(57)【要約】【課題】Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金に珪素を添加することで、良好な熱間加工性を備えた熱間加工用黄銅合金の提供。【解決手段】亜鉛：２４．０〜３６．０ｗｔ％、珪素：１．０〜２．５ｗｔ％、錫：０．５〜２．０ｗｔ％、ビスマス：０．５〜１．５ｗｔ％、鉛：０．１０ｗｔ％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物から成り、亜鉛当量が４１．５〜４３．５の範囲内にある熱間加工用無鉛黄銅合金。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛：２４．０〜３６．０ｗｔ％、珪素：１．０〜２．５ｗｔ％、錫：０．５〜２．０ｗｔ％、ビスマス：０．５〜１．５ｗｔ％、鉛：０．１０ｗｔ％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物から成り、亜鉛当量が４１．５〜４３．５の範囲内にあることを特徴とする熱間加工用無鉛黄銅合金。
【請求項２】
マンガンの含有量が０．０５ｗｔ％以下であり、ボロンの含有量が１０ｐｐｍ以下であり、且つ、鉄の含有量が０．１０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１記載の熱間加工用無鉛黄銅合金。
【請求項３】
熱間加工後のκ相の面積率が２０％以下であることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の熱間加工用無鉛黄銅合金。
【請求項４】
４５０〜６００℃で１時間以上の熱処理を施すことで、κ相の面積率が２０％以下となり、且つ、κ相の個数が２０，０００個／ｍｍ２以下となることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の熱間加工用無鉛黄銅合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐脱亜鉛性及び耐エロージョン・コロージョン性に優れ、良好な熱間加工性と機械的性質を持ち、必要に応じて熱間加工後に熱処理を施すことで良好な機械的性質を得られる熱間加工用無鉛黄銅合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道用水栓金具や一般配管用接水器具、あるいは各種バルブには、従来からその優れた材料特性を活かして、青銅や黄銅などの銅合金が使用されている。それらの銅合金は、製品加工のための良好な被削性が要求される為、一般的には鉛を含有させる事により必要な被削性が付与されてきた。例えば、被削性に優れるＪＩＳ  Ｈ５１２０  ＣＡＣ４０６やＣＡＣ４０７等の青銅合金、あるいはＪＩＳ  Ｈ３２５０  Ｃ３６０４やＣ３７７１等の黄銅合金は、１〜６ｗｔ％の鉛を含有している。
【０００３】
しかしながら、鉛は、合金の溶解・鋳造過程における蒸発、あるいは接水部品として使用した際の飲料水への溶出などにより、人体や環境衛生へ悪影響を及ぼす有害元素との認識が深まり、近年その含有は厳しく制限される傾向にある。そのため、鉛を含有しない快削性銅合金の開発が求められてきた。
【０００４】
上述したような背景から、シルジン青銅系合金では、鉛を含有せずに珪素を添加する事で快削性を得るＣｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系の合金が提案され、使用されている（特許文献１、２参照）。他にも、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金の耐蝕性を高める為に錫を添加したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ系合金が提案されている（特許文献３参照）。またＣｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金の被削性をさらに改良する為にビスマスを添加したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｂｉ系合金（特許文献４参照）やこれに耐蝕性改善のために錫を添加したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金（特許文献５参照）も提案されている。これらの合金は、機械的性質や耐脱亜鉛性に優れ、ビスマスを添加した場合は優れた被削性を持ち、ビスマスを添加しない合金では、優れた熱間加工性を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９１７３０４号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７４２号公報
【特許文献３】特開２００２−１２９２７号公報
【特許文献４】特開２００９−７６５７号公報
【特許文献５】特願２０１０−８４２３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記各文献に開示される合金は、鉛の有害性を除去することが主たる目的であったと言える。従って、鉛を含有せずに快削性を維持することが性能上、最も重要な課題であり、ある程度の被削性は確保されている。
【０００７】
ところが、前記合金において、ビスマスを含有しない場合、珪素系の化合物による被削性改善効果があるものの、十分とは言えない場合もあり、被削性改善の為には、ビスマスをある程度添加せざるを得ないのが実情である。
【０００８】
一方、ビスマスを含有した鉛レス黄銅合金は、変形量の少ない成形加工においては、熱間加工が可能であるが、変形量の多い成形加工を施す場合、ビスマス添加量及び鍛造条件を厳しく管理しないと鍛造割れ等の不具合が発生しやすい。黄銅合金の熱間鍛造は、加工温度によって製品の割れ発生状況が異なることが知られている。割れが発生せずに加工出来る加工温度には上限と下限があり、この温度域（以降、加工温度幅と呼ぶ）で加熱し、鍛造を行う必要がある。例えば、ビスマスを０．７ｗｔ％程度含有した特許文献５の合金は加工温度を高くする必要があり、さらに加工温度幅が非常に狭い為、温度管理が難しく、エネルギー使用量の点でも問題がある。また特許文献３の合金では、熱間鍛造性を良好にする元素として珪素の添加が有効であることが記述されているが、実施例において、ビスマスを含有した場合の熱間加工性についてのデータが紹介されておらず、加工温度も７５０℃１水準のみの評価となっており、加工温度幅については不明である。
【０００９】
発明者等が調査したところ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ系合金にビスマスが含有した場合、加工温度幅が極めて狭くなることが分かった。従って、変形量の多い成形加工を本合金系に施すには、鍛造条件の厳密なコントロールが必要となる為、操業上のトラブル発生につながりやすくなる。つまり、本合金系の優れた耐蝕性や被削性を多くの部品に適用する為には、加工温度幅を広げることが重要であり、第一の課題となる。
【００１０】
また、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金は、耐脱亜鉛性、耐エロージョン・コロージョン性を高める為に、錫が添加されており、伸びが低下しやすくなる。本合金系は、κ相やγ相が析出し、その析出状況によって機械的性質が劣化しやすい。さらにこれらの析出状況は製造時の熱履歴等によって影響を受け易い為、組織の形態と機械的性質の関係を正確に把握し、適切なコントロールを行うことが重要となる。つまり、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金の機械的性質、特に伸びのコントロールが第二の課題となる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであり、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｂｉ系合金に珪素を添加することで、良好な熱間加工性を備えた熱間加工用黄銅合金を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の要旨を説明する。
【００１３】
亜鉛：２４．０〜３６．０ｗｔ％、珪素：１．０〜２．５ｗｔ％、錫：０．５〜２．０ｗｔ％、ビスマス：０．５〜１．５ｗｔ％、鉛：０．１０ｗｔ％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物から成り、亜鉛当量が４１．５〜４３．５の範囲内にあることを特徴とする熱間加工用無鉛黄銅合金に係るものである。
【００１４】
また、マンガンの含有量が０．０５ｗｔ％以下であり、ボロンの含有量が１０ｐｐｍ以下であり、且つ、鉄の含有量が０．１０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１記載の熱間加工用無鉛黄銅合金に係るものである。
【００１５】
また、熱間加工後のκ相の面積率が２０％以下であることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の熱間加工用無鉛黄銅合金に係るものである。
【００１６】
また、４５０〜６００℃で１時間以上の熱処理を施すことで、κ相の面積率が２０％以下となり、且つ、κ相の個数が２０，０００個／ｍｍ２以下となることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の熱間加工用無鉛黄銅合金に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように構成したから、良好な熱間加工性を得ることができる。即ち、珪素は亜鉛と同様に、良好な熱間加工性を得る為の必須元素であり、１．０〜２．５ｗｔ％の添加が有効となる。錫は、耐脱亜鉛腐食性及び耐エロージョン・コロージョン腐食性の向上に寄与する。ビスマスは被削性改善の為に添加される。亜鉛当量は、亜鉛、珪素、その他の元素のバランスによって決定され、特に優れた熱間加工性を維持するためのパラメータとなり、４１．５〜４３．５の範囲内において加工温度幅を良好に保つことができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明においては、加工温度幅を減少させてしまう恐れのあるマンガンを０．０５ｗｔ％以下に制限することで、加工温度幅を良好に保つことができる。マンガン同様にボロンも加工温度幅の低下を招くおそれのある元素で、１０ｐｐｍ以下に抑えることで加工温度幅が維持される。さらに鉄も加工温度幅を減少させてしまう恐れがあり、０．１０ｗｔ％以下とすることで加工温度幅が維持される。
【００１９】
また、請求項３記載の発明においては、κ相の面積率が２０％以下となることで、良好な機械的性質が得られる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明においては、必要に応じて４５０〜６００℃で１時間以上の熱処理を施すことで、κ相の面積率が２０％以下となり、且つ、１ｍｍ２あたりに存在するκ相の発生個数が２０，０００個／ｍｍ２以下となることで良好な機械的性質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】亜鉛当量の説明図である。
【図２】熱間加工試験に供した試料の化学成分を示す表である。
【図３】熱間加工試験の試験片形状を示す説明図である。
【図４】鍛造試験結果を示す表である。
【図５】Ｓｉ添加量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図６】Ｚｎ当量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図７】Ｚｎ当量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図８】Ｚｎ当量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図９】Ｚｎ当量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図１０】Ｚｎ当量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図１１】Ｍｎ添加量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図１２】Ｂ添加量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図１３】Ｆｅ添加量と加工温度幅との関係を示すグラフである。
【図１４】引張試験に供した試料の化学成分を示す表である。
【図１５】引張試験の試験結果を示す表である。
【図１６】Ｓｉ添加量と機械的性質との関係を示すグラフである。
【図１７】κ相の面積率の総和を示す表である。
【図１８】Ｓｉ添加量とκ相の面積率との関係を示すグラフである。
【図１９】κ相の面積率と伸びとの関係を示すグラフである。
【図２０】ミクロ組織の一例を示す写真である。
【図２１】Ｓｉ添加量によるκ相の変化を示す写真である。
【図２２】熱処理によるκ相の個数及び機械的性質の変化を示す表である。
【図２３】熱処理によるκ相発生個数の変化を示すグラフである。
【図２４】熱処理時間と引張強さとの関係を示すグラフである。
【図２５】熱処理によるκ相の変化を示す写真である。
【図２６】エロージョン・コロージョン試験に供した試料の化学成分を示す表である。
【図２７】エロージョン・コロージョン試験の試験片形状を示す説明図である。
【図２８】試験条件を示す表である。
【図２９】試験結果を示す表である。
【図３０】被削性試験に供した試料の化学成分を示す表である。
【図３１】試験条件を示す表である。
【図３２】試験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
好適と考える本発明の実施形態を本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２３】
本発明は、良好な耐脱亜鉛性、耐エロージョン・コロージョン性を持ち、さらに優れた熱間加工性と良好な機械的性質を確保する為、亜鉛：２４．０〜３６．０ｗｔ％、珪素：１．０〜２．５ｗｔ％、錫：０．５〜２．０ｗｔ％、ビスマス：０．５〜１．５ｗｔ％、鉛：０．１０ｗｔ％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物から成り、亜鉛当量が４１．５〜４３．５の範囲内にある熱間加工用黄銅合金を提供するものである。
【００２４】
本発明において上記のように成分組成等を特定した理由と、本発明の作用効果について以下に簡単に説明する。
【００２５】
亜鉛（Ｚｎ）
【００２６】
亜鉛は、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系銅合金のマトリックスに固溶し、機械的強度を高める作用がある。また、合金の融点を下げて溶湯の流動性を高め、鋳造性を高める。また熱間加工を良好にする作用があり、これらの効果を得るには、後述する珪素添加量及び亜鉛当量との関係により、２４．０ｗｔ％以上の亜鉛を含有させる必要がある。
【００２７】
一方、亜鉛が３６．０ｗｔ％を超えると、後述する珪素添加量及び亜鉛当量との関係により、却って熱間加工性が劣化してしまい、また必要以上の硬質相の析出により、機械的性質が劣化してしまう恐れがある。このような理由から、亜鉛の含有量を２４．０〜３６．０ｗｔ％とした。
【００２８】
珪素（Ｓｉ）
【００２９】
珪素は、溶解時に脱酸材として作用し、溶湯の流動性を高めて鋳造性を良化させる。また、一部はマトリックスに固溶し機械的強度を高めると共に、一部は亜鉛と作用して切削加工時のチップブレーカとして機能する硬質相を出現させ、被削性を改善する。
【００３０】
さらに発明者等が調査を重ねた結果、ビスマスを含有した場合のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓｉ系合金の加工温度幅（割れを発生することなく熱間鍛造出来る加工温度の上限から下限を引いた値）を飛躍的に向上させる次の事実を発見した。
【００３１】
熱間加工時の加熱段階において、ビスマスは結晶粒界に凝集し易い性質を持っており、これが熱間加工性を阻害する要因として考えられる。ところが、適量の珪素を添加することでビスマスの凝集を防ぎ、鍛造割れ防止に対して有効となる。これらの効果を得るためには１．０ｗｔ％以上の珪素を含有させる必要がある。一方、２．５ｗｔ％を超えて含有すると、亜鉛当量を最適に保った場合でも、熱間加工性が劣化してしまい、さらに必要量以上の硬質相の出現により、機械的性質が劣化してしまう恐れがある。このような理由から、珪素の含有量を１．０〜２．５ｗｔ％とした。
【００３２】
錫（Ｓｎ）
【００３３】
錫は耐脱亜鉛性と耐エロージョン・コロージョン性の向上に有効である。特に耐エロージョン・コロージョン性の改善に有効であり、これらの効果を得るためには、０．５ｗｔ％以上の添加が必要となる。一方、２．０ｗｔ％を越えて含有すると、機械的性質が劣化してしまう恐れがある。このような理由から、錫の含有量を０．５〜２．０ｗｔ％とした。
【００３４】
ビスマス（Ｂｉ）
【００３５】
ビスマスは０．５ｗｔ％以下では、被削性の改善効果は殆ど認められないが、０．５ｗｔ％以上の添加によって、被削性が添加量に応じて改善される。但し、熱間加工性を劣化させる原因になり、多量の添加は好ましくない。また熱間加工性のみならず、機械的性質劣化の原因ともなる為、１．５ｗｔ％までの添加とした。
【００３６】
鉛（Ｐｂ）
【００３７】
鉛は、その含有量を０．１０ｗｔ％以下とすることにより、合金の溶解・鋳造過程における蒸発、あるいは接水部品として使用した際の飲料水への溶出などによる人体や環境衛生への鉛害を、実質的に回避することが可能となる。このような理由から、鉛の含有量を０．１０ｗｔ％以下に規制した。
【００３８】
銅（Ｃｕ）
【００３９】
銅は、脱亜鉛腐食感受性を弱め、耐蝕性や機械的性質を改善する元素であるが、本発明合金においては、その含有量は亜鉛及び珪素含有量とのバランスにより残余として決定されるものであり、実質的な含有量は６２．０〜７２．０ｗｔ％である。
【００４０】
亜鉛当量
【００４１】
亜鉛当量は、本発明合金における加工温度幅を幅広く保つ為に重要なパラメータとなる。上述したように、珪素の適切な添加により、加工温度幅を幅広く保てるようになるが、珪素のみの管理では不十分であり、珪素や亜鉛等のバランスで計算される亜鉛当量も限定的な管理を行うことで、より確実に加工温度幅を広く保てるようになる。発明者等が調査したところ、本発明合金における亜鉛当量は、４１．５を超えると、加工温度幅が工業的に満足しうる幅を持つ様になる。一方で、亜鉛当量が４３．５を超えると、却って加工温度幅が減少し始め、また機械的性質の劣化を招く恐れがある。このような背景から、亜鉛当量は４１．５〜４３．５とした。
【００４２】
尚、亜鉛当量とは、ｇｕｉｌｅｔｔの式（亜鉛当量＝１００×（Ｂ＋Σｔｑ）／（Ａ＋Ｂ＋Σｔｑ））により求め、Ｂｉの亜鉛当量は係数を１として計算した（図１参照）。
【００４３】
マンガン（Ｍｎ）、ボロン（Ｂ）、鉄（Ｆｅ）
【００４４】
マンガン、ボロン、鉄は加工温度幅を減少させてしまう有害元素になる。これらの不純物はそれぞれ、０．０５ｗｔ％以下、１０ｐｐｍ以下、０．１０ｗｔ％以下とすることで加工温度幅の低減を防止する事が出来る。
【００４５】
κ相の量的割合または熱処理
【００４６】
上述した各元素の添加や熱間加工の付与により、本発明合金の優れた性能が発揮される様になるが、熱間加工時の冷却速度や加工率によっては、延性においてやや不十分なことがある。本発明合金の延性を良好にする為には、金属組織のコントロールが必要であり、本発明合金中のκ相の面積率が２０％以下となることで延性を確保出来る。よってκ相の面積率を２０％以下とした。さらなる延性改善の為には、必要に応じて４５０〜６００℃で１時間以上の熱処理を施すことで、κ相の個数が２０，０００個／ｍｍ２以下となり、より確実に延性を改善することが出来るようになる。
【実施例】
【００４７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００４８】
本発明に属する合金（本発明合金）及び比較合金を試料として下記に示す試験を行った。
【００４９】
１）熱間加工試験
【００５０】
図２に熱間加工試験に供した試料の化学成分を示す。試験溶解用のシリコニット炉で溶解し、図２のような化学成分に調整された溶湯をＪＩＳ  Ｈ５１２０  Ｅ号の金型に鋳造し、図３に示すような試験片形状に加工した。これらの試験片を加工率８０％で加工温度を変化させて鍛造した。ここで加工率とは以下の式により算出した。
【００５１】
加工率＝１００×（鍛造前の試料高さ−鍛造後の試料高さ）／鍛造前の試料高さ
【００５２】
鍛造後の試験片（試料）を目視にて観察し、割れを発生せずに鍛造出来る加工温度の上限から下限を求めて、加工温度幅として定義し、評価した。尚、加熱時間は全ての試験において２０分とした。各試料の加工温度幅を図４〜１３に示す。
【００５３】
（ａ）  珪素添加の有効性について
【００５４】
本発明合金に対する珪素添加の有効性を示したものが図５である。珪素無添加の場合、加工温度幅は狭いが、珪素添加に伴い、加工温度幅が拡大していくことが分かる。これらの効果は１．０ｗｔ％以上添加して満足できる加工温度幅になる。一方で添加量が２．５ｗｔ％を超えると、却って加工温度幅が低減していく傾向になり、珪素は１．０〜２．５ｗｔ％が有効であることが判明した。
【００５５】
（ｂ）  亜鉛当量の有効性について
【００５６】
次に亜鉛当量の有効性を示したものが図６〜１０である。珪素添加量によって亜鉛当量と加工温度幅の関係は異なるが、珪素添加量を固定して考えた場合、亜鉛当量により、加工温度幅が変化することが明らかとなった。本発明合金において加工温度幅を良好に保つ為には、何れの珪素添加量においても４１．５〜４３．５の範囲にあることが判明し、前述した珪素添加による加工温度範囲の拡大効果と合せて亜鉛当量を適切にコントロールする必要性が確認された。
【００５７】
（ｃ）  マンガン、ボロン、鉄について
【００５８】
マンガン、ボロン、鉄と加工温度幅の関係を示したのが、図１１〜１３である。特許文献３では、鉄やマンガン等の微量添加は熱間加工性を害することが無いとされている。またボロンは一般に結晶を微細化する作用があり、黄銅合金で添加されることがある。ところが、発明者等がこれらの元素による加熱温度幅への影響について調べたところ、本発明合金の加工温度幅に対して負の影響を与えることが分かった。具体的には、ボロンでは１０ｐｐｍ以下の管理が必要である。マンガン、鉄も負の効果を示しており、それぞれ０．０５ｗｔ％、０．１０ｗｔ％以下とする必要があることが判明した。
【００５９】
２）  熱間加工材の引張試験
【００６０】
図１４に引張試験に供した試験材の化学成分を示す。Ｎｏ３９〜４３については、直径４５ｍｍ、長さ１００ｍｍの金型に鋳造し、直径４０ｍｍ、長さ７５ｍｍのビレットに機械加工した。Ｎｏ４４、４５については、ＪＩＳ  Ｈ５１２０  Ｂ号鋳型に鋳造し、ＪＩＳ  Ｚ２２０１  ４号試験片に機械加工した。
【００６１】
続いて、Ｎｏ３９〜４３のビレットを６５０〜７５０℃で加熱し、直径１０ｍｍに押出加工を施した後、ＪＩＳ  Ｚ２２０１  １４Ａ号試験片に機械加工し、万能試験機にて引張試験を実施した。Ｎｏ４４、４５については、押出加工をせず、鋳造材のままで引張試験を実施した。結果を図１５，１６に示す。
【００６２】
これらの結果で、鋳造材に比較すると、熱間加工によって引張強さと伸びが同時に改善されることが判明した。押出棒で珪素添加量の影響に注目した場合、珪素添加量に応じて、引張強さ、伸びが低下することが判明した。ここで、鋳放し材と押出棒について、組織観察を行ったところ、鋳放し材は組織が粗く異方性が強いのに対し、押出棒は、組織が細かく等方的であることが違いとして確認された。熱間加工による引張強さと伸びの同時改善は、上記のような組織の変化によるものと考えられる。従って、本発明合金の機械的性質は、熱間加工を施すことが第一の改善であり、組織が微細化することで、鋳造材に比較して引張強さと伸びが同時に改善されるようになる。
【００６３】
３）  金属組織と機械的性質
【００６４】
上述したように、本発明合金は熱間加工を施すことで、機械的性質の改善がなされることが判明した。但し、珪素添加量によっては、熱間加工を施した場合でも、充分な伸び値が得られないこともあり、また熱間加工品の熱履歴によっては、伸びに対して不向きな組織が形成されてしまう可能性も考慮しなければならない。
【００６５】
本発明合金はκ相とα相が主な構成組織であり、中でもκ相の量的割合が機械的性質に与える影響に注目し、組織観察を行った。前記の引張試験に供した試料を用いて、光学顕微鏡で５００倍の像をそれぞれ５か所撮影し、画像処理ソフトにより、κ相の量的割合を測定した。これらの結果を図１７〜２１に示す。これらの組織観察により、発明者等は次のような事実を発見した。本合金系の伸びはκ相の面積率と発生個数で非常に強い相関があることが発見され、伸びを高める場合、κ相の面積比が低く発生個数が少なくなることが条件となる。
【００６６】
κ相の面積比と珪素添加量の関係について整理すると、珪素が１ｗｔ％を超えると、κ相の面積率が急増し、以降は珪素添加量に応じて、微増する（図１８参照）。またκ相の面積率と伸びの関係では、２０％以下で伸びが１０％以上となる（図１９参照）。従って、本発明合金におけるκ相の面積比は２０％以下であることが必要で、これが機械的性質の第二の改善となる。次に、これらの熱間加工品の調質処理による伸び値改善の可能性を検討した。結果を図２２〜２５に示す。５００℃で熱処理を施し、引張試験したところ、伸びが改善することが判明した。この場合において、κ相の析出状態を計測したところ、κ相の発生個数が減少し、伸びと強い相関があることが判明した。具体的には、κ相の発生個数が２０，０００個／ｍｍ２以下となる事で、伸びが１５％以上となる。よって、熱間加工のままでは伸びが低い場合、熱処理を施すことで、κ相の発生個数を調整し伸びを改善することができる様になり、必要に応じて熱処理を施すことが機械的性質の第三の改善となる。
【００６７】
４）  腐食試験
【００６８】
（ａ）  エロージョン・コロージョン試験
【００６９】
図２６にエロージョン・コロージョン試験に供した試験材の化学成分を示す。試験溶解用のシリコニット炉で溶解し、図２６のような化学成分に調整された溶湯を直径４０ｍｍ、長さ１００ｍｍの金型に鋳造し、図２７に示すような試験片形状に加工した。これらの試験片を用いて、図２８の試験条件で試験を実施した。試験結果を図２９に示す。これらの結果より、本発明合金はＣＡＣ４０６に比較するとやや劣るものの、快削黄銅に比べると大きく改善されている事が判明した。
【００７０】
（ｂ）  脱亜鉛腐食試験
【００７１】
試料は前記エロージョン・コロージョン試験と同一のものを用いた。試験はＩＳＯ６５０９法に準拠した方法にて行った。試験結果を図２９に示す。本発明合金は最大腐食深さがいずれも１００μｍ以下と良好な結果が得られた。
【００７２】
５）  被削性試験
【００７３】
図３０に被削性試験に供した試験材の化学成分を示す。試験溶解用のシリコニット炉で溶解し、図３０のような化学成分に調整された溶湯をＪＩＳ  Ｈ５１２０  Ｅ号金型に鋳造し、図３１に示す切削条件で試験片の外径加工を行い、その切削抵抗を測定した。試験結果を図３２に示す。本発明合金は鉛入り青銅や鉛入り黄銅に比較すると、抵抗が高めであるが、鉛レス青銅と同等レベルであることが確認された。
【００７４】
以上から、亜鉛：２４．０〜３６．０ｗｔ％、珪素：１．０〜２．５ｗｔ％、錫：０．５〜２．０ｗｔ％、ビスマス：０．５〜１．５ｗｔ％、鉛：０．１０ｗｔ％以下を含有し、残部が銅及び不可避不純物から成り、亜鉛当量が４１．５〜４３．５の範囲内にある合金は、良好な熱間加工性を備えた熱間加工用黄銅合金となることが確認できた。
【図１】
2012241202.tif 000002
【図２】
2012241202.tif 000003
【図３】
2012241202.tif 000004
【図４】
2012241202.tif 000005
【図５】
2012241202.tif 000006
【図６】
2012241202.tif 000007
【図７】
2012241202.tif 000008
【図８】
2012241202.tif 000009
【図９】
2012241202.tif 000010
【図１０】
2012241202.tif 000011
【図１１】
2012241202.tif 000012
【図１２】
2012241202.tif 000013
【図１３】
2012241202.tif 000014
【図１４】
2012241202.tif 000015
【図１５】
2012241202.tif 000016
【図１６】
2012241202.tif 000017
【図１７】
2012241202.tif 000018
【図１８】
2012241202.tif 000019
【図１９】
2012241202.tif 000020
【図２２】
2012241202.tif 000021
【図２３】
2012241202.tif 000022
【図２４】
2012241202.tif 000023
【図２６】
2012241202.tif 000024
【図２７】
2012241202.tif 000025
【図２８】
2012241202.tif 000026
【図２９】
2012241202.tif 000027
【図３０】
2012241202.tif 000028
【図３１】
2012241202.tif 000029
【図３２】
2012241202.tif 000030
【図２０】
2012241202.tif 000031
【図２１】
2012241202.tif 000032
【図２５】
2012241202.tif 000033