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JP6692317B2 - High corrosion resistance leadless brass alloy - Google Patents

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JP6692317B2
JP6692317B2 JP2017071456A JP2017071456A JP6692317B2 JP 6692317 B2 JP6692317 B2 JP 6692317B2 JP 2017071456 A JP2017071456 A JP 2017071456A JP 2017071456 A JP2017071456 A JP 2017071456A JP 6692317 B2 JP6692317 B2 JP 6692317B2
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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

この発明は、黄銅合金に関し、上水経路等に使用される水道部材、特にエロージョン−コロージョン耐性を有する水道部材に適用する材料に関する。   The present invention relates to a brass alloy, and more particularly to a material applied to a water supply member used for a water supply route or the like, particularly a water supply member having erosion-corrosion resistance.

亜鉛を20〜40質量%含む銅合金は、黄銅、あるいは真鍮と呼ばれ、様々な用途に用いられている。中でもJIS H 5120に規定するCu−Zn−Pb系黄銅鋳物3種「CAC203」は、優れた引張強さ、耐力及び伸びを有するためバルブなどの水道用資機材や給水装置の部品に用いられてきた。しかし、CAC203は、Pbを0.5−3.0重量%含んでおり、近年の世界中で進む鉛規制に対応することが難しい。そのため、JIS H 5120 CAC203の優れた引張強さ、耐力及び伸びを維持したまま、Pbの浸出量を削減するように、鉛の含有量を低下させた黄銅合金が検討されている。   A copper alloy containing 20 to 40 mass% of zinc is called brass or brass and is used for various purposes. Among them, Cu-Zn-Pb type brass casting type 3 "CAC203" specified in JIS H5120 has excellent tensile strength, proof stress and elongation, and has been used for parts of water supply equipment such as valves and parts of water supply devices. It was However, since CAC203 contains 0.5 to 3.0% by weight of Pb, it is difficult to comply with the recent lead regulations that have advanced all over the world. Therefore, brass alloys having a reduced lead content are being studied so as to reduce the Pb leaching amount while maintaining the excellent tensile strength, yield strength and elongation of JIS H5120 CAC203.

また、黄銅合金には鉛とは別の問題を有している。黄銅合金をバルブ等の水道部材に用いる際には、静置状態で亜鉛が選択的に水中に溶出する脱亜鉛腐食と、流水中で発生するエロージョン−コロージョンと呼ばれる水の急速な流れによって誘起される腐食に曝される。黄銅合金が静置された水に対して接触している場合は金属材料表面が緩やかに酸化膜に覆われることで脱亜鉛腐食にある程度対抗するが、流水に曝される環境下では、流れによって起こるせん断力や乱流の影響により酸化膜が破壊され腐食が進行してしまう。この腐食をエロージョン−コロージョンと呼ぶ。いずれの腐食も進行すると水道用資機材の強度の低下や腐食箇所からの水漏れが避けられないため、これらの腐食に対する耐食性をも備えた黄銅合金が望まれている。   Further, the brass alloy has a problem different from that of lead. When a brass alloy is used for a water supply member such as a valve, it is induced by dezincification corrosion in which zinc is selectively eluted into water in a stationary state and a rapid flow of water called erosion-corrosion that occurs in running water. Exposed to corrosion. When the brass alloy is in contact with static water, the surface of the metal material is gently covered with an oxide film to counter the dezincification corrosion to some extent. Due to the effect of shearing force and turbulent flow, the oxide film is destroyed and corrosion progresses. This corrosion is called erosion-corrosion. If any of these corrosions progresses, the strength of water supply equipment and materials will inevitably decrease and water will leak from the corroded portions. Therefore, brass alloys having corrosion resistance against these corrosions are desired.

例えば特許文献1には、Cu:62.3〜65.0質量%、Sn:1.0〜3.5質量%、Bi:0.5〜2.0質量%、Al:0.005〜0.5質量%、Pb:0.1質量%以下、Fe:0.1質量%以下、Si:0.1質量%以下、Mn:0.03質量%以下、残部としてZn、及び不可避不純物からなることを特徴とする金型鋳造用銅基合金は耐脱亜鉛性、耐エロージョン−コロージョン性に優れる旨記載されている。   For example, in patent document 1, Cu: 62.3-65.0 mass%, Sn: 1.0-3.5 mass%, Bi: 0.5-2.0 mass%, Al: 0.005-0. 0.5% by mass, Pb: 0.1% by mass or less, Fe: 0.1% by mass or less, Si: 0.1% by mass or less, Mn: 0.03% by mass or less, and the balance Zn and unavoidable impurities It is described that the copper-based alloy for die casting is excellent in dezincing resistance and erosion-corrosion resistance.

なお、特許文献1には、Pb溶出基準の改正に伴い、従来から切削性を向上させるために添加されてきたPbは、BiやSiに置き換えられていることが記載されている(段落[0003])。   Note that Patent Document 1 describes that Pb, which has been conventionally added to improve the machinability in accordance with the revision of the Pb elution standard, is replaced with Bi or Si (paragraph [0003]. ]).

また、特許文献2には、Zn:25〜40wt%、P:0.005〜0.070wt%、Sn:0.05〜1.0wt%、Al:0.05〜1.0wt%、さらにFe:0.005〜1.0wt%、Pb:0.005〜0.3wt%の内何れか1種又は2種を合計0.005〜1.3wt%有し、残部が銅及び不可避的な不純物からなる銅合金は耐脱亜鉛腐食性に優れる旨が記載されている。   Moreover, in patent document 2, Zn: 25-40 wt%, P: 0.005-0.070 wt%, Sn: 0.05-1.0 wt%, Al: 0.05-1.0 wt%, and also Fe. : 0.005-1.0 wt%, Pb: 0.005-0.3 wt%, one or two kinds in total of 0.005-1.3 wt%, with the balance being copper and inevitable impurities It is described that the copper alloy consisting of is excellent in dezincification corrosion resistance.

さらに、特許文献3には、個々の元素が及ぼす影響を亜鉛当量(Zneq)により一本化し、亜鉛当量Zneqが不等式の条件を満たすことで必要な物性を満たす合金を見出した例が記載されている。具体的には、Al:0.4〜2.5質量%、P:0.001〜0.3質量%、Bi:を0.1〜4.5質量%含有するとともに、Ni:0〜5.5質量%であり、Mn、Fe、Pb、Sn、Si、Mg、Cdの含有量がそれぞれ0〜0.5質量%であり、Znを含有し、残りがCu及び不可避不純物からなる。そして、ZneqとAlの含有量が下記式(1)(2)を満足することを条件としている。
Zneq+1.7×Al≧35.0 (1)
Zneq−0.45×Al≦37.0 (2)
Furthermore, Patent Document 3 describes an example in which the effects of individual elements are unified by the zinc equivalent (Zneq), and an alloy has been found that satisfies the required physical properties by satisfying the inequality of the zinc equivalent Zneq. There is. Specifically, Al: 0.4 to 2.5 mass%, P: 0.001 to 0.3 mass%, Bi: 0.1 to 4.5 mass% and Ni: 0 to 5 are contained. 0.5% by mass, the contents of Mn, Fe, Pb, Sn, Si, Mg, and Cd are each 0 to 0.5% by mass, Zn is contained, and the balance is Cu and unavoidable impurities. The condition is that the Zneq and Al contents satisfy the following equations (1) and (2).
Zneq + 1.7 × Al ≧ 35.0 (1)
Zneq-0.45 x Al ≤ 37.0 (2)

特許第4522736号公報Japanese Patent No. 4522736 特公昭61−39387号公報Japanese Patent Publication No. 61-39387 特許第5522582号公報Patent No. 5522582

しかしながら、いずれの合金も特に耐エロージョン−コロージョン性が十分ではなく、水道部材用黄銅合金として必要な引張強さ、耐力を維持しながら、Pbの溶出を抑えつつ、さらに高い耐食性を実現させることは難しかった。   However, none of the alloys has particularly sufficient erosion-corrosion resistance, and while maintaining the tensile strength and proof stress required as a brass alloy for water supply members, while suppressing the elution of Pb, it is possible to achieve higher corrosion resistance. was difficult.

すなわち、それらの性質を個々に有する黄銅合金は従来にも存在したが、安全性と、耐久性と利便性との3つをバランスよく兼ね備えたものは達成できていなかった。そこでこの発明は、これらの3つの要素をバランスよく兼ね備えた黄銅合金を得て、実用性の高い水道部材とすることを目的とする。   That is, although brass alloys having these properties individually existed in the past, a brass alloy having a good balance of safety, durability and convenience could not be achieved. Therefore, an object of the present invention is to obtain a brass alloy having these three elements in a well-balanced manner, and to make the water supply member highly practical.

この発明は、Pbを0.25質量%以下に制限し、
Znを22質量%以上32.0質量%以下、Snを0.50質量%以上2.2質量%以下、Alを0.40質量%以上1.6質量%以下、Pを0.001質量%以上0.200質量%以下、Biを0.1質量%以上1.2質量%以下含有し、
なおかつ、AlとSnとBiの合計を3.40質量%以下として、残部が銅と不可避不純物とからなる黄銅合金により、上記の課題を解決したのである。
This invention limits Pb to 0.25 mass% or less,
Zn is 22 mass% or more and 32.0 mass% or less, Sn is 0.50 mass% or more and 2.2 mass% or less, Al is 0.40 mass% or more and 1.6 mass% or less, and P is 0.001 mass%. Not less than 0.200 mass% and not more than 0.1 mass% and not more than 1.2 mass% Bi,
Further, the above problem was solved by using a brass alloy in which the total of Al, Sn, and Bi was set to 3.40 mass% or less and the balance was copper and inevitable impurities.

好ましくは、Biを0.3質量%以上含有する黄銅合金を用いる。   Preferably, a brass alloy containing 0.3 mass% or more of Bi is used.

さらに、上記の黄銅合金の組成に加えて、次の付加元素を一種、又は複数種含有する黄銅合金でも、上記の課題を解決できる。まず、Bを0.02質量%以下の範囲で含有してもよい。また、Sbを0.10質量%以下の範囲で含有してもよい。さらに、1.0質量%以下の範囲でNiを含有してもよい。   Further, in addition to the composition of the brass alloy, a brass alloy containing one or more of the following additional elements can also solve the above problems. First, B may be contained in the range of 0.02 mass% or less. Further, Sb may be contained in the range of 0.10 mass% or less. Further, Ni may be contained in the range of 1.0 mass% or less.

この発明により、Pbの含有量を抑えることでPbの溶出を抑制しながら、引張強さや耐力を確保しつつ、耐脱亜鉛腐食性及び耐エロージョン−コロージョン性も有する、安全性と耐久性と利便性をバランスよく確保した黄銅合金製水道部材を製造することができる。   According to the present invention, while suppressing the elution of Pb by suppressing the content of Pb, while ensuring tensile strength and proof stress, it also has dezincification corrosion resistance and erosion-corrosion resistance, safety, durability and convenience. It is possible to manufacture a brass alloy water supply member that secures a good balance of properties.

引張試験評価方法の模式図Schematic diagram of tensile test evaluation method エロージョン-コロージョン試験装置の概念図Erosion-corrosion test equipment conceptual diagram

以下、この発明について詳細に説明する。
この発明は、少なくともZn、Sn、Al、P、Biを含有する水道部材用の黄銅合金である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a brass alloy for water supply members containing at least Zn, Sn, Al, P and Bi.

上記黄銅合金のZn含有量は、22質量%以上である必要がある。22質量%未満であると、引張強さが足りずに、機械的性質に問題が生じてしまう。また、24質量%以上とすることで、0.2%耐力を十分に確保でき、強度に優れた黄銅合金となる。一方で、32.0質量%以下である必要があり、30質量%以下であると好ましい。Znが32.0質量%を超えると、脱亜鉛腐食及びエロージョン−コロージョンが大きくなりすぎる。   The Zn content of the brass alloy needs to be 22% by mass or more. If it is less than 22% by mass, the tensile strength will be insufficient and problems will occur in mechanical properties. Further, when the content is 24% by mass or more, 0.2% proof stress can be sufficiently ensured, and the brass alloy has excellent strength. On the other hand, it needs to be 32.0% by mass or less, and preferably 30% by mass or less. When Zn exceeds 32.0 mass%, dezincification corrosion and erosion-corrosion become too large.

上記黄銅合金のAl含有量は、0.40質量%以上である必要がある。0.40質量%未満であると、0.2%耐力が不十分となり、機械的性質に問題を生じてしまう。一方で、1.6質量%以下である必要があり、1.10質量%以下であると好ましい。1.6質量%を超えると伸びが低下しすぎてしまうおそれがある。   The Al content of the brass alloy needs to be 0.40 mass% or more. If it is less than 0.40% by mass, the 0.2% proof stress will be insufficient, resulting in a problem in mechanical properties. On the other hand, it needs to be 1.6% by mass or less, and preferably 1.10% by mass or less. If it exceeds 1.6 mass%, the elongation may be too low.

上記黄銅合金のBi含有量は、0.1質量%以上である必要があり、0.3質量%以上であると好ましい。0.1質量%未満であると、金属組織の欠陥の発生が無視できなくなり、その金属組織の欠陥が存在することによって伸びが低下しすぎてしまう。また、脱亜鉛腐食も著しくなる。なお、Biは含有することで切削性も向上させることができる。一方で、1.2質量%以下である必要があり、0.8質量%以下であると好ましい。1.2質量%を超えると伸びが低下しすぎてしまうおそれがある。   The Bi content of the brass alloy needs to be 0.1% by mass or more, and is preferably 0.3% by mass or more. If the amount is less than 0.1% by mass, the occurrence of defects in the metal structure cannot be ignored, and the presence of the defects in the metal structure causes the elongation to decrease too much. Also, dezincification corrosion becomes significant. By containing Bi, the machinability can also be improved. On the other hand, it must be 1.2% by mass or less, and preferably 0.8% by mass or less. If it exceeds 1.2% by mass, the elongation may be too low.

上記黄銅合金のSn含有量は、0.50質量%以上である必要がある。0.50質量%未満であると、エロージョン−コロージョンに対する耐性と耐力が不十分になる。一方で、2.2質量%以下である必要があり、1.6質量%以下であると好ましい。Snが多すぎると伸びが低下しすぎてしまうためである。   The Sn content of the brass alloy needs to be 0.50 mass% or more. If it is less than 0.50% by mass, resistance to erosion-corrosion and yield strength become insufficient. On the other hand, it needs to be 2.2 mass% or less, and is preferably 1.6 mass% or less. This is because if Sn is too much, the elongation will be too low.

上記黄銅合金のP含有量は、0.001質量%以上である必要があり、0.003質量%以上であると好ましい。Pは切削性に寄与する他、脱酸効果を発揮するため、少なすぎると鋳造時の脱酸効果が低下するため、ガス欠陥が増加し、かつ溶湯が酸化して湯流れ性が低下してしまうおそれがある。さらに、Pが0.003質量%未満になると脱亜鉛腐食に対する耐性に不安が生じ、0.001質量%未満ではその耐性の欠如が無視できなくなってくる。一方、0.200質量%以下である必要があり、0.15質量%以下であると好ましい。Pが多すぎると、硬質なAl−P化合物などが増えすぎてしまい、伸びが低下してしまう。   The P content of the brass alloy needs to be 0.001 mass% or more, and is preferably 0.003 mass% or more. P contributes to the machinability and exerts a deoxidizing effect. If it is too small, the deoxidizing effect at the time of casting is lowered, so that gas defects are increased and the molten metal is oxidized to lower the flowability of the molten metal. There is a risk that Furthermore, if P is less than 0.003 mass%, there is concern about the resistance to dezincification corrosion, and if it is less than 0.001 mass%, the lack of resistance cannot be ignored. On the other hand, it must be 0.200 mass% or less, preferably 0.15 mass% or less. If the amount of P is too large, the amount of hard Al-P compound and the like will increase too much, and the elongation will decrease.

さらに、上記黄銅合金のAlとBiとSnとの含有量の合計が、3.40質量%以下である必要がある。個々の元素についての上記条件を満たすだけでは、伸びが十分な条件を満足しない場合がある。これら3種の元素は密接に関係しあっており、上記黄銅合金が強度と耐食性とのバランスを、Pbを削減して安全性を確保しながら達成するには、この条件が必要となる。   Further, the total content of Al, Bi and Sn in the brass alloy needs to be 3.40 mass% or less. The elongation may not satisfy the sufficient condition only by satisfying the above condition for each element. These three elements are closely related, and this condition is necessary for the brass alloy to achieve the balance between strength and corrosion resistance while reducing Pb and ensuring safety.

上記黄銅合金のPb含有量は、0.25質量%以下である必要がある。0.25質量%を超えると、地域によっては水道部材用合金として浸出基準を満たすことが難しくなるため、含有量は最大でも0.25質量%以下であることが必要となる。だが上記黄銅合金は上記のような個々の元素の範囲及び上記3元素を併せた条件を満たすことで、従来は必要とされていたPbの含有量を削減してもバランスのとれた実用性の高い合金とすることができる。   The Pb content of the brass alloy needs to be 0.25 mass% or less. If it exceeds 0.25% by mass, it will be difficult to satisfy the leaching standard as an alloy for water supply members in some regions, so the content must be at most 0.25% by mass. However, the above brass alloy satisfies the range of the individual elements as described above and the conditions that combine the above three elements, so that even if the content of Pb, which was conventionally required, is reduced, the brass alloy has a balanced practicability. It can be a high alloy.

上記黄銅合金は残分として、Cuの他に、原材料や製造時の問題から不可避的に含有される不可避不純物として上記した以外の元素を含有していてもよい。ただし、それらの元素の含有量は本発明の効果を阻害しない範囲に留める必要が有る。予期せぬ元素が多すぎると上記の元素の範囲であっても、物性に支障を来すおそれがあるからである。これらの不可避不純物の合計量は、1.0質量%未満であると好ましく、0.5質量%未満であるとより好ましい。   The above brass alloy may contain, in addition to Cu, an element other than the above-mentioned as an unavoidable impurity that is inevitably contained in view of raw materials and manufacturing problems. However, the contents of these elements must be kept within a range that does not impair the effects of the present invention. This is because if there are too many unexpected elements, the physical properties may be impaired even within the above range. The total amount of these unavoidable impurities is preferably less than 1.0% by mass, and more preferably less than 0.5% by mass.

上記不可避不純物となる元素の含有量は、いずれも0.4質量%未満であると好ましく、0.2質量%未満であるとより好ましく、検出限界未満であるとさらに好ましい。このような不純物としては、例えば、Si、Fe、Mn、Cr、Zr、Mg、Ti、Te、Se、Cdなどが挙げられる。この中でも特に、毒性が知られているSe、Cd、Teは0.1質量%未満であることが望ましく、検出限界未満であるとさらに望ましい。また、引け巣欠陥を増大させるZrは0.1質量%未満であることが望ましく、検出限界未満であるとさらに望ましい。   The content of each of the above-mentioned elements that become unavoidable impurities is preferably less than 0.4% by mass, more preferably less than 0.2% by mass, and even more preferably less than the detection limit. Examples of such impurities include Si, Fe, Mn, Cr, Zr, Mg, Ti, Te, Se, Cd, and the like. Among them, Se, Cd, and Te, which have known toxicity, are preferably less than 0.1% by mass, and more preferably less than the detection limit. Further, Zr that increases shrinkage cavity defects is preferably less than 0.1% by mass, and more preferably less than the detection limit.

一方、上記黄銅合金は上記不可避不純物とは別に、意図的に含有させる付加元素としてBを0.005質量%以上含むと、耐脱亜鉛腐食性が大きく向上する。Bによって結晶粒が微細化されて、脱亜鉛腐食を受けにくくなるからである。Bを0.007質量%以上含むとさらに耐脱亜鉛腐食性が向上するため好ましい。一方で、0.020質量%以下であることが必要である。0.020質量%を超えて含むと、硬質の化合物が大量に組織内に生じて、切削性や伸びへの悪影響を起こすことがある。   On the other hand, when the brass alloy contains 0.005 mass% or more of B as an additional element intentionally contained in addition to the unavoidable impurities, the dezincification corrosion resistance is greatly improved. This is because the crystal grains are refined by B and are less susceptible to dezincification corrosion. When B is contained in an amount of 0.007 mass% or more, dezincification corrosion resistance is further improved, which is preferable. On the other hand, it needs to be 0.020 mass% or less. If it is contained in excess of 0.020 mass%, a large amount of hard compound may be generated in the tissue, which may adversely affect machinability and elongation.

また、上記黄銅合金は上記不可避不純物とは別に、意図的に含有させる付加元素としてNiを含有していてもよい。Niを0.1質量%以上含むと、上記黄銅合金の耐脱亜鉛腐食性が向上する。この効果はBの含有による効果と重複させることもできる。一方で、1.0質量%以下であることが必要であり、0.5質量%以下であるとより好ましい。Niが過剰に添加されるとSnの含有量が多い相が増加することで、伸びや切削性が低下しやすくなる。   In addition to the unavoidable impurities, the brass alloy may contain Ni as an additional element to be intentionally included. When Ni is contained in an amount of 0.1% by mass or more, the dezincification corrosion resistance of the brass alloy is improved. This effect can be overlapped with the effect of the inclusion of B. On the other hand, it is necessary to be 1.0% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less. If Ni is added excessively, the phase containing a large amount of Sn increases, and the elongation and the machinability are likely to decrease.

さらに、上記黄銅合金は上記不可避不純物とは別に、意図的に含有させる付加元素としてSbを含有していてもよい。Sbを0.02質量%以上含有することで耐エロージョン−コロージョン性が向上する効果が得られる。一方で、0.10質量%以下であることが必要である。0.10質量%を超えて含むと、伸びに問題を生じるからである。   Further, the brass alloy may contain Sb as an additional element to be intentionally included in addition to the unavoidable impurities. By containing Sb in an amount of 0.02 mass% or more, the effect of improving erosion-corrosion resistance can be obtained. On the other hand, it must be 0.10 mass% or less. This is because if the content exceeds 0.10% by mass, a problem occurs in elongation.

なお、上記黄銅合金に意図的に含有させる元素として、上記の含有量の範囲でBとNiとSbのうちの複数、又はすべてを添加させてもよい。   In addition, as the element to be intentionally contained in the brass alloy, a plurality or all of B, Ni, and Sb may be added within the above content range.

なお、この発明における含有量の値は、原料における比ではなく、鋳造や鍛造などにより合金を製造した時点における含有量を示す。   The value of the content in the present invention does not represent the ratio in the raw material but the content at the time of producing the alloy by casting, forging, or the like.

上記黄銅合金の残分はCuである。この発明にかかる黄銅合金は、一般的な銅合金の製造方法で得ることができ、この黄銅合金で水道部材を製造する際には、一般的な製造方法(例えば鋳造や伸銅、鍛造など)により製造することができる。例えば、重油炉、ガス炉、高周波誘導溶解炉などを用いて合金の溶解を行い、各形状の鋳型に鋳造する方法が挙げられる。   The balance of the brass alloy is Cu. The brass alloy according to the present invention can be obtained by a general copper alloy manufacturing method, and when manufacturing a water supply member using this brass alloy, a general manufacturing method (for example, casting, wrought copper, forging, etc.) Can be manufactured by. For example, a method of melting the alloy using a heavy oil furnace, a gas furnace, a high-frequency induction melting furnace, etc., and casting in a mold of each shape can be mentioned.

以下、この発明にかかる黄銅合金を実際に製造した例を挙げて報告する。まず、黄銅合金に対して行う試験方法について説明する。   Hereinafter, an example of actually producing the brass alloy according to the present invention will be reported. First, a test method performed on a brass alloy will be described.

<引張試験方法>
φ28mm×200mmの金型に鋳造した試料から、JIS Z2241で規定する14A号試験片に加工した。具体的形状は図1の通りである。平行部の原断面積Sと原標点距離LとがL=5.65×S^(1/2)の関係にある比例試験片である。棒状部の直径dは4mm、原標点距離Lは20mm、円柱状とした並行部長さLは30mm、肩部の半径Rは15mmとした。(L=5.65×(2×2×π)^(1/2)=20.04)
<Tensile test method>
A sample cast in a φ28 mm × 200 mm mold was processed into a No. 14A test piece specified by JIS Z2241. The specific shape is as shown in FIG. This is a proportional test piece in which the original cross-sectional area S 0 of the parallel portion and the original gauge point distance L 0 have a relationship of L 0 = 5.65 × S 0 ^ (1/2). The diameter d 0 of the rod-shaped portion was 4 mm, the original gauge length L 0 was 20 mm, the length L c of the parallel portion formed into a cylindrical shape was 30 mm, and the radius R of the shoulder portion was 15 mm. (L 0 = 5.65 × (2 × 2 × π) ^ (1/2) = 20.04)

この試験片について、JIS Z2241に準拠して引張試験を実施して、その引張強さ(MPa)、0.2%耐力(MPa)、及び伸び(%)を次のように評価した。なお、引張強さは試験において不連続な降伏を示すまで、試験中に試験片が耐えた最大の応力とした。0.2%耐力は、塑性伸びが、原標点距離Lに対して0.2%に等しくなったときの応力である。また、伸びは破断するまで試験した後の試験片の永久伸びを原標点距離Lに対して百分率で表した値である。
・0.2%耐力の評価は、◎……100MPa以上、×……100MPa未満とした。
・引張強さの評価は、◎……300MPa以上、○……245MPa以上300MPa未満、×……245MPa未満とした。
・伸びの評価は、◎……20%以上、○……15%以上20%未満、×……15%未満とした。
A tensile test was performed on this test piece in accordance with JIS Z2241, and its tensile strength (MPa), 0.2% proof stress (MPa), and elongation (%) were evaluated as follows. The tensile strength was the maximum stress that the test piece withstood during the test until it showed discontinuous yielding in the test. The 0.2% proof stress is the stress when the plastic elongation becomes equal to 0.2% with respect to the original gauge length L 0 . Further, the elongation is a value obtained by expressing the permanent elongation of the test piece after testing until it breaks, as a percentage with respect to the original gauge length L 0 .
The evaluation of 0.2% proof stress was ∘ ... 100 MPa or more and × ... less than 100 MPa.
The tensile strength was evaluated as ∘ ... 300 MPa or more, ◯ ... 245 MPa or more and less than 300 MPa, and X ... less than 245 MPa.
・ Evaluation of elongation was set to ⊚ ... 20% or more, ∘ ... 15% or more and less than 20%, and X ... less than 15%.

<脱亜鉛腐食試験方法>
φ28mm×200mmの金型に鋳造した試料から、10mm角の立方体状に切り出したものを試験片とし、ISO6509に準拠して行った。すなわち、試験片の周囲を、厚さ15mm以上のエポキシ樹脂で覆い、試験片の一面だけを樹脂から露出させた。この露出面100mmを湿式研磨紙で研磨した後、1200番の研磨紙で仕上げ、試験直前にエタノールで洗浄した。このエポキシ樹脂に埋め込んで一面のみ露出させた試料を、250mLの12.7g/L塩化第二銅水溶液に、75±5℃にて24時間浸漬させた。試験終了後に、水で洗い、エタノールですすいだ後、すみやかに、その断面部分の脱亜鉛深さを、光学顕微鏡を用いて計測した。具体的には、試料10mmを5視野に分割して視野毎の脱亜鉛深さを計測し、合計10点の内、最も深い点の深さを脱亜鉛腐食最大深さとして次のように評価した。◎……100μm未満、○……100μm以上200μm未満、×……200μm以上とした。
<Dezincification corrosion test method>
A test piece was obtained by cutting a 10 mm square cube from a sample cast in a φ28 mm × 200 mm mold, and the test piece was performed according to ISO6509. That is, the periphery of the test piece was covered with an epoxy resin having a thickness of 15 mm or more, and only one surface of the test piece was exposed from the resin. The exposed surface of 100 mm 2 was polished with wet polishing paper, finished with No. 1200 polishing paper, and washed with ethanol immediately before the test. The sample embedded in this epoxy resin and exposed on only one surface was immersed in 250 mL of 12.7 g / L cupric chloride aqueous solution at 75 ± 5 ° C. for 24 hours. After the test was finished, it was washed with water, rinsed with ethanol, and immediately, the dezincification depth of the cross-section was measured using an optical microscope. Specifically, the 10 mm sample was divided into 5 fields of view, and the dezincification depth was measured for each field of view. Of the 10 points in total, the deepest point was evaluated as the maximum dezincification corrosion depth as follows. did. A: Less than 100 μm, A: 100 μm or more and less than 200 μm, ×: 200 μm or more.

<エロージョン-コロージョン試験>
Φ20×120mmLの金型に鋳造した試料を図2に記載のように、φ16mmの円柱状に加工したものを試験片12とし、この試験片12に対して隙間を0.4mmあけた位置に、1.6mm口径のノズル11をセットし、ノズル11から試料へ向けて1%CuCl水溶液13を流量0.4L/minの順流で2時間流し続け、試験前後における試料の最大深さを計測した。エロージョン−コロージョン最大深さの評価は、◎……75μm以下、○……75μmより深く200μm以下、×……200μmより深いとした。
<Erosion-corrosion test>
As shown in FIG. 2, a sample cast in a mold of Φ20 × 120 mmL was processed into a cylinder of Φ16 mm as a test piece 12, and a gap of 0.4 mm was made to the test piece 12. A 1.6 mm diameter nozzle 11 was set, and a 1% CuCl 2 aqueous solution 13 was continuously flowed from the nozzle 11 toward the sample at a forward flow rate of 0.4 L / min for 2 hours to measure the maximum depth of the sample before and after the test. .. The evaluation of the maximum depth of erosion-corrosion was ⊚ ... 75 μm or less, ∘ ... deeper than 75 μm, 200 μm or less, × ... deeper than 200 μm.

<試料の製造方法>
それぞれの元素を構成する材料を混合し、高周波誘導溶解炉にて溶製した後、鋳造して各表に記載の含有量となる各々の例で供試材を作製した。なお、含有量の値は全て質量%であり、製造後の測定値である。それぞれの得られた銅合金について、下記の試験を行った。なお、表中に記載の無い元素、及び空欄は検出限界未満であることを示す。また、総合評価としては、全ての項目が◎であるものを「◎」、一つ以上○がありかつ一つも×がないものを「○」、一つでも×があるものを「×」とした。
<Sample manufacturing method>
The materials constituting the respective elements were mixed, melted in a high-frequency induction melting furnace, and then cast to prepare test materials in each example having the contents described in each table. In addition, all the content values are mass% and are measured values after production. The following tests were conducted on each of the obtained copper alloys. In addition, elements not listed in the table and blanks indicate that the values are below the detection limit. In addition, as a comprehensive evaluation, if all items are ◎, it is “◎”, if there is at least one ○ and there is no x, it is “o”, and if there is at least one x, it is x. did.

実施例1を基本とし、Zn、Al、Bi,P、Sn及びPbそれぞれの含有量を変化させた場合における、機械的性質、脱亜鉛腐食及び耐エロージョン-コロージョン性の変化を評価した。その成分と結果を表1に示す。   Based on Example 1, changes in mechanical properties, dezincification corrosion and erosion-corrosion resistance when the contents of Zn, Al, Bi, P, Sn and Pb were changed were evaluated. The components and the results are shown in Table 1.

Figure 0006692317
Figure 0006692317

(実施例2a,2b、比較例2a,2b)
第一に、Znの含有量を変更した例を調製した。Znが22質量%未満である比較例2aは引張強さに問題を生じてしまっている。22質量%以上である実施例1では引張強さを確保することができる。一方で、Znが多すぎて32.0質量%を超えた比較例2bでは、伸びに問題を生じてしまっている。
(Examples 2a and 2b, Comparative examples 2a and 2b)
First, an example in which the content of Zn was changed was prepared. Comparative Example 2a in which Zn is less than 22 mass% has a problem in tensile strength. In Example 1 in which the content is 22% by mass or more, the tensile strength can be secured. On the other hand, in Comparative Example 2b in which Zn is too much and exceeds 32.0 mass%, there is a problem in elongation.

(実施例3a〜3d、比較例3a、3b)
第二に、Alの含有量を変更した例を調製した。Alが0.40質量%未満である比較例3aでは0.2%耐力が不十分となった。Alが0.40質量%を超える実施例3a〜3dでは0.2%耐力をある程度確保することができる。一方で、実施例3a〜3dはAlの増加に伴い伸びが低下していき、Alが1.6質量%を超える比較例3bでは伸びが著しく低下してしまった。
(Examples 3a to 3d, Comparative Examples 3a and 3b)
Secondly, an example in which the Al content was changed was prepared. In Comparative Example 3a in which Al was less than 0.40% by mass, the 0.2% proof stress was insufficient. In Examples 3a to 3d in which Al exceeds 0.40 mass%, 0.2% proof stress can be secured to some extent. On the other hand, in Examples 3a to 3d, the elongation was decreased with the increase of Al, and in Comparative Example 3b in which Al was more than 1.6 mass%, the elongation was significantly decreased.

(実施例4a〜4c、比較例4a、4b)
第三に、Biの含有量を変更した例を調整した。Biが0.1質量%未満である比較例4aでは、伸びの低下と脱亜鉛腐食が著しく、いずれの点でも問題となった。Biを0.1質量%以上含むことで、伸びは大きく改善し、耐脱亜鉛腐食性も改善した。しかし、Biの含有量が増えてくると伸びが低下していく傾向にあり、Biを含有させすぎて1.2質量%を超えた比較例4bでは、伸びが低下しすぎてしまった。
(Examples 4a to 4c, Comparative Examples 4a and 4b)
Thirdly, an example in which the content of Bi was changed was adjusted. In Comparative Example 4a in which Bi was less than 0.1% by mass, the elongation decreased and the dezincification corrosion was remarkable, which was a problem in any point. By containing Bi in an amount of 0.1% by mass or more, elongation was greatly improved and dezincification corrosion resistance was also improved. However, the elongation tends to decrease as the Bi content increases, and in Comparative Example 4b in which Bi is contained too much and exceeds 1.2% by mass, the elongation is excessively decreased.

(実施例5a、5b、比較例5a、5b)
第四に、Pの含有量を変更した例を調製した。Pが検出限界未満である比較例5aでは脱亜鉛腐食が著しく見られた。Pを含むことでこの耐脱亜鉛腐食性が良好になることが実施例5aで示された。一方で、Pの含有量が増えてくると伸びが低下していく傾向にあり、Pが0.200質量%を超えた比較例5bでは伸びが低下しすぎてしまった。
(Examples 5a and 5b, Comparative examples 5a and 5b)
Fourth, an example in which the P content was changed was prepared. Dezincification corrosion was remarkably observed in Comparative Example 5a in which P was less than the detection limit. It was shown in Example 5a that inclusion of P improves the dezincification corrosion resistance. On the other hand, when the P content increases, the elongation tends to decrease, and in Comparative Example 5b in which P exceeds 0.200 mass%, the elongation is too low.

(実施例6a〜6d、比較例6a〜6c)
第五に、Snの含有量を変更した例を調製した。Snが0.50質量%未満である比較例6a、6bでは、耐エロージョン-コロージョン性が不十分となった。また、特にSnが少ない比較例6aでは0.2%耐力も不足していた。一方で、Snが2.11質量%である比較例6cは伸びが低下しすぎているが、これについては他の元素との関連性を考慮しなければならない。後述する実施例8bではこれよりもさらにSnが多く2.24質量%である実施例8bでは伸びの低下は比較的抑えられるからである。
(Examples 6a to 6d, Comparative Examples 6a to 6c)
Fifthly, an example in which the Sn content was changed was prepared. In Comparative Examples 6a and 6b in which Sn was less than 0.50% by mass, the erosion-corrosion resistance was insufficient. Further, especially in Comparative Example 6a in which Sn was small, 0.2% proof stress was insufficient. On the other hand, in Comparative Example 6c in which Sn is 2.11 mass%, the elongation is too low, but regarding this, it is necessary to consider the relationship with other elements. This is because in Example 8b, which will be described later, the amount of Sn is more than that in Example 8b, which is 2.24% by mass, so that the reduction in elongation is relatively suppressed.

(実施例7a、比較例7b)
第六に、AlとSnとを両方変動した例を調整した。双方増加した比較例7aは伸びが著しく低下している。一方、実施例7aのSn含有量は0.96質量%であり、これは上記のSnについて変動させて0.98質量%とした実施例6bの値とほぼ同じである。しかしこの二つは、実施例6bの方が耐エロージョン−コロージョン性で大きく違っている。この二つの違いはAlの含有量であり、AlとSnとが互いに関係していることが示唆される。
(Example 7a, Comparative Example 7b)
Sixth, an example in which both Al and Sn were varied was adjusted. The elongation of Comparative Example 7a in which both are increased is remarkably reduced. On the other hand, the Sn content of Example 7a is 0.96% by mass, which is almost the same as the value of Example 6b in which the Sn content is changed to 0.98% by mass. However, the two are significantly different in Example 6b in erosion-corrosion resistance. The difference between the two is the content of Al, which suggests that Al and Sn are related to each other.

(実施例8a〜8c、比較例8a)
第七に、BiとSnとを両方変動した例を調整した。ここで、実施例8bはSnが2.24質量%と上記の比較例6cの2.11質量%を上回っているが、伸びの低下は抑えられている。この二例を比較すると、Bi量の違いが作用していることが示唆される。上記の実施例7aにおける考察と総合すると、AlとSnとBiとが互いに関係していることが示唆される。
(Examples 8a to 8c, Comparative Example 8a)
Seventh, an example in which both Bi and Sn are varied was adjusted. Here, in Example 8b, Sn is 2.24% by mass, which exceeds 2.11% by mass of Comparative Example 6c, but the decrease in elongation is suppressed. Comparing these two examples suggests that the difference in Bi content is acting. Taken together with the consideration in Example 7a above, it is suggested that Al, Sn and Bi are related to each other.

これら三元素の合計量で実施例8aと比較例6cとを比較すると、Al+Sn+Biの3元素の合計量が大きく違っており、実施例8bでは合計量が3.37質量%であるのに対して、比較例6cは3.76質量%に達している。このように、個々の元素の含有量を単独で判断するのみならず、三元素を合わせた成分によって物性のバランスを取れることが示された。   Comparing Example 8a and Comparative Example 6c with the total amount of these three elements, the total amount of the three elements of Al + Sn + Bi is greatly different, whereas the total amount of Example 8b is 3.37% by mass. Comparative Example 6c has reached 3.76% by mass. As described above, it was shown that not only the content of each element can be determined alone, but also the physical properties can be balanced by the components that combine the three elements.

(実施例9a〜9f、比較例9a)
さらに、上記の必須元素に加えて、Niを加えた実施例9a、9b、Bを加えた実施例9c、NiとBとの両方を加えた実施例9d、9e、Sbを加えた実施例9f、比較例9aを調整した。その内容を表2に示す。同様に試験を行ったところ、実施例9a,9bではNiの添加により耐脱亜鉛腐食性の向上が確認された。また、BとNiを両方含むことでも伸びと耐エロージョン−コロージョン性との両方を向上させることが確認された。さらに、Sbの添加により耐エロージョン−コロージョン性の向上が確認された。しかし、Sbが多すぎると伸びに問題が生じることが確認された。
(Examples 9a to 9f, Comparative Example 9a)
Further, in addition to the above essential elements, Examples 9a and 9b containing Ni, Example 9c containing B, Examples 9d containing 9B and Ni, and Example 9f containing Sb were added. Comparative Example 9a was prepared. The contents are shown in Table 2. When the same test was carried out, in Examples 9a and 9b, the improvement of dezincification corrosion resistance was confirmed by the addition of Ni. It was also confirmed that the inclusion of both B and Ni improves both elongation and erosion-corrosion resistance. Further, it was confirmed that the addition of Sb improved the erosion-corrosion resistance. However, it was confirmed that if the amount of Sb is too large, a problem occurs in elongation.

Figure 0006692317
Figure 0006692317

11 ノズル
12 試験片
13 CuCl水溶液
11 Nozzle 12 Test Piece 13 CuCl 2 Aqueous Solution

Claims (5)

Znを22質量%以上32.0質量%以下、Snを0.50質量%以上2.2質量%以下、Alを0.40質量%以上1.6質量%以下、Pを0.001質量%以上0.200質量%以下、Biを0.1質量%以上1.2質量%以下、Bを0.005質量%以上0.02質量%以下含有し、
残部が銅と0.25質量%以下のPbと不可避不純物とからなり、
AlとSnとBiとの含有量の合計が3.40質量%以下である水道部材用低鉛黄銅合金。
Zn is 22 mass% or more and 32.0 mass% or less, Sn is 0.50 mass% or more and 2.2 mass% or less, Al is 0.40 mass% or more and 1.6 mass% or less, and P is 0.001 mass%. And 0.200 mass% or less, Bi 0.1 mass% or more and 1.2 mass% or less , B 0.005 mass% or more and 0.02 mass% or less ,
The balance consists of copper, Pb of 0.25% by mass or less, and inevitable impurities,
A low lead brass alloy for water supply members having a total content of Al, Sn and Bi of 3.40% by mass or less.
Znを22質量%以上32.0質量%以下、Snを0.50質量%以上2.2質量%以下、Alを0.40質量%以上1.6質量%以下、Pを0.001質量%以上0.200質量%以下、Biを0.1質量%以上1.2質量%以下、Sbを0.02質量%以上0.10質量%以下含有し、
残部が銅と0.25質量%以下のPbと不可避不純物とからなり、
AlとSnとBiとの含有量の合計が3.40質量%以下である水道部材用低鉛黄銅合金。
Zn is 22 mass% or more and 32.0 mass% or less, Sn is 0.50 mass% or more and 2.2 mass% or less, Al is 0.40 mass% or more and 1.6 mass% or less, and P is 0.001 mass%. Or more 0.200 mass% or less, Bi 0.1 mass% or more 1.2 mass% or less , Sb 0.02 mass% or more 0.10 mass% or less ,
The balance consists of copper, Pb of 0.25% by mass or less, and inevitable impurities,
A low lead brass alloy for water supply members having a total content of Al, Sn and Bi of 3.40% by mass or less.
Znを22質量%以上32.0質量%以下、Snを0.50質量%以上2.2質量%以下、Alを0.40質量%以上1.6質量%以下、Pを0.001質量%以上0.200質量%以下、Biを0.1質量%以上1.2質量%以下、Niを0.1質量%以上1.0質量%以下含有し、
残部が銅と0.25質量%以下のPbと不可避不純物とからなり、
AlとSnとBiとの含有量の合計が3.40質量%以下である水道部材用低鉛黄銅合金。
Zn is 22 mass% or more and 32.0 mass% or less, Sn is 0.50 mass% or more and 2.2 mass% or less, Al is 0.40 mass% or more and 1.6 mass% or less, and P is 0.001 mass%. 0.200 mass% or less, Bi 0.1 mass% or more 1.2 mass% or less , Ni 0.1 mass% or more 1.0 mass% or less ,
The balance consists of copper, Pb of 0.25% by mass or less, and inevitable impurities,
A low lead brass alloy for water supply members having a total content of Al, Sn and Bi of 3.40% by mass or less.
請求項に記載の水道部材用低鉛黄銅合金の配合に加えて、さらにSbを0.02質量%以上0.10質量%以下含有する水道部材用低鉛黄銅合金。 A low lead brass alloy for water supply members which further contains 0.02 mass% or more and 0.10 mass% or less of Sb in addition to the composition of the low lead brass alloy for water supply members according to claim 1 . 請求項1、2または4に記載の水道部材用銅合金の配合に加えて、さらにNiを0.1質量%以上1.0質量%以下含有する水道部材用低鉛黄銅合金。 A low lead brass alloy for water supply members, which further contains 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less of Ni, in addition to the composition of the copper alloy for water supply members according to claim 1, 2 or 4 .
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