JPS5917175B2 - White copper alloy with excellent corrosion resistance for architectural and decorative crafts - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、低い溶融点、並びにすぐれた耐食性および
機械的性質を有し、さらに必要に応じてすぐれた切削性
、および鏡面仕上げ性を具備した、鋳造用および伸展加
工用白色銅合金に係り、特に、例えばガス金具、水道蛇
口、排水溝の上蓋、ドアの取手、および配管などの建築
用部材や、装飾工装用部材などの光輝性白色色調が好ん
で採用されている建築および装飾工芸用部材をコスト安
く製造するのに適した白色銅合金に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a casting and stretching process having a low melting point, excellent corrosion resistance and mechanical properties, and furthermore, having excellent machinability and mirror finishing properties as required. Regarding white copper alloys, the bright white color is particularly preferred for use in architectural components such as gas fittings, water faucets, drain covers, door handles, and piping, as well as decorative materials. The present invention relates to a white copper alloy suitable for manufacturing architectural and decorative craft components at low cost.

従来、一般に色調が白色系の銅合金としては、例えば、 （１）組成−Ｚｎ ： ２０〜３０％、Ｎｉ：１０〜１
８％、Ｃｕ：残り、溶融点：１１２０〜１１９０℃を有
する色調が白黄色ないし淡青白色の洋白、 （２）組成−Ｎｉ ： １０〜３０％＋ Ｃｕ ：残
り、溶融点：１１００〜１２３０℃を有する色調が白桃
色の白銅（キュプロニッケル）、 などが知られているが、これら白色系銅合金は、高い溶
融点をもつことに帰因して良好な鋳造性を確保すること
が困難であるき共に、Ｎｊ含有量が比較的高く、コスト
高となることと相まって、上記の建築用および装飾工芸
用部材を鋳造により製造するに際してはほとんど使用さ
れることはなく、多くの場合、色調が黄色の黄銅（組成
−Ｚｎ：３０〜４０％、Ｃｕ：残り、溶融点：８９０〜
９０５℃）を使用し、鋳造あるいは伸展加工によって成
形した前記黄銅製部材の表面にクロムメッキを施すこと
によって表面白色を有した建築および装飾工芸用部材を
製造しているのが現状である。Conventionally, copper alloys that are generally white in color include, for example: (1) Composition - Zn: 20-30%, Ni: 10-1
8%, Cu: remainder, melting point: 1120-1190°C, white-yellow to pale blue-white in color, (2) Composition - Ni: 10-30% + Cu: remainder, melting point: 1100-1230°C Cupronickel (cupronickel), which has a white-pink color, is known, but it is difficult to ensure good castability with these white copper alloys due to their high melting points. In the past, due to the relatively high Nj content and high cost, it was rarely used in manufacturing the above architectural and decorative craft components by casting, and in many cases, the color was yellow. brass (composition - Zn: 30-40%, Cu: remainder, melting point: 890-
At present, components for architecture and decorative crafts having a white surface are manufactured by applying chromium plating to the surface of the brass component formed by casting or stretching using a heating temperature of 905° C.).

しかしながら、上記クロムメッキした黄銅製部材におい
ては、使用中にクロムメッキが剥離して黄銅地肌が現わ
れることがしばしば発生し、この場合黄銅は耐食性に劣
るこさから露出した黄銅地肌に緑しようが発生して迷彩
色を呈するようになり、外観を著しく損なうという問題
がある。However, in the above-mentioned chromium-plated brass parts, the chrome plating often peels off during use and the brass surface appears, and in this case, since brass has poor corrosion resistance, green plaque forms on the exposed brass surface. This poses a problem in that it takes on a camouflage color and significantly impairs its appearance.

さらに近年公害防止の観点からクロムメッキを回避する
傾向にある。Furthermore, in recent years there has been a trend to avoid chrome plating from the perspective of pollution prevention.

本発明者等は、上述のような観点から、公害問題を伴う
クロムメッキの必要性なく、合金自体が白色の色調を有
し、鋳造が可能な低溶融点、および黄銅は勿論のこさ、
洋白並びに白銅ζこ比してよりすぐれた機械的性質を有
し、さらに伸展加工も可能であり、しかもすぐれた耐食
性を有すると共に、必要に応じてすぐれた切削性および
鏡面仕上げ性を具備した白色銅合金をコスト安く得べく
研究を行なった結果、 （ａ） 銅にＭｎおよびＺｎを添加含有させてゆくと
、溶融点が著しく低下するようになって８３０〜９３０
℃の溶融点をもつようになると共に、白色の色調を呈す
るようになり、またこれにＡｔを併用含有させると機械
的性質（特に強度）が向上するようになり、さらにこれ
にＮｉを含有させると耐食性が著しく向上するようにな
り、しかもこの結果得られた低溶融点、白色色調、高強
度、および耐食性を有する銅合金は、水道水、海水、お
よび石けん水などに曝されても変色が起らず、すぐれた
耐食性を示し、さらに鋳造性および伸展加工性にもすぐ
れていること。From the above-mentioned viewpoints, the present inventors have discovered that the alloy itself has a white color and has a low melting point that allows casting, without the need for chromium plating that causes pollution problems, and that it can be made of brass as well as brass.
It has superior mechanical properties compared to nickel silver and cupronickel, can be stretched, and has excellent corrosion resistance, as well as excellent machinability and mirror finish when required. As a result of conducting research to obtain a white copper alloy at a low cost, it was found that (a) When Mn and Zn were added to copper, the melting point decreased significantly to 830-930.
It comes to have a melting point of °C and a white color, and when it is combined with At, its mechanical properties (particularly strength) are improved, and when Ni is added to it, its mechanical properties (particularly strength) are improved. The resulting copper alloy, which has a low melting point, white color, high strength, and corrosion resistance, will not change color even when exposed to tap water, seawater, and soapy water. It has excellent corrosion resistance and excellent castability and stretchability.

（ｂ） 上記（ａ）項の銅合金ｌどｐｂを含有させる
と、一段と切削性が向上するようになること。(b) When the copper alloy 1 or PB mentioned in item (a) above is contained, the machinability is further improved.

（ｃ） 上記（ａ）および（ｂ）項の銅合金のそれぞ
れにＴｉおよびＦｅのいずれか、または両方を含有させ
ると、いずれの銅合金においても結晶粒が微細化するよ
うになり、この結果鏡面仕上げ時に、結晶粒粗大に帰因
する研磨ムラが皆無となること。(c) When either or both of Ti and Fe is contained in each of the copper alloys in (a) and (b) above, the crystal grains in each copper alloy become finer, and as a result, There should be no polishing unevenness caused by coarse grains during mirror finishing.

以上（ａ１〜（ｄ項に示される知見を得たのである。The findings shown in sections a1 to (d) have been obtained above.

この発明は、上記知見にもとづいてなされたもので、 Ｍｎ ： １０〜２０％、 Ｚｎ ：１１〜２５％、 Ａｔ：０．１〜３％、 Ｎｉ：２〜１０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｐｂ：０．１〜５％、 Ｔｉ ： ０．０５〜２．５％、 Ｆｅ：０．２〜３％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りかＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量受、以下うは重量うを示す）を有する耐食性のす
ぐれた建築および装飾工芸用白色銅合金に特徴を有する
ものである。This invention was made based on the above findings, and contains Mn: 10-20%, Zn: 11-25%, At: 0.1-3%, Ni: 2-10%, and further contains the necessary Contains one or more of Pb: 0.1-5%, Ti: 0.05-2.5%, Fe: 0.2-3%, and the rest is Cu. It is characterized by a white copper alloy for architecture and decorative crafts that has excellent corrosion resistance and has a composition (hereinafter referred to as "weight" and "weight" hereinafter) consisting of unavoidable impurities.

ついで、この発明の白色銅合金において、成分組成範囲
を上記の通りに限定した技術的理由を説明する。Next, the technical reason for limiting the composition range as described above in the white copper alloy of the present invention will be explained.

（ａ） Ｍｎ その含有量が１０％未満では色調に赤味を帯びて完全な
白色を確保することができないと共に、黄銅のもつ低溶
融点（８９０〜９０５°Ｃ）に相当する所望の低溶融点
を確保することができず、一方２０％を越えて含有させ
ると、脱Ｍｎ現象による変色が現われる（耐食性が劣化
する）ようになることから、その含有量を１０〜２０％
と定めた。(a) If the Mn content is less than 10%, the color tone will be reddish and a perfect white color cannot be ensured, and the desired low melting point corresponding to the low melting point (890 to 905°C) of brass can be achieved. On the other hand, if the content exceeds 20%, discoloration will appear due to the de-Mn phenomenon (corrosion resistance will deteriorate), so the content should be reduced to 10 to 20%.
It was determined that

（ｂ） Ｚｎ その含有量が１１％未満では、Ｍｎと同様に所望の低溶
融点を確保することができないと共に、色調に黄味を帯
びて完全白色とはならず、一方２５％を越えて含有させ
ると、鋳造性、すなわち溶湯の流動性が劣化して鋳物に
湯じわや鋳割れが生じるようになることから、その含有
量を１１〜２５％と定めた。(b) If the Zn content is less than 11%, the desired low melting point cannot be secured as with Mn, and the color tone will be yellowish and the color will not be completely white. On the other hand, if the Zn content exceeds 25% If it is contained, the castability, that is, the fluidity of the molten metal will deteriorate, causing wrinkles and cracks in the casting, so the content is set at 11 to 25%.

（ｃ） Ａ７ Ａｔ成分には、脱酸効果によって溶湯を清浄化し、かつ
流動性を向上させるほか、合金強度を高める作用がある
が、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方３％を越えて含有させると、機械的
性質、特に伸びが著しく低下するようイこなると共に、
鋳割れが発生するようになることから、その含有量を０
．１〜３％と定めた。(c) A7 The At component has the effect of cleaning the molten metal and improving fluidity through its deoxidizing effect, and also has the effect of increasing alloy strength, but if its content is less than 0.1%, the desired effect may not be achieved. On the other hand, if the content exceeds 3%, the mechanical properties, especially the elongation, will be significantly reduced.
Since casting cracks will occur, its content should be reduced to 0.
．． It was set at 1 to 3%.

（ｄ）Ｎｉ その含有量が２％未満では、所望の著しい耐食性向上効
果を期待することができず、一方１０％を越えて含有さ
せると溶融点が高くなって低溶融点確保が難しく、しか
もコスト高となることからその含有量を２〜１０％と定
めた。(d) Ni If the Ni content is less than 2%, the desired effect of significantly improving corrosion resistance cannot be expected. On the other hand, if the Ni content exceeds 10%, the melting point becomes high and it is difficult to ensure a low melting point. Since the cost would be high, the content was set at 2 to 10%.

（ｅ） Ｐｂ Ｐｂ成分には、切削性の良好な洋白および白銅に相当、
あるいはこれ以上の良好な切削性を付与する作用がある
ので、特に快削性が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が０．１％未満では所望の切削性
向上効果を得ることかできず、一方５％を越えて含有さ
せると、強度および耐食性が劣化するようになることか
ら、その含有量を０．１〜５％と定めた。(e) Pb The Pb component corresponds to nickel silver and cupronickel, which have good machinability.
Alternatively, since it has the effect of imparting even better machinability, it is included as necessary when particularly free machinability is required, but if its content is less than 0.1%, it will not improve the desired machinability. However, if the content exceeds 5%, the strength and corrosion resistance will deteriorate, so the content was set at 0.1 to 5%.

（ｆ）ＴｉおよびＦｅ これらの成分には、結晶粒を微細化する作用があるので
、特に研磨ムラのない鏡面仕上げ面が要求される場合に
必要に応じて含有されるか、その含有量がそれぞれＴｉ
：０．０５％未満、Ｆｅ ： ０．２％未満では所望の
結晶粒微細化効果を得ることかできず、一方Ｔｉ：２．
５％およびＦｅ：３％をそれぞれ越えて含有させると、
Ａｔの場合と同様に伸びか低下するようになると共に、
鋳割れなどの鋳造欠陥が発生するようになることから、
その含有量を、それぞれＴｉ：０．０５〜２．５％ｓ
Ｆ ｅ ’ ０．２〜３％と定めた。(f) Ti and Fe These components have the effect of refining crystal grains, so they may be included as necessary or their content may be reduced, especially when a mirror-finished surface without uneven polishing is required. Each Ti
: less than 0.05%, Fe: less than 0.2%, the desired crystal grain refinement effect cannot be obtained, while Ti: less than 0.2%.
When containing more than 5% and Fe:3%, respectively,
As with the case of At, the elongation begins to decline, and
As casting defects such as cracks begin to occur,
The content is Ti: 0.05 to 2.5%s, respectively.
Fe' was set at 0.2 to 3%.

つぎに、この発明の白色銅合金を実施例により具体的に
説明する。Next, the white copper alloy of the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例 通常の溶解鋳造法によりそれぞれ第１表に示される成分
組成をもった本発明合金１〜２５、並びに従来黄銅、白
銅、および洋白として知られている３種の銅合金（以下
従来合金１〜３という）をそれぞれ製造した。Examples Alloys 1 to 25 of the present invention having the compositions shown in Table 1 were prepared by ordinary melting and casting, and three types of copper alloys conventionally known as brass, cupronickel, and nickel silver (hereinafter conventional alloys) 1 to 3) were produced, respectively.

ついで、この結果得られた本発明合金１〜２５および従
来合金１〜３について、溶融点、機械的性質、および結
晶粒径を測定すると共に、色調を観察し、さらに耐食性
を評価する目的での２００時間の塩水噴霧試験と、切削
性を評価する目的での穿孔試験を行ない、前者の塩水噴
霧試験では腐食減量を測定し、また後者の穿孔試験は、
直径：３７ｎ７ＩＬφのハイスドリルを使用し、回転数
：３２００ｒ、ｐ、ｍ、で深さ：２５ｍｍの穿孔を行な
い、１回の穿孔時間およびハイスドリルが使用不能に至
る穿孔回数（穿孔寿命）を測定した。Next, the resulting alloys of the present invention 1 to 25 and conventional alloys 1 to 3 were measured for their melting points, mechanical properties, and grain sizes, as well as observed for color tone and further tested for the purpose of evaluating corrosion resistance. A 200-hour salt spray test and a drilling test were conducted to evaluate machinability; the former salt spray test measured corrosion loss, and the latter drilling test
A high-speed steel drill with a diameter of 37n7ILφ was used to drill a hole to a depth of 25 mm at a rotation speed of 3200 r, p, m, and the time for one drilling and the number of drills until the high-speed steel drill became unusable (drilling life) were measured.

これらの測定結果を第１表に合せて示した。These measurement results are also shown in Table 1.

第１表に示される結果から、本発明合金１〜２５は、い
ずれも白色の色調を有すると共に、低融点を有する従来
合金１（黄銅）と同等、あるいはこれ以下の低融点を有
するばかりでなく、高強度を有する従来合金２（白銅）
以上の高強度をもち、さらに耐食性がすぐれていると云
われている従来合金３（洋白）に比して一段とすぐれた
耐食性をもつことが明らかである。From the results shown in Table 1, Alloys 1 to 25 of the present invention not only have a white color tone and a low melting point equal to or lower than conventional Alloy 1 (brass), which has a low melting point. , conventional alloy 2 (cupronickel) with high strength
It is clear that this alloy has a much better corrosion resistance than the conventional Alloy 3 (nickel silver), which has the above-mentioned high strength and is said to have excellent corrosion resistance.

また本発明合金１２〜１４および２２〜２５に見られる
ように、合金成分としてＰｂ成分を含有することによっ
て切削性が向上し、同じく本発明合金１５〜２５に見ら
れるように、ＴｉおよびＦｅを含有することによって結
晶が微細化し、研磨ムラのない鏡面仕上げ面の確保が可
能であることか明らかである。In addition, as seen in Invention Alloys 12-14 and 22-25, machinability is improved by containing Pb as an alloy component, and as seen in Invention Alloys 15-25, Ti and Fe are added. It is clear that by containing Ni, the crystals become finer and it is possible to ensure a mirror-finished surface with no uneven polishing.

上述のように、この発明の銅合金は、合金自体が白色の
色調を有し、健全な鋳物を製造するのに不可欠な低溶融
点、高強度、およびすぐれた耐食性を有し、さらに伸展
加工も可能であり、しかもすぐれた切削性および鏡面仕
上げ性を具備するものであり、したがってこれらの諸行
性が要求される建築用部材や装飾工芸用部材をコスト安
く製造するのに適するものである。As mentioned above, the copper alloy of the present invention has a white color, a low melting point, high strength, and excellent corrosion resistance, all of which are essential for producing sound castings. Furthermore, it has excellent machinability and mirror finishing properties, and is therefore suitable for manufacturing architectural parts and decorative craft parts that require these properties at a low cost. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 Ｉ Ｍｎ ： １０−２０％。 Ｚｎ ：１１〜２５％、 Ａｔ：０．１〜３％、 Ｎｉ：２〜１０％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有することを特徴とする耐食性のすぐれた
建築および装飾工芸用白色銅合金。 ２ Ｍｎ ： １０〜２０％、 Ｚｎ ： １１〜２５％、 Ａ７：：０．１〜３％、 Ｎｉ：２〜１０％、 を含有し、さらに、 Ｐｂ：０．１〜５％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有することを特徴とする耐食性のすぐれた
建築および装飾工芸用白色銅合金。 ３ Ｍｎ ： １０−２０％、 Ｚｎ：１１〜２５％、 Ａｔ：０．１〜３％、 Ｎｉ：２〜１０％、 を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜２．５％、 Ｆｅ：０．２〜３％、 のうちの１種または２種、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有することを特徴とする耐食性のすぐれた
建築および装飾工芸用白色銅合金。 ４ Ｍｎ：１０〜２０％、 Ｚｎ ：１１〜２５％、 Ａ７：０．１〜３％、 Ｎｉ：２〜１０％、 を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜２．５％、 Ｆｅ：０．２〜３％、 のうちの１種または２種と、 Ｐｂ：０．１〜５％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする耐食性のすぐれた建築および装飾
工芸用白色銅合金。[Claims] I Mn: 10-20%. Corrosion-resistant material containing Zn: 11 to 25%, At: 0.1 to 3%, Ni: 2 to 10%, with the remainder consisting of Cu and unavoidable impurities (weight %). An excellent white copper alloy for architectural and decorative crafts. 2 Contains Mn: 10-20%, Zn: 11-25%, A7: 0.1-3%, Ni: 2-10%, and further contains Pb: 0.1-5%. A white copper alloy for architectural and decorative crafts with excellent corrosion resistance, characterized by having a composition (by weight %) of Cu and unavoidable impurities. 3 Contains Mn: 10-20%, Zn: 11-25%, At: 0.1-3%, Ni: 2-10%, and further contains Ti: 0.05-2.5%, Fe: 0.2 to 3% of one or two of the following, with the remainder consisting of Cu and unavoidable impurities (weight percent), for use in architectural and decorative crafts with excellent corrosion resistance. White copper alloy. 4 Contains Mn: 10-20%, Zn: 11-25%, A7: 0.1-3%, Ni: 2-10%, and further contains Ti: 0.05-2.5%, Fe: 0.2-3% of one or two of the following and 0.1-5% of Pb, with the remainder consisting of Cu and unavoidable impurities. White copper alloy for architectural and decorative crafts.