JPS5838500B2 - 耐脱亜鉛腐蝕性特殊黄銅 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、優れた耐蝕性を有する耐亜鉛腐蝕性特殊黄銅
に関するものである。

黄銅は、一般に機械的性質や耐蝕性も良好で、美しい光
沢を有し、そのほかの銅合金に比べて価格も安いので、
広範囲のものに使用されているが、環境によっては脱亜
鉛腐蝕現象が起き、これが大きな問題となっている。

ここでは、特に黄銅バルブ部品を一例としてとりあげ従
来より発生している問題点について述べる。

黄銅バルブ部品は、Ｃｕ６０ｍ、Ｚｎ４０％のいわゆる
６−４黄銅が主に使用されてかり、これらの黄銅バルブ
部品（快削黄銅棒、鍛造用黄銅棒）の中で主としてステ
ム部品が脱亜鉛腐蝕を起して破損してし１うたぬに、バ
ルブ自体が全く使用不能となってし１う事態カー発生し
ていた。

この脱亜鉛腐蝕は、海水、汚染水または温水中で発生す
る傾向が強く、特に高層ビルに）げる給湯配管にかいて
、温水温度が６００−８０℃で銅パイプを使用している
ところでは、１年〜３年間の期間にステムが脱亜鉛腐蝕
を起してバルブが使用不能になった事例もこの一つであ
る。

近年、この脱亜鉛腐蝕に対する銅合金材料が開発されて
きているが、これらは耐蝕性が十分でなかったり、さた
は耐蝕性を効果的にするために有害な元素を添加したも
のであり、耐脱亜鉛腐蝕合金として満足でき得るもので
はないのが実情であった。

本発明は、上記の実情に鑑みて開発されたもので、Ｃｕ
、Ｚｎを主成分として、これにｓｂ、ｐｂ。

Ｓｎ、 Ｆｅｓ Ａｌ１を添加することにより、耐蝕性
を大幅に改善した新規な特殊黄銅を提供することを基本
的な目的とし、更に具体的には、引張り強さ、伸び、硬
さ及び耐摩耗性に優れ、且つ顕著な耐脱亜鉛腐蝕性を有
する特殊黄銅を提供することを目的として釦り、殊に本
発明の特殊黄銅は、ｓｂを含有することを特徴とし、ｓ
ｂの寄与によって顕著な耐脱亜鉛腐蝕性を達成せんとす
るものである。

次に、本発明に卦ける各成分元素の作用効果及び組成範
囲の限定理由について説明する。

Ｃｕ（銅）５８．０〜６３゜Ｏ重量係 脱亜鉛腐蝕は、黄銅合金に釦ける顕微鏡組織のβ相から
起きるので、従来の耐脱亜鉛腐蝕合金は、１ずα相とす
るため、Ｃｕを通常６３係以上としている。

これに対して本発明は、α＋β相であるが、後述するｓ
ｂその他の添加元素の作用等によってα＋β相のうちの
β相にも脱亜鉛腐蝕は殆んど発生しない。

そこで、機械的性質、耐摩耗性及び経済性を考慮してＣ
ｕ５８．Ｏ〜６３．０％とした。

その中で６０〜６２係が特に好ましい。

Ｓｂ（アンチモン）０．０２〜０．５重量幅脱亜鉛腐蝕
には１選択溶出腐蝕と、１１再析出腐蝕がある。

１では黄銅からＺｎだけがＺｎ”＋イオンとして溶は出
し、Ｃｕは溶は出さない。

１１では黄銅からＺｎとＣｕが一旦イオンとして同時に
溶は出すが、銅イオンは、すぐに再びもとの黄銅上に析
出してＣｕ（金属）となる。

これは、Ｚｎの溶解によって電子を生じ、Ｚｎ（黄銅中
）→Ｚｎ２＋（水中）＋ｅ （電子黄銅中）、Ｃｕ＋
（水中）＋ｅ−→Ｃｕ（金属）、このように析出したＣ
ｕは黄銅に対して陰極として働らき、電圧によって黄銅
の脱亜鉛反応を促進する。

ｓｂはその微量添加により銅イオンの再析出を阻止する
機能を発揮する。

即ち、黄銅上に吸着皮膜又は化合物皮膜を作ってα相の
電位を変化させ、もって銅イオンの再析出を阻止する。

従って、黄銅の脱亜鉛腐蝕は阻止されるが、ｓｂは０．
５％以上添加すると、伸び及び衝撃値が低下し、しかも
耐蝕性にあ渣り大きな効果が現われないので、０．０２
〜０．５係の範囲とした。

その中で０．０５〜０．１係にするのがより好ましい。

Ｐｂ（鉛）０．５〜３．０重量％ ｐｂは被削性を向上させるために添加するが、０．５係
以下では被剛性が十分でなく、ｌたあ渣り高いと引張強
さ、伸び及び衝撃値が低下する。

そこで、本発明に釦げる添加量は０．５〜３，０係とし
た。

Ｓｎ（スズ）０．２〜１．０重量係 重量性黄銅の脱亜鉛腐蝕を防止する機能を有することは
、従来より知られてわり、また応力腐蝕割れ（時期割れ
）の防止に効果のあることも知られている。

ただし、Ｓｎを固溶度以上に添加すると、Ｃｕ４Ｓｎ相
の出現により脆化し又、鍛造割れを生じるから本発明に
かいてはその添加量を１％以下とした。

Ｆｅ（鉄）０．１〜０．５重量％ Ｆｅは黄銅の結晶を微細化する機能を有するが、その添
加量を増すとＦｅに富む相が組織中に多くなって耐蝕性
が悪くなるとともに、機械的性質の伸び及び衝撃値が低
下するため、本発明に釦いてはその添加量を０．１〜０
．５係とした。

Ａ７（アルミニウム）０．０３〜０．２重量係ＡＡ添加
により黄銅の引張強さ、耐力、及び硬さが向上する。

従って耐摩耗性、耐キャビテーションエロージヨン性及
び耐蝕性が著しく向上する。

一方添加量があ１り多くなると伸び及び衝撃値が低下す
るため本発明に釦いてはその添加量を０．２係以下とし
た。

Ｓｉ（シリコン）０．０３〜０．２重最多Ｓｉ添加によ
り黄銅の引張強さ、耐力及び硬さが向上する。

従って耐摩耗性、耐キャビテーションエロージヨン性及
び耐蝕性が著るしく向上する。

しかし添加量−ｂ″−あ１り多くなると伸び及び衝撃値
が低下するため、本発明に釦いてはその添加量を０．２
係以下とした。

な釦、本発明に含有する不可避不純物としては、Ｉ’ｓ
Ｍｎｓ Ｐ、 ｓｉ、 Ｓ で総計０．６重最多以
下である。

以上本発明特殊黄銅の組成を中心に詳述したが上記組成
からなる特殊黄銅は展伸加工によって、更に耐脱亜鉛腐
蝕性が向上するという特徴を有する。

従来この種の合金では展伸材として使用されることが多
いからこの特徴は特に有利である。

上記の効果を得るための展伸加工法は次の通りである。

即ち、約７００℃で熱間押出しを行った後に冷間引き抜
きを行ない、同時に表面仕上げ及び歪み取り処理を行な
う。

この加工処理によって組織は微細化され、機械的性質の
向上と同時に耐脱亜鉛腐蝕性の向上が達成される。

以下に本発明の実施例を詳述する。

第１表Ａに掲げる本発明特殊黄銅の実施例（第１実施例
〜第１２実施例）について種々試験を行ない、また第１
表Ｂに示す公知の黄銅を比較例として用い、これについ
ても同じ試験を行なって本発明の効果を検証した。

比較例１，２はＪＩＳ規格による公知の鍛造用黄銅棒で
あり、ｓｂを含有していない。

比較例３及び比較要４は公知の耐脱亜鉛黄銅棒であるが
、これらはα組織とするためにＣｕの含有率が高い。

また比較例３ではＳｎ含有率も高く、比較例４ではＡｓ
を含有している。

上記の試料について実施した試験結果を以下に述べる。

機械的性質として引張強さ、伸び及び硬さについて試験
したところ、第２表Ａ及び第２表Ｂに示す結果を得た。

第２表Ａに示される結果から明らかなように、本発明特
殊黄銅にかいて、ｓｂの添加は、その機械的性質に対し
て何等悪影響は認められない。

次に脱亜鉛腐蝕試験を行なった結果を第３表Ａ及び第３
表Ｂに示す。

試験方法としては、各試験片（１０ｍｍφ×１５ｍ’ｔ
ｎに加工したもの）を１係塩化第二銅溶液中に浸漬し、
７５°＋３°Ｃで２４時間加熱して腐蝕減量及び脱亜鉛
深さを測定したものである。

上記試験結果から明らかなように、本発明特殊黄銅は比
較例に比し腐蝕減量が顕著に小さく、しかも脱亜鉛層の
深さも僅かである。

またｓｂの含有量が多くなると脱亜鉛深さも少くなり、
優れた脱亜鉛効果を有する。

比較例４は脱亜鉛深さについては優れているが、既述の
通り有害元素を含有しているために用途によっては問題
となる。

上記脱亜鉛腐蝕試験を行なった実施例６及び比較例２の
試験片の顕微鏡組織写真を第１図及び第２図に示す。

図から明らかなように比較例２の場合は広く脱亜鉛層が
見られるが、これに対し実施例６では脱亜鉛層は殆んど
見られない。

以上詳述したように、組成４分としてのｓｂを含有する
本発明特殊黄銅は、耐脱亜鉛腐蝕性に優れ、且つ望捷し
い機械的性質及び耐摩耗性をも達成することが可能であ
り、特にバルブ用合金として優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱亜鉛腐蝕試験を行なった本発明特殊黄銅（実
施例６）の顕微鏡写真であり、第２図は同様の腐蝕試験
を行なった公知の鍛造用黄銅棒（比較例２）の顕微鏡写
真であり、第３図は同様の腐蝕試験を行なった公知の耐
脱亜鉛黄銅棒（比較例３）の顕微鏡写真である。 １・・・脱亜鉛腐蝕層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比率で、Ｃｕ５８．Ｏ〜６３．０％、ＳｂＯ，
   ０２〜０．５ ％、 Ｐｂ Ｏ，５〜３．０ ％、 Ｓ
   ｎｏ、２〜１．０％、 Ｆｅ Ｏ，１〜０．５ｑ／）
   、残部Ｚｎｂよび不可避の不純物よりなることを特徴と
   する耐脱亜鉛腐蝕性特殊黄銅。