CN105980586B - 润滑剂相容的铜合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及润滑剂相容的铜合金，所述铜合金包括以重量百分数计的：54‑65％的铜、2.5‑5.0％的铝、1.0‑3.0％的硅、2.0‑4.0％的镍、0.1‑1‑5％的铁、≤1.5％的锰、≤1.5％的锡、≤1.5％的铬、和≤0.8％的铅，剩余物为锌及伴随不可避免的其它杂质，游离硅以至少0.4％的量存在于合金基体或包含硅的非硅化物相中。用于制备这样的铜合金的方法包括热处理步骤，其如此进行，使得游离硅在基体或在包含硅的非硅化物相中的含量对应于至少0.4％。本发明还涉及包括至少一个由这样的铜合金制造的齿轮组件的齿轮。
Description
本发明涉及润滑剂相容的铜合金，所述铜合金特别合适用于制备与润滑剂接触的负载(承受)摩擦(reibbelasteten)的齿轮组件例如同步环，以及用于制造这样的齿轮组件的方法和具有这样的齿轮组件的齿轮。
为了开发用于制造处于油中的承受摩擦的具有改善的耐腐蚀性工件或组件例如同步环的铜合金，必须考虑整个摩擦体系。除了靠近表面的合金的层之外，这涉及润滑剂的组成，特别是其中所包含的添加剂，以及相对摩擦面的材料。此外，在摩擦负荷(Reibbelastung)下产生的局部温度分布和润滑剂的老化行为会影响腐蚀磨损。
在铜合金的工件上，主要由润滑剂添加剂组成的吸附层在摩擦载荷下经过与润滑剂的短暂接触后就会形成。在热机械载荷的情况下，在吸附层下方形成由吸附层和靠近表面的合金成分的相互反应的组分构成的反应层。在该过程中，所述吸附层和反应层在铜合金工作件上形成外边界层，在所述外边界层下方存在数微米厚的内边界层。由于临近外边界层，该层受到作用于表面的机械载荷以及受到在反应层中进行的化学转化过程的影响。基底合金的氧化过程和扩散过程可在内边界层的区域中影响反应层的形成。
许多润滑剂包含添加剂例如含硫和磷的添加剂，其可在相应的热机械载荷下通过摩擦接触而具有腐蚀性，其继而造成工件寿命的不可小视的减少。已为减少润滑剂中硫成分的腐蚀作用而提出铜合金。由JP S 60162742 A已知用于涡轮增压机的轴承的铜合金，其由以重量计的57-61％的Cu、2.5-3.5％的Pb组成，其中Fe和Zn可作为杂质存在。稳定的CuS层据说在摩擦表面形成。
EP 0 872 565 A1描述了，当除Cu和Zn之外将10-70重量％的镍成分以及可氧化的合金成分(Zn、Mn、Al和Si)引入合金时，可减少铜合金的硫腐蚀。通过氧化层将抑制硫化铜层的形成。由EP 1 281 838 A2已知，由于润滑油中的硫含量而产生的腐蚀可通过选定的Cu/Zn比率抵消。此外，添加Mn、Al、Si来改善合金的硬度，其中主要形成结晶的锰硅化物硬质相。因此，优选的是，在该先前已知的合金中使用最高达7％的高Mn合金含量。JP S61117240 A提出具有如下重量含量的铜合金：54-64％的Cu、0.5-3％的Si、0.5-2％的Al、3-7％的Mn和剩余物Zn，其中硬质相沉积物(Hartphasenausscheidung)以锰硅化物的形式存在。合金减少了硫化铜层的形成，使得这些作为用于涡轮增压机的轴承材料在高的排气温度下显示出较低的腐蚀倾向。
此外，由DE 41 01 620 C2已知了相对于含硫的润滑油具有降低的腐蚀倾向的铜合金。合金组合物由11.5-25重量％的Zn、5-18重量％的Pb、1-3.5重量％的Mn、0.3-1.5重量％的Si组成。在由纯α相构成的结构中，铅含量均匀分布。此外，如此添加硅和锰合金成分，使得它们按化学计量比存在以形成锰硅化物，从而防止游离硅结晶出来并造成脆化。
对于承受摩擦的工件例如同步环，硬质相沉积物增强了表面硬度并由此减小了磨损率。在使用润滑剂的摩擦体系中，显示对磨损过程和平滑处理具有最大耐性(抗性)的硬质相沉积物在表面附近的区域中形成具有高机械应力的在其中可出现局部高温的空间受限的区域。反应层的形成和分解过程在工件的这些特别是机械负载和热负载的区域中被加速，使得硬质相沉积物从腐蚀的立场看不是没有问题的。这里应该指出的是，对于粗粒度的硬质相沉积物，在机械载荷下内和外边界层的大部分会被破坏，这继而增加了腐蚀点(korrosiven Lochfraβ)。
为了抵消这样的过程，US6,793,468B2提出包括如下的铜合金：54-64重量％的Cu、0.2-3重量％的Si、0.2-7重量％的Mn、0.5-3.5重量％的Al和剩余物Zn，其中结晶的锰硅化物作为铜合金基体中的伸长的取向结构存在。为了实现所提及的目的，硬质相的取向必须设置在相对于待支撑的旋转轴和/或相对主体的轴向上。对于该构思的进一步发展，DE 10 2011 004 856 A1提出加速可负载的硫化物膜的形成，所述膜防止了在与热的润滑油接触时的滑动的(abgleitenden)相对面的卡住。用于该目的的铜合金包含25-45重量％的Zn、0.3-2重量％的Si、1.5-6重量％的Mn和剩余物铜，其中存在定向排列的结晶的锰硅化物化合物。这些沉积物的密度在此这样选择，以便于产生5-30μm的平均粒间距，其在与热的润滑油接触时导致结构热应力，从而加速期望的硫化物膜在组件表面上的形成。
关于经受摩擦的组件的改善的耐腐蚀性，基底的各个合金成分对与反应层相邻的内边界层的组成和宏观结构的影响是相关的。在这点上，EP 0 709 476 B1提出烧结的铜合金作为在含磷和硫组分的润滑剂环境中的摩擦材料，为此形成选自FeMo、FeCr、FeTi、FeW、FeB和Al2O3的金属间硬质相。此外，存在具有至少30μm的平均孔径的多孔结构，其以至少20体积％的量存在。所述合金由如下组成：5-40重量％的Zn、5-40重量％的Ni、1-5重量％的Si、0.1-5重量％的Al、0.5-3重量％的Pb和优选地3-20重量％的量的Sn以及剩余物为铜。硫化铜的形成被大量的锌和镍抑制。此外，还形成改善摩擦系数的镍硅化物。
另外的铜锌合金由DE 10 2005 059 391 A1、DE 42 40 157A1或CH 223 580而已知。这些合金也用于制备在油环境中使用的黄铜组件例如同步环。配制这些合金，使得其中所含的硅充分(完全)进入硫化物的形成中。因为锰是形成硅化物的优选物质，因而示例性合金中所提及的的锰的量相应地高并且一般显著超过2重量％。使硅含量适合于硅化物形成物的部分并且其中涉及在以上参考的文献中给定的具有最大1重量％的示例性合金。
在许多情况下，伴随着减少对摩擦表面的腐蚀并减轻磨损的目的将添加剂添加至润滑剂。这样的腐蚀抑制剂(抗磨活性成分)的实例是例如二烷基二硫代磷酸锌。在反应层中，由该添加剂形成保护表面的磷酸盐玻璃。为此，理想地进行合金元素与添加剂的配体的交换以及基底阳离子的引入，从而形成可负载的反应层。然而，保护表面的反应过程取决于基底材料的内边界层的组成。此外，另外的添加剂对所述过程具有影响，因为它们在粘附层中于某些情况下充当相对于粘附竞争性地保护表面的(bezüglich der Anhaftungkonkurrierend zu den schützenden)添加剂。此外，合金结构和反应层中的在散热和局部温度峰方面的热过程对于层建立和分解过程也是重要的。因此，取决于各个现有的摩擦体系，腐蚀抑制剂的参与可甚至在某些情况下导致不需要的摩擦层的化学分解过程。因此目前已知的耐腐蚀的铜合金在各自的情况下适应于非常特定的润滑剂体系。
如果改变润滑剂中的添加剂组合物，则整个摩擦体系都会被影响，其中相互作用的化学反应在摩擦配对的金属表面处被改变。因此，反应层的形成也受到这样的添加剂的影响，其不以摩擦面的表面改性(改变)为目的，而是主要出于保护或改善基础油的目的而被添加进润滑剂。此外，存在影响润滑剂老化过程的可能性。在此，氧化过程起作用或产生添加剂的分解产物，其除了，除了吸收磨损颗粒之外还影响与摩擦面上的吸附层的交换。
除了添加剂组合物的改变之外，替换润滑剂的基础油也导致摩擦体系中的根本改变。目前，通常将矿物油、加氢裂化油或合成油例如聚α烯烃或酯形式的基础油用于被改性用作齿轮油的润滑剂。为了满足生物相容性润滑剂的要求，用植物油或动物脂肪替代基础油可导致粘附性能方面的根本改变，因为植物油典型地具有高的极性并且因此促进对金属表面的亲和性。由润滑剂特别是其基础油的交换造成的摩擦体系的改变，至今主要导致对于摩擦配对的合金组合物进行调整以维持防止腐蚀效果的必要性。
因此，本发明的目的在于提供对范围广泛的不同润滑剂、特别地不同基础油和各种润滑剂添加剂具有高的耐腐蚀性的铜合金。对不同摩擦体系的低的腐蚀倾向的性质应与良好的机械性质相结合。在此，合金必须特别地具有高的强度。此外，其应具有低的磨损并且特别地对在与钢的摩擦配对中用作同步环的应用具有高的、尽可能可调节的(anpassbar)摩擦系数。
根据本发明，该目的是通过如下铜合金来实现的，其包括以重量计的：
其中游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％且特别优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中。
当在本发明的说明书的上下文中提到不可避免的杂质时，在此应该指出的是，这些是通过使用回收的材料而引入熔体中的元素，其中每种被当做杂质的含量元素最多不超过0.5重量％的量的最大值并且杂质总计必须不超过1.5重量％。优选地尝试最小化基于元素的和总计的杂质。
根据本发明的合金(特殊黄铜合金)和/或由其制造的工件即例如同步环的特征在于对范围广泛的润滑剂体系的高的油相容性。在此已认识到，根据本发明的合金在摩擦和热应力下于不同的摩擦体系中形成特别稳定的反应层，其中内边界层的磨平(Einebnung)和磨损过程均显著放缓。边界层的稳定性由所选择的合金组分Si、Cu和Zn之间的比率得出。游离硅的含量相比合金组分铜和锌之和的比率是特别重要的。锌组分的作用被认为，通过为快速地形成层和恢复提供足够的反应性来稳定反应层。由于硅组分造成部分的不利影响。在这里重要的是，游离的、未结合进硅化物的硅以至少0.4％的重量含量以溶解的形式存在于基体或含硅的非硅化物相中。当游离硅的含量在为0.15重量％的各杂质的阈值之上时，则已产生有利的效果。0.4％的最小重量含量导致反应层的显著的稳定化。甚至更高的游离硅的含量，优选地至少0.5％和特别优选地至少0.6％增强了对反应层的形成所希望的效果，其中上限由对合金的可加工性的要求给出。应避免产生在机械方面导致不利的合金性能的富硅的γ相。因此，优选地将游离硅的重量含量限定至最高达2％且特别优选地限定至最高1.5％。在所选择的上限的情况下，对于绝对硅含量，可导致开裂的应力在合金铸造时被抑制，并且维持了有利的合金断裂硬度(合金断裂强度)此外优选的是，将合金组分锌和绝对硅含量间的重量比选择在10-40的范围且优选在20-35的范围内。如果考虑合金基体中的锌含量相对于游离硅的含量，则商在15-75之间和优选地在20-55之间。调节下文中提到的提高反应性的组分锌和影响反应速率的游离硅的含量间之间平衡，使得能够有选择性地进行与涉及的润滑剂添加剂有关的反应层的形成。游离形式的硅充当抵抗其它合金组分的氧化的抑制剂，特别地减少锌的氧化倾向，使得仅在很小的程度上形成氧化锌层并替代元素形式的锌掺入反应层。另外，据认为，特殊黄铜中的游离硅降低了第三元素的扩散速率并且同时减少了合金内的热转移。这如下地影响了反应层形成的动力学，即合成过程被减缓然并且同时更有选择性地进行。代替具有高的氧化锌含量的氧化层的形成，形成了缓慢生长并且稳定的反应层，其中作为反应物得到的元素锌选择性地与各润滑油的添加剂反应，而大多数目前已知的油添加剂仅在较小的程度上被纳入到反应层中。因此，反应层的形成没有被完全抑制，而是由于通过溶解在基体或含硅相中的游离硅的抑制剂作用和锌的含量提高的反应性而发生选择的层生长。这种相互作用导致了，只有特定的具有表面改性作用(Wirkung)的润滑剂添加剂才会影响反应层的建立。这解释了由根据本发明的合金制备的工件例如由其制造的同步环的耐腐蚀性的宽带性质(宽泛性质，Breitbandigkeit)，因为大多数油添加剂可以对层形成过程无不利影响的方式被使用和替代。从这个意义上说，用于由根据本发明的合金制成的工件例如同步环的摩擦体系相对于用于各种润滑剂变型的反应层保持不变或几乎不变。对于在不同的润滑剂环境中的使用，仅需确保不使用对摩擦体系会产生不利影响的特定的添加剂或添加剂组合物。在过去已知的合金的工件中总是只能使用非常特定的润滑剂，而对于由根据权利要求的合金制成的工件，仅有个别的润滑剂和/或润滑剂组合物无法实现预期的结果。因此，由根据权利要求的合金制备的工件具有宽带的(宽泛的，breitbandig)与油的相容性。对于由根据权利要求的合金制成的工件，为形成反应层而接受经受机械应力的最外层上的磨损，从而形成稳定的反应层。这与避免磨损、甚至初始磨损的常规流程相反。在已导致要求保护的发明的调查中，发现，为了获得稳定的反应层，不仅需要控制层生长，还包括控制层厚度和层组合物。从组件反应层的稳定形成的角度而言与反应层相邻的内边界层的稳定也是重要的。通过添加硅，观察到界面层改善的机械稳定性，其特别地提高了耐点蚀磨损性(Widerstand gegen fressenden Verschleiβ)。该作用通过金属间硬质相的沉积被额外地增强，其中对于根据本发明的合金可存在包括硅化物和铝化物的混合物，其中除硅或铝之外还包括合金组分锰、铁和镍以及任选的元素铬。在此，所选择的合金中的铝含量导致原铝金属间相(Aluminium intermetallische Phasen)的形成，并因此捕获了形成硅化物同样所需的元素。结果是，硅含量保持过量并且可作为溶解在合金基体中的游离硅而存在。由此，对于本发明优选的实施方案，调节合金成分的重量比，使得铝含量超过铁、锰、镍和铬的含量之和的化学计量比。对于本发明的多组分体系，不仅仅由高得足以使铝化物在与硅化物的竞争中形成的铝含量得到0.4％、优选地至少0.5％和特别优选地至少0.6％的游离硅的所需的最低含量。另外的对硅的溶解度的影响因素还导致合金结构的调节，其可通过绝对锌含量来控制。如果仅存在或主要存在β-黄铜，那么在合金基体中产生对硅的良好地溶解度。在给定的合金限度内，组合的含量是可能的，其中α相在600℃以下是热力学稳定的，游离硅溶解在该α相中，但程度比在β相中溶解的程度低。同样，0.4％、优选地至少0.5％和特别地优选地至少0.6％的游离硅的所需的最低含量通过如下调整：在合金熔化和可能地其它加热成型和退火步骤之后通过所选择的冷却条件将β相成分冻结。其它控制硅在合金基体中的溶解度的可能性还在结构调节的情况下获得，对于该结构调节产生Cu-Zn-Al-Si混合晶体形式的κ相，其以精细的相沉积的形式存在。通过这种措施，硅可从(α+β)混合晶体捕获。为了影响κ相的形成，可进行伴有受控冷却的再退火(Nachglühen)。此外，任选的元素铬也影响相平衡，从而对于合金的优选的实施方案，铬仅作为不可避免的杂质存在。
钴可以最多1.5重量％的量存在于合金中。然而，其中钴含量≤0.7重量％或不含或几乎不含钴的合金的实施方案是优选的。
最多0.8重量％的铅含量基本上被当做杂质。令人吃惊地发现，即使不含Pb，也能实现所述的合金的特殊的油相容性。这对于背景技术而言是令人吃惊的，因为现有技术的合金为实现油相容性而不能没有一定量的Pb。在这些实施方案的范围内，根据本发明，不含Pb的合金被认为是Pb含量<0.1重量％的合金。
令人吃惊地发现，尽管与所讨论的类型的先前已知的合金相比，在用本发明的合金制备的组件中锰含量低，但仍形成了足够量的硅化物，以将所需的耐磨性赋予该组件。这个发现是令人吃惊的，因为锰是优选的形成硅化物的元素，并且对应的主流观点是：为获得所需的硅化物含量，锰含量因其对硅化物形成的亲和性而必须相应地高。使用根据本发明的合金已成功地将其它元素例如镍和/或铁引入硅化物的形成中，尽管它们相比于锰具有显著更低的对硅化物形成的亲和性。在该背景下，根据权利要求的合金还包括铝作为合金成分，可形成包括元素铁和/或镍的铝化物，但是其中对硅化物形成的亲和性是主要的。
在这方面，令人吃惊地，使用这种合金实现了，元素对硅的不同的亲和性的巧妙利用不仅确保了在制得的组件中包含足够的硅化物，还确保在其中包含所需的游离硅。
由根据本发明的合金组合物制备的工件在与润滑剂的相互作用中确保了内边界层的建立，除高的热和机械稳定性之外的反应层的良好粘附。据认为，该出乎意料的性质是适合的扩散能力的结果，其一方面影响了反应层的层生长以及另一方面开放了使用自润滑组分作为额外的防腐蚀保护的可能性。将锡添加至根据本发明的合金组合物的目的在于，其通过扩散到达摩擦表面并在那里起到自润滑的作用。
为了制备根据本发明的合金，优选地在结合合金组分之后进行成型和热处理，使得能够形成具有至少70％且优选地超过80％的基体含量的β相。除了硅在合金基体中的溶解度改善之外，还导致高的工件硬度和高的耐磨损性，从而没有必要对许多应用进行最终的沉积硬化在该情况下，可减少任选成分钴在合金中的量。优选的是，可完全省去钴直至不可避免的杂质。在这方面，令人吃惊地发现，对于低于0.7％的钴的重量含量，所需的合金组合物的宽泛的油相容性被进一步改善。因此可推测，在本发明的多组分体系中，在钴成分和铁成分之间以及还与铬存在相互作用，其对游离硅的含量产生间接影响。使用优选的具有以下重量含量的铜合金可实现上述合金的正面性质的提高：
其中游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％且特别优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中。
使用优选的具有以下重量含量的铜合金可实现上述合金的正面性质的进一步改善：
其中游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％且特别优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中。
在以上所述的根据本发明的铜合金和/或由其制备的工作件的优点的背景下，可以看出，该合金特别适用于制备在油环境中使用的组件，如例如同步环、轴承件等。这意味着，不仅在产品为摩擦对的摩擦配对例如同步环的情况下，而且在组合例如配对中提供的其它组件如例如轴承的那些(轴向轴承或径向轴承)的情况下，可实现由该合金制备的产品的正面性质。这些另外的应用还包括用作轴承件的轴套。在此，应理解，，特别地在将它们暴露于至少暂时缺乏润滑的油环境的情况下实现由这样合金制备的工件的特殊性质。即使以上所述的正面性质在整个根据权利要求的带宽上建立，由下列组成构成的合金由于强度标准而优选地用于轴承件，特别地在由其制成的组件暴露于较高的机械负荷的情况下(给出的量以重量％计)：
其中游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％且特别优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中。
以下呈现的实验是用半成品进行的，所述半成品具有下列合金组分(给出的量以重量％计)：
所调查的具有以上合金组成的经挤出的半成品具有高的韧性、高的断裂伸长率和足够的强度。在此，可获得硬度HB2.5/62.5在250-270的范围内的工件和/或半成品。因为该强度水平对许多应用是足够的，所以由该合金制备的工件不需要任何随后的硬化。在由先前已知的合金制成的工件的情况下，这样的硬度只能通过另外的硬化步骤实现。拉伸测试在650-750MPa的范围内显示出0.2％的伸长极限。此外，根据本发明的合金具有≥0.1的滑动摩擦值(Gleitreibungswert)。根据图1可见，A实验以润滑剂钛EG 52512进行，B实验以润滑剂BOT 350M3进行以及C测量以BOT 402作为润滑剂进行。在由根据本发明的合金制备的半成品上通过扫描电子显微镜(REM)测定游离的、不以硅化物的形式结合的硅的量。图2示出了具有用于借助于x射线光电子光谱(EDX)的分析的经标记的测量点的显微照片。下表给出了这种情况下测定的对于所选择的测量点/测量面的游离硅的含量，所述测量点/测量面可布置合金基体并因此位于金属间硬质相的外侧：
此外，具体地进行了在此未呈现的扫描电子显微研究，其根据REM-EDX测量在选择的合金组成的整个范围确认了游离硅的存在。在此，测量到至少0.6重量％的游离硅含量。图3示出了使用试验合金在以上提到的具有宽泛的油相容性的润滑剂A(钛EG 52512)、B(BOT 350M3)和C(BOT 402)中进行的磨损实验的结果。在所有的润滑剂体系中，检测到稳定的反应层的建立，其中所述实验在80℃的油温度、50MPa的表面压力和1m/s的滑动速度下进行。在经过100km的摩擦距离后，耐磨性在140-170km/g的相对窄的范围内。令人惊奇的是，在上述的磨损实验中，样品件不仅显示出特别宽泛的油相容性，而且在各自情况下地耐磨性也是高的，并且尽管使用了不同种类的油，所测定的耐磨性的带宽仍是相对窄的。
具有可比性的结果也可以不含Pb的变型获得。不含Pb的合金的变型最终适用于制备使用目的与例如由以上所述的包含Pb的合金变型制备的半成品或组件相同的半成品或组件，，但是它们具有如下优势，即它们是不含Pb的。有时，这主要出于环境方面的原因而被要求。具有如下以重量％计的元素的合金组合物适用于该目的：
其中游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％且特别优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中。
依据两种不同的合金类型，由该合金组进行油相容性测试，所述不同的合金类型在其镍和铝的含量上彼此不同。有趣的是，使用这些合金实现的油相容性测试显示，尽管不存在铅作为合金成分，但是油相容性对应于(等同于)如上述包含Pb的合金所呈现的那些。在此，涉及下列合金类型(给出的量以重量％计)，其中在各自情况下游离硅以至少0.4％、优选地至少0.5％和特别地优选地至少0.6％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中：
合金类型1
合金类型2
具体的合金类型1的样品在其油相容性方面被测试，其具有下列组成(给出的量以重量％计)：
合金类型2的测试样品的组合物具有如下组成(给出的量以重量％计)：
可用已知的加工步骤由这样的合金制备作为轴承件的衬套。这包括下列步骤：
-挤压管状原材料(Rohrvormaterial)
-软性退火挤压的管状原材料
-最多将软性退火的管状原材料冷拉伸(Kaltziehen)5％、优选地2-3％
-热消除经冷拉伸的半成品的应力。
Claims (15)
1.润滑剂相容的铜合金组件，其包括以重量％计的：
其中游离硅以至少0.4％且至多2％的量存在于合金基体或含硅的非硅化物相中，并且锌和游离硅之间的重量比为15至75；以及在合金混合物中，β相以大于80％的量存在并且不存在富硅的γ相。
2.根据权利要求1的铜合金组件，其包括以重量％计的3.0-5.0％的铝、0.5-1.5％的铁、和≤0.7％的锡。
3.根据权利要求2的铜合金组件，其包括以重量％计的56-60％的铜、3.0-4.0％的铝、1.3-2.5％的硅、3.0-4.0％的镍、0.5-1.5％的铁、0.1-1.5％的锰、和0.3-0.7％的锡。
4.根据权利要求1或2的铜合金组件，其包括以重量％计的59-62％的铜、3.5-4.5％的铝、1.2-1.8％的硅、2.5-3.9％的镍、0.7-1.1％的铁、0.7-1.0％的锰、和0.05-0.5％的锡、和≤1.0％的铅。
5.根据权利要求1或2的铜合金组件，其特征在于，游离硅的含量为至少0.65重量％。
6.根据权利要求1或2的铜合金组件，其特征在于，锌和游离硅之间的重量比在20至55的范围内选择。
7.根据权利要求1或2的铜合金组件，其特征在于，铝含量超过铁、锰、镍和铬的含量之和的化学计量比。
8.根据权利要求1或2的铜合金组件，其特征在于，元素Ni+Fe+Mn之和与Si的比率为≤3.45。
9.根据权利要求1或2的铜合金组件，其特征在于，铅作为杂质以最多0.8重量％的量参与合金的形成。
10.根据权利要求8的铜合金组件，其特征在于，元素Ni+Fe+Mn之和与Si的比率为≤3.25。
11.由根据前述权利要求之一的铜合金制备工件的方法，其特征于，执行至少一个热处理步骤和随后的冷却，使得游离硅在基体或在含硅的非硅化物相中的含量对应于至少0.4％。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，热处理步骤的过程控制和随后的受控冷却产生具有至少80％的相含量的β相。
13.根据权利要求11或12的方法，其特征在于，由所述合金制备用于齿轮的同步环。
14.具有至少一个承受摩擦的铜合金组件的齿轮，所述铜合金组件由根据权利要求1-10之一中的铜合金制成，所述齿轮包括齿轮箱，其中将由铜合金制成的齿轮组件布置在齿轮油环境中，所述齿轮组件具有在其承受摩擦的表面上的反应层，其包括齿轮油中所含的添加剂和游离的存在于基体或含硅的非硅化物相中作为反应元素的硅或其反应产物和/或分解产物。
15.根据权利要求14所述的齿轮，其特征在于，所述铜合金组件为同步环。
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