CN114729420B - 一种Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的Cu‑Ni‑Al烧结合金的制造方法的特征在于,通过在包含Cu、Ni及Al的Cu‑Ni‑Al系合金粉末中加入纯Al粉末并进行混合,制作以质量%计Ni:1~15%、Al:1.9~12%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末,使用该原料粉末进行压粉成形而形成压粉成形体,将该压粉成形体在包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结。
Description
技术领域
本发明涉及适合用于在汽车的油箱中使用的燃料泵的烧结轴承和在废气等高温腐蚀性气氛中使用的排气阀或EGR(废气回流系统)等的轴承的构成材料的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法。
本申请基于2019年12月11日在日本申请的专利申请2019-223927号主张优先权,在此援用其内容。
背景技术
具备使用汽油、轻油等液体燃料的马达式燃料泵的引擎在世界各地都在使用。马达式燃料泵的轴承需要高滑动性和耐磨性。具备马达式燃料泵的引擎所使用的液体燃料的质量因地域而异。
根据世界各地域的不同,有的地域使用含有硫、酸等质量差的劣质汽油。
出于以上说明的理由,马达式燃料泵所使用的轴承也要求高耐腐蚀性。
作为这种用途的轴承材料的例子,已知由具有以质量%计Cu-21~35%Ni-5~12%Sn-3~7%C-0.1~0.8%P的组成的Cu-Ni系烧结合金构成的轴承合金(参照专利文献1)、烧结铝青铜(参照专利文献2、3、4)、以及包含Ni的铝青铜(参照专利文献4)。
另外,同样地,作为在废气等高温腐蚀环境下使用的EGR用轴套所使用的材料,已知有在Cu-Ni-Sn系固溶体或Cu-Ni-Sn-P系固溶体的基体上分散游离石墨的烧结滑动合金(参照专利文献5、6),还研究了铝青铜合金的适用情况(参照专利文献4、7)。
【专利文献1】日本特开2006-199977号公报(A)
【专利文献2】日本特开2013-217493号公报(A)
【专利文献3】日本特开2015-227500号公报(A)
【专利文献4】日本特开2016-125079号公报(A)
【专利文献5】日本特开2004-068074号公报(A)
【专利文献6】日本特开2006-063398号公报(A)
【专利文献7】日本特开2015-078432号公报(A)
在这些以往材料中,关于主要使用于燃料泵的烧结轴承的铝青铜合金,能够期待由相对廉价的Al带来的耐腐蚀性效果。通过使用该铝青铜轻合金,可以将价格高的Ni的添加量控制在6质量%以下,从而降低材料成本。
然而,由于Al粉末和包含Al的合金粉末具有容易氧化的性质,因此难以通过烧结获得烧结体,改善烧结性是一个问题。
也就是说,Al粉末或包含Al的合金在表面容易生成氧化皮膜,由于该氧化皮膜的稳定性高,所以在烧结气氛中氧化皮膜的存在成为阻碍烧结性的主要原因。
为了改善烧结性,将氟化铝、氟化钙等氟化物作为烧结助剂配制在原料粉末中。而且,最好将其成形体放入金属制等的箱子中烧结。另外,作为烧结保护气氛,需要做尽可能选择不易氧化的气体等的调整。
因此,在上述烧结性的改善方法中,烧结效率低,烧结工序费用的成本高。而且,有如下问题:如果烧结助剂在烧结过程中分解而产生氟气体的话,烧结炉材料的劣化就会提前。
在以上的背景下,为了改善铝青铜的烧结性,本发明人经过深入研究发现,在包含Ni的铝青铜系烧结合金中,在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末中加入纯Al粉末进行混合,制作原料粉末对改善烧结性有效。也就是说,当使用这些原料粉末进行压粉成形而形成成形体,并在包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结该成形体时,即使没有添加烧结助剂,烧结也会进行,从而得到强度相对较高的烧结体。
此外,还发现如果根据需要使用氟化铝、氟化钙等烧结助剂,则烧结体的强度会进一步提高。
发明内容
本发明是鉴于以上说明的情况而完成的,目的是提供一种Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,在包含Ni的铝青铜系的烧结合金的制造方法中,通过包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末的组合,即使不使用烧结助剂也能够烧结。
(1)为了解决上述问题,本发明的一个方面的烧结合金的制造方法(以下称为“本发明的烧结合金的制造方法”),其特征在于,通过在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末中加入规定量的纯Al粉末进行混合,制作以质量%计Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末,使用该原料粉末进行压粉成形而形成压粉成形体,将该压粉成形体在包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结。
烧结气氛也可以是包含3体积%以上氢气且包含氮气的还原性气氛。作为该还原性气氛的例子,有氢气和氮气的混合气体和将分解氨气(通过将氨气分解而制造得到的氢气和氮气的混合气体)用氮气稀释而成的氢气和氮气的混合气体气氛等。
此外,在制造轴承产品时,在本发明的烧结合金的制造方法中的烧结后进行精整,接着根据需要也会进行润滑油的浸油。
(2)在本发明的烧结合金的制造方法中,也可以在将由氨气的分解而产生的氢气和氮气的混合气体用氮气稀释而成的包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结。
本发明人发现,关于使用加入规定量的包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末混合而成的原料粉末进行压粉成形而得到的压粉成形体,在烧结过程中具有推进Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末烧结反应的效果。
也就是说,必须是包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末的组合,在除此之外的组合中,例如在合金粉末的成分中没有Al的Cu-Ni二元合金粉末和纯Al粉末的组合中,烧结反应几乎没有进行。其理由可以考虑如下。
在本发明的烧结合金的制造方法中,在烧结工序中,对于由包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末组合而成的原料粉末构成的压粉成形体,在升温至烧结温度880℃~1000℃的过程中途的约660℃(Al的熔点)时,纯Al粉末熔融而生成液相。该液相与包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末表面的润湿性良好,因此会进行金鱼液相烧结的烧结反应。另一方面认为,如果使用不含铝的合金粉末,由于与由纯Al粉末生成的液相的润湿性差,因此即使处于液相烧结状态,烧结也难以推进。
在纯Al粉末的添加量少的情况下,无法获得由液相烧结产生的烧结促进效果,从而无法获得目标强度。在纯Al粉末的添加量过多的情况下,则会出现富铝相,耐腐蚀性降低,所以不优选。
另外,为了使烧结进行,在包含3体积%以上氢气的氢气与氮气的还原性气氛中(例如氢气和氮气的混合气体气氛,或者将分解氨气(由氨气的分解而产生的氢气和氮气的混合气体)用氮气稀释而成的氢气和氮气的混合气体气氛中)烧结是重要的。在该混合气体气氛中,通过烧结由上述的含有包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末的原料粉末构成的压粉成形体,能够打破由纯Al粉末生成的液相在合金粉末表面生成的氧化皮膜,从而能够使烧结进行。因此,可以获得径向抗压强度(圧環強度)高的烧结合金。
(3)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的混合粉末:含有包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末,且以质量%计包含0.9~12%的纯Al粉末。
(4)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的混合粉末:以质量%计包含Cu-1~15%Ni-1~12%Al合金粉末和9~12%的纯Al粉末。
(5)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含1.0~8.0%的石墨。
(6)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.1~0.9%的P。
(7)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.02~0.2%的由氟化铝和氟化钙中的至少一种构成的烧结助剂。
(8)在本发明的烧结合金的制造方法中,作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末之外,还添加Ni粉末、Cu-P合金粉末、石墨粉末和硬脂酸锌粉末中的至少一种或两种以上的粉末。
在本发明的烧结合金的制造方法中,纯Al粉末在与包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末烧结过程中形成液相而进行反应,从而促进在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末之间的烧结。因此,能够获得径向抗压强度高、耐磨性和耐腐蚀性优异的烧结合金。
附图说明
图1是表示由本发明的烧结合金形成的轴承部件的一个例子的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的一实施方式。
图1表示本实施方式的由烧结合金构成的圆筒状的轴承部件1,作为一个例子,该轴承部件1被用作组装在引擎用的马达式燃料泵等中的轴承。
关于构成轴承部件1的烧结合金,作为一个例子,具有以质量%计含有Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成。
虽然没有特别限定,但是构成轴承部件1的烧结合金可以具有以质量%计含有Ni:4~12%、Al:5~14.5%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成,也可以具有以质量%计含有Ni:6~11%、Al:10~14%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成。
作为构成轴承部件1的烧结合金的组织,存在具有如下烧结组织的情况,即,包含Cu、Ni及Al的无定形合金粒子通过多个晶界(包括由纯Al构成的结合相)结合而成的烧结组织。
此外,在以下说明中,表示元素含量的%除非特别指定,否则表示质量%。另外,在本说明书中,对于特定元素的含量范围,在使用“~”规定上限和下限的情况下,除非特别说明,否则为包含上限和下限的范围。因此,1~15%是指1质量%以上且15质量%以下。
为了制造轴承部件1,作为一个例子,首先,通过在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末(例如,Cu-Ni-Al合金粉末)中加入纯Al粉末进行混合,制作以质量%计Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末。作为该原料粉末,使用Cu-Ni-Al合金粉末和纯Al粉末的混合粉末。
Cu-Ni-Al合金是指包含规定量的Ni、规定量的Al及不可避免杂质且剩余部分为Cu的合金。
Cu-Ni-Al系合金是指,其为包括Cu、Ni、Al的合金,并且含有除Ni、Al、Cu及不可避免杂质以外的元素的合金。
作为Cu-Ni-Al合金粉末,例如可以使用Cu-1~15%Ni-1~12%Al合金粉末。通过对该合金粉末添加0.9~12%的纯Al粉末并进行混合,来制备混合粉末(原料粉末)。
此外,在这里使用的原料粉末中,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含1.0~8.0%的C。C的添加可以通过例如将天然石墨粉末以上述比例混合到原料粉末中来进行。
以下,对本实施方式的原料粉末中的各组成比的限定理由进行说明。
“纯Al粉末含量:0.9~12%”
纯Al粉末在与包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末烧结过程中形成液相而进行反应,有助于促进Cu-Ni-Al系合金粉末之间的烧结。纯Al粉末相对于混合粉末(原料粉末)整体的含量小于0.9%会使烧结促进效果不充分,不能获得作为期望的烧结合金的硬度、强度。相反,在纯Al粉末的含量超过12%的情况下,烧结性提高效果虽然是可以预期的,但由于在组织中会出现富铝相,使得耐腐蚀性降低,所以不优选。
虽然没有特别限定,但是纯Al粉末相对于混合粉末(原料粉末)整体的含量可以是3~10%,也可以是4.5~8.5%。
此外,纯Al粉末可以使用雾化法制造得到的粉末。由于用于雾化法的流体有空气、氮气等,所以会混入氧、氮以及来自于在雾化法中使用的炉材和Al原料中所包含的杂质中的不可避免的杂质。
由于纯Al粉末中氧量少会使烧结促进效果提高,所以优选通过使用氮气的雾化法制造纯Al粉末。另外,即使是通过空气雾化法获得的纯Al粉末,如果根据粉末制造条件能够控制为低氧,也能够获得烧结促进效果。如果纯Al粉末中的氧量为0.2%以下,则可以获得烧结促进效果,但是作为雾化粉末中所含的氧量,优选为0.1%以下。
可作为纯Al粉末使用的粉末中所含的Al的含量在97%~100%之间。
“包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末”
作为包含Cu、Ni及Al的合金粉末的一个例子,可以使用Cu-Ni-Al系合金粉末。Cu-Ni-Al系合金粉末与烧结过程中由纯Al粉末产生的液相进行反应,促进了Cu-Ni-Al系合金粉末之间的烧结。
如果Cu-Ni-Al系合金粉末中所含的Ni量小于1%,则烧结促进的效果降低,无法获得期望的硬度、强度,即使添加Ni量超过15%,烧结促进效果也饱和。因为Ni是价格高的元素,所以如果增加Ni含量则成本会变高,所以不优选。
虽然没有特别限定,但是包含在Cu-Ni-Al系合金粉末中的Ni量可以是4~12%,也可以是6~11%。
如果Cu-Ni-Al系合金粉末中所含的Al量小于1%,则在烧结促进方面难以获得效果,如果相对于整体的Al含量小于1.9%,则无法获得作为烧结合金所期望的强度。如果Cu-Ni-Al合金粉末中所含的Al含量超过12%,则合金粉末变硬,会使压缩成形性变差,因此不优选。虽然没有特别限定,但是包含在Cu-Ni-Al系合金粉末中的Al量可以是4~12%,也可以是6~11%。因此,Cu-Ni-Al系合金粉末中所含的Ni量优选在1~15%的范围内,Al量优选在1~12%的范围内。另外,Cu-Ni-Al系合金粉末可以使用通过雾化法制得的粉末。
另外,作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.1~0.9%P。当在原料粉末中添加P时,可以以P含量相对于原料粉末为0.1~0.9%的范围内的方式添加Cu-P合金粉末、Ni-P合金粉末。
虽然没有特别限定,但是上述P含量可以是0.2~0.6%,也可以是0.3~0.5%。
P在促进Cu-Ni-Al系合金粉末粒子之间的烧结方面有效果。在以Cu-P、Ni-P的合金粉末的形式添加的情况下,烧结过程中Cu-8%P在约714℃熔融而形成液相,Ni-11%P在约880℃熔融而形成液相,通过该液相而具有进一步提高先形成液相的纯Al的烧结促进效果的作用。在添加P的情况下,小于0.1%时,看不到烧结促进效果,即使添加超过0.9%,烧结促进效果也饱和,因此不优选。
作为所述原料粉末,可以使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.02~0.2%的由氟化铝和氟化钙中的至少一种构成的烧结助剂,更优选为0.02~0.1%。氟化铝和氟化钙在烧结过程中可以与覆盖Cu-Ni-Al粉末的表面的Al氧化皮膜反应而去除该Al氧化皮膜,从而可以提高烧结促进效果。但是,氟化铝和氟化钙的添加量小于0.02%时,看不到提高烧结促进的效果,其另一方面,即使添加0.2%以上的这些氟化物,提高烧结促进的效果也饱和,反而担心由氟化物产生的气体所带来的影响增大,所以不优选,最好尽量不添加或控制添加量。
另外,在本发明中,作为所述原料粉末,可以使用除了Cu-Ni-Al合金粉末和纯Al粉末之外,还加入Ni-P合金粉末、Cu-P合金粉末、氟化铝粉末和氟化钙粉末中的至少一种或两种以上粉末而成的混合粉末。
在原料粉末中添加Ni粉末时,可以在原料粉末中添加Ni粉末或Ni-11%P粉末,使其与Cu-Ni-Al合金粉末中所含的Ni量合计小于15%。
在原料粉末中添加硬脂酸锌粉末、乙烯双酰胺粉末等模具润滑剂时,可以在原料粉末中以1.5%以下的范围添加。
“制造方法”
稍后将详细描述本实施方式所涉及的烧结合金的制造方法的实施例。作为本发明实施方式的一个例子,将通过在作为基础粉末的Cu-Ni-Al系合金粉末中混合所需量的纯Al粉末而获得的混合粉末用作原料粉末。关于原料粉末,也可以使用追加了前面说明的添加物的原料粉末。
在使原料粉末中的Ni含量增加的情况下,可以添加并混合Ni粉末。同样地,在使原料粉末中含有C的情况下,可以混合天然石墨粉末。同样地,在使原料粉末中含有P的情况下,可以混合Cu-P合金粉末和/或Ni-P合金粉末。在使原料粉末中含有烧结助剂的情况下,可以混合氟化铝粉末、氟化钙粉末。在添加的石墨量为4质量%以下的情况下,可以混合硬脂酸锌、乙烯双酰胺等粉末状的润滑剂。
在制作原料混合粉末的情况下,作为混合的各粉末,优选使用粒径(D50)为10~90μm左右的粒径的粉末。
在按规定比例混合这些粉末以达到前述范围之后,使用V型搅拌机等混合器充分混合这些粉末,并将其作为原料粉末。
将该原料粉末填充到成型模具中,按规定的压力压缩成形,可以获得成形体。作为成形体的形状的例子,可以举出环状的成形体。
接着,将该成形体收容在能够调整气氛的加热炉中,在规定的气氛中以规定的温度加热而烧结。作为烧结时的气氛,可以使用3体积%以上、例如包含5~15体积%氢气的氢气和氮气的混合气体气氛。或者,通过将分解氨气用氮气稀释,可以使用氢气比例为3体积%以上的氢气和氮气的混合气体气氛。烧结温度设为880~1000℃,更优选为920~970℃。
烧结后,如果缓慢冷却,则硬度高的Ni-Al化合物相容易析出,作为滑动部件的初始磨合性会降低。因此,优选烧结后的冷却速度尽可能快。优选的冷却速度为10℃/分钟以上。
冷却后,用规定的压力对烧结体进行精整处理。在本实施方式的一个例子中,通过以规定的压力对冷却后的烧结体进行精整处理,能够获得由具有规定外径、内径和长度的环状的烧结合金构成的轴承部件1。
由该烧结合金构成的轴承部件1具有10~20%左右的气孔率,并且为径向抗压强度90~310N/mm2左右的强度高的烧结合金。
另外,上述的烧结合金由于含有2~15%左右的铝,且含有1~15%的Ni,因此是耐腐蚀性优异的烧结合金,轴承部件1发挥优异的耐腐蚀性。
因此,如果将本实施方式的轴承部件1使用为引擎的马达式燃料泵的轴承,则即使在汽油、轻油等液体燃料中含有很多的硫、有机酸等杂质的环境下使用,也具有能够提供耐腐蚀性优异、能够长期使用的耐久性优异的轴承部件1的效果。另外,如果是本实施方式的轴承部件1,则即使降低烧结合金中包含的Ni量来实现低成本化,也可以通过调整廉价的Al的添加量来维持优异的耐腐蚀性。因此,具有能够提供廉价、耐腐蚀优异、强度高的烧结合金的效果。
因此,上述轴承部件1即使应用为引擎的马达式燃料泵等轴承部件,在暴露于腐蚀性燃料的同时受到轴的滑动的情况下,耐腐蚀性和耐久性也都优异。而且,即使应用为暴露在高温废气中的EGR(废气回流系统)等的轴承,同样耐腐蚀性和耐久性也都优异。
此外,在本实施方式中,使用前述的烧结合金构成环状的轴承部件1,但是本实施方式的烧结合金当然可以广泛地应用为设置在喷嘴机构或阀门机构上的轴部件或棒部件、轴承部件、板等。
本实施方式的烧结合金除了可以作为引擎的马达式燃料泵的轴承部件来利用之外,当然也可以作为设置在暴露于腐蚀性流体的环境中的各种机构部件的构成材料来利用。
烧结合金或由烧结合金构成的烧结体是否是通过本发明的烧结合金的制造方法制造的,例如,可以通过分析烧结合金或由烧结合金构成的烧结体的组成及其截面来确认。
如果烧结合金具有以质量%计含有Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为铜及不可避免杂质的组成,在烧结合金的截面中,相当于Cu-Ni-Al系合金粉末的部分具有与制造中所使用的Cu-Ni-Al系合金粉末对应的组成,例如具有含有1~15%的Ni及1~12%的Al、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成,并且相当于来自纯Al粉末的结合相的部分具有与制造中所使用的纯Al粉末对应的组成,例如具有含有15%以上的Al的组成,则该烧结合金或由烧结合金构成的烧结体可以说是根据本发明的烧结合金的制造方法制造而成。
可以用以往所使用的方法确认烧结合金或由烧结合金构成的烧结体的组成。例如,可以通过高频电感耦合等离子体发射光谱分析法(ICP发射光谱分析法)和荧光X射线分析法(XRF)来确认。
关于烧结合金或由烧结合金构成的烧结体中相当于Cu-Ni-Al系合金粉末的部分和相当于来自纯Al粉末的结合相的部分的组成,可以通过用以往所使用的方法分析其截面来确认。例如,可以通过能量色散X射线分析(EDX、EDS)来确认。
实施例
以下,示出实施例来更详细地说明本发明,但是本发明不限于这些实施例。
作为原料粉末,准备了分别是Cu-5%Ni-5%Al合金、Cu-5%Ni-10%Al合金、Cu-10%Ni-10%Al合金的-100目的合金粉末、-200目的氮气雾化纯Al粉末和空气雾化纯Al粉末、羰基镍粉末、-200目的Cu-8%P粉末、-150目的鳞状石墨粉末和作为烧结助剂的平均粒径10μm的氟化铝和平均粒径1.5μm的氟化钙粉末。
将这些粉末中的多种粉末以成为以下表1的各个例子中所示的规定比例的方式进行混合,再加入0.5%的乙烯双酰胺粉末,用V型搅拌机混合20分钟,获得原料粉末。
将这些原料粉末通过成形压力196~686MPa压制成形,制作出环状的压粉成形体。
接着,使用网带式的敞开炉将该压粉成形体在包含3~15体积%氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结,获得筒状烧结材料。
对所有烧结材料均实施精整,将形状调整为外径φ10mm、内径全长5mm的轴承部件,供后述各试验使用。
在前面的例子中,如表1所示,制作了在原料粉末中没有添加烧结助剂的样品和在原料粉末中添加了烧结助剂的样品。
另外,如表1所示,制作了在原料粉末中混合了石墨粉末的样品、在原料粉末中混合添加了氟化铝(AlF3)粉末和氟化钙(CaF2)粉末作为烧结助剂的样品、在原料粉末中混合添加了Ni粉末的样品。
“气孔率”
根据阿基米德法、JIS Z2501:2000烧结合金属材料-密度、含油率及开放气孔率试验方法测定气孔率。
“径向抗压强度”
对前述具有环状的轴承部件从径向方向施加负荷,将样品破坏时的试验负荷作为径向抗压强度。径向抗压强度优选在80MPa以上。
“由腐蚀试验得到的质量变化率”
在汽油中添加规定量的由RCOOH(R是氢原子或烃基)表示的羧酸,制作了设想为疑似劣质汽油的有机酸试验液。将该有机酸试验液加热到60℃后,将本发明例和比较例的轴承浸渍在有机酸试验液中300小时。然后,测定浸渍于有机酸试验液之前的轴承的质量和浸渍后的轴承的质量的变化率。
将以上试验结果显示于表2、表4中,并在表5中显示配制原料粉末的整体组成(质量%)。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
根据表1~表5所记载的结果可知,在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al合金粉末中混合纯Al粉末,制作以质量%计Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末,将使用该原料粉末的压粉成形体在包含3~15体积%氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结时,可以使烧结进行,从而可以获得径向抗压强度高、耐腐蚀性优异的烧结合金。
与之相对,如在表3和表4中显示的比较例1所示,不使用包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al合金粉末,而使用在纯Al粉末中加入了石墨粉末和Cu-Ni粉末的原料粉末的样品的径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也很大。如比较例2那样不使用Cu-Ni-Al合金粉末,而使用在纯Al粉末中加入了石墨粉末、Ni粉末和Cu-Ni粉末的原料粉末的样品的径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也较大。
比较例3是Cu-Ni-Al系合金粉末中的Al含量少、纯Al粉末的混合量也少的样品,由于配制原料粉末整体中的Al含量少,因此径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也较大。
比较例4是Cu-Ni-Al系合金粉末中的Al含量少、配制原料粉末整体中的Al含量少、含有较多P的样品,径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也较大。
比较例5是Cu-Ni-Al系合金粉末中的Ni含量少、配制原料粉末整体中的Ni含量少的样品,径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也稍大。
比较例6是Cu-Ni-Al系合金粉末中的Al含量多、烧结气氛中的氢量少、在烧结温度较高的条件下制作得到的样品,径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也稍大。
比较例7是纯Al粉末混合量少的样品,径向抗压强度不足,由腐蚀试验得到的质量变化率也稍大。
比较例8是纯Al粉末混合量多的样品,虽然径向抗压强度优异,但是由腐蚀试验得到的质量变化率较大。
比较例9是石墨粉末的混合量多的样品,径向抗压强度降低。
从这些实施例与比较例的对比明确可知,通过将纯Al粉末加入包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末中混合,制作以质量%计Ni:1~15%、Al:1.9~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末,将该原料粉末的压粉成形体在含有3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结,可以获得径向抗压强度高、耐腐蚀性优异的烧结合金。
产业上的利用可能性
纯Al粉末在与包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末烧结过程中形成液相而进行反应,从而促进了包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末之间的烧结。因此,可以获得径向抗压强度高、耐磨性和耐腐蚀性优异的烧结合金。
符号说明
1轴承部件
Claims (6)
1.一种Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,通过在包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末中加入规定量的纯Al粉末进行混合,制作以质量%计Ni:1%~15%、Al:1.9%~15%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的原料粉末,使用该原料粉末进行压粉成形而形成压粉成形体,将该压粉成形体在包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结,
作为所述原料粉末,使用如下的混合粉末:以质量%计包含Cu-4%~15%Ni-1%~12%Al合金粉末和0.9%~12%的纯Al粉末。
2.根据权利要求1所述的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,在将由氨气的分解而产生的氢气和氮气的混合气体用氮气稀释而成的包含3体积%以上氢气的氢气和氮气的混合气体气氛中烧结。
3.根据权利要求1或2所述的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,作为所述原料粉末,使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含1.0%~8.0%的石墨。
4.根据权利要求1或2所述的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,作为所述原料粉末,使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.1%~0.9%的P。
5.根据权利要求1或2所述的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,作为所述原料粉末,使用如下的原料粉末:除了所述组成之外,以质量%计还包含0.02%~0.2%的由氟化铝和氟化钙中的至少一种构成的烧结助剂。
6.根据权利要求1或2所述的Cu-Ni-Al系烧结合金的制造方法,其特征在于,作为所述原料粉末,使用如下的原料粉末:除了包含Cu、Ni及Al的Cu-Ni-Al系合金粉末和纯Al粉末之外,还添加Ni粉末、Cu-P合金粉末、Ni-P合金粉末和石墨粉末中的至少一种或两种以上的粉末。
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