- BRONZ1 技術レポート -鉛レス黄銅
ASTM 登録 UNS No. C89720 鋳造用
Rev.2012.9.19

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新銅合金 『NEXT BRASS』
地球に優しい素材・鉛レス黄銅の開発
近年日本では水道関連部品からの鉛溶出量を減らす為に、鉛規制が徐々に厳しくなってきています。米国でも鉛溶出の問題は議論され、2011 年 1 月にオバマ大統領は、新規格 NSF61 AnnexG の適用についての法案に正式に署名しました。
これにより、2014 年から水道関連部品の鉛規制が強化され、パイプ、継手、飲用水システムなどの鉛の含有量は「製品の加重平均鉛含有量 0.25%MAX」と改正されることが決定し、以前よりもかなり厳しい規制となります。
今回弊社が開発しました『NEXT BRASS』は、まさにこの規制をクリアし、誰でもが安心して生活できることを可能とする銅合金です。

1．はじめに弊社では『地球優しい素材開発』をコンセプトと表1し、下記 3 テーマに沿った開発を行いました。

1.1 安全

鉛レス・耐食性NEXT
BRASS-C・鉛を含有せず、人体に優しい素材

NEXT-BRASS

鋳造用

概要

特許

ASTM

鋳造用無鉛
快削黄銅

特願
2011-073000 号

C89720・耐食性に優れ、使用上の安全を確保する

1.2 環境4． 使用用途

省エネルギー・リサイクル

4-1

・エネルギ-の削減に寄与出来る合金

給水栓金具、水道メーター、配管継手、各種バ・鉛レス合金をリサイクルできる合金

1.3 品質

給水関連製品

ルブ、配管継手部品、給湯システム装置部品（エコストダウン

ルボ、チーズ等）などの水道関連製品。

・青銅に比べ素材原価が低い素材

4-2

・青銅と同等以上の特性を持つこと

産業機械部品
各種ブッシュ、シャフト、黄銅代替用途。

スクリーンフィルタケーシング、ボンプ部品、

2．NEXT BRASS シリーズ

自動車関連部品。

NEXT BRASS には熱間加工用と鋳造用の 2 種類があります。この技術資料では鋳造用のものについて説明しています。

5．耐食性

鋳造用は砂型鋳造と連続鋳造に使用でき、日本

5-1

国内での特許を出願済、ASTM にも登録されてい耐エロージョン・コロージョン性次に NEXT BRASS の耐エロージョン・コロージョンる合金です。 （表 1）性の試験結果を図 1、図２に示します。NEXT BRASSは錫(Sn)を添加する事により、従来の青銅と同等の良好な耐エロージョン・コロージョン性を確保する

3．化学成分ことが可能となりました。

NEXT BRASS の化学成分を下記表 2 に示します。
表2

化 学 成 分

wt%

Cu

Sn

Pb

ZnAlSiSb

Bi

B[ppm]

Zn.eq

規格範囲

Rem0.6-1.5≦0.2

25.0-33.0

0.35-1.50.4-1.00.02-0.20

0.3-3.05-100－

成分狙い

R

1.0≦0.229.80.50.50.07

0.7

1037.5

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表3

エロージョン・コロージョン試験条件
CuCl2・2H2O 99%
1wt% 蒸留水 15 ㍑に 190ｇの試薬を溶解

試験液温度

40℃±1℃

流速3.3ｍ/sec

流量400ml/min

腐食時間

5 時間
2L/min

錫添加量とエロージョン・コロージョン性1.0％の錫の添加により耐エロージョン・コロージ

試薬
試験液濃度

エアー吹き込み

5-2

ョン性は良好になります。(図 3）
＊

試

験後の写

真＊

図3 錫含有量とｴﾛｰｼﾞｮﾝ・ｺﾛｰｼﾞｮﾝ性1.21.2
腐食減少重量

＊

試

験

後の写

真＊

1

最大腐食深さ0.80.80.6

0.60.40.40.20.20

最大腐食深さ [μm]

腐食減少重量 [g]1000.20.40.60.81

錫含有量 [%]

5-3 耐脱亜鉛腐食性
NEXT BRASS の脱亜鉛腐食は 100μｍ以下と良好な耐脱亜鉛性を確保しております。（図 4）＊EN 規格（ヨーロッパ規格）*
グレード A：最大脱亜鉛深さ：200μm 以下に該当。

図1 ｴﾛｰｼﾞｮﾝ・ｺﾛｰｼﾞｮﾝ試験結果（１）
1000

1000
800

図4 脱亜鉛腐食試験結果
600

1600

400

1400

2005050NEXTBRASSCAC9020CAC804

1000
800
600
400

850

2008001304

1200

図2 ｴﾛｰｼﾞｮﾝ・ｺﾛｰｼﾞｮﾝ試験結果（２）1000
腐食減量重量[mｇ]＊ ISO6509-1981 に規定された黄銅の脱亜鉛腐食試験法に準拠。

脱亜鉛腐食深さ[μm]最大腐食深さ[μm]1200040NEXTBRASS≦10≦10CAC902CAC804C3604

600
400

350

300

2000NEXTBRASSCAC902

CAC804

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6. 応力腐食割れ感受性
NEXTBRASS の応力腐食割れ試験結果を下記、表 4、
図 5 に示します。
CAC203 が８時間で割れたのに対し、NEXTBRASS
では 300 時間以上経過後も割れの発生はありません。

表4

応力腐食割れ試験条件

応力腐食割れ試験条件 （JIS H3250 ）

7.5N・m雰囲気

常温アンモニア雰囲気(12%NH3 溶液）

270196

外観写真
40CAC804

締め付けトルク

400

CAC902

φ20.7×28mm-Rc3/8500
450
400350300
250200150
100500

図6 引張強さ

NEXTBRASS(C89720)

形状[MPa]

図7 伸び[%]

35283025203001025050150100508

CAC804200（ｈ）

1915

図5 応力腐食割れ試験結果

時間

20CAC902

割れ有無を目視および実体顕微鏡で観察

NEXTBRASS(C89720)

判定基準

0CAC203

CAC804

CAC902

NEXTBRASS(HB10/1000)

図8 ブリネル硬さ12010210080

7. 機械的特性

775760NEXT BRASS の機械的性質は、青銅の JIS 規格をクリアし、同等若しくは、それ以上の性質を確保しています。（ 図 6,7,8 ）

4020015[%]

CAC804伸び

195 [MPa]

CAC902

引張強さ

NEXTBRASS(C89720)

JIS 規格：CAC902 鋳物

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8.

金属組織
NEXT BRASS の金属組織を下記に示します、NEXT

図10 ドリル試験

BRASS の金属組織は主にα相とκ相で構成されて12います。

10×500

時間（Sec)光学顕微鏡

8.87.2864.6420

上記写真中の白っぽい部分。

κ相；

上記写真中の青いラメラ―状部分。

ビスマス；

CAC804；

CAC902α相NEXTBRASS(C89720)※金属組織写真（As etched）

黒い点状の部分。

9-2切粉形状

金属組織中のκ相とビスマス粒子がチップブ

9.

切削性

9-1

レカーとして働き、切粉を分断します。

切削抵抗測定

＊

切 粉

写

真 ＊

NEXTBRASS の切削性を下記の図 9，
図 10 に示します。
＜切削条件＞
外形切削；ドライ、切込み 1.0mm、送り 0.1mm/rev
φ18 棒材の切削抵抗を測定。
チップ：TNGG160404L-C
穿孔切削；φ5 ドリルにより深さ 5mm の穿孔時間を測定。荷重 2.5kgf

N=10

図9 切削抵抗180

主分力 (N)

16014514012013311810.

鋳造性10-110080

固液相線温度NEXTBRASS の固液相線温度を下記、表 5 に示します。

60

表5固液相線温度

固相線温度

固液幅0NEXTBRASS

91887345(C89720)

CAC804

液相線温度

CAC902

単位：℃NEXTBRASS

4020

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10-2 湯流れ試験
弊社の CO２砂型で造型した渦巻き型鋳型に鋳込み、流動長さを測定しました。測定結果を図 11 に示します。
図 11

湯流れ試験結果

100

Next Brass90

CAC80480CAC902

流動距離[cm]

7060504030201000255075100125150

175200225250275300⊿T(液相線からプラス温度)[℃]

10-3

階段状試験
階段状試験片のマクロ組織及び浸透探傷試験結果。
CAC902

CAC902

CAC804

CAC804

NEXTBRASS-C

NEXTBRASS-C

10-4 鋳造例

水道メーター下ケース

ストレーナ

止水栓バルブ

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