專利名稱：含鉛銅合金制水道用器具的制造方法、水道用器具的鑄造脫鉛品以及水道用器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鉛銅合金制水道用器具的制造方法、水道用器具的鑄造脫鉛品以及水道用器具。
背景技術(shù)：
在水龍頭零件和自來水管等水道用器具中，從耐腐蝕性、切削性等觀點(diǎn)來說，使用含鉛銅合金即青銅或黃銅等。在過去，這樣的含鉛銅合金制的水道用器具由如下方式制造。即如圖12所示，首先，在鑄造工序S90中，得到用含鉛銅合金制成的、具有讓水通過的通水路的、形成水道器具的粗略形狀的鑄造品。接著，在切削工序S92中，對(duì)該鑄造品的外表面進(jìn)行切削加工得到切削品。然后，在電鍍工序S94中，主要從裝飾性的觀點(diǎn)，對(duì)切削品的外表面施加鎳·鉻等的電鍍層，得到電鍍品。
一般的電鍍工序S94具有對(duì)切削品做前處理的前處理工序S95和在該前處理工序S95后在切削品的外表面施加電鍍層的本電鍍工序S96。更詳細(xì)的，前處理工序S95具有將切削品浸漬到堿液中米對(duì)切削品的外表面以及通水路的內(nèi)表而進(jìn)行脫脂的脫脂工序S95a。在這里使用的堿液，通常是將氫氧化鈉等溶解于水的堿性水溶液。只要將切削品浸漬到此堿液中，就對(duì)應(yīng)于堿液的pH值進(jìn)行脫脂。此外，也對(duì)應(yīng)于堿液的pH值通過鉛腐蝕進(jìn)行鉛的除去。另外，前處理工序S95，除該脫脂工序S95a外，還有在堿液中將切削品作為陰極進(jìn)一步進(jìn)行切削品外表面脫脂的陰極電解工序S95b、用酸性溶液洗凈切削品而使切削品的外表面以及通水路的內(nèi)表面活性化的酸活性工序S95c和在這些工序之間設(shè)置的水洗工序。這樣得到的水道用器具讓水在通水路內(nèi)流通而被有效的利用。
但是，近年來，因?yàn)閾?dān)心由水里含有的鉛引起的健康危害，所以希望能夠進(jìn)一步降低從含鉛銅合金制水道用器具的通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量。
因此，JP特開2000-96268號(hào)公報(bào)(下面稱之為“專利文獻(xiàn)1”)中提出了在本電鍍工序S96之前即在切削工序S92之后的前處理工序S95的脫脂工序S95a的過程中，浸漬到pH值高的堿液中的制造方法。根據(jù)此制造方法，可以從某種程度上降低從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量。
此外，WO02/36856A1(下面稱之為“專利文獻(xiàn)2”)中提出了如圖13所示，在電鍍工序S94后，將電鍍品浸漬于活性堿液中進(jìn)行做電鍍品的通水路的內(nèi)表面的脫鉛處理的脫鉛工序S98的制造方法。另外，還提出了脫鉛工序S98后，通過在水中添加以磷酸或是磷酸鹽為主的處理液，在通水路的內(nèi)表面形成含磷的保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序S99的制造方法。根據(jù)這些制造方法，可以更可靠的降低從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量。

發(fā)明內(nèi)容
但是，根據(jù)社會(huì)的要求，要將與水道用器具相關(guān)的鉛的溶出量重新調(diào)整基準(zhǔn)值為小于0.007(mg/l)。從這一點(diǎn)來說，即使根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1所述的制造方法制造了水道用器具，從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量還是令人擔(dān)憂的。另外，即使根據(jù)上述專利文獻(xiàn)2所述的制造方法制造水道用器具，也最好是使從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量更為降低。
此外，通過專利文獻(xiàn)1所述的制造方法，如果在脫脂工序S95a中進(jìn)行向pH值高的堿液的浸漬處理，就在圖12所示的本電鍍工序S96之前，通過腐蝕從切削品的外表面以及通水路的內(nèi)表面除去鉛，從而在切削品的外表面以及通水路的內(nèi)表面容易產(chǎn)生凹凸。因此，即使其后通過本電鍍工序S96在切削品的外表面施加電鍍層，還是會(huì)在水道用器具的外表面殘留凹凸，從而水道用器具外表面容易形成差的表面性狀。由此損傷了水道用器具的美觀。如果為了保持水道用器具的美觀，而加厚切削品的外表面的電鍍層的厚度，又會(huì)招致制造成本上漲。
本發(fā)明是鑒于上述以往的實(shí)際情況而提出的，以解決在充分減少從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量的同時(shí)，可以制造外形美觀的含鉛銅合金制水道用器具為課題。
本發(fā)明的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，具有以下工序得到鑄造品的鑄造工序，該鑄造品用含鉛銅合金具制造、有讓水通過的通水路并形成水道器具的粗略形狀；對(duì)該鑄造品的外表面進(jìn)行切削加工得到切削品的切削工序；在該切削品的外表面施加電鍍層得到電鍍品的電鍍工序，其特征在于，在上述切削工序之前將上述鑄造品浸漬到脫鉛溶液中，進(jìn)行對(duì)該鑄造品的上述外表面以及上述通水路的內(nèi)表面做脫鉛處理的脫鉛工序。
在本發(fā)明的制造方法中，作為脫鉛工序，在切削工序前將鑄造后的鑄造品浸漬到脫鉛溶液中，對(duì)鑄造品的外表面以及通水路的內(nèi)表面做脫鉛處理。此時(shí)，用含鉛銅合金制造的鑄造品，在讓水流通的通水路的內(nèi)表面進(jìn)行脫鉛處理的同時(shí)，外表面也進(jìn)行脫鉛處理。通水路的內(nèi)表面，雖然由于脫鉛產(chǎn)生了凹凸，可是成為產(chǎn)品后的水道用器具向水中溶鉛的鉛溶出量也變得充分少。另一方面，外表面雖然因?yàn)槊撱U產(chǎn)生了凹凸，但是那些凹凸可以通過切削工序使其變平滑。因此，其后的電鍍工序中，即使不加厚電鍍層也可以呈現(xiàn)優(yōu)美的外觀。所以也不會(huì)產(chǎn)生那么多的成本增加。
因此，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，在充分減少從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量的同時(shí)，可以制造出外形美觀的含鉛銅合金制水道用器具。
另外，JP特開平11-29887號(hào)文獻(xiàn)中公開了在含鉛銅合金制的配管器材中，用含酸的洗凈液對(duì)與水接觸部分進(jìn)行洗凈的制造方法。但是，這種制造方法，因?yàn)槭且郧邢髌窞閷?duì)象所做的沈凈，所以在產(chǎn)品即配管器材的外表面易殘留凹凸，成為不美觀的產(chǎn)品。此外，雖然這種方法并不僅限于一定在洗凈后做電鍍工序，但是即使假使進(jìn)行了電鍍工序，對(duì)通常厚度的電鍍層，也還是易在配管器材的外表面殘留凹凸，導(dǎo)致該配管器材的外表面的表面性狀變差。因此，該配管器材，與上述專利文獻(xiàn)1公開的制造方法相同，會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷美觀。此外，如果加厚洗凈后切削品的外表面的電鍍層的厚度，就會(huì)招致制造成本上漲。
因?yàn)殂U是兩性金屬，所以可以考慮用酸性溶液或是堿性溶液作為脫鉛溶液。根據(jù)發(fā)明者們的試驗(yàn)結(jié)果，使用強(qiáng)酸水溶液作為脫鉛溶液是特別理想的。作為強(qiáng)酸水溶液，可以采用鹽酸水溶液、硫酸水溶液、醋酸水溶液等。脫鉛溶液是鹽酸水溶液時(shí)，通過下面的化1表示的化學(xué)反應(yīng)溶解鉛。
化1

如果是強(qiáng)酸水溶液，那么不僅是鑄造品的外表面以及通水路的內(nèi)表面存在的鉛，甚至連存在于外表面以及內(nèi)表面的深層位置的鉛也可以被除去。
此外，在鑄造品的外表面以及通水路的內(nèi)表面附著有鑄造時(shí)的所謂黑皮或是氧化皮。此外，通過噴砂處理(shot blast)等可去掉在鑄造品外表面殘留的鑄砂，但是通過那樣的噴砂處理等卻很難去掉鑄造品通水路內(nèi)表面殘留的鑄砂。
在實(shí)際情況下，通過一般的制造方法，如果立即進(jìn)入對(duì)鑄造品外表面的切削工序，刀具至少需要對(duì)黑皮等做切削加工，如果在外表面殘存鑄砂，刀具就會(huì)很快磨耗。至于通水路內(nèi)表面的切削加工，不光是黑皮等物質(zhì)，由于還殘存了很多鑄砂，所以刀具的磨耗更加顯著。為此，用一般的制造方法，即使只做外表面的切削加工，如果不細(xì)致地做噴砂處理等，刀具的耐久性就會(huì)急劇下降。此外，在通水路內(nèi)表面的切削加工中，為了盡可能地除去鑄砂，還需要對(duì)噴砂處理等想很多辦法。
與此相對(duì)，本發(fā)明的脫鉛工序的強(qiáng)酸水溶液，即使在外表面以及通水路的內(nèi)表面殘存了黑皮等和鑄砂，也能夠溶解黑皮等，由此也除去鑄砂。為此，在切削加工外表面的切削工序中，刀具不需要做黑皮等的切削加工，并且也不會(huì)因?yàn)殍T砂發(fā)生磨耗。通水路內(nèi)表面的切削加工也是一樣。另外，本發(fā)明的脫鉛工序的強(qiáng)酸水溶液，溶解黑皮等物質(zhì)并且由此除去鑄砂后，對(duì)用鉛銅合金制成的母材部進(jìn)行脫鉛處理。這樣一來，在母材部的外表面以及通水路的內(nèi)表面形成與母材部一體的、比母材部的鉛濃度低的低鉛含有層。此低鉛含有層，因?yàn)楸饶覆牟康你U濃度低，雖然切削性下降了，但是因低鉛含有層導(dǎo)致的切削性的低下，與因黑皮等、進(jìn)而因鑄砂導(dǎo)致的切削性的惡化相比，幾乎不成為問題。特別在切削工序中，因?yàn)榇蠖际菍⑶邢鞴ば驁?zhí)行到母材部，所以不會(huì)因低鉛含有層的切削性的低下產(chǎn)生什么實(shí)質(zhì)性的問題。
在本發(fā)明的制造方法中，與上述專利文獻(xiàn)2相同，在電鍍工序后，將電鍍品浸漬到第二脫鉛溶液中，進(jìn)行對(duì)電鍍品通水路內(nèi)表面做脫鉛處理的第二脫鉛處理工序是比較理想的。由此，可以進(jìn)一步降低從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量。此外，如果在電鍍工序后進(jìn)行第二脫鉛工序，電鍍品的外表面被電鍍層保護(hù)起來，就不進(jìn)行鉛的除去，所以只能從沒有電鍍層的通水路的內(nèi)表面進(jìn)一步除鉛。因此，在電鍍品的外表面上不會(huì)產(chǎn)生凹凸，也不會(huì)損傷電鍍層，所以可以保持水道用器具外表面的優(yōu)良的表面性狀。因此，該水道用器具可以獲得很好的外觀。
可以考慮使用酸液或是堿液作為第二脫鉛溶液。但是，相對(duì)于銅與酸的反應(yīng)，因?yàn)殂U是兩性金屬，即可與酸反應(yīng)又可與堿反應(yīng)，所以，用堿液作為第二脫鉛溶液是比較理想的。特別是采用活性堿液是比較理想的。該活性堿液是pH值在12～14范圍內(nèi)的堿液。利用pH值在此范圍內(nèi)的活性堿液，內(nèi)表面的鉛與此活性堿液容易起化學(xué)反應(yīng)，所以易于溶解并除去該鉛。這樣的活性堿液主要是，碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸鈉、硅酸鈉、三聚磷酸鈉、原硅酸鈉、氫氧化鉀等水溶液。
這樣的第二脫鉛溶液也可以含有表面活性劑。如果第二脫鉛溶液中含有表面活性劑，因?yàn)榭梢越档驮摰诙撱U溶液的表面張力，所以可以提高對(duì)通水路的內(nèi)表面的第二脫鉛溶液的浸透性以及濕潤性。為此，在該內(nèi)表面中含有的鉛與第二脫鉛溶液容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
作為表面活性劑，可以使用陰離子表面活性劑或者非離子型表面活性劑。作為陰離子表面活性劑，可以采用如高級(jí)脂肪酸鈉、磺化油、高級(jí)醇硫酸酯鈉、烷基苯硫酸鈉、高級(jí)烷基醚硫酸酯鈉、α-烯烴硫酸鈉等。此外，作為非離子型表面活性劑，可以采用如烷基聚氧乙烯醚、烷基苯基聚氧乙烯醚、脂肪酸環(huán)氧乙烷加成物、聚亞丙基二醇環(huán)氧乙烷加成物等。
此外，第二脫鉛溶液也可以含有螯合劑。因?yàn)轵蟿└U起化學(xué)反應(yīng)，形成水溶性的絡(luò)合物，可以容易地除去含在通水路內(nèi)表面的鉛。
作為螯合劑，可以采用如乙二胺、硫脲、酒石酸、羅謝爾鹽、EDTA、三乙醇胺等。
進(jìn)而，第二脫鉛溶液可含有氧化劑。即，活性堿液即第二脫鉛溶液是氫氧化鈉溶液時(shí)，若只用氫氧化鈉溶液除去通水路內(nèi)表面中含有的鉛，是通過下述化2所示的化學(xué)反應(yīng)溶解鉛的。
化2

與此相對(duì)，如果活性堿液即第二脫鉛溶液中含有氧化劑，首先氧化劑跟鉛發(fā)生如下述化3所示的化學(xué)反應(yīng)，形成氧化鉛。
化3

并且，氧化鉛溶解于活性堿液即第二脫鉛溶液，發(fā)生如下述化4所示的化學(xué)反應(yīng)，形成氧化鉛鹽。
化4

由于比起只用上述化2的反應(yīng)，上述化3以及化4的反應(yīng)更迅速地進(jìn)行，這樣一來，活性堿液即第二脫鉛溶液中含有氧化劑的時(shí)候，就可以更容易除去通水路內(nèi)表面中含有的鉛。
作為氧化劑，可以采用如間苯磺酸鈉、對(duì)硝基安息香酸鈉、次氯酸鹽、漂白粉、過氧化氫、高錳酸鉀、過硫酸鹽、過氯酸鹽等。
本發(fā)明的制造方法中，第二脫鉛工序后，利用向水中添加了以磷酸或是磷酸鹽為主的處理液，進(jìn)行在通水路內(nèi)表面形成含磷的保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序是比較理想的。在保護(hù)膜形成工序中形成的保護(hù)膜防止鉛的進(jìn)一步浸出。此保護(hù)膜，是在使用如以磷酸二氫鋅(Zn(H2PO4)2)和磷酸(H3PO4)為主要成分的處理液時(shí)，按如下的步驟生成的物質(zhì)。
首先，使含鉛銅合金制工件與這樣的處理液接觸，如下述化5所示那樣，通過磷酸，銅溶解于處理液中并產(chǎn)生銅離子。
化5

此外，如果此工件表面存在鉛，如下述化6所示那樣，通過磷酸，鉛也溶解于處理液中并產(chǎn)生鉛離子。
化6

在這里，磷酸二氫鋅，如下述化7所示那樣，在處理液中分解一部分。
化7

因此，處理液中的銅離子以及/或者鉛離子，發(fā)生如下述化8以及/或者化9所示的化學(xué)反應(yīng)，在工件表面形成含磷的保護(hù)膜。
化8

化9

此外，除Zn2Cu(PO4)2以及Zn2Pb(PO4)2以外，由Zn3Pb(PO4)2·4H2O或者/以及Zn(H2PO4)2的非活性結(jié)晶也可以形成保護(hù)膜。根據(jù)發(fā)明者們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過這樣形成的保護(hù)膜，可以防止鉛的浸出。
此外，在此鉛浸出防止方法中，使用向水中添加以磷酸或是磷酸鹽為主的物質(zhì)形成的溶液作為處理液，磷酸或是磷酸鹽，與含有由用于形成鉻鍍層的6價(jià)鉻構(gòu)成的鉻酸的鉻電鍍液或是含有用于進(jìn)行鈍化的鉻酸的鉻酸鹽溶液相比幾乎沒有毒性。因此，對(duì)于洗凈接觸過處理液的工件的洗凈液或是廢液只做中和或是稀釋處理就可以處置這些洗凈液等。為此，與專利文獻(xiàn)1和JP特開2000-96270號(hào)公報(bào)所公開的含有鉻酸的鉻酸鹽溶液的處置相比，洗凈液等的管理也變得更加簡單了。
本發(fā)明涉及的磷酸是五氧化二磷以不同程度水合生成的一系列酸(P2O5·nH2O)。例如，正磷酸(H3PO4(0.5P2O5·1.5H2O))、偏磷酸(HPO3(0.5P2O5·0.5H2O))等。
此外，作為本發(fā)明涉及的磷酸鹽，可以采用磷酸鋅類、磷酸錳類、磷酸鐵類、磷酸鋅·鈣類等。可以用磷酸二氫鋅(Zn(H2PO4)2)等作為磷酸鋅類的主要成分。另外，還有磷酸鈉(NaH2PO4、Na2HPO4等)、磷酸鋁(Al(H2PO4)3等)、磷酸氨(NH4H2PO4等)等。
本發(fā)明的處理液的磷酸或者磷酸鹽的濃度為0.01～10.0質(zhì)量％是比較理想的。根據(jù)發(fā)明者們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，如果磷酸或者磷酸鹽的濃度為0.01～10.0質(zhì)量％，就很容易在工件的表面形成含磷的保護(hù)膜。
本發(fā)明使用的鉻電鍍液中含有氟化物是比較理想的。因?yàn)殂t電鍍液中形成的鉻酸鉛可以通過氟化物溶解。作為氟化物，可以采用氟化鋅、氟化鋁、氟化銻、氟化銨、氟化硫磺、氟化鈾、氟化氯、氟化鋨、氟化鎘、氟化鉀、氟化鈣、氟化氙、氟化銀、氟化鉻、氟化硅、氟化鍺、氟化鈷、氟化氧、氟化氰、氟化溴、氟化鋯酸鹽、氟錫酸鹽、氟化鍶、氟化鉈、氟化鉭酸鹽、氟化氮、氟化鐵、氟化銅、氟化鈉、氟化鈮酸鹽、氟化鎳、氟化鋇、氟化砷、氟化硼、氟化硼酸、氟化鎂、氟化錳、氟化甲烷、氟化碘、氟化碘酸鹽、氟化鋰、氟化磷、氟化鐳等物質(zhì)。作為氟化物的例如氟化硅，與鉛發(fā)生如下述化10所示的化學(xué)反應(yīng)，形成硅氟化鉛。這樣，可以除去通水路內(nèi)表面含有的鉛。
化10

此外，本發(fā)明的制造方法中，也可以在切削工序后，將切削品浸漬于其他的脫鉛溶液中，進(jìn)行對(duì)切削品的外表面以及通水路內(nèi)表面做脫鉛處理的脫鉛工序。就是說，在采用pH值高的堿液作為其他的脫鉛溶液時(shí)，與上述專利文獻(xiàn)1相同，在本電鍍工序之前，即在切削工序后的脫脂工序中，可以浸漬到pH值高的堿液中。在切削工序后，如果進(jìn)行其他的脫鉛工序，就可以進(jìn)一步除去切削品的外表面以及通水路內(nèi)表面的鉛。但是，如果浸漬到pH值太高的堿液，在損傷水道用器具美觀性的同時(shí)，還需要加厚切削品外表面的電鍍層厚度，從而會(huì)導(dǎo)致制造成本的上漲。因此，調(diào)整pH值時(shí)需要注意。
本發(fā)明的制造方法中，如果對(duì)水龍頭零件用的鑄造品進(jìn)行脫鉛工序、切削工序以及電鍍工序，就可以得到作為本發(fā)明的水道用器具的水龍頭零件。此外，如果進(jìn)入對(duì)鑄造品的脫鉛工序，就可以得到本發(fā)明的水道用器具的鑄造脫鉛品。此鑄造脫鉛品，具有以下特征由用含鉛銅合金制成的、有讓水通過的通水路的、形成水道用器具的粗略形狀的母材部和與此母材部的外表面以及通水路的內(nèi)表面成為一體的、比母材部鉛濃度含量低的低鉛含有層構(gòu)成。低鉛含有層不含鉛是比較理想的。因?yàn)槿绻豌U含有層不含鉛的話，鉛就幾乎不會(huì)溶出到通過水道用器具的通水路的水中。此鑄造脫鉛品的外表面在切削加工后，通過形成電鍍層，成為本發(fā)明的水道用器具。此水道用器具，是由具有使水通過的通水路并用含鉛銅合金制成的母材部，在通水路的外表面形成的電鍍層，和在通水路內(nèi)表面?zhèn)扰c母材部成為一體的、比母材部鉛濃度含量低的低鉛含有層構(gòu)成的。此外，經(jīng)過了保護(hù)膜形成工序的水道用器具，在通水路的內(nèi)表面比低鉛含有層向內(nèi)的內(nèi)表面?zhèn)扔泻椎谋Ｗo(hù)膜。


圖1是實(shí)施例涉及的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法的工序圖。
圖2是實(shí)施例涉及的鑄造品的縱向剖面圖。
圖3是實(shí)施例涉及的圖2所示的鑄造品的A部的放大剖面圖。
圖4是實(shí)施例涉及的鑄造脫鉛品的縱向剖面圖。
圖5是實(shí)施例涉及的圖4所示的鑄造脫鉛品的A部的放大剖面圖。
圖6是實(shí)施例涉及的切削品的縱向剖面圖。
圖7是實(shí)施例涉及的圖6所示的切削品的A部的放大剖面圖。
圖8是實(shí)施例涉及的電鍍品的縱向剖面圖。
圖9是實(shí)施例涉及的圖8所示的電鍍品的A部的放大剖面圖。
圖10是實(shí)施例涉及的水龍頭零件的整體立體圖。
圖11是實(shí)施例涉及的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法的工序圖。
圖12是一般的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法的工序圖。
圖13是專利文獻(xiàn)2的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法的工序圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的具體實(shí)施例、試驗(yàn)以及變形例。
(實(shí)施例)在實(shí)施例的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法中，經(jīng)由圖1所示的工序S10～S60制造水道用器具。首先，在鑄造工序S10中，如圖2所示，得到用JISCAC406(6種青銅)制造的、具有讓水通過的通水路10a的、形成水龍頭零件粗略形狀的鑄造品10。在鑄造品10的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面，如圖3所示，附著著鑄造時(shí)的所謂黑皮等21a。此外，在鑄造品10的外表面殘留的鑄砂21b雖然用噴砂處理等可以去掉，但是殘留在鑄造品10的通水路10a內(nèi)表面的鑄砂21b卻很難像那樣用噴砂處理等去掉。
接著，在圖1所示的脫鉛工序S20中，進(jìn)行將鑄造品10浸漬到脫鉛溶液中的鑄造品10的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面的脫鉛處理。作為脫鉛溶液，使用濃度為5～7％、溫度為40～60℃的鹽酸水溶液作為強(qiáng)酸水溶液，將鑄造品10浸漬于此鹽酸水溶液中2～4分鐘。此時(shí)，鑄造品10，在通水路10a的內(nèi)表面脫鉛的同時(shí)，外表面也進(jìn)行著脫鉛。特別是因?yàn)椴捎昧藦?qiáng)酸水溶液作為脫鉛溶液，不僅鑄造品10的通水路10a的內(nèi)表面以及外表面存在的鉛，甚至連存在于其外表面以及通水路10a的內(nèi)表面深處的鉛也可以被除去。此外，即使外表面以及通水路10a的內(nèi)表面上殘存了黑皮等21a和鑄砂21b，脫鉛工序S20的鹽酸水溶液，可以溶解黑皮等21a，由此除去鑄砂21b。
由此，得到圖4所示的鑄造脫鉛品20。此鑄造脫鉛品20如圖5所示，是由用含鉛銅合金制成的、具有使水通過的通水路10a的、形成水龍頭零件的粗略形狀的母材部21，和在通水路10a的內(nèi)表面?zhèn)扰c母材部21成為一體的、比母材部21鉛濃度含量低的低鉛含有層22，以及與母材部21的外表面?zhèn)瘸蔀橐惑w的、比母材部21鉛濃度含量低的低鉛含有層23構(gòu)成。形成通水路10a內(nèi)表面的低鉛含有層22，由于脫鉛產(chǎn)生了凹凸，但是在成為水龍頭零件產(chǎn)品后向水中的鉛的溶出量變得非常少。另一方面，形成外表面的低鉛含有層23也因?yàn)槊撱U產(chǎn)生凹凸。根據(jù)強(qiáng)酸水溶液的條件，也可能使低鉛含有層22、23不含鉛。另外，在脫鉛工序S20后，進(jìn)行水洗工序。
接著，在如圖1所示的切削工序S30中，對(duì)鑄造脫鉛品20的外表面做約1mm的切削加工，得到圖6所示的切削品30。此時(shí)，調(diào)整閥座和排水口等的尺寸和形狀。由此，如圖7所示，在產(chǎn)生了凹凸的外表而側(cè)的低鉛含有層23被完全地切削而變得平滑。此外，通過脫鉛工序S20除去了在鑄造工序S10產(chǎn)生的黑皮等21a以及鑄砂21b，所以切削工序S30就變得容易。即在切削加工外表面的切削工序S30中，刀具不需要對(duì)黑皮等21a做切削加工，并且也不會(huì)發(fā)生因鑄砂21b產(chǎn)生的磨耗。切削加工通水路10a的內(nèi)表面，調(diào)整閥座等的時(shí)候也是同樣。另外，外表面?zhèn)鹊牡豌U含有層23，因?yàn)楸饶覆牟?1的鉛濃度低，所以使得切削性降低，但是因低鉛含有層23產(chǎn)生的切削性的低下，與因黑皮等21a進(jìn)而因鑄砂21b產(chǎn)生的切削性惡化相比，幾乎不成為問題。特別在切削工序S30中，因?yàn)榍邢鞴ば騍30切削到母材部21，所以因低鉛含有層23產(chǎn)生的切削性的低下不會(huì)產(chǎn)生什么實(shí)質(zhì)性的問題。
并且，在圖1所示的電鍍工序S40中，對(duì)切削品30的外表面施加電鍍層24，得到圖8所示的電鍍品40。此電鍍工序S40，與圖12所示的以往的電鍍工序S94相同，包括前處理工序S95和本電鍍工序S96。
前處理工序S95，包括脫脂工序S95a、陰極電解工序S95b、酸活性工序S95c以及在這些工序間設(shè)置的水洗工序。在這里，在脫脂工序S95a，將切削品30浸漬于pH11的堿液中5分鐘進(jìn)行切削品30的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面的脫脂。此堿液是含有若干g/l氫氧化鈉同時(shí)，還含有表面活性劑和螯合劑的水溶液，其溫度為40℃。此外，在陰極電解工序S95b，在相同的堿液中，將脫脂工序S95a后的切削品30作為陰極，對(duì)切削品30的外表面進(jìn)一步脫脂。進(jìn)而，在酸活性工序S95c中，用室溫、pH2的硫酸水溶液洗凈陰極電解工序S95b后的切削品30，使切削品30的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面活性化。另外，在這些工序間，由水洗工序進(jìn)行切削品30的水洗。
本電鍍工序S96也具有鎳電鍍工序和鉻電鍍工序。在鎳電鍍工序中，使用鎳電鍍液，在酸活性工序S95c后的切削品30的外表面施加鎳電鍍層。此外，在鉻電鍍工序中，使用鉻電鍍液，對(duì)鎳電鍍工序后的切削品30的外表面施加鉻電鍍層。此鉻電鍍液中含有作為氟化物的硅氟化鈉5～10g/l。在此鉻電鍍工序中，通過鉻電鍍液中的鉻酸，使鉻酸與鉛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而除去在通水路10a內(nèi)表面含有的鉛。此時(shí)，在鉻電鍍液中形成的鉻酸鉛，由氟化物溶解。在這些工序之間也進(jìn)行水洗工序。
這樣一來，因?yàn)橛擅撱U工序S20在外表面產(chǎn)生的凹凸在其后經(jīng)過切削工序S30變得平滑，在電鍍工序S40中，即使不加厚電鍍層24也可以呈現(xiàn)良好的外觀。因此，不會(huì)發(fā)生那么多的成本增加。
進(jìn)而，在圖1所示的第二脫鉛工序S50中，將電鍍品40浸漬到第二脫鉛溶液中10分鐘，進(jìn)行電鍍品40的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面的脫鉛處理。作為第二脫鉛溶液，可以使用pH14的強(qiáng)堿水溶液。此第二脫鉛溶液，是含有氫氧化鈉50g/l的水溶液，其溫度為50℃。由此，從通水路10a的內(nèi)表面向水中溶出的鉛的溶出量可以進(jìn)一步降低。此外，在電鍍工序S40后，如果進(jìn)行第二脫鉛工序S50，電鍍品40的外表面被電鍍層24保護(hù)而不能除去鉛，只能進(jìn)一步除去沒有電鍍層24的通水路10a的內(nèi)表面的鉛。因此，在電鍍品40的外表面不產(chǎn)生凹凸，也不會(huì)損傷電鍍層24。此外，因?yàn)榈诙撱U溶液是活性堿液，所以不與含鉛銅合金的銅反應(yīng)，只與鉛反應(yīng)。
并且，進(jìn)行如圖1所示的保護(hù)膜形成工序S60。在此保護(hù)膜形成工序S60中，將第二脫鉛工序S50后的電鍍品40浸漬到處理液中10分鐘。此處理液是0.9質(zhì)量％的磷酸(H3PO4)水溶液，其溫度為50℃。這樣一來，處理液與通水路10a的內(nèi)表面的銅以及/或者鉛發(fā)生反應(yīng)，如圖9所示，在通水路10a的內(nèi)表面形成含磷的保護(hù)膜25。另外，在此保護(hù)膜形成工序S60的前后，也做水洗。這樣就可以得到具有表面形狀良好的外表面的水龍頭零件50(參照?qǐng)D10)。
此后，在水龍頭零件主體50安裝以同樣方式制造的手把51、未圖示的閥體等，形成圖10所示的水龍頭零件。此水龍頭零件，如圖9所示，是由具有使水通過的通水路10a并用含鉛銅合金制成的母材部21，在母材部21的外表面?zhèn)刃纬傻逆嚒ゃt電鍍層24，在通水路10a的內(nèi)表面?zhèn)扰c母材部21成為一體的、比母材部21鉛濃度含量低的低鉛含有層22，和在比低鉛含有層22向內(nèi)的內(nèi)表面?zhèn)鹊暮椎谋Ｗo(hù)膜25構(gòu)成。也可以在母材部21和鎳·鉻電鍍層24之間較薄地殘留有比母材部21的鉛濃度低的低鉛含有層23(參照?qǐng)D5)。此水龍頭零件可以使水在通水路10a內(nèi)流通而被有效地利用。
(試驗(yàn))根據(jù)JISS3200-7(1997年)“水道用器具一浸出性能試驗(yàn)方法”，測定了由水龍頭零件溶出的鉛的原液濃度(mg/l)。并且，算出了鉛的溶出量(mg/l)。水龍頭零件的通水路10a的內(nèi)容量為155ml是比較大的，不利于滿足基準(zhǔn)值。
如表1所示，在試驗(yàn)例1中，使用根據(jù)上述實(shí)施例的制造方法制造的水龍頭零件。此外，在試驗(yàn)例2中，使用了在實(shí)施例的制造方法中通過連續(xù)做2次第二脫鉛工序S50以及保護(hù)膜形成工序S60制造的水龍頭零件。進(jìn)一步，在試驗(yàn)例3中，如圖11所示那樣，使用了在實(shí)施例的制造方法中未經(jīng)第二脫鉛工序S50以及保護(hù)膜形成工序S60制造的水龍頭零件。
另外，在比較例中，使用了圖12所示的用一般的制造方法制造的水龍頭零件。此外，在比較例2中，使用了在圖13所示的專利文獻(xiàn)2的制造方法2中通過實(shí)施10分鐘脫鉛工序S98制造的水龍頭零件。此時(shí)，使用上述實(shí)施例的制造方法中的第二脫鉛溶液除鉛。進(jìn)而，比較例3與比較例2相同，使用了通過實(shí)施15分鐘脫鉛工序S98制造的水龍頭零件。此外，比較例4與比較例2相同，使用了通過連續(xù)做兩次10分鐘脫鉛工序S98以及5分鐘保護(hù)膜形成工序S99制造的水龍頭零件。結(jié)果如表1所示。
表1

如表1所示，試驗(yàn)例1、2中，鉛的溶出量在基準(zhǔn)值0.007(mg/l)以下。因此可知，根據(jù)試驗(yàn)例1、2的制造方法，即使是具有不利于滿足基準(zhǔn)值范圍的大內(nèi)容量的水龍頭零件，都可以在使從通水路10a的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量充分降低的同時(shí)，保持外觀的美觀。另外，試驗(yàn)例3的鉛的溶出量在0.007(mg/l)以上，所以單獨(dú)通過脫鉛處理很難使鉛的溶出量減至0.007(mg/l)以下。
另外，關(guān)于比較例2～4，可知通過長時(shí)間或多次進(jìn)行脫鉛工序S98處理，雖然鉛的溶出量接近了0.007(mg/l)，但是還沒有使鉛的溶出量達(dá)到足夠少。雖然通過增加時(shí)間以及次數(shù)可能會(huì)使鉛的溶出量降至0.007(mg/l)以下，但是恐怕會(huì)增加因工序的增多而引起的制造成本。另外，在比較例1中，鉛的溶出量完全未滿足基準(zhǔn)值。
因此，可知用實(shí)施例的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，在使通水路10a的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量滿足基準(zhǔn)值那樣達(dá)到充分減少的同時(shí)，可以制造出有良好外觀的含鉛銅合金制水道用器具。
(變形例)如圖11所示，在切削工序S30后的電鍍工序S40的脫脂工序S95a(參照?qǐng)D11)中，浸漬到作為其他脫鉛溶液的pH值高的堿液中，由此可以進(jìn)行切削品30的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面的脫鉛處理。如果在切削工序S30后做其它的脫鉛工序，可以進(jìn)一步除去切削品30的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面的鉛。但是，如果浸漬到pH值太高的堿液，在損傷切削品30美觀性的同時(shí)，需要加厚切削品30外表而的電鍍層24的厚度，從而會(huì)導(dǎo)致制造成本的上漲。因此，調(diào)整pH值時(shí)需要注意。
以上的實(shí)施例只是舉例說明而已，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更來實(shí)施。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明，具體適用于水龍頭零件以及其制造方法。
權(quán)利要求
1.一種含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，具有以下工序得到鑄造品的鑄造工序，該鑄造品用含鉛銅合金制造、具有讓水通過的通水路并形成水道器具的粗略形狀；對(duì)該鑄造品的外表面進(jìn)行切削加工得到切削品的切削工序；在切削品的外表面施加電鍍層得到電鍍品的電鍍工序，其特征在于，在上述切削工序之前，將上述鑄造品浸漬到脫鉛溶液中，進(jìn)行對(duì)該鑄造品的上述外表面以及上述通水路的內(nèi)表面做脫鉛處理的脫鉛工序。
2.如權(quán)利要求1所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，上述脫鉛溶液是強(qiáng)酸水溶液。
3.如權(quán)利要求1或2所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，在上述電鍍工序后，進(jìn)行將上述電鍍品浸漬到第二脫鉛溶液中，對(duì)該電鍍品的上述內(nèi)表面做脫鉛處理的第二脫鉛工序。
4.如權(quán)利要求3所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，上述第二脫鉛溶液是活性堿液。
5.如權(quán)利要求3或4所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，上述第二脫鉛工序后，進(jìn)行通過在水中添加以磷酸或是磷酸鹽為主的處理液，在上述通水路的上述內(nèi)表面形成含磷的保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序。
6.如權(quán)利要求5所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，上述處理液的磷酸或是磷酸鹽的濃度為0.01～10.0質(zhì)量％。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的含鉛銅合金制水道用器具的制造方法，其特征在于，上述水道用器具是水龍頭零件。
8.一種水道用器具的鑄造脫鉛品，其特征在于，由用含鉛銅合金制造的、具有讓水通過的通水路的、形成水道器具的粗略形狀的母材部，和在該母材部的外表面?zhèn)纫约吧鲜鐾ㄋ穬?nèi)表面?zhèn)瘸蔀橐惑w的、比母材部鉛濃度含量低的低鉛含有層構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的水道用器具的鑄造脫鉛品，其特征在于，上述低鉛含有層不含鉛。
10.一種水道用器具，其特征在于，在權(quán)利要求8或9所述的水道用器具的鑄造脫鉛品的外表面被切削加工后，形成電鍍層。
11.如權(quán)利要求10所述的水道用器具，其特征在于，在上述通水路的內(nèi)表面比上述低鉛含有層向內(nèi)的內(nèi)表面?zhèn)扔泻椎谋Ｗo(hù)膜。
全文摘要
在使從通水路的內(nèi)表面向水中溶鉛的鉛溶出量充分降低的同時(shí)，可以制造出有良好外觀的含鉛銅合金制水道用器具。在切削工序S30之前，將鑄造品10浸漬到脫鉛溶液中，進(jìn)行對(duì)鑄造品10的外表面以及通水路10a的內(nèi)表面做脫鉛處理的脫鉛工序S20。
文檔編號(hào)C23C22/07GK1759205SQ20048000656
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者福永德明, 村松英雄, 鈴木隆夫, 西川武 申請(qǐng)人:株式會(huì)社伊奈