(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
７４．５〜７６．５ｍａｓｓ％のＣｕ、３．０〜３．５ｍａｓｓ％のＳｉ、０．１１〜０．２ｍａｓｓ％のＦｅ、０．０４〜０．０８ｍａｓｓ％のＰ、残部Ｚｎ及び不可避的不純物からなる、優れた熱成形性を有する、切断が容易な耐腐食性真鍮合金。
【請求項２】
前記真鍮合金のＣｕ含有量は７５〜７６ｍａｓｓ％である、請求項１に記載の真鍮合金。
【請求項３】
前記真鍮合金のＳｉ含有量は３．１〜３．４ｍａｓｓ％である、請求項１又は２に記載の真鍮合金。
【請求項４】
更に、Ｂ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｒｅからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．００１〜０．０１ｍａｓｓ％含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の真鍮合金。
【請求項５】
前記真鍮合金のＢ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｒｅの含有量は０．００１〜０．００５ｍａｓｓ％である、請求項４に記載の真鍮合金。
【請求項６】
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅからなる群から選択される少なくとも１つの元素を更に含み、
Ｐｂの含有量は０．０１〜０．２５ｍａｓｓ％、Ｂｉの含有量は０．０１〜０．４ｍａｓｓ％、Ｓｅの含有量は０．００５〜０．４ｍａｓｓ％、Ｔｅの含有量は０．００５〜０．４ｍａｓｓ％である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の真鍮合金。
【請求項７】
更に、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０５〜０．２ｍａｓｓ％含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の真鍮合金。
【請求項８】
更に、Ａｓ、Ｓｂからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０３〜０．１５ｍａｓｓ％含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の真鍮合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合金の技術分野に属し、具体的には無鉛の、切断が容易な、耐腐食性真鍮合金に関し、特に、優れた熱成形性を有する、無鉛の、切断が容易な、耐腐食性真鍮合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃ３６０００、ＺＣｕＺｎ３８Ｐｂ２といった鉛含有真鍮は、１〜４ｗｔ％の鉛を添加することによって得られるその優れた切断性及び良好な耐腐食性、並びにその低いコストから、電子分野、機械分野、配管分野等において重要な基材として使用されてきた。しかしながら、鉛含有真鍮は製造プロセス及び使用中に環境を汚染する場合があり、ヒトの健康を脅かす場合がある。ＵＳ、ＥＵ等の先進国及び地域は、鉛含有製品の製造、販売、使用を徐々に禁止するための、ＮＳＦ−ＡＮＳＩ３７２、ＡＢ−１９５３、ＲｏＨＳといった基準及び法令を、良好に施行している。
【０００３】
現在、主にＢｉ、Ｓｂ又はＳｉでＰｂを置換することによって切断性が達成され、かつ他の元素を適度に添加することによって真鍮合金の全体的な性能が改善された、無鉛真鍮に関する多数の研究が行われている。
【０００４】
しかしながら、Ｂｉ−真鍮の熱成形性は低いため、熱成形中に容易に欠陥が発生し、また複雑な製品の成形が困難となり、またＢｉ−真鍮は溶接性も低い。その一方でＢｉは希少な貴金属であり、ＢｉによるＰｂの置換は産業レベルで大規模に実装できない。更に、国内外の製鋼業者が提供するＢｉ−真鍮ロッドを用いて弁体を鍛造し、この弁を組み立てると、アニーリングによって組み立て応力を除去するのは不便であるため、様々な度合いのクラックがアンモニア蒸気着色実験において見られる。
【０００５】
最近では、国内において無鉛の切断が容易なＳｂ−真鍮が開発されているが、Ｓｂはそれ自体が毒性を有し、使用プロセスにおいてＳｂ−真鍮から極めて容易に放出され、Ｓｂ−真鍮の蛇口、弁といった水に関連する製品の水中へのＳｂの放出量は、ＮＳＦ試験によって試験した結果、基準として明示されている０．６μｇ／Ｌより遥かに高く、従って環境汚染及びヒトの健康に対する脅威といった隠れた問題が存在し、上記Ｓｂ−真鍮は配管構成部品には応用できない。
【０００６】
Ｓｉ−真鍮は、無鉛の切断が容易な真鍮に関する研究の焦点であり、かなりの数の特許が取得されている。例えば特許文献１は、切断が容易なＳｉ−真鍮合金及びその製造方法を開示しており、このＳｉ−真鍮の化学的組成は：５９．２〜６５．５ｗｔ％のＣｕ；０．３５〜０．９ｗｔ％のＳｉ；０．０４〜０．２５ｗｔ％のＰｂ；０．２２〜０．３８ｗｔ％のＰ；０．００５〜１．１ｗｔ％の他の元素；残部のＺｎ及び不純物を含む。このＳｉ−真鍮は良好な熱成形性及び切断性を有するものの、耐腐食性が低く、特に応力腐食に対する耐性が低く、これは製品検査要件を満たすことができず、また製造された全ての弁にアンモニア蒸気着色実験でクラックが見られる。特許文献２は：７１．５〜７８．５ｗｔ％のＣｕ；２．０〜４．５ｗｔ％のＳｉ；０．００５〜０．０２ｗｔ％のＰｂ；残部のＺｎを含む、少量のＰｂを含む切断が容易な真鍮合金を開示している。この合金の連鋳構造は嵩高く不均一であるため、熱間作業性が低く、複雑な製品の成形に適用できない。実際の製造においては、連鋳構造の改善には熱間押出が必要である場合が多く、これはコストの上昇及び資源の浪費を必然的に伴い、技術の推進を達成するのは困難である。特許文献３は：６９〜８８ｗｔ％のＣｕ；２〜５ｗｔ％のＳｉ；０．０００５〜０．４ｗｔ％のＺｒ；０．０１〜０．２５ｗｔ％のＰ；残部のＺｎを含む精製した粒子を用いた、銅系合金鋳物を開示している。この合金鋳物の性能は、合金にＺｒの精製した粒子を添加することによって改善されるが、ジルコニウム資源は希少かつ高価であり、またその一方でジルコニウムは酸素及び硫黄といった酸化媒体と極めて容易に結合してスラグに変化して作用しなくなり、これは廃棄材料の精錬におけるジルコニウムの多大な損失を引き起こし、合金の再生性が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】中国特許出願第２００８１０１６３９３０．３号
【特許文献２】中国特許出願第２００５８００４６４６０．７号
【特許文献３】中国特許第２００５８００１９４１３．３号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術の欠点を克服するために、本発明は、優れた熱成形性を有する、無鉛の、切断が容易な、耐腐食性真鍮合金を提供する。本発明の真鍮合金は、全体的な性能が良好であり、水道の蛇口、弁、導管接合部、電子機器、自動車、機械装置等の構成部品の製造に使用できる。
【０００９】
本発明の目的は、以下の技術的な解決法によって達成される。
【００１０】
本発明は：７４．５〜７６．５ｗｔ％のＣｕ；３．０〜３．５ｗｔ％のＳｉ；０．１１〜０．２ｗｔ％のＦｅ；０．０４〜０．１０ｗｔ％のＰ；残部のＺｎ及び避けられない不純物を含む、優れた熱成形性を有する、無鉛の、切断が容易な耐腐食性真鍮合金を提供する。
【００１１】
好ましくは、この真鍮合金のＣｕ含有量は７５〜７６ｗｔ％である。
【００１２】
好ましくは、この真鍮合金のＳｉ含有量は３．１〜３．４ｗｔ％である。
【００１３】
好ましくは、この真鍮合金のＰ含有量は０．０４〜０．０８ｗｔ％である。
【００１４】
好ましくは、この真鍮合金は更に、Ｂ、Ａｇ、Ｔｉ、ＲＥからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．００１〜０．０１ｗｔ％含む。
【００１５】
好ましくは、この真鍮合金のＢ、Ａｇ、Ｔｉ、ＲＥの含有量は０．００１〜０．００５ｗｔ％である。
【００１６】
好ましくは、この真鍮合金は更に、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含み、Ｐｂの含有量は０．０１〜０．２５ｗｔ％、Ｂｉの含有量は０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｓｅの含有量は０．００５〜０．４ｗｔ％、Ｔｅの含有量は０．００５〜０．４ｗｔ％である。
【００１７】
好ましくは、この真鍮合金は更に、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０５〜０．２ｗｔ％含む。
【００１８】
好ましくは、この真鍮合金は更に、Ａｓ、Ｓｂからなる群から選択される少なくとも１つの元素を０．０３〜０．１５ｗｔ％含む。
【００１９】
本発明は、Ｃｕの含有量を７４．５〜７６．５ｗｔ％に制御することによって、真鍮の腐食に関する問題を良好に解決する。Ｃｕの含有量が７６．５ｗｔ％を超えると、これは製品の原材料のコストの上昇、製品の鍛造性の低下につながる。Ｃｕの含有量が７４．５ｗｔ％未満であると、合金の機械的特性、特に伸長率が望ましくないものとなる。脆性かつ高硬度の富Ｓｉ相は、本発明の合金に特定の量のＳｉを添加することによって形成でき、これは切屑破壊作用を有し、従って真鍮の切断性を改善できる。Ｓｉの含有量が３．５ｗｔ％を超えると、合金の可塑性が低下するため、Ｓｉの含有量が３．５ｗｔ％を超えるのは賢明でない。またＳｉの含有量が３．０ｗｔ％未満であると、切断性及び鍛造性が望ましくないものとなるため、Ｓｉの含有量は３．０ｗｔ％未満とならないようにするべきである。
【００２０】
Ｆｅ、Ｐを本発明の合金に同時に添加するものとする。Ｆｅ、Ｓｉは高融点のＦｅ−Ｓｉ化合物を形成でき、この化合物は粒子の形態でマトリクス内に均一に分散し、これにより富Ｓｉ相が更に均一に分散して合金の切断性および熱成形性を促進する。その一方でＦｅ−Ｓｉ化合物は熱間作業における再結晶化中に粒子が迅速に成長するのを防止でき、これによって合金の熱成形性が更に改善される。Ｐもまた合金中の富Ｓｉ相の分散を改善でき、熱成形性を促進できる。本発明における、Ｆｅ、Ｐを同時に添加することによる熱成形性の改善は、Ｆｅ、Ｐを別個に添加する場合より優れており、Ｆｅ、Ｐの存在によって合金の構造は微細かつ均質になり、これにより強度が上昇し、連鋳後の熱間押出を用いることなく適用要件を満たすことができる。Ｆｅの含有量は０．１１〜０．２ｗｔ％の範囲内に制御するべきであり、またＰの含有量は０．０４〜０．１０ｗｔ％の範囲内に制御するべきである。この含有量が上記下限値未満となると、熱成形性の改善が明らかでなくなる。また上記含有量が上記上限値を超えると、合金の成形性及び機械的性能が低下する。
【００２１】
Ｂ、Ａｇ、Ｔｉ、ＲＥの選択的な添加は、粒子の脱酸化及び精製、並びに熱間作業性の更なる改善のためのものである。添加量は０．０１ｗｔ％以下とすることが賢明であり、この量が多すぎると、合金溶融物の流動性が低下する。
【００２２】
切断が容易な真鍮の廃棄材料の再生及び再使用は市場において一般的であることを考慮すると、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅを合金に添加できる。Ｐｂの含有量は０．０１〜０．２５ｗｔ％、Ｂｉの含有量は０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｓｅの含有量は０．００５〜０．４ｗｔ％、Ｔｅの含有量は０．００５〜０．４ｗｔ％である。
【００２３】
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉから形成された金属間化合物は、合金の耐摩耗性を向上させることができ、Ａｌも合金の強度及び耐摩耗性を向上させることができる。Ｓｎ、Ａｌの添加は、合金の強度及び耐腐食性の向上を目的としたものである。更にこれらの合金形成元素の添加は、合金の応力腐食耐性に関しても有益である。これらの合金形成元素の添加量は０．０５〜０．２ｗｔ％である。この量が少なすぎると、耐摩耗性の向上効果が明らかでなくなり、この量が多すぎると、機械的性能に悪影響がある。
【００２４】
Ａｓ、Ｓｂの添加は、脱亜鉛腐食耐性の更なる向上を目的としたものである。Ａｓ、Ｓｂの添加量は０．０３〜０．１５ｗｔ％である。この量が上限値を超えると、金属の放出量が基準を超え、この合金を携帯用給水システムの構成部品において使用できなくなる。
【００２５】
本発明の合金の製造方法は、バッチ形成、精錬、水平連鋳、表層剥離、熱間鍛造を含み、水平連鋳の温度は９９０〜１０６０℃であり、熱間鍛造の温度は６５０〜７６０℃である。本発明の真鍮合金を製造するためのプロセスチャートを図１に示す。
【００２６】
従来技術における無鉛の切断が容易な真鍮は、Ｃｕ−Ｚｎ二元系にＳｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｐ等を添加することによって、その切断性及び耐腐食性を改善する。Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐは、本発明の無鉛の、環境に優しい真鍮の主要な添加元素である。Ｆｅ、Ｓｉは高融点のＦｅ−Ｓｉ化合物を形成でき、この化合物は粒子の形態でマトリクス内に均一に分散し、これにより富Ｓｉ相が更に均一に分散して合金の切断性および熱成形性を促進する。その一方でＦｅ−Ｓｉ化合物は熱間作業における再結晶化中に粒子が迅速に成長するのを防止でき、これによって合金の熱成形性が更に改善される。Ｐの添加もまた合金中の富Ｓｉ相の分散を改善でき、熱成形性を促進できる。本発明における、Ｆｅ、Ｐを同時に添加することによる熱成形性の改善は、Ｆｅ、Ｐを別個に添加する場合より優れており、合金の熱成形性は大幅に促進され、その一方で優れた機械的特性、切断性、耐腐食性が得られる。次に、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐを添加した後にＢ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｒｅを選択的に添加して、構造を更に精製し、合金の熱間作業性を最高レベルまで促進する。Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｉの選択的な添加により、優れた熱成形性、高い強度、高い耐摩耗性を有する、無鉛の耐腐食性合金が得られる。上述の合金をベースとしたＰＢ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅの更なる選択的な添加により、優れた熱成形性、切断性を有する無鉛合金が得られ、これは再生及び再使用に好都合である。Ｓｂ、Ａｓの選択的な添加により、優れた熱成形性、脱亜鉛腐食耐性、高い強度、耐摩耗性を有する無鉛合金が得られる。
【００２７】
具体的には、本発明による真鍮合金は、従来技術と比べて少なくとも以下のような有益な効果を有する。
【００２８】
本発明に従ってＦｅ、Ｐを同時に添加することによって得られる合金は、良好な熱成形性を有し、複雑な製品の成形に特に適している。製造コストは低下し、押出及び水平連鋳インゴットを用いた直接熱間鍛造を行うことなくプロセスが簡略化される。
【００２９】
Ｐｂ、Ｃｄ等の非毒性元素を本発明による真鍮合金に添加し、その一方で水中への合金形成元素の放出量はＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００８に適合するため、この合金は無鉛の環境に優しい合金となる。更に合金に少量のＰｂを添加できるため、廃棄材料の再生に関する問題は良好に解決される。
【００３０】
本発明による真鍮合金は、（耐腐食性、耐摩耗性、機械的性能等の）良好な有用性、（熱成形性、切断性、溶接性等の）加工特性を有し、水道の蛇口、弁、導管接合部、電子機器、自動車、機械装置等の構成部品の製造に使用でき、特に鋳造、鍛造、押出による携帯用給水システムの構成部品（水道の蛇口、様々な弁等）の製造に適している。
【００３１】
本発明による合金の熱成形性は、鋳造されたままの状態のＳｉ−真鍮Ｃ６９３００、Ｂｉ−真鍮、従来のＰｂ−真鍮Ｃ３６０００より優れており、本発明による合金は、複雑な形状の製品へと成形でき、押出を行うことなく要件を満たし、従って市場競争に関する利益を高める。
【００３２】
本発明による合金の応力腐食耐性及び脱亜鉛腐食耐性は、Ｂｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００、その他の真鍮合金より優れている。
【００３３】
本発明による合金の耐摩耗性は、鋳造されたままの状態のＳｉ−真鍮Ｃ６９３００、Ｂｉ−真鍮、従来のＰｂ−真鍮Ｃ３６０００より優れている。
【００３４】
本発明による合金は、優れた全体的な性能を有し、その切屑形状及び切断性はＳｉ−真鍮Ｃ６９３００、Ｂｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００と同等であり、その機械的性能（引張強度及び伸長率を含む）は従来のＢｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００より僅かに上である。その一方で、本発明による合金の、水中への有毒な金属元素の放出量は、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００８の基準を満たし、この合金は環境に優しい材料に属する。従って本発明による合金は、市場において更に幅広い用途が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明による真鍮合金を製造するためのプロセスチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の技術的な解決法を、以下の実施例と共に更に例示する。
【実施例】
【００３７】
表１〜４は、本発明の実施例による合金の組成を示す。本発明による合金Iの特定の実施例は表１の合金Ａ０１〜Ａ０５であり、本発明による合金IIの特定の実施例は表２のＢ０１〜Ｂ０５であり、本発明による合金IIIの特定の実施例は表３のＣ０１〜Ｃ０４であり、本発明による合金IVの特定の実施例は表４のＤ０１〜Ｄ０４であり、表５は、比較のために使用される合金１〜１１の組成を示し、比較のために使用される合金１は、日本の三宝伸銅工業社のＣ６９３００の組成と一致し、比較のために使用される合金１１は合金Ｃ３６０００と同一の組成を有する。
【００３８】
本発明による合金及び比較のために使用される合金の両方を、図１に示すプロセスに従って、同一の仕様を有する丸型ロッドへと精錬を通して鋳造した。具体的な調製プロセスは、バッチ形成、精錬、水平連鋳、表層剥離、熱間鍛造であり、水平連鋳の温度は９９０〜１０６０℃であり、熱間鍛造の温度は６８０〜７６０℃であった。
【００３９】
上述の実施例及び比較のために使用される合金の性能試験を、以下のように実施する。具体的な試験項目及び基準は以下の通りである。
【００４０】
１．機械的性能
合金の機械的性能を、ＧＢ／Ｔ２２８−２０１０に従って試験した。本発明による合金及び比較のために使用される合金の両方を加工して、直径１０ｍｍの標準試験試料とし、引張試験を室温で実施して、様々な合金の機械的性能を試験した。結果を表６〜１０に示した。
【００４１】
２．切断性
本発明による合金及び比較のために使用される合金を、直径３４を有するロッドに加工した後、同一のカッター、切断速度、供給量を用いて、各合金から長さ２００ｍｍの３つの平行な試料を切り取った。カッターのモデルはＶＣＧＴ１６０４０４−ＡＫ  Ｈ０１、回転速度は５７０回転／分、供給速度は０．２ｍｍ／回転、カットバックは１辺あたり２ｍｍである。ＢＵＡＡ（北京航空航天大学が開発した「ブローチ削り、ホブ加工、穿孔、研削のための汎用切断力試験機器（動力計）」を用いて、本発明による合金及び比較のために使用される合金の切断耐性を測定し、切屑を回収した。
【００４２】
各種の合金の切屑をＧＢ／Ｔ１６４６１−１９９６に従って評価した。
【００４３】
0006335194.tif 000002
【００４４】
は針状の切屑及び単一体の切屑が主であったことを表し、「○」はアーク切断が主であり錐状の切屑がなかったことを表し、「△」は短い円錐螺旋状の切屑が見られたことを表し、「×」は長い円錐螺旋状の切屑が見られたことを表す。
【００４５】
許容可能な良好な切断性Ｃ３６０００を基準として、切断力の値に従って、即ち以下の式に従って切断性を評価した。
Ｘ＝（Ｃ３６０００の切断力／被試験合金の切断力）×１００％
【００４６】
「Ｘ」≧８５％である場合、被試験合金の切断性は優れているものと考えられ、
【００４７】
0006335194.tif 000003
【００４８】
で表される。８５％＞「Ｘ」≧７５％である場合、被試験合金の切断性は中程度であるものと考えられ、「○」で表される。７５％＞「Ｘ」≧６５％である場合、被試験合金の切断性は普通であるものと考えられ、「△」で表される。「Ｘ」＜６５％である場合、被試験合金の切断性は不十分であるものと考えられ、「×」で表される。具体的な結果を表６〜１０に示した。
【００４９】
３．脱亜鉛腐食耐性
ＧＢ／Ｔ１０１１９−２００８に従って脱亜鉛試験を実施した。本発明による合金及び比較のために使用される合金から作製されたロッドの異なる部分を切断することによって、１０ｍｍ×１０ｍｍの切断寸法の３つの平行な試料を得た。象嵌された試験試料を塩化銅溶液中に配置して、一定の温度で２４時間腐食させ、その後試料を薄片に切断して、金属組織試験用標本とした。電子金属組織顕微鏡下で観察を行い、脱亜鉛層の平均深さを較正した。結果を表６〜１０に示した。
【００５０】
４．応力腐食耐性
試験材料：本発明による合金及び比較のために使用される合金から加工したロッド、鍛造による鋳物製品、１／２インチサイズの角度付き弁。
外部負荷モード：ユニオン継手を用いて流入口／流出口に負荷を与えた。トルクは９０Ｎｍであった。
組み立て済み製品の応力をアニーリングせずに除去した。
試験条件：濃度１４％のアンモニア
時間：８時間
判定方法：アンモニアの蒸気によって着色された試験試料の表面を、倍率１５倍で観察した。
【００５１】
８時間に亘ってアンモニア蒸気で着色した後、試験試料を取り出して水で洗浄し、その表面の腐食産物を室温において５％の硫酸溶液で洗浄し、水ですすぎ、風乾した。アンモニアの蒸気によって着色された表面を倍率１５倍で観察して、クラックが見られるかどうかを確認した。表面上にクラックが存在せず、腐食層が不明瞭であり、色が明るかった場合、これを
【００５２】
0006335194.tif 000004
【００５３】
として示す。表面上に明瞭なクラックが存在しないものの腐食層が明瞭であった場合、これを「○」として示す。表面上に微小なクラックが存在した場合、これを「△」として示す。表面上に明瞭なクラックが存在した場合、これを「×」として示す。結果を表６〜１０に示す。
【００５４】
５．熱間作業性
直径２９ｍｍの水平連鋳ロッドからの切断によって、長さ（高さ）４０ｍｍの試験試料を得た。６８０〜７５０℃の温度下で熱間鍛造による軸方向圧縮変形を実施し、後述の据込み率を用いてクラックの生成を観察した。表１〜４の合金の一部及び比較のために使用される合金１〜８の熱間鍛造性能を評価した。
据込み率（％）＝［（４０−ｈ）／４０］×１００％（ｈは熱間据込み加工後の試験試料の高さを表す。）
【００５５】
鍛造用の試験試料の表面が平滑かつ清浄であり、いずれのクラックも有しない場合、これは優れているものと見做され、「○」として示される。試験試料の表面が比較的粗いものの明瞭なクラックを有しない場合、これは良好であるものと見做され、「△」として示される。視認可能なクラックが試験試料の表面上に存在する場合、これは「×」として示される。結果を表１１〜１５に示した。
【００５６】
６．水中への金属の放出量
本発明による合金及び比較のために使用される合金に関して、ＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００８の基準に従って、水中への金属の放出量を測定した。実験用試料はロッドから鍛造及び形成された弁であった。検出機器は誘導結合プラズマ質量分析（Ｖａｒｉａｎ  ８２０−ＭＳ  Ｉｃｐ質量分析装置）であった。時間は１９日かかった。検出結果を表１６に示した。
【００５７】
７．耐摩耗性試験
合金の耐摩耗性に関する実験を、ＧＢ／Ｔ１２４４４．１−１９９０（金属の摩耗に関する試験方法）に従って実施した。４５＃鋼鉄を上側試験試料として使用した。表１〜５の合金から、直径３０ｍｍ、中央の孔の直径１６ｍｍ、長さ（高さ）１０ｍｍのリング状試験試料（下側試験試料）を作製した。一般的な機械用潤滑油を用いて試験試料を均一に潤滑し、９０Ｎの実験用圧力下において約１８０回転／分の安定した回転速度で摩耗実験を実施した。摩耗時間が３０分に達したら試験試料を取り外し、洗浄及び乾燥の後に計量して、摩耗前後の試験試料の重量の変化を比較した。表１７〜１８を参照されたい。摩耗後の重量の損失が少ないほど、合金の耐摩耗性は良好であった。
【００５８】
【表１】
0006335194.tif 000005
【００５９】
【表２】
0006335194.tif 000006
【００６０】
【表３】
0006335194.tif 000007
【００６１】
【表４】
0006335194.tif 000008
【００６２】
【表５】
0006335194.tif 000009
【００６３】
【表６】
0006335194.tif 000010
【００６４】
【表７】
0006335194.tif 000011
【００６５】
【表８】
0006335194.tif 000012
【００６６】
【表９】
0006335194.tif 000013
【００６７】
【表１０】
0006335194.tif 000014
【００６８】
以上の結果から、本発明による合金I、II、IIIの脱亜鉛層の平均深さは全て１００μｍ未満であり、これは比較のために使用される合金８〜１１より大幅に優れており、比較のために使用される合金１と同等であることが分かる。本発明による合金IVの脱亜鉛腐食耐性は優れており、脱亜鉛層の平均深さは１０μｍ以内であり、これは脱亜鉛腐食が発生していないと見做すことができる。この合金は、弱酸性の水又は高濃度の塩化物塩が存在する状況に特に適している。
【００６９】
本発明による合金全ての引張強度は、比較のために使用される合金２、５、１０の引張強度より高く、これらの伸長率は比較のために使用される合金３、４、６、７、８の伸長率より高い。本発明による合金の切屑形状及び切断性は、比較のために使用される合金１と同等であり、比較のために使用される合金５より優れている。本発明による合金の応力腐食耐性は、比較のために使用される合金１０、１１の応力腐食耐性より大幅に優れている。結論として、本発明による合金は優れた機械的性能、切断性、脱亜鉛腐食耐性、応力腐食耐性を有しており、これは適用要件をより良好に満たすことができる。
【００７０】
【表１１】
0006335194.tif 000015
【００７１】
【表１２】
0006335194.tif 000016
【００７２】
【表１３】
0006335194.tif 000017
【００７３】
【表１４】
0006335194.tif 000018
【００７４】
【表１５】
0006335194.tif 000019
【００７５】
このデータは、本発明による合金の据込み率が、同一の鍛造温度において、比較のために使用される合金１〜８、１０の据込み率より大幅に高く、比較のために使用される合金１１の据込み率以上であることを示している。本発明による合金はより優れた熱間鍛造性を有し、複雑な形状の鋳物製品により適しており、従って市場競争において大きな利点を有することが分かる。
【００７６】
【表１６】
0006335194.tif 000020
【００７７】
上のデータは、本発明による合金の水中へのＰｂ放出量は、合金Ｃ３６０００のＰｂ放出量より大幅に少なく、水中への他の元素の放出量も、携帯用水に関するＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００８の基準の要件を満たしている。これは携帯用給水システムの構成部品の製造に適している。その一方で合金Ｃ３６０００の水中へのＰｂ放出量は、携帯用水に関するＮＳＦ／ＡＮＳＩ６１−２００８の基準よりはるかに高く、これは携帯用給水システムの構成部品の製造に適していない。
【００７８】
【表１７】
0006335194.tif 000021
【００７９】
【表１８】
0006335194.tif 000022
【００８０】
表１７〜１８の統計的結果を用いて、本発明による合金、Ｃ６９３００、従来のＢｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００の耐摩耗性を評価する。この結果は、本発明による合金の耐摩耗性が、比較のために使用される合金１０（従来のＢｉ−真鍮）、合金１１（即ちＣ３６０００）の耐摩耗性より大幅に優れており、また本発明による合金が、比較のために使用される合金１（即ちＣ６９３００）と比較しても、耐摩耗性に関して利点を有することを示している。
【００８１】
以上の結果全てから、本発明による合金は優れた全体的な性能を有し、その切屑形状及び切断性は、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００、Ｓｉ−真鍮Ｃ６９３００の切屑形状及び切断性と同等であり、その耐腐食性は従来のＢｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００の耐腐食性より大幅に優れており、Ｓｉ−真鍮Ｃ６９３００以上であることが分かる。従来のＢｉ−真鍮、Ｐｂ−真鍮Ｃ３６０００、Ｓｉ−真鍮Ｃ６９３００と比較して、本発明による合金の熱成形性及び耐腐食性は、大幅な改善を示している。その一方で、本発明による合金の、水中への有毒な金属元素の放出量は、ＮＳＦ検出基準の要件を満たしており、本発明による合金は環境に優しい材料に属する。従って本発明による合金は、市場において更に幅広い用途が期待される。
【００８２】
以上の実施例は例示を目的として記載されており、本発明を限定する意図はない。請求項の精神又は範囲から逸脱することなく本発明にいずれの修正及び変更を加えることは、本発明の保護範囲内であると考えられる。
【図１】
0006335194.tif 000023