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WO2007091690A1 - 半融合金鋳造用原料黄銅合金 - Google Patents

半融合金鋳造用原料黄銅合金 Download PDF

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WO2007091690A1
WO2007091690A1 PCT/JP2007/052412 JP2007052412W WO2007091690A1 WO 2007091690 A1 WO2007091690 A1 WO 2007091690A1 JP 2007052412 W JP2007052412 W JP 2007052412W WO 2007091690 A1 WO2007091690 A1 WO 2007091690A1
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alloy
mass
brass
semi
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PCT/JP2007/052412
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French (fr)
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Keiichiro Oishi
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Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Sambo Copper Alloy Co Ltd
Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Sambo Copper Alloy Co Ltd
Mitsubishi Materials Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025—Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to a raw brass alloy for producing semi-fused gold, which can produce a brass alloy cake with fine crystal grains by producing the semi-fused gold without stirring the molten metal.
  • Brass used in industry contains Zn: 8 to 50 mass%, and is distinguished according to its use.
  • ⁇ 11 a brass alloy containing 25 to 35% by mass with the balance being Cu and unavoidable impurities.
  • Brass alloy containing 8 to 20% by mass has the color closest to the golden color, and its strength is also used in the manufacture of decorative products.
  • brass alloys containing ⁇ 11: 25-35% by mass are representative of copper: 70% by mass, zinc: 30% by mass, known as 7-3 brass with a uniform oc solid solution structure.
  • a typical brass alloy containing 35 to 45% by mass of Zn is composed of 60% by mass of copper and 40% by mass of zinc, as 6-4 brass having an ⁇ + ⁇ solid solution structure.
  • These brass alloys are widely used in the manufacture of various machine parts.
  • Special brass alloys with single or multiple additions of Al, Fe, Mn, Ni, etc. to improve wear are also known.
  • the dendrite produced in the solid-liquid mixed slurry is divided by stirring, and the primary crystal solid in the solid-liquid mixed slurry becomes spherical, so that the fluidity can be maintained up to a high solid phase ratio.
  • Non-Patent Document 1 “Metal Handbook Revised 5th Edition” edited by the Japan Institute of Metals, Maruzen (issued April 20, 1992), P1041 ⁇ 1042
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can be used to produce a brass alloy product with fine crystal grains by producing a semi-fused metal without a stirring means.
  • An object is to provide a raw material brass alloy for gold making.
  • the present inventors have improved the fluidity of the half-melted brass alloy without applying a stirring means for breaking up the dendrites in the liquid phase and granulating them, so that the half-melted brass can be obtained at a low temperature.
  • Research was conducted to produce a brass alloy product with no crystal defects and fine crystal grains even when the alloy was manufactured. As a result, the following (A) to (D) were discovered for the first time.
  • the raw material brass alloy for producing semi-fused gold according to the above (1) or (2) further comprises, in mass%, Pb: 0.005-0.45%, Bi: 0.005-0.45%, Se: 0.03-0.45% Te: may have a component composition containing one or more of 0.01 to 0.45%.
  • the raw brass alloy for semi-fused gold fabrication of the present invention contains, in mass%, Zn: 8 to 40%, Zr: 0.000 5 to 0.04%, P: 0.01 to 0.25%, the remainder being Cu and inevitable impurities It has a component composition consisting of
  • the raw brass alloy for semi-fused gold fabrication of the present invention contains, in mass%, Zn: 8 to 40%, Zr: 0.0005 to 0.04%, P: 0.01 to 0.25%, and Si : Contains 2 to 5%, Sn: 0.05 to 6% by mass, and A1: 0.05-3. 5% by mass or more, and has a component composition of residual force Cu and inevitable impurity.
  • the brass alloy for producing semi-fused gold according to the present invention is, in mass%, Zn: 8 to 40%, Zr: 0.0005 to 0.04%, P: 0.01 to 0.25%, Si: 2 to 5% , Sn: 0.05 to 6 mass 0/0 and A1:. 0.05 to 3 containing 5 wt% of one or more of the further, Pb:. 0.005 ⁇ 0 45%, Bi: 0.005 ⁇ 0.45% Se: 0.03 to 0.45%, Te: 0.01 to 0.45% of one or two or more may be included.
  • the raw brass alloy for producing semi-fused gold according to the present invention is prepared by preparing and storing ingots whose components have been adjusted in advance. It is possible to produce a brass alloy product with fine crystal grains by forging the obtained half-melted brass alloy.
  • Zn when added to Cu, lowers the melting point and improves the fluidity of the molten alloy, and further improves the corrosion resistance of the porcelain and improves the mechanical strength, but its content is 8 If it is less than mass%, the fluidity of the molten metal will be lowered. On the other hand, if it exceeds 40%, it will become hard and brittle and the mechanical strength will be lowered. Therefore, Zn contained in the brass alloy material for producing semi-fused gold according to the present invention is determined to be 8 mass% or more and 40 mass% or less.
  • Zr promotes the crystallization of the fine granular ex initial phase in the semi-fused gold state, and by re-dissolving it makes the ⁇ solid phase coexist in the liquid phase of the half-melted brass alloy,
  • the brass alloy obtained by improving the fluidity of the half-melted brass alloy and forging it, and having the effect of refining the crystal grains of the porcelain. If the content is less than 0.0005% by mass, the brass alloy is forged. This is not preferable because it does not exert a sufficient effect on the refinement of the crystal grains of the porcelain. On the other hand, if the content exceeds 0.04% by mass, the crystal grains of the brass alloy porcelain are increased, which is not preferable. Therefore, Zr contained in the brass alloy raw material for semi-fused metal fabrication of the present invention is determined to be 0.0005 mass% or more and 0.04 mass% or less.
  • P coexists with Zr to promote the crystallization of fine granular oc initial phase in the semi-fused gold state, and the OC solid phase in the liquid phase of the half-melted brass alloy obtained by re-dissolution. Co-existing, thereby improving the fluidity of the half-melted brass alloy and forging brass alloy. On the other hand, it is not preferable because it does not exert a sufficient effect on the refinement of the crystal grains of the product. On the other hand, if the content exceeds 0.25% by mass, the crystal grains of the product become large, which is not preferable. Therefore, it is included in the raw brass alloy for semi-fused gold fabrication of this invention.
  • the P content is determined to be not less than 0.01% by mass and not more than 0.25% by mass.
  • Si, Sn, A1 can improve mechanical strength, corrosion resistance, machinability, wear resistance, and peritectic reaction by adding one or more of them together with Zr, P, Cu and Zn. It is added as necessary in order to widen the composition range given to the steel, exhibit a remarkable crystal grain refining effect, and further improve the fluidity of the half-melted brass alloy.
  • the Si content is less than 2% by mass, the desired effect cannot be obtained.
  • the Si content exceeds 5% by mass, the thermal conductivity is lowered and the fluidity of the half-melted brass is increased. It is preferable because it starts to decrease.
  • Sn has the effect of improving the seawater property in the above-mentioned corrosion resistance. If its content is less than 0.05% by mass, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, Sn exceeds 6% by mass. Then, since it becomes brittle and thermal conductivity is lowered, the fluidity of the half-melted brass is lowered, which is preferable.
  • A1 has the effect of improving the fluidity of the molten metal, reducing the loss of Zr, and further improving the erosion corrosion resistance of the corrosion resistance. If the amount is less than 0.05% by mass, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 3.5% by mass, the thermal conductivity decreases and the fluidity of the half-melted brass decreases. It is preferable because it becomes! /.
  • Si is 2 to 5 mass contained in the semi-fusible alloy ⁇ raw material for the brass alloy of the present invention 0/0, Sn is 0.05 to 6 mass 0/0, A1 is 0.05 to 3.5 mass 0 / Set to 0 respectively.
  • Si is the most effective, and it is most preferable to always contain Si.
  • the raw brass alloy for producing semi-fused gold according to the present invention may further contain one or more of Pb , Bi , Se , Te, etc., if necessary. ⁇ if included in the brass alloy or, in the mass 0/0, Pb:. 0. 005 ⁇ 0 45%, Bi:. 0. 005 ⁇ 0 45%, Se:. 0. 03 ⁇ 0 45%, Te : It is included in the range of 0.01 to 0.45%.
  • the material brass alloy for semi-fused gold fabrication of the present invention has the above component composition.
  • the material brass alloy for semi-fused gold fabrication of the examples of the present invention having the component composition shown in Tables 1 to 8 below (hereinafter referred to as the material brass alloy of the examples of the present invention) 1 to Ingots consisting of 1 to 8 and 105 and a comparative brass alloy raw material brass alloy (hereinafter referred to as comparative raw material brass alloy) were produced.
  • a molten brass alloy with a temperature of 1200 ° C was prepared, and the resulting brass alloy melt was forged and solidified to have a conventional brass alloy for raw material for semi-fused metal fabrication having the composition shown in Table 7 below.
  • An ingot made of gold hereinafter referred to as a conventional raw material brass alloy 1 to 2 was produced.
  • the ingot thus cut and cut is heated to a predetermined temperature in the range exceeding the solidus temperature and less than the liquidus temperature, thereby remelting to produce a molten metal alloy.
  • a quench specimen was prepared by ultra-quenching the molten alloy. By observing the microstructure of this rapidly cooled specimen with an optical microscope, the shape of the OC solid phase coexisting with the liquid phase in the molten metal alloy is estimated, and the average particle size is obtained. Shown in 8
  • the raw material brass alloy 1 105 shows that in the semi-molten state, the ⁇ solid phase of the quenching specimen exhibits fine particles. It is presumed that a fine ⁇ -solid phase coexists with the liquid phase.
  • the conventional raw material brass alloys 1-2 since the oc solid phase of the rapid cooling test piece is dendritic, the conventional raw material brass alloys 1-2 do not generate dendrites in the semi-molten state. It is estimated that Therefore, the half-melted brass alloy produced with the raw material brass alloy 1 to 105 of the embodiment of the present invention has excellent fluidity compared to the conventional half-melted brass alloy produced with the raw material brass alloy 1-2.
  • the half-melted brass alloy obtained by melting the raw material brass alloys 1 to 105 in the examples of the present invention has a fine granular OC solid phase formed in the liquid phase, so that the half-melted brass alloy is not stirred. It can be seen that a forged product having fine crystal grains can be obtained even by forging.
  • the comparative raw material brass alloys 1 to 6 containing Zn, Zr, and soot are out of the conditions of the present invention (range of the composition of the present invention). In the semi-molten state, dendrite is generated or crystal grains are refined. This is preferable because it becomes insufficient or brittle, and Zr: 0.0005 to 0.04%, P: 0.01 to 0.25% force S is contained in the coexistence of the comparative example. Brass alloys 7-8 are not free of dendrites.
  • the cut ingot is completely melted to produce a completely molten brass alloy melt, which is then cooled and maintained at a predetermined temperature within the range above the solidus temperature and below the liquidus temperature.
  • a molten alloy was prepared, and a quenched specimen was prepared by ultra-quenching the molten metal alloy. By observing the microstructure of this rapidly cooled specimen with an optical microscope, the ⁇ primary crystal shape crystallized in the melt of the half-melted brass alloy was estimated, and the average particle size was obtained. As a result, almost the same result as in Example 1 was obtained. Obtained.
  • the raw brass alloy for producing the semi-fused gold alloy of this invention is dissolved to produce a solid-mixed slurry half-melted brass alloy, and this half-fused brass alloy is forged by the usual method, the liquid phase of the half-fused brass alloy.
  • the fine ⁇ initial phase was crystallized or a solid phase coexisted, it was possible to forge without impairing the fluidity of the half-melted brass alloy without providing a stirring means.
  • the brass alloy product obtained by forging a half-melted brass alloy has one crystal grain There is an excellent effect that the mechanical strength is further improved by miniaturization. Therefore, the present invention is extremely useful industrially.

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Abstract

　半融合金鋳造用原料黄銅合金であって、質量％で、Ｚｎ：８～４０％、Ｚｒ：０．０００５～０．０４％、Ｐ：０．０１～０．２５％を含有し、さらに必要に応じてさらに、Ｓｉ：２～５％、Ｓｎ：０．０５～６質量％およびＡｌ：０．０５～３．５質量％の内の１種または２種以上を含有し、さらに、必要に応じてＰｂ：０．００５～０．４５％、Ｂｉ：０．００５～０．４５％、Ｓｅ：０．０３～０．４５％、Ｔｅ：０．０１～０．４５％の内の１種または２種以上含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する。

Description

明 細 書
半融合金铸造用原料黄銅合金
技術分野
[0001] 本発明は、溶湯を撹拌処理することなく半融合金铸造することにより結晶粒が微細 な黄銅合金铸物を製造することができる半融合金铸造用原料黄銅合金に関する。 本願は、 2006年 2月 10曰に曰本に出願された特願 2006— 034126号に基づき 優先権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 工業上使用されている黄銅は Zn : 8〜50質量％を含有し、その用途によって区別 されている。代表的なものとして Zn : 8〜20質量％を含有し、残部が Cuおよび不可 避不純物からなる黄銅合金、∑11 : 25〜35質量％を含有し、残部が Cuおよび不可避 不純物からなる黄銅合金、∑11 : 35〜45質量％を含有し、残部が Cuおよび不可避不 純物からなる黄銅合金などに分類されている。∑11 : 8〜20質量％を含有する黄銅合 金は黄金色に最も近い色調を呈するところ力も装飾品の製造に使用されている。さら に、∑11 : 25〜35質量％を含有する黄銅合金は代表的なものとして、銅： 70質量％, 亜鉛： 30質量％からなり、均一な oc固溶体組織を有する 7— 3黄銅として知られてお り、さらに Zn : 35〜45質量％を含有する黄銅合金は代表的なものは銅： 60質量％, 亜鉛: 40質量％からなり、 α + β固溶体組織を有する 6— 4黄銅として知られており、 これらの黄銅合金は各種機械部品の製造に広く使用されている。さらに、 Siを添加し て湯流れ性を改善した特殊黄銅合金、快削性を向上させるために Pb、 Bi、 Se、 Teを 単独又は複数添加した特殊黄銅合金、さらに、強度、耐蝕性、耐摩耗性を向上させ るために Al, Fe, Mn, Niなどを単独又は複数添加した特殊黄銅合金なども知られ ている。
[0003] カゝかる黄銅合金の溶湯を通常の方法で溶解し铸造しても、デンドライト組織が生成 して微細な結晶粒を有する黄銅合金铸物は得られない。そこで、結晶粒が微細な黄 銅合金铸物を得るためのいろいろな铸造法が提案されており、その一例として半融 合金铸造法が提案されている。この方法は、合金の液相線温度未満でかつ固相線 温度を越える温度範囲内に保持して固体金属と液体金属とが混合したスラリー状態 に保持された合金 (このスラリー状態の合金を「半融合金」と呼んで!/ヽる）を、機械的 撹拌や電磁撹拌などにより撹拌しながら冷却し凝固させ、所定の固相率となったとこ ろで撹拌を停止したのち铸造する方法である。この方法によると撹拌により固液混合 スラリー中に生成したデンドライトは分断され、固液混合スラリー中の初晶固体は球 状となり、そのために高い固相率まで流動性を保持することが出来るとされている。ま た、この方法によると、結晶粒が微細な黄銅合金铸物を得ることができるとされている
(非特許文献 1参照)。
非特許文献 1：「金属便覧 改訂 5版」日本金属学会編、丸善 (平成 4年 4月 20日発行 )、 P1041〜1042
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかし、溶湯を攪拌する半融合金铸造法を実施するには、溶湯温度を制御しながら 攪拌する必要があることから装置が大型化し、条件によって溶湯中に余分なガスを卷 き込む恐れがあった。さらに金型の損耗を考慮した場合には、溶湯温度を下げる必 要があるが、上記従来の黄銅合金は半融状態で攪拌してもデンドライト組織の生成 を完全に避けることができず、そのために溶湯の流動性が著しく悪くなり、最終的に は铸造不良につながる恐れもあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、溶湯を撹拌手段を設けること なく半融合金铸造することにより、結晶粒が微細な黄銅合金铸物を製造することがで きる半融合金铸造用原料黄銅合金を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0005] そこで、本発明者等は、液相中のデンドライトを分断して粒状ィ匕するための攪拌手 段を施すことなぐ半融黄銅合金の流動性を向上させ、低温での半融黄銅合金を铸 造しても铸造不良がなく結晶粒が微細な黄銅合金铸物を製造すべく研究を行った。 その結果、以下の（A)から（D)のことを初めて知見した。
(八）211: 8〜40質量％を含む黄銅合金に、さらに、質量％で、 Zr: 0. 0005〜0. 04 wt%, P : 0. 01-0. 25wt%を含有せしめた黄銅合金を原料合金として、これを完 全溶解したのち冷却して得られた半融黄銅合金または再溶解して得られた半融黄銅 合金はいずれも流動性に優れ、この半融黄銅合金を铸造すると、結晶粒が微細な黄 銅合金铸物を製造することができ、したがって、従来のように半融合金状態で撹拌処 理を施す必要がな 、ことがわかった。
(B)質量％で、 Zr: 0. 0005〜0. 04wt%, P : 0. 01〜0. 25wt%を含有する前記（ A)記載の黄銅合金に、さらに、質量％で、 Si: 2〜5%、 Sn: 0. 05〜6質量％ぉよび A1: 0. 05〜3. 5質量％の内の 1種または 2種以上を含有せしめた黄銅合金を原料 合金とし、これを完全溶解したのち冷却して得られた半融黄銅合金または再溶解し て得られた半融黄銅合金は ヽずれも流動性に優れ、この半融黄銅合金を铸造すると 、結晶粒が微細な黄銅合金铸物を製造することができ、したがって、従来のように半 融合金状態で撹拌処理を施す必要がないことがわかった。
(C)前記 (A)または（B)記載の黄銅合金に、さらに、質量％で、 Pb : 0. 005-0. 45 %、 Bi: 0. 005〜0. 45%、 Se : 0. 03〜0. 45%、Te : 0. 01〜0. 45%の内の 1種 または 2種以上含有する成分組成を有する黄銅合金についても同様の効果を奏する ことがわかった。
(D)前記 (A)〜 (C)記載の黄銅合金が半融合金状態で流動性が良 、理由は、前記 (A)〜 (C)記載の黄銅合金が完全溶解したのち冷却して凝固する過程にぉ 、てデ ンドライトではなく粒状の微細な α初晶が晶出することによるものであり、また、前記（ Α)〜（C)記載の黄銅合金を再溶解して得られた半融黄銅合金は液相中に粒状の 微細な α固相が共存していることによるものである、などの研究結果が得られたので ある。
この発明は、力かる研究結果に基づいてなされたものであって、
(1)質量0 /0で、 Zn: 8〜40%、 Zr: 0. 0005〜0. 04%、 P : 0. 01〜0. 25%を含有し 、残りが Cuおよび不可避不純物からなる成分組成をする半融合金铸造用原料黄銅 合金である。
(2)質量0 /0で、 Zn: 8〜40%、 Zr: 0. 0005〜0. 04%、 P : 0. 01〜0. 25%を含有し 、さらに、 Si: 2〜5%、 Sn: 0. 05〜6質量0 /0および A1: 0. 05〜3. 5質量0 /0の内の 1 種または 2種以上を含有し、残りが Cuおよび不可避不純物からなる成分組成を有す る半融合金铸造用原料黄銅合金である。
(3)前記（1)または (2)の記載の半融合金铸造用原料黄銅合金は、さらに、質量％ で、 Pb:0.005〜0.45%、 Bi:0.005〜0.45%、 Se:0.03〜0.45%、 Te:0.0 1〜0.45%の内の 1種または 2種以上含有する成分組成を有していてもよい。
発明の効果
[0007] この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金を溶解して固液混合スラリー状態の半 融黄銅合金を作製し、この半融黄銅合金を通常の方法で铸造すると、半融黄銅合金 の液相中に微細な粒状 α初相が晶出しあるいは a固相が共存しているため、攪拌 処理装置を用いて撹拌を行わなくても半融黄銅合金の流動性が損なわれることなく 铸造することができ、さらに得られた半融黄銅合金を铸造して得られた黄銅合金铸物 は結晶粒が一層微細化されて機械的強度が一段と向上するという優れた効果を奏 するものである。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半融合金铸造用原料黄銅合金は、質量％で、 Zn:8〜40%、 Zr:0.000 5〜0.04%、 P:0.01〜0. 25%を含有し、残りが Cuおよび不可避不純物からなる 成分組成を有する。
また、本発明の半融合金铸造用原料黄銅合金は、質量％で、 Zn:8〜40%、 Zr:0 .0005〜0.04%、 P:0.01〜0. 25%を含有し、さらに、 Si:2〜5%、 Sn:0.05〜 6質量％および A1:0.05-3. 5質量％の内の 1種又は 2種以上を含有し、残り力Cu および不可避不純物力 なる成分組成を有する。
また、本発明の半融合金铸造用原料黄銅合金は、質量％で、 Zn:8〜40%、 Zr:0 .0005〜0.04%、 P:0.01〜0. 25%、 Si:2〜5%、 Sn:0.05〜6質量0 /0および A1:0.05〜3. 5質量％の内の 1種又は 2種以上を含有し、さらに、 Pb:0.005〜0. 45%、 Bi:0.005〜0.45%、 Se:0.03〜0.45%、 Te:0.01〜0.45%の内の 1 種または 2種以上含有する成分組成を有するものであってもよい。
[0009] この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金は、予め成分調整したインゴットを作製 して貯蔵しておき、必要量を取り出して再溶解することにより半融黄銅合金を作製し、 得られた半融黄銅合金を铸造することにより結晶粒が微細な黄銅合金铸物を製造す ることがでさる。
この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金の成分組成を前述の如く限定した理由 を説明する。
Zn :
Znは、 Cuに添加することにより融点を低下させるとともに合金溶湯の流動性を向上 させ、さらに铸物の耐食性を向上させるとともに機械的強度を向上させる作用を有す るが、その含有量が 8質量％未満では溶湯の流動性が低下するので好ましくなぐ一 方、 40%を越えて含有すると硬く脆くなつて機械的強度が低下するようになるので好 ましくない。したがって、この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金に含まれる Znは 8 質量％以上 40質量％以下に定めた。
Zr :
Zrは、 Pと共存することにより半融合金状態において微細な粒状 ex初相の晶出を促 進させ、また再溶解することにより半融黄銅合金の液相中に α固相を共存せしめ、そ れによって半融黄銅合金の流動性を改善させるとともに铸造して得られた黄銅合金 铸物の結晶粒を微細化させる作用を有する力 その含有量が 0. 0005質量％未満 では铸造した黄銅合金铸物の結晶粒の微細化に十分な効果を発揮することがない ので好ましくなぐ一方、 0. 04質量％を超えて含有すると、かえって黄銅合金铸物の 結晶粒が大きくなるので好ましくない。したがって、この発明の半融合金铸造用原料 黄銅合金に含まれる Zrは 0. 0005質量％以上 0. 04質量％以下に定めた。
P :
Pは、 Zrと共存することにより半融合金状態において微細な粒状 oc初相の晶出を促 進させ、また再溶解することにより得られた半融黄銅合金の液相中に OC固相を共存 せしめ、それによつて半融黄銅合金の流動性を改善させるとともに铸造した黄銅合金 铸物の結晶粒を微細化させる作用を有する力 その含有量が 0. 01質量％未満では 铸造した黄銅合金铸物の結晶粒の微細化に十分な効果を発揮することがないので 好ましくなぐ一方、 0. 25質量％を超えて含有すると、力えって铸物の結晶粒が大き くなるので好ましくない。したがって、この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金に含 まれる Pは 0. 01質量％以上 0. 25質量％以下に定めた。
Siゝ Sn、 A1:
Si、 Sn、 A1は、それらの 1種又は 2種以上を Zr、 P、 Cuおよび Znと共添させると、機 械的強度、耐食性、被削性、耐摩耗性を向上させ、包晶反応に与える組成範囲を広 げ、顕著な結晶粒微細化効果を発揮し、さらに半融黄銅合金の流動性を一層改善さ せるために必要に応じて添加する。
この場合、 Siの含有量は 2質量％未満では所望の効果が得られず、一方、 5質量 %を超えて含有すると、熱伝導性が低下するとともに、力えって半融黄銅の流動性が 低下するようになるので好ましくな 、。
また、 Snは、前記耐食性の内でも特に而海水性を向上させる効果を有する力 そ の含有量は 0. 05質量％未満では所望の効果が得られず、一方、 6質量％を超えて 含有すると、脆くなり、熱伝導性が低下するとともに、かえって半融黄銅の流動性が 低下するようになるので好ましくな 、。
また、 A1は、前記効果のほかに溶湯の流動性を向上させ、 Zrのロスを減少させ、さ らに前記耐食性の内でも特に耐エロージョンコロージヨン性を改善する作用を有する 力 その含有量は 0. 05質量％未満では所望の効果が得られず、一方、 3. 5質量％ を超えて含有すると、熱伝導性が低下するとともに、力えって半融黄銅の流動性が低 下するようになるので好ましくな!/、。
したがって、この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金に含まれる Siは 2〜5質量 0/0、 Snは 0. 05〜6質量0 /0、 A1は 0. 05〜3. 5質量0 /0にそれぞれ定めた。これら Siゝ Sn、 A1の成分の内でも Siが最も有効であり、 Siを必ず含むことが最も好ましい。 その他の成分：
この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金には、さらに、 Pb、 Bi、 Se、 Teなどの内 の 1種又は 2種以上が必要に応じて含まれていてもよいが、これらの成分が黄銅合金 に含まれる場合に ίま、質量0 /0で、 Pb : 0. 005〜0. 45%, Bi: 0. 005〜0. 45%, Se : 0. 03〜0. 45%、Te : 0. 01〜0. 45%の範囲で含まれること力 子まし!/、。
本発明の半融合金铸造用原料黄銅合金は、上記のような成分組成としたことにより
、この半融合金铸造用原料黄銅合金を溶解して固液混合スラリー状態の半融黄銅 合金を作製し、この半融黄銅合金を通常の方法で铸造すると、半融黄銅合金の液相 中に微細な粒状 α初相が晶出しあるいは α固相が共存しているため、攪拌処理手 段を設けることなく半融黄銅合金の流動性が損なわれることなく铸造することができ、 さらに得られた半融黄銅合金を铸造して得られた黄銅合金铸物は結晶粒が一層微 細化されて機械的強度が一段と向上するという優れた効果を奏するものである。 実施例 1
[0012] (実施例 1)
原料として通常の電気銅を用意し、この電気銅を電気炉に装入し、 Arガス雰囲気 中にて溶解し、溶銅温度が 1200°Cになった時点で Znおよび Pを添加し、さらに必要 に応じて Si、 Sn、 Al、 Pb、 Bi、 Se、 Teなどを添カ卩し、最後に Zrを添カ卩することにより 成分調整した黄銅合金溶湯を作製し、得られた黄銅合金溶湯を铸造し凝固させて下 記表 1〜8に示される成分組成を有する本発明の実施例の半融合金铸造用原料黄 銅合金 (以下、本発明の実施例の原料黄銅合金という） 1〜105および比較例の半 融合金铸造用原料黄銅合金 (以下、比較例の原料黄銅合金という） 1〜8からなるィ ンゴットを作製した。さらに、市販の銅： 70質量0 /0、亜鉛 : 30質量0 /0からなる 7— 3黄 銅および銅： 60質量％、亜鉛： 40質量％からなる 6— 4黄銅を Arガス雰囲気中にて 溶解し、温度： 1200°Cの黄銅合金溶湯を作製し、得られた黄銅合金溶湯を铸造し凝 固させて下記表 7に示される成分組成を有する従来の半融合金铸造用原料黄銅合 金 (以下、従来の原料黄銅合金という） 1〜2からなるインゴットを作製した。
[0013] 実施例 1で得られた本発明の実施例の原料黄銅合金 1〜105、比較例の原料黄銅 合金 1〜8および従来の原料黄銅合金 1〜2からなるインゴットの一部をそれぞれ切り 取り、切り取ったインゴットを固相線温度を越えかつ液相線温度未満の範囲内の所 定の温度に加熱することにより、再溶解して半融黄銅合金溶湯を作製し、この半融黄 銅合金溶湯を超急冷することにより急冷試験片を作製した。この急冷試験片の組織 を光学顕微鏡で観察することにより、半融黄銅合金溶湯において液相と共存する OC 固相の形状を推定し、さらにその平均粒径を求め、その結果を下記表 1〜8に示した
[0014] なお、 a固相の平均粒径の測定は、急冷試験片の切断面を硝酸でエッチングした のち光学顕微鏡で観察し測定：した,
[表 1]
Figure imgf000009_0002
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〔〕^
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〔s002
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〔〕0021
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〔〕0022
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表 1 8に示される結果から、本発明の実施例の原料黄銅合金 1 105は、急冷試 験片の α固相がいずれも微細な粒状を呈しているところから、半融状態において粒 状の微細な α固相が液相と共存していると推定される。一方、従来の原料黄銅合金 1〜2は、急冷試験片の oc固相がいずれも樹枝状を呈しているところから、従来の原 料黄銅合金 1〜2は半融状態においてデンドライトが生成していることが推定される。 したがって、本発明の実施例の原料黄銅合金 1〜105で作製した半融黄銅合金は 、従来の原料黄銅合金 1〜2で作製した半融黄銅合金に比べて流動性が優れて ヽる こと、本発明の実施例の原料黄銅合金 1〜105を溶解して得られた半融黄銅合金は 液相中に微細な粒状の OC固相が生成しているので半融黄銅合金を撹拌することなく 铸造しても微細な結晶粒を有する铸物が得られることがわかる。本発明の条件 (本発 明の成分組成の範囲）から外れて Zn、 Zrおよび Ρを含む比較例の原料黄銅合金 1〜 6は、半融状態ではデンドライトが発生したり、結晶粒の微細化が不足したり脆くなつ たりするので好ましくな ヽこと、さらに Zr : 0. 0005〜0. 04%、 P : 0. 01〜0. 25%力 S 共存して含有して 、な 、比較例の黄銅合金 7〜8は、デンドライトが発生することなど がわカゝる。
(実施例 2)
実施例 1で作製した前記本発明の実施例の原料黄銅合金 1〜105、比較例の原料 黄銅合金 1〜8および従来の原料黄銅合金 1〜2からなるインゴットの一部をそれぞ れ切り取り、切り取ったインゴットを完全溶解して全てが液相の黄銅合金溶湯を作製 し、その後冷却して固相線温度を越えかつ液相線温度未満の範囲内の所定の温度 に保持された半融黄銅合金溶湯を作製し、この半融黄銅合金溶湯を超急冷すること により急冷試験片を作製した。この急冷試験片の組織を光学顕微鏡で観察すること により半融黄銅合金溶湯に晶出ている α初晶形状を推定し、さらにその平均粒径を 求めた結果、実施例 1とほぼ同じ結果が得られた。
産業上の利用可能性
この発明の半融合金铸造用原料黄銅合金を溶解して固液混合スラリー状態の半 融黄銅合金を作製し、この半融黄銅合金を通常の方法で铸造すると、半融黄銅合金 の液相中に微細な粒状 α初相が晶出しあるいは a固相が共存しているため、攪拌 手段を設けることなく半融黄銅合金の流動性が損なわれることなく铸造することがで き、さらに得られた半融黄銅合金を铸造して得られた黄銅合金铸物は結晶粒が一層 微細化されて機械的強度が一段と向上するという優れた効果を奏する。従って、本 発明は産業上極めて有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 Zn:8~40%, Zr:0.0005〜0.04%, P:0.01〜0.25%を含有し、 残りが Cuおよび不可避不純物からなる成分組成を有する半融合金铸造用原料黄銅 合金。
[2] 質量0 /0で、 Zn:8〜40%、 Zr:0.0005〜0.04%, P:0.01〜0.25%を含有し、 さらに、 Si:2〜5%、 Sn:0.05〜6質量0 /0および A1:0.05〜3.5質量0 /0の内の 1種 又は 2種以上を含有し、残りが Cuおよび不可避不純物からなる成分組成を有する半 融合金铸造用原料黄銅合金。
[3] さらに、質量0 /0で、 Pb:0.005〜0.45%、 Bi:0.005〜0.45%、 Se:0.03〜0.
45%、Te:0.01〜0.45%の内の 1種または 2種以上含有する成分組成を有する 請求項 1または 2記載の半融合金铸造用原料黄銅合金。
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