水管部件用銅合金制造技術

本發明專利技術提供水管部件用銅合金，該水管部件用銅合金不只抑制鉛的使用，而且盡可能減少Ni的使用量，并且抑制Bi的使用量，且發揮良好的性質。該合金的Ni含量小于0.5質量％，Bi含量在0.2質量％以上且0.9質量％以下，并且含有12.0質量％以上且20.0質量％以下的Zn、1.5質量％以上且4.5質量％以下的Sn、0.005質量％以上且0.1質量％以下的P，Zn+Sn的合計含量在21.5質量％以下，其余是微量元素和Cu。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及適用于銅合金制且鉛的滲出在規定值以下的水管部件的材料。
技術介紹
-直以來，用于水管用原材料以及供水裝置的部件的JIS H5120 CAC406含有 4.0~6.0重量％的鉛，經常發現鉛滲出到自來水中。因此，為了減少有害的鉛的滲出量，人 們一直在研究降低鉛含量或者制造不使用鉛的無鉛銅合金。 但是，如果降低鉛含量或者不使用鉛，則銅合金的鑄造性、切削性、耐壓性降低，導 致例如用于閥門的情況下會發生漏水等。因此，人們一直在研究不單只是減少鉛含量而且 相比于使用鉛的合金的情形能夠盡可能抑制耐壓性等功能性的降低的合金。 例如下述專利文獻1中記載了使用0. 5~6重量％的Bi、0. 05~3重量％的Sb 的青銅合金，以此來替換抑制鉛的使用之手法。特別是在其中的實施例7中，作為呈現出良 好的結果的實施例，列舉了具有1. 5重量％的Sn、17. 5重量％的Ζη、0. 7重量％的Bi、0. 06 重量％的Sb、0. 003重量％的P、0. 8重量％的Ni且將Pb抑制在0. 1重量％的青銅合金。 另外，在下述專利文獻2中，也記載了一種水管部件用銅合金（權利要求1等），該 水管部件用銅合金含有2. 0~3. 0重量％的Ni，利用0. 5~1. 1重量％以下的Bi來抑制鉛 的使用并呈現出良好的性質。 此外下述專利文獻3中還記載了含有1. 5~2. 5%的Bi和0. 1~0. 5%的Ni的 青銅合金。 在先技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本專利第2889829號公報 專利文獻2:日本專利第4866717號公報 專利文獻3:日本專利第4294793號公報
技術實現思路
但是，在最近的研究過程中，有報告指出不能否定專利文獻1的實施例7和專利文 獻2含有的Ni引起過敏的可能性。應該考慮今后最好盡可能在水管部件中也減少Ni含量。 另一方面，還知道了，專利文獻3所記載的青銅合金盡管幾乎不含有Ni，但是，由于Bi過多， 因此砂模鑄造時容易產生縮孔，容易降低機械性質。 因此，本專利技術的目的在于提供以下水管部件用銅合金：不只抑制鉛的使用，而且要 盡可能減少Ni的使用量，同時在抑制Bi的使用量基礎上，呈現良好的性質。 本專利技術利用以下銅合金解決了上述課題：Ni含量小于0.5質量％，含有0.2質 量％以上且0. 9質量％以下的Bi，并含有12. 0質量％以上且20. 0質量％以下的Zn、1. 5質 量％以上且4. 5質量％以下的Sn、0. 005質量％以上且0. 1質量％以下的P，且Zn+Sn的合 計含量在21. 5質量％以下。 也就是說，找到了除了 Pb之外還限制Ni含量，從而防止危害健康，并且，即使減少 Bi也能夠防止砂模鑄造時產生縮孔，而且能夠彌補Bi的減少所帶來的影響，能夠呈現出充 分的機械性質的配比。 _6] 此外，特別是如果Zn過多，則Sn的固溶度降低，凝固時的殘留液相中Sn濃縮，容 易因包晶反應而使得β相結晶析出。最終，在樹枝狀結晶間生成：堅硬的S相中有α相 散布的α + δ共析晶，容易導致材料強度降低，產生鑄造缺陷。此作用與同樣和Cu不相固 溶地分散的Bi協同性地變劣，本專利技術就是因為發現了該性質而做出的。通過減少Bi，并調 整Zn和Sn的合計量而使得Sn處于能夠固溶于Cu的范圍，由此在該環境下銅合金的強度 不容易降低，并且難以產生鑄造缺陷。 該銅合金也可以含有其他微量元素。但是，其合計量需要處于不阻礙本專利技術效果 的范圍，優選小于3. 0質量％，進一步優選小于1. 0質量％。此外，優選每一種微量元素的 含量小于1. 〇質量％，進一步優選小于〇. 4質量％。更優選的是：如果僅是含有不可避免的 雜質，則可以期待使銅合金的性質變得穩定。特別是，為了抑制Pb滲出，優選小于0. 25質 量％。此外，不可避免的雜質優選小于0.5質量％，進一步優選小于0. 1質量％。 另外，作為非雜質的微量元素，如果含有0. 0003質量％以上0. 006質量％以下的 B，則能夠獲得顯著提高對于本專利技術所涉及的銅合金而言重要的流動性的效果。 根據本專利技術，能夠獲得抑制Pb的使用、且抑制被懷疑有導致過敏可能性的Ni的使 用量，并且具有充分的機械強度以及砂模鑄造時難以產生縮孔且容易處理的銅合金，能夠 制造進一步確保安全性的水管部件。【附圖說明】 圖1是用于得到實施例中的機械性質試驗的試驗片的A號試樣的構造圖。 圖2是實施例中的機械性質試驗的試驗片的構造圖。 圖3是實施例中的切削性試驗的評價分類基準圖。 圖4是實施例中流動性試驗所使用的漩渦形試驗形狀鑄模。 圖5是實施例中縮孔試驗所使用的階梯狀鑄模的構成圖。 圖6是在實施例和比較例中進行的切削試驗所得到的切削肩的照片。 圖7是在實施例和比較例中進行的浸透探傷試驗的結果照片之一。 圖8是表示在實施例2和5中伴隨Zn+Sn的合計量的變化而發生的組織變化的照 片。 圖9是表示在實施例3和比較例3中伴隨Zn+Sn的合計量的變化而發生的組織變 化的照片。 圖10是實施例和比較例中進行的切削試驗的結果照片之二。【具體實施方式】 以下詳細說明本專利技術。 本專利技術是抑制了 Pb、Ni、Bi的含量的水管部件用銅合金。 上述銅合金的Ni含量需要小于0. 5質量％，優選小于0. 3質量％。Ni的滲出所 導致的過敏的發生條件還不清楚，但是WHO針對向水中滲出的試驗規定了滲出的上限值在 0.07mg/L，如果在0.5質量％以上，則有可能難以滿足該條件。此外，關于Ni的有害作用， 不清楚之處很多，現階段可以認為Ni越少越好。 上述銅合金的Bi含量需要在0. 2質量％以上，優選在0. 3質量％以上，更優選0. 4 質量％以上。含有Bi使得能夠彌補減少Pb所帶來的物性降低，但是，如果小于0. 2質量％， 則無法忽視切削性的降低，而且砂模鑄造時容易產生縮孔。為了進一步可靠地避免這些問 題，優選在0.3質量％以上。另一方面，Bi的含量需要在0.9質量％以下，優選在0.8質 量％以下。由于Bi不固溶于Cu地分散于Cu，因此含量越多，越容易招致強度降低，如果超 過0. 9質量％，則分散的Bi反而會導致砂模鑄造時更容易產生縮孔，拉伸強度的降低也變 得無法忽視。 上述銅合金的Zn含量需要在12質量％以上，優選13質量％以上。如果小于12 質量％，則切削肩會成為卷曲的形狀，切削性降低。另外，如果增加 Zn含量，則會起到減少 Ni的滲出量的效果。另一方面，需要在20質量％以下，優選19質量％以下，進一步優選16 質量％以下。如果Zn過多，則不只是機械性質降低，而且鋅渣增加，從而難以鑄造。 上述銅合金的Sn含量需要在1. 5質量％以上，優選在2. 0質量％以上。如果小于 1.5質量％，則與Zn的效果一樣，切削肩變成卷曲的形狀，切削性降低。另一方面，需要在 4.5質量％以下，優選在4.3質量％以下，進一步優選在3.0質量％以下。這是因為：如果 Sn過多，則伸長率降低，砂模鑄造時有時容易產生縮孔。 上述銅合金的Zn和Sn的合計含量需要在21. 5質量％以下，優選在21. 0質量％ 以下。如果固溶于Cu的Zn過多，則Sn的固溶度降低，凝固時的殘留液相中Sn發生濃縮， 容易因包晶反應而使β相結晶析出。最終，在樹枝狀結晶間生成堅硬的S相（Cu31S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水管部件用銅合金，其中，Ni含量小于0.5質量％，并且含有0.2質量％以上且0.9質量％以下的Bi，12.0質量％以上且20.0質量％以下的Zn、1.5質量％以上且4.5質量％以下的Sn，0.005質量％以上且0.1質量％以下的P，Zn+Sn的合計含量在21.5質量％以下，其余為微量元素和Cu。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山本匡昭，山田浩士，宮本武明，松葉昌平，
申請(專利權)人：株式會社栗本鐵工所，
類型：發明
國別省市：日本;JP