y≦0.3、0≦x≦2.0、y>-0.15x+0.015ab此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Al在0.3wt%以上且小於1.0wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0≦x≦0.1ab時，-0.15x+0.015ab<y≦0.3(2)0.1ab<x≦1.5ab時，0<y≦0.3，還有(3)1.5ab<x≦2.0時，0.002x-0.003(2-ab)<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Al在1.0wt%以上2.0wt%以下，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0.05ab≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0.05ab≦x≦0.3ab時，0.004ab<y≦0.3(2)0.3ab<x≦0.5ab時，-0.01x+0.007ab<y≦0.3(3)0.5ab<x≦1.0ab時，-0.004x+0.004ab<y≦0.3(4)1.0ab<x≦1.5ab時，0.001x-0.001(2-ab)<y≦0.3，還有(5)1.5ab<x≦2.0時，0.0005ab<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Sn在0.1wt%以上且小於0.3wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0≦x≦0.125ab時，-0.16x+0.02ab<y≦0.3(2)0.125ab<x≦0.4ab時，0<y≦0.3，還有 (3)0.4ab<x≦2.0時，0≦y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Sn在0.3wt%以上且小於1.5wt%，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0≦x≦0.25ab時，-0.08x+0.02ab<y≦0.3(2)0.25ab<x≦1.25ab時，0<y≦0.3(3)1.25ab<x≦1.75ab時，0≦y≦0.3，還有(4)1.75ab<x≦2.0時，0.002x-0.0035(2-ab)<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，其特徵在於：結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，含Sn在1.5wt%以上3.0wt%以下，含B及Si分別為ywt%及xwt%時，0≦x≦2.0而y是符合下列關係的量，(1)0≦x≦0.1ab時，0.025ab<y≦0.3(2)0.1ab<x≦0.3ab時，-0.105x+0.0355ab<y≦0.3(3)0.3ab<x≦0.5ab時，0.004ab<y≦0.3(4)0.5ab<x≦1.0ab時，0.007x+0.0005ab<y≦0.3，還有(5)1.0ab<x≦2.0時，0.045x-0.0375(2-ab)<y≦0.3此處，a在Bi為0.3≦Bi<0.75wt%、0.75≦Bi<1.5wt%、1.5≦Bi≦4.0wt%時，分別為0.2、0.85及1；b在表觀的Zn含量為37%以上且小於41%時為1，為41%以上45%以下時為0.75，另外，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的。
一種黃銅，結晶組織為α相和β相的合計比例在85%以上，表觀的Zn含量為37%以上且小於45%，含Cu在55wt%以上75wt%以下，含Bi在0.3wt%以上4.0wt%以下，還有，從由0.1wt%以上2.0wt%以下的Ni、0.1wt%以上2.0wt%以下的Al及0.1wt%以上3.0wt%以下的Sn構成的群中選擇的至少兩種成分，其餘部分實質上由Zn和不可避免的雜質所組成的，其特徵在於：B及Si的量分別為ywt%及xwt%時，同時符合對應於由上述Ni、Al及Sn所構成的群中的至少兩種元素的各自的量的申請專利範圍第1項至第9項中所規定的至少兩個關係式。
一種黃銅，其特徵在於：對於申請專利範圍第1項至第10項中任何一項所述的黃銅，添加0.3wt%以上4.0wt%以下量的Mn，及0.7wt%以上2.0wt%以下量的Si。
一種黃銅，其特徵在於：對於申請專利範圍第1項至第10項中任何一項所述的黃銅，添加小於0.3wt%量的Mn。
一種水龍頭零件，係由申請專利範圍第1項至第12項中的任何一項所述的黃銅所構成。
如申請專利範圍第13項所述的水龍頭零件，其為，以金屬模鑄造的。