(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉを０．３質量％以上５．５質量％以下、Ｐを０．００５質量％以上０．５質量％以下、Ｂｉを０．１質量％以上５．０質量％以下含有するとともに、Ｚｎを含有し、
ＺｎとＮｉとの含有量（質量％）が下記の式（１）及び（２）を満足し、
残分が銅及び微量元素である水道部材用黄銅合金。
Ｚｎ＋２．２×Ｎｉ≧３２．５  ……（１）
Ｚｎ−１．３×Ｎｉ≦３８．６  ……（２）
【請求項２】
請求項１にかかる水道部材用黄銅合金に、さらにＢを０．００１質量％以上０．１５質量％以下含有した水道部材用黄銅合金。
【請求項３】
請求項１又は請求項２にかかる水道部材用黄銅合金に、さらにＡｌを０．２質量％以上１．０質量％以下含有した水道部材用黄銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、亜鉛を含有する黄銅合金に関し、特に、上水経路等に使用される水道部材用黄銅合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
亜鉛を２０〜４０％含む銅合金は、鋳造性や延性、切削性に優れるとともに、金に似た光沢を有する外観上の美しさも有する黄銅、あるいは真鍮と呼ばれ、様々な用途に用いられている。例えば、特許文献１には、錫を０．３〜１．０％、ニッケルを０．５〜１．０％、アルミニウムを０．４〜８％、燐を０．０１〜０．０３％、ビスマスを１．０〜２．０％含み、錫とニッケルとアルミニウムとの燐との合計が１．５％以上である黄銅合金が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３９７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の黄銅合金は、亜鉛量以外に錫とニッケルとアルミニウムとの三成分のバランスで成り立っており、成分の主要素が多く、実際に製造する際の亜鉛の減耗を含めた品質管理が難しいという問題があった。【０００５】
そこでこの発明は、主要成分の種類を減らし、製造の際の品質管理を容易にしながらも、脱亜鉛腐食を抑制し、機械的性質や切削性、鋳造性がよく、汎用性にも優れた黄銅合金を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、Ｎｉを０．３質量％以上５．５質量％以下、Ｐを０．００５質量％以上０．５質量％以下、Ｂｉを０．１質量％以上５．０質量％以下含有するとともに、Ｚｎを含有し、
ＺｎとＮｉとの含有量（質量％）が次の２つの式（１）及び（２）を満足し、
残分が銅及び微量元素である黄銅合金によって、上記の課題を解決したのである。
Ｚｎ＋２．２×Ｎｉ≧３２．５  ……（１）
Ｚｎ−１．３×Ｎｉ≦３８．６  ……（２）【０００７】
この発明の特徴は、ＳｎとＡｌ又はＳｎを意図的に含有させる成分から除外しながら、ＮｉとＰとのバランスにより幅広いＺｎ量の範囲で必要な物性を達成したことにある。Ｎｉは銅と固溶することで脱亜鉛腐食を防ぐ効果が発揮される。このため、Ｎｉの量に対応した範囲でＺｎを含有させることで、脱亜鉛腐食抑制効果を十分に発揮させるとともに、ＰとＢｉによってその効果を補強した。ただし、ＰとＢｉが過剰であると機械的性質が低下するため、その範囲は限定したものとする。【０００８】
また、この発明にかかる黄銅合金は、上記の脱亜鉛腐食性能や、機械的性質等を阻害しない範囲で、その他の微量元素を含有してもよい。この微量元素としては、具体的には少なくともそれぞれの含有量が１．０質量％未満であって上記した以外の元素が挙げられる。例えば、不純物として混入しうるＳｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｅなどの元素が挙げられる。これらの元素は合金の製造にあたって原料由来の混入を避けることが難しい場合があるが、この発明の効果をより発揮するには、含有量が少ないほど好ましい。なお、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｅなどの、溶出量が多い場合に害を為すおそれがある元素は、機械的性質や耐脱亜鉛腐食性などの物性とは無関係に、少ないほど好ましく、検出限界未満であることが望ましい。【０００９】
さらに、この発明にかかる黄銅合金は、上記の成分に加えて、Ｂを０．１５質量％以下の範囲で含有していると、耐脱亜鉛腐食性がさらに向上するとともに、機械的性質も好適なものとなるので好ましい。【００１０】
さらにまた、この発明にかかる黄銅合金は、引張強さを更に向上させるために、上記の成分に加えてＡｌを１．０質量％以下の範囲で加えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明により、従来は多数の成分について厳密な調製をしなければ好適な物性が得られなかった、脱亜鉛腐食抑制効果の高く機械的性質等に優れた黄銅合金を、より少ない成分のみの調製で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例で用いる試験片の概略図
【図２】脱亜鉛深さの断面概念図
【図３】実施例におけるＮｉとＺｎの含有量に対して評価結果をプロットしたグラフ
【図４】Ｚｎ過剰である比較例９の試料の１００倍の断面写真
【図５】実施例２２の試料の２００倍の断面写真
【図６】Ｐを含まない比較例１１の試料の２００倍の断面写真
【図７】Ｂｉを含まない比較例１４の試料の２００倍の断面写真
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明について具体的に説明する。この発明は、少なくともＮｉとＰとＢｉとＺｎを含有する黄銅合金である。主としてＮｉ、及び補助的にＰ及びＢｉの添加により脱亜鉛腐食を抑制する。
【００１４】
この発明にかかる黄銅合金は、Ｎｉを０．３質量％以上含有する。Ｎｉを含有することで、引張強さなどの機械的性質と、耐脱亜鉛腐食性が向上する効果がある。この効果はＮｉがＣｕに固溶することで現れると考えられる。ただし、Ｎｉの固溶量が増加しすぎると、ガス吸収などが多くなり、ガス欠陥や引け巣の発生によりその鋳造性が悪化する。このため、Ｎｉの含有量は５．５質量％以下である必要があり、４．５質量％以下であると好ましい。また、この発明にかかる黄銅合金では、後述するＺｎとの関係でもＮｉの含有量を規定する。
【００１５】
この発明にかかる黄銅合金は、Ｐを０．００５質量％以上含む必要があり、０．０３質量％以上含有すると好ましい。Ｐが含まれているとわずかな量であっても耐脱亜鉛腐食性に大きく寄与する。０．００５質量％未満ではこの効果が不十分になりやすい。一方、Ｐの含有量は０．５質量％以下である必要があり、０．２５質量％以下であると好ましい。０．２５質量％を越えると伸びにやや問題を生じやすくなり、０．５質量％を越えると伸びだけでなく引張強さにも問題が生じやすくなるだけでなく、引け巣も生じやすくなるなど様々な問題を生じやすくなる。
【００１６】
この発明にかかる黄銅合金は、Ｂｉを０．１質量％以上含む必要があり、０．３質量％以上含有すると好ましい。Ｂｉは合金中に微細に分散することで、切削性を劇的に向上させるとともに、耐脱亜鉛腐食性を発揮することができるが、０．１質量％未満ではこれらの効果が不十分になってしまう。一方で、Ｂｉが多すぎると逆に耐脱亜鉛腐食性が低下してしまうだけでなく、機械的性質が低下しやすくなるので、５．０質量％以下である必要があり、４．０質量％以下であると好ましい。
【００１７】
この発明にかかる黄銅合金は、上記の元素の他に、その他の微量元素を含有してもよい。その他の微量元素は、少なくともそれぞれ０．５質量％未満であって、上記した以外の元素が挙げられる。例えば、Ｓｎ、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃｄ、Ｓｅ等が挙げられる。これらのうち、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｐｂは原料由来で不純物として混入しやすい。ただし、それぞれが多すぎても本発明の効果を阻害するおそれがあるため、本発明の効果を阻害しない範囲での含有に留める必要がある。
【００１８】
特にこの発明にかかる黄銅合金は、微量元素（不純物）としてのＳｎの含有量が０．３質量％未満である必要があり、０．１質量％未満であると好ましい。この発明にかかる黄銅合金は、品質を決定づける主要成分の数を減らして、安定した品質の合金を製造しやすくするものであり、Ｓｎが過剰に入ると他の成分とのバランスをとるのが難しくなる。具体的には、０．３質量％以上であると、耐脱亜鉛腐食性を低下させやすくなったり、合金全体のバランスが取りにくくなってしまう。製造時に品質を安定させるためにはＳｎの含有量は少ないほどよい。
【００１９】
Ｓｎ以外の元素の含有量は一元素あたり、０．５質量％未満であれば良く、０．３質量％未満であると好ましい。また、この中でもＰｂは比較的混入しやすいものの、できるだけ混入を避けることが望ましく、０．３質量％未満であると好ましく、０．１質量％未満であるとより好ましい。さらに、Ｃｄ、Ｓｅはそれ自体が有害で、多量に水道用部材に用いると水中にこれらの成分が溶け出すおそれがあるため、０．１質量％未満であると好ましく、不可避不純物として含まれる量以下であるとより好ましく、検出限界未満であると最も好ましい。また、その他の、Ｓｎを含めた微量元素も本発明の効果をより安定して発揮するには、不可避不純物としての含有に留めると好ましい。
【００２０】
この発明にかかる黄銅合金は、上記の元素の他に加えて、Ｂを含んでいてもよい。０．００１質量％以上のＢを含有させることで上記の規定する配合比の黄銅合金から、機械的性質及び耐脱亜鉛腐食性をさらに向上させることができる。好ましくは、０．００２質量％以上である。ただし、Ｂが過剰になるとＢ由来の金属間化合物が増加したり、引け巣の発生が多発し、水道部材用製品が得られるような鋳造性がなくなってしまい、耐脱亜鉛腐食性もかえって低下してしまうため、Ｂの含有量は０．１５０質量％以下であると好ましく、０．１００質量％以下であるとより好ましく、０．０５０質量％以下であるとさらに好ましい。
【００２１】
この発明にかかる黄銅合金は、上記の元素の他に加えて、Ａｌを含んでいてもよい。０．２質量％以上のＡｌを含有させることで上記の規定する配合比の黄銅合金から、引張強さをさらに向上させることができる。ただし、Ａｌが過剰になると耐脱亜鉛腐食性や伸びが低下するため、Ａｌの含有量は１．０質量％以下であると好ましく、０．８質量％以下であるとさらに好ましい。
【００２２】
この発明にかかる黄銅合金が含有するＺｎの量は、上記のＮｉの含有量と合わせて規定する。Ｚｎは機械的性質を向上させる代わりに、脱亜鉛腐食を起こすおそれがあり、Ｚｎを単独で用いる場合には、機械的性質と耐脱亜鉛腐食性とのバランスが良好となる範囲が極めて狭いという問題がある。しかしながらＮｉが含有されていると、Ｚｎの含有量に対してバランスが確保できる範囲を広げることができ、この発明にかかる黄銅合金を製造する際の困難性を軽減させる効果がある。この効果によって広がったＺｎを許容できる範囲が下記の不等式（１）及び（２）として現れるが、これはＮｉが多いほどＺｎが存在できる許容範囲は広くなることを示している。すなわち、Ｚｎの含有量が式（１）の条件を逸脱して少ないと引張強さが不十分なものとなるが、Ｎｉが多いとその分Ｚｎの不足を補える。ただし、より確実に引張強さを確保するのであれば、Ｚｎの含有量は３３質量％以上であると好ましい。一方で、Ｚｎの含有量が式（２）の条件を逸脱して多いと、耐脱亜鉛腐食性が不十分なものとなるが、Ｎｉが多いとその分、Ｚｎの増加による影響を抑制できる。ただし、より確実に耐脱亜鉛腐食性を確保するのであれば、下記の不等式（３）の規定を満たすことが好ましい。
【００２３】
Ｚｎ＋２．２Ｎｉ≧３２．５    ……（１）
Ｚｎ−１．３Ｎｉ≦３８．６    ……（２）
Ｚｎ−０．５Ｎｉ≦３８．８    ……（３）
【００２４】
この発明にかかる黄銅合金は、溶融して鋳型に流し込む鋳造に用いることができ、特に金型鋳造製品に用いると、好適にその効果を発揮することができる。また、鍛造や伸銅製品等に用いてもよい。いずれの場合でも、脱亜鉛腐食が進行しやすいβ相の生成を抑制できるが、結晶構造が変化しやすい場合でも、上記の配合比の範囲であれば、材料の機械的性質や切削性を確保しつつ、溶出や脱亜鉛腐食を抑制することができる。
【００２５】
さらに、この発明にかかる黄銅合金は、製造にあたって配合比を調製しなければならない主成分からＳｎを除外しているため、製造時に厳密な品質管理が困難な鋳造による製造であっても、狙い通りの耐脱亜鉛腐食性や機械的性質などの必要な特性をバランスよく備えた製品を製造しやすい。
【実施例】
【００２６】
この発明にかかる黄銅合金を具体的に配合した実施例を挙げる。まず、評価方法について説明する。【００２７】
＜引張試験方法＞
φ２８ｍｍ×２００ｍｍの金型に鋳造した試料から、ＪＩＳ  Ｚ２２４１で規定する１４Ａ号試験片に加工した。具体的形状は図１の通りであり、平行部の原断面積Ｓ０と原標点距離Ｌ０とがＬ０＝５．６５×Ｓ０＾（１／２）の関係にある比例試験片である。棒状部の直径ｄ０は４ｍｍ、原標点距離Ｌ０は２０ｍｍ、円柱状とした並行部長さＬｃは３０ｍｍ、肩部の半径Ｒは１５ｍｍとした。（Ｌ０＝５．６５×（２×２×π）＾（１／２）＝２０．０４）【００２８】
この試験片について、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準拠して引張試験を実施して、その引張強さ（ＭＰａ）及び伸び（％）を次のように評価した。なお、引張強さは試験において不連続な降伏を示すまで、試験中に試験片が耐えた最大の試験力Ｆｍとした。また、伸びは破断するまで試験した後の試験片の永久伸びを原評点距離に対して百分率で表した値である。
・引張強さの評価は、○……３００ＭＰａ以上、△……２５０ＭＰａ以上３００ＭＰａ未満、×……２５０ＭＰａ未満とした。なお、下記表中では項目を「引」と表示し単位を省略する。
・伸びの評価は、○……３０％以上、△……２０％以上３０％未満、×……２０％未満とした。なお、下記表中では項目を「伸」と表示し単位を省略する。【００２９】
＜脱亜鉛腐食試験方法＞
φ２８ｍｍ×２００ｍｍの金型に鋳造した試料から、１０ｍｍ角の立方体状に切り出したものを試験片とし、ＩＳＯ６５０９に準拠して行った。すなわち、試験片の周囲を、厚さ１５ｍｍ以上のエポキシ樹脂で覆い、試験片の一面だけを樹脂から露出させた。この露出面１００ｍｍ２を湿式研磨紙で研磨した後、１２００番の研磨紙で仕上げ、試験直前にエタノールで洗浄した。このエポキシ樹脂に埋め込んで一面のみ露出させた試料を、２５０ｍＬの１２．７ｇ／Ｌ塩化第二銅水溶液に、７５±５℃にて２４時間浸漬させた。試験終了後に、水で洗い、エタノールですすいだ後、すみやかに、その断面部分の脱亜鉛深さ（図２における、表面全体の腐食深さＡを除外して腐食面からさらに脱亜鉛腐食した部分Ｂの深さ、μｍ）を、光学顕微鏡を用いて計測した。具体的には、試料１０ｍｍを５視野に分割して視野毎の脱亜鉛深さを、最小の点と、最大の点で計測し、合計１０点の平均値を脱亜鉛腐食平均深さ、それら１０点の内、最も深い点の深さを脱亜鉛腐食最大深さとして次のように評価した。それらの結果のいずれも×ではないものを合格とした。
・脱亜鉛腐食平均深さ：○……２００μｍ未満、×……２００μｍ以上。なお、下記表中では項目を「平」と表示する。
・脱亜鉛腐食最大深さ：○……２００μｍ未満、△……２００μｍ以上４００μｍ未満、×……４００μｍ以上。なお、下記表中では項目を「最」と表示する。【００３０】
＜鋳造性試験＞
鋳造性の試験として上記機械的性質試験及び脱亜鉛腐食試験に用いるために、φ２８ｍｍ×２００ｍｍの金型に鋳造する際に湯流れ性やその製品組織から、その作業性と製品への影響を次のように評価した。
・鋳造性の評価は、○……問題なく鋳造できるもの、△……作業性悪化やガス欠陥や引け巣により製品への悪影響が多少あるが、致命的な欠陥とならないもの、×……作業性の悪化やガス欠陥や引け巣により製品への悪影響が大きく、水道部材用黄銅合金として不適なものとした。【００３１】
本発明の実施例及び比較例について、各々の配合比で溶解した後、鋳造によって試料を溶製し、試料の各元素の含有量と、上記の試験を行った結果とを併せて、以下の各表に示す。ここで、Ｃｕの含有量はＣｕ以外の各元素の含有量の和を１００質量％から差し引いて求められ、「式１」「式２」「式３」とは上記の不等式（１）〜（３）のそれぞれの左辺の値を示す。これら実施例及び比較例の中から、特に例を抽出して、それぞれの成分について検証する。また、ここで「総合」とは水道部材用黄銅合金として適切かどうかを評価する総合評価（以下「総合評価」という）のことであり、上述した機械的性質試験、脱亜鉛腐食試験及び鋳造性試験において全て○の評価となったものを○、△の評価を含むが×の評価を含まないものを●、×を一つでも含むものを×とした。【００３２】
まず、ＡｌとＳｎとＳｉとの含有量を検出限界未満とし、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｐ，Ｚｎ及びＣｕの量を調製した比較例及び実施例について、表１に列挙する。このうち、比較例１〜３はＮｉの含有量が検出限界未満である。結果として比較例１は式１を満たしているにも関わらず、Ｎｉが無い状態であるため、引張強さが不足したと考えられる。一方で、比較例２及び３は式２を満たしているにもかかわらずＮｉが無い状態におけるＺｎの許容範囲を逸脱してＺｎが過剰であることで、Ｎｉによって抑えるべきＺｎの脱亜鉛腐食しやすさがそのまま発揮されてしまったと考えられる。すなわち、この比較例１〜３は、Ｎｉが無い状況において合金性能のバランスをとることが困難であることを示している。【００３３】
【表１】
0005416323.tif 000002
【００３４】
比較例４〜９はＮｉを徐々に増加させている。このうち、比較例４、５、８は式１を満たさず、引張強さの評価が×となっており、比較例８ではＺｎが少なすぎるためか伸びも評価が△にまで低下している。一方、式２を満たさない比較例６，７、９は脱亜鉛腐食の評価が×となっている。比較例１０では逆にＮｉが過剰となっており、式１〜３を全て満たすものの、鋳造性にやや問題を生じ、引け巣が生じることで引張強さも低下してしまった。【００３５】
実施例１〜１０は一部に△の評価を含むものである。このうち、式２は満たすものの、式３を満たさない実施例１，３，６，９，１０はいずれも脱亜鉛最大深さの評価が△となり、脱亜鉛腐食を十分に抑え込むには式３の条件を満たすことがより望ましいことが示された。一方、実施例２，４，５，７，８は式１を満たすものの、Ｚｎそれのみの含有量が３３質量％未満とやや少ないために引張強さにやや問題を生じて△となっている。また、実施例８〜１０はＮｉがやや多く、４．５質量％を越えて５質量％に近いために、ＮｉがＣｕに固溶されたＮｉが多すぎた影響により、ガス吸収が増え一部にガス欠陥や引け巣が生じてしまったと考えられる。実施例１１〜２５は良好な結果となったデータをＮｉの含有量順に並べたものである。【００３６】
これらの結果を、横軸にＺｎ含有量、縦軸にＮｉ含有量をとった図３のグラフ上にプロットする。台形の左辺は式１のラインであり、縦の破線は実施例２，４，５，７，８と区別されるＺｎが３３質量％のラインであり、右辺側破線は式３のラインであり、右辺側実線は式２のラインである。また、上底辺はＮｉが５．５質量％のライン、下底辺はＮｉが０．３質量％のラインであり、上方の横破線はＮｉが４．５質量％のラインである。これらから、全ての評価が○であった実施例１１〜２５はいずれも、破線で囲まれた中央の領域に位置していることがわかり、一部に△の評価を有する実施例１〜１０はその外側の実線で囲まれた範囲に位置していることがわかる。また、Ｎｉが含有されない比較例１〜３は不等式のラインとは無関係に評価が×となっている。【００３７】
ＺｎとＮｉについて、一方の含有量をほぼ同一に揃えて、他方の含有量を変動させた組み合わせを抽出して表２に示す。比較例１と実施例２はＺｎを３３質量％質量前後で揃えて、Ｎｉの有無を変化させた組み合わせである。実施例２ではＮｉの追加により引張強さが大きく改善していることがわかる。比較例３と実施例１２とでは、Ｚｎを３７質量％前後で揃えて、Ｎｉの有無を変化させた組み合わせである。Ｚｎが多くなると脱亜鉛腐食が起きることが比較例３で示されているが、Ｎｉを追加した実施例１２ではそれが完全に抑制されることが示されている。比較例６及び実施例３，２０、２４は、さらにＺｎが多い３９質量％程度で揃えて、Ｎｉの量を変化させた組み合わせである。Ｚｎが多くなるとＮｉを多少加えただけでは脱亜鉛腐食を十分に抑え込むことができず、ある程度Ｎｉを増量させる必要があることがわかり、式２を満たした実施例３ではそれがやや改善され、式３を満たした実施例２０，２４ではそれがさらに改善していることが示されている。実施例５，１８，２０，６及び比較例９は、逆にＮｉを１．５質量％前後に揃えて、Ｚｎの量を変化させた組み合わせである。Ｚｎが３３質量％未満で不足していると、Ｎｉが十分あっても引張強さにはやや不安が残ることが実施例５で示されており、Ｚｎが十分な実施例１８，２０ではそれが改善されている。しかしＺｎが増えすぎて式３を満たさない実施例６では脱亜鉛腐食最大深さに問題の徴候がみられ、式２を満たさないほどのＺｎが増加した比較例９では脱亜鉛深さが最大平均ともに問題となってしまった。Ｎｉの添加により物性のバランスがとれる範囲が示されている。【００３８】
【表２】
0005416323.tif 000003
【００３９】
＜Ｐの変動についての検証・１＞
実施例２０の値を基本として、Ｐ以外の含有量をこれに近い値に調製しつつ、Ｐの含有量を０から増加させた比較例１１及び実施例２６〜３０を調製した。これらをＰの含有量順に並べた比較例１１（Ｐ＝０）及び実施例２６〜２８，２０，及び２９〜３０を表３に示す。Ｐが検出限界未満である比較例１１では脱亜鉛腐食が激しかったが、Ｐを添加していった実施例２６〜２８では添加量に応じて脱亜鉛腐食が改善していった。一方、伸びはＰの変化に対して複雑に変動し、表３中では実施例２０で最大となったものの、それ以上にＰが増加すると伸びは低下に転じてしまい、Ｐが０．４５０質量％の実施例３０では評価が△になる程度まで低下した。【００４０】
【表３】
0005416323.tif 000004
【００４１】
＜Ｐの変動についての検証・２＞
実施例１８の値を基本として、Ｐ以外の含有量をこれに近い値に調製しつつ、Ｐの含有量を０．５質量％以上に増加させた比較例１２，１３を調製した。これらをＰの含有量順に並べて表４に示す。Ｐが０．５質量％を越えた比較例１２では引張強さ、伸びともに大幅に悪化しており、Ｐが１．０質量％近い比較例１３では脱亜鉛腐食が著しく悪化し、鋳造性にも問題を生じてしまった。【００４２】
【表４】
0005416323.tif 000005
【００４３】
＜Ｂｉの変動についての検証＞
実施例１９の値を基本として、Ｂｉ以外の含有量をこれに近い値に調製しつつ、Ｂｉの含有量を０質量％から７．６８質量％まで増加させた比較例１４、１５，実施例３１〜３４を調製した。これらを、Ｂｉの含有量順に、比較例１４，実施例３１，実施例１９、実施例３２〜３４、比較例１５の順に並べて表５に示す。Ｂｉが検出限界未満である比較例１４では脱亜鉛腐食が著しかったが、Ｂｉを０．３０質量％加えた実施例３１ではこれが著しく改善した。Ｂｉの含有量が４．０質量％近くなる実施例３３まではＢｉの増加に従って耐脱亜鉛腐食性は改善する傾向にあったが、Ｂｉが４．０質量％を越えた実施例３４では耐脱亜鉛腐食性は悪化に転じ、さらにＢｉを増やした比較例１５では、耐脱亜鉛腐食性だけでなく、機械的性質も著しく悪化した。【００４４】
【表５】
0005416323.tif 000006
【００４５】
＜Ａｌの含有量についての検証＞
実施例１８の値を基本として、含有量をこれに近い値に調製しつつ、実施例１８では検出限界未満であったＡｌの量を増加させた実施例３５，実施例３６，比較例１６を調製した。これらを、Ａｌの含有量順に並べて表６に示す。Ａｌ含有量の増加に従って引張強さが著しく向上していった。一方で、Ａｌ増加量の増加に従って耐脱亜鉛腐食性が悪化していくとともに伸びも低下していき、Ａｌが１．０質量％を越えると脱亜鉛腐食が許容限界を超えてしまった。【００４６】
【表６】
0005416323.tif 000007
【００４７】
＜Ｓｎの含有量についての検証＞
実施例１８の値を基本として、含有量をこれに近い値に調製しつつ、実施例１８では検出限界未満であったＳｎの量を増加させた実施例３７，比較例１７を調製した。これらを、Ｓｎの含有量順に並べて表７に示す。Ｓｎを含有すると、著しく耐脱亜鉛腐食性が悪化し、０．２９質量％の実施例３７ですでに脱亜鉛深さは最大、平均ともにその影響が大きく、平均は○の範囲であるものの、最大は△の評価となった。０．３８質量％の比較例１７では実用上問題ある値となってしまった。なお、比較例１７では脱亜鉛腐食の値が著しく悪かったため、機械的性質については測定していない。【００４８】
【表７】
0005416323.tif 000008
【００４９】
＜Ｓｉの含有量についての検証＞
実施例１８の値を基本として、含有量をこれに近い値に調製しつつ、実施例１８では検出限界未満であったＳｉの量を増加させた実施例３８，比較例１８を調製した。これらを、Ｓｉの含有量順に並べて表８に示す。Ｓｉの増加とともに伸びが低下し、０．５質量％を越えると伸びの評価は×となった。ただし、耐脱亜鉛腐食性については、Ｓｉを添加すると実施例３８で一旦悪化するものの、よりＳｉを増やした比較例１８では改善に転じており、Ｓｉの添加量によって変化する物性の管理が難しいことが示された。このため、Ｓｉは検出限界未満である方がよいと考えられる。【００５０】
【表８】
0005416323.tif 000009
【００５１】
＜Ｂの含有量についての検証＞
実施例１８の値を基本として、含有量をこれに近い値に調製しつつ、実施例１８では検出限界未満であったＢの量を増加させた実施例３９〜４２，比較例１９を調製した。これらを、Ｂの含有量順に並べて表９に示す。実施例４１まではＢの増加とともに引張強さ及び耐脱亜鉛腐食性が向上した。ただし、Ｂが０．１０５質量％の実施例４２ではＢによる金属間化合物の増加や、引け巣などにより鋳造性がやや悪化し、脱亜鉛腐食においてもＢが検出限界未満のものと比較してやや低下した。さらに、Ｂが０．２０１質量％の比較例１９では金属間化合物により切削性が著しく低下するとともに、引け巣が多量発生したため水道用黄銅部材製品としての適用が困難な状態まで鋳造性が悪化し、さらに脱亜鉛腐食最大深さが実施例１８と比較して２．５倍以上悪化してしまった。【００５２】
【表９】
0005416323.tif 000010
【００５３】
＜脱亜鉛深さの実測データについて＞
上記の脱亜鉛腐食試験における、脱亜鉛腐食の深さの観測データのうち、特徴的な例について選定した写真を示す。【００５４】
図４に、亜鉛が４１．２質量％で式２，３を満たさない比較例９の試料の１００倍の断面拡大写真を示す。計測の結果、脱亜鉛腐食最大深さが３１３．３μｍで△、脱亜鉛腐食平均深さが２５３．４μｍで×となった。白黒では確認困難だが、表面付近から変色している部分が全体的に脱亜鉛腐食を起こしている。【００５５】
図５に、総合評価が○である実施例２２の試料の２００倍の断面拡大写真を示す。図４の倍のスケールである。計測の結果、脱亜鉛腐食最大深さが１２２．３μｍで○、脱亜鉛腐食平均深さは４１．１μｍで○となった。白黒でも明らかなように、表面近傍は変色しておらず、相変化がほとんど生じていないことがわかる。【００５６】
図６に、Ｐを含まない比較例１１の試料の２００倍の断面拡大写真を示す。図５と同じスケールである。計測の結果、計測の結果、脱亜鉛腐食最大深さが２９３．９μｍで△、脱亜鉛腐食平均深さは２０６．５μｍで×となった。白黒では確認困難であるが、変色して相変化を起こしている部分が内部へ深く入り込んでいる箇所があり、当該部分が大きく脱亜鉛腐食を起こしてしまっていた。【００５７】
図７に、Ｂｉを含まない比較例１４の試料の２００倍の断面拡大写真を示す。図５と同じスケールである。計測の結果、脱亜鉛腐食最大深さが４４２．６μｍで×、脱亜鉛腐食平均深さは３３４．８μｍで×となった。白黒では確認困難であるが、変色して相変化を起こしている部分が２００μｍ前後の深さまで到達しており、脱亜鉛腐食の最大深さはその変色域よりもさらに深いところまで到達してしまっていた。
【要約】
含有量を管理しなければならない主要成分の数を減らし、製造しやすい水道部材用黄銅合金を得る。Ｎｉを０．３質量％以上５．５質量％以下、Ｐを０．０１質量％以上０．５質量％以下、Ｂｉを０．１質量％以上５．０質量％以下含有するとともに、Ｚｎを含有し、ＺｎとＮｉとの含有量（質量％）が次の２つの式（１）及び（２）を満足し、残分が銅及び微量元素である黄銅合金による。
Ｚｎ＋２．２×Ｎｉ≧３２．５  ……（１）
Ｚｎ−１．３×Ｎｉ≦３８．６  ……（２）【図１】
0005416323.tif 000011
【図２】
0005416323.tif 000012
【図３】
0005416323.tif 000013
【図４】
0005416323.tif 000014
【図５】
0005416323.tif 000015
【図６】
0005416323.tif 000016
【図７】
0005416323.tif 000017