[发明专利]易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法

说明书

本发明的易切削铜合金含有Cu：58.5～63.5％、Si：大于0.4％且1.0％以下、Pb：0.003～0.25％及P：0.005～0.19％，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成，Fe、Mn、Co及Cr的总量小于0.40％且Sn和Al的总量小于0.40％，具有56.3≤f1＝[Cu]‑4.7×[Si]+0.5×[Pb]‑0.5×[P]≤59.3的关系，金相组织的结构相具有20≤(α)≤75、25≤(β)≤80、0≤(γ)＜2、20≤(γ)^1/2×3+(β)×(‑0.5×([Si])²+1.5×[Si])≤78、33≤(γ)^1/2×3+(β)×(‑0.5×([Si])²+1.5×[Si])+([Pb])^1/2×33+([P])^1/2×14的关系，β相内存在含P化合物。

技术领域

本发明涉及一种强度高且大幅减少Pb的含量的易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法。本发明涉及一种用于汽车零件、电气/电子设备零件、机械零件、文具、玩具、滑动零件、仪器零件、精密机械零件、医疗用零件、饮料用设备/零件、排水用设备/零件、工业用管道零件及与饮用水、工业用水、废水、氢等液体或气体相关的零件的易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法。作为具体的零件名称，可举出阀、接头、旋塞、消火栓、齿轮、轴、轴承、转轴、套筒、心轴、传感器、螺栓、螺帽、扩口螺帽、笔尖、嵌入螺帽、盖形螺帽、螺纹接管、间隔件、螺钉等，本发明涉及这些实施切削的零件中使用的易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法。

本发明基于2019年6月25日在日本申请的专利申请2019-116914号、2019年7月12日在日本申请的专利申请2019-130143号、2019年7月31日在日本申请的专利申请2019-141096号、2019年9月9日在日本申请的专利申请专利申请2019-163773号而主张优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，汽车零件、电气/家电/电子设备零件、机械零件、文具、精密机械零件、医疗用零件及与饮用水、工业用水、废水、氢等液体或气体相关的设备/零件(作为具体的零件名称，阀、接头、齿轮、传感器、螺帽、螺钉等零件)中通常使用具备优异的切削性的Cu-Zn-Pb合金(所谓易切削黄铜棒、锻造用黄铜、铸件用黄铜)或Cu-Sn-Zn-Pb合金(所谓青铜铸件：炮铜)。

Cu-Zn-Pb合金含有56～65质量％的Cu和1～4质量％的Pb，剩余部分为Zn。Cu-Sn-Zn-Pb合金含有80～88质量％的Cu、2～8质量％的Sn及1～8质量％的Pb，剩余部分为Zn。

添加于铜合金中的Pb尤其在使用钻头的钻孔加工中发挥极大的效果。近年来，各种设备、零件逐渐小型化，而对于这些零件的微细的钻孔加工的需求提高。预测信息家电或医疗设备、汽车零件等各种工业产品的轻、薄、小型化在今后将进一步加速。

然而，近年来Pb对人体和环境的影响令人担忧，各国对Pb的监管活动越发活跃。例如，在美国加利福尼亚州关于将饮用水设备等中含有的Pb含量限为0.25质量％以下的限制自2010年1月起已生效。该限制在除美国以外的国家也快速推行，要求开发出应对限制Pb含量的铜合金材料。

并且，在其他产业领域、汽车、电气/电子设备、机械等产业领域中，例如在欧洲的ELV限制、RoHS限制中虽然易切削铜合金的Pb含量被例外地允许至4质量％，但与饮用水领域相同地，也正在积极讨论包括废除例外情况在内的Pb含量的限制强化。

这种易切削铜合金的Pb限制强化的动向中，提倡了(1)代替Pb而含有具有切削性(切削性能、切削性功能)的Bi且视情况与Bi一并含有Se的Cu-Zn-Bi合金、Cu-Zn-Bi-Se合金、(2)含有高浓度的Zn且增加β相而提高切削性的Cu-Zn合金、或(3)代替Pb而大量含有具有切削性的γ相、κ相的Cu-Zn-Si合金、Cu-Zn-Sn合金、以及(4)大量含有γ相且含有Bi的Cu-Zn-Sn-Bi合金等。