JPS6077949A - 高強度耐摩耗耐食銅基合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐食性銅基台金の改良１コ係り、耐食性のみな
らす強度き耐摩耗性を兼ね備えた銅基台金？こ関するも
のである。

黄銅等の銅基き金に錫、アルミニウム、ニッケル、マン
カン、ノリコン等の元素を添加することにより、合金の
面４食性９強度、被削性等の改善か可能であることは従
ｎＴ１から知られており、これ迄にも様々な成分配合を
有する特殊鋼基台金（例えばキュプロニッケルやシリコ
ンブロンズ、ＡＳＴＭ−Ｃ８５５００合金、ｐ、Ｓ　Ｔ
Ｍ−Ｃ８５８００合金等）か開発されている。

しかし、従０１」のこの種特殊銅基台金は、何れも耐食
性や強度、耐摩耗性等の秀れた特性を個々には０１Ｈえ
ているものの、三つの特（１１−を全てあイっせ備えた
銅基合金は未だ現存していない。例えば、前記キュプロ
ニッケルは秀れた耐食性を有しているが強度や耐摩耗性
に劣るというｍ１題かあり、また０１記シリコンブロン
ズｔこは、強度や耐摩耗性か低いたけてなく、耐食性そ
のものも相対的に低いという問題かある。

本発明は、従前のこの種特殊鋼基台金に於ける上述の如
き問題の解決を課題とするものであり、耐食性１強度及
び耐摩耗性の二つの秀れた特性をあわぜ備えた銅基合金
の提供を目的とするものである。

而して、従前のこの種耐食性銅基合金は、全て銅と亜鉛
の合金をベースとしてこれｆこ少量のアルミニウムやニ
ッケル、マンカン等を配合するようにしたものであるか
、本願発明者は銅とニッケルの合金をベースにし、これ
にマンカン及びシリコンを併用添加してニッケルとマン
ガンの強力な固溶体強化とニッケル、マンガン、ノリコ
ンの金属間化合物の分散析出強化を図ることにより、高
強度でしかも耐摩耗性、耐食性に秀れた銅基台金が得ら
ろことを着想した。

本願発明は、＋ｉｉＪ記着想全着想して創作されたもの
であり、銅、ニッケル、マンガン及びシリコンの成分比
を様々に変えて膨大な試験を繰り返し、その試験結果か
ら、Ｏ１Ｉ記固溶体強化と金属間化合物の分散析出強化
か最も有効に発揮される各元素の成分配合を見出し、こ
れによって強度、耐摩耗性及び耐食性の三つの秀れた特
性を兼ね備えた銅基台金の実現を可能としたものである
。

本願発明に係る高強度耐摩耗耐食銅基台金は、ニッケル
３〜１５重皿％、マンガン０．５〜５重量％。

ノリコン０３〜２重量９６及び残部か銅並びに不可避不
純物であることを基本構成とするものである。

以下、本発明に係る高強度耐摩耗耐食銅基台金の構成並
ひに効用について説明する。

先ず、本願発明は銅・ニッケル合金をベースとするもの
であるが、該ニッケルは主としてキュプロニッケル特有
の耐食性及び強度を得るためのものである。前記ニッケ
ルは、その含有量か３重量％未満ては所望の耐食性及び
シリコン、マンガンとの金属間化合物形成による強度並
ひに耐摩耗性の向上が得られない。また暎に、ニッケル
含有量か１５重量％を超えると、強度や耐摩耗性の向」
二が略飽和状態となり、ニッケル含有用をこれ以上増加
しても強度の顕著な向上か達成できないうえ、コスト高
を招くことになる。その結果、本発明に於いてはニッケ
ル含有量を３〜１５重量％に規制している。

次に、マンカンは当該銅基台金の強度及び耐食性を向上
させると共に、溶解鋳造を容易にするためのものである
か、当該マンガンの含有量か０．５重量％未満ては、ニ
ッケル、シリコンとの金属間化合物の形成や固溶による
強度並ひに耐摩耗性の向上か得られない。一方、マンカ
ン含有■か５重量９６を超えると、耐食性か急激に低下
することになり、従って本願発明に於いては、マンガン
含有量を０，５〜５重量％の範囲に規定している。

更に、シリコンは当該銅基台金の強度及び耐食性を向上
させると共に、脱酸効果によって溶解鋳造を容易にする
ためのものであるが、その含有量か０．３重量％未満て
は、ニッケル、マンガンとの金属間化合物の形成による
強度や耐摩耗性の向上か得られない。また、シリコン含
有量か２９６を超えると、冷間加工性か著しく低下する
ことになる。

その結果本発明に於いては、シリコン含有量を０．３〜
２重量９６に限定している。

尚、本発明に於いては、ニッケル、マンガン。

シリコンを必須成分としているか、この他にマトリック
ス中への固溶成分としてアルミニウムを挙げることかで
きる。即ち、略４重量９６未満のアルシ含有量ム含有鼠
てあれば、本願発明に係る銅基合金の強度、耐Ｉψ耗性
及び耐食性か夫々害されるということは無い。しかし、
アルミニウム含有量か４重量９６を超えると、冷間加工
性か極度に低下するため、アルミニウム含有量は４重量
９６未満とする必要かある。

また、鉄、コバルト、ノルコニウム、チタン。

ベリリウム、クロム等は、本願発明に係る銅基合金の金
属間化合物を構成する成分との相互作用によって複合化
合物を形成し、耐摩耗性を向上する上に有効な成分元素
である。しかし、夫々の含有量か１重量％を超える場合
には、鋳造時のピノホール発生の原因となり好ましくな
いので、これ等ヶ含有せしめる場合には、その含イＪ１
１１を１重囲％未満さする必要かある。

次に、本発明に係る合金の強度、耐摩耗性及び耐食性に
ついての試験法とその結果について説明する。

第１表は、試験に用いた試料用合金の成分と従来合金の
成分を示すものであり、第２表はそのテスト結果を示す
ものである。

第１表　試料合金の化学成分 第２表　試　験　結　果 また、本発明に係るテスト試料（１６１〜＆５）並びに
従来合金のテスト試料は、第１表の如き成分を有する原
料を大気中に於ける高周波溶解によって夫々５ｏｏｙｒ
つつ溶解し、これを内径か２２０朋φの金型に鋳造した
あと、熱間押出しと冷間加工によって外径３５ｍｍφの
丸棒素材に形成したものである。

引張り試験は、前記丸棒素材の一部を通常の引張り試験
機にかけて行なった。また、耐食性試験は、オートクレ
ーブ試験装置を使用し、素片の一部を１５０　’Ｃ、６
％Ｎａｃｊ！　、内圧４１ｃｔ）／ａＮの溶液中に５日
間浸漬したあと、その腐食減量を測定する方法により行
なった。

更に、耐摩耗性試験は、先ず前記丸棒素材の一部を冷間
鍛造したあと、第１図に示す如き内径１６φ、外径３２
φ、厚さ１０間のリング体１と内径１６φ。

外径／１８φ、厚さ】０馴のリング体２に切削加工し、
次に両者を対向せしめて５０　ｋｇｒ　の負荷Ｆをかけ
た状態で２０ＯＲＰＭの回転速度で矢印方向に回転させ
、１０６回転当りの摩耗減ｍ、を測定する方法により行
なった。

第２図乃至第６図は本発明に係る銅基台金（試料５）の
顕微鏡写真であり、第２図はその二次電子像（３０００
倍）、第３図は銅−Ｘ線像（３０００倍）、第４図はニ
ッケルーＸ線像（３０００倍）、第５１題はマンカン−
Ｘ線像（３０００倍）及Ｏ第６図はシリコン−Ｘ線像（
３０００倍）である。前記第２図の二次電子像は、金属
表面を３０００倍に拡大したものであり、当該顕微鏡写
真に於いて白く１４き出た粒子３はニッケル、マンガン
、ンリコ／の金属間化合物（Ｎｉ２Ｓｉ　、　Ｍｏ５Ｓ
ｉ３等）であり、これ等の金属間化合物によって、本発
明に係る合金の強度及び耐摩耗性か向」二せしめられて
いる。

また、第３図乃至第６図のＸ線像に於いては、白点Φか
多いほどその元素か多く含まれＣいることになり、前記
金属間化合物を形成した残りのニッケル、マンガン、シ
リコンは夫々銅に固溶している。

一方、第７図は従来合金（キュプロニッケル（Ａ））の
試料表面の二次電子像（３０００倍）であり、該顕微鏡
写真からも明らかな様に、従来合金ては金属間化合物は
一切存在せず、ニッケル、マンガン等は全て銅に固溶し
ている。

前記第２表の試験結果からも明らかな様に、本願発明に
係る銅基合金は、従来合金に比較して強度、耐摩耗性、
耐食性の全ての点に秀れており、夫々の特性をバランス
よく兼ね備えていることが判る。即ち、本願発明に於い
ては、ニッケルを比較的多量に含有せしめると共に、こ
れに適量のマンガンとノリコノを加えることにより、ニ
ッケル。

マンガン、ンリコノ相互間の金属化合物か有効に分散析
出され、これかニッケルとマンガンの強力な固溶体強化
と相俟って、当該銅基台金に秀れた強度、耐摩耗、耐食
性を賦与するものである。

尚、本願発明に係る銅基台金か、加工性の点に於いても
従来合金と同等若しくはそれ以上の特性を備えているこ
とは勿論である。

上述の如く、本願発明に係る銅基台金は強度。

耐食性、耐ＩＶ耗性に夫々秀れており、然かも銅基合金
であるため高位等のｌｒｙ洋生物の付着を防止できるこ
ととも相俟って、養殖いけず用金網、海水用ポンプ、海
水用モータ、海水用バルブ、ホイラー用コンデンサー、
熱交換器等海水を取扱う機器装置に適用することかでき
、更に化学薬品関係機器やばね用材としても使用可能で
あり、工業上極めて有用な銅基合金である。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐摩耗性試験の説明図である。 第２図は本発明に係る銅基台金の金属表面の二次電子像
を示す顕微鏡写真であり、第３図はその銅−Ｘ線像を示
す顕微鏡写真、ｙｇ４図は票ツヶルーＸ線像を示す顕微
鏡写真、第５図はマンガン−Ｘ線像を示す顕微鏡写真、
第６図はノリコン−Ｘ線像を示す顕微鏡写真である。 第７図は従来合金（キュプロニッケル）の金属表面の二
次電子像を示す顕微鏡写真である。 １．２　耐摩耗性試験用リング体 ３　金属間化合物− 特許出願人　三宝仲ｍ１ｉｌ　Ｉ業株式会社代表者　久
　野　雄一部 手　続　葡　正　書　（自発） 昭和５９年２月１７日 特許庁技官殿 １　小イ１１の表示　特願昭５８−１８５３２０号２　
発明の名称　高強度耐摩耗耐食銅山（合金３　補正をす
る者 事件との関係　特＋ｒｒ　出願人 住　所　大阪府堺市三宝町８丁３７４番地氏名　三宝伸
銅工業株式会社 代表者　久　野　卸一部 ４代理人 ５　ｉｌｉ　＋ｌＥのス・］象　明細１Ｌ１の「発明の
詳細な説明」σ〕梢（及び「図面の簡単な説明」の欄 ６　補正の内容 （１）明細書４頁２０行目の「・・・の強度及び・・・
」を「・・・の耐摩耗強度及び・・・」に補止する０（
２）８頁１９行目のｒ　５００ｇｒ　ｊをｒ　５ｏｏ　
１＋９　ｊに補正する。 （３）９頁５行目の「オートクレーブ」を「オートクレ
ーブ」ｔこ補正する。 （４）９頁１８行目の「顕（ａ鋭写真」を「電子顕（８
＆鏡写真」に補正する。 （５）　１０頁４行目及び１６６行目「顕微鏡写真」を
「電子顕微鏡写真」に補正する。 （６）　１２頁５行目、６行目、７行目、８イテ目、９
行目及び１１１行目「顕微鏡写真」を「電子顕微鏡写真
」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ニッケル３〜１５ｆｆｉ’１％、マンガン０．５〜５重
   量９６、／ＩＪコン０．３〜２重区％及び残部か銅並び
   に不可避不純物からなる高強度耐摩耗耐食銅基台金。