[发明专利]铜合金热锻件

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金热锻件。尤其涉及一种成型性、耐蚀性、强度、切削性优异的管状铜合金热锻件。

本申请基于2011年11月4日在日本申请的日本专利申请2011-242413号主张优先权，其内容援用于此。

背景技术

通常铜合金热锻件的热锻性、切削性、抗菌性/杀菌性优异，且具有较高的强度、良好的耐蚀性及导电性，因此使用于各种产业机械/设备、汽车的机械组件和电器组件，作为部件使用于阀、球阀、联轴器、交联聚乙烯管的联轴器及连接金属零件、交联聚丁烯管的管联轴器及连接金属零件、供排水的连接金属零件、软管螺纹接管、园艺用软管的连接金属零件、煤气软管的连接金属零件、水表的上盖、水龙头金属零件、液压容器、喷嘴、自动喷水器、锻压螺母、螺母、供水/供热水设备、空调设备、消防设备及煤气设备的容器和连接金属零件和器具、水、温水、制冷剂、空气、城市煤气及丙烷气体所通过的容器和器具等中。

尤其，铜合金具有良好的强度、耐蚀性、抗菌性/杀菌性，因此多使用于饮用水相关的部件中。然而，作为饮用水相关的部件的联轴器、连接金属零件、水龙头金属零件等为具有用于使饮用水通过的孔部的管状，因此，即使具有铜合金的优异的热加工性、热锻性，在以往技术中，也只能制作与近净形(接近完成形状的形状)具有相当差距的形状，毛刺等较多且锻造成品率较差，热锻后的切削量较多，根据情况，存在因在高温下锻造而耐蚀性和强度下降之类的问题。

上述的这些热锻铜合金是将原料溶解并通过铸造制作铸块，将热挤压成的圆棒切断成预定长度后进行热锻，并将该热锻材料切削加工成预定尺寸的合金。作为棒材的材料主要有基于JIS H3250规格的热锻性与切削性优异的锻造用黄铜棒C3771(代表组成：59Cu-2Pb-剩余Zn)和根据最近的无Pb化的要求由Bi取代该C3771的Pb的铜合金材料。尤其需要优异的耐脱锌腐蚀性时，有将铜浓度提高至61～63质量％，含有0.5～2.5％的Pb且具有耐脱锌腐蚀性的锻造用黄铜及由Bi取代该材料的Pb的具有耐脱锌腐蚀性的锻造用黄铜材料。

但是，若按以往技术热锻圆棒材料，则理所当然无法设为管状、即无法制作孔部，或者至少是不简单的。并且，即使为了提高锻造的成品率而减薄成为孔的部分的壁厚，在锻造荷载方面也是有限的。另外，施加于锻造原材料的变形能量中，由于消耗在孔部成型的能量的比例较大，因此无法将孔部以外部位的形状成型至预定形状。尤其为锻件的口径(孔径、内径)较大且外径也较大的壁厚较薄的产品时，很难成型至近净形。即使为具有较大锻造能力的锻造设备，可多少改善成为孔的部分及壁厚部的薄壁化，但薄壁化也是有限的。并且，设备能力较大的锻造设备其价格当然也是较高的，锻造时的能量成本因功率加大而进一步上升。当无法成型为预定形状时，使用的材料增加，材料成本大幅上升的同时切削量增加，因此对材料所要求的切削性的性能变高，切削加工所需的时间也增加。

一直以来，关于具有这种孔部的铜合金制锻件，从成品率观点来看有时由铸件制作。然而，铸件中存在缺陷较多、尺寸精度较差、强度及延展性较低、并且生产率较低及工作环境较差等问题。

从以上内容来看，期望如下的热锻铜合金：使用不耗费大量设备成本的功率较小的锻造设备来减少消耗能量，锻造成品率良好，即不耗费大量材料成本，且接近最终的精加工形状/尺寸的近净形的且具有孔部的即管状热锻铜合金。

关于材质方面，如所述，若欲用通常的热锻方法制作最终产品为空心部件即管状部件时，无法成型为近净形。即，无法制作空心部，在空心部以外的部位也只能成型比预定尺寸更大的形状，因此用于制成最终产品形状的切削量增加。其结果，作为锻造原材料要求切削性优异的铜合金。为了提高铜合金的切削性，通常添加Pb，添加至少0.5质量％以上，多则1质量％以上约2质量％的Pb。然而，由于Pb是有害的，因此，饮用水相关的部件中优选使Pb含量为0.3质量％或0.2质量％以下，必须极力减少其量。当然，若考虑地球环境问题，则在饮用水以外领域中使用的锻件中也必须尽量将有害的Pb的使用抑制为最小限度。