技術資料

人と環境に優しい鉛レス銅合金

新鉛レス・カドミレス高耐食性黄銅棒

人と環境に優しい鉛レス銅合金

CONTENTSのラインアップ ........................................... 01

はじめにの特徴 ............................................................. 01

昨今、銅合金中に含まれる鉛やカドミウムなどに対する規制が欧州連≪の特徴≫ .......................................................... 01≪の特徴≫ .......................................................... 01

合（EU）の RoHS 指令など世界各国の環境規制によって強化されています。
これらの規制に対応する銅合金材料（青銅鋳造材料、黄銅鋳物材料、黄銅伸銅材料）は、特に切削用黄銅棒については切削性を得るため、鉛の代わりにビスマスやシリコンを添加した黄銅棒が開発されています。しかしながら、従来の鉛入り黄銅棒とビスマス系やシリコン系の化学成分 ............................................................................................ 02
金属組織 ............................................................................................ 02
機械的性質........................................................................................ 02

鉛レス黄銅棒のリサイクル原材料とが混入して、リサイクル原材料の回収作業にとって大きな問題となっています。

高温特性 ............................................................................................ 03

この問題を解決するために、添加元素を含有しない黄銅棒も開発され物理的性質........................................................................................ 03ています。しかし、これらの黄銅棒は耐応力腐食割れ性や耐エロージョ
ン・コロージョン性等の耐食性を持たないため、水道用の部材へ適用

疲れ試験（疲労試験）................................................................... 04することは困難でした。
切削加工性........................................................................................ 05

そこで、当社では日本におけるバルブのトップメーカである（株）キッツ と 共 同 で、 リ サ イ ク ル 性 を 向 上 さ せ た 新 鉛 レ ス 銅 合 金シリーズの一つである黄銅材料 “ 新鉛レス・カドミレ
ス高耐食性黄銅棒 “XA メタル ” 及び “XC メタル ” を開発しました。
これらの材料は、高いリサイクル性を持つと同時に、水道用の部材に必要な優れた耐食性（耐脱亜鉛腐食性、耐応力腐食割れ性、耐エロージョ

熱間鍛造性........................................................................................ 06
耐脱亜鉛腐食性 .............................................................................. 08
1. 国際規格（ISO 6509-1981）/
日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 A）............ 08

ン・コロージョン性）を有する黄銅棒です。
（株）キッツでは、“XA メタル ” 及び “XC メタル ” が持つ特性を生かしてこれらを用いた水道用

2. 日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 B）............ 09

各種バルブを製造・販売しています。
耐エロージョン・コロージョン性 .......................................... 10

尚、“XA メタル ” 及び “XC メタル ” は米国の銅開発協会（CDA）へ既に登録されています。また、“XA メタル ” 及び “XC メタル ” に関連する特許は日本をはじめとして世界各国に出願されています。

耐応力腐食割れ性 .......................................................................... 11
製造範囲 ............................................................................................ 12
リサイクル原材料（切粉も含む）の取扱について.......... 12
使用上の注意事項 .......................................................................... 12

█のラインアップ
リサイクル性を向上させた新鉛レス銅合金の一つである新鉛レス・カドミレス高耐食性黄銅棒には、鍛造用黄銅棒である “XA メタル ” と切削用黄銅棒である “XC メタル ” とがあります。

鍛造用黄銅棒新鉛レス・カドミレス
高耐食性黄銅棒
切削用黄銅棒█の特徴
は、環境に配慮して鉛の含有量を 0.2% 以下、カドミウムの含有量を 75ppm 未満としており、欧州連合（EU）の RoHS 指令等環境関係の規制に適合する鉛レス・カドミレス黄銅材料です。
は、米国の銅開発協会（CDA）へ “No.C46750” として登録されています。
改正米国飲料水安全法（SDWA: Safe Drinking Water Act）が 2014 年 1 月 1 日に改正される予定で、飲料水用に使用される配管部材に含まれる鉛の加重平均値が 0.25% 未満に制限されます。
は、改正米国飲料水安全法及び関連する NSF/ANSI 61 に対応する黄銅材料です。に関連する特許は、日本をはじめとして海外の主要国へ出願されています。

≪の特徴≫
XA メタルは、優れた熱間鍛造性を有する鍛造用黄銅棒です。
XA メタルは、熱間鍛造後に所定の熱処理を行うことで耐脱亜鉛腐食性を得ることが出来る耐脱亜鉛腐食性黄銅棒です。
XA メタルは、耐エロージョン・コロージョン性及び耐応力腐食割れ性に優れる高耐食性鍛造用黄銅棒です。

≪の特徴≫
XC メタルは、優れた機械的性質を有する切削用黄銅棒です。
XC メタルは、耐脱亜鉛腐食性とともに耐エロージョン・コロージョン性及び耐応力腐食割れ性に優れる高耐食性切削用黄銅棒です。

諸特性の比較一覧
快削黄銅棒

鍛造用黄銅棒青銅鋳物材料XA メタル

XC メタル

C3604

C3771

CAC406
CAC406C

◎◎◎

◎

○

被削性△△

◎○

○

表面粗さ◎◎○○

○

熱間鍛造性

○−−

◎−

耐脱亜鉛腐食性
耐食 耐エロージョン・コロージョン性性耐応力腐食割れ性

○○−−

◎○

○−−◎◎◎○○

◎

機械的性質

切削性

＊ 各材料の評価は、材料間で相対評価をし、◎は優れる、○は良好、△は劣る を示しています。
＊ XA メタル及び C3771 の耐食性は、鍛造品による評価です。尚、XA メタルは鍛造後に熱処理を行った鍛造品で評価しています。

XA METAL·XC METAL 01

█・の化学成分【代表例】
化学成分（%）材料

Cu

SnFePb

Si

Bi

CdZn

銅

すず

鉄

鉛

シリコン

ビスマス

カドミウム

亜鉛

XA メタル60.7

1.50.10 以下

0.20 以下

XC メタル

61.2

1.20.10 以下

0.20 以下

0.4−−75ppm 未満

残0.4−−75ppm 未満

残C377159.0Sn+Fe: 1.0 以下

2.5−−−

C3604

59.0

Sn+Fe: 1.0 以下

3.2−

−−

特殊元素

一般材仕様

残CD75 仕様
一般材仕様

残CD75 仕様＊ カドミウムの含有量の保証値は、CD75 仕様では 75ppm 未満です。一般仕様にはありません。

█・の金属組織

XA メタル及び XC メタルと、比較材料として C3771 材及び C3604 材の棒材の顕微鏡金属組織写真を示します。
材料

金属組織写真材料

XA メタル

金属組織写真XC メタル

α相（倍率 500 倍）

β相

γ相（倍率 500 倍）

C3771

γ相

α相

C3604

α相

（倍率 500 倍）

β相（倍率 500 倍）

α相

β相

XA メタル及び XC メタルの棒材は、一般黄銅棒や従来の耐脱亜鉛腐食黄銅棒に比べγ相を多く析出させています。γ相を結晶粒界に多く析出させることで耐食性を向上させています。

█・の機械的性質

【代表例】
用途鍛造用

切削用材料

製法（サイズ）

引張強さ
N/mm20.2% 耐力
N/mm2

伸び%

硬さ
Hv

シャルピー衝撃値
J（at 20℃）

XA メタル

押出（Ø30）4812472512124.9C3771

押出（Ø33）350

140459030.4

XC メタル

引抜（Ø35）

408

238

37105

28.7

C3604

引抜（Ø24）450340

2614028.5＊ 引張試験は、JIS Z 2201 の 4 号試験片を使用しています。
＊ シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2202 の 2mmU ノッチ試験片を使用しています。
＊ 機械的性質は、同一材料でも押出し、絞り、熱処理条件等によって異なります。
02 XA METAL·XC METAL

█・の高温特性
70500
4506050350300

40250

伸び（%）

引張強さ（N/mm2）

400

XCメタル

200
XAメタル150

XAメタル
20C3604

100C3604
10500

XCメタル

30‐1000

100200300

4000500

‐1000

温度（℃）

█・

100200300

400500温度（℃）の物理的性質

【代表例】
融点℃
液相線

固相線

比熱J/kg･K（at 20℃）

XA メタル

889

841

432

8.48

103

22.1

C3771

895

880

377

8.42

117

27.0

XC メタル

891

837

406

8.40

98

22.2

C3604

900

885

377

8.50

117

26.0

材料

比重（at 20℃）

熱伝導率W/m･K（at 20℃）

導電率% IACS

材料

線膨張係数
× 10-6/K（20 〜 300℃）

縦弾性係数
kN/mm2

ポアソン比

破壊靱性
KIC
MPa･m1/2

XA メタル

20.7

1060.3524.4C3771

20.01030.35−XC メタル

20.2

1210.29

23.4C3604

20.5

960.3224.3＊ データの一部は、伸銅品データブック（日本伸銅協会発行）より引用しています。

XA METAL·XC METAL 03

█・の疲れ試験（疲労試験）a) 試験方法
片振り引張軸荷重疲労試験方法によって行いました。

b) 試験機器使用した機器は、MTS Systems Corp. 社（米国）製の電気油圧サーボ疲労試験機 MTS -810 Material Test System です。

c) 試験片JIS Z 2201 に規定される 10 号試験片を使用して、平行部表面 #320 以上の研磨紙で研磨仕上げを行いました。

d) 試験結果
疲れ限度（疲労限度）
材料

疲れ限度（疲労限度） N/mm2

XA メタル310

XC メタル

310

C3604

260

疲れ限度（S − N 線図）
450

最大応力（N/mm2）

400350XAメタル
300
XCメタル

250

200

C3604

104105106

繰返し数（回）

04 XA METAL·XC METAL

107108

█の切削加工性a) 旋削及び穿孔加工条件
切削速度

回転数送り量

切込み量

ドリル径m/min.

rpmmm/revmm

mm

Ø15591,2500.431.0−

ドライ−

26

1,2500.43−

Ø6.5

ドライ

方法

材料径

旋削加工
穿孔加工

切削条件b) 試験結果
切削性指数（%）

表面粗さ（Ra）

材料
旋削加工

穿孔加工

旋削加工

C3604

100

1001.70

XC メタル

54511.43＊ 切削性指数（%）=［（C3604 の切削抵抗値）/（各材料の切削抵抗値）］× 100c) 切粉の観察結果
XC メタル

材料
方法

旋削加工

C3604
穿孔加工

旋削加工

穿孔加工

切粉の写真d) 評価結果
XC メタルの切削性について、ここに示した切削条件では切削指数は C3604 材より低い値を示し、切粉の形状はやや繋がる傾向を示しています。
XC メタルの切削性は、加工機の種類、能力、刃物（形状・材質）、加工物の形状等に大きく影響を受けます。個々の加工物に対して適切な切削条件を選定することが必要になります。

XA METAL·XC METAL 05

█の熱間鍛造性a) 試験方法
下図に示す形状の試験片を試験温度まで加熱した後、あらかじめ決められたアプセット率までプレス機でプレスし、試験片の表面に発生する割れの有無を目視によって観察し材料を評価しました。
プレス

φ15加熱15h試験片b) 試験結果
XA メタル材料

C3771

外観写真

鍛造温度（℃）
アプセット率

鍛造性評価

（%）

670

700730760

790

670

700730760

790

45○○○○○○○○○○50○○○○○○○○○○55○○

○

○

○

×○

○

○

○

60

○

○

○

○

○

××

○

○

○

金属組織
推奨鍛造温度（℃）

粒状

針状730 〜 780

粒状

針状
680 〜 740

＊ アプセット率（%）= [ (15 − h) / 15] × 100＊ 鍛造性の評価は、アプセット試験後目視にて表面に割れがない場合は○、割れが見られるものは×としました。

c) 評価結果
XA メタルは、C3771 材と同等の広い範囲のアプセット率及び鍛造温度で良好な鍛造性を示しています。ここに示した
推奨鍛造温度は目安です。個々の鍛造作業では製品の形状や鍛造条件等が異なりますので、実際のワークで試打ちの上、最適な鍛造温度を確認してから鍛造することを推奨致します。

06 XA METAL·XC METALd) 鍛造品の熱処理条件について
XA メタルは、安定した耐脱亜鉛腐食性の確保と残留応力の除去を目的として、鍛造後に実体温度で 450 〜 480℃、2 時間以上保持の熱処理を行って下さい。但し、鍛造品に耐脱亜鉛腐食性を要求しない場合はこの熱処理は不要となります。

e) 鍛造品の金属組織写真
鍛造後に実体温度で 450 〜 480℃、2 時間以上保持の熱処理を行った XA メタルの鍛造品と C3771 材の鍛造品の顕微鏡
金属組織写真を示します。
材料

XA メタル（鍛造品）

C3771（鍛造品）

金属組織写真（倍率 500 倍）

α相

γ相

α相

β相

XA METAL·XC METAL 07

█・の耐脱亜鉛腐食性

XA メタルの鍛造品及び比較材料として C3771 の鍛造品、C3604 の棒材に対して、脱亜鉛腐食試験を国際規格（ISO 65091981）/ 日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 A）と日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 B）の 2 種類の方法で行いました。

1. 国際規格（ISO 6509-1981）/
日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 A）による脱亜鉛腐食試験a) 試験方法
75%、1% の CuCl2(CuCl2 − 2H2O:12.7 〜 12.8 g/L) 溶液に試験片（暴露面積 100 mm2 以上）を 24 時間浸漬した後、暴露面の腐食深さを測定します。

b) 評価基準
最大脱亜鉛腐食深さ：200 m 以下c) 試験結果と脱亜鉛腐食試験後の顕微鏡組織写真
材料

試験結果

材料

XA メタル

XC メタル

（鍛造品）

（棒材）

（倍率 200 倍）

最大脱亜鉛深さ：42 mβ、γ相の栓状型腐食

C3771
（鍛造品）

（倍率 50 倍）（倍率 200 倍）

試験結果

最大脱亜鉛深さ：30 mβ、γ相の栓状型腐食

C3604
（棒材）

最大脱亜鉛深さ：1,380 m
層状型腐食（倍率 50 倍）

最大脱亜鉛深さ：1,450 m
層状型腐食＊ XA メタルは、鍛造後所定の熱処理を行った試験片で脱亜鉛腐食試験を行っています。

d) 評価結果
XA メタルを使った鍛造品（鍛造後に所定の熱処理を実施）は、ヨーロッパの EN 規格のグレード A 及び JIS（最大脱亜鉛深さ：200 m 以下）に適合します。
XC メタル（棒材）は、ヨーロッパの EN 規格のグレード A 及び JIS（最大脱亜鉛深さ：200 m 以下）に適合します。

08 XA METAL·XC METAL

2. 日本工業規格（JIS H 3250-2010 の附属書 B）による脱亜鉛腐食試験a) 試験方法
0.5M-NaCl + 5 × 10-3M-NaHCO3 水溶液（NaCl:29.22g/L、NaHCO3:0.42g/L）に混合ガス（CO2:O2:N2 =10:20:70）を通して飽和させます。この液（PH 6.5 〜 7.0）に白金電極（-）と暴露試料電極（+）をセットし、60℃の溶液の中に電流密度 1.0mA/cm2 で 24 時間通電後、暴露面の最大浸食深さを測定します。最大浸食深さは溶解腐食深さと脱亜鉛腐食深さを合わせた最大深さの部分の値となります。

b) 評価基準
評価ランク

最大侵食深さ （µm）

第1種

70 以下

第2種

100 以下

第3種

150 以下

溶解腐食深さ最大侵食深さ脱亜鉛腐食深さ

適用する評価ランクの種別は、個々の製品規格で規定されるか受渡当事者間の協定により決まります。

c) 試験結果と脱亜鉛腐食試験後の顕微鏡組織写真
材料

試験結果

材料

XA メタル

XC メタル

（鍛造品）

（棒材）

（倍率 200 倍）

最大浸食深さ：68 m
β、γ相の栓状型腐食

C3771
（鍛造品）

（倍率 50 倍）（倍率 200 倍）

試験結果

最大浸食深さ：55 mβ、γ相の栓状型腐食

C3604
（棒材）

最大浸食深さ：160 m
層状型腐食（倍率 50 倍）

最大浸食深さ：165 m
層状型腐食＊ XA メタルは鍛造後、所定の熱処理を行った試験片で脱亜鉛腐食試験を行っています。

d) 評価結果
XA メタルを使った鍛造品（鍛造後に所定の熱処理を実施）は、評価ランクの第 2 種及び第 3 種に適合します。
XC メタル（棒材）は、評価ランクの第 2 種及び第 3 種に適合します。

XA METAL·XC METAL 09

█・の耐エロージョン・コロージョン性a) 試験方法
材料の耐エロージョン・コロージョン性を評価する方法として、広島大学工学部松村教授が開発された隙間噴流腐食試験方法により評価しました。隙間噴流
腐 食 試 験 は 右 図 の よ う な 試 験 装 置 を 用 い て、 試 験 液（CuCl2-2H2O、腐食液
ノズル径φ1.612.7g/1000mL 40℃）を Ø1.6 のノズルを通して、試験片に 0.4L/min の流量を5 時間流します。試験後の表面の形状、表面粗さ及び質量の変化を測定します。

試験片b) 試験結果
浸食深さと質量損失比較
700

600
500

500

400400300300200200

1001000

材料

質量損失（mg）

浸食深さ（μm）

600

XAメタル
（鍛造品）

C3771
（鍛造品）

XCメタル
（棒材）

C3604
（棒材）

CAC406C
（連鋳棒）

浸食深さ

65620

62430

56

質量損失

80480

310

500240

XA メタル

0C3771（鍛造品）

XC メタル

（鍛造品）

（棒材）

C3604
（棒材）

CAC406C
（連鋳棒）

層状腐食

環状腐食

層状腐食

環状腐食

層状腐食

表面写真

腐食形態c) 評価結果
XA メタル及び XC メタルは、CAC406C 材とほぼ同様の層状腐食で全体が均一に腐食されており、C3771 材や C3604
材に比べて遥かに優れた耐エロージョン・コロージョン性を持った材料です。

10 XA METAL·XC METAL

█・の耐応力腐食割れ性a) 試験方法
管用テーパ雌ねじを加工した評価用継手に、雄ねじを加工したブッシングなどをある一定のトルクでねじ込み引張応力を加えた状態で、14% アンモニア雰囲気でどの位の時間で表面に割れが発生するかを観察します。同一条件で試験することにより、比較する材料と評価する材料との相対的な評価が出来ます。

b) 試験条件・判定基準
・XA メタル（所定の熱処理をした鍛造品）
・XC メタル（棒材）

供試材

・C3771（鍛造品）
・C3604（棒材）

相手材

ブッシング

締付けトルクPB(1) 1/2

SCS13A （ステンレス鋼）

9.8N･m雰囲気

常温のアンモニア雰囲気（14%NH3 溶液）

腐食時間

4H、8H、16H、24H、48H

判定基準

割れの有無を目視及び実体顕微鏡で観察○：割れなし△：割れあり（目視判定不能、実体顕微鏡にて判定）
×：割れあり≪鍛造品≫
・XA メタル≪棒材≫
・XC メタル・C3771・C3604a) 試験結果
各腐食時間における判定結果
材料
4H8H

16H

24H

48H

XA メタル （所定の熱処理をした鍛造品）

○○△△△

C3771

○△×××

XC メタル （棒材）○○○○△

C3604○△△△△（鍛造品）（棒材）b) 評価結果
XA メタルの鍛造品は、C3771 材の鍛造品と比較して優れた耐応力腐食割れ性を有しています。
XC メタルは、C3604 材と比較して優れた耐応力腐食割れ性を有しています。

XA METAL·XC METAL 11

・の製造範囲

XA メタル及び XC メタルの標準仕様による製造範囲は以下のとおりです。

材料

XA メタル

径・対辺寸法

長さmmmm

形状
引抜棒

押出棒

丸形棒

10 〜 75

21.5 〜 75

丸形棒

8 〜 7525 〜 75

六角棒

8 〜 5528 〜 70

引抜棒・押出棒

2,000 〜 4,000 （許容差：+15,0）

XC メタル＊ 標準仕様以外の形状・寸法の製品は別途ご相談の上製作致します。

・のリサイクル原材料（切粉も含む）の取扱について

XA メタル及び XC メタルのリサイクル原材料（切粉も含む）について、以下のような取扱を推奨致します。
XA メタル及び XC メタルのリサイクル原材料（切粉も含む）は、鉛入り黄銅材（C3604、C3771 など）のリサイクル原材料（切粉も含む）との混入が許容される一定の割合の範囲で取扱う。
鉛入り黄銅材（C3604、C3771 など）のリサイクル原材料（切粉も含む）は、XA メタル及び XC メタルのリサイクル原材料（切粉も含む）との混入が許容される一定の割合の範囲で取扱う。
XA メタル及び XC メタルのリサイクル原材料（切粉も含む）は、ビスマス系やシリコン系鉛レス黄銅材料のリサイクル原材料（切粉も含む）とは完全に分離して取扱う。

使用上の注意事項
XA メタル及び XC メタルを含めて一般的に黄銅材料は、加工するときの条件や使用条件によっては応力腐食割れや脱亜鉛腐食、時期割れなどが発生することがあります。黄銅材料を使用した製品を設計するときにはこれらの点を考慮すると共に、製品の評価試験を行って要求品質を満足することを確認してから使用して下さい。

12 XA METAL·XC METAL

当該資料に掲載しております特性値は、当社における社内試験のもとで得られた代表的な数値であり、材料の特性を保証する値ではありません。
また、これらの値は社内規格や試験規格の改定及び材料の特性改善により予告なく変更することがあります。

本 社・工 場／〒391-8555 長野県茅野市宮川字小早川7377 TEL.0266-79-3030 FAX.0266-70-1800
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1310①ITP