水管部件用銅合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適用于銅合金制且鉛的滲出在規(guī)定值以下的水管部件的材料。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，用于水管用原材料以及供水裝置的部件的JIS H5120 CAC406含有 4.0~6.0重量％的鉛，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鉛滲出到自來水中。因此，為了減少有害的鉛的滲出量，人 們一直在研究降低鉛含量或者制造不使用鉛的無鉛銅合金。
[0003] 但是，如果降低鉛含量或者不使用鉛，則銅合金的鑄造性、切削性、耐壓性降低，導(dǎo) 致例如用于閥門的情況下會發(fā)生漏水等。因此，人們一直在研究不單只是減少鉛含量而且 相比于使用鉛的合金的情形能夠盡可能抑制耐壓性等功能性的降低的合金。
[0004] 例如下述專利文獻1中記載了使用0. 5~6重量％的Bi、0. 05~3重量％的Sb 的青銅合金，以此來替換抑制鉛的使用之手法。特別是在其中的實施例7中，作為呈現(xiàn)出良 好的結(jié)果的實施例，列舉了具有1. 5重量％的Sn、17. 5重量％的Ζη、0. 7重量％的Bi、0. 06 重量％的Sb、0. 003重量％的P、0. 8重量％的Ni且將Pb抑制在0. 1重量％的青銅合金。
[0005] 另外，在下述專利文獻2中，也記載了一種水管部件用銅合金（權(quán)利要求1等），該 水管部件用銅合金含有2. 0~3. 0重量％的Ni，利用0. 5~1. 1重量％以下的Bi來抑制鉛 的使用并呈現(xiàn)出良好的性質(zhì)。
[0006] 此外下述專利文獻3中還記載了含有1. 5~2. 5%的Bi和0. 1~0. 5%的Ni的 青銅合金。
[0007] 在先技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本專利第2889829號公報
[0010] 專利文獻2:日本專利第4866717號公報
[0011] 專利文獻3:日本專利第4294793號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 但是，在最近的研究過程中，有報告指出不能否定專利文獻1的實施例7和專利文 獻2含有的Ni引起過敏的可能性。應(yīng)該考慮今后最好盡可能在水管部件中也減少Ni含量。 另一方面，還知道了，專利文獻3所記載的青銅合金盡管幾乎不含有Ni，但是，由于Bi過多， 因此砂模鑄造時容易產(chǎn)生縮孔，容易降低機械性質(zhì)。
[0013] 因此，本發(fā)明的目的在于提供以下水管部件用銅合金：不只抑制鉛的使用，而且要 盡可能減少Ni的使用量，同時在抑制Bi的使用量基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)良好的性質(zhì)。
[0014] 本發(fā)明利用以下銅合金解決了上述課題：Ni含量小于0.5質(zhì)量％，含有0.2質(zhì) 量％以上且0. 9質(zhì)量％以下的Bi，并含有12. 0質(zhì)量％以上且20. 0質(zhì)量％以下的Zn、1. 5質(zhì) 量％以上且4. 5質(zhì)量％以下的Sn、0. 005質(zhì)量％以上且0. 1質(zhì)量％以下的P，且Zn+Sn的合 計含量在21. 5質(zhì)量％以下。
[0015] 也就是說，找到了除了 Pb之外還限制Ni含量，從而防止危害健康，并且，即使減少 Bi也能夠防止砂模鑄造時產(chǎn)生縮孔，而且能夠彌補Bi的減少所帶來的影響，能夠呈現(xiàn)出充 分的機械性質(zhì)的配比。 _6] 此外，特別是如果Zn過多，則Sn的固溶度降低，凝固時的殘留液相中Sn濃縮，容 易因包晶反應(yīng)而使得β相結(jié)晶析出。最終，在樹枝狀結(jié)晶間生成：堅硬的S相中有α相 散布的α + δ共析晶，容易導(dǎo)致材料強度降低，產(chǎn)生鑄造缺陷。此作用與同樣和Cu不相固 溶地分散的Bi協(xié)同性地變劣，本發(fā)明就是因為發(fā)現(xiàn)了該性質(zhì)而做出的。通過減少Bi，并調(diào) 整Zn和Sn的合計量而使得Sn處于能夠固溶于Cu的范圍，由此在該環(huán)境下銅合金的強度 不容易降低，并且難以產(chǎn)生鑄造缺陷。
[0017] 該銅合金也可以含有其他微量元素。但是，其合計量需要處于不阻礙本發(fā)明效果 的范圍，優(yōu)選小于3. 0質(zhì)量％，進一步優(yōu)選小于1. 0質(zhì)量％。此外，優(yōu)選每一種微量元素的 含量小于1. 〇質(zhì)量％，進一步優(yōu)選小于〇. 4質(zhì)量％。更優(yōu)選的是：如果僅是含有不可避免的 雜質(zhì)，則可以期待使銅合金的性質(zhì)變得穩(wěn)定。特別是，為了抑制Pb滲出，優(yōu)選小于0. 25質(zhì) 量％。此外，不可避免的雜質(zhì)優(yōu)選小于0.5質(zhì)量％，進一步優(yōu)選小于0. 1質(zhì)量％。
[0018] 另外，作為非雜質(zhì)的微量元素，如果含有0. 0003質(zhì)量％以上0. 006質(zhì)量％以下的 B，則能夠獲得顯著提高對于本發(fā)明所涉及的銅合金而言重要的流動性的效果。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得抑制Pb的使用、且抑制被懷疑有導(dǎo)致過敏可能性的Ni的使 用量，并且具有充分的機械強度以及砂模鑄造時難以產(chǎn)生縮孔且容易處理的銅合金，能夠 制造進一步確保安全性的水管部件。
【附圖說明】
[0020] 圖1是用于得到實施例中的機械性質(zhì)試驗的試驗片的A號試樣的構(gòu)造圖。
[0021] 圖2是實施例中的機械性質(zhì)試驗的試驗片的構(gòu)造圖。
[0022] 圖3是實施例中的切削性試驗的評價分類基準圖。
[0023] 圖4是實施例中流動性試驗所使用的漩渦形試驗形狀鑄模。
[0024] 圖5是實施例中縮孔試驗所使用的階梯狀鑄模的構(gòu)成圖。
[0025] 圖6是在實施例和比較例中進行的切削試驗所得到的切削肩的照片。
[0026] 圖7是在實施例和比較例中進行的浸透探傷試驗的結(jié)果照片之一。
[0027] 圖8是表示在實施例2和5中伴隨Zn+Sn的合計量的變化而發(fā)生的組織變化的照 片。
[0028] 圖9是表示在實施例3和比較例3中伴隨Zn+Sn的合計量的變化而發(fā)生的組織變 化的照片。
[0029] 圖10是實施例和比較例中進行的切削試驗的結(jié)果照片之二。
【具體實施方式】
[0030] 以下詳細說明本發(fā)明。
[0031] 本發(fā)明是抑制了 Pb、Ni、Bi的含量的水管部件用銅合金。
[0032] 上述銅合金的Ni含量需要小于0. 5質(zhì)量％，優(yōu)選小于0. 3質(zhì)量％。Ni的滲出所 導(dǎo)致的過敏的發(fā)生條件還不清楚，但是WHO針對向水中滲出的試驗規(guī)定了滲出的上限值在 0.07mg/L，如果在0.5質(zhì)量％以上，則有可能難以滿足該條件。此外，關(guān)于Ni的有害作用， 不清楚之處很多，現(xiàn)階段可以認為Ni越少越好。
[0033] 上述銅合金的Bi含量需要在0. 2質(zhì)量％以上，優(yōu)選在0. 3質(zhì)量％以上，更優(yōu)選0. 4 質(zhì)量％以上。含有Bi使得能夠彌補減少Pb所帶來的物性降低，但是，如果小于0. 2質(zhì)量％， 則無法忽視切削性的降低，而且砂模鑄造時容易產(chǎn)生縮孔。為了進一步可靠地避免這些問 題，優(yōu)選在0.3質(zhì)量％以上。另一方面，Bi的含量需要在0.9質(zhì)量％以下，優(yōu)選在0.8質(zhì) 量％以下。由于Bi不固溶于Cu地分散于Cu，因此含量越多，越容易招致強度降低，如果超 過0. 9質(zhì)量％，則分散的Bi反而會導(dǎo)致砂模鑄造時更容易產(chǎn)生縮孔，拉伸強度的降低也變 得無法忽視。
[0034] 上述銅合金的Zn含量需要在12質(zhì)量％以上，優(yōu)選13質(zhì)量％以上。如果小于12 質(zhì)量％，則切削肩會成為卷曲的形狀，切削性降低。另外，如果增加 Zn含量，則會起到減少 Ni的滲出量的效果。另一方面，需要在20質(zhì)量％以下，優(yōu)選19質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選16 質(zhì)量％以下。如果Zn過多，則不只是機械性質(zhì)降低，而且鋅渣增加，從而難以鑄造。
[0035] 上述銅合金的Sn含量需要在1. 5質(zhì)量％以上，優(yōu)選在2. 0質(zhì)量％以上。如果小于 1.5質(zhì)量％，則與Zn的效果一樣，切削肩變成卷曲的形狀，切削性降低。另一方面，需要在 4.5質(zhì)量％以下，優(yōu)選在4.3質(zhì)量％以下，進一步優(yōu)選在3.0質(zhì)量％以下。這是因為：如果 Sn過多，則伸長率降低，砂模鑄造時有時容易產(chǎn)生縮孔。
[0036] 上述銅合金的Zn和Sn的合計含量需要在21. 5質(zhì)量％以下，優(yōu)選在21. 0質(zhì)量％ 以下。如果固溶于Cu的Zn過多，則Sn的固溶度降低，凝固時的殘留液相中Sn發(fā)生濃縮， 容易因包晶反應(yīng)而使β相結(jié)晶析出。最終，在樹枝狀結(jié)晶間生成堅硬的S相（Cu31Sns)中 散布有α相的α + δ相，導(dǎo)致材料強度降低。另外，在該α + δ相附近分散地生成Bi會導(dǎo) 致強度協(xié)同性地降低。另外，厚壁鑄造件、砂模鑄造件等在凝固速度緩慢的條件下進行鑄造 的情況下，最終凝固時，有時有可能產(chǎn)生以下缺陷：Sn像出汗那樣滲出的被稱為錫汗的缺 陷以及縮孔缺陷這樣的鑄造缺陷。如果Zn+Sn的合計含量超過21. 5質(zhì)量％，則機械性質(zhì)的 降低以及鑄造缺陷變得無法忽視。
[0037] 上述銅合金的P含量需要在0.005質(zhì)量％以上，優(yōu)選在0.01質(zhì)量％以上。P起到 脫氧效果，因此，如果過少，則鑄造時的脫氧效果降低，不只是氣體缺陷增加，還會使得鑄造 液氧化，從而流動性降低。另一方面，需要在0.1質(zhì)量％以下，優(yōu)選在0.05質(zhì)量％以下。如 果過多地增加 P，則會與鑄模的水分發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致氣體缺陷、縮孔缺陷增加，進而