專利名稱：：銅合金系水道用構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種銅合金制的、適用于鉛浸出在規(guī)定值以下的水道用構(gòu)件的材料。
背景技術(shù)：
：至今為止，用于水道用資材、器材和給水裝置的零件的鑄造熔制銅合金CAC406含有4.06.0質(zhì)量％的鉛，鉛溶出到自來水中的現(xiàn)象非常多見。因此，為了削減有害鉛的溶出量，正在研究制造一種降低其鉛含量，或者不使用鉛的無鉛銅合金。然而，降低鉛含量或者不使用鉛的話，會導(dǎo)致銅合金的鑄造性和切削性、耐壓性下降，例如用于閥門時會成為發(fā)生漏水等的要因。因此，正在研究一種不僅僅削減鉛含量的，與使用鉛的合金相比，盡可能地抑制了耐壓性等功能下降的合金。作為這種合金，如特許文獻(xiàn)1所示，例如有通過添加鉍和硒提高切削性的合金。另外，如特許文獻(xiàn)2所示，還有為了滿足強(qiáng)度及浸出特性而添加硅和鎂的合金。特許文獻(xiàn)1:特開2004-68096號公報特許文獻(xiàn)2:特開2004-52106號公報然而，由于硒也具有毒性，因此將含有大量硒的、特許文獻(xiàn)l所述的合金用于水道用構(gòu)件時，會擔(dān)心其有害性。另外，含有硅的合金會生成羊毛狀的硅酸鹽，助長微小孔隙(Micr叩orosity)的發(fā)生，成為耐壓性下降的要因，再者，鎂容易形成氧化鎂等氧化物，氧化鎂分散在材料中會使延伸率下降，從而導(dǎo)致出現(xiàn)熔湯流動性受到顯著阻礙等問題。另一方面，資源的有效利用已經(jīng)成為世界性的需求，為了有效利用金屬資源，正在大力推動再生循環(huán)材料的利用。然而，源自至今為止的金屬制品的再生循環(huán)材料，不可避免地混有微量的作為雜質(zhì)的鉛，該鉛過去一直被普遍使用，制成的合金中必定會含有微量的鉛。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種銅合金的水道用構(gòu)件，將該銅合金的鉛含量和金屬溶出量控制為微量，同時使其機(jī)械性質(zhì)、鑄造性、切削性、耐壓性等與現(xiàn)有的含鉛銅合金保持同等水平。本發(fā)明通過用含有2.0質(zhì)量％以上、5.9質(zhì)量％以下的錫；1.5質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的鎳；5.0質(zhì)量％以上、12.1質(zhì)量°/。以下的鋅；0.4質(zhì)量%以上、3.3質(zhì)量％以下的鉍；0.009質(zhì)量°/。以上、0.15質(zhì)量％以下的磷的銅合金制造水道用構(gòu)件，可以解決上述的問題。用于本發(fā)明的水道用構(gòu)件的銅合金，鉛含量為在用作材料的再循環(huán)材料中作為雜質(zhì)的含量的程度，可以將鉛溶出量控制為很低。另外，通過加入規(guī)定量的錫、鎳、鋅、磷、鉍，即使鉛含量少，也可以維持鑄造性、機(jī)械性質(zhì)、耐壓性、浸出特性、切削性，能夠優(yōu)選用于水道用構(gòu)件。1(a)是表示實施例的熔湯流動性試驗中使用的旋渦試驗形狀框架的形狀圖；(b)是表示(a)所示的旋渦試驗形狀框架的A-A線截面圖。圖2是表示熔湯流動性試驗的標(biāo)準(zhǔn)材的標(biāo)準(zhǔn)直線與其他例子的數(shù)據(jù)的曲線圖。圖3是表示熔湯補(bǔ)給效果少的臺階狀的鑄模的形狀圖。圖4(a)是表示顯示臺階狀供試材的浸透探傷試驗結(jié)果的各個截面的照片。圖4(b)是表示顯示臺階狀供試材的浸透探傷試驗結(jié)果的各個截面的照片。圖4(c)是表示顯示臺階狀供試材的浸透探傷試驗結(jié)果的各個截面的照片。4(d)是表示顯示臺階狀供試材的浸透探傷試驗結(jié)果的各個截面的照片。圖4(e)是表示顯示臺階狀供試材的浸透探傷試驗結(jié)果的各個截面的照片。圖5是表示根據(jù)切削性試驗的切削粉的形狀進(jìn)行判定的方法的圖表。圖6(a)是表示實施例及比較例的切削性試驗的切削粉的形狀照片。圖6(b)是表示實施例及比較例的切削性試驗的切削粉的形狀照片。圖6(c)是表示實施例及比較例的切削性試驗的切削粉的形狀照片。圖6(d)是表示實施例及比較例的切削性試驗的切削粉的形狀照片。圖6(e)是表示實施例及比較例的切削性試驗的切削粉的形狀照片。圖7(a)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(b)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(c)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(d)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(e)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(f)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(g)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(h)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。圖7(i)是表示通過EPMA進(jìn)行的映像分析結(jié)果的照片。具體實施例方式以下，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明涉及由銅合金構(gòu)成的銅合金系水道用構(gòu)件，該銅合金含有規(guī)定量的錫、鎳、鋅、鉍、磷，余量由銅和雜質(zhì)構(gòu)成，雜質(zhì)中含有的鉛和硅在規(guī)定量以下。首先，對構(gòu)成用于該水道用構(gòu)件的銅合金的各種元素進(jìn)行說明。上述銅合金需要含有2.0質(zhì)量％以上的錫，優(yōu)選含量為2.4質(zhì)量％以上。錫含量越高銅合金的拉伸強(qiáng)度越大，從延伸率呈下降趨勢的機(jī)械性質(zhì)的觀點(diǎn)來看，當(dāng)錫含量小于2.0質(zhì)量％時，會出現(xiàn)不能獲得穩(wěn)定的拉伸強(qiáng)度的情況。另一方面，錫含量有必要在5.9質(zhì)量％以下，優(yōu)選為5.2質(zhì)量％以下。超過5.9質(zhì)量％時，會出現(xiàn)銅合金的延伸率下降過度的情況。此外，本發(fā)明中的機(jī)械性質(zhì)是指拉伸強(qiáng)度和延伸率，機(jī)械性質(zhì)好是指拉伸強(qiáng)度高，延伸率高。上述銅合金中的鎳含量為1.5質(zhì)量％以上，優(yōu)選為2.0質(zhì)量％以上。低于1.5質(zhì)量％時，容易產(chǎn)生鑄造缺陷和微小孔隙，使一部分的成分浸出變得不可忽視。另一方面，鎳含量需要在5.0質(zhì)量％以下，優(yōu)選為4.1質(zhì)量％以下。超過5.0質(zhì)量％時，會導(dǎo)致延伸率過度下降。鎳與作為主成分的銅形成全率固溶體，結(jié)晶構(gòu)造由與銅相同的面心立方格子構(gòu)成，因此適宜用作基底材的一部分。另外，對于緩和凝固時在固液界面上的液相一側(cè)的錫濃度有很大的效果，不僅防止偏析，而且具有減少鑄造缺陷，提高耐壓性的效果。再者，由于錫和磷形成化合物，生成于樹枝狀晶體間隙中，因此具有填補(bǔ)微小孔隙的作用，同時，該化合物還起到斷屑槽(ChipBreaker)的作用，具有形成微細(xì)切斷的剪斷型切削粉的功能。上述銅合金的鋅含量必須為5.0質(zhì)量％以上，優(yōu)選為6.0質(zhì)量％以上。另一方面，必須為12.1質(zhì)量％以下，優(yōu)選為10.1質(zhì)量％以下。鋅具有脫氧效果，可以提高熔湯流動性，使機(jī)械性質(zhì)保持穩(wěn)定。當(dāng)銅合金中的鋅含量在上述的上限和下限之間時，大致表現(xiàn)出相同的強(qiáng)度，對機(jī)械性質(zhì)的影響小，但當(dāng)鋅含量低于5.0質(zhì)量％時，不僅上述銅合金的熔湯流動性變得不充分，還會產(chǎn)生微小孔隙。另一方面，當(dāng)鋅含量超過12.1質(zhì)量％時，延伸率的下降變得不可忽視，另外，在制造過程中，因鋅渣造成的鑄造缺陷增加的可能性升高，再者，當(dāng)鋅的浸出量變多，超過鋅的浸出標(biāo)準(zhǔn)值時，不僅使脫鋅腐蝕的危險性升高，還會使該銅合金變得不能用于水道用構(gòu)件。上述銅合金的鉍含量應(yīng)該為0.4質(zhì)量％以上。另一方面，應(yīng)該為3.3質(zhì)量％以下，優(yōu)選為2.0質(zhì)量％以下。鉍不能固溶于實用范圍內(nèi)的母材中，而存在于結(jié)晶粒界和晶粒內(nèi)，因此可以抑制青銅鑄造物中特有的凝固形態(tài)造成的鑄造缺陷，另外，合金中含有鉍時，具有提高切削加工性的效果。鉍含量低于0.4質(zhì)量％時，有可能導(dǎo)致其效果不充分。另一方面，通過增加鉍含量，雖然拉伸強(qiáng)度不會下降，但延伸率呈下降趨勢，當(dāng)鉍含量超過2.0質(zhì)量％變得過剩時，不僅延伸率會變差，而且也容易產(chǎn)生微小孔隙等，超過3.3質(zhì)量％時，延伸率變得過低，微小孔隙的產(chǎn)生變得不可忽視。另外，當(dāng)錫含量為5.1質(zhì)量％以上，5.2質(zhì)量％以下時，即使鉍含量超過2.0質(zhì)量％，也可以比較好地抑制延伸率的下降和微小孔隙的產(chǎn)生等。但是，當(dāng)錫含量變得更少時，會容易出現(xiàn)這些缺陷，因此，在錫含量為2.0質(zhì)量％以上，6.0質(zhì)量％以下的范圍時，為了抑制這些缺陷，鉍的優(yōu)選含量為0.4質(zhì)量％以上、2.0質(zhì)量°/。以下。上述銅合金的磷含量應(yīng)該為0.009質(zhì)量％以上，優(yōu)選為0.014質(zhì)量％以上。另一方面，磷含量應(yīng)該為0.15質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0.10質(zhì)量％以下。進(jìn)行熔解和鑄造時，磷起到脫氧劑的作用，具有提高鑄造時的熔湯流動性和鑄造物的完整性的效果。當(dāng)其含量低于0.009質(zhì)量％時，其效果不夠充分，使容易產(chǎn)生鑄造缺陷等的可能性變高。另一方面，磷含量超過0.15質(zhì)量％時，磷與鑄模的水分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生鑄造缺陷的可能性變高。另外，在本發(fā)明使用的合金中，優(yōu)選為鎳在錫及磷之間產(chǎn)生的鎳化合物在材料截面中所占的面積率為0.04%以上。低于0.04%時，鉍填補(bǔ)的微小孔隙的、填補(bǔ)鉍周圍的效果有可能變得不夠充分。另一方面，優(yōu)選為1.95%以下。超過1.95%時，不僅存在填補(bǔ)空隙的可能性，而且還存在鎳化合物自身的物性對合金整體造成的影響變得不能忽視。再者，鉍和上述鎳化合物總共在材料截面中所占的面積率的合計，優(yōu)選為0.72質(zhì)量％以上。低于0.72質(zhì)量％時，可能使填補(bǔ)微小孔隙的效果變得不充分。另一方面，優(yōu)選為5.95質(zhì)量％以下。超過5.95質(zhì)量％時，可能使它們對合金整體的物性產(chǎn)生的效果變得不可忽視。上述銅合金除了上述的成分和剩余成分的銅以外，還可以含有雜質(zhì)。該雜質(zhì)是指制造上述銅合金時，例如考慮到環(huán)保問題而使用再生循環(huán)材料的情況下，必然包含其中的物質(zhì)。當(dāng)然該雜質(zhì)的含量越少越好。作為該雜質(zhì)包含的成分，可以例舉出鉛和硅等。上述銅合金中的鉛含量，優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以下，在此范圍內(nèi)鉛含量越低越好。鉛對人體的影響大，作為本發(fā)明涉及的水道用構(gòu)件使用時，需要盡可能地抑制鉛向自來水中的浸出量。超過0.2質(zhì)量％時，變得難以滿足通過JWWAZ108-浸出試驗方法獲得的浸出標(biāo)準(zhǔn)值。另外鉛含量增加過多時，拉伸強(qiáng)度和延伸率變得過低，也有可能產(chǎn)生鑄造缺陷等問題。此外，鉛含量為0最為理想，但為了對資源進(jìn)行有效利用，采用再生循環(huán)材料制造銅合金時，鉛含量為0是不現(xiàn)實的。上述銅合金的硅含量優(yōu)選為低于0.01質(zhì)量％。硅具有提高銅合金的熔湯流動性的效果，相反凝固時會生成羊毛狀的氧化硅，不僅會使熔湯的補(bǔ)給性下降，還具有在固液界面上使液相一側(cè)的錫濃度升高的效果。由此，助長樹脂狀晶體間或粒界上產(chǎn)生眾多微細(xì)的鑄造缺陷，還會成為漏水的原因。再者，銅合金中含有硅時，會顯著降低上述銅合金的延伸率。含有O.Ol質(zhì)量％以上時，這些不良效果變得不可忽視。因此，以盡可能不含硅為優(yōu)，如果硅含量低于0.01質(zhì)量％，這些不良效果幾乎不會出現(xiàn)。此外，本發(fā)明中規(guī)定的各種成分的質(zhì)量混合比，并非制造階段的原料的混合比，而是將原料熔融后獲得的合金中的成分的質(zhì)量混合比。此外，一般情況下，由于青銅鑄造物的凝固溫度范圍大，因此形成雜亂型(mussy)的凝固狀態(tài)。不含鉛的青銅鑄造物，在樹枝狀晶體間隙中容易生成縮孔。作為水道用部件的材料使用時，這種性質(zhì)會阻礙耐壓性，成為漏水的主要原因。特別是厚壁的情況下，由于鑄造時的冷卻速度變慢，這種傾向尤為顯著。與此相對，在鉛含量多的銅合金中，鉛凝集在上述的樹枝狀晶體間隙中，起到抑制微小孔隙的產(chǎn)生的作用。在本發(fā)明的銅合金中，可以通過鉍、鎳-錫化合物、鎳-磷化合物對鉛的作用進(jìn)行補(bǔ)充。通過添加規(guī)定量的鎳及鉍，可以抑制在厚壁中心部產(chǎn)生的微小孔隙。再者，通過添加規(guī)定量的磷，使其與熔湯中的成為氣體缺陷的氧發(fā)生反應(yīng)生成P205，可以使熔湯健全化，抑制微小孔隙的產(chǎn)生。此外，硅含量多時，會產(chǎn)生即使通過鎳等也不能補(bǔ)救的鑄造缺陷。上述的銅合金的剩余成分為銅。包含上述的元素成分的合金，可以通過一般的銅合金的制造方法制成，由該銅合金構(gòu)成的銅合金系水道用構(gòu)件，可以通過一般的鑄造方法制造而成。作為該方法，可以例舉出通過高頻感應(yīng)熔解爐進(jìn)行熔解的方法。構(gòu)成本發(fā)明的銅合金系水道用構(gòu)件的銅合金，僅含有作為雜質(zhì)程度量的鉛，即使與含鉛量多的銅合金相比，也可以表現(xiàn)出良好的熔湯流動性、機(jī)械性質(zhì)、浸出特性、切削性，而且鑄造缺陷少，因此，作為水道用構(gòu)件，具有鉛浸出量少、切削加工性和耐壓性優(yōu)良的特性。具體地說，用現(xiàn)有的CAC406合金作為比較材時，顯示切削性的被削性系數(shù)至少在70以上，根據(jù)配合比的不同，還會表現(xiàn)出更高的被削性系數(shù)。被削性系數(shù)，是通過佐藤工機(jī)(株)制造的AST式切削工具動力計AST-TTH測量出施加在車刀上的切向分力Pl(圓周方向的力)、軸向分力P2(送給方向的力)、徑向分力P3(工具的軸方向的力)的3個應(yīng)力，另外，也同樣測量出比較材CAC406的3個應(yīng)力，然后通過下述公式(1)算出。此外，下述公式(1)中的"3合力"是指通過下述公式(2)算出的值。(被削性系數(shù)戶(比較材的3合力)/(各個材料的3合力)XIOO(1)(3合力)={(切向分力)2+(軸向分力)2+(徑向分力)2}1/2(2)另外，在實施例中，切削速度從100到400m/min，切入量l.Omm、進(jìn)給量0.1mm/rev的條件下，表面粗度為0.61.1um，在相同條件下，CAC406的表面粗度為0.81.0um，其表面粗度大致相等。此外，表面粗度越小表示表面越光滑，數(shù)值越小越好。不僅滿足這些數(shù)值，而且切削形狀變?yōu)闇u旋狀、折斷的切削粉狀或者剪斷型切屑狀，不會變?yōu)橹本€或螺旋巻、圓筒巻的形狀。其次，本發(fā)明的銅合金的熔湯流動性，優(yōu)選為在鑄造銅合金時，在一般的鑄造溫度范圍內(nèi)，通過使溫度高于原來的溫度，而發(fā)揮出與原來的含鉛銅合金相同或更好的熔湯流動性，更優(yōu)的是在與原來相同的溫度下，發(fā)揮出同等以上的熔湯流動性。此外，為了發(fā)揮出這樣的熔湯流動性，鑄造溫度范圍優(yōu)選為1100°C1200°C。另外，本發(fā)明的銅合金優(yōu)選具有與現(xiàn)有的含鉛銅合金大致同等以上的機(jī)械性質(zhì)，該機(jī)械性質(zhì)是指按照J(rèn)ISZ2241測量的拉伸強(qiáng)度和延伸率。具體地說，拉伸強(qiáng)度為195MPa以上，延伸率為15%以上。再者，關(guān)于鑄造缺陷，在JISZ2343的浸透探傷試驗中，厚壁中心部沒有確認(rèn)到缺陷顯示圖樣，可以通過與現(xiàn)有的含鉛銅合金即CAC406相同的鑄造方法進(jìn)行生產(chǎn)。再者，對于浸出特性等，也通過JWWAZ108-浸出試驗方法以及在JWWAZ110-浸出液中的分析方法進(jìn)行測量，測出的鉛浸出量為O.lmg/1以下，鋅為10mg/l以下，銅為O.lmg/1以下，鎘為0.001mg/l以下，滿足必要的標(biāo)準(zhǔn)值，且CAC406的鉛浸出量低于0.38mg/l。鎘的浸出量低于0.0004mg/l，比現(xiàn)有的含鉛銅合金更加安全。采用本發(fā)明的銅合金的銅合金系水道用構(gòu)件，是指以為主體，以及其他的必須抑制鉛損害的構(gòu)件等。具體可以舉出在閥門類中，用于閘門閥、修補(bǔ)閥、止回閥、球心閥、電磁閥、止水拴、鞍狀閥(SaddleValve)、吸水管閥等的管、閥體、軸承等，量水器中可以舉出量水器殼主體，另外還可以舉出配管用接頭，給、止水拴，泵零件等。實施例以下，以實施例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。混合各種材料，用高頻感應(yīng)熔解爐進(jìn)行熔制后，通過C02鑄模進(jìn)行鑄造，在表1表6所示的配合率的各個例子中，制成供試材。另外，作為比較例1，采用至今為止使用的含鉛青銅材料CAC406作為標(biāo)準(zhǔn)材，將其作為物性的比較對象。對各自制備的銅合金進(jìn)行下述的試驗。complextableseeoriginaldocumentpage8<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>〈熔湯流動性試驗〉向圖1所示的渦旋試驗形狀鑄模內(nèi)，以1100℃1200℃的澆注溫度注入加熱熔解后的各個實施例及比較例中的銅合金。渦旋試驗形狀，框架的最初四分之一與半徑95mm的圓弧狀相連，將其框架部分8等分，每18.65mm刻有度數(shù)。接著的四分之一周長呈半徑89mm的圓弧狀，每17.47mm刻有度數(shù)。以下同樣，圖中括弧中的數(shù)字表示其內(nèi)側(cè)的框架上的刻度的寬度(mm)，帶圓圈的數(shù)字表示第幾個刻度。進(jìn)行試驗時，通過向第1個刻度的內(nèi)側(cè)的框架和框架之間注入熔解的銅合金，讀取最終到達(dá)地點(diǎn)的外側(cè)的框架的刻度。在澆注溫度1100℃下對標(biāo)準(zhǔn)材CAC406(比較例1)進(jìn)行試驗時，到達(dá)的刻度為12.0點(diǎn)，在澆注溫度1180℃下進(jìn)行試驗時，到達(dá)的刻度為21.0點(diǎn)。各種銅合金的測量值如表7所示。標(biāo)繪在由澆注溫度的線性軸和刻度的線性軸構(gòu)成的平面上時，連接CAC406的值獲得的刻度比下述公式(3)的直線的刻度還大，即將位于比圖2中的直角三角形更高的點(diǎn)的評估為"〇"；將比CAC406的直線刻度更小的，但接近1200℃的澆注溫度下刻度達(dá)到12.0點(diǎn)以上的評估為將即使在接近1200℃的澆注溫度，刻度低于12.0點(diǎn)的，從實際作業(yè)的觀點(diǎn)來看，將其評估為"X"。這些結(jié)果如下述的各種銅合金的表所示。此外，X表示澆注溫度；Y表示刻度的標(biāo)準(zhǔn)值。<table>complextableseeoriginaldoumentpage15</column></row><table>Y=0.1125XX-ll1.75(3)〈機(jī)械性質(zhì)試驗〉關(guān)于各個合金，鑄造JISH5120所述的A號供試材后，按照J(rèn)ISZ2201對4號試驗片進(jìn)行機(jī)械加工，按照J(rèn)ISZ2241對拉伸強(qiáng)度和延伸率進(jìn)行了測量。其結(jié)果如表8所示，評估如表1表6所示。與標(biāo)準(zhǔn)材的比較例1相比，拉伸強(qiáng)度(MPa)和延伸率(％)均優(yōu)的判定為"〇"；兩者均劣于<table>complextableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>比較例1的判定為"x"?！磁_階狀供試材的浸透探傷試驗〉對于各個合金，制成厚度變化呈20、30、40mm的3階段變化的、如圖3所示的減少押湯效果，容易產(chǎn)生鑄造缺陷的形狀的、臺階狀的C02鑄模，對由此鑄模制備的鑄件的中心部進(jìn)行切斷，按照J(rèn)ISZ2343浸透探傷試驗要求進(jìn)行試驗，對該浸透探傷試驗中的鑄造缺陷及微小孔隙的發(fā)生情況進(jìn)行了觀察。其判定結(jié)果如各表所示。判定方法是在厚壁中心部不能確認(rèn)到缺陷顯示圖樣，可以通過與作為標(biāo)準(zhǔn)材的JIS材CAC406同樣的鑄造方法進(jìn)行生產(chǎn)的判定為"〇"；雖然在厚壁中心部確認(rèn)到缺陷顯示圖樣,但可以通過同樣的鑄造方法進(jìn)行生產(chǎn)的判定為"△"。但是，存在因鑄造品形狀和鑄造條件導(dǎo)致產(chǎn)生缺陷的情況，因此應(yīng)該考慮制造方法等。另外，將其他結(jié)果的判定為"X"。其結(jié)果如各表所示。此外，圖4(a)(e)所示為選擇的實施例和比較例的截面照片。其中，在實施例3、20、23、25、26、27、28、31、32、33、34、36、39和比較例12中的截面外周范圍觀察到的污痕狀顯示圖樣，是觀察面以外殘留的浸透液發(fā)色引起的，與鑄造缺陷無關(guān)?！唇鲈囼灐蛋凑杖毡舅绤f(xié)會制定的JWWAZ108-浸出試驗方法-以及在JWWAZ110-浸出液-的分析方法，進(jìn)行了試驗。其結(jié)果如表9所示，綜合評估如表1表6所示。在試驗片和浸出溶液的接觸面積比為1000cmV升的條件下實施。但是，僅對實施例27苛以嚴(yán)格的浸出試驗條件，在接觸面積比為2000cmV升的條件下實施，對浸出量進(jìn)行了調(diào)査。此外，對于鉛、鋅、銅的浸出值，采用將標(biāo)準(zhǔn)值的上限補(bǔ)正為IOO倍時的值進(jìn)行判定。但對于鉛，當(dāng)浸出值超過0.001mg/升的標(biāo)準(zhǔn)值時，可以將其作為實際的判斷值，將乘以100分之1的值作為補(bǔ)正值一并標(biāo)注。另外，對于鋅和銅的超過標(biāo)準(zhǔn)值的例子，也將乘以100分之1的值作為補(bǔ)正值一并標(biāo)注。這些補(bǔ)正值要達(dá)成規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值是極其困難的，因此被作為進(jìn)行一般判斷的標(biāo)準(zhǔn)。鉛滿足無補(bǔ)正值的條件(O.OOlmg/升以下)，對于除此以外的項目，將至少滿足具有補(bǔ)正值的條件的判定為"〇"；對于鉛，雖然不滿足無補(bǔ)正值的條件，但滿足除此之外的條件的判定為"△"，將即使具有補(bǔ)正值但不滿足條件的判定為"X"。此外，含鉛46質(zhì)量％的比較例1，即使補(bǔ)正也不能滿足鉛的浸出標(biāo)準(zhǔn)。另外，比較例58以及13、14因為不滿足色度的條件，所以判定為"X"。[表9]<table>complextableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>使用超硬的工具，以400(m/min)的切削速度，l.Omm的切深量，0.1mm/rev的進(jìn)給量，對各種銅合金進(jìn)行旋盤加工，對其影響進(jìn)行了調(diào)查。評估方法是對被削性系數(shù)、表面粗度、切削粉的形狀進(jìn)行了判斷。其結(jié)果如各表所示。另外，對表現(xiàn)出理想的切削性的合金的比較例1的合金(CAC406)的表面粗度和切削粉的形狀也進(jìn)行了評估。其結(jié)果如表10以及表1表6所示。此外，在實施例27及比較例1中，還在將切削速度變更為100(m/min)和200(m/min)的條件下進(jìn)行了測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)切削速度的差異引起的變化小。<table>complextableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>測量被削性系數(shù)時，采用上述公式(1)及(2)，作為AST式切削工具動力計，采用佐藤工機(jī)(株)制造的AST-TTH，測量出各個實施例的3個應(yīng)力(3合力)和比較材即CAC406的3個應(yīng)力(3合力)后進(jìn)行了計算。該被削性系數(shù)為70以上的話判定為良好。比較例10、13、15的被削性系數(shù)低于70，切削抵抗變大，必須降低切削速度，導(dǎo)致生產(chǎn)性下降。通過表面粗度計(MitutoyoCorporation制造的Surftest-4)對表面粗度進(jìn)行測量，將測得的值與比較材即CAC406(比較例子1)的表面粗度進(jìn)行了比較。在所有的切削速度中，各個實施例的銅合金的表面粗度最大也僅大于比較材0.3um左右，均可以獲得與比較材同等的效果。結(jié)果如各表所示。另外，如圖5所示，通過切削粉的形狀進(jìn)行的判定，是通過形狀進(jìn)行分類而進(jìn)行的判定。各個實施例的切削粉的形狀如圖6(a)(e)所示。即，良好用"〇"表示；不良用"X"表示。此外，實施例7的鉍含量為0.6質(zhì)量％，實施例21的鉍含量為1.0質(zhì)量％，這些均呈折斷的切削粉狀。在鉍含量為1.6質(zhì)量％的實施例25和鉍含量為1.7質(zhì)量％的實施例23中，進(jìn)行高速切削時變?yōu)檎蹟嗟那邢鞣蹱?，在鉍含量為3.3質(zhì)量％的實施例26中，呈理想的剪斷型切削粉狀。另外，切削粉的鉍含量越高，越能形成理想的切削粉形狀。但是，與實施例25相比，鉍含量高于其0.1質(zhì)量％的實施例23卻呈折斷的切削粉形狀。相反，實施例25的鉍含量雖然較實施例23少0.1質(zhì)量％，但卻呈理想的剪斷型切削粉狀。這是因為與實施例23相比，錫含量達(dá)2倍多的實施例25，能夠生成更多的鎳-錫化合物，意味著與鉍同樣，能夠起到斷屑槽的作用。另一方面，比較例13及15形成螺旋巻切削粉，由于切削粉呈相連形狀，有可能導(dǎo)致切削工具的溫度上升，從而降低工具壽命。此外，實施例27和比較例1的標(biāo)注數(shù)值表示切削速度(m/min)，除此之外均為400(m/min)。(關(guān)于鋅含量的探討)如表1所示，使鋅的含量大幅變動，除此之外的元素含量盡量不發(fā)生變動，制成各種質(zhì)量比的銅合金，然后進(jìn)行上述的測量。此外，將比較例2及實施例15的錫含量設(shè)為2.5質(zhì)量％左右，將比較例3、4及實施例69的錫含量設(shè)為5.0質(zhì)量％左右。在任何一種情況下，鋅含量低于5.0質(zhì)量%的比較例2及比較例3的熔湯流動性和浸透探傷的結(jié)果都是"X"。另外，在增加了鋅含量的比較例4中，機(jī)械性質(zhì)出現(xiàn)了問題。此外，以下表中各個元素的單位為質(zhì)量％，拉伸強(qiáng)度為(MPa)，延伸率為(％)。(關(guān)于鎳含量的探討)如表2所示，使鎳含量大幅變動，盡可能不使除此以外的元素含量發(fā)生變動，制成各種質(zhì)量比的銅合金，進(jìn)行上述的測量。此外，將比較例57、實施例2以及實施例1013的錫含量設(shè)為2.5質(zhì)量％左右，將比較例810、實施例7以及實施例1417的錫含量設(shè)為5.0質(zhì)量％左右。在鎳含量低于1.5質(zhì)量％的比較例5、6、8、9中，與錫含量無關(guān)都產(chǎn)生了微小孔隙，再者，在鎳含量變少的比較例5及8中，即使在浸出試驗中也出現(xiàn)了問題。另一方面，在鎳含量超過5.0質(zhì)量％的比較例7及10中，延伸率下降過度，另外，在錫含量多的比較例10中，切削性也出現(xiàn)了問題。(關(guān)于錫含量的探討)如表3所示，使錫含量大幅變動，盡可能不使除此以外的元素含量發(fā)生變動，制成各種質(zhì)量比的銅合金，進(jìn)行上述的測量。在錫含量低于2.0質(zhì)量％的比較例11中，產(chǎn)生了微小孔隙，另一方面，在錫含量超過5.9質(zhì)量％的實施例12中，延伸率變得過于不足。(關(guān)于鉍含量的探討)如表4所示，使鉍含量大幅變動，盡可能不使除此以外的元素含量發(fā)生變動，制成各種質(zhì)量比的銅合金，進(jìn)行上述的測量。此外，將比較例13及14、實施例2、實施例2124的錫含量設(shè)為2.5質(zhì)量％左右，將比較例15及16、實施例7、實施例25及26的錫含量設(shè)為5.0質(zhì)量％左右。在錫含量低于0.4質(zhì)量％的比較例13及15中，切削性出現(xiàn)問題，另外，在比較例13中產(chǎn)生了微小孔隙，在比較例15中出現(xiàn)了熔湯流動性的問題。另一方面，在錫含量為5質(zhì)量％的實施例26中，即使含有3.3質(zhì)量％的鉍，也表現(xiàn)出良好的性質(zhì)，但在錫含量為2.4質(zhì)量％的比較例14中間，當(dāng)鉍含量為2.4質(zhì)量％時，熔湯流動性和機(jī)械性質(zhì)均出現(xiàn)了問題，可知鉍的許容量因錫含量的不同而相異。(關(guān)于磷含量的探討)如表5所示，使磷含量大幅變動，盡可能不使除此以外的元素含量發(fā)生變動，制成各種實施例的銅合金，進(jìn)行上述的測量。此外，將比較例17、實施例2、實施例2730的錫含量設(shè)為2.5質(zhì)量％左右，將實施例3136的錫含量設(shè)為3.5質(zhì)量％左右，將比較例18及19、實施例7、實施例37及38的錫含量設(shè)為5.0質(zhì)量％左右。在磷含量低于0.009質(zhì)量％的比較例17及18中，產(chǎn)生了微小孔隙等。另一方面，在磷含量超過0.15質(zhì)量％的比較例19中，延伸率下降過度，在機(jī)械性質(zhì)上也出現(xiàn)問題。此外，為了進(jìn)行比較，將表5中的實施例27的值標(biāo)記為切削速度400m/min。(大量雜質(zhì)的探討)如表6所示，制成鉛含量為0.2質(zhì)量％的實施例39和鉛含量為0.5質(zhì)量％的比較例20的銅合金，進(jìn)行上述的測量。結(jié)果，在鉛含量為0.2質(zhì)量%的實施例39中，其結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)，但在比較例20中卻出現(xiàn)了問題，微小孔隙等己經(jīng)惡化到不可忽視的地步。另外，如表6所示，制成硅含量分別為檢測界限以上的0.02質(zhì)量％、0.25質(zhì)量％的比較例2123的銅合金，進(jìn)行上述的測量。在硅含量為0.02質(zhì)量％的比較例21中，熔湯流動性惡化，在硅含量為0.25質(zhì)量％的比較例22及23中，均產(chǎn)生了微小孔隙等。(EPMA金屬結(jié)構(gòu)解析)用(株)島津制作所制造的EPMA-8705，對選擇的實施例的合金的各元素進(jìn)行映像分析，通過金屬結(jié)構(gòu)解析，對各種元素的分布和化合物的產(chǎn)生進(jìn)行了確認(rèn)。調(diào)査的元素為銅、鎳、錫、鋅、磷、鉍，對各自的分布狀態(tài)、化合物形態(tài)進(jìn)行了調(diào)查。作為調(diào)查對象，是從上述實施例中對鎳、錫、鉍、磷進(jìn)行的檢討中所用的實施例范圍中選出的。圖7(a)(0所示為它們在360倍下映像分析結(jié)果。將其與元素成分量進(jìn)行對比時，可知因為含有鎳，可以形成鎳-錫化合物、鎳-磷化合物。通過KEYENCE公司制造的GRADINGANALYSIS,對這些鎳化合物和被認(rèn)為更容易對微小孔隙的量產(chǎn)生影響的鉍的面積率進(jìn)行了測量。具體地說，通過設(shè)備附屬的數(shù)據(jù)處理軟件，將上述EPMA-8705的分析結(jié)果導(dǎo)入圖像中，通過該軟件，將鎳和磷、鎳和錫、鉍單體，以及分別合成后重疊的部分的圖像制成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以該數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)通過上述的GRADINGANALYSIS進(jìn)行解析。其解析結(jié)果如表11所示。<table>complextableseetheoriginalpage23</column></row><table>在對鎳、錫以及磷的含量進(jìn)行探討時，當(dāng)各種探討元素的含有率增加時，鎳-錫化合物、鎳-磷化合物所占的面積率也會增加。為了對這些化合物進(jìn)行更詳細(xì)的探討，在實施例13、實施例23以及實施例26中，再進(jìn)行擴(kuò)大，以2000倍的倍率進(jìn)行映像分析，此時在鉍的近旁析出有鎳、錫、磷化合物，表明這些化合物起到了填補(bǔ)微小孔隙的作用。權(quán)利要求1.一種由銅合金構(gòu)成的銅合金系水道用構(gòu)件，其特征在于，該銅合金含有2.0質(zhì)量％以上5.9質(zhì)量％以下的錫；1.5質(zhì)量％以上5.0質(zhì)量％以下的鎳；5.0質(zhì)量％以上12.1質(zhì)量％以下的鋅；0.4質(zhì)量％以上3.3質(zhì)量％以下的鉍；0.009質(zhì)量％以上0.15質(zhì)量％以下的磷，余量為銅和雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅合金系水道用構(gòu)件，其特征在于，作為上述雜質(zhì)，上述銅合金中的鉛含量為0.2質(zhì)量％以下，且硅的含量低于0.01質(zhì)量％。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅合金系水道用構(gòu)件，其特征在于，鉍的含量為0.4質(zhì)量％以上、2.0質(zhì)量％以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅合金系水道用構(gòu)件，其特征在于，錫的含量為5.1質(zhì)量％以上、5.2質(zhì)量％以下。全文摘要本發(fā)明提供一種銅合金構(gòu)成的水道用構(gòu)件，該銅合金在將鉛含量控制為微量的同時，可以保持與現(xiàn)有的含鉛銅合金同等的機(jī)械性質(zhì)、鑄造性、切削性、耐壓性等。制造一種銅合金，其特征在于，含有2.0質(zhì)量％以上、5.9質(zhì)量％以下的錫；1.5質(zhì)量％以上、5.0質(zhì)量％以下的鎳；5.0質(zhì)量％以上、12.1質(zhì)量％以下的鋅；0.4質(zhì)量％以上、3.3質(zhì)量％以下的鉍；0.009質(zhì)量％以上、0.15質(zhì)量％以下的磷，余量為銅和雜質(zhì)。文檔編號C22C9/04GK101203623SQ200680022269公開日2008年6月18日申請日期2006年6月20日優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日發(fā)明者前殿裕章,山本匡昭,平井良政申請人:株式會社栗本鐵工所