易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法技术

本发明专利技术的易切削铜合金含有Cu：大于61.0％且小于65.0％、Si：大于1.0％且小于1.5％、Pb：0.003％以上且小于0.20％及P：大于0.003％且小于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％，Sn和Al的总量小于0.40％，具有56.5≤f1＝[Cu]

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】易切削铜合金及易切削铜合金的制造方法


[0001]本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。
[0002]本专利技术基于2019年6月25日在日本申请的专利申请2019
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116914号、2019年7月12日在日本申请的专利申请2019
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130143号、2019年7月31日在日本申请的专利申请2019
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141096号、2019年9月9日在日本申请的专利申请专利申请2019
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163773号而主张优先权，并将其内容援用于此。

技术介绍

[0003]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
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Sn
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Zn
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Pb合金(所谓青铜铸件：炮铜)。
[0004]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
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Zn
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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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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
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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
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Zn
‑
Sn
‑
Bi合金等。
[0009]在专利文献1中，通过在Cu
‑
Zn
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Bi合金中添加0.7～2.5质量％的量的Sn而析出γ相，改善了切削性和耐蚀性。
[0010]然而，关于代替Pb而含有Bi的合金，存在包括Bi的切削性差于Pb、Bi可能与Pb同样地对人体有害、因Bi为稀有金属而存在资源上的问题、Bi存在会使铜合金材料变脆的问题等诸多问题。
[0011]并且，如专利文献1所示，即使在Cu
‑
Zn
‑
Sn合金中析出γ相，含有Sn的γ相也需要一并添加具有切削性的Bi，切削性差。
[0012]另一方面，含有大量β相的Cu
‑
Zn的二元合金中，β相有助于改善切削性，但与Pb相比切削性较差，因此怎么也无法代替含Pb易切削铜合金。
[0013]另一方面，作为易切削铜合金，例如专利文献2～13中提出了代替Pb而含有Si的Cu
‑
Zn
‑
Si合金。
[0014]在专利文献2、3中，主要具有Cu浓度为69～79质量％、Si浓度为2～4质量％且由Cu、Si浓度高的合金形成的γ相(视情况为κ相)的优异的切削性，由此在不含有Pb的情况下或在含有少量的Pb的情况下实现了优异的切削性。通过含有0.3质量％以上的量的Sn、0.1质量％以上的量的Al，进一步增加、促进具有切削性的γ相的形成，改善切削性。并且，通过形成大量的γ相，提高了耐蚀性。
[0015]在专利文献4中，通过含有0.02质量％以下的极少量的Pb且主要考虑Pb含量而简单地规定γ相、κ相的总含有面积，从而获得了优异的易切削性。
[0016]在专利文献5、6中，提出了Cu
‑
Zn
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Si合金的铸件产品，为了实现铸件的晶粒的微细化，使其含有极微量的P和Zr，并重视了P/Zr的比率等。
[0017]并且，专利文献7中提出了在Cu
‑
Zn
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Si合金中含有Fe的铜合金。
[0018]专利文献8中提出了在Cu
‑
Zn
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Si合金中含有Sn、Fe、Co、Ni、Mn的铜合金。
[0019]专利文献9中提出了在Cu
‑
Zn
‑
Si合金中具有含有κ相的α相基质且限制了β相、γ相及μ相的面积率的铜合金。
[0020]专利文献10中提出了在Cu
‑
Zn
‑
Si合金中具有含有κ相的α相基质且限制了β相及γ相的面积率的铜合金。
[0021]专利文献11中提出了在Cu
‑
Zn
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Si合金中规定了γ相的长边的长度、μ相的长边的长度的铜合金。
[0022]专利文献12中提出了在Cu
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Zn
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Si合金中添加了Sn及Al的铜合金。
[0023]专利文献13中提出了通过在Cu
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Zn
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Si合金中使γ相以粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种易切削铜合金，其特征在于，含有大于61.0质量％且小于65.0质量％的Cu、大于1.0质量％且小于1.5质量％的Si、0.003质量％以上且小于0.20质量％的Pb及大于0.003质量％且小于0.19质量％的P，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成，所述不可避免的杂质中，Fe、Mn、Co及Cr的总量小于0.40质量％，且Sn、Al的总量小于0.40质量％，在将Cu的含量设为[Cu]质量％、将Si的含量设为[Si]质量％、将Pb的含量设为[Pb]质量％的情况下，具有如下关系：56.5≤f1＝[Cu]
‑
4.5
×
[Si]+0.5
×
[Pb]
‑
[P]≤59.5，并且，在除了非金属夹杂物以外的金相组织的构成相中，在将α相的面积率设为α％、将γ相的面积率设为γ％、将β相的面积率设为β％的情况下，具有如下关系：20≤α≤80；15≤β≤80；0≤γ＜8；18
×
γ/β＜9；20≤γ
1/2
×
3+β
×
[Si]
1/2
≤88；33≤γ
1/2
×
3+β
×
[Si]
1/2
+[Pb]
1/2
×
35+[P]
1/2
×
15，并且，所述β相内存在含P化合物。2.一种易切削铜合金，其特征在于，含有61.7质量％以上且64.3质量％以下的Cu、1.02质量％以上且1.35质量％以下的Si、0.005质量％以上且0.10质量％以下的Pb及0.02质量％以上且0.14质量％以下的P，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成，所述不可避免的杂质中，Fe、Mn、Co及Cr的总量为0.30质量％以下，且Sn、Al的总量为0.30质量％以下，在将Cu的含量设为[Cu]质量％、将Si的含量设为[Si]质量％、将Pb的含量设为[Pb]质量％的情况下，具有如下关系：57.0≤f1＝[Cu]
‑
4.5
×
[Si]+0.5
×
[Pb]
‑
[P]≤59.0，并且，在除了非金属夹杂物以外的金相组织的构成相中，在将α相的面积率设...

【专利技术属性】
技术研发人员：大石恵一郎，须崎孝一，后藤弘树，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：