JP5406405B1

JP5406405B1 - 水道部材用銅合金

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Publication number: JP5406405B1
Application number: JP2013123582A
Authority: JP
Inventors: 山本　　匡昭; 浩士山田; 武明宮本; 昌平松葉
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: CN105324498A; JP2014240517A; US20160130684A1; US9963765B2; WO2014199530A1; CN112941363A

Abstract

【課題】鉛の使用を抑制するだけでなく、Ｎｉの使用量を出来るだけ少なくしながら、Ｂｉの使用量を抑制した上で、好適な性質を発揮する水道部材用銅合金を得る。
【解決手段】Ｎｉの含有量を０．５質量％未満とし、Ｂｉの含有量を０．２質量％以上０．９質量％以下とし、１２．０質量％以上２０．０質量％以下のＺｎ、１．５質量％以上４．５質量％以下のＳｎ、０．００５質量％以上０．１質量％以下のＰを含有し、Ｚｎ＋Ｓｎの合計含有量が２１．５質量％以下であり、残部が微量元素とＣｕとからなる合金とする。
【選択図】なし

Description

この発明は、銅合金製であって、鉛の浸出が規定以下である水道部材に適用する材料に関する。

従来、水道用資機材や給水装置の部品に用いられてきたＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６は、鉛を４．０〜６．０重量％含んでおり、水道水への鉛の浸出が多く見られた。そのため、有害な鉛の浸出量を削減するために、鉛の含有量を低下させた、又は鉛を使用しない鉛フリー銅合金の製造が検討されている。

ただし、鉛の含有量を低下させたり、鉛を用いなかったりすると、銅合金の鋳造性や切削性、耐圧性が低下し、例えばバルブに用いた場合に水漏れが発生するなどの要因となっている。そこで、単に鉛の含有量を削減するだけではなく、耐圧性などの機能性の低下を、鉛使用合金に比べて出来るだけ抑えた合金が検討されている。

例えば特許文献１には、鉛の使用を抑える代わりに、０．５〜６重量％のＢｉと、０．０５〜３重量％のＳｂとを用いた青銅合金が記載されている。特にその中の実施例７には、１．５重量％のＳｎ、１７．５重量％のＺｎ、０．７重量％のＢｉ、０．０６重量％のＳｂ、０．００３重量％のＰ、０．８重量％のＮｉを有し、Ｐｂを０．１重量％に抑えた青銅合金が、好適な結果を示す実施例として挙げられている。

また、特許文献２でも、２．０〜３．０重量％のＮｉを含有し、０．５〜１．１重量％以下のＢｉによって鉛の使用を抑えながら好適な性質を示す水道部材用の銅合金が記載されている（請求項１等）。

さらに別の特許文献３には、１．５〜２．５％のＢｉと、０．１〜０．５％のＮｉを含む青銅合金が記載されている。

特許第２８８９８２９号公報特許第４８６６７１７号公報特許第４２９４７９３号公報

しかしながら、最近の研究過程において、特許文献１の実施例７や特許文献２が含有するＮｉにはアレルギーを起こす可能性が否定できない報告がされるようになってきた。今後は水道部材においても出来るだけＮｉの含有量を少なくする方が好ましいと考えられる。一方で、特許文献３に記載の青銅合金ではＮｉをあまり含有しないにも関わらずＢｉが多すぎるため、砂型鋳造時に引け巣が発生しやすくなり、機械的性質が低下しやすいことがわかった。

そこでこの発明は、鉛の使用を抑制するだけでなく、Ｎｉの使用量を出来るだけ少なくしながら、なおかつＢｉの使用量を抑制した上で、好適な性質を発揮する水道部材用銅合金を提供することを目的とする。

この発明は、Ｎｉの含有量を０．５質量％未満とし、Ｂｉを０．２質量％以上０．９質量％以下含有し、
１２．０質量％以上２０．０質量％以下のＺｎ、１．５質量％以上４．５質量％以下のＳｎ、０．００５質量％以上０．１質量％以下のＰを含有し、Ｚｎ＋Ｓｎの合計含有量が２１．５質量％以下である銅合金により、上記の課題を解決したのである。

つまりＰｂに加えてＮｉの含有量を規制して、健康被害を防止しつつ、Ｂｉを低減しても砂型鋳造時の引け巣の発生を防止しながらも、Ｂｉの減少による影響を補って、十分な機械的性質を発揮できるような配合を見出したのである。

加えて、特にＺｎが多くなりすぎるとＳｎの固溶度が低下し、凝固時の残留液相中にＳｎが濃縮され、包晶反応によってβ相を晶出しやすくなる。最終的に硬いδ相の中にα相が点在するα＋δの共析晶がデンドライト間に生成し、材料強度の低下や鋳造欠陥が発生しやすくなる。この作用が、同じくＣｕと固溶せずに分散するＢｉと相乗的に悪化させるという性質を見出したことによる。Ｂｉを減らしつつ、ＳｎがＣｕに固溶できる範囲となるようにＺｎとＳｎとの合計量を調整することで、この環境下での銅合金の強度と鋳造欠陥の発生を生じにくくなるようにしたのである。

この銅合金は、他の微量元素を含んでいてもよい。ただし、その合計量は本発明の効果を阻害しない範囲に留める必要があり、１．０質量％未満であると好ましく、一つの微量元素あたりの含有量が０．５質量％未満であると好ましい。さらに好ましくは、不可避不純物として含有されるのみであると、銅合金の性質を安定させることが期待できる。特に、Ｐｂは浸出を抑えるために０．２５質量％未満とすることが好ましい。その他、不可避不純物は０．５質量％未満であると好ましく、０．１質量％未満であればより好ましい。

なお、不純物ではない微量元素として、０．０００３質量％以上０．００６質量％以下のＢを含有していると、この発明にかかる銅合金の主に湯流れ性の効果を顕著に向上させることができる。

この発明により、Ｐｂの使用を抑制しつつ、アレルギーの可能性が疑われるＮｉの使用量も抑制しながら、機械的強度を十分に有しかつ砂型鋳造時に引け巣が生じにくく扱いやすい銅合金を得ることができ、より安全性を確保した水道部材を製造することができる。

実施例における切削性試験の評価分類基準図実施例において湯流れ性試験に用いる渦巻型試験形状鋳型実施例において引け巣試験に用いる階段状鋳型の構成図実施例と比較例において行った切削試験で得られた切削粉の写真実施例と比較例において行った浸透探傷試験の結果写真の１実施例２及び５においてＺｎ＋Ｓｎの合計量に伴う組織変化を示す写真実施例３及び比較例３においてＺｎ＋Ｓｎの合計量に伴う組織変化を示す写真実施例と比較例において行った切削試験の結果写真の２

以下、この発明について詳細に説明する。
この発明は、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｂｉの含有量を抑制した水道部材用の銅合金である。

上記銅合金のＮｉ含有量は０．５質量％未満である必要があり、０．３質量％未満であると好ましい。Ｎｉの浸出によるアレルギーの発生条件は未だはっきりとはしていないが、ＷＨＯが水中への浸出試験について浸出の上限値を０．０７ｍｇ／Ｌ以下と定めており、０．５質量％以上であると、この条件を満足することが難しくなるおそれがある。なお、Ｎｉの有害作用については不明な点が多く、現段階においては少ないほど望ましいと考えられる。

上記銅合金のＢｉ含有量は０．２質量％以上である必要があり、０．３質量％以上であると好ましく、０．４質量％以上であるとより好ましい。Ｂｉが含有されることにより、Ｐｂを削減した分の物性の低下を補完することができるが、０．２質量％未満であると、切削性の低下が無視できないものとなり、また砂型鋳造時に引け巣が発生しやすくなってしまう。これらの問題をより確実に回避するには０．３質量％以上であると好ましい。一方で、Ｂｉの含有量は、０．９質量％以下である必要があり、０．８質量％以下であると好ましい。ＢｉはＣｕに固溶せずに分散するため、含有量が多いとそれだけ強度低下を招きやすく、０．９質量％を越えてしまうと、その分散したＢｉによって逆に砂型鋳造時の引け巣の発生しやすさが顕著になってしまい、引張強さの低下も無視できないものとなってしまう。

上記銅合金のＺｎ含有量は、１２質量％以上である必要があり、１３質量％以上であると好ましい。１２質量％未満であると、切削粉が巻いた形状となり、切削性が低下してしまう。また、Ｚｎ含有量を増加させると、Ｎｉの浸出量を減らす効果を発揮する。一方で、２０質量％以下である必要があり、１９質量％以下であると好ましく、１６質量％以下であるとより好ましい。Ｚｎが多すぎると機械的性質が低下するだけでなく、亜鉛滓が増加して鋳造困難となってしまう。

上記銅合金のＳｎ含有量は、１．５質量％以上である必要があり、２．０質量％以上であると好ましい。１．５質量％未満であると、Ｚｎの効果同様、切削粉が巻いた形状となり切削性が低下してしまう。一方で、４．５質量％以下である必要があり、４．３質量％以下であると好ましく、３．０質量％以下であるとより好ましい。Ｓｎが多すぎると伸びが低下してしまったり、砂型鋳造時に引け巣が発生したりするためである。

上記銅合金のＺｎとＳｎとの合計含有量は、２１．５質量％以下である必要があり、好ましくは２１．０質量％以下である。Ｃｕに固溶するＺｎが多くなりすぎると、Ｓｎの固溶度が低下し、凝固時の残留液相中にＳｎが濃縮され、包晶反応によってβ相を晶出しやすくなる。最終的に硬いδ相（Ｃｕ_３１Ｓｎ_８）の中にα相が点在するα＋δ相がデンドライト間に生成し、材料強度低下を招く。さらに、このα＋δ相近傍にＢｉが分散して生成することで、相乗的な強度の低下を招く。また、厚肉鋳物や砂型鋳物など、凝固速度が遅い条件で鋳造を行った場合、最終凝固するときに、Ｓｎが汗をかいたように滲み出てくるスズ汗と呼ばれる欠陥や引け巣欠陥といった鋳造欠陥が生じてしまうおそれもある。Ｚｎ＋Ｓｎの合計含有量が２１．５質量％を越えるとこれらの機械的性質の低下や鋳造欠陥が無視できなくなってしまう。

上記銅合金のＰ含有量は、０．００５質量％以上である必要があり、０．０１質量％以上であると好ましい。Ｐは脱酸効果を発揮するので、少なすぎると鋳造時の脱酸効果が低下し、ガス欠陥が増加するだけでなく、溶湯が酸化して湯流れ性が低下してしまう。一方、０．１質量％以下である必要があり、０．０５質量％以下であると好ましい。Ｐが増加しすぎると、鋳型の水分と反応しガス欠陥の発生や引け巣欠陥が増加し、さらには機械的性質も低下してしまう。一方、上記銅合金は、Ｚｎを多く含有しているため、Ｚｎの脱ガス効果によりガス吸収が少なく、青銅で代表されるＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６と比較して、Ｐが少なくても鋳造欠陥の少ない鋳物が製造できる。

上記銅合金は残分として、Ｃｕの他に、他の微量元素を含有していてもよい。その微量元素の合計量は本発明の効果を阻害しない範囲に留める必要が有り、１．０質量％未満であると好ましく、０．５質量％未満であるとより好ましい。予期せぬ元素が多すぎると上記の元素の範囲であっても、物性に支障を来すおそれがあるからである。また、一つの微量元素あたりの含有量は、０．４質量％未満であると好ましい。さらに好ましくは不可避不純物として含まれるのみであると安定した効果が期待できる。

上記微量元素の中でも、不純物となるＰｂの含有量は、０．２５質量％未満であると好ましい。Ｐｂは本来浸出をできるだけ抑制すべき元素であり、０．２５質量％を越えると、浸出試験において浸出基準値を満足することが困難になってしまう。好ましくは０．１質量％未満であり、少ないほど好ましい。

上記微量元素の中でも、不純物となるＳｉの含有量は０．０１質量％未満であると好ましく、０．００５質量％未満であるとより好ましい。Ｓｉが多すぎると引け巣を助長し、健全な鋳物ができなくなってしまう。

上記微量元素の中でも、不純物となるＡｌの含有量は、０．０１質量％未満であると好ましく、０．００５質量％未満であるとより好ましい。Ｓｉと同様に、Ａｌも多すぎると引け巣を助長し、健全な鋳物ができなくなってしまう。

上記微量元素の中でも、不純物であるＳｂの含有量は、０．０５質量％未満であると好ましく、０．０３質量％未満であるとより好ましく、検出限界未満であると最も好ましい。Ｓｂは、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｂ系の金属間化合物を生成しやすく、靭性が低下しやすいため、機械的性質の低下を招くおそれがある。

上記微量元素の中でも、その他、原材料や製造時の問題から不可避的に含有される不可避不純物は、いずれも０．４質量％未満であると好ましく、０．２質量％未満であるとより好ましく、検出限界未満であるとさらに好ましい。このような不純物としては、例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｃｄなどが挙げられる。この中でも特に、毒性が知られているＳｅ、Ｃｄは０．１質量％未満であることが望ましく、検出限界未満であるとさらに望ましい。

一方、上記微量元素として、Ｂを０．０００３質量％以上含むと、鋳造時の湯流れ効果が向上し、０．０００５質量％以上含むとさらに向上するため好ましい。一方で、０．００６質量％を越えて含むと急激に引張強さが低下すると同時に、引け巣欠陥が増加するため、０．００６質量％以下であると好ましく、０．００３質量％以下であると機械的性質の悪化や鋳造欠陥の発生をほとんど招くことなく湯流れ性の向上効果を得ることができる。

なお、この発明における含有量の値は、原料における比ではなく、鋳造や鍛造など製造した時点における含有量を示す。

上記銅合金の残分はＣｕである。この発明にかかる銅合金は、一般的な銅合金の製造方法で得ることができ、この銅合金で水道部材を製造する際には、一般的な鋳造方法（例えば砂型鋳造）により製造することができる。例えば、重油炉、ガス炉、高周波誘導溶解炉などを用いて合金の溶解を行い、各形状の鋳型に鋳造する方法が挙げられる。

以下、この発明にかかる銅合金を実際に製造した例を挙げて報告する。まず、銅合金に対して行う試験方法について説明する。

＜機械的性質試験＞
各々の合金について、ＪＩＳＨ５１２０に記載のＡ号供試材を鋳造した後、ＪＩＳＺ２２０１に従って４号試験片に機械加工を行い、ＪＩＳＺ２２４１に従って引張強さと伸びとを測定した。その結果の数値と、機械的性質としての評価を示す。
・引張強さの評価は、○……１９５ＭＰａ以上、×……１９５ＭＰａ未満とした。
・伸びの評価は、○……１５％以上、×……１５％未満とした。
なお、この閾値は通常水道部材に用いられるＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６の基準値である。

＜切削性試験＞
下記の穿孔試験、旋盤加工試験の評価を合わせて切削性総合評価とした。切削性総合評価は、穿孔試験が◎かつ旋盤加工試験が○であれば◎とし、穿孔試験と旋盤加工試験が共に○であれば○とし、うち一つでも△があれば△とし、一つでも×があれば×とした。

＜切削性試験・穿孔試験＞
各々の合金について、ボール盤による穿孔試験を実施した。穿孔試験は、各供試材をφ２０ｍｍ×１０Ｈに機械加工し、ボール盤を用いて表１に示す穿孔条件で評価を行った。評価方法は、５ｍｍの穿孔に要する時間を測定し、５ｓｅｃ以下を◎、５ｓｅｃを超え１０ｓｅｃ以下を○、１０ｓｅｃを超え１５ｓｅｃ以下を△、１５ｓｅｃを超えるものを×と評価した。

＜切削性試験・旋盤加工試験＞
各々の合金について、旋盤加工により引張試験片を機械加工した時に採取した切削粉形状により良否を判定した。旋盤加工条件は、使用工具：高速度鋼（ハイス）、回転数７００ｒｐｍ、切込量２ｍｍ、送り速度０．０７ｍｍ／ｒｅｖの条件で加工した後、切削粉を採取した。切削粉の評価方法は、図１に示すように、形状により分類して良好なものを（○）、不良なものを（×）と判定した。

＜湯流れ性試験＞
図２に示す渦巻き試験形状鋳型に、加熱して溶解させたそれぞれの実施例及び比較例の
銅合金を鋳造し、渦巻き試験片を作製した。鋳込温度は、各々のＺｎ含有量によって凝固開始温度が異なるため、一定の鋳込温度では、合金本来の湯流れ性が評価できない。このため、各々の合金について熱分析法により凝固開始温度を測定した後、凝固開始温度＋１４０℃の温度で鋳造を行った。その後、鋳造した渦巻き試験片の渦巻き部の流動長を測定した。基準材として後述する比較例１１であるＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６の渦巻き試験片（２９８ｍｍ）と同じもしくは、それ以上の長さを有するものを（○）、それ以下を（×）とした。

＜鋳造欠陥試験＞
＜階段状供試材における浸透探傷試験＞
各々の合金について、階段状供試材における浸透探傷試験を行い、鋳造欠陥に関する良否を判定した。表中「―」は実施していない例である。具体的には次の通りである。実施する各々の合金について、肉厚を１０、２０、３０ｍｍの３段階に変化させた図３に示すように押湯効果を少なくし鋳造欠陥を生じやすい形状とした階段状のＣＯ_２鋳型を製作して、これにより得られた鋳物の中心部を切断し、ＪＩＳＺ２３４３浸透探傷試験に従って試験を行い、この浸透探傷試験における鋳造欠陥及び微小空隙の発生状況を観察した。判定方法は、切断面に引け巣欠陥やガス欠陥といった欠陥指示模様が確認されず、且つ、供試材の外観観察の結果、スズ汗が発生せず、基準材となるＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６と同様の鋳造方法での生産が可能であるものを（○）とし、肉厚中心部に欠陥指示模様やスズ汗が多少確認されるものの、同様の鋳造方法での生産が可能であるものを合格（△）とした。ただしこれは、鋳造品形状や鋳造条件によっては欠陥が発生する場合があるため、製造方法等を考慮すべきものである。また、その他の結果のものを（×）とした。

＜製造方法＞
それぞれの元素を構成する材料を混合し、高周波誘導溶解炉にて溶製した後、ＣＯ_２鋳型により鋳造して表２に記載の含有量となる各々の例で供試材を作製した。なお、含有量の値は全て質量％であり、製造後の測定値である。また、比較例１１として、従来から用いられていた鉛入りの青銅材料ＪＩＳＨ５１２０ＣＡＣ４０６を基準材として用い、物性の比較対象とした。その含有量も記載する。それぞれの得られた銅合金について、下記の試験を行った。なお、表中いずれの例においても、Ｓｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅは検出限界未満であった。また、表中の含有量０とは検出限界未満であることを示す。総合評価は、試験した項目全てが◎もしくは○であれば○とし、試験した項目のうち一つでも△があれば△とし、一つでも×があれば×とした。

はじめに表２において比較例１１とした、基準材のＣＡＣ４０６について説明する。機械的性質は、ＪＩＳの規格値である引張強さ１９５ＭＰａ以上、伸び１５％以上となっている。表２、図８に示す切削性は、５．３８質量％のＰｂが含有するため、穿孔試験ならびに旋盤加工試験において良好な結果が得られた。さらに、表２に示す湯流れ試験では、流動長が２９８ｍｍとなり、これを基準として各々の合金の流動長と比較を行った。図５に示す階段状試験では、各肉厚に欠陥指示模様は見られず良好な結果が得られた。一方、Ｐｂを４〜６質量％含有するため、鉛の浸出に問題がある。

次に、表中の第１項目に列挙した比較例１及び実施例１〜４はＺｎの含有量を変化させ、それ以外の元素の含有量をできるだけ近づけたものである。切削性試験の結果を表２および図４中に示す。穿孔試験では、比較例１、実施例１〜４は、穿孔時間も短く良好な結果となったが、比較例１の旋盤加工試験では、Ｚｎの含有量が１２．０質量％未満の１０．６６質量％であり、切削粉が円筒巻き切削粉となってしまい、総合的な切削性に問題を生じた。一方、Ｚｎが範囲条件を満たす実施例１〜４の旋盤加工試験では、いずれも良好な剪断型切り屑となった。また、実施例３を除く鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。いずれも引け巣などは見あたらず、良好な結果が得られた。

次に、表中の第２項目に列挙した比較例２、実施例２，５〜８は、実施例２を中心として、Ｓｎの含有量を変化させそれ以外の元素の含有量を近づけた例をＳｎの含有量順に並べたものである。上記と同様に、切削性試験の結果を表２および図４に、実施例６、７を除く鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。穿孔試験では、比較例２、実施例２，５〜８は、穿孔時間も短く、良好な結果が得られたが、Ｓｎの含有量が１．５質量％未満である０．９６質量％の比較例２の旋盤加工試験では、円筒巻き切削粉となってしまい総合的な切削性に問題を生じてしまった。一方、実施例２，５〜８ではいずれも良好な剪断型切り屑となった。また、鋳造欠陥試験では、比較例２、実施例２、５、８は、引け巣などが見あたらず、良好な結果が得られた。なお、実施例８の肉厚３０ｍｍの上部に見られる指示模様は、観察面以外に残存した浸透液が発色したもので鋳造欠陥とは無関係である。

次に、表中の第３項目に列挙した実施例５，実施例２、実施例３，比較例３は、Ｚｎ＋Ｓｎの合計含有量の順に並べたものである。比較例３は、ＺｎとＳｎの合計含有量が２１．５質量％を上回る２２．３７質量％であり、切削性に関しては良好であったが、引張強さに問題を生じてしまった。これは、α＋δ相が生成し過ぎ、且つＢｉが相乗的に悪影響を及ぼし、引張強さを低下させてしまったためと考えられる。これらの作用について、金属組織的に判断するため、日本電子製ＪＳＭ−７０００を使用し、ＳＥＭ−ＥＤＳ分析による組織観察および元素分析を行った。分析結果を図６（ａ）（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す。このうち左上がＳＥＭ像、右上がＣｕ，左下がＳｎ，右下がＢｉの結果である。実施例５、実施例２、実施例３ではＳｎ濃度の高いδ相が生成していない、もしくは、少量で微細に分散していることがわかった。一方、比較例３は、図７（ｂ）左下図中の明るい部分としてＳｎ濃度の高い粗大なδ相が観察され、その周囲（図中矢印にて代表的な対応箇所を示す）にＢｉも生成していることが図７（ｂ）右下図中に確認された。また、比較例３の鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。微細な欠陥指示模様が１０〜３０ｍｍの各肉厚の中心部に観察され、微細な引け巣の発生が確認された。なお、比較例３の肉厚３０ｍｍの外周上部、外周右端に見られる指示模様は、観察面以外に残存した浸透液が発色したもので鋳造欠陥とは無関係である。

次に、表中の第４項目に列挙した比較例４、実施例９，１０、実施例２，実施例１１，１２，比較例５は、実施例２を中心として、Ｐの含有量を変化させそれ以外の元素の含有量を近づけた例をＰの含有量順に並べたものである。上記と同様に、切削性試験の結果を表２、図４及び図８に、実施例１０と１１を除く鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。比較例４はＰが０．００５質量％未満であり、湯流れ性に問題を生じるとともに、やや引け巣が生じる傾向がみられた。一方、比較例５はＰが０．１質量％を上回り、ガス欠陥、引け巣、スズ汗といった鋳造欠陥が生じてしまった。切削性は、穿孔時間も短く、旋盤切削試験を行った際の切削粉はいずれも剪断型切り屑となっており、総合的に切削性は良好であった。なお、実施例１２の肉厚３０ｍｍの外周上部、外周右端、比較例４の肉厚２０ｍｍと３０ｍｍの境界角部に見られる指示模様は、観察面以外に残存した浸透液が発色したもので鋳造欠陥とは無関係である。

次に、表中の第５項目に列挙した比較例６，実施例１３，実施例２，実施例１４、１５、比較例７〜９は、実施例２を中心として、Ｂｉの含有量を変化させた例をＢｉの含有量順に並べたものである。上記と同様に、比較例８、９を除く、切削性試験の結果を表２および図８に、実施例１４を除く鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。比較例６はＢｉが０．２質量％未満であり、穿孔時間は、ＣＡＣ４０６と比較して約１０倍の時間を要し、さらに切削粉は、ヘリカル巻となって切削性に問題を生じるとともに、鋳造欠陥試験では欠陥指示模様が大きく発色し、引け巣も生じてしまった。比較例７はＢｉが０．９質量％を上回り、切削性は優秀だが機械的性質やガス欠陥や引け巣欠陥が発生してしまった。さらに、Ｂｉを過剰に添加して機械的性質および鋳造欠陥を調査した比較例８、９では、機械的性質は、比較例８において引張強さに問題を生じ、比較例９では、引張強さ、伸びに問題が生じた。また、鋳造欠陥試験では、比較例８、９共に欠陥指示模様が観察され、ガスや引け巣といった欠陥が発生してしまった。

また、実施例１６〜１８及び比較例１０は、実施例２に近い成分比でなおかつ微量元素のＢを添加したものである。上記と同様に、切削性試験の結果を表２および図８に、実施例１７を除く鋳造欠陥試験の結果を図５に示す。Ｂの添加により湯流れ性が大きく向上するが、過剰となった比較例１０では伸びと引張強さの両方が低下しすぎてしまった。また、比較例１０ではＢの増加に伴ってガス欠陥や引け巣が発生してしまった。なお、切削性はいずれも良好であった。

さらに、実施例１９〜２２は、実施例２に近い成分比でなおかつ微量元素のＮｉを添加したものである。０．５質量％未満であれば、本発明にかかる合金として求められる性質を満足できることが示された。

＜Ｎｉ浸出試験＞
同様の手順により、表３に記載の配合比となるＮｉ含有銅合金を製造した。これらについて、ＪＩＳＳ３２００−７水道用器具−浸出性能試験方法に準じて浸出試験を実施した。Ｎｉの評価方法として、ＪＩＳＳ３２００−７には、Ｎｉの浸出基準値が定められていないため、世界保健機関（ＷＨＯ）で定められているＮｉのガイドライン値を採用し、Ｎｉの浸出量が０．０７ｍｇ／Ｌ以下を○、０．０７ｍｇ／Ｌを超えるものを×として評価した。

実施例２３〜２５はＮｉの含有量が０．５質量％未満であり、比較例１２はその上限を超えている。これらの銅合金について、Ｎｉ浸出試験を行ったところ、比較例１２の浸出量は０．０７ｍｇ／Ｌを越えてしまった。

Claims

Ｎｉの含有量を０．５質量％未満とし、Ｂｉを０．２質量％以上０．９質量％以下含有し、
１２．０質量％以上２０．０質量％以下のＺｎ、１．５質量％以上４．５質量％以下のＳｎ、０．００５質量％以上０．１質量％以下のＰを含有し、Ｚｎ＋Ｓｎの合計含有量が２１．５質量％以下であり、残部が不可避不純物とＣｕとからなる水道部材用銅合金。
Ｚｎが１２．５１質量％以上である、請求項１に記載の水道部材用銅合金。
請求項１又は２に記載の水道部材用銅合金に、さらにＢを０．０００３質量％以上０．００６質量％以下含有させた水道部材用銅合金。