ES2856029T3

ES2856029T3 - Aleación de cobre para uso en un miembro para obras hidráulicas

Info

Publication number: ES2856029T3
Application number: ES15887566T
Authority: ES
Inventors: Takeaki Miyamoto; Masaaki Yamamoto; Syohei MATSUBA; Hiroshi Yamada
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2021-09-27
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: EP3279347A4; JP6561116B2; EP3279347B1; WO2016157413A1; US20180087130A1; JPWO2016157413A1; CN107429326A; EP3279347A1

Abstract

Una aleación de cobre para usar en un miembro para obras hidráulicas, consistiendo la aleación de cobre en: 0,5 % en masa o menos de Ni; 12 % en masa o más y 21 % en masa o menos de Zn; 1,4 % en masa o más y 3,0 % en masa o menos de Sn, siendo un contenido total de Zn y Sn del 23,5 % en masa o menos; 0,005 % en masa o más y 0,15 % en masa o menos de P; 0,05 % en masa o más y 0,30 % en masa o menos de Pb; y el resto, donde el resto es Cu e impurezas inevitables, donde Bi, Si, Al, Sb, Zr, Fe, Mn, Cr, Mg, Ti, Te, Se y Cd se encuentran entre los elementos que constituyen las impurezas inevitables.

Description

DESCRIPCIÓN

Aleación de cobre para uso en un miembro para obras hidráulicas

Campo técnico

La presente invención se refiere a un material para su uso en un miembro para obras hidráulicas, que está hecho de una aleación de cobre y en el que el nivel de lixiviación de plomo no supera un valor estipulado.

Antecedentes de la técnica

Un metal de bronce fundido (JIS H5120 CAC406), que se ha utilizado convencionalmente para piezas en materiales y equipos para obras hidráulicas y en sistemas de suministro de agua de alimentación, tiene una excelente moldeabilidad, resistencia a la corrosión, maquinabilidad y/o resistencia a la presión del agua y se utiliza para piezas en materiales y equipos para obras hidráulicas y en sistemas de suministro de agua de alimentación, y similares en varios campos. Este metal de bronce fundido (CAC406) contiene de 4,0 a 6,0 % en peso de plomo para tener una alta maquinabilidad y tiene características de fácil trabajabilidad. Sin embargo, este plomo contenido tiene la propiedad de filtrarse en el agua del grifo en contacto con el mismo, lo que no satisface las normativas recientes de cantidad de plomo de lixiviación. Por tanto, para reducir la cantidad de lixiviación de plomo tóxico, se ha examinado una aleación de cobre que contiene un contenido reducido de plomo o una aleación de cobre sin plomo que no contiene plomo.

Por ejemplo, el documento de patente 1, como se menciona a continuación, divulga una aleación de latón que tiene una composición ajustada que contiene de 8 a 40 % en masa de Zn, de 0,0005 a 0,04 % en masa de Zr, de 0,01 a 0,25 % en masa de P, al menos uno o más tipos de 0,005 a 0,45 % en masa de Pb, de 0,005 a 0,45 % en masa de Bi, de 0,03 a 0,45 % en masa de Se y de 0,01 a 0,45 % en masa de Te, y el resto de Cu e impurezas inevitables. Esta aleación de latón es una aleación en la que se solidifican metales sólidos y metales líquidos mezclados en un estado semisólido y, en el transcurso de su solidificación, cristalizan cristales primarios a granulares o existe una fase sólida a. Además, se divulga que como condiciones de otros elementos, uno o más tipos de 2 a 5 % en masa de Si, de 0,05 a 6 % en masa de Sn, y de 0,05 a 3,5 % en masa de Al pueden estar contenidos y, en particular, Zr con la coexistencia con P es eficaz en la reducción de tamaño en estado semisólido.

Por otra parte, el documento de patente 2, como se menciona a continuación, divulga una aleación de cobre para su uso en un miembro para obras hidráulicas, conteniendo la aleación de cobre: menos del 0,5 % en masa de Ni de forma limitada; menos que el límite de detección de Pb; 0,2 % en masa o más y 0,9 % en masa o menos de Bi; 12,0 % en masa o más y 20,0 % en masa o menos de Zn; 1,5 % en masa o más y 4,5 % en masa o menos de Sn; y 0,005 % en masa o más y 0,1 % en masa o menos de P; en la que un contenido total de Zn y Sn es del 21,5 % en masa o menos, y el resto son impurezas inevitables y Cu. Además, se propone que esté contenido adicionalmente de 0,0003 a 0,006 % en masa de B.

Documento de la técnica anterior

Documento de patente

Documento de patente 1: Patente japonesa n.° 5116976

Documento de patente 2: Patente japonesa n.° 5406405

Los documentos US2009/0294087, US2010/0297464 y DE102012013817 también divulgan aleaciones de cobre. Sumario de la invención

Problemas que debe resolver la invención

Convencionalmente, como aleaciones de cobre que contienen Pb tóxico reducido, se ha utilizado una aleación de cobre que contiene Bi y Si en sustitución de Pb para evitar una reducción de las propiedades, tales como la maquinabilidad y la resistencia a la presión del agua. Por otro lado, en componentes de máquinas no relacionados con la lixiviación de plomo que no sean miembros para obras hidráulicas y similares, a menudo se utiliza un metal de bronce fundido que contiene plomo. En los casos en que dichas aleaciones de cobre se produzcan en la misma línea, si un metal de bronce fundido que contiene plomo se funde y se cuela después de una aleación de cobre sin plomo que contiene Bi y Si, el Bi y el Si de la aleación de cobre sin plomo producida anteriormente permanecen en un horno de fusión y se mezclan en un metal de bronce fundido para su producción. En un producto de metal de bronce fundido en el que estos elementos se mezclan involuntariamente, los defectos del producto pueden aumentar y las propiedades mecánicas pueden reducirse en gran medida y, por lo tanto, los elementos, tales como Bi y Si, se utilizan deseablemente lo menos posible por conveniencia del lugar de producción.

Asimismo, la aleación del documento de patente 1 tiene el problema de que en un intervalo en el que el contenido de Zn es alto, la corrosión por descincificación es propensa a ocurrir, y tiene una propiedad en la que en un intervalo en el que el contenido de Pb es alto, no se satisface el nivel de lixiviación de plomo. Por otra parte, dado que Bi está contenido, ha habido un problema de reciclaje como se ha descrito anteriormente. Además, si está en un intervalo en el que el contenido de Zn es alto y el contenido de Sn es bajo, Zr está contenido, la mejora en las propiedades se realiza de manera efectiva durante un proceso de colada que tiene un pequeño intervalo de temperatura de solidificación, tal como el de solidificación a partir de un estado semisólido, mientras que si se encuentra en un intervalo en el que el contenido de Zn es bajo y el contenido de Sn es alto, Zr está contenido y en un proceso de colada de un metal, que no está en estado semisólido sino completamente líquido, en un molde, el intervalo de temperatura hasta la solidificación es grande, de modo que se puede generar un compuesto de Zr y se pueden facilitar las cavidades por contracción para reducir las propiedades mecánicas.

Por otra parte, en la aleación del documento de patente 2, dado que Bi está contenido, ha habido un problema de reciclaje como se ha descrito anteriormente.

En consecuencia, un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación de cobre para su uso en un miembro para obras hidráulicas, que tiene propiedades mecánicas y moldeabilidad adecuadas, mientras que no solo inhibe la lixiviación de plomo sino que también mantiene la reciclabilidad.

Medios para resolver los problemas

La presente invención ha resuelto los problemas antes mencionados mediante una aleación de cobre para su uso en un miembro para obras hidráulicas, consistiendo la aleación de cobre en: 0,5 % en masa o menos de Ni; 12 % en masa o más y 21 % en masa o menos de Zn; 1,4 % en masa o más y 3,0 % en masa o menos de Sn, siendo un contenido total de Zn y Sn del 23,5 % en masa o menos; 0,005 % en masa o más y 0,15 % en masa o menos de P; 0,05 % en masa o más y 0,30 % en masa o menos de Pb; y el resto, donde el resto es Cu e impurezas inevitables. Preferentemente, Bi está limitado para que sea menor que el límite de detección para que pueda usarse incluso cuando se mezcla con otra aleación en el reciclado. Entretanto, incluso cuando Bi es menor que el límite de detección que se describe a continuación, si Pb es 0,30 % en masa o menos, se pueden presentar efectos de mejora de las propiedades, tales como la maquinabilidad, debido a la adición de Pb, mientras se satisfacen las normativas de cantidad de plomo de lixiviación. Además, los valores de Zn y Sn se ajustan juntos para que sean una mezcla tal que sea capaz de exhibir suficientes propiedades mecánicas sin usar Bi, que tiene una gran influencia en el reciclaje.

Por otra parte, Ni es 0,5 % en masa o menos para poder inhibir la aparición de cavidades por contracción.

Además, esta aleación de cobre puede contener de manera limitada un elemento que puede mezclarse en ella como otra impureza inevitable. Obsérvese que se requiere que su cantidad total caiga dentro de un intervalo tal que no inhiba los efectos de la presente invención, y preferentemente sea inferior al 1,0 % en masa y el contenido de cada uno de dichos elementos sea preferentemente inferior al 0,5 % en masa.

Efectos de la invención

De acuerdo con la presente invención, es posible obtener una aleación de cobre que también tiene una excelente reciclabilidad y tiene buenas propiedades mecánicas al limitar el contenido de Pb y no contener Bi para poder producir un miembro para obras hidráulicas en las que la seguridad está aún más asegurada.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática del tipo A definido en JISH 5120 para obtener una muestra utilizada en un método de evaluación de ensayo de tracción en los Ejemplos.

La Figura 2 es una vista esquemática de una probeta de tipo 4 definida en JISZ 2241 usada en un método de evaluación de ensayo de tracción en los Ejemplos.

La Figura 3 es una vista estructural que ilustra la estructura de un ensayo de erosión-corrosión.

Las Figuras 4(a) y 4(b) son vistas que ilustran un molde de ensayo en forma de espiral usado en un ensayo de fluidez en los Ejemplos.

La Figura 5 es una vista estructural de un molde escalonado utilizado en un ensayo de cavidad por contracción en los Ejemplos.

La Figura 6 muestra fotografías que ilustran los resultados de un ensayo de líquido penetrante en los Ejemplos. Modo para llevar a cabo la invención

La presente invención se describirá ahora con detalle. La presente invención se refiere a una aleación de cobre para su uso en un miembro para obras hidráulicas, que contiene Pb de forma limitada y se mezcla sin contener Bi.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que el contenido de Zn sea del 12 % en masa o más, y preferentemente del 13 % en masa o más. El contenido de Zn de menos del 12 % en masa da como resultado la producción de virutas de mecanizado rizadas que reducen la maquinabilidad. Entretanto, se requiere que el contenido de Zn sea del 21 % en masa o menos, y preferentemente sea del 20 % en masa o menos y más preferentemente del 18 % en masa o menos. Un contenido de Zn demasiado alto da como resultado no solo una reducción de las propiedades mecánicas, sino también un aumento del residuo de cinc que complica la colada.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que el contenido de Sn sea 1,4 % en masa o más, y preferentemente 2,0 % en masa o más. El contenido de Sn de menos del 1,4 % en masa da como resultado la producción de virutas de mecanizado rizadas que reducen la maquinabilidad, de manera similar a los efectos del Zn. Por otra parte, una película de óxido que protege una superficie de un miembro para obras hidráulicas es eliminada por la corriente de agua de modo que la resistencia a la erosión-corrosión en la que progresa la corrosión de la aleación se vuelve insuficiente. Entretanto, se requiere que el contenido de Sn sea del 3,0 % en masa o menos. Esto se debe a que un contenido de Sn demasiado alto da como resultado un alargamiento reducido y/o la aparición de cavidades por contracción durante la colada en arena.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que un contenido total de Zn y Sn sea del 23,5 % en masa o menos, y preferentemente del 21,0 % en masa o menos. Si una cantidad de Zn sólido solubilizado en Cu es demasiado alta, la solubilidad sólida del Sn se reduce, dando como resultado una mayor concentración de Sn en la fase líquida residual durante la solidificación y, como resultado, es más probable que ocurra la cristalización de la fase p debido a la reacción peritéctica. En última instancia, las fases a ó, compuestas de fases a dispersas en fases ó duras (Cu³¹Sns), se generan entre dendritas, dando como resulta una reducción en la resistencia a la tracción. Además, la presencia de Bi disperso en las proximidades de las fases a ó, durante su generación, conduce a una reducción sinérgica de las propiedades mecánicas de la aleación. Asimismo, cuando la colada se lleva a cabo en condiciones de baja tasa de solidificación, tal como cuando se produce una colada de pared gruesa o colada en arena, existe un riesgo potencial de que la pieza moldeada resultante pueda desarrollar defectos de pieza moldeada durante la solidificación final, tal como un defecto denominado "sudor de estaño", un estado en el que Sn exuda de la superficie de la aleación como si estuviera sudando, o defectos de cavidad por contracción. Si el contenido total de Zn y Sn supera el 23,5 % en masa, una reducción de las propiedades mecánicas y la aparición de defectos de colada serán ineludibles.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que un contenido de P sea 0,005 % en masa o más, y preferentemente 0,01 % en masa o más. Dado que el P produce un efecto desoxidante, un contenido de P demasiado bajo reduce el efecto desoxidante durante la colada, dando como resultando no solo una mayor aparición de defectos de gas, sino también una menor fluidez del metal fundido debido a la oxidación del metal fundido. Por otro lado, se requiere que el contenido de P sea 0,15 % en masa o menos, y preferentemente 0,05 % en masa o menos. Si el contenido de agua es demasiado bajo, el P reacciona con el agua en el molde para aumentar la aparición de defectos de gas y defectos de cavidad por contracción en la pieza moldeada resultante, y también se reducen sus propiedades mecánicas. Por otro lado, dado que la aleación de cobre mencionada anteriormente contiene una gran cantidad de Zn, la absorción de gas se reduce debido al efecto de desgasificación del Zn. Esto permite la producción de una pieza moldeada con pequeños defectos de colada, incluso si el contenido de P es bajo en comparación con una aleación de bronce representativa, JIS H5120 CAC406.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que el contenido de Pb sea del 0,05 % en masa o más, y preferentemente del 0,07 % en masa o más. Esto se debe a que, si bien Pb está contenido ligeramente para mejorar en gran medida la maquinabilidad, el contenido de Pb inferior al 0,05 % en masa da como resultado sus efectos insuficientes. Por otro lado, se requiere que el contenido de Pb sea 0,30 % en masa o menos, y preferentemente 0,20 % en masa o menos. El Pb es un elemento cuya lixiviación debe evitarse en la medida de lo posible, y si el contenido de Pb supera el 0,30 % en masa, será difícil satisfacer un valor de referencia de lixiviación en un ensayo de lixiviación.

En la aleación de cobre mencionada anteriormente, se requiere que el contenido de Ni sea del 0,5 % en masa o menos. El Ni puede no estar contenido pero produce efectos que presentan propiedades mecánicas estables y, al mismo tiempo, produce efectos de inhibición de la aparición de cavidades por contracción, lo que facilita la producción de una pieza moldeada adecuada. Por otro lado, si el contenido de Ni supera el 0,5 % en masa, la maquinabilidad tiende a reducirse.

La aleación de cobre mencionada anteriormente puede contener otras impurezas como resto, además de Cu, dentro de un intervalo tal que no inhiba los efectos de la presente invención. Obsérvese que el contenido es bajo y restringido hasta el punto de estar contenido como impurezas inevitables que están contenidas inevitablemente en vista de problemas de materias primas y problemas durante la producción. Esto se debe a que, si se incorporan demasiados elementos inesperados en la aleación, existe el riesgo potencial de que se deterioren las propiedades físicas de la aleación.

Entre los elementos que constituyen las impurezas inevitables antes mencionadas, un contenido de Bi es preferentemente menor que el límite de detección. Dado que Bi no está solubilizado en sólidos en Cu, sino disperso, un mayor contenido de Bi es más propenso a causar una reducción en la resistencia, tal como la resistencia a la tracción. Además, tal Bi disperso conduce a una tendencia a provocar fácilmente la aparición de cavidades por contracción durante la colada en arena. Además, un contenido de Bi demasiado alto da lugar a la aparición de varios deméritos, tales como una reducción en las propiedades mecánicas causada por la mezcla de Bi en una aleación para ser reciclada en el reciclaje de un miembro para obras hidráulicas producidas usando la aleación de cobre mencionada anteriormente, de modo que el miembro para obras hidráulicas debe recogerse por separado.

Entre los elementos que constituyen las inevitables impurezas que puede contener la aleación de cobre antes mencionada está el Si. Un contenido de Si demasiado alto da como resultado la facilitación de las cavidades por contracción, por lo que no se puede producir una pieza moldeada adecuada.

Entre los elementos que constituyen las inevitables impurezas que la aleación de cobre antes mencionada puede contener está el Al. De manera similar a Si, un contenido de Al demasiado alto da como resultado la facilitación de las cavidades por contracción, por lo que no se puede producir una pieza moldeada adecuada.

Entre los elementos que constituyen las inevitables impurezas que puede contener dicha aleación de cobre, un contenido de Sb es preferentemente menor que el límite de detección. Dado que Sb tiende a formar compuestos intermetálicos basados en Cu-Sn-Sb, que tienden a reducir la tenacidad de la aleación, existe el riesgo de que se reduzcan las propiedades mecánicas de la aleación.

Entre los elementos que constituyen las inevitables impurezas que puede contener dicha aleación de cobre, un contenido de Zr es preferentemente menor que el límite de detección. El contenido de Zr da como resultado la degradación de las propiedades mecánicas y la facilitación de las cavidades por contracción, por lo que no se puede producir una pieza moldeada adecuada.

Entre los elementos que constituyen las inevitables impurezas que puede contener dicha aleación de cobre, el contenido de cada una de las impurezas inevitables es preferentemente menor que el límite de detección. Ejemplos de tales impurezas incluyen Fe, Mn, Cr, Mg, Ti, Te, Se, Cd. Entre ellos en particular, el contenido de Se y Cd, que se sabe que son tóxicos, es cada uno preferentemente menor que el límite de detección.

Obsérvese que, los valores del contenido de los elementos descritos en la presente invención denotan los valores del contenido de los elementos en la pieza moldeada o forjado resultante, no su contenido en las materias primas. El resto de la aleación de cobre antes mencionada es Cu. La aleación de cobre de acuerdo con la presente invención puede producirse mediante un método común para producir una aleación de cobre. Cuando se produce un miembro para obras hidráulicas utilizando la aleación de cobre así obtenida, se puede utilizar un método de colada común (tal como colada en arena). Por ejemplo, un miembro para obras hidráulicas puede prepararse mediante un método en el que una aleación se funde utilizando un horno de aceite, un horno de gas o un horno de fusión por inducción de alta frecuencia, y luego se cuela usando moldes de varias formas.

Ejemplos

A continuación se describirán ejemplos en los que se produjo realmente la aleación de cobre de la presente invención. En primer lugar, se describirán los métodos de ensayo para la aleación de cobre.

Una muestra preparada mediante colada en una forma de muestra de tipo A definida en JISH 5120 se procesó en una probeta de tipo 4 definida en JISZ 2241. Cada una de las formas específicas se indica en las Figuras 1 y 2. Entre ellas, una probeta de tipo A en la Figura 1 es una parte rayada en la figura, y la unidad del tamaño es mm. Además, un diámetro dü es de 14 ± 0,5 mm, una longitud de calibre original de la probeta Lo es de 50 mm, una longitud de una parte paralela Lc es de 60 mm o más, y el radio de una parte sobresaliente R es de 15 mm o más. Con respecto a esta probeta, la resistencia a la tracción y el alargamiento se midieron entonces según JIS Z2241. Las propiedades mecánicas de cada una de las probetas se evaluaron basándose en los valores así obtenidos.

• La resistencia a la tracción se evaluó de la siguiente manera: 195 MPa o más se evaluó como "o"; y menos de 195 MPa se evaluó como "x".

• El alargamiento se evaluó de la siguiente manera: 15 % o más se evaluó como "o"; y menos del 15 % se evaluó como "x".

Obsérvese que, estos valores de umbral son valores de referencia para JIS H5120 CAC406 generalmente utilizados en un miembro para obras hidráulicas.

Se procesó una muestra preparada mediante colada en un molde de metal que tenía un tamaño de 20 mm de diámetro x 120 mm (longitud) para que tuviera una forma cilíndrica con un tamaño de 16 mm de diámetro, como se ilustra en la Figura 3, para que fuera una probeta 12, se proporciona una boquilla 11 que tiene un diámetro de 1,6 mm en una posición separada de esta probeta 12 por 0,4 mm, la solución 13 de CuCl²al 1 % se hizo fluir desde la boquilla 11 hacia la muestra a un caudal de 0,4 l/min en la dirección de flujo normal durante 5 horas, y la pérdida de peso (cantidad de abrasión) y se midieron la profundidad máxima de la muestra antes y después del ensayo.

• La cantidad de abrasión se evaluó de la siguiente manera: menos de 150 mg se evaluó como "o"; 150 mg o más y menos de 200 mg se evaluó como "A"; y 200 mg o más se evaluó como "x".

• La profundidad máxima se evaluó de la siguiente manera: menos de 100 pm se evaluó como "o"; 100 pm o más y menos de 150 pm se evaluó como "A"; y 150 pm o más se evaluó como "x".

Para cada una de las aleaciones, se llevó a cabo el ensayo de perforación con una máquina perforadora. El ensayo de perforación se llevó a cabo utilizando cada una de las muestras formadas mediante mecanizado a muestras cilindricas de un tamaño de 18 mm de diámetro x 20 mm (altura), y utilizando una máquina perforadora, los tiempos requeridos para perforar un agujero con una profundidad de 5 mm desde una parte profunda del cilindro se midieron en las condiciones de perforación indicadas en la Tabla 1. Los tiempos con resultados de menos de 6 segundos se evaluaron como "o"; los tiempos con resultados de 6 segundos o más y menos de 7 segundos se evaluaron como "A"; y los tiempos con resultados de 7 segundos o más se evaluaron como "x".

[Tabla 1]

Cada una de las aleaciones de cobre de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos se calentó y fundió, y luego se coló usando un molde de ensayo en forma de espiral como se ilustra en las Figuras 4(a) y 4(b), para obtener una probeta en forma de espiral. Dado que cada una de las aleaciones que varían en su contenido de Zn tiene una temperatura diferente a la que comienza la solidificación, es imposible evaluar la fluidez adecuada del metal fundido para cada una de las aleaciones, usando la misma temperatura de vertido. Por lo tanto, se midió la temperatura a la que comienza la solidificación para cada una de las aleaciones, por el método de análisis térmico, y luego la colada se llevó a cabo a una temperatura de 110 °C por encima de la temperatura medida. Después, se midió la longitud de flujo de la parte en forma de espiral de la probeta en forma de espiral asi colada. Las longitudes de flujo con resultados de 300 mm o más se evaluaron como "o"; las longitudes de flujo con resultados de 280 mm o más y menos de 300 mm se evaluaron como "A"; y las longitudes de flujo con resultados de menos de 280 mm se evaluaron como "x".

Para cada una de las aleaciones, se realizó un ensayo de liquido penetrante utilizando una muestra escalonada y se realizó una evaluación de los defectos de la pieza moldeada. "-" en la Tabla indica que la evaluación no se llevó a cabo. Específicamente, el ensayo se llevó a cabo como sigue. Se preparó un molde de CO²escalonado como se ilustra en la Figura 5 (temperatura de colada a 1120 °C), que estaba provisto de tres partes escalonadas con diferentes espesores de pared de 10, 20 y 30 mm, de modo que el efecto de alimentación se redujo y la pieza moldeada resultante tenia más probabilidades de desarrollar defectos de colada, y la pieza moldeada asi obtenida se cortó en dos por la mitad, y el ensayo de penetración de liquido se llevó a cabo según JIS Z2343 para que se ensayaran las apariciones de defectos de colada y pequeños huecos en este ensayo de liquido penetrante. Aquellos en los que no se observaron indicios de defectos tales como defectos de cavidades por contracción y defectos de gas en una parte que tiene un espesor de 10 y 20 mm se evaluaron como "o"; aquellos en los que no se observaron algunos indicios de defectos en la parte que tiene un espesor de 10 mm pero si se observaron en la parte que tiene un espesor de 20 mm se evaluaron como "A"; y aquellos en los que se observaron algunos indicios de defectos en las partes que tenian un espesor de 10 y 20 mm se evaluaron como "x". No se evaluó una parte que tuviera un espesor de 30 mm.

<Método de producción>

Los materiales que contienen cada uno de los elementos se mezclaron y fundieron en un horno de fusión por inducción de alta frecuencia, seguido de colada usando un molde de CO²para producir muestras cada una con la composición indicada en la Tabla 2. Obsérvese que todos los valores del contenido de los elementos se expresan como % en masa y son valores medidos después de la producción. Además, un material de bronce usado convencionalmente que contiene plomo, JIS H5120 CAC406, se utilizó como Ejemplo Comparativo 12, que se utilizó para la comparación de propiedades físicas. Su contenido también se indica en la Tabla. Se llevaron a cabo los siguientes ensayos para cada una de las aleaciones de cobre resultantes. Obsérvese que "-" en la Tabla indica que es menor que el límite de detección. Obsérvese que, el contenido de cada uno de B, Bi, Sb, Al, Si, y Fe era menor que el límite de detección, en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos excepto el Ejemplo Comparativo 11. La evaluación general se llevó a cabo de acuerdo con los siguientes estándares: los que tenían evaluación "o" en todos los ensayos realizados se definieron como "o"; los que tenían al menos una evaluación "A" en cualquiera de los ensayos se definieron como "A"; y los que tenían al menos una "x" evaluación en cualquiera de los ensayos se definieron como "x".

[Tabla 2]

*: Ejemplo Comparativo [Tabla 3]

*: Ejemplo Comparativo

En primer lugar, se describirá el CAC406 del Ejemplo Comparativo 12. CAC406 tiene propiedades mecánicas, tales como una resistencia a la tracción de 195 MPa o más, y un alargamiento de 15 % o más, que son valores definidos en JIS. Por otra parte, dado que CAC406 contiene 5,38 % en masa de Pb, se obtuvieron buenos resultados en el ensayo de perforación. Además, la longitud de flujo medida en el ensayo de fluidez del metal fundido fue de 298 mm, que se evaluó como "A". Por otro lado, dado que contiene de 4 a 6 % en masa de Pb, el Ejemplo Comparativo 12 tiene un problema en la lixiviación del plomo.

En primer lugar, el Ejemplo Comparativo 1 y los Ejemplos 1 a 4 se prepararon para que tuvieran un contenido de Zn variable, con el contenido de elementos distintos de Zn lo más cerca posible entre sí. Estos se organizaron en el primer grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente de contenido de Zn. Con respecto a las propiedades mecánicas, cada uno mostró valores superiores a la resistencia a la tracción de 195 MPa y el alargamiento del 15 %, mientras que en el Ejemplo Comparativo 1 en el que Zn es menos del 12 % en masa, el tiempo necesario para el mecanizado era demasiado largo. Por otro lado, en el Ejemplo 4 en el que el Zn es casi el 21 % en masa, que es el límite superior, se encontró que la maquinabilidad tendía a reducirse.

A continuación, con el Ejemplo 2 como referencia, el Ejemplo Comparativo 2, los Ejemplos 5, 6 y 7 y el Ejemplo Comparativo 3 se prepararon para que tuvieran un contenido de Sn variable, con el contenido de elementos distintos de Sn lo más cerca posible entre sí. Estos se organizaron en el segundo grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente del contenido de Sn. En el Ejemplo 5, en el que el contenido de Sn es del 1,43 % en masa, que está cerca del valor límite inferior, la resistencia a la erosión-corrosión tenía una tendencia a reducirse ligeramente, y en el Ejemplo Comparativo 2 en el que el contenido de Sn es del 0,99 % en masa, la resistencia a la erosión-corrosión estaba notablemente ausente. Por otro lado, en el Ejemplo 7 en el que Zn es 4,5 % en masa, la maquinabilidad tenía tendencia a reducirse, y en el Ejemplo Comparativo 3 en el que el contenido de Sn es del 4,92 % en masa que supera el 3,0 % en masa, se produjo un problema de alargamiento y maquinabilidad.

A continuación, los Ejemplos 5, 3 y 4 se organizaron en orden ascendente del contenido total de Zn Sn en la Tabla 2, y se preparó el Ejemplo Comparativo 4 en el que el contenido de Zn Sn supera aún más en comparación con aquellos y supera el 23,5 % en masa, y se ordenaron en el tercer grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente del contenido total de Zn Sn. En el Ejemplo Comparativo 4, tanto la resistencia a la tracción como el alargamiento se redujeron considerablemente.

A continuación, con el Ejemplo 2 como referencia, el Ejemplo Comparativo 5, los ejemplos 8 y 9 y el Ejemplo Comparativo 6 se prepararon para que tuvieran un contenido de P variable, con el contenido de elementos distintos de P lo más cerca posible entre sí. Estos se organizaron en el cuarto grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente del contenido de P. En cada uno del Ejemplo Comparativo 5, en el que el contenido de P es inferior al 0,005 % en masa, y en el Ejemplo Comparativo 6, en el que el contenido de P supera el 0,15 % en masa, en consecuencia, se produjo un problema de fluidez. Además, los resultados del ensayo de líquido penetrante se indican en la Figura 6. En el Ejemplo Comparativo 6 en el que el contenido de P supera el 0,15 % en masa, se produjeron por completo cavidades por contracción. Obsérvese que en la fotografía, no se estimaron las partes que tenían un espesor de 30 mm y se examinaron las partes en las que se generan manchas rojas y finas en una parte más fina. En ejemplos distintos al Ejemplo Comparativo 6, en las partes que tienen un espesor de 20 mm o menos, no se encontraron manchas, lo que proporcionó buenos resultados.

A continuación, con el Ejemplo 2 como referencia, el Ejemplo Comparativo 7, los Ejemplos 10 y 11 y el Ejemplo Comparativo 8 se prepararon para que tuvieran un contenido de Pb variable, con el contenido de elementos distintos de Pb lo más cerca posible entre sí. Estos se organizaron en el quinto grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente del contenido de Pb. En el Ejemplo Comparativo 7 en el que el contenido de Pb es del 0,03 % en masa, que es inferior al 0,05 % en masa, en consecuencia, se produjo un problema de maquinabilidad.

Además, con composiciones similares a la del Ejemplo 2, los Ejemplos 13, 14 y 15 y los Ejemplos Comparativos 9 y 10 se prepararon para que contuvieran Ni. Ninguno de ellos tuvo problemas con las propiedades mecánicas. Sin embargo, en los Ejemplos Comparativos 9 y 10 en los que el contenido de Ni supera el 0,5 % en masa, ocurrió un problema en la maquinabilidad.

Todavía adicionalmente, con una composición similar a la del Ejemplo 2, el Ejemplo Comparativo 11 se preparó para que contuviera un 0,3 % en masa de Bi. La resistencia a la tracción se redujo en gran medida, por lo que se produjo un problema en las propiedades mecánicas. Por otra parte, este contenido presentaba un problema en vista de la reciclabilidad.

con el contenido de elementos distintos de Pb lo más cerca posible entre sí. Estos se organizaron en el quinto grupo en la Tabla 2 y la Tabla 3 en orden ascendente del contenido de Pb. En el Ejemplo Comparativo 7 en el que el contenido de Pb es del 0,03 % en masa, que es inferior al 0,05 % en masa, en consecuencia, se produjo un problema de maquinabilidad.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una aleación de cobre para usar en un miembro para obras hidráulicas, consistiendo la aleación de cobre en: 0,5 % en masa o menos de Ni; 12 % en masa o más y 21 % en masa o menos de Zn; 1,4 % en masa o más y 3,0 % en masa o menos de Sn, siendo un contenido total de Zn y Sn del 23,5 % en masa o menos; 0,005 % en masa o más y 0,15 % en masa o menos de P; 0,05 % en masa o más y 0,30 % en masa o menos de Pb; y el resto, donde el resto es Cu e impurezas inevitables,

donde Bi, Si, Al, Sb, Zr, Fe, Mn, Cr, Mg, Ti, Te, Se y Cd se encuentran entre los elementos que constituyen las impurezas inevitables.