高强度铜合金制造技术

高强度铜合金，以重量标准计含有锌20～45％、铁0.3～1.5％、铬0.3～1.5％，余量由铜构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有优异的机械特性的高强度铜合金，特别是涉及通过铸造法制作的高强度铜合金。更优选此专利技术是通过对于铸造的铜合金实施热塑性加工，从而提供进一步提高了强度特性的高强度铜合金。
技术介绍
铜合金被广泛利用于汽车部件、家电部件、电气/电子/光学部件、配管构件(水暖金属件、阀)等。若考虑近年来的全球变暖防止对策，则强烈要求制品和构件的小型、轻量化和薄壁化，在比重比铁大的铜合金中，需要通过高强度化来应对上述的要求。铜合金之中，从耐腐蚀性的观点出发，含有锌的黄铜合金大多在上述的部件中被利用。至今为止，作为涉及黄铜合金的高强度化的现有技术，提出有特开2000-119775号公报(专利文献1)。其中公开的是，通过对于铸造的铜合金实施热挤压加工，能够得到具有抗拉强度600 SOOMI3a左右的高性能的黄铜合金。作为添加元素的硅(Si)使构成基体的Y 相出现，从而发挥出改善铜合金的切削性这样的优点，但其反面是，因为硬质，所以若与JIS H 3250-C3604、C3771等黄铜合金相比，则切削阻抗大，带来工具寿命短等问题。作为公开高强度铜合金的其他文献，还有专利第3917304号公报(快削性铜合金， 专利文献2、和专利第3734372号公报(无铅快削性铜合金，专利文献幻。在这些公报所公开的技术中提出，通过微量添加锆和磷，使通常的铸造法中形成的树枝状结晶成为粒状结晶，而且使其尺寸微细化至10 μ m,由此体现高强度和延展性。但是，在这些公报所公开的黄铜合金中，因为基体的硬度与现有的黄铜合金比较显著的硬，所以切削性降低，并且存在工具寿命短这样的问题。另一方面，本专利技术者们至今为止在专利第4190570号公报(无铅快削性铜合金挤压材，专利文献4)中，使用粉末冶金工艺制作黄铜合金粉末，其中添加石墨粒子替代铅，在提高黄铜粉末合金挤压材的切削性，同时得到高抗拉强度上取得成功。在该公报所公开的铜合金的制法中，使用急冷凝固法，制作具有微细的晶粒的铜合金粉末，通过热挤压加工使该粉末成形固化，能够得到具有微细的组织的铜合金原材。由此能够得到具有优异的强度和延展性的铜合金挤压材。但是，若与一般的黄铜合金的制造工序比较，则为了准备用于进行挤压加工的坯体，需要短时间成形固体铜合金粉末。为此，将现有的铸造坯适用于挤压加工的工序有困难，需要用于固化铜合金粉末的压力成型机和压缩固化装置等。先行技术文献专利文献专利文献1 特开2000-119775号公报专利文献2 专利第3917304号公报专利文献3 专利第3734372号公报专利文献4 专利第4190570号公报
技术实现思路
本专利技术以通过铸造工序制造具有高强度特性的铜合金为目的，为了该目的的达成，提出含有适当量的铁和铬的铜-锌合金。由此，根据本专利技术的高强度铜合金能够被广泛应用于汽车部件、家电部件、电气/电子/光学部件、配管构件等。根据本专利技术的高强度铜合金，以重量标准计含有锌20 45%、铁0. 3 1. 5%、铬 0. 3 1. 5%，余量由铜构成。优选高强度铜合金，以重量标准计铁相对于铬的含有比率(Fe/Cr)为0. 5 2。一个实施方式的高强度铜合金，以重量标准计还含有从如下元素构成的群中选出的一种以上的元素0. 05 4%的铅、0. 02 3. 5%的铋、0. 02 0. 4%的碲、0. 02 0. 4% 的硒、0.02 0. 15%的锑。也可以按重量标准计再含有0.2 3%的锡。也可以按重量标准计再含有0. 2 3. 5%的铝及0. 3 3. 5%的钙。也可以还含有从镧、铈、钕、钆、镝、镱、 钐所构成镧系元素群中选出的一种以上的元素，其合计含量以重量标准计为0. 5 5%。此外，以重量标准计也可以还含有从如下元素构成的群中选出的一种以上的元素0. 5 3% 的锰、0. 2 的硅、1. 5 4%的镍、0. 1 1. 2%的钛、0. 1 1. 5%的钴、0. 5 2. 5%的错。优选高强度铜合金，在结晶晶界具有铁-铬系化合物粒子。该铁-铬系化合物粒子在铸造法的凝固过程中在结晶晶界析出，其优选的粒径为10 50μπι。优选铜合金通过铸造法制作后，实施热塑性加工。热塑性加工是例如从挤压加工、 锻造加工、轧制加工、拉伸加工和拉拔加工之中选出的至少一个加工法。对于上述所述的本专利技术的构成、作用和效果等，通过以下的实施方式项进行说明。附图说明图1是表示拉伸试验中的应力-应变线图的图。图2是表示来自光学显微镜的组织观察结果的照片。图3是表示黄铜合金挤压材的SEM-EDS分析的结果的照片。图4是图解性地表示用钻头进行的钻孔加工试验方法的图。具体实施例方式在本专利技术的铜合金中，铁和铬均是必须的添加元素。其含量以重量标准计为铁 0.3 1.5%，铬0. 3 1.5%。铬对于铜的固溶度小，因此准备铜-铬的母合金，在坩埚内熔融的纯铜的熔汤中添加铜-铬的母合金，调整铬含量。其次，以规定的重量添加铁。其后，根据需要添加其他元素，最后添加锌，搅拌后浇铸到金属模具中。因为锌蒸气压高，所以与其他元素相比容易蒸发，因此最后对于铜合金熔汤添加。熔化的铜合金熔汤在金属模具内被冷却并凝固，但在此过程中，稍稍固溶在铜中的铬在铜的结晶晶界结晶，接着在铬结晶物的附近有铁结晶。由此，致使铬和铁稠化的具有 10 50 μ m左右大小(粒径)的晶界化合物粒子存在，由于该晶界化合物粒子的分散强化使得黄铜合金的强度增大。本专利技术者们在专利第4190570号公报(无铅快削性铜合金挤压材)中，也记述了在黄铜合金中，由铁和铬的添加带来的强度提高效果。但是，在该公报所述的专利技术中，作为基本制法，是以基于急冷凝固法的粉末冶金工艺为前提，铜合金粉末中过饱和固溶的铬和铁在挤压加工中析出，作为从数百纳米至数微米的微细的铁-铬系化合物，在结晶晶界和晶内析出。这样的粉末冶金工艺为前提而析出的亚微米单位的微细的铁-铬系化合物粒子，和本专利技术中提出的基于铸造法的凝固过程中的铁-铬系晶界结晶物(化合物粒子)，粒子的大小不同，另外生成的机理也完全不同。若对于适于强化黄铜合金的铁和铬的含量进行考察，则以重量标准计，优选铁为 0. 3 1. 5%，铬为0. 3 1. 5%。若铁和铬的含量分别低于0. 3%，则上述这样的对于黄铜合金的强度提高的效果少，另一方面，若各自有含量超过1.5%，则黄铜合金的延展性降低。 另外关于铁，若其含量超过2%，则产生黄铜合金的耐腐蚀性降低这样的问题。以重量标准计，优选铁对于铬的含量比率(Fe/Cr)为0. 5 2。铁和铬的含有比率满足上述范围时，上述的铬和铁稠化的晶界化合物的存在比率增加。换言之，若两者的含量的比率低于0. 5或超过2，则铁或铬单独在晶界结晶，因此强度提高效果降低。为了使黄铜合金的切削性提高，优选以重量标准计，含有从如下元素构成的群中选出的一种以上的元素0. 05 4%的铅、0. 02 3. 5%的铋、0. 02 0. 4%的碲、0. 02 0.4%的硒、0.02 0. 15%的锑。在各个元素中，若低于上述范围的下限值，则不能取得充分的切削性，另外招致切削后的黄铜合金原材的表面粗糙和工具寿命的降低这样的问题。 另一方面，若超过各个元素含量的上限值，则成为破坏的起点，因此招致强度和延展性等的机械的特性的降低。还有，从近年的环境问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高强度铜合金，其中，以重量标准计含有２０～４５％的锌、０．３～１．５％的铁、０．３～１．５％的铬，余量是铜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上坂美治，小岛明伦，近藤胜义，
申请(专利权)人：三越金属株式会社，近藤胜义，
类型：发明
国别省市：JP