JP2000119775A

JP2000119775A - 無鉛快削性銅合金

Info

Publication number: JP2000119775A
Application number: JP10288590A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Oishi; 恵一郎大石
Original assignee: SANBO COPPER ALLOY CO Ltd
Current assignee: SANBO COPPER ALLOY CO Ltd
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: AU1054199A; TW421674B; CA2314144A1; EP1600515B8; EP1559802A1; EP1600515B1; EP1559802B1; EP1600517A3; EP1600516B1; EP1600515A2; DE69832097T2; AU744335B2; KR20010033073A; EP1600517A2; EP1600516A2; DE69839830D1; DE69840585D1; EP1045041A1; KR100352213B1; CA2314144C

Abstract

(57)【要約】【課題】鉛を含有することなく、工業的に満足しうる
被削性を有する無鉛快削性銅合金を提供する。【解決手段】無鉛快削性銅合金は、銅６９〜７９重量
％及び珪素２．０〜４．０重量％を含有し、且つ残部が
亜鉛からなる合金組成をなすものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉛成分を含有しな
い快削性銅合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被削性に優れた銅合金として、一般に、
ＪＩＳＨ５１１１ＢＣ６等の青銅系合金やＪＩＳ
Ｈ３２５０−Ｃ３６０４，Ｃ３７７１等の黄銅系合金が
知られている。これらは１．０〜６．０重量％程度の鉛
を含有することによって被削性を向上させたものであ
り、工業的に満足しうる被削性を確保したものである。

【０００３】鉛を含有する銅合金は、上記した如く被削
性に優れるものであることから、従来からも種々の製品
（例えば、上水道用配管の水栓金具，給排水金具，バル
ブ等）の構成材として重宝されている。しかし、鉛が人
体や環境に悪影響を及ぼす有害物質であるところから、
近時においては、その用途が大幅に制限される傾向にあ
る。例えば、合金の溶解，鋳造等の高温作業時に発生す
る金属蒸気には鉛成分が含まれることになり、或いは飲
料水等との接触により水栓金具や弁等から鉛成分が溶出
する虞れがあり、人体や環境衛生上問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、近時、米国等
の先進国においては銅合金における鉛含有量を大幅に制
限する傾向にあり、わが国においても鉛含有量を可及的
に低減した快削性銅合金の開発が強く要請されている。

【０００５】本発明は、かかる世界的な傾向及び要請に
応えるべくなされたもので、鉛を含有することなく、工
業的に満足しうる被削性を有する無鉛快削性銅合金を提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成すべく、次のような無鉛快削性銅合金を提案する。

【０００７】すなわち、第１発明においては、被削性に
優れた無鉛快削性銅合金として、銅６９〜７９重量％と
珪素２．０〜４．０重量％とを含有し、且つ残部が亜鉛
からなる合金組成をなす銅合金（以下「第１発明合金」
という）を提案する。

【０００８】鉛はマトリックスに固溶せず、粒状をなし
て分散することによって、被削性を向上させるものであ
る。一方、珪素は金属組織中にγ相（場合によってはκ
相）を出現させることにより、被削性を改善するもので
ある。このように、両者は合金特性における機能を全く
異にするものであるが、被削性を改善させる点では共通
する。かかる点に着目して、第１発明合金にあっては、
鉛に代えて珪素を添加することにより、工業的に満足し
うる被削性を確保せんとする。すなわち、第１発明合金
は、珪素の添加によるγ相形成により被削性を改善した
ものである。

【０００９】而して、珪素の添加量が２．０重量％未満
では、工業的に満足しうる被削性を確保するに充分なγ
相の形成が行われない。また、被削性は珪素添加量の増
大に伴って向上するが、４．０重量％を超えて添加して
も、その添加量に見合う被削性改善効果はない。ところ
で、珪素は融点が高く比重が小さいため又酸化し易いた
め、合金溶融時に珪素単体で炉内に装入すると、当該珪
素が湯面に浮くと共に、溶融時に酸化されて珪素酸化物
ないし酸化珪素となり、珪素含有銅合金の製造が困難と
なる。したがって、珪素含有銅合金の鋳塊製造にあって
は、通常、珪素添加をＣｕ−Ｓｉ合金とした上で行うこ
とになり、製造コストが高くなる。このような合金製造
コストを考慮した場合にも、被削性改善効果が飽和状態
となる量（４．０重量％）を超えて珪素を添加すること
は好ましくない。また、実験によれば、珪素を２．０〜
４．０重量％添加したときにおいて、Ｃｕ−Ｚｎ系合金
本来の特性を維持するためには、亜鉛含有量との関係を
も考慮した場合、銅含有量は６９〜７９重量％の範囲と
しておくことが好ましいことが判明した。このような理
由から、第１発明合金にあっては、銅及び珪素の含有量
を夫々６９〜７９重量％及び２．０〜４．０重量％とし
た。なお、珪素の添加により、被削性が改善される他、
鋳造時の湯流れ性，強度，耐摩耗性，耐応力腐蝕割れ
性，耐高温酸化性も改善される。また、延性，耐脱亜鉛
腐蝕性も或る程度改善される。

【００１０】また、第２発明においては、同じく被削性
に優れた無鉛快削性銅合金として、銅６９〜７９重量％
と、珪素２．０〜４．０重量％と、ビスマス０．０２〜
０．４重量％、テルル０．０２〜０．４重量％及びセレ
ン０．０２〜０．４重量％から選択された１種以上の元
素とを含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成をなす
銅合金（以下「第２発明合金」という）を提案する。

【００１１】すなわち、第２発明合金は、第１発明合金
にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜
０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の少な
くとも１つを更に含有させた合金組成をなすものであ
る。

【００１２】ビスマス、テルル又はセレンは、鉛と同様
に、マトリックスに固溶せず、粒状をなして分散するこ
とによって、被削性を向上させる機能を発揮するもので
あり、珪素と異なった機能により被削性を改善させるも
のである。したがって、これらを珪素と共添させると、
珪素の添加による被削性改善限度を超えて被削性を更に
向上させることが可能となる。第２発明合金では、かか
る点に着目して、第１発明合金における被削性を更に改
善すべく、ビスマス、テルル及びセレンのうちの少なく
とも１つを添加させることとした。特に、珪素に加えて
ビスマス、テルル又はセレンを添加することにより、複
雑な形状を高速で切削加工する場合にも、高度の被削性
を発揮する。しかし、ビスマス、テルル又はセレンの添
加による被削性向上効果は、各々の添加量が０．０２重
量％未満では発揮されない。一方、これらは銅に比して
高価なものであるから、０．４重量％を超えて添加して
も、被削性は僅かながらも添加量の増加に応じて向上す
るものの、経済的に添加量に見合う程の効果は認められ
ない。また、添加量が０．４重量％を超えると、熱間で
の加工性（例えば、鍛造性等）が悪くなり、冷間での加
工性（延性）も低下する。また、ビスマス等の重金属に
ついて仮に鉛同様の問題が生じる可能性があったとして
も、０．４重量％以下の微量添加であれば、格別の問題
を生じる虞れもないと考えられる。これらの点から、第
２発明合金では、ビスマス、テルル又はセレンの添加量
を０．０２〜０．４重量％とした。なお、ビスマス、テ
ルル又はセレンは上記した如く珪素と異なる機能により
被削性を向上させるものであるから、これらの添加によ
り銅及び珪素の適正含有量は影響されない。したがっ
て、銅及び珪素の含有量は第１発明合金と同一とした。

【００１３】また、第３発明においては、同じく被削性
に優れた無鉛快削性銅合金として、銅７０〜８０重量％
と、珪素１．８〜３．５重量％と、錫０．３〜３．５重
量％、アルミニウム１．０〜３．５重量％及び燐０．０
２〜０．２５重量％から選択された１種以上の元素とを
含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成をなす銅合金
（以下「第３発明合金」という）を提案する。

【００１４】錫は、Ｃｕ−Ｚｎ系合金に添加した場合、
珪素と同様に、γ相を形成して被削性を向上させるもの
である。例えば、錫は、５８〜７０重量％のＣｕを含有
するＣｕ−Ｚｎ系合金において１．８〜４．０重量％添
加させることにより、珪素が添加されておらずとも、良
好な被削性を示す。したがって、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｚｎ系合
金に錫を添加させることにより、γ相の形成を促進させ
ることができ、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金の被削性を更に
向上させることができる。錫によるγ相の形成は１．０
重量％以上で行なわれ、３．５重量％に達すると飽和状
態となる。なお、錫の添加量が３．５重量％を超える
と、γ相の形成効果が飽和状態となるばかりでなく、却
って延性が低下する。また、錫の添加量が１．０重量％
未満ではγ相の形成効果が少ないものの、添加量が０．
３重量％以上であれば、珪素により形成されるγ相を分
散させて均一化させる効果があり、このようなγ相の分
散効果によっても被削性が改善される。すなわち、錫の
添加量が０．３重量％以上であれば、その添加により被
削性が改善されることになる。

【００１５】また、アルミニウムも、錫と同様に、γ相
形成を促進させる機能を有するものであり、錫と共に或
いはこれに代えて添加することにより、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｚ
ｎ系合金の被削性を更に向上させることができる。アル
ミニウムには、被削性の他、強度，耐摩耗性，耐高温酸
化性を改善させる機能や合金比重を低下させる機能もも
あるが、被削性改善機能が発揮されるためには、少なく
とも１．０重量％添加させる必要がある。しかし、３．
５重量％を超えて添加しても、添加量に見合った被削性
改善効果はみられないし、錫と同様に延性の低下を招来
する。

【００１６】また、燐には、錫やアルミニウムのような
γ相の形成機能はないが、珪素の添加により又はこれと
錫，アルミニウムの一方若しくは両方を共添させること
により生成したγ相を均一に分散して、γ相分布を良好
なものとする機能があり、かかる機能によってγ相形成
による被削性の更なる向上を図ることができる。また、
燐の添加により、γ相の分散化と同時にマトリックスに
おけるα相の結晶粒を微細化して、熱間加工性を向上さ
せ、強度，耐応力腐蝕割れ性も向上させる。さらに、鋳
造時の湯流れ性を著しく向上させる効果もある。このよ
うな燐添加による効果は０．０２重量％未満の添加では
発揮されない。一方、燐の添加量が０．２５重量％を超
えると、添加量に見合った被削性改善等の効果は得られ
ないし、過剰添加により却って熱間鍛造性，押出性の低
下を招来する。

【００１７】第３発明合金では、かかる点に着目して、
Ｃｕ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金に、錫０．３〜３．５重量％、
アルミニウム１．０〜３．５重量％及び燐０．０２〜
０．２５重量％のうち少なくとも１つを添加させること
より、被削性の更なる向上を図っている。

【００１８】ところで、錫、アルミニウム又は燐は、上
記した如くγ相の形成機能又はγ相の分散機能により被
削性を改善させるものであり、γ相による被削性改善を
図る上で、珪素と密接な関係を有するものである。した
がって、珪素に錫、アルミニウム又は燐を共添させた第
３発明合金では、第１発明合金の珪素に置き換えて被削
性を向上させる機能が発揮され、γ相とは関係なく被削
性を改善させる機能（マトリックスに粒状をなして分散
することにより被削性を向上させる機能）を発揮するビ
スマス、テルル又はセレンを添加した第２発明合金に比
して、珪素の必要添加量が少なくなる。すなわち、珪素
添加量が２．０重量％未満であっても、１．８重量％以
上であれば、錫、アルミニウム又は燐の共添により、工
業的に満足しうる被削性を得ることができる。しかし、
珪素の添加量が４．０重量％以下であっても、３．５重
量％を超えると、錫、アルミニウム又は燐を共添するこ
とにより、珪素添加による被削性改善効果は飽和状態と
なる。かかる点から、第３発明合金では、珪素の添加量
を１．８〜３．５重量％とした。また、かかる珪素の添
加量との関係及び錫、アルミニウム又は燐を添加させる
こととの関係から、銅配合量の上下限値は第２発明合金
より若干大きくして、その好ましい含有量を７０〜８０
重量％とした。

【００１９】また、第４発明においては、同じく被削性
に優れた無鉛快削性銅合金として、銅７０〜８０重量％
と、珪素１．８〜３．５重量％と、錫０．３〜３．５重
量％、アルミニウム１．０〜３．５重量％及び燐０．０
２〜０．２５重量％から選択された１種以上の元素と、
ビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜
０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％から選
択された１種以上の元素とを含有し、且つ残部が亜鉛か
らなる合金組成をなす銅合金（以下「第４発明合金」と
いう）を提案する。

【００２０】すなわち、第４発明合金は、第３発明合金
にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜
０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の少な
くとも１つを更に含有させた合金組成をなすものであ
り、これらを添加させる理由及び添加量の決定理由は第
２発明合金について述べたと同様である。

【００２１】また、第５発明においては、被削性に加え
て耐蝕性にも優れた無鉛快削性銅合金として、銅６９〜
７９重量％と、珪素２．０〜４．０重量％と、錫０．３
〜３．５重量％、燐０．０２〜０．２５重量％、アンチ
モン０．０２〜０．１５重量％及び砒素０．０２〜０．
１５重量％から選択された１種以上の元素とを含有し、
且つ残部が亜鉛からなる合金組成をなす銅合金（以下
「第５発明合金」という）を提案する。

【００２２】すなわち、第５発明合金は、第１発明合金
に錫０．３〜３．５重量％、燐０．０２〜０．２５重量
％、アンチモン０．０２〜０．１５重量％及び砒素０．
０２〜０．１５重量％の少なくとも１つを更に含有させ
た合金組成をなすものである。

【００２３】錫には、被削性改善機能の他、耐蝕性（耐
脱亜鉛腐蝕性，耐漬食性）及び鍛造性を向上させる機能
がある。すなわち、α相マトリックスの耐蝕性を向上さ
せ、γ相の分散化により耐蝕性、鍛造性及び耐応力腐蝕
割れ性の改善を図ることができる。第５発明合金では、
錫のかかる機能により耐蝕性の改善を図り、被削性の改
善は主として珪素添加効果により図っている。したがっ
て、珪素及び銅の含有量は第１発明合金と同一としてあ
る。一方、耐蝕性，鍛造性の改善機能を発揮させるため
には、錫の添加量を少なくとも０．３重量％とする必要
がある。しかし、錫添加による耐蝕性，鍛造性の改善機
能は、３．５重量％を超えて添加しても、添加量に見合
うだけの効果が得られず、経済的にも無駄である。

【００２４】また、燐は、上記した如くγ相を均一分散
化させる共にマトリックスにおけるα相の結晶粒を細分
化させることにより、被削性改善機能の他、耐蝕性（耐
脱亜鉛腐食性，耐漬食性）、鍛造性、耐応力腐蝕割れ性
及び機械的強度を向上させる機能を発揮するものであ
る。第５発明合金では、燐のかかる機能により耐蝕性等
の改善を図り、被削性の改善は主として珪素添加効果に
より図っている。燐添加による耐蝕性等の改善効果は、
微量の燐添加により発揮されるものであり、０．０２重
量％以上の添加で発揮される。しかし、０．２５重量％
を超えて添加しても、添加量に見合った効果が得られな
いばかりか、熱間鍛造性，押出性が却って低下する。

【００２５】また、アンチモン及び砒素も、燐と同様
に、微量（０．０２重量％以上）で耐脱亜鉛腐食性等を
向上させるものである。しかし、０．１５重量％を超え
て添加しても、添加量に見合う効果が得られないばかり
か、燐の過剰添加と同様に、熱間鍛造性，押出性が却っ
て低下する。

【００２６】これらのことから、第５発明合金では、第
１発明合金におけると同量の銅及び珪素に加えて、耐蝕
性向上元素として錫、燐、アンチモン及び砒素の少なく
とも１つを上記した範囲内で添加させることにより、被
削性のみならず、耐蝕性等をも向上させることができる
のである。なお、第５発明合金にあっては、錫及び燐
は、主として、アンチモン及び砒素と同様の耐蝕性改善
元素として機能するため、珪素以外に被削性改善元素を
添加しない第１発明合金と同様に、銅及び珪素の配合量
は、夫々、６９〜７９重量％及び２．０〜４．０重量％
としてある。

【００２７】また、第６発明においては、同じく被削性
及び耐蝕性に優れた無鉛快削性銅合金として、銅６９〜
７９重量％と、珪素２．０〜４．０重量％と、錫０．３
〜３．５重量％、燐０．０２〜０．２５重量％、アンチ
モン０．０２〜０．１５重量％及び砒素０．０２〜０．
１５重量％から選択された１種以上の元素と、ビスマス
０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜０．４重量
％及びセレン０．０２〜０．４重量％から選択された１
種以上の元素とを含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金
組成をなす銅合金（以下「第６発明合金」という）を提
案する。

【００２８】すなわち、第６発明合金は、第５発明合金
にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜
０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の少な
くとも１つを更に含有させた合金組成をなすものであ
り、第２発明合金と同様に、珪素並びにビスマス、テル
ル及びセレンのうちから選択した少なくとも１つを添加
することにより被削性を改善すると共に、第５発明合金
と同様に、錫、燐、アンチモン及び砒素のうちから選択
した少なくとも１つを添加することにより耐蝕性等を改
善したものである。したがって、銅、珪素、ビスマス、
テルル及びセレンの添加量については第２発明合金と同
一とし、錫、燐、アンチモン及び砒素の添加量について
は第５発明合金と同一とした。

【００２９】また、第７発明においては、被削性に加え
て高力性，耐摩耗性に優れた無鉛快削性銅合金として、
銅６２〜７８重量％と、珪素２．５〜４．５重量％と、
錫０．３〜３．０重量％、アルミニウム０．２〜２．５
重量％及び燐０．０２〜０．２５重量％から選択された
１種以上の元素と、マンガン０．７〜３．５重量％及び
ニッケル０．７〜３．５重量％から選択された１種以上
の元素とを含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成を
なす銅合金（以下「第７発明合金」という）を提案す
る。

【００３０】マンガン又はニッケルは、珪素と結合して
Ｍｎ_XＳｉ_Y又はＮｉ_XＳｉ_Yの微細金属間化合物を形
成して、マトリックスに均一に析出し、それにより耐摩
耗性，強度を向上させる。したがって、マンガン及びニ
ッケルの一方又は両方を添加することにより、高力性，
耐摩耗性が改善される。かかる効果は、マンガン及びニ
ッケルを夫々０．７重量％以上添加することに発揮され
る。しかし、３．５重量％を超えて添加しても、効果が
飽和状態となり、添加量に見合う効果が得られない。珪
素は、マンガン又はニッケルの添加に伴い、これらとの
金属間化合物形成に要する消費量を考慮して、２．５〜
４．５重量％を添加させることとした。

【００３１】また、錫、アルミニウム及び燐の添加によ
り、マトリックスのα相が強化され、被削性も改善され
る。錫及び燐は、α相，γ相の分散により強度，耐摩耗
性を向上させ、被削性も向上させる。錫は、０．３重量
％以上の添加により強度及び被削性を向上させるが、
３．０重量％を超えて添加すると延性が低下する。した
がって、高力性，耐摩耗性の改善を図る第７発明合金に
おいては、被削性改善効果も考慮して、錫の添加量を
０．３〜３．０重量％とした。また、アルミニウムは、
耐摩耗性改善に寄与し、マトリックスの強化機能は０．
２重量％以上の添加により発揮される。しかし、２．５
重量％を超えて添加すると、延性が低下する。したがっ
て、被削性改善効果も考慮して、アルミニウムの添加量
は０．２〜２．５重量％とした。また、燐の添加によ
り、γ相の分散化と同時にマトリックスにおけるα相の
結晶粒を微細化して、熱間加工性を向上させ、強度，耐
摩耗性も向上させる。しかも、鋳造時の湯流れ性を著し
く向上させる効果もある。このような効果は、燐を０．
０２〜０．２５重量％の範囲で添加することにより奏せ
られる。なお、銅の配合量については、珪素添加量との
関係及びマンガン，ニッケルが珪素と結合する関係か
ら、６２〜７８重量％とした。

【００３２】また、第８発明においては、同じく被削性
及び高力性，耐摩耗性に優れた無鉛快削性銅合金とし
て、銅６２〜７８重量％と、珪素２．５〜４．５重量％
と、錫０．３〜３．０重量％、アルミニウム１．０〜
２．５重量％及び燐０．０２〜０．２５重量％から選択
された１種以上の元素と、マンガン０．７〜３．５重量
％及びニッケル０．７〜３．５重量％から選択された１
種以上の元素と、ビスマス０．０２〜０．４重量％、テ
ルル０．０２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．
４重量％から選択された１種以上の元素とを含有し、且
つ残部が亜鉛からなる合金組成をなす銅合金（以下「第
８発明合金」という）を提案する。

【００３３】すなわち、第８発明合金は、第７発明合金
にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２〜
０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の少な
くとも１つを更に含有させた合金組成をなすものであ
り、前記した如く珪素と異なる機能により被削性を改善
する元素であるビスマス等を添加することにより、第７
発明合金と同様の高力性，耐摩耗性を確保しつつ、被削
性の更なる改善を図ったものである。ビスマス等の被削
性改善元素についての添加理由及び添加量決定理由は、
第２発明合金、第４発明合金又は第６発明合金と同様で
ある。その他の元素（銅，亜鉛，錫，マンガン，ニッケ
ル）についての添加理由及び添加量決定理由は、第７発
明合金と同様である。

【００３４】さらに、第９発明においては、被削性に加
えて耐高温酸化性に優れた無鉛快削性銅合金として、銅
６９〜７９重量％、珪素２．０〜４．０重量％、アルミ
ニウム０．１〜１．５重量％及び燐０．０２〜０．２５
重量％を含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成をな
す銅合金（以下「第９発明合金」という）を提案する。

【００３５】アルミニウムは、強度，被削性，耐摩耗性
を改善させる他、耐高温酸化性を改善させる元素であ
る。また、珪素も、上記した如く、被削性，強度，耐摩
耗性，耐応力腐蝕割れ性を改善させる他、耐高温酸化性
を改善する機能を発揮する。アルミニウムによる耐高温
酸化性の改善は、珪素との共添によって、０．１重量％
以上の添加で行なわれる。しかし、アルミニウムを１．
５重量％を超えて添加しても、添加量に見合う耐高温酸
化性改善効果はみられない。かかる点から、アルミニウ
ムの添加量は０．１〜１．５重量％とした。

【００３６】燐は、合金鋳造時における湯流れ性を向上
させるために添加される。また、燐は、かかる湯流れ性
の他、上記した被削性，耐脱亜鉛腐蝕性に加えて、耐高
温酸化性をも改善する。このような燐の添加効果は０．
０２重量％以上で発揮される。しかし、０．２５重量％
を超えて添加しても、添加量に見合う効果はみられず、
却って合金の脆性化を招くことになる。かかる点から、
燐の添加量は、０．０２〜０．２５重量％とした。

【００３７】また、珪素は、上記した如く被削性を改善
させるために添加されるものであるが、燐と同様に湯流
れ性を向上させる機能も有するものである。珪素による
湯流れ性の向上は２．０重量％以上の添加により発揮さ
れ、被削性を向上させるに必要な添加範囲と重複する。
したがって、珪素の添加量は、被削性の改善を考慮し
て、２．０〜４．０重量％とした。

【００３８】また、第１０発明においては、同じく被削
性及び耐高温酸化性に優れた無鉛快削性銅合金として、
銅６９〜７９重量％と、珪素２．０〜４．０重量％と、
アルミニウム０．１〜１．５重量％と、燐０．０２〜
０．２５重量％と、クロム０．０２〜０．４重量％及び
チタン０．０２〜０．４重量％から選択された１種以上
の元素とを含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成を
なす銅合金（以下「第１０発明合金」という）を提案す
る。

【００３９】クロム及びチタンは耐高温酸化性を向上さ
せる機能を有するものであり、その機能は、特に、アル
ミニウムとの共添による相乗効果によって顕著に発揮さ
れる。かかる機能は、これらを単独添加すると共添する
とに拘わらず、夫々、０．０２重量％以上で発揮され、
０．４重量％で飽和状態となる。このような点から、第
１０発明合金においては、第９発明合金にクロム０．０
２〜０．４重量％及びチタン０．０２〜０．４重量％の
少なくとも１つを更に含有させた合金組成をなすものと
して、第９発明合金の耐高温酸化性を更に向上させるべ
く図っている。

【００４０】また、第１１発明においては、同じく被削
性及び耐高温酸化性に優れた無鉛快削性銅合金として、
銅６９〜７９重量％と、珪素２．０〜４．０重量％と、
アルミニウム０．１〜１．５重量％と、燐０．０２〜
０．２５重量％と、ビスマス０．０２〜０．４重量％、
テルル０．０２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜
０．４重量％から選択された１種以上の元素とを含有
し、且つ残部が亜鉛からなる合金組成をなす銅合金（以
下「第１１発明合金」という）を提案する。

【００４１】すなわち、第１１発明合金は、第９発明合
金にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０２
〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の少
なくとも１つを更に含有させた合金組成をなすものであ
り、前記した如く珪素と異なる機能により被削性を改善
する元素であるビスマス等を添加することにより、第９
発明合金と同様の耐高温酸化性を確保しつつ、被削性の
更なる改善を図ったものである。

【００４２】また、第１２発明においては、同じく被削
性及び耐高温酸化性に優れた無鉛快削性銅合金として、
銅６９〜７９重量％と、珪素２．０〜４．０重量％と、
アルミニウム０．１〜１．５重量％と、燐０．０２〜
０．２５重量％と、クロム０．０２〜０．４重量％及び
チタン０．０２〜０．４重量％から選択された１種以上
の元素と、ビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル
０．０２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重
量％から選択された１種以上の元素とを含有し、且つ残
部が亜鉛からなる合金組成をなす銅合金（以下「第１２
発明合金」という）を提案する。

【００４３】すなわち、第１２発明合金は、第１０発明
合金にビスマス０．０２〜０．４重量％、テルル０．０
２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４重量％の
少なくとも１つを更に含有させた合金組成をなすもので
あり、前記した如く珪素と異なる機能により被削性を改
善する元素であるビスマス等を添加することにより、第
１０発明合金と同様の耐高温酸化性を確保しつつ、被削
性の更なる改善を図ったものである。

【００４４】また、第１３発明においては、上記した各
発明合金に４００〜６００℃で３０分〜５時間の熱処理
を施しておくことより、その被削性を更に改善した無鉛
快削性銅合金（以下「第１３発明合金」という）を提案
する。

【００４５】第１〜第１２発明合金は珪素等の被削性改
善元素を添加したものであり、かかる元素の添加により
優れた被削性を有するものであるが、特に、銅濃度が高
く、α，β，γ，δ相以外の相（主としてκ相）が多い
場合には、熱処理により、κ相がγ相に相変化して、γ
相が微細に分散析出することにより、被削性が更に改善
されることがある。例えば、銅濃度が高いものでは、マ
トリックスの延性が高くγ相の絶対量が少ないことか
ら、冷間加工性に優れるが、カシメ等の冷間加工と切削
加工が必要な場合、上記した熱処理が極めて有効とな
る。すなわち、第１〜第１2 発明合金における銅濃度が
高いものであって、γ相が少なく且つκ相が多いもの
（以下「高銅濃度合金」という）については、熱処理に
よりκ相がγ相に変化して、γ相が微細に分散析出する
ことにより、被削性が更に改善される。また、実際の鋳
物，展伸材，熱間鍛造品の製造を想定した場合、鋳造条
件や熱間加工（熱間押出，熱間鍛造等）後の生産性，作
業環境等の条件によって、それらの材料が強制空冷，水
冷される場合がある。かかる場合、第１〜第１２発明に
おいて、銅濃度が低いもの（以下「低銅濃度合金」とい
う）では、γ相が若干少なく且つβ相を含んでいるが、
熱処理を施すと、これによりβ相がγ相に変化すると共
にγ相が微細に分散析出することになり、被削性が改善
される。実験により確認したところでは、銅及び珪素と
他の添加元素（亜鉛を除く）Ａとの配合比が６７≦Ｃｕ
−３Ｓｉ＋ａＡとなるような組成の高銅濃度合金又は６
４≧Ｃｕ−３Ｓｉ＋ａＡとなるような組成の低銅濃度合
金において、熱処理による効果が特に著しい。なお、ａ
は添加元素Ａによって異なる係数であり、例えば、錫：
ａ＝−０．５、アルミニウム：ａ＝−２、燐：ａ＝−
３、アンチモン：ａ＝０、砒素：ａ＝０、マンガン：ａ
＝＋２．５、ニッケル：ａ＝＋２．５である。

【００４６】しかし、何れの場合においても、熱処理温
度が４００℃未満であれば、上記した相変化速度が遅く
なり、熱処理に極めて長時間を要するため、経済的にも
実用できない。逆に、６００℃を超えると、却ってκ相
が増大し或いはβ相が出現するため、被削性の改善効果
が得られない。したがって、実用性をも考慮した場合、
被削性改善のためには、４００〜６００℃の条件で３０
分〜５時間の熱処理を行なうことが好ましい。

【００４７】

【実施例】実施例として、表１〜表３５に示す組成の鋳
塊（外径１００ｍｍ，長さ１５０ｍｍの円柱形状のも
の）を熱間（７５０℃）で外径１５ｍｍの丸棒状に押出
加工して、第１発明合金Ｎｏ．１００１〜Ｎｏ．１００
８、第２発明合金Ｎｏ．２００１〜Ｎｏ．２０１１、第
３発明合金Ｎｏ．３００１〜Ｎｏ．３０１２、第４発明
合金Ｎｏ．４００１〜Ｎｏ．４０４９、第５発明合金Ｎ
ｏ．５００１〜Ｎｏ．５０２０、第６発明合金Ｎｏ．６
００１〜Ｎｏ．６１０５、第７発明合金Ｎｏ．７００１
〜Ｎｏ．７０３０、第８発明合金Ｎｏ．８００１〜Ｎ
ｏ．８１４７、第９発明合金Ｎｏ．９００１〜Ｎｏ．９
００５、第１０発明合金Ｎｏ．１０００１〜Ｎｏ．１０
００８、第１１発明合金Ｎｏ．１１００１〜Ｎｏ．１１
００７及び第１２発明合金Ｎｏ．１２００１〜Ｎｏ．１
２０２１を得た。また、表３６に示す組成の鋳塊（外径
１００ｍｍ，長さ１５０ｍｍの円柱形状のもの）を熱間
（７５０℃）で外径１５ｍｍの丸棒状に押出加工した
上、その押出材を表３６に示す条件で熱処理して、第１
３発明合金Ｎｏ．１３００１〜Ｎｏ．１３００６を得
た。すなわち、Ｎｏ．１３００１は第１発明合金Ｎｏ．
１００５と同一組成をなす押出材を５８０℃，３０分の
条件で熱処理したものであり、Ｎｏ．１３００２はＮ
ｏ．１３００１と同一組成をなす押出材を４５０℃，２
時間の条件で熱処理したものであり、Ｎｏ．１３００３
は第１発明合金Ｎｏ．１００７と同一組成をなす押出材
をＮｏ．１３００１と同一条件（５８０℃，３０分）で
熱処理したものであり、Ｎｏ．１３００４はＮｏ．１０
０７と同一組成をなす押出材をＮｏ．１３００２と同一
条件（４５０℃，２時間）で熱処理したものであり、Ｎ
ｏ．１３００５は第１発明合金Ｎｏ．１００８と同一組
成をなす押出材をＮｏ．１３００１と同一条件（５８０
℃，３０分）で熱処理したものであり、Ｎｏ．１３００
６はＮｏ．１００８と同一組成をなす押出材をＮｏ．１
３００２と同一条件（４５０℃，２時間）で熱処理した
ものである。

【００４８】また、比較例として、表３７に示す組成の
鋳塊（外径１００ｍｍ，長さ１５０ｍｍの円柱形状のも
の）を熱間（７５０℃）で押出加工して、外径１５ｍｍ
の丸棒状押出材（以下「従来合金」という）Ｎｏ．１４
００１〜Ｎｏ．１４００６を得た。なお、Ｎｏ．１４０
０１は「ＪＩＳＣ３６０４」に相当するものであり、
Ｎｏ．１４００２は「ＣＤＡＣ３６０００」に相当す
るものであり、Ｎｏ．１４００３は「ＪＩＳＣ３７７
１」に相当するものであり、Ｎｏ．１４００４は「ＣＤ
ＡＣ６９８００」に相当するものである。また、Ｎ
ｏ．１４００５は「ＪＩＳＣ６１９１」に相当するも
のであり、ＪＩＳに規定される伸銅品の中で強度，耐磨
耗性に最も優れるアルミニウム青銅である。また、Ｎ
ｏ．１４００６は「ＪＩＳＣ４６２２」に相当するも
のであり、ＪＩＳに規定される伸銅品の中で耐蝕性に最
も優れるネーバル黄銅である。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】

【表７】

【００５６】

【表８】

【００５７】

【表９】

【００５８】

【表１０】

【００５９】

【表１１】

【００６０】

【表１２】

【００６１】

【表１３】

【００６２】

【表１４】

【００６３】

【表１５】

【００６４】

【表１６】

【００６５】

【表１７】

【００６６】

【表１８】

【００６７】

【表１９】

【００６８】

【表２０】

【００６９】

【表２１】

【００７０】

【表２２】

【００７１】

【表２３】

【００７２】

【表２４】

【００７３】

【表２５】

【００７４】

【表２６】

【００７５】

【表２７】

【００７６】

【表２８】

【００７７】

【表２９】

【００７８】

【表３０】

【００７９】

【表３１】

【００８０】

【表３２】

【００８１】

【表３３】

【００８２】

【表３４】

【００８３】

【表３５】

【００８４】

【表３６】

【００８５】

【表３７】

【００８６】そして、第１〜第１３発明合金の被削性を
従来合金との比較において確認すべく、次のような切削
試験を行い、切削主分力、切屑状態及び切削表面形態を
判定した。

【００８７】すなわち、上記の如くして得られた各押出
材の外周面を、真剣バイト（すくい角：−８°）を取り
付けた旋盤により、切削速度：５０ｍ／分，切込み深さ
（切削代）：１．５ｍｍ，送り量：０．１１ｍｍ／ｒｅ
ｖ．の条件で切削し、バイトに取り付けた３分力動力計
からの信号を重歪測定器により電圧信号に変換してレコ
ーダで記録し、これを切削抵抗に換算した。ところで、
切削抵抗の大小は３分力つまり主分力、送り分力及び背
分力によって判断されるが、ここでは、３分力のうち最
も大きな値を示す主分力（Ｎ）をもって切削抵抗の大小
を判断することとした。その結果は、表３８〜表６６に
示す通りであった。

【００８８】また、切削により生成した切屑の状態を観
察し、その形状によって図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す如く
４つに分類して、表１〜表３７に示した。ところで、切
屑が、（Ｄ）図に示す如く、３巻以上の螺旋形状をなし
ている場合には、切屑の処理（切屑の回収や再利用等）
が困難となる上、切屑がバイトに絡み付いたり、切削表
面を損傷させる等のトラブルが発生して、良好な切削加
工を行なうことができない。また、切屑が、（Ｃ）図に
示す如く、半巻程度の円弧形状から２巻程度の螺旋形状
をなしている場合には、３巻以上の螺旋形状をなす場合
のような大きなトラブルは生じないものの、やはり切屑
の処理が容易ではなく、連続切削加工を行う場合等にあ
ってはバイトへの絡み付きや切削表面の損傷等を生じる
虞れがある。しかし、切屑が、（Ａ）の如き微細な針形
状片や（Ｂ）の如き扇形状片又は円弧形状片に剪断され
る場合には、上記のようなトラブルが生じることがな
く、（Ｃ）図や（Ｄ）図に示すもののように嵩張らない
ことから、切屑の処理も容易である。但し、切屑が
（Ａ）図のような微細形状に剪断される場合には、旋盤
等の工作機械の摺動面に潜り込んで機械的障害を発生し
たり、作業者の手指，目に刺さる等の危険を伴うことが
ある。したがって、被削性を判断する上では、（Ｂ）図
に示すものが最良であり、（Ａ）図に示すものがこれに
続き、（Ｃ）図や（Ｄ）図に示すものは不適当とするの
が相当である。表３８〜表６６においては、（Ｂ）に示
す最良の切屑状態が観察されたものを「◎」で、（Ａ）
図に示すやや良好な切屑状態が観察されたものを「○」
で、（Ｃ）図に示す不良な切屑状態が観察されたものを
「△」で、（Ｄ）に示す最悪の切屑状態が観察されたも
のを「×」で示した。

【００８９】また、切削後において、切削表面の良否を
表面粗さにより判定した。その結果は、表３８〜表６６
に示す通りであった。ところで、表面粗さの基準として
は最大高さ（Ｒmax ）が使用されることが多く、黄銅製
品の用途にもよるが、一般に、Ｒmax ＜１０μｍであれ
ば極めて被削性に優れると判断することができ、１０μ
ｍ≦Ｒmax ＜１５μｍであれば工業的に満足しうる被削
性を得ることができたものと判断でき、Ｒmax ≧１５μ
ｍの場合には被削性に劣るものと判断できる。表３８〜
表６５においては、Ｒmax ＜１０μｍの場合を「○」
で、１０μｍ≦Ｒmax ＜１５μｍの場合を「△」で、Ｒ
max ≧１５μｍの場合を「×」で示した。

【００９０】表３８〜表６６に示す切削試験の結果から
明らかなように、第１発明合金Ｎｏ．１００１〜Ｎｏ．
１００８、第２発明合金Ｎｏ．２００１〜Ｎｏ．２０１
１、第３発明合金Ｎｏ．３００１〜Ｎｏ．３０１２、第
４発明合金Ｎｏ．４００１〜Ｎｏ．４０４９、第５発明
合金Ｎｏ．５００１〜Ｎｏ．５０２０、第６発明合金Ｎ
ｏ．６００１〜Ｎｏ．６１０５、第７発明合金Ｎｏ．７
００１〜Ｎｏ．７０３０、第８発明合金Ｎｏ．８００１
〜Ｎｏ．８１４７、第９発明合金Ｎｏ．９００１〜Ｎ
ｏ．９００５、第１０発明合金Ｎｏ．１０００１〜Ｎ
ｏ．１０００８、第１１発明合金Ｎｏ．１１００１〜Ｎ
ｏ．１１００７及び第１２発明合金Ｎｏ．１２００１〜
Ｎｏ．１２０２１は、その何れにおいても、鉛を大量に
含有する従来合金Ｎｏ．１４００１〜Ｎｏ．１４００３
と同等の被削性を有するものである。特に、切屑の生成
状態に限っては、鉛含有量が０．１重量％以下である従
来合金Ｎｏ．１４００４〜Ｎｏ．１４００６に比しては
勿論、鉛を大量に含有する従来合金Ｎｏ．１４００１〜
Ｎｏ．１４００３に比しても、良好な被削性を有する。

【００９１】また、表３８及び表６５から明らかなよう
に、第１３発明合金Ｎｏ．１３００１〜Ｎｏ．１３００
６は、これらと同一組成をなす第１発明合金Ｎｏ．１０
０５、Ｎｏ．１００７及びＮｏ．１００８に比して被削
性が向上しており、適当な熱処理を施すことにより被削
性を更に向上させ得ることが確認された。

【００９２】次に、第１〜第１３発明合金の熱間加工性
及び機械的性質を、従来合金との比較において確認すべ
く、次のような熱間圧縮試験及び引張試験を行った。

【００９３】すなわち、上記の如くして得られた各押出
材から同一形状（外径１５ｍｍ，長さ２５ｍｍ）の第１
及び第２試験片を切り出した。そして、熱間圧縮試験に
おいては、各第１試験片を７００℃に加熱して３０分間
保持した上、軸線方向に７０％の圧縮率で圧縮（第１試
験片の高さ（長さ）が２５ｍｍから７．５ｍｍになるま
で圧縮）して、圧縮後の表面形態（７００℃変形能）を
目視判定した。その結果は、表３８〜表６６に示す通り
であった。変形能の判定は試験片側面におけるクラック
の状態から目視により行い、表３８〜表６６において
は、クラックが全く生じなかったものを「○」で、小さ
なクラックが生じたものを「△」で、大きなクラックが
生じたものを「×」で示した。また、各第２試験片を使
用して、常法による引張試験を行ない、引張強さ（Ｎ／
ｍｍ²）及び伸び（％）を測定した。

【００９４】表３８〜表６６に示す熱間圧縮試験及び引
張試験の結果から、第１〜第１３発明合金は、従来合金
Ｎｏ．１４００１〜Ｎｏ．１４００４及びＮｏ．１４０
０６と同等若しくはそれ以上の熱間加工性及び機械的性
質を有するものであり、工業的に好適に使用できるもの
であることが確認された。特に、第７及び第８発明合金
については、ＪＩＳに規定される伸銅品の中で強度に最
も優れるアルミニウム青銅である従来合金Ｎｏ．１４０
０５と同等の機械的性質を有するものであり、高力性に
優れることが理解される。

【００９５】また、第１〜第６発明合金及び第９〜第１
３発明合金の耐蝕性及び耐応力腐蝕割れ性を、従来合金
との比較において確認すべく、「ＩＳＯ６５０９」に
定める方法による脱亜鉛腐蝕試験及び「ＪＩＳＨ３２
５０」に規定される応力腐蝕割れ試験を行った。

【００９６】すなわち、「ＩＳＯ６５０９」の脱亜鉛
腐蝕試験においては、各押出材から採取した試料を、暴
露試料表面が当該押出材の押出し方向に対して直角とな
るようにしてフェノール樹脂材に埋込み、試料表面をエ
メリー紙により１２００番まで研磨した後、これを純水
中で超音波洗浄して乾燥した。かくして得られた被腐蝕
試験試料を、１．０％の塩化第２銅２水和塩（ＣｕＣｌ
₂・２Ｈ₂Ｏ）の水溶液（１２．７ｇ／ｌ）中に浸漬
し、７５℃の温度条件下で２４時間保持した後、水溶液
中から取出して、その脱亜鉛腐蝕深さの最大値（最大脱
亜鉛腐蝕深さ）を測定した。その結果は、表３８〜表５
０及び表６１〜表６６に示す通りであった。

【００９７】表３８〜表５０及び表６１〜表６６に示す
脱亜鉛腐蝕試験の結果から理解されるように、第１〜第
４発明合金及び第９〜第１３発明合金は、大量の鉛を含
有する従来合金Ｎｏ．１４００１〜Ｎｏ．１４００３に
比して優れた耐蝕性を有し、特に、被削性と共に耐蝕性
の向上を図った第５及び第６発明合金については、ＪＩ
Ｓに規定される伸銅品の中で耐蝕性に最も優れるネーバ
ル黄銅である従来合金Ｎｏ．１４００６に比しても極め
て優れた耐蝕性を有することが確認された。

【００９８】また、「ＪＩＳＨ３２５０」の応力腐蝕
割れ試験においては、各押出材から長さ１５０ｍｍの試
料を切り出し、各試料を、その中央部を半径４０ｍｍの
円弧状治具に当てた状態で、その一端部が他端部に対し
て４５°となるように折曲させて、試験片とした。この
ようにして引張残留応力を付加された各試験片を脱脂，
乾燥処理した上、１２．５％のアンモニア水（アンモニ
アを等量の純水で薄めたもの）を入れたデシケータ内の
アンモニア雰囲気（２５℃）中に保持させた。すなわ
ち、各試験片をデシケータ内におけるアンモニア水面か
ら約８０ｍｍ上方の位置に保持する。そして、試験片の
アンモニア雰囲気中における保持時間が、２時間，８時
間，２４時間を経過した時点で、試験片をデシケータか
ら取り出して、１０％の硫酸で洗浄した上、当該試験片
の割れの有無を拡大鏡（倍率：１０倍）で視認した。そ
の結果は、表３８〜表５０及び表６１〜表６６に示す通
りであった。これらの表においては、アンモニア雰囲気
中での保持時間が２時間である場合に明瞭な割れが認め
られたものについては「××」で、２時間経過時におい
ては割れが認められなかったが、８時間経過時において
は明瞭な割れが認められたものについては「×」で、８
時間経過時においては割れが認められなかったが、２４
時間経過時においては明瞭な割れが認められたものにつ
いては「△」で、２４時間経過時においても割れが全く
認められなかったものについては「○」で示した。

【００９９】表３８〜表５０及び表６１〜表６６に示す
応力腐蝕割れ試験の結果から理解されるように、被削性
と共に耐蝕性の向上を図った第５及び第６発明合金につ
いては勿論、耐蝕性については格別の配慮をしていない
第１〜第４発明合金及び第９〜第１３発明合金について
も、亜鉛を含まないアルミニウム青銅である従来合金１
４００５と同等の耐応力腐蝕割れ性を有し、ＪＩＳに規
定される伸銅品の中で耐蝕性に最も優れるネーバル黄銅
である従来合金Ｎｏ．１４００６より優れた耐応力腐蝕
割れ性を有することが確認された。

【０１００】また、第９〜第１２発明合金の耐高温酸化
性を、従来合金との比較において確認すべく、次のよう
な酸化試験を行った。

【０１０１】すなわち、各押出材Ｎｏ．９００１〜Ｎ
ｏ．９００５、Ｎｏ．１０００１〜Ｎｏ．１０００８、
Ｎｏ．１１００１〜Ｎｏ．１１００７、Ｎｏ．１２００
１〜Ｎｏ．１２０２１及びＮｏ．１４００１〜１４００
６から、外径が１４ｍｍとなるように表面研削され且つ
長さ３０ｍｍに切断された丸棒状の試験片を得て、各試
験片の重量（以下「酸化前重量」という）を測定した。
しかる後、各試験片を、磁性坩堝に収納した状態で、５
００℃に保持された電気炉内に放置した。そして、放置
時間が１００時間を経過した時点で電気炉から取り出し
て、各試験片の重量（以下「酸化後重量」という）を測
定した上、酸化前重量と酸化後重量とから酸化増量を算
出した。ここに、酸化増量とは、試験片の表面積１０ｃ
ｍ²当たりの酸化による増加重量（ｍｇ）の程度を示す
ものであり、「酸化増量（ｍｇ／１０ｃｍ²）＝（酸化
後重量（ｍｇ）−酸化前重量（ｍｇ））×（１０ｃｍ²
／試験片の表面積（ｃｍ²）」の式から算出されたもの
である。すなわち、各試験片の酸化後重量は酸化前重量
より増加しているが、これは高温酸化によるものであ
る。つまり、高温に晒されると、酸素と銅，亜鉛，珪素
とが結合してＣｕ₂Ｏ，ＺｎＯ，ＳｉＯ₂となり、その
酸素増分により重量が増加するのである。したがって、
この増加重量の程度（酸化増量）が小さい程、耐高温酸
化性に優れているということができ、表６１〜表６４及
び表６６に示す結果となった。

【０１０２】表６１〜表６４及び表６６に示す酸化試験
の結果から明らかなように、第９〜第１２発明合金の酸
化増量は、ＪＩＳに規定される伸銅品の中でも高度の耐
高温酸化性を有するアルミニウム青銅である従来合金Ｎ
ｏ．１４００５と同等であり、他の従来合金よりは極め
て小さくなっている。したがって、第９〜第１２発明合
金が、被削性に加えて、耐高温酸化性にも極めて優れた
ものであることが確認された。

【０１０３】

【表３８】

【０１０４】

【表３９】

【０１０５】

【表４０】

【０１０６】

【表４１】

【０１０７】

【表４２】

【０１０８】

【表４３】

【０１０９】

【表４４】

【０１１０】

【表４５】

【０１１１】

【表４６】

【０１１２】

【表４７】

【０１１３】

【表４８】

【０１１４】

【表４９】

【０１１５】

【表５０】

【０１１６】

【表５１】

【０１１７】

【表５２】

【０１１８】

【表５３】

【０１１９】

【表５４】

【０１２０】

【表５５】

【０１２１】

【表５６】

【０１２２】

【表５７】

【０１２３】

【表５８】

【０１２４】

【表５９】

【０１２５】

【表６０】

【０１２６】

【表６１】

【０１２７】

【表６２】

【０１２８】

【表６３】

【０１２９】

【表６４】

【０１３０】

【表６５】

【０１３１】

【表６６】

【０１３２】また、第２の実施例として、表１４〜表３
１に示す組成の鋳塊（外径１００ｍｍ，長さ２００ｍｍ
の円柱形状のもの）を熱間（７００℃）で外径３５ｍｍ
の丸棒状に押出加工して、第７発明合金Ｎｏ．７００１
ａ〜Ｎｏ．７０３０ａ及び第８発明合金Ｎｏ．８００１
ａ〜Ｎｏ．８１４７ａを得た。また、第２の比較例とし
て、表３７に示す組成の鋳塊（外径１００ｍｍ，長さ２
００ｍｍの円柱形状のもの）を熱間（７００℃）で押出
加工して、外径３５ｍｍの丸棒状押出材（以下「従来合
金」という）Ｎｏ．１４００１ａ〜Ｎｏ．１４００６ａ
を得た。なお、Ｎｏ．７００１ａ〜Ｎｏ．７０３０ａ、
Ｎｏ．８００１ａ〜Ｎｏ．８１４７ａ及びＮｏ．１４０
０１ａ〜Ｎｏ．１４００６ａは、夫々、前記した銅合金
Ｎｏ．７００１〜Ｎｏ．７０３０、Ｎｏ．８００１〜Ｎ
ｏ．８１４７及びＮｏ．１４００１〜Ｎｏ．１４００６
と同一の合金組成をなすものである。

【０１３３】そして、第７発明合金Ｎｏ．７００１ａ〜
Ｎｏ．７０３０ａ及び第８発明合金Ｎｏ．８００１ａ〜
Ｎｏ．８１４７ａの耐摩耗性を、従来合金Ｎｏ．１４０
０１ａ〜Ｎｏ．１４００６ａとの比較において確認すべ
く、次のような摩耗試験を行った。

【０１３４】すなわち、上記の如くして得られた各押出
材から、その外周面を切削した上、穴明け加工及び切断
加工を施すことにより、外径３２ｍｍ，厚さ（軸線方向
長さ）１０ｍｍのリング状試験片を得た上、各試験片を
回転自在な軸に嵌合固定して、これと軸線を平行とする
外径４８ｍｍのＳＵＳ３０４製ロールに５０ｋｇの荷重
を掛けて押圧接触させた状態に保持させる。しかる後、
ＳＵＳ３０４製ロール及びこれに転接する試験片を、当
該試験片の外周面にマルチオイルを滴下しつつ、同一回
転数（２０９ｒ．ｐ．ｍ．）で回転駆動させる。そし
て、当該試験片の回転数が１０万回に達した時点で、Ｓ
ＵＳ３０４製ロール及び試験片の回転を停止して、各試
験片の回転前後における重量差つまり摩耗減量（ｍｇ）
を測定した。かかる摩耗減量が少ない程、耐摩耗性に優
れた銅合金ということができるが、その結果は、表６７
〜表７７に示す通りであった。

【０１３５】表６７〜表７７に示す摩耗試験の結果から
明らかなように、第７発明合金Ｎｏ．７００１ａ〜Ｎ
ｏ．７０３０ａ及び第８発明合金Ｎｏ．８００１ａ〜Ｎ
ｏ．８１４７ａは、従来合金Ｎｏ．１４００１〜Ｎｏ．
１４００４及びＮｏ．１４００５に比しては勿論、ＪＩ
Ｓに規定される伸銅品の中で耐磨耗性に最も優れるアル
ミニウム青銅である従来合金Ｎｏ．１４００５に比して
も、耐摩耗性が優れることが確認された。したがって、
上記した引張試験の結果をも考慮して総合的に判断した
場合、第７及び第８発明合金は、被削性に加えて、ＪＩ
Ｓに規定される伸銅品の中で耐磨耗性に最も優れるアル
ミニウム青銅と同等以上の高力性，耐摩耗性を有するも
のであるということができる。

【０１３６】

【表６７】

【０１３７】

【表６８】

【０１３８】

【表６９】

【０１３９】

【表７０】

【０１４０】

【表７１】

【０１４１】

【表７２】

【０１４２】

【表７３】

【０１４３】

【表７４】

【０１４４】

【表７５】

【０１４５】

【表７６】

【０１４６】

【表７７】

【０１４７】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、第１〜第１３発明合金は、被削性改善元素である鉛
成分を全く含まないにも拘わらず、極めて被削性に富む
ものであり、鉛を大量に含有する従来の快削性銅合金の
代替材料として安全に使用できるものであり、切屑の再
利用等を含めて環境衛生上の問題が全くなく、鉛含有製
品が規制されつつある近時の傾向に充分対応することが
できる。

【０１４８】さらに、第５及び第６発明合金は、被削性
に加えて耐蝕性にも優れるものであり、耐蝕性を必要と
する切削加工品，鍛造品，鋳物製品等（例えば、給水
栓，っ給排水金具，バルブ，ステム，給湯配管部品，シ
ャフト，熱交換器部品等）の構成材として好適に使用す
ることができるものであり、その実用的価値極めて大な
るものである。

【０１４９】また、第７及び第８発明合金は、被削性に
加えて高力性，耐摩耗性にも優れるものであり、高力
性，耐摩耗性を必要とする切削加工品，鍛造品，鋳物製
品等（例えば、軸受，ボルト，ナット，ブッシュ，歯
車，ミシン部品，油圧部品等）の構成材として好適に使
用することができるものであり、その実用的価値極めて
大なるものである。

【０１５０】また、第９〜第１２発明合金は、被削性に
加えて耐高温酸化性にも優れるものであり、耐高温酸化
性を必要とする切削加工品，鍛造品，鋳物製品等（例え
ば、石油・ガス温風ヒータ用ノズル，バーナヘッド，給
湯器用ガスノズル等）の構成材として好適に使用するこ
とができるものであり、その実用的価値極めて大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】切屑の形態を示す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅６９〜７９重量％及び珪素２．０〜
４．０重量％を含有し、且つ残部が亜鉛からなる合金組
成をなすことを特徴とする無鉛快削性銅合金。
【請求項２】錫０．３〜３．５重量％、燐０．０２〜
０．２５重量％、アンチモン０．０２〜０．１５重量％
及び砒素０．０２〜０．１５重量％から選択された１種
以上の元素を更に含有することを特徴とする、請求項１
に記載する無鉛快削性銅合金。
【請求項３】銅７０〜８０重量％と、珪素１．８〜
３．５重量％と、錫０．３〜３．５重量％、アルミニウ
ム１．０〜３．５重量％及び燐０．０２〜０．２５重量
％から選択された１種以上の元素とを含有し、且つ残部
が亜鉛からなる合金組成をなすことを特徴とする無鉛快
削性銅合金。
【請求項４】銅６２〜７８重量％と、珪素２．５〜
４．５重量％と、錫０．３〜３．０重量％、アルミニウ
ム０．２〜２．５重量％及び燐０．０２〜０．２５重量
％から選択された１種以上の元素と、マンガン０．７〜
３．５重量％及びニッケル０．７〜３．５重量％から選
択された１種以上の元素とを含有し、且つ残部が亜鉛か
らなる合金組成をなすことを特徴とする無鉛快削性銅合
金。
【請求項５】ビスマス０．０２〜０．４重量％、テル
ル０．０２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４
重量％から選択された１種以上の元素を更に含有するこ
とを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３又は請
求項４に記載する無鉛快削性銅合金。
【請求項６】銅６９〜７９重量％、珪素２．０〜４．
０重量％、アルミニウム０．１〜１．５重量％及び燐
０．０２〜０．２５重量％を含有し、且つ残部が亜鉛か
らなる合金組成をなすことを特徴とする無鉛快削性銅合
金。
【請求項７】クロム０．０２〜０．４重量％及びチタ
ン０．０２〜０．４重量％から選択された１種以上の元
素を更に含有することを特徴とする、請求項６に記載す
る無鉛快削性銅合金。
【請求項８】ビスマス０．０２〜０．４重量％、テル
ル０．０２〜０．４重量％及びセレン０．０２〜０．４
重量％から選択された１種以上の元素を更に含有するこ
とを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載する無鉛
快削性銅合金。
【請求項９】４００〜６００℃で３０分〜５時間熱処
理したことを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は請求
項８に記載する無鉛快削性銅合金。