[发明专利]易切削性铜合金及易切削性铜合金的制造方法

说明书

本发明的易切削性铜合金含有Cu：超过77.0％且小于81.0％、Si：超过3.4％且小于4.1％、Sn：0.07％～0.28％、P：0.06％～0.14％及Pb：超过0.02％且小于0.25％，且剩余部分包括Zn及不可避免的杂质，组成满足以下关系：1.0≤f0＝100×Sn/(Cu+Si+0.5×Pb+0.5×P‑75.5)≤3.7、78.5≤f1＝Cu+0.8×Si‑8.5×Sn+P+0.5×Pb≤83.0、61.8≤f2＝Cu‑4.2×Si‑0.5×Sn‑2×P≤63.7，构成相的面积率(％)满足以下关系：36≤κ≤72、0≤γ≤2.0、0≤β≤0.5、0≤μ≤2.0、96.5≤f3＝α+κ、99.4≤f4＝α+κ+γ+μ、0≤f5＝γ+μ≤3.0、38≤f6＝κ+6×γ^1/2+0.5×μ≤80，γ相的长边为50μm以下，μ相的长边为25μm以下。

技术领域

本发明涉及一种具备优异的耐蚀性、优异的冲击特性、高强度、高温强度并且大幅减少铅的含量的易切削性铜合金及易切削性铜合金的制造方法。尤其涉及一种使用于水龙头、阀、接头等使用于人和动物每日摄取的饮用水的器具以及在各种恶劣环境下使用的阀、接头等电气/汽车/机械/工业用配管的易切削性铜合金及易切削性铜合金的制造方法。

本申请基于2016年8月15日于日本申请的日本专利申请2016-159238号主张优先权，其内容援用于此。

背景技术

一直以来，包括饮用水的器具类在内，作为使用于阀、接头等电气/汽车/机械/工业用配管的铜合金，一般使用含有56～65质量％的Cu及1～4质量％的Pb且剩余部分为Zn的Cu-Zn-Pb合金(所谓的易切削黄铜)或含有80～88质量％的Cu、2～8质量％的Sn及2～8质量％的Pb且剩余部分为Zn的Cu-Sn-Zn-Pb合金(所谓的青铜：炮铜)。

然而，近年来Pb对人体和环境的影响另人担忧，各国对Pb的限制的动向越发活跃。例如，在美国加利福尼亚州自2010年1月起、并且在全美自2014年1月起，关于将饮用水器具等中所含的Pb含量设为0.25质量％以下的限制已生效。并且，据了解，关于Pb向饮用水类浸出的浸出量，在将来也会限制到5质量ppm左右。在美国以外的国家，其限制运动也快速发展，从而要求开发出应对Pb含量的限制的铜合金材料。

并且，在其他产业领域、汽车、机械和电气/电子设备领域中，例如在欧洲的ELV限制、RoHS限制中易切削性铜合金的Pb含量虽然例外地被认可为至4质量％，但与饮用水领域相同地，也正在积极讨论着加强包括消除例外情况在内的有关Pb含量的限制。

加强这种易切削性铜合金的Pb限制的动向中提倡的是具有切削性功能且含有Bi及Se的铜合金、或在Cu和Zn的合金中通过增加β相来提高切削性且含有高浓度的Zn的铜合金等，来代替含有Pb的铜合金。

例如，专利文献1中提出，如果仅含有Bi来代替Pb则耐蚀性不充分，为了减少β相而使β相孤立，将热挤出后的热挤出棒缓冷至成为180℃进而实施热处理。

并且，专利文献2中，通过向Cu-Zn-Bi合金中添加0.7～2.5质量％的Sn来析出Cu-Zn-Sn合金的γ相，改善耐蚀性。

然而，如专利文献1所示，含有Bi来代替Pb的合金在耐蚀性方面存在问题。而且，Bi具有包括可能与Pb相同地对人体有害、由于是稀有金属而在资源上存在问题、会使铜合金材料变脆的问题等在内的许多问题。此外，如专利文献1、2中所提出的那样，即使通过热挤出后的缓冷或热处理来使β相孤立而提高了耐蚀性，终究无法实现在恶劣环境下的耐蚀性的改善。

并且，如专利文献2所示，即使Cu-Zn-Sn合金的γ相析出，与α相相比，该γ相本来就缺乏耐蚀性，从而终究无法实现在恶劣环境下的耐蚀性的改善。并且，在Cu-Zn-Sn合金中，含有Sn的γ相的切削性功能差到需要与具有切削性功能的Bi一同进行添加。