JP2006111925A - 銅基合金 - Google Patents

Abstract

【課題】不可避不純物レベルのＰｂの含有を許容しつつ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制して、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善したＰｂレスの銅基合金を提供する。
【解決手段】少なくとも、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｐ：０．５重量％以下、Ｐｂ：０．２５重量％以下を含有する銅基合金であって、前記合金中に含まれるＺｎの含有量を２．０〜５．０重量％に抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善した銅基合金である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、バルブ、コック、継手等の水道用配管器材などに適する銅基合金であって、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善した銅基合金に関する。

青銅鋳物（ＣＡＣ４０６）は、通常、鋳造性、耐食性、被削性、耐圧性に優れ、しかも、溶融時の湯流れが良好であるため、ある程度の複雑な形状の鋳造に適しており、バルブ、コック、継手等の水道用配管器材などにも多く用いられている。ところが、昨今、青銅中に含まれるＰｂ（鉛）が人体に悪影響を及ぼすとして大きな社会問題となっており、世界的にもＰｂの水道水中への浸出量が厳しく規制されつつある。

そこで、このような状況に基づいて、新たに有用なＰｂレス銅合金の開発が急務となり、そのなかで、Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｂｉ−Ｓｅ系等の各種の材料が開発されている。例えば、特公平５−６３５３６号公報（特許文献１）は、銅合金中の鉛に代えてＢｉを添加して切削性を上げ、脱亜鉛を防止した鉛レス銅合金である。特許第２８８９８２９号公報（特許文献２）は、切削性向上のためのＢｉ添加による鋳造時のポロシティ発生をＳｂの添加により抑制し、機械的強度を上げた無鉛青銅である。米国特許第５６１４０３８号明細書（特許文献３）は、ＳｅとＢｉの添加により、特にＺｎ−Ｓｅ化合物を析出させ、機械的性質及び切削性や鋳造性をＣＡＣ４０６と実質同等とした青銅合金である。

これらＰｂレス銅合金は、その量産時において、従来のＣＡＣ４０６の製造と鋳造設備を共用して製造しているところが多く、このような場合、炉及び取鍋等からのＰｂの混入が考えられる。また、上記Ｐｂレス銅合金は、市販のインゴットや、コスト及び環境に配慮して、スクラップ等のリサイクル材を用いて製造されるが、これらの材料には不可避不純物としてのＰｂの混入が避けられない。従って、上記Ｐｂレス銅合金は、鋳造設備をＰｂレス銅合金専用としても、不可避不純物レベルでの、例えば、０．４重量％以下のＰｂの含有を許容しているのが現状である。
特公平５−６３５３６号公報 特許第２８８９８２９号公報 米国特許第５６１４０３８号明細書

上記特許文献のように、Ｐｂの代替元素として、Ｂｉを添加したＰｂレス青銅鋳物において、上述のような微量のＰｂを含有している場合、鋳物材料が１００℃を超えるような高温下に曝されると、機械的性質、とりわけ引張強度が低下するおそれがある。これは、Ｐｂの代替成分として、Ｂｉを添加したＰｂレス青銅鋳物にＰｂが微量でも含有している場合、Ｃｕに固溶しないＢｉ及びＰｂが低融点のＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物として結晶粒界、及び結晶粒内に存在し、ここが高温下において局部的に弱い部分となり、引張強度が低下するためである。

上記Ｂｉ−Ｐｂ２元系共晶物の生成を抑制する改善策として、Ｐｂの含有量を減ずることが考えられる。しかし、どの程度までＰｂの含有量を減ずれば、高温下においても所定の機械的性質が得られるかは未解明である。また、ＣＡＣ４０６などの従来のＰｂ含有青銅合金は、１８０℃の高圧蒸気でも利用されるケースのある材料であるので、これと同等レベルの機械的性質を得られるＰｂレス銅基合金の開発が求められていた。

本発明は、上記の実情に鑑みて鋭意研究の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、不可避不純物レベルのＰｂの含有を許容しつつ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制して、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善したＰｂレスの銅基合金を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、青銅合金等の銅合金材料中のＺｎの含有を抑制することにより、不可避不純物レベルのＰｂの含有を許容しつつ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善した銅基合金である。

請求項２に係る発明は、少なくとも、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｐ：０．５重量％以下、Ｐｂ：０．２５重量％以下を含有する銅基合金であって、前記合金中に含まれるＺｎの含有量を２．０〜５．０重量％に抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善した銅基合金である。

請求項３に係る発明は、前記銅基合金に、Ｓｅ：０．０５〜１．２重量％を含有させた銅基合金である。

請求項４に係る発明は、前記銅基合金に、Ｔｅ：０．０１〜０．５重量％を含有させた銅基合金である。

請求項５に係る発明は、合金組織中におけるＴｅ−Ｚｎ金属間化合物の発生を抑制した銅基合金である。

請求項６に係る発明は、前記銅基合金において、ＰｂのＢｉに対する固溶限界を高めた銅基合金である。

請求項１に係る発明によると、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善することが実現可能となり、従来のＰｂ含有青銅合金（例えば、ＣＡＣ４０６）と同等レベルの機械的性質を有する鉛レス銅基合金として提供することが可能となる。例えば、１８０℃などの高圧蒸気でも利用できる。

請求項２に係る発明によると、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善することが実現可能となり、従来のＰｂ含有青銅合金（例えば、ＣＡＣ４０６）と同等レベルの機械的性質を得たＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系の銅基合金として提供することができる。また、請求項３に係る発明によると、高温下における機械的性質、特に引張強度の低下を改善したＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｓｅ系の銅基合金として提供することができる。

請求項４、５に係る発明によると、合金組織中におけるＴｅ−Ｚｎ金属間化合物の発生を抑制することで、効率的なＴｅとＰｂとの結びつきを実現させ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を効果的に抑制することができる。

請求項６に係る発明によると、Ｂｉ、Ｐｂの含有量を所定の成分値に調整することで、不可避不純物レベルのＰｂの許容混入量を高めつつ、例えば、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を得ることが可能となる。量産可能な高温特性を改善した鉛レス銅合金として提供できる。

特に、本発明による効果を詳述すると、Ｔｅの添加は、合金組織中にＢｉ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）、Ｐｂ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）、或いはＢｉ−Ｐｂ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）等を形成して、合金組織中におけるＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物の発生を抑制する。これは、Ｔｅを含有することで、鋳物の凝固過程において、合金組織中にＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物の晶出よりも優先的に、Ｂｉ−Ｐｂ２元系共晶物より融点の高いＢｉ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）、Ｐｂ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）、或いはＢｉ−Ｐｂ−Ｔｅ金属間化合物（又は合金）等が形成され、合金組織中にＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物を形成するＢｉ、Ｐｂが減少するためである。しかし、ＴｅはＺｎとの結びつきも強いため、多くのＴｅはＺｎに補足されてしまうが、Ｚｎの含有量を抑制することで、Ｚｎとの反応が抑えられ、効率的なＴｅとＰｂとの結びつきを実現させる。これにより、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を効果的に抑制し、高温下での機械的性質を向上させるという効果を奏する。

本発明の銅基合金は、青銅合金材料中のＺｎの含有を抑制することにより、不可避不純物レベルのＰｂの含有を許容しつつ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善した銅基合金であって、特に、好ましい銅基合金は、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、及びＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｓｅ系の銅基合金である。本発明における銅基合金は、以下に示す成分元素を含有する形態を有し、各成分範囲とその理由は次のとおりである。

Ｂｉ：０．１〜３．０重量％
Ｐｂの代替成分たる低融点金属として、鋳造の凝固過程において、合金（鋳物）中のデンドライト間隙の最終凝固部に生じるミクロポロシティに入り込むことにより、合金の健全性を向上しつつ、切削性の確保に寄与する成分である。切削性向上には０．１重量％以上の含有が有効だが、ミクロポロシティを減少させ、合金の耐圧性を確保するためには、０．２５重量％以上の含有が必要である。また、Ｂｉはその含有量を増やすことによりＰｂの固溶度を高め、合金中に含有される不可避不純物レベルのＰｂの許容量を増加させることができるので、量産可能な、高温特性を改善した鉛レス銅合金を得ることができる。この高温特性を考慮すると、０．８重量％以上、とりわけ１．２重量％以上の含有が好ましい。しかし、多量に添加すると、機械的強度を低下させることから、３．０重量％以下とする。

Ｚｎ：２．０〜８．０重量％
切削性に影響を与えずに、硬さや機械的性質、特に伸びを向上させる元素である。また、経済性や銅基合金溶湯の脱酸作用、鋳造成形時の湯流れ性も考慮に入れると、多く含有したい成分であるが、Ｚｎは蒸気圧が高いので、作業環境の確保や鋳造性を考慮すると、８．０重量％以下の含有が好ましい。高温下における引張強さを向上するには、Ｚｎが後述するＴｅと金属間化合物を形成する割合を減らし、ＴｅがＢｉやＰｂと合金又は金属間化合物を形成する割合を高めることが有効である。具体的な成分値としては５．０重量％以下に抑制するのが有効であり、とりわけ４．０重量％以下が好ましい。一方、過剰な抑制は脱酸作用や、鋳物の健全性を低下させてしまうおそれがあるため、２．０重量％以上含有するのが好ましい。

Ｓｅ：０．０５〜１．２重量％
Ｐｂの代替成分として、ＣｕとＺｎの含有比率に応じて、ＳｅＺｎ、ＣｕＳｅなどの金属間化合物を形成することにより、Ｂｉと同様に切削性を確保する。また、これらの金属間化合物の晶出により、ミクロポロシティを分散して合金の健全性が向上し、機械的性質（例えば、引張強さ）を安定させる。また、Ｓｅの含有により高温特性が低下する原因となるＢｉ−Ｐｂ共晶相も合金内に均一分散することから、０．０５重量％以上の含有が有効である。一方、Ｓｅを多く含有しても、上記ミクロポロシティの面積率は平衡状態となり、その後は上記金属間化合物の増加により機械的強度も低下することから、１．２重量％を上限とした。

Ｓｎ：２．８〜６．０重量％
合金の機械的性質（とりわけ、伸び）と耐食性の向上に寄与する成分であり、２．８重量％以上の含有が有効である。一方、含有量の増加に伴い、硬く脆弱なδ相を析出し加工性と伸びを低下させてしまうこと、及び経済性を考慮し、上限値を６．０重量％とする。

Ｔｅ：０．０１〜０．５重量％
Ｔｅは、マトリックス中に固溶することなく、分散することによって切削性を向上させる成分であると共に、合金中で単独若しくは互いに結合した状態のＢｉやＰｂと、合金又は金属間化合物を形成、より詳しくは、主として金属間化合物ＴｅＰｂ（融点約９１７℃）を晶出させることにより、融点の低いＢｉ−Ｐｂ共晶相の晶出を抑制することで、高温下における機械的性質（引張強さ）を向上する。０．０１重量％以上の含有が有効であるが、添加量相応の効果を得る点及び経済性の観点から、０．５重量％を上限値とする。

Ｐ：０．５重量％以下
銅基合金溶湯の脱酸、湯流れ性の向上が必要な場合、とりわけ高温特性向上のためにＺｎの含有量を抑制した場合に、これを補完する成分として添加する。また、Ｐは結晶粒微細化の効果を有し、機械的性質を向上させる働きがある。脱酸性を確保するためには０．０１重量％以上の含有が有効であるが、過剰の含有は固相線が低下して偏析を起こして鋳造欠陥を生じ、鋳物の健全性を損なうおそれがあることから、上限を０．５重量％とする。

Ｐｂ：０．２５重量％以下
Ｂｉ含有銅基合金において、Ｂｉと共晶相を形成し、高温特性を低下させてしまう元素であり、また、水道水へのＰｂ浸出問題を解消するなど、環境保護の点から積極的に排除すべき元素であることから、Ｐｂを積極的に含有させない不可避不純物として、上限値を０．２５重量％とする。

不可避不純物
本発明の銅基合金における不可避不純物としては、Ｆｅ（０．３重量％以下）、Ａｌ（０．０１重量％以下）、Ｓｉ（０．０１重量％以下）、Ｓｂ（０．２重量％以下）が挙げられる。

以下に、本発明における銅基合金の好ましい実施例を詳述する。本実施例では、引張強さの基準値を１８０℃にて１５２ＭＰａとした。これは、ＪＩＳ Ｈ５１２０「銅および銅合金鋳物」ＣＡＣ４０６における２００度の許容引張応力３８Ｎ／ｍｍ^２に対し、安全率４倍を乗じた値であり、本発明における銅基合金の主な用途であるバルブ等の圧力容器の使用に適したものである。勿論、引張強さの基準値の設定は、実施に応じて任意である。

（試験１）
本発明における鉛レス銅基合金のうち、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｓｅ系青銅合金について、供試品のＢｉ含有量を約０．８重量％、約１．２重量％、約２．０重量％、約２．６重量％、約３．０重量％（いずれも狙い値）の５段階に分け、Ｐｂ含有量を変化させた場合の１８０℃における引張強さを測定した。その他の成分範囲はいずれも狙い値として、Ｚｎ：約８重量％、Ｓｎ：約４重量％、Ｓｅ：約０．２重量％、Ｐ：約２００ｐｐｍ、残余をＣｕとしている。試験条件は、試験片をＣＯ_２鋳型を用いて鋳込み温度１１３０℃でＪＩＳ Ａ号方案に鋳造後、切削加工により製作したＪＩＳ Ｚ２２０１に規定の４号試験片とし、アムスラー引張試験機を用いて行った。各サンプルの組成を表１に示し、引張試験の結果を同表並びに図１に示す。

本試験において、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａ付近では、Ｂｉ含有量が多くなる程、Ｐｂの許容含有量が増すことが判明した。これは、Ｂｉ含有量の増加に伴い、Ｐｂの固溶限界値が増加することを意味する。

図１のグラフより、Ｂｉ含有量毎に引張強さの基準値とした１５２ＭＰａに対応するＰｂ含有量ａ〜ｅを読み取り、Ｂｉ含有量−Ｐｂ含有量の関係として図２に示した。同図から明らかであるように、Ｐｂ含有量ａ〜ｅは回帰直線上に位置することが判明し、この回帰直線（以下、第１の回帰直線という）の式、即ち、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たすＢｉ−Ｐｂの関係式は次式で表される。

関係式
Ｐｂ＝（０．００３６±α１）Ｂｉ＋０．００３９±α２

従って、Ｚｎ：２．０〜８．０重量％、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｓｅ：０．０５〜１．２重量％、Ｐｂ：０．２５重量％以下、Ｃｕ：残余を含有し、且つ、Ｂｉ、Ｐｂの含有量を図２における第１の回帰直線よりも下側の領域Ａ内に対応する成分値に調整することで、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を得ることができる。また、Ｂｉを０．８以上含有すれば、０．００６以上のＰｂ含有を許容することができ、Ｂｉ、Ｐｂの含有量を図２の領域Ｂ内に対応する成分値に調整することで、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を得ることができる。なお、表１のデータは、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｐが前記狙い値の場合におけるものであることから、これらの各成分が前記成分範囲で変動した場合を考慮して、前記関係式に補正値α１、α２を反映している。

（試験２）
単独若しくは互いに結合した状態のＢｉ、Ｐｂと、合金又は金属間化合物を形成するＴｅを加えることにより、合金組織中にＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物の発生を抑制することで、高温下における機械的性質、とりわけ引張強度の低下の改善を確認する。

本発明における鉛レス銅基合金のうち、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｓｅ系青銅合金について、Ｔｅを０．５重量％（狙い値）含有し、供試品のＢｉ含有量を約０．８重量％、約１．２重量％、約２．０重量％、約２．６重量％、約３．０重量％（いずれも狙い値）の５段階に分け、上記試験１と同様に、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａに対応するＰｂ含有量ｆ〜ｊを読み取り、Ｂｉ含有量−Ｐｂ含有量の関係として図２に示した。その他の成分値はいずれも狙い値として、Ｚｎ：約２重量％、Ｓｎ：約４重量％、Ｓｅ：約１重量％、Ｐ：約２００ｐｐｍ、残余をＣｕとしている。試験条件は、上記試験１と同様である。各サンプルの組成を表２に示す。

同図から明らかであるように、Ｐｂ含有量ｆ〜ｊは回帰直線上に位置することが判明し、この回帰直線（以下、第２の回帰直線という）の式、即ち、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たすＢｉ−Ｐｂの関係式は次式で表される。

関係式
Ｐｂ＝（０．０１５７±β１）Ｂｉ＋０．００９８±β２

従って、Ｚｎ：２．０〜８．０重量％、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｓｅ：０．０５〜１．２重量％、Ｔｅ：０．０１〜０．５重量％、Ｐｂ：０．２５重量％以下、Ｃｕ：残余を含有し、且つ、Ｂｉ、Ｐｂの含有量を図２における第１の回帰直線以上で、且つ、第２の回帰直線以下の領域Ｃ内に対応する成分値に調整することで、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を得ることができる。即ち、例えば、Ｂｉ＝０．８において、Ｔｅを含有しない試験１の供試品におけるＰｂの許容含有量は０．００６であったが、Ｔｅの含有やＺｎ含有量の低減、Ｓｅ含有量の増加により、０．０２２のＰｂ含有を許容しつつ、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を得ることができる。

また、図２に示すように、第２の回帰直線は、第１の回帰直線よりも傾きが大きくなっている。これは、ＴｅやＳｅの含有量が増すことにより、Ｂｉのみの含有量が増える場合に比して、Ｐｂの許容含有量が飛躍的に増すことを意味しており、ＢｉとＴｅ若しくはＳｅとが、二元系又は三元系の交互作用（相乗効果）を有し、高温特性を改善しているものと推察される。なお、表２のデータは、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｐが前記狙い値の場合におけるものであることから、これらの各成分が前記成分範囲で変動した場合を考慮して、前記関係式に補正値β１、β２を反映している。

（試験３）
領域Ｃの範囲内におけるサンプルの引張試験を行った。試験条件は、上記試験１、２と同様である。各サンプルの組成、並びに引張試験の結果を表３及び図２に示す。試験結果から明らかであるように、領域Ｃの範囲内における各サンプルは、いずれも１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金であることが確認された。

（試験４）
単独若しくは互いに結合した状態のＢｉ、Ｐｂと、合金又は金属間化合物を形成するＴｅを添加し、合金組織中にＢｉ−Ｐｂ２元系共晶物の発生を抑制した鉛レス銅基合金の標準サンプルについて、ＥＤＸ定量分析、及びマッピングを行った。マッピングとは、特定の元素がどの場所に存在するかを分析するものであり、元素が集中的に存在している部分を黄色で表示するものである。各分析は、シャルピー衝撃試験後の試験片について、その破断面を避けて切断した切断面に対して行なった。金属組織写真（倍率４００倍）を図３に示し、図３の金属組織写真における各元素のマッピングを図４に示す。また、標準サンプルの化学成分値を表４に示し、図３の金属組織写真に表した領域１〜５におけるＥＤＸ定量分析結果を表５に示す。

ＴｅはＰｂ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｓｅ等の元素と結合して分散相として晶出し、Ｂｉ−Ｐｂ二元系共晶物の晶出を抑制していることがわかった。このように、Ｔｅは様々な元素と結合しており、とりわけＺｎと結合する割合が高いことが判明した。従って、Ｚｎの含有量を減じることにより、単独若しくは互いに結合した状態のＢｉ、Ｐｂと、合金又は金属間化合物を形成するＴｅの割合を増やし、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制することが、高温下での機械的性質を向上させることに寄与する知見が得られた。

（試験５）
本発明における鉛レス銅基合金のうち、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、及びＣｕ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｓｅ系青銅合金について、供試品のＺｎ含有量を約２．０重量％、約４．０重量％、約８．０重量％（いずれも狙い値）の３段階に、Ｓｅ含有量を０、約０．４重量％、約０．８重量％（いずれも狙い値）の３段階に、更にＴｅ含有量を０、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．１５重量％、約０．２重量％（いずれも狙い値）の５段階に変化させた場合の１８０℃における引張強さを測定した。各サンプルの組成を表６に示し、引張試験の結果を同表並びに図５〜図７に示す。その他の成分値はいずれも狙い値として、Ｓｎ：約４重量％、Ｐｂ：約０．０１重量％、Ｐ：約２００ｐｐｍ、残余をＣｕとしている。試験条件は、上記試験１、２と同様である。

図７は、供試品のＺｎ含有量を約８．０重量％（狙い値）とした場合であり、同図に示すように、Ｓｅが０ではＴｅ量を増しても、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａは満足できない。Ｓｅ：０．４重量％では、Ｔｅ：０．２重量％で引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす。Ｓｅ：０．８重量％では、Ｔｅ：０．１５重量％で引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす。

図６は、供試品のＺｎ含有量を約４．０重量％（狙い値）とした場合であり、同図に示すように、Ｓｅが０ではＴｅ：０．１５重量％で引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす。Ｓｅ：０．４重量％、０．８重量％では、Ｔｅ：０．０５重量％で引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす。

図５は、供試品のＺｎ含有量を約２．０重量％（狙い値）とした場合であり、同図に示すように、Ｓｅ：０、０．４重量％、０．８重量％のいずれの供試品においても、Ｔｅ：０．０５重量％で引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす。

上述のごとく、Ｚｎを２．０〜４．０重量％に抑制することにより、引張強さの基準値とした１５２ＭＰａを満たす鉛レス銅基合金を、少量のＴｅ含有により得ることができる。とりわけＺｎを上記値に抑制すること、及びＳｅを含有することの交互作用（相乗効果）によって、高温下における引張強さが向上することが判明した。従って、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｐｂ：０．２５重量％以下、Ｃｕ：残余を含有し、且つ、Ｚｎの含有量を２．０〜４．０重量％に抑制することにより、１８０℃にて１５２ＭＰａ以上の引張強度を満たす鉛レス銅基合金を、少量のＴｅ含有により得ることができ、更にＳｅ：０．０５〜１．２重量％含有することで、より少量のＴｅ含有のみで引張基準値を満足する鉛レス銅基合金を得ることができる。

さらに、表６並びに図５〜図７から明らかであるように、Ｔｅを含有しない場合であっても、Ｚｎの含有量を抑制することで、引張強さを向上させていることがわかる。これは、Ｚｎの含有量の抑制は、結晶粒の微細化により分散相（例えば、Ｂｉ、ＳｅＺｎ等）の微細化を促進させる等の効果を有するためであり、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善させることができる。

本発明の銅基合金は、バルブ、継手、管、水栓、給水・給湯用品等の水接触製品を加工成形したり、ガス器具、洗濯機、空調機等の電気・機械製品を加工成形したりするのに適している。その他、本発明の銅基合金を材料として好適な部材・部品は、特に、バルブや水栓等の水接触部品、即ち、ボールバルブ、ボールバルブ中の空用ボール、バタフライバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、チェックバルブ、給水栓、給湯器や温水洗浄便座等の取付金具、給水管、接続管及び管継手、冷媒管、電気温水器部品（ケーシング、ガスノズル、ポンプ部品、バーナなど）、ストレーナ、水道メータ用部品、水中下水道用部品、排水プラグ、エルボ管、ベローズ、便器用接続フランジ、スピンドル、ジョイント、ヘッダー、分岐栓、ホースニップル、水栓付属金具、止水栓、給排水配水栓用品、衛生陶器金具、シャワー用ホースの接続金具、ガス器具、ドアやノブ等の建材、家電製品、サヤ管ヘッダー用アダプタ、自動車クーラー部品、釣り具部品、顕微鏡部品、水道メーター部品、計量器部品、鉄道パンタグラフ部品、その他の部材・部品に広く応用することができる。更には、トイレ用品、台所用品、浴室品、洗面所用品、家具部品、居間用品、スプリンクラー用部品、ドア部品、門部品、自動販売機部品、洗濯機部品、空調機部品、ガス溶接機用部品、熱交換器用部品、太陽熱温水器部品、金型及びその部品、ベアリング、歯車、建設機械用部品、鉄道車両用部品、輸送機器用部品、素材、中間品、最終製品及び組立体等にも広く適用できる。

試験１における引張試験結果を示したグラフである。 Ｂｉ含有量−Ｐｂ含有量の関係を示したグラフである。 サンプル（比較例）の金属組織写真（倍率４００倍）である。 図３の金属組織写真における各元素のマッピングである。 試験５における引張試験結果（Ｚｎ：約２．０重量％）を示したグラフである。 試験５における引張試験結果（Ｚｎ：約４．０重量％）を示したグラフである。 試験５における引張試験結果（Ｚｎ：約８．０重量％）を示したグラフである。

Claims (6)

1. 青銅合金等の銅合金材料中のＺｎの含有を抑制することにより、不可避不純物レベルのＰｂの含有を許容しつつ、Ｂｉ−Ｐｂ共晶相の生成を抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善したことを特徴とする銅基合金。
2. 少なくとも、Ｓｎ：２．８〜６．０重量％、Ｂｉ：０．１〜３．０重量％、Ｐ：０．５重量％以下、Ｐｂ：０．２５重量％以下を含有する銅基合金であって、前記合金中に含まれるＺｎの含有量を２．０〜５．０重量％に抑制して、高温下での機械的性質、特に引張強度を改善したことを特徴とする銅基合金。
3. 前記銅基合金に、Ｓｅ：０．０５〜１．２重量％を含有させた請求項１又は２に記載の銅基合金。
4. 前記銅基合金に、Ｔｅ：０．０１〜０．５重量％を含有させた請求項１乃至３の何れか１項に記載の銅基合金。
5. 請求項４に記載の銅基合金において、合金組織中におけるＴｅ−Ｚｎ金属間化合物の発生を抑制した銅基合金。
6. 前記銅基合金において、ＰｂのＢｉに対する固溶限界を高めた請求項１乃至５の何れか１項に記載の銅基合金
   

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