(57)【要約】【課題】高い強度特性を有する黄銅合金焼結押出材を提供する。【解決手段】黄銅合金焼結押出材は、黄銅合金粉末およびマグネシウム粉末を含む混合粉末を焼結して押出加工することによって得られるものであって、押出材の素地中に、ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物が分散していることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
黄銅合金粉末およびマグネシウム粉末を含む混合粉末を焼結して押出加工することによって得られる黄銅合金焼結押出材であって、
前記押出材の素地中に、ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物が分散していることを特徴とする、黄銅合金焼結押出材。
【請求項２】
前記黄銅合金粉末１００質量部に対する前記マグネシウム粉末の添加量は、０．２〜１．５質量部である、請求項１に記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項３】
前記混合粉末は黒鉛粒子を含み、
前記押出材の素地中に、黒鉛粒子が分散している、請求項１または２に記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項４】
前記黄銅合金粉末１００質量部に対する前記黒鉛粒子の添加量は、０．５〜１．５質量部である、請求項３に記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項５】
前記黄銅合金は、亜鉛を２８〜４３質量％含み、残部が銅である、請求項１〜４のいずれかに記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項６】
前記黄銅合金は、６／４黄銅である、請求項５に記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項７】
前記押出材は、実質的に鉛およびビスマスを含まない黄銅合金からなる、請求項１〜６のいずれかに記載の黄銅合金焼結押出材。
【請求項８】
黄銅合金粉末とマグネシウム粉末とを混合して混合粉末を得る工程と、
前記混合粉末を焼結して焼結体を得る工程と、
前記焼結体を熱間にて押出加工し、黄銅合金の素地中に、ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物を析出して分散させる工程とを備える、黄銅合金焼結押出材の製造方法。
【請求項９】
前記黄銅合金粉末１００質量部に対する前記マグネシウム粉末の添加量は、０．２〜１．５質量部である、請求項８に記載の黄銅合金焼結押出材の製造方法。
【請求項１０】
前記混合粉末を得る工程は、黒鉛粒子を混合することを含む、請求項８または９に記載の黄銅合金焼結押出材の製造方法。
【請求項１１】
前記黄銅合金粉末１００質量部に対する前記黒鉛粒子の添加量は、０．５〜１．５質量部である、請求項１０に記載の黄銅合金焼結押出材の製造方法。
【請求項１２】
前記焼結体を押出加工する前に、焼結体に溶体化処理を施す、請求項８〜１１のいずれかに記載の黄銅合焼結金押出材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高い強度を有する黄銅合金に関するものであり、特に、粉末冶金法によって製造した高強度黄銅合金焼結押出材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
α−β二相黄銅合金は、優れた熱伝導性、優れた電気伝導性、耐食性および塑性加工性を有しており、自動車部品、家電部品、電気・電子・光学部品、配管部材（水栓金具、バルブ）などに広く利用されている。近年の地球温暖化防止対策を考えると、製品や部材の小型・軽量化や薄肉化が求められている。特に、比重が鉄よりも大きい黄銅合金については、高強度化により上記のニーズに対応する必要がある。
【０００３】
これまで、黄銅合金の高強度化に関する従来技術として、特開２０００−１１９７７５号公報（特許文献１）が提案されている。この公報には、鋳造した黄銅合金に対して熱間押出加工を施すことにより、高い引張り強さを有する黄銅合金が得られることが開示されている。添加元素であるシリコン（Ｓｉ）は、素地を構成するγ相を出現させることで黄銅合金の切削性を改善するという利点を発揮するが、その反面、硬質であるためにＪＩＳ  Ｈ  ３２５０−Ｃ３６０４、Ｃ３７７１などの黄銅合金に比べると、切削抵抗が大きく、工具寿命が短いなどの問題をもたらす。
【０００４】
高強度黄銅合金を開示している他の文献として、特許第３９１７３０４号公報（快削性銅合金、特許文献２）や、特許第３７３４３７２号公報（無鉛快削性銅合金、特許文献３）がある。これらの公報に開示された技術においては、ジルコニウムとリンを微量に添加することにより、通常の鋳造法で形成される樹脂状結晶を粒状結晶とし、しかもその大きさを１０μｍまで微細化させることにより、高い強度と延性を発現することを提案している。しかしながら、これらの公報に開示された黄銅合金においても、素地の硬さが従来の黄銅合金と比較して著しく硬いために、切削性が低下するとともに、工具寿命が短くなるといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１９７７５号公報
【特許文献２】特許第３９１７３０４号公報
【特許文献３】特許第３７３４３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、黄銅合金の切削性を向上させるために、鉛（Ｐｂ）を添加することが行われていた。現在では、鉛成分の環境・人体への影響を考慮して、鉛代替物質として、ビスマス（Ｂｉ）添加による黄銅合金の快削性付与が行われている。しかしながら、ビスマス添加には、資源供給の不安、黄銅合金のリサイクル性の低下などの問題点が挙げられる。そこで、黄銅合金に対して快削性を付与する物質として、ビスマスに代わるものが求められている。
【０００７】
黄銅合金の高強度化のために、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）などの高強度化成分を多量に添加することが考えられる。これらの成分の固溶強化や、硬質な金属間化合物相の分散によって、複合強化を図ることができる。マグネシウムも高強度化成分の一つとして考えることができるが、マグネシウムは、黄銅合金の快削性を向上させるために添加する鉛やビスマスと高い反応性を有しているので、粗大で脆性な金属間化合物相を生成してしまう。かかる観点から、従来、マグネシウムは、黄銅合金の強化元素として採用されなかった。
【０００８】
黄銅合金の快削性付与物質として、鉛やビスマスに代えて、黒鉛（Graphite、以下Grと略す）を使用する場合がある。アルミニウム、マンガン、ケイ素は黒鉛との反応性が高く、粗大化した硬質な炭化物粒子を生成する。粗大で硬質な炭化物の生成は、快削性付与物質である黒鉛（Ｇｒ）量の減少をもたらすので、最終的に得られる黄銅合金の切削性および延性の低下が懸念される。
【０００９】
マグネシウムは、鉛やビスマスに対しては高い反応性を示すが、黒鉛にはほとんど反応しない。本願の発明者らは、この点に注目して本発明をなすに至った。
【００１０】
本発明の目的は、高い強度特性を有する黄銅合金焼結押出材を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、高い強度特性と良好な快削性を有する黄銅合金焼結押出材を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、高い強度特性を有する黄銅合金焼結押出材の製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、高い強度特性と良好な快削性を有する黄銅合金焼結押出材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る黄銅合金焼結押出材は、黄銅合金粉末およびマグネシウム粉末を含む混合粉末を固相温度域で焼結して押出加工することによって得られるものであって、押出材の素地中に、ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物が分散していることを特徴とする。
【００１５】
素地中にＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物が分散することにより、黄銅合金焼結押出材の強度特性が向上する。
【００１６】
好ましくは、黄銅合金粉末１００質量部に対するマグネシウム粉末の添加量は、０．２〜１．５質量部である。
【００１７】
好ましくは、混合粉末は、マグネシウム粉末に加えて、黒鉛粒子を含む。この場合、押出材の素地中に、黒鉛粒子が分散している。ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物および黒鉛粒子が素地中に分散することにより、黄銅合金焼結押出材の強度特性および被削性が向上する。
【００１８】
黄銅合金粉末１００質量部に対する黒鉛粒子の好ましい添加量は、０．５〜１．５質量部である。
【００１９】
黄銅合金は、典型的には、亜鉛を２８〜４３質量％含み、残部が銅である。本発明の一実施形態では、黄銅合金は、６／４黄銅である。
【００２０】
黄銅合金の快削性付与物質として黒鉛を用いるのが好ましいので、好ましい押出材は、実質的に鉛およびビスマスを含まない黄銅合金からなる。不純物として不可避的に存在する微量の鉛やビスマスを含んでいても、「実質的に」含まないという意味に解釈しなければならない。
【００２１】
この発明に従った黄銅合金焼結押出材の製造方法は、以下の工程を備える。
（ａ）黄銅合金粉末とマグネシウム粉末とを混合して混合粉末を得る工程。
（ｂ）混合粉末を成形・焼結して焼結体を得る工程。
（ｃ）焼結体を熱間にて押出加工し、黄銅合金の素地中に、ＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物を析出して分散させる工程。
【００２２】
好ましくは、黄銅合金粉末１００質量部に対するマグネシウム粉末の添加量は、０．２〜１．５質量部である。
【００２３】
好ましくは、混合粉末を得る工程は、マグネシウム粉末に加えて、黒鉛粒子を混合することを含む。黄銅合金粉末１００質量部に対する好ましい黒鉛粒子の添加量は、０．５〜１．５質量部である。
【００２４】
好ましい実施形態では、焼結体を押出加工する前に、焼結体に溶体化処理を施す。
【００２５】
上記の特徴的な構成の技術的意義および作用効果等については、以下の項で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】炭化物に関する標準生成自由エネルギーと温度との関係を示すエリンガム線図である。
【図２】押出材の光学顕微鏡による組織観察写真である。
【図３】Ｍｇ添加黄銅合金焼結押出材の結晶粒微細化機構を説明するための模式図である。
【図４】押出材の引張試験から得られた応力−歪み曲線を示す図である。
【図５】ＭｇおよびＧｒ添加黄銅合金焼結体の圧力負荷方向に対する垂直断面の組織観察結果を示す写真である。
【図６】押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒのドリル切削加工試験によって得た送り速度の変化を示す図である。
【図７】押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒの平均送り速度のＧｒ添加量への依存性を示す図である。
【図８】１．０ｍａｓｓ％の微量Ｍｇを添加した押出材の最大引張応力値及び延性のＧｒ添加量への依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［高強度化成分および快削性付与成分］
本願の発明者らは、黄銅合金の快削性を低下させることなく高強度化を実現できる元素として、マグネシウムを選んだ。溶解法では、マグネシウムを黄銅合金に添加することはできない。なぜなら、黄銅合金の溶湯温度は８００〜９００℃であるのに対し、マグネシウムの融点は６５０℃程度であるため、マグネシウムを添加したとしても大気中の酸素と反応して酸化物となり、マグネシウムとして存在できないからである。そこで、本発明では、粉末冶金法によってマグネシウムを添加し、マグネシウムの融点よりも低い温度域で成形・焼結することにした。
【００２８】
マグネシウムは黄銅合金の高強度化成分として有効に作用するが、マグネシウムを添加することによって快削性が低下してはならない。マグネシウムは、快削性付与物質として機能する鉛やビスマスに対して高い反応性を示す。そのため、高強度化成分としてマグネシウムを採用する本発明の実施形態では、快削性付与物質として鉛やビスマスを採用するのではなく、マグネシウムと反応しない黒鉛（Ｇｒ）を採用する。
【００２９】
図１は、炭化物に関する標準生成自由エネルギーと温度との関係を示すエリンガム線図である。図１のエリンガム線図においては、自由エネルギーの値がマイナスになるほど炭素と反応して炭化物を作りやすくなる。黄銅合金の高強度化成分として採用され得るアルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）およびチタン（Ｔｉ）は容易に安定な炭化物を形成するため、快削性付与物質として黒鉛（Ｇｒ）を採用する場合には、好ましい高強度化成分ではない。
【００３０】
他方、マグネシウムは、自由エネルギーの値がプラスであり、炭素とほとんど反応しない。仮に反応したとしても、その炭化物は非常に不安定であるので、化合物として存在しなくなる。
【００３１】
そこで、本発明の好ましい実施形態では、黄銅合金焼結押出材の高強度化と快削性とを両立させるために、高強度化成分としてマグネシウムを採用し、快削性付与成分として黒鉛を採用する。
【００３２】
［黄銅合金焼結押出材の作製］
黄銅合金は、典型的には、亜鉛を２８〜４３質量％含み、残部が銅である。代表的な黄銅合金として６／４黄銅および７／３黄銅があるが、本願の発明者らは６／４黄銅を用いて各種の実験を行った。また、実験で使用した黄銅合金は、実質的に、鉛およびビスマスを含まない。ただ不純物として、不可避的に微量の鉛やビスマスを含むことはあり得る。
【００３３】
本願発明者らは、まず、原料粉末として、平均結晶粒径が約１５０μｍの黄銅合金粉末と、平均結晶粒径が約１８０μｍの純マグネシウム粉末とを準備した。これらの原料粉末の混合割合を調整して、下記の試料粉末を作製した。
（ａ）Ｃｕ−４０Ｚｎ粉末：６／４黄銅合金粉末のみからなる試料粉末である。
（ｂ）Ｃｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ：６／４黄銅合金粉末１００質量部に対してマグネシウム粉末を０．５質量部添加した混合粉末である。
（ｃ）Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ：６／４黄銅合金粉末１００質量部に対してマグネシウム粉末を１．０質量部添加した混合粉末である。
（ｄ）Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇ：６／４黄銅合金粉末１００質量部に対してマグネシウム粉末を１．５質量部添加した混合粉末である。
【００３４】
上記の各試料粉末を卓上ボールミルを用いて、９０ｒｐｍ，６０ｍｉｎにて単純混合した。混合後に、各試料粉末に対して、プラズマ放電焼結装置により焼結を行った。焼結条件は、成形圧力３０ＭＰａ，焼結温度９７３Ｋ，保持時間３０ｍｉｎとした。
【００３５】
次に得られた焼結体に対して、溶体化処理を行った後に押出加工を施した。具体的には、マッフル炉を用いて、Ａｒ雰囲気にて、９７３Ｋ，１５ｍｉｎ保持した後、２０００ｋＮプレスにより直ちに熱間押出加工を施した。押出速度は３ｍｍ／ｓ，押出比は３７であった。
【００３６】
［Ｍｇ添加黄銅合金焼結押出材の組織観察］
得られた焼結押出材に対して、光学顕微鏡による組織観察を行った。図２は、押出材の光学顕微鏡による組織観察結果を示している。（ａ）はＣｕ−４０Ｚｎ試料粉末、（ｂ）はＣｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ試料粉末、（ｃ）はＣｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ試料粉末、（ｄ）はＣｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇ試料粉末の結果を示す。いずれの押出材もα−β二相組織から構成されており、またＳＰＳ焼結体と比較して微細なα相が存在した。
【００３７】
Ｍｇ添加材の結晶粒界近傍には、１〜３μｍ程度の微細な金属間化合物相（ＩＭＣｓ）が均一に分散していた。押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇの金属間化合物相は、押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇと比較して粗大であった。Ｘ線回折による解析の結果、金属間化合物相をＭｇ（Ｃｕ１−ｘＺｎｘ）２と同定した。この微細な分散粒子は、押出前の予備加熱９７２Ｋ，１５ｍｉｎによってマトリックス中に固溶したＭｇが、押出加工後の冷却過程において析出・成長したものと考えられる。
【００３８】
Ｍｇの添加量が増加するにつれて、押出材の結晶粒は微細化している。具体的には、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ押出材の平均結晶粒径は３．１６μｍであり、Ｍｇ無添加のＣｕ−４０Ｚｎ押出材と比較して５０％微細化した。
【００３９】
［結晶粒微細化の機構］
図３は、Ｍｇ添加黄銅合金焼結押出材の結晶粒微細化機構を説明するための模式図である。焼結後の組織を見ると、α相とβ相とから成る結晶粒界の３重点にＭｇＣｕＺｎ系の金属間化合物相が存在している。
【００４０】
焼結体に対して溶体化熱処理を行うと、金属間化合物相は母相中に固溶し、さらにα相からβ相への相変態によってβ相の比率が増加する。
【００４１】
溶体化した試料に押出加工を施すと、β相の動的再結晶とともに、β相からα相への相変態が起こり、続いて母相中に微細な金属間化合物粒子が再析出する。結晶粒微細化は、熱間押出加工中のβ相の動的再結晶、および冷却中に生じるβ相からα相への相変態において、微細なＣｕＭｇＺｎ析出粒子が結晶粒界の移動をピンニングしたことによって、α相とβ相の粒成長を抑制したためと考えられる。
【００４２】
［Ｍｇ添加黄銅合金焼結押出材の硬度試験結果］
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇに対して、微小部硬度試験を実施した結果、それぞれの硬度は１３７±５Ｈｖ、１６２±７Ｈｖ、１７６±５Ｈｖ、１７４±７Ｈｖであった。硬度測定においては約１５μｍ四方の圧痕を用いて測定を行ったことから、押出材中に分散する微細な金属間化合物相（１〜３μｍ）の影響は無視できると考えられる。
【００４３】
Ｍｇ無添加押出材Ｃｕ−４０Ｚｎと比較して、押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇの硬度増加量はそれぞれ２５Ｈｖ、３９Ｈｖ、３７Ｈｖであった。前述の組織構造に関する解析結果から、この硬度増加量はＭｇの固溶強化、結晶粒微細化による粒界での可動転位の固着・抑制および硬質β相の増加によると考えられる。
【００４４】
［Ｍｇ添加黄銅合金焼結押出材の引張試験結果］
各試料より引張試験片（平行部長さ：１５ｍｍ）を採取し、歪み速度５×１０−４／ｓにて引張試験を行った。押出材の引張試験から得られた応力−歪み曲線を図４に示す。
【００４５】
Ｍｇ添加量の増加に伴い、引張強度が向上した。特に、１．０ｍａｓｓ％Ｍｇ添加材は耐力値３２８ＭＰａ、最大引張応力値５５３ＭＰａを示し、Ｍｇ無添加材（耐力値：２２９ＭＰａ、最大引張応力値：４６４ＭＰａ）と比較して、それぞれ４３％、１９％増加した。また、その延性（破断伸び）は２５％を保持した。
【００４６】
１．５ｍａｓｓ％Ｍｇ添加材は、１．０ｍａｓｓ％Ｍｇ添加材と同様の引張強度を示すものの、その延性は１４％まで低下した。
【００４７】
Ｍｇ無添加材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋０．５Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ、Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．５Ｍｇの耐力値は、Ｍｇ無添加材Ｃｕ−４０Ｚｎと比較して、それぞれ７１ＭＰａ、９９ＭＰａ、９４ＭＰａの増加を示した。耐力値向上要因は、前述したＭｇによる固溶強化および結晶粒微細化による粒界での可動転位の固着・抑制が挙げられる。
【００４８】
上記の試験結果から黄銅合金粉末１００質量部に対するマグネシウム粉末の添加量を考察すると、硬度および引張強度向上の観点から下限を０．２質量部とし、延性（破断伸び）の観点から上限を１．５質量部とするのが望ましい。
【００４９】
［Ｍｇを微量添加したＧｒ複合快削性黄銅合金焼結体の組織構造］
Ｃｕ−４０Ｚｎ粉末に１．０ｍａｓｓ％の純Ｍｇ粉末および０．７５ｍａｓｓ％，１．２５ｍａｓｓ％のＧｒ粒子を混合した試料（Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒ，ｘ＝０．７５ｍａｓｓ％，１．２５ｍａｓｓ％）に対して、焼結温度９７３Ｋ，加圧力３０ＭＰａ，真空度６Ｐａの条件下にて焼結体を作製した。このプラズマ焼結体の圧力負荷方向に対する垂直断面の組織観察結果を図５に示す。
【００５０】
焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒはα−β二相組織によって構成されており、その旧粉末粒界にてＧｒ粒子の粗大な凝集体が観察された。焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇにて観察されたＭｇ（Ｃｕ１−ｘＺｎｘ）２金属間化合物相（ＩＭＣｓ）は、焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒにおいても、旧粉末粒界近傍や旧粉末粒内の結晶粒界近傍に分散している。
【００５１】
プラズマ焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒのα相、β相中のＭｇ固溶元素量に対して、ＷＤＳによる分析を実施した結果、Ｇｒ添加量に関わらず、α相およびβ相から０．９−１．４ａｔ．％（０．３−０．５ｍａｓｓ％）程度のＭｇ固溶元素が検出され、それはＧｒ粒子を含まないプラズマ焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ（α相：１．０５ａｔ．％（０．４０ｍａｓｓ％），β相：１．２０ａｔ．％（０．４６ｍａｓｓ％））と同程度であった。
【００５２】
焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒの組織構造解析により、ＭｇはＧｒと反応していないことが認められた。これにより、Ｍｇ微量添加がＧｒ分散形態に対して影響を及ぼすことはなく、またＧｒ粒子の複合化はＭｇ固溶量やＭｇ（Ｃｕ１−ｘＺｎｘ）２金属間化合物の組成に影響しないことを確認した。これらの結果から、ＳＰＳ焼結体Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒに対して、溶体化熱処理に続く熱間押出加工を施すことによって、高強度特性および快削性を両立する材料組織の実現が可能と考えられる。
【００５３】
［押出材のドリル切削加工試験］
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒのドリル切削加工試験を行った。得られた送り速度の変化を図６に示す。図６には、押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇの切削加工試験結果も併記している。
【００５４】
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒにおいて、Ｇｒ添加量の増加に伴って送り速度の大幅な向上が確認された。１０回目までの試験結果から、押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋０．７５Ｇｒ，Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋１．２５Ｇｒの平均送り速度は、それぞれ０．１５±０．０４ｍｍ／ｓ，０．２８±０．０３ｍｍ／ｓと求められた。この送り速度向上は、固体潤滑性を有するＧｒ粒子の添加量増加によって、比切削抵抗が低減したためと考えられる。
【００５５】
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒの平均送り速度のＧｒ添加量への依存性を図７に示す。押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒの平均送り速度はＧｒ添加量に比例して増加していることが認められる。
【００５６】
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒの切削加工試験において、試験回数増加に伴う顕著な送り速度低下は確認されなかった。これは、Ｇｒ粒子の固体潤滑性によって、被削材の比切削抵抗および工具刃先の摩耗が低減され、さらに、良好な切削屑排出性が維持されたことが理由として挙げられる。
【００５７】
［好ましい黒鉛の添加量］
以上の結果より、Ｇｒ粒子を複合化した快削性黄銅粉末合金においても、Ｍｇ微量添加による高強度特性の発現が可能である。耐力値向上の主要因はＭｇによる固溶強化と結晶粒微細化による粒界での可動転位の固着・抑制と考えられる。
【００５８】
押出材Ｃｕ−４０Ｚｎ＋１．０Ｍｇ＋ｘＧｒは、Ｇｒ添加量の増加に伴い最大引張応力値と延性が減少した。１．０ｍａｓｓ％の微量Ｍｇを添加した押出材の最大引張応力値及び延性のＧｒ添加量への依存性を図８に示す。
【００５９】
上記の試験結果から黄銅合金粉末１００質量部に対する黒鉛粒子の添加量を考察すると、被削性向上の観点から下限を０．５質量部とし、延性（破断伸び）の観点から上限を１．５質量部とするのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、高い強度特性を有する黄銅合金焼結押出材として、あるいは高い強度特性と良好な快削性を有する黄銅合金焼結押出材として、有利に利用され得る。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図５】
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