(57)【要約】【課題】バルブや水栓等の接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の素材として好適に用いられる銅基合金であって、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することを実現したＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットとこれを用いた銅基合金の製造方法並びに銅基合金とこの合金を用いた鋳塊・製品を提供する。【解決手段】Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させたＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを溶製し、この銅インゴットを銅合金材料と共に溶解することで、Ｂｉ、Ｓｅを銅合金材料中に微細分散させて歩留を改善し、鋳造欠陥を抑制した銅基合金の製造方法である。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させて溶製したことを特徴とするＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴット。
【請求項２】
Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させたＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを溶製し、この銅インゴットを銅合金材料と共に溶解することで、Ｂｉ、Ｓｅを銅合金材料中に微細分散させて歩留を改善し、鋳造欠陥を抑制したことを特徴とする銅基合金の製造方法。
【請求項３】
Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させてＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを溶製し、この銅インゴットを銅合金材料及びＮｉ添加用合金と共に溶解することで、Ｂｉ、Ｓｅを銅合金材料中に微細分散させて歩留を改善し、鋳造欠陥を抑制したことを特徴とする銅基合金の製造方法。
【請求項４】
前記Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを銅合金材料の溶解前、または溶解中に添加して溶解した請求項２又は３に記載の銅基合金の製造方法。
【請求項５】
前記銅合金材料は黄銅或いは青銅である請求項２乃至４の何れか１項に記載の銅基合金の製造方法。
【請求項６】
前記Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットの融点を銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下とした請求項２乃至５の何れか１項に記載の銅基合金の製造方法。
【請求項７】
前記Ｎｉ添加用合金の融点を銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下とした請求項２乃至６の何れか１項に記載の銅基合金の製造方法。
【請求項８】
請求項２乃至７の何れか１項に記載の銅基合金の製造方法により製造された銅基合金。
【請求項９】
請求項８に記載の銅基合金を用いて製造した鋳塊と加工成形された接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブや水栓等の接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の素材として用いられるＢｉ、Ｓｅを含有した銅基合金に関し、特に、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することを可能にしたＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットとこれを用いた銅基合金の製造方法並びに銅基合金とこの合金を用いた鋳塊・製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
合金のうち、特に青銅鋳物（ＣＡＣ４０６）は、鋳造性、切削性、耐食性に優れ、溶融時の湯流れが良好であり、複雑な形状の鋳物部品に適しているため、従来より、バルブ、コック、継手等の一般配管器材などにも多く用いられている。このＣＡＣ４０６は、健全な鋳物が得られやすく、重量比で５％程度のＰｂを含有しているので、被削性が特に良好であり、この種の配管器材用の給水栓金具に多く使用されている。しかし、この青銅合金をバルブ等の給水栓金具の材料に使用する場合、鋳物にほとんど固溶されることなく含有されている鉛が水中に溶出して水質を悪化させ、人体や環境に悪影響を与える結果となる。そこで、近年、鉛溶出基準の改正が行われ、従来から切削性を向上させるために添加されてきたＰｂの代替元素として、Ｂｉ等を含有した銅合金が開発されており、例えば、ＰｂをＳｅとＢｉで置換し、鉛の含有量を少なくした青銅鋳物の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）は、約６０〜９０重量％のＢｉと残部であるＳｅとから主として構成され、Ｂｉ／Ｓｅの重量比が１．８〜５であるＢｉ−Ｓｅ焼結製品を作成する工程と、このＢｉ−Ｓｅ焼結製品を溶融してＢｉ−Ｓｅ添加剤製品を作成する工程と、このＢｉ−Ｓｅ添加剤製品を溶融した合金に添加する工程から構成され、これにより、ＢｉとＳｅを含有した無鉛快削性銅合金を製造する方法である。
【特許文献１】米国特許第５６１４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者によって、米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）に示されたＢｉ−Ｓｅの添加方法について検証を行ったところ、米国特許第５６１４０３８号公報に示す方法は、銅若しくは青銅など、Ｚｎ含有量の低い合金に対しては有効な方法であるが、米国特許第５６１４０３８号公報に示す方法で、Ｂｉ−ＳｅをＺｎ含有量が３０〜４０％である黄銅に添加すると、Ｚｎの蒸気圧が高いために、ＳｅやＳｅ−Ｚｎ化合物が溶湯上方に持ち上げられ、これらの物質が溶湯中及び大気中等の酸素と結合して垢を生じ、Ｓｅ、Ｂｉの歩留を低下させることが判明した。この検証結果について、以下に説明する。
【０００５】
実験は２ｋｇ高周波炉によって行い、Ｂｉ−Ｓｅ添加用合金は焼結合金を不活性雰囲気中で溶製したものを用いた。Ｓｅの歩留は０．２４mass％を１００％とし、Ｂｉの歩留は０．４８mass％以上のものを１００％とした。各サンプルのＺｎ含有量と、Ｓｅ、Ｂｉの含有量及び歩留を表１に示し、各サンプルの出湯温度（溶解炉からのサンプル抽出時における炉内の溶融金属（溶湯）温度）及びＺｎ蒸気圧を表２に示す。また、表１及び表２で示すＺｎ含有量に対するＳｅの歩留とＺｎ蒸気圧の関係をグラフ化したものを図１に示す。なお、図中の値は各サンプルを抽出した際の溶湯温度を示している。同図からも明らかなように、Ｚｎ含有量が増加し、２１．９mass％を超えたところから、Ｓｅの歩留が急激に減少していることがわかる。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
【表２】
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【０００８】
上記したように、Ｓｅ−Ｚｎ化合物や単独のＳｅが溶湯中及び大気中等の酸素と結合して生じた垢は、鋳造時に異物として鋳塊中に残って鋳物欠陥となる。図２は、米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）に示されたＢｉ−Ｓｅの添加方法により溶製した連続鋳造品の鋳肌面を示す外観写真であり、図３は、この鋳肌面を切削加工した後の外観写真である。図２及び図３に示すように、鋳肌には異物が発生していることがわかる。この異物を電子線マイクロアナライザーにより分析した結果を表３に示す。分析元素中のＺｎ、Ｓｅ、Ｏは、Ｓｅ若しくはＺｎＳｅが酸化したことを示している。また、Ｃｌ、Ｎａ、Ｋは、鋳塊を鋳造するときに使用するフラックス成分であり、上記酸化物を中心にフラックスを同時に巻き込んだものである。
【０００９】
【表３】
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【００１０】
米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）に示されたＢｉ−Ｓｅの添加工程を、比較例Ｎｏ.１、２として図４に示すと共に、図中の比較例Ｎｏ.３〜１０は、米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）に示されたＢｉ−Ｓｅの添加工程に、さらにＮｉ添加用合金を添加して、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果を図ったものである。比較例Ｎｏ.１〜１０について、Ｂｉ、Ｓｅの歩留及び鋳物評価を表４に示す。表４において、上記した異物が発生したものを×とした。Ｂｉ−Ｓｅ母合金の添加時期、Ｎｉの添加方法、並びに出湯温度を図４に示す組み合わせで溶解したが、比較例Ｎｏ.１、２についてのＳｅの歩留は２０％以下であり、Ｎｉ添加用合金を溶解した比較例Ｎｏ.３〜１０についても、Ｓｅの歩留は２０％以下であった。また、比較例Ｎｏ.１〜１０のすべての鋳塊には、図２及び図３に示す異物が発生し、健全なものは得られなかった。しかも、Ｂｉの歩留も４０％以下と低い。
【００１１】
【表４】
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【００１２】
以上のことから、米国特許第５６１４０３８号公報（特許文献１）に示されたＢｉ−Ｓｅの添加方法により、Ｂｉ−Ｓｅ母合金を黄銅に添加すると、加熱時若しくは溶湯投入時に、Ｂｉ−Ｓｅ母合金の表面Ｓｅが酸化されてしまい、Ｓｅ及びＢｉの溶湯への拡散が妨げられて歩留が低下する。また、酸化されたＢｉ−Ｓｅ母合金は、垢として湯面に浮上したり、鋳塊に巻き込まれて鋳造欠陥を生じる。しかも、このような鋳塊中に含有されたＢｉは、分散が悪いために結晶粒界の一部に凝集し、鋳造品や加工後の製品を著しく脆化させたり、熱処理時に火割れと称される割れが生じる。
【００１３】
本発明は、上記の課題点に鑑み、鋭意研究の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、バルブや水栓等の接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の素材として好適に用いられる銅基合金であって、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することを実現したＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットとこれを用いた銅基合金の製造方法並びに銅基合金とこの合金を用いた鋳塊・製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させて溶製したＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットである。
【００１５】
請求項２に係る発明は、Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させたＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを溶製し、この銅インゴットを銅合金材料と共に溶解することで、Ｂｉ、Ｓｅを銅合金材料中に微細分散させて歩留を改善し、鋳造欠陥を抑制した銅基合金の製造方法である。
【００１６】
請求項３に係る発明は、Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金中に微細分散させてＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを溶製し、この銅インゴットを銅合金材料及びＮｉ添加用合金と共に溶解することで、Ｂｉ、Ｓｅを銅合金材料中に微細分散させて歩留を改善し、鋳造欠陥を抑制した銅基合金の製造方法である。
【００１７】
請求項４に係る発明は、前記Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを銅合金材料の溶解前、または溶解中に添加して溶解した銅基合金の製造方法である。
【００１８】
請求項５に係る発明は、前記銅合金材料は黄銅或いは青銅とした銅基合金の製造方法である。
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットの融点を銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下とした銅基合金の製造方法である。
【００２０】
請求項７に係る発明は、前記Ｎｉ添加用合金の融点を銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下とした銅基合金の製造方法である。
【００２１】
請求項８に係る発明は、上記銅基合金の製造方法により製造された銅基合金である。
【００２２】
請求項９に係る発明は、上記銅基合金を用いて製造した鋳塊と加工成形された接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の製品である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る発明によると、Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを用いることで、特に、黄銅材料中にＳｅを微細分散させることは勿論、Ｂｉも微細分散させることが可能となり、これにより、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制した銅基合金並びにその製造方法を実現することが可能となる。
【００２４】
請求項２乃至５に係る発明によると、特に、黄銅においては、Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを介してＳｅを添加することにより、ＳｅやＳｅ−Ｚｎ化合物がＺｎの蒸気圧によって、溶湯上方に持ち上げられるのを防ぎ、これらの物質が溶湯中及び大気中等の酸素と結合する割合を減らすことができ、黄銅材料中にＳｅ、Ｂｉを微細分散させることが可能となり、これにより、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することができる銅基合金の製造方法を提供することが可能となる。さらに、Ｂｉ含有合金に特有である焼き割れや、凝集したＢｉによる脆化を防止することが可能となる。
【００２５】
請求項６に係る発明によると、銅合金材料中のＳｅの溶解を遅らせて、長時間溶融状態であることによるＳｅの酸化を防ぎ、さらに、銅合金材料と共に溶解するＮｉ添加用合金の融点に近づけることで、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果をより促進させることが可能となる。
【００２６】
請求項７に係る発明によると、溶湯温度の上昇を防ぐと共に、早期にＮｉを溶融状態にして、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果をより促進させることが可能となる。
【００２７】
請求項８又は９に係る発明によると、Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを介してＳｅを添加することにより、ＳｅやＳｅ−Ｚｎ化合物がＺｎの蒸気圧によって、溶湯上方に持ち上げられるのを防ぎ、これらの物質が溶湯中及び大気中等の酸素と結合する割合を減らすことができ、黄銅材料中にＳｅ、Ｂｉを微細分散させることが可能となり、これにより、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することができ、切削性、耐食性等の性能に優れた銅基合金と、この合金を用いて製造した鋳塊と加工成形された接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の製品を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明における銅基合金並びにその製造方法の一実施形態を説明する。
本発明である銅基合金の製造方法は、Ｂｉ−Ｓｅ母合金をＺｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金（例えば、青銅合金）中に微細分散させて溶製したＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットを、銅合金材料（例えば、黄銅材料）に添加して溶解することにより、合金（黄銅）中にＢｉ、Ｓｅの微細分散を図ることができ、Ｂｉ、Ｓｅの歩留を改善して鋳造欠陥を抑制することを特徴としている。Ｚｎ含有量の上限値を２１．９mass％としたのは、上述した表１、表２及び図１より、Ｚｎ含有量が２１．９mass％を超えると、Ｓｅの歩留が急激に減少する点に基づく。
【００２９】
本実施形態では、Ｚｎ含有量が２１．９mass％以下の銅合金の一例として、青銅合金を用いて説明する。青銅合金はＺｎの蒸気圧が低いことから、Ｓｅの損耗を抑制したＢｉ−Ｓｅ添加用銅インゴット（以下、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットという）を得ることができ、また、このＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点は、銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下に設定され、これにより、Ｓｅの溶解を遅らせて、長時間溶融状態であることによるＳｅの酸化を防ぐことができる。さらに、銅合金材料と共に溶解するＮｉ添加用合金の融点を前記銅合金の融点と同等若しくはそれ以下としたことで、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果をより促進させることができる。本例では、銅合金材料として黄銅材料を対象としているが、この場合、融点が９５０℃〜１０５０℃であるＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを用いることが望ましい。これはＢｉ−Ｓｅ添加用インゴットが添加される銅合金の沸湯温度以下で溶解する温度であると共に、溶解後は直ちに出湯できる温度である。これにより、溶解後のＳｅが酸化されて、その歩留が低下してしまうのを防ぐことができる。このことからも、Ｂｉ−Ｓｅ添加用インゴットに青銅合金を用いることは理想的といえる。また、万が一、Ｓｅが溶湯中で酸化されたとしても、酸化されたＳｅの垢は細かく、致命的な鋳造欠陥を生じることはない。
【００３０】
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットとしては、例えば、Ｓｎ：２．８〜６．０mass％、Ｚｎ：１．０〜１２．０mass％、Ｂｉ：０．１〜４．４mass％、Ｓｅ：０．０５〜２．２mass％、残余Ｃｕである成分に代表されるが、これ以外の成分を最大１．０mass％含むものであってもよい。また、青銅に替えて、Ｂｉ−Ｓｅ母合金を、丹銅（Ｚｎ：２０mass％以下）、白銅（Ｚｎ：０．５mass％以下）、洋白（Ｚｎ：１３．５mass％以下）にそれぞれ添加して溶製してもよい。
【００３１】
Ｎｉ添加用合金を銅合金材料と共に溶解することで、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果等をより促進させる。Ｎｉ添加用合金は、Ｃｕ−Ｎｉインゴットなど融点が高い材料でも、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果は発揮されるが、望ましくは、銅合金材料の融点と同等若しくはそれ以下であるものを用いるとよい。本例では、銅合金材料として黄銅材料を対象としているが、この場合、融点が１０５０℃以下であるＮｉ添加用合金が好適である。これは、上述したように溶湯温度の上昇を防ぐためと、早期にＮｉを溶融状態にするためである。理想的にはＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点を下回るものがよい。また、Ｎｉ添加用合金の融点が低ければ、それにあわせて融点の低いＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを用いることは可能であるが、黄銅の溶解材料には、純銅など黄銅に比べて高融点材料があるので、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点をあまり低く設定すると、Ｓｅの溶融状態である時間が長くなり、Ｓｅが酸化されてその歩留が低下するので、むやみに融点の低いＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを用いることは避けるべきである。
【００３２】
Ｎｉ添加用合金としては、Ｃｕ−Ｎｉ合金、例えば、Ｎｉ含有黄銅、洋白（バネ用洋白を含む。Ｎｉの含有量が多く、融点は９５０〜１０５０℃である。）など、実施に応じて任意であるが、上述したように、実施に用いるＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点、銅合金材料の融点を考慮して選択することが好ましい。特に、使用するＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットよりも低い融点を有するＮｉ添加用合金を用いることで、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点に至る前に、溶湯中にＮｉを拡散させることができ、これにより、ＮｉによるＳｅの歩留向上効果等を好適に発揮させることができる。
【００３３】
このようにして製造される銅基合金としては、黄銅材料として、例えば、Ｃｕ：５８．０〜６４．０mass％、Ｓｎ：０．３〜２．０mass％、Ｂｉ：０．３〜２．５mass％、Ｓｅ：０．０１〜０．２５mass％、残余がＺｎである成分に代表されるが、これ以外の成分、例えば、Ｎｉ：０．１〜０．５mass％、Ｐ：０．０５〜０．１５mass％等を含むものであってもよい。
【００３４】
ここで、Ｂｉ−Ｓｅ母合金を青銅合金中に微細分散させた、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの金属組織について説明する。
図５は、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの金属組織写真であり、この金属組織写真は、１０ｋｇの角丁インゴットの中央部分を観察したもので、インゴットの平均的な金属組織である。このＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの金属組織は、平均結晶粒径３０μｍのＺｎＳｅ化合物と同１０μｍのＢｉが、Ｚｎ：７．８２mass％、Ｎｉ：０．１２mass％、Ｓｎ：４．３２mass％、残部Ｃｕからなるマトリックス中の結晶粒界に微細分散している。化学成分を表５に示す。
【００３５】
【表５】
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【実施例１】
【００３６】
次に、本発明の銅基合金について、Ｓｅ、Ｂｉの歩留、並びに鋳物評価を行った。
図６は、本発明における銅基合金の製造工程の一例を示した概略説明図であり、同図に示す各工程を経た実施例Ｎｏ.１〜１４について、Ｓｅ、Ｂｉの歩留、並びに鋳物評価を表６に示す。なお、鋳物評価は切削面の視認、及び切削面の浸透探傷試験（ＰＴ）により行い、欠陥のない極めて良好なものを◎、欠陥のない良好なものを○、異物が生じたものを×とした。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴット（融点９８０℃）の単独添加
実施例Ｎｏ.１
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、粉状銅合金材料中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。実施例Ｎｏ.１ではＮｉ添加用合金は添加していない。表６に示すように、Ｓｅの歩留は３０％以下、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、鋳肌には異物が発生した。
実施例Ｎｏ.２
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、粉状銅合金材料中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。実施例Ｎｏ.１と同様、Ｎｉ添加用合金は添加していない。表６に示すように、Ｓｅの歩留は３０％以下、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、鋳肌には異物が発生した。
【００３９】
Ｎｉ添加用合金（融点１２５０℃）とＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの併用
実施例Ｎｏ.３〜６は、Ｓｅの溶湯中での酸化を防止するために、Ｎｉを含有させている。Ｎｉの添加にはＣｕ−３０％ＮｉインゴットであるＮｉ添加用合金を使用した。Ｎｉ添加用合金の添加は最初の材料投入時に行う。
実施例Ｎｏ.３
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は６０〜７０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.４
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は５０〜６０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.５
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は５０〜６０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.６
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は４０〜５０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
【００４０】
Ｎｉ添加用合金（融点１０５０℃）とＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの併用
実施例Ｎｏ.７〜１０は、Ｓｅの溶湯中での酸化を防止するために、Ｎｉを含有させている。Ｎｉの添加には、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点に近い洋白合金（１７．２％Ｎｉ）であるＮｉ添加用合金を使用した。Ｎｉ添加用合金の添加は最初の材料投入時に行う。
実施例Ｎｏ.７
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は９０％以上、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない極めて良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.８
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は８０％以上、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない極めて良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.９
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は５０〜６０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.１０
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は４０〜５０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
【００４１】
Ｎｉ添加用合金（融点９００℃）とＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの併用
実施例Ｎｏ.１１〜１４は、Ｓｅの溶湯中での酸化を防止するために、Ｎｉを含有させている。Ｎｉの添加には、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点９８０℃より低いＮｉ含有黄銅（７．１５％Ｎｉ）であるＮｉ添加用合金を使用した。Ｎｉ添加用合金の添加は最初の材料投入時に行う。
実施例Ｎｏ.１１
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は９０％以上、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない極めて良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.１２
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶解前の粉状銅合金材料及びＮｉ添加用合金中に投入して加熱・溶融する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は８０％以上、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない極めて良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.１３
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰前の溶湯温度である１０００℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は５０〜６０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
実施例Ｎｏ.１４
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを、溶融した銅合金材料及びＮｉ添加用合金の溶湯中に投入して溶解する。溶湯は沸騰後の溶湯温度である１０５０℃で出湯する。表６に示すように、Ｓｅの歩留は４０〜５０％、Ｂｉの歩留は９０％以上であった。また、図７の鋳肌面の外観写真、及び図８の鋳肌面を切削加工した後の外観写真に示すように、鋳塊は欠陥のない良好なものが得られた。
【００４２】
このように、ＳｅをＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットとして、銅合金材料（黄銅合金）中に添加することにより、黄銅合金中におけるＳｅの歩留を向上することができ、また、Ｎｉ添加用合金と共に溶解することで、Ｓｅの歩留向上を確実なものとすることができる。特に、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットを黄銅合金の溶解前に炉中に投入することで、Ｓｅの歩留を大幅に向上することができる。また、Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴット、銅合金材料、Ｎｉ添加用合金を共に溶解した溶湯を、沸騰して１０５０℃に昇温することにより、溶湯中の脱ガスを行いつつ、銅合金中へのＳｅの歩留を向上することができるので、より欠陥のない銅基合金を得ることができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、Ｎｉ添加用合金の融点及びＮｉ含有量とＳｅの歩留の関係について検証し、その検証結果を表７に示し、Ｎｉ添加用合金の融点及びＮｉ含有量とＳｅ歩留の関係をグラフ化したものを図９に示す。
【００４４】
【表７】
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【００４５】
Ｎｉ添加用合金の融点により、Ｓｅの歩留が変化することがわかる。Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点は９８０℃であるが、それより融点の低いＮｉ添加用合金（融点９００℃）を用いると、Ｎｉ含有量が０．１mass％からＳｅの歩留改善効果が見られ、９０％以上の歩留を示しており、０．１５mass％以上ではＳｅの歩留に変化はない。
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットと融点が近いＮｉ添加用合金（融点１０５０℃）を用いると、Ｎｉ含有量が０．１mass％からＳｅの歩留改善効果が見られ、７０％以上の歩留を示す。しかし、Ｎｉを多量に添加するためにＮｉ添加用合金の溶解量を増加すると、溶解時間が長くなり、Ｎｉ含有量の増加に従って徐々にＳｅの歩留が低下する。
Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットより融点が高いＮｉ添加用合金（融点１２５０℃）を用いると、溶湯温度は最大１０５０℃であるにもかかわらず、Ｎｉ含有量が０．１mass％からＳｅの歩留改善効果が見られるが、Ｓｅの歩留が７０％以下になる。さらに、Ｎｉを多量に添加するためにＮｉ添加用合金の溶解量を増加すると、溶解時間が長くなり、Ｎｉ含有量の増加に従い顕著にＳｅの歩留が低下する。従って、上記Ｎｉ添加用合金は、その融点がＢｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの融点と同等かやや下回るものとすることが、Ｓｅの歩留向上には好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の銅基合金の製造方法は、黄銅、青銅は勿論、洋白、丹銅など、Ｓｅを添加するあらゆる銅合金に適用することができ、また、ＳｅをＴｅに置き換えて、Ｔｅの添加方法とすることも可能である。Ｂｉ−Ｓｅ添加用銅インゴットは、Ｂｉ−Ｓｅ母合金を青銅合金中に微細分散させて溶製することは勿論、青銅合金の替わりにＺｎ含有量の少ない白銅等でも可能であり、Ｓｅの歩留が良いベース合金を用いることもできる。
【００４７】
本発明の銅基合金は、鋳造性、切削性、耐食性等が要求されるあらゆる分野に広く適用することが可能であり、本発明の銅基合金を用いて製造した鋳塊（インゴット）を中間品として提供したり、本発明の合金を加工成形した接液部品、建築資材、電気・機械部品、船舶用部品、温水関連機器等の製品として提供することができる。
【００４８】
本発明の銅基合金を材料として好適な部材・部品は、特に、バルブや水栓等の水接触部品、即ち、ボールバルブ、ボールバルブ中の空用ボール、バタフライバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、チェックバルブ、給水栓、給湯器や温水洗浄便座等の取付金具、給水管、接続管及び管継手、冷媒管、電気温水器部品（ケーシング、ガスノズル、ポンプ部品、バーナなど）、ストレーナ、水道メータ用部品、水中下水道用部品、排水プラグ、エルボ管、ベローズ、便器用接続フランジ、スピンドル、ジョイント、ヘッダー、分岐栓、ホースニップル、水栓付属金具、止水栓、給排水配水栓用品、衛生陶器金具、シャワー用ホースの接続金具、ガス器具、ドアやノブ等の建材、家電製品、サヤ管ヘッダー用アダプタ、自動車クーラー部品、釣り具部品、顕微鏡部品、水道メーター部品、計量器部品、鉄道パンタグラフ部品、その他の部材・部品に広く応用することができる。更には、トイレ用品、台所用品、浴室品、洗面所用品、家具部品、居間用品、スプリンクラー用部品、ドア部品、門部品、自動販売機部品、洗濯機部品、空調機部品、ガス溶接機用部品、熱交換器用部品、太陽熱温水器部品、金型及びその部品、ベアリング、歯車、建設機械用部品、鉄道車両用部品、輸送機器用部品、素材、中間品、最終製品及び組立体等にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来例のＺｎ含有量に対するＳｅの歩留とＺｎ蒸気圧の関係を示したグラフである。
【図２】従来例により製造した連続鋳造品の鋳肌面を示した外観写真である。
【図３】図２に示した鋳肌面を切削加工した後の外観写真である。
【図４】従来例の銅基合金の製造工程を示した概略説明図である。
【図５】Ｂｉ−Ｓｅ添加用青銅インゴットの金属組織写真である。
【図６】本発明である銅基合金の製造工程の一例を示した概略説明図である。
【図７】本発明の製造方法により製造した連続鋳造品の鋳肌面を示した外観写真である。
【図８】図７に示した鋳肌面を切削加工した後の外観写真である。
【図９】Ｎｉ添加用合金の融点及びＮｉ含有量とＳｅ歩留の関係を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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