DE102006042950B4 - Teilchendispersions-Kupferlegierung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Teilchendispersions-Kupferlegierung, umfassend Teilchen, die in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, wobei in einem willkürlichen Querschnitt ein durch die Teilchen eingenommener Flächenanteil 10 bis 20% beträgt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Herstellen eines gemischten Pulvers durch Mischen eines Cu-Legierungspulvers und eines Co-Legierungspulvers bei einem Gewichtsverhältnis von Cu-Legierungspulver zu Co-Legierungspulver von 99 bis 85:1 bis 15, wobei das Cu-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 6 bis 12 Gewichtsprozent Ni, 2 bis 5 Gewichtsprozent Si, 1 bis 10 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 2 bis 10 Gewichtsprozent Co, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent Al, 0,3 bis 1,2 Gewichtsprozent P, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sowie Cu als Rest enthält, und wobei das Co-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 20 bis 35 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 1...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilchendispersions-Kupferlegierung, in welcher Teilchen in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • In einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs wird das Verbrennungsgas nach Maßgabe der Vor- und Zurückbewegung eines Kolbens in einer Zylinderbohrung erzeugt. Die Brennkraftmaschine ist mit einer Auslassöffnung versehen, um das Verbrennungsgas auszulassen. Die Auslassöffnung wird durch ein Ventil geöffnet/geschlossen.
  • Die Auslassöffnung ist mit einem Ventilsitz versehen, um gegenüber Verbrennungsgas abzudichten. Das Ventil, welches nach Maßgabe einer Öffnungs-/Schließbetätigung der Auslassöffnung eine Vorwärts-/Rückwärtsbewegung ausführt, gelangt in Gleitkontakt bzw. Anlage mit dem Ventilsitz. Es ist daher wünschenswert, dass der Ventilsitz von hervorragender Abriebsfestigkeit ist.
  • Ein aus einem gesinterten Material auf Fe-Basis hergestellter Sitz oder ein aus einer selbstgehenden Legierung auf Kupferbasis hergestellter Sitz wurden bislang als Ventilsitz eingesetzt. Ein solcher Ventilsitz ist für die Zylinderbohrung wie folgt eingerichtet. Im Falle des aus gesintertem Material auf Fe-Basis hergestellten Sitzes wird ein ringförmiges Element hergestellt und unter Druck hineingedrängt. Andererseits wird in dem Fall eines aus selbstgehender Legierung auf Kupferbasis hergestellten Sitzes eine Plattierung (oder Auffüllung) in der Nähe einer Öffnung der Zylinderbohrung ausgeführt.
  • In den letzten Jahren hat der Umweltschutz hohe Aufmerksamkeit erlangt. Es wurden daher der Ausstoß von stärker gesäubertem Gas aus der Brennkraftmaschine sowie ein reduziertes Kraftstoffverbrauchsverhältnis angestrebt. Im Zusammenhang mit solchen Versuchen wurde das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft reduziert, wenn Kraftstoff in der Brennkraftmaschine verbrannt wurde. Mit anderen Worten wird der Kraftstoff mager. Wird jedoch das oben beschriebene Verbrennungsverfahren ausgeführt, so kommt es bei den bekannten Sitzen, die aus gesintertem Material auf Fe-Basis oder aus selbstgehender Legierung auf Kupferbasis hergestellt sind, in relativ kurzer Zeitdauer zu einem unerwünschten Verschleiß.
  • Um die Abriebfestigkeit beispielsweise des aus der selbstgehenden Legierung auf Kupferbasis hergestellten Sitzes zu verbessern, ist es bevorzugt, harte Teilchen in der selbstgehenden Legierung auf Kupferbasis zu dispergieren/zu verteilen. Nach diesem Gesichtspunkt schlägt die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-105177 vor, dass ein Silicid mit einer dreidimensionalen Laves-Struktur als harte Teilchen in einer selbstgehenden Legierung auf Kupferbasis dispergiert werden.
  • Im Falle dieser Technik erstreckt sich der durchschnittliche Teilchendurchmesser der harten Teilchen über 50 bis 200 μm. In dem Fall der Teilchendispersions-Kupferlegierung, welche in der oben beschriebenen Weise grobe Teilchen als die harten Teilchen enthält, wird die Oberflächenrauhigkeit übermäßig erhöht. Wenn das Ventil in Gleitkontakt bzw. Anlage gelangt, so kann die Reibungswärme im unerwünschten Maße ansteigen.
  • Andererseits offenbart das japanische Patent Nr. 3373076 sowie die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-194462 die Tatsache, dass ein Silicid von einer eine Kupferlegierung bildenden Komponente kristallisiert oder abgeschieden wird und als harte Teilchen bereitgestellt wird. Da jedoch in diesem Fall die harten Teilchen möglicherweise nicht gleichmäßig dispergiert sind, ist es schwierig, die Abriebsfestigkeit über den gesamten Sitz hinweg gleichmäßig zu gestalten.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Teilchendispersions-Kupferlegierung ist aus der EP 0 320 195 A1 bekannt. In diesem herkömmlichen Verfahren wird eine Kupferlegierung, welche Nickel, Silicium, Bor, Chrom sowie gegebenenfalls ein Karbid sowie Wolfram enthält, einer Erwärmung durch einen Laserstrahl ausgesetzt, um ein Endprodukt mit relativ hoher Verschleißfestigkeit herzustellen. Zur weiteren Verstärkung der Legierung sowie zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit kann dem Kupferlegierungspulver ferner Eisen, Wolfram oder Molybdän zugegeben werden.
  • Eine Teilchendispersions-Kupferlegierung zur Herstellung eines Ventilsitzes eines Zylinderkopfs wird herkömmlich ferner durch ein aus der EP 1 120 472 B1 ( DE 699 09 812 T2 ) bekanntes Verfahren hergestellt. Zur Verbesserung der Härte bei Zimmertemperatur schlägt das bekannte Verfahren vor, einem Kupferlegierungspulver 5 bis 15 Gewichtsprozent Kobalt zuzugeben. Weiterhin kann das Kupferlegierungspulver in dem bekannten Verfahren Chrom, Molybdän, Wolfram, Eisen, Nickel, Silicium, Aluminium oder Phosphor enthalten, wobei harte Teilchen zur Verbesserung der Abriebsfestigkeit der Legierung zugefügt werden.
  • Zur weiteren Illustration des Stands der Technik betreffend die Herstellung verschleißfester Kupferlegierungen kann ferner auf die WO 2005/059190 A1 verwiesen werden, in welcher ein Kupferlegierungspulver, welches harte Karbidteilchen enthält, mit einer Korngröße zwischen 5 μm und 300 μm hergestellt und durch einen Laserstrahl erhitzt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Teilchendispersions-Kupferlegierung sowie eine mit diesem Verfahren hergestellte Teilchendispersions-Kupferlegierung bereitzustellen, welche hohe Abriebsfestigkeit sowie geringe Oberflächenrauigkeit des Endprodukts ermöglicht, wobei die harten Teilchen im Wesentlichen gleichmäßig in der Teilchendispersions-Kupferlegierung dispergiert sind.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine nach diesem Verfahren hergestellte Teilchendispersions-Kupferlegierung nach Anspruch 7 gelöst.
  • Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Teilchendispersions-Kupferlegierung umfasst Teilchen, die in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, wobei die Teilchendispersions-Kupferlegierung 6 bis 15 Gewichtsprozent Co, 3 bis 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent W, 0,5 bis 1,8 Gewichtsprozent Fe, 8 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 0,08 bis 0,2 Gewichtsprozent C, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Si, 0,5 bis 0,8 Gewichtsprozent Al, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent P sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest enthält, wobei die Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 8 bis 20 μm und eine Teilchengrößen-Verteilungsbreite von 0,1 bis 100 μm aufweisen und ein durch die Teilchen in einem willkürlichen Querschnitt eingenommener Flächenanteil 10 bis 20% beträgt.
  • In der vorliegenden Erfindung nehmen die Hartphasenteilchen in einem beliebigen Querschnitt einen Flächenanteil von 10 bis 20% ein. Das heißt, dass die Hartphasenteilchen im Wesentlichen gleichmäßig in der Matrix dispergiert sind. Die Härte ist daher im Wesentlichen über die gesamte Legierung hinweg gleichmäßig. Bei hoher Härte ist die Abriebsfestigkeit ebenfalls hervorragend. Die Abriebsfestigkeit ist somit über die ganze Legierung hinweg zufriedenstellend und gleichmäßig.
  • Da ferner der mittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite innerhalb der vorbestimmten Bereiche liegen, wird außerdem eine Zunahme der Oberflächenrauhigkeit vermieden.
  • Da die Teilchen (harte Phase), welche die vorbestimmten Komponenten bei dem vorbestimmten Zusammensetzungsverhältnis enthalten, in der Cu-Legierung dispergiert sind und, wie oben beschrieben, der mittlere Teilchendurchmesser der Teilchen, die Teilchengrößen-Verteilungsbreite sowie der in einem willkürlichen Querschnitt eingenommene Flächenanteil so eingestellt sind, dass sie innerhalb der vorbestimmten Bereiche liegen, sind die Hartphasenteilchen, welche relativ fein und sehr klein sind, im wesentlichen gleichmäßig in der Matrix dispergiert.
  • Dementsprechend ist es möglich, eine Teilchendispersions-Kupferlegierung zu erhalten, welche eine durchgehend zufriedenstellende und im Wesentlichen gleichmäßige Abriebsfestigkeit aufweist.
  • Ferner wird in der vorliegenden Erfindung der durch die Teilchen eingenommene Flächenanteil, verglichen mit einer bekannten Teilchendispersions-Kupferlegierung, um ungefähr 10 bis 40% gesteigert. Wenn der durch die harten Teilchen eingenommene Flächenanteil wie oben beschrieben gesteigert wird, so wird die Abriebsfestigkeit ebenfalls verbessert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Teilchendispersions-Kupferlegierung bereitgestellt, umfassend Teilchen, die in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, wobei in einem willkürlichen Querschnitt ein durch die Teilchen eingenommener Flächenanteil 10 bis 20% beträgt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines gemischten Pulvers durch Mischen eines Cu-Legierungspulvers und eines Co-Legierungspulvers bei einem Gewichtsverhältnis von Cu-Legierungspulver zu Co-Legierungspulver von 99 bis 85:1 bis 15, wobei das Cu-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 6 bis 12 Gewichtsprozent Ni, 2 bis 5 Gewichtsprozent Si, 1 bis 10 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 2 bis 10 Gewichtsprozent Co, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent Al, 0,3 bis 1,2 Gewichtsprozent P, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sowie Cu als Rest enthält, und wobei das Co-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 20 bis 35 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 1 bis 3 Gewichtsprozent Ni, 1 bis 2,5 Gewichtsprozent Si, 3 bis 8 Gewichtsprozent W, 1 bis 3 Gewichtsprozent Fe, 0,8 bis 2 Gewichtsprozent C sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Co als Rest enthält; und Erwärmen des gemischten Pulvers durch einen Laser oder durch Plasma, um die Teilchendispersions-Kupferlegierung herzustellen.
  • Wenn die oben beschriebenen Schritte durchgeführt werden, so ist es möglich, auf leichte und einfache Weise die oben beschriebene Teilchendispersions-Kupferlegierung zu erhalten. Da insbesondere Laser oder Plasma verwendet wird, welche in das gemischte Pulver eindringen, so ist es möglich, die Auflösung des gemischten Pulvers sowie die Matrixbildung des Cu-Legierungspulvers auf einfache Weise fortschreitend zu lassen.
  • Das gemischte Pulver kann auf einem Metallelement erwärmt werden. In diesem Verfahren wird die Teilchendispersions-Kupferlegierung in einem Zustand ausgebildet, in welchem sie mit dem Metallelement verbunden ist. Mit anderen Worten wird ein plattierter Abschnitt ausgebildet.
  • Das Material des Metallelements ist nicht speziell beschränkt, kann jedoch als bevorzugtes Beispiel eine Al-Legierung sein.
  • Die vorstehenden sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verdeutlicht.
  • 1 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche wesentliche Bereiche illustriert, um einen Zustand zu zeigen, in welchem ein plattierter Abschnitt, aufgebaut aus einer Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, an einem vertieften Abschnitt eines Al-Legierungselements vorgesehen ist.
  • 2 ist eine SEM-Fotografie, welche den plattierten Abschnitt von Beispiel 1 illustriert.
  • 3 ist eine SEM-Fotografie, welche den plattierten Abschnitt eines Vergleichsbeispiels 1 illustriert.
  • Nachfolgend wird die Teilchendispersions-Kupferlegierung sowie das Verfahren zum Herstellen derselben gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die vorstehend angegebenen Zeichnungen erläutert.
  • 1 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht, welche Hauptbereiche illustriert, um einen Zustand zu zeigen, in welchem ein plattierter Abschnitt 14 an einem vertieften Abschnitt 12 eines Al-Legierungselements 10 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist der plattierte Abschnitt 14 aus einer Teilchendispersions-Kupferlegierung gebildet.
  • Der vertiefte Abschnitt 12 ist als ringförmiger Stufenabschnitt vorgesehen, so dass der Durchmesser in der Nähe der Öffnung eines Durchgangslochs 16 erweitert ist. In dieser Anordnung weist somit der plattierte Abschnitt 14 eine ringförmige Gestalt auf.
  • Teilchen als harte Phase sind im Wesentlichen gleichmäßig in einer Cu-Legierung als Matrix in dem plattierten Abschnitt 14, d. h. in der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dispergiert. Das heißt, dass der plattierte Abschnitt 14 durch die Teilchen eine hohe Härte aufweist. Die Teilchen sind prinzipiell aus Cr2C3 aufgebaut. Teilchen aus beispielsweise anderen Carbiden, Legierungen und Siliciden/Siliziumverbindungen/Siliziummetallverbindungen sind ebenfalls vorhanden.
  • Die Komponenten des plattierten Abschnitts 14 und deren Anteile betragen 6 bis 15 Gewichtsprozent Co, 3 bis 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent W, 0,5 bis 1,8 Gewichtsprozent Fe, 8 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 0,08 bis 0,2 Gewichtsprozent C, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Si, 0,5 bis 0,8 Gewichtsprozent Al und 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent P, wobei der Rest unvermeidbare Verunreinigungen sowie Cu enthält. Das heißt, das Zusammensetzungsverhältnis von Cr repräsentiert beispielsweise nicht nur die Zusammensetzung der Matrix, sondern auch in der Matrix und allen Teilchen. Das Gleiche gilt für die anderen der oben beschriebenen Komponenten.
  • Cr oder Mo oder die Kombination daraus kann enthalten sein. Sind beide enthalten, so kann die Gesamtsumme aus Mo und Cr insgesamt 3 bis 8 Gewichtsprozent betragen. Vorzugsweise beträgt Mo 0,3 bis 1 Gewichtsprozent und der Rest ist Cr.
  • Co dient als die Komponente zur Kernbildung zur Ablagerung der harten Phase (Teilchen). Liegt Co unterhalb von 6%, so ist der Effekt der Verbesserung der Härte gering, da die Teilchen übermäßig fein und winzig sind. Übersteigt dagegen Co 15%, so wird die Härte übermäßig gesteigert, da die Teilchen übermäßig grob werden. Ein Element, welches in Gleitkontakt bzw. in Anlage mit dem plattierten Abschnitt 14 gelangt, ist somit schnell abgerieben. Während des Plattierens kann ein Riss/Bruch auftreten.
  • Cr oder Mo liegen prinzipiell in einem Carbid-Zustand vor, und zwar im Ergebnis der Reaktion mit T, was als Kernbildung zur Ablagerung der harten Phase in gleicher Weise wie Co dient. Cr und Mo verbessern einzig die Wärmebeständigkeit und die Abriebsfestigkeit des plattierten Abschnitts 14. Liegt Cr oder Mo unterhalb von 3 Gewichtsprozent, so wird ein ausreichender Effekt nicht erhalten. Übersteigt dagegen Cr oder Mo 8 Gewichtsprozent, so treten in dem plattierten Abschnitt 14 während des Plattierens tendenziell Haarrisse auf. Ferner tendiert der Dispersionszustand der Hartphasenteilchen leicht dazu, ungleichmäßig zu werden.
  • W verbessert die Abriebsfestigkeit des plattierten Abschnitts 14 und unterdrückt Haarrisse. Liegt W unterhalb 0,3 Gewichtsprozent, so ist es schwierig, diese Wirkungen zu erreichen. Überschreitet dagegen W 1 Gewichtsprozent, so ist die Verteilung der Hartphasenteilchen tendenziell ungleichmäßig.
  • Fe ist eine Komponente, welche den Teilchen eine hohe Härte verleiht. Insbesondere wenn Fe eine Ferrolegierung bildet, so ist dieser Effekt hervorragend. Da Fe relativ billig ist, ist es möglich, die Härte des plattierten Abschnitts 14 bei geringen Kosten zu verbessern.
  • Ni ist eine Komponente, welche die selbstgehende Eigenschaft während des Plattierens sowie Adhäsionsverschleiß eines in Gleitkontakt bzw. Anlage mit dem plattierten Abschnitt 14 gelangenden Elements beeinflusst. Das heißt, dass dann, wenn der Gesamtanteil von Ni in dem Cu-Legierungspulver und dem Co-Legierungspulver, welche später beschrieben werden, geringer ist als 8 Gewichtsprozent, die selbstgehenden Eigenschaften beider Legierungspulver während des Plattierens unzureichend sind. Übersteigt dagegen Ni 15 Gewichtsprozent, so ist es für ein Element, beispielsweise ein Ventil, welches in Gleitkontakt bzw. Anlage mit dem plattierten Abschnitt 14 gelangt, wahrscheinlich, Adhäsionsverschleiß zu verursachen.
  • C bildet ein Carbid zusammen mit einem Teil von Cr oder Mo und somit liegt C als abgelagerte Hartteilchen vor. Das heißt, dass C zur Steigerung der Härte des plattierten Abschnitts 14 beiträgt und dementsprechend zur Verbesserung der Abriebsfestigkeit beiträgt. Wenn C nicht mehr als 0,08 Gewichtsprozent beträgt, so ist diese Wirkung unzureichend.
  • Wenn C zwei Gewichtsprozent übersteigt, so tendiert das Element, welches in Gleitkontakt bzw. Anlage mit dem plattierten Abschnitt 14 gelangt, zum Abrieb, da die Härte des plattierten Abschnitts 14 übermäßig ansteigt.
  • Si dient zur Ausprägung der selbstgehenden Eigenschaft. Ferner liegt ein Teil des Si als ein Silicid vor und verleiht dem plattierten Abschnitt 14 eine hohe Härte. Liegt Si unterhalb von 1,5 Gewichtsprozent, so ist die selbstgehende Eigenschaft nicht ausreichend ausgeprägt und der Anteil an Silicid ist unzureichend. Wenn andererseits Si 4 Gewichtsprozent übersteigt, so treten während des Kühlens nach dem Plattieren tendenziell Haarrisse auf, da ein Korngrenzen-Ablagerungsbetrag des Silicids übermäßig ansteigt.
  • Al ist eine Komponente zur Ausprägung der selbstgehenden Eigenschaft. Ferner trägt Al zur Steigerung der Härte des plattierten Abschnitts 14 bei. Liegt Al unterhalb von 0,5 Gewichtsprozent, so ist die Härte des plattierten Abschnitts 14 unzureichend. Wenn andererseits Al 0,8 Gewichtsprozent übersteigt, so treten in dem plattierten Abschnitt 14 tendenziell Haarrisse auf.
  • P ist eine Komponente, welche die Viskosität des geschmolzenen Metalls verringert, wenn ein Legierungspulver hergestellt wird, so dass ein atomisiertes/zerstäubtes Pulver auf leichte Weise gebildet wird. Das heißt, P übt die Funktion eines so genannten Flussmittels aus, welches die Legierungsoberfläche reduziert und den Schmelzpunkt des Oxids herabsetzt. Liegt P unterhalb 0,1 Gewichtsprozent, so ist diese Wirkung unzureichend. Wenn andererseits P 0,3 Gewichtsprozent übersteigt, so können während der Verfestigung Risse verursacht werden. P ist außerdem eine Komponente zur Ausprägung der selbstgehenden Eigenschaft.
  • In dem oben beschriebenen plattierten Abschnitt 14 ist der mittlere Teilchendurchmesser der harten Teilchen auf einen Wert im Bereich von 8 bis 20 μm gesetzt. Ihre Teilchengrößen-Verteilungsbreite liegt bei 0,1 bis 100 μm. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite innerhalb der oben beschriebenen Bereiche festgelegt sind, so wird auch die Oberflächenrauhigkeit des plattierten Abschnitts 14 ebenfalls reduziert. Daher ist es möglich, einen Abrieb des in Gleitkontakt bzw. Anlage mit dem plattierten Abschnitt 14 gelangenden Elements zu unterdrücken.
  • Liegt die Teilchengröße unterhalb von 0,1 μm, so wird die Abriebsfestigkeit des plattierten Abschnitts 14 nicht so stark verbessert, obwohl es notwendig ist, einen feinen und sehr kleinen Teilchendurchmesser für das Ausgangsrohmaterial zu verwenden, was im Hinblick auf die Kosten unvorteilhaft ist. Wenn andererseits die Teilchengröße größer als 100 μm ist, so werden die harten Abschnitte, die von den Teilchen herrühren, in dem plattierten Abschnitt 14 intermittierend ausgebildet und die harten Abschnitte gehen in weiche Abschnitte über, die von der Matrix herrühren. Wenn daher beispielsweise eine Schneideverarbeitung an dem plattierten Abschnitt 14 ausgeführt wird, so tritt an dem Schneidwerkzeug eine Vibration auf.
  • Nimmt man an, dass die Fläche eines willkürlichen Querschnitts des plattierten Abschnitts 14 100% entspricht, so entspricht die durch die Teilchen eingenommene Fläche 10 bis 20%.
  • In dem Fall einer allgemeinen Teilchendispersions-Kupferlegierung, in welcher, wie oben beschrieben, die Co-Legierungsteilchen in der selbstgehenden Cu-Legierung dispergiert sind, so beträgt der mittlere Teilchendurchmesser der Teilchen ungefähr 300 μm, die Teilchengrößen-Verteilungsbreite ist groß und die Teilchen sind ungleichmäßig dispergiert. Die eingenommene Fläche der Teilchen in einem willkürlichen Querschnitt liegt typischerweise bei ungefähr 13%. Der Wert ist jedoch für unterschiedliche Querschnitte ebenfalls unterschiedlich. Der Wert kann unterhalb von 10% oder oberhalb von 20% liegen. Das heißt, dass selbst in dem Fall der gleichen/gleichartigen Teilchendispersions-Kupferlegierung die eingenommene Fläche der Teilchen in Abhängigkeit vom Querschnitt variiert und sich stark verändert.
  • Wie aus dem Vorstehenden deutlich zu erkennen ist, sind in dem Fall der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Hartphasenteilchen im Wesentlichen gleichmäßig dispergiert. Ferner sind der mittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößen-Verteilungsbereiche der Hartphasenteilchen verglichen mit der allgemeinen Teilchendispersions-Kupferlegierung bemerkenswert gering. Die durch die Teilchen eingenommene Fläche in einem beliebigen Querschnitt liegt ferner innerhalb des konstanten Bereichs. Die bemerkenswert hervorragende Abriebsfestigkeit ist daher im Wesentlichen gleichmäßig ausgeprägt, unabhängig von den Bereichen in der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, d. h. in dem plattierten Abschnitt 14.
  • Der plattierte Abschnitt 14 kann wie folgt bereitgestellt werden.
  • Zunächst wird ein Al-Legierungselement 10 hergestellt. Wird als das Al-Legierungselement 10 ein Element mit einer komplizierten Form, wie etwa ein Zylinderkopf, verwendet, so kann dieser beispielsweise durch Gießen gebildet werden.
  • Ein Pulver zur Bildung einer Matrix (Cu-Legierung), d. h. ein Cu-Legierungspulver, welches 6 bis 12 Gewichtsprozent Ni, 2 bis 5 Gewichtsprozent Si, 1 bis 10 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 2 bis 10 Gewichtsprozent Co, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent Al, 0,3 bis 1,2 Gewichtsprozent P, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Fe sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest enthält, wird beispielsweise durch das Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren hergestellt. In diesem Fall wird die Härte der Matrix dank des Vorhandenseins von Al verbessert und die selbstgehende Eigenschaft ist ebenfalls zufriedenstellend. Dank des Vorhandenseins von P wird die Metalloberfläche reduziert, wenn das Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren ausgeführt wird, der Schmelzpunkt des Oxids wird herabgesetzt, um die Viskosität des geschmolzenen Metalls zu reduzieren, und ein atomisiertes/zerstäubtes Pulver wird auf einfache Weise erhalten. Ferner wirkt auch P ebenfalls als ein selbstgehendes Element.
  • Das Pulver der Cu-Legierung wird unter Beibehaltung der Teilchengrößen-Verteilungsbreite innerhalb des Bereichs von 10 bis 150 μm hergestellt. Ist die Teilchengrößen-Verteilungsbreite geringer als 10 μm, so wird die Energiemenge verringert, wenn der Laser, wie später beschrieben, durch das Pulver hindurchtritt. Im Ergebnis wird die Menge an Wärme, die auf das Al-Legierungselement 10 übertragen wird, reduziert. Somit ist das Fortschreiten der Ablagerung auf dem Al-Legierungselement 10 erschwert. Ist andererseits die Teilchengrößen-Verteilungsbreite größer als 150 μm, so nehmen der mittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite der Hartphasenteilchen zu, da das Kornwachstum der Hartphasenteilchen übermäßig voranschreitet.
  • Andererseits wird ein Pulver der Co-Legierung, welche die Hartphasenteilchen bilden soll, hergestellt. Das heißt, ein gemischtes Pulver aus 20 bis 35 Gewichtsprozent von wenigstens einem Element aus Cr und Mo, 1 bis 3 Gewichtsprozent Ni, 1 bis 2,5 Gewichtsprozent Si, 3 bis 8 Gewichtsprozent W, 1 bis 3 Gewichtsprozent Fe, 0,8 bis 2 Gewichtsprozent C und unvermeidbare Verunreinigungen sowie Co als Rest wird hergestellt und es wird dann das Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren in gleicher Weise wie bei dem Cu-Legierungspulver mit dem so hergestellten gemischten Pulver ausgeführt, um Co-Legierungspulver zu erhalten.
  • Das Co-Legierungspulver wird unter Erhalt der Teilchengrößen-Verteilungsbreite von 10 bis 100 μm hergestellt. Liegt die Teilchengrößen-Verteilungsbreite unterhalb 10 μm, so tritt der Laser kaum durch das Pulver hindurch, wie später beschrieben wird, und somit ist es schwierig, das Pulver zu schmelzen. Die Ablagerung auf dem Al-Legierungselement 10 schreitet somit kaum voran. Ist andererseits die Teilchengrößen-Verteilungsbreite größer als 100 μm, so schreitet das Kornwachstum der Hartphasenteilchen übermäßig voran. In der Folge nehmen der mittlere Teilchendurchmesser und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite der Hartphasenteilchen zu.
  • Danach werden das wie oben beschrieben erhaltene Co-Legierungspulver und das Cu-Legierungspulver miteinander gemischt, um ein gemischtes Pulver herzustellen. In dieser Prozedur beträgt das Mischungsverhältnis (Co-Legierungspulver):(Cu-Legierungspulver) = 1 bis 15:99 bis 85 im Gewichtsverhältnis. Mit dem vorstehend beschriebenen Verhältnis wird der plattierte Abschnitt 14 gebildet, welcher 6 bis 15 Gewichtsprozent Co, 3 bis 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent W 0,5 bis 1,8 Gewichtsprozent Fe, 8 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 0,08 bis 0,2 Gewichtsprozent C, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Si, 0,5 bis 0,8 Gewichtsprozent Al, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent P sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest enthält.
  • Danach wird das gemischte Pulver in den vertieften Abschnitt 12 des Al-Legierungselements 10 eingebracht und dann durch Laser oder Plasma erwärmt.
  • Da die Teilchengröße des gemischten Pulvers wie vorstehend beschrieben vorgegeben ist, tritt der Laser leicht durch das gemischte Pulver.
  • Dementsprechend wird das gemischte Pulver ausreichend erwärmt. In der Folge wird es geschmolzen und lagert sich auf dem Al-Legierungselement 10 ab, um den plattierten Abschnitt 14 zu bilden. Haarrisse in dem plattierten Abschnitt 14 werden aufgrund der wie vorstehend beschrieben festgelegten Komponenten und Zusammensetzungsverhältnisse des gemischten Pulvers vermieden.
  • In dem plattierten Abschnitt 14 werden die Hartphasenteilchen, für welche der mittlere Teilchendurchmesser 8 bis 20 μm beträgt und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite 0,1 bis 100 μm beträgt, im Wesentlichen gleichmäßig während des Vorgangs der Ablagerung dispergiert. Ferner werden die aus Cr und C in der Co-Legierung gebildeten Carbide sowie die aus der Si-Quelle resultierenden Silicide abgelagert. Darüber hinaus beträgt der Flächenanteil der Hartphasenteilchen in einem willkürlichen Querschnitt 10 bis 20%.
  • Wenn die Hartphasenteilchen, wie oben beschrieben, im Wesentlichen gleichmäßig dispergiert sind, so weist der plattierte Abschnitt 14 eine über den gesamten plattierten Abschnitt hinweg im Wesentlichen gleichmäßige hohe Härte auf. Da ferner der Flächenanteil der Hartphasenteilchen groß ist, wird die Abriebsfestigkeit gesteigert und es ergibt sich eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit, was zu einem bemerkenswert reduzierten Abrieb selbst bei einer hohen Temperatur führt.
  • Die Teilchendispersions-Kupferlegierung dieses Typs ist vorzugsweise als Material für ein Element, wie etwa ein Ventilsitz, verwendbar, welches Abriebsfestigkeit erfordert.
  • Wenngleich in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Teilchendispersions-Kupferlegierung an dem vertieften Abschnitt 12 des Al-Legierungselements 10 ausgebildet ist, so ist diese jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann an irgendeinem anderen Metallelement ausgebildet sein.
  • Es ist nicht notwendig, die Teilchendispersions-Kupferlegierung als plattierten Abschnitt 14 auf dem Metallelement bereitzustellen.
  • Beispiele 1 bis 3
  • Ein Pulver aus einer selbstgehenden Cu-Legierung, welches 8 bis 10 Gewichtsprozent Ni, 2,5 bis 3,5 Gewichtsprozent Si, 4 bis 5 Gewichtsprozent Cr, 2 bis 3 Gewichtsprozent Co, 0,5 bis 1 Gewichtsprozent Mo, 0,5 bis 0,9 Gewichtsprozent Al, 0,7 bis 1,2 Gewichtsprozent Fe sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest enthielt, wurde durch das Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren unter Beibehaltung der Teilchengrößen-Verteilungsbreite im Bereich von 10 bis 150 μm hergestellt.
  • Andererseits wurde ein Pulver einer Co-Legierung, welche 23 bis 28 Gewichtsprozent Cr, 1,5 bis 2 Gewichtsprozent Ni, 2 bis 2,3 Gewichtsprozent Si, 3,5 bis 4,5 Gewichtsprozent W, 1,2 bis 1,5 Gewichtsprozent Fe, 0,8 bis 1,2 Gewichtsprozent Mo, 1,4 bis 1,6 Gewichtsprozent C und unvermeidbare Verunreinigungen und Co als Rest enthielt, mittels des Zerstäubungsverfahrens bzw. Pulverisierungsverfahrens unter Beibehaltung der Teilchengrößen-Verteilungsbreite im Bereich von 10 bis 100 μm hergestellt.
  • Das vorstehend beschriebene Pulver aus dem selbstgehenden Cu-Legierungspulver und das Pulver aus der Co-Legierung wurden im Gewichtsverhältnis von (selbstgehendes Cu-Legierungspulver):(Co-Legierung) = 95:5, 90:10 und 85:15 gemischt, um drei Typen von gemischten Pulvern zu erhalten.
  • Jedes der gemischten Pulver wurde einzeln an dem vertieften Abschnitt 12 abgelagert, der in der Nähe der Öffnung des Durchgangslochs 16 des Al-Legierungselements 10 vorgesehen ist, um den plattierten Abschnitt 14 mit einer Dicke von 2,5 mm bereitzustellen. Die erhaltenen Proben wurden jeweils als Beispiele 1 bis 3 bezeichnet.
  • Durch ein Elektronenmikroskop (SEM) wurden willkürliche Querschnitte der plattierten Abschnitte 14 der Beispiele 1 bis 3 erhalten. 2 zeigt eine SEM-Fotografie des plattierten Abschnitts 14 von Beispiel 1. Im Wesentlichen kreisförmige Bereiche, die in 2 visuell erkennbar sind, sind abgelagerte Hartphasenteilchen. Als Ergebnis der SEM-Untersuchung betrug der mittlere Teilchendurchmesser der Hartphasenteilchen 10 μm und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite betrug 0,1 bis 100 μm für alle plattierten Abschnitte 14.
  • Der durch die Hartphasenteilchen eingenommene Flächenanteil, welcher durch Binärwertumwandlung für willkürliche Querschnitte der jeweiligen plattierten Abschnitte 14 bestimmt wurde, betrug jeweils 10,6%, 15,2% bzw. 19,1%.
  • Zum Vergleich wurde ein plattierter Abschnitt durch Verwendung von nur der selbstgehenden Cu-Legierung bereitgestellt. Dieses Beispiel wurde als Vergleichsbeispiel 1 bezeichnet. Eine SEM-Fotografie davon ist in 3 gezeigt. Wie aus 3 deutlich zu erkennen ist, ist die Existenz der abgelagerten Teilchen in dem plattierten Abschnitt, der nur aus der selbstgehenden Cu-Legierung aufgebaut ist, kaum zu erkennen.
  • Ungefähr 10 Gewichtsprozent der Co-Legierung wurde der selbstgehenden Cu-Legierung hinzugefügt, um eine Legierung zu bilden, und zwar durch das Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren. Dieses Legierungspulver wurde dazu verwendet, einen plattierten Abschnitt bereitzustellen. Dieses Beispiel wird als Vergleichsbeispiel 2 bezeichnet.
  • Im Vergleichsbeispiel 2 war der durchschnittliche Teilchendurchmesser extrem groß, d. h. 300 μm, und die Teilchengrößen-Verteilungsbreite war ebenfalls groß, wenngleich die Dispersion der Hartphasenteilchen festgestellt wurde. Ferner betrug der Flächenanteil der harten Phase in einem willkürlichen Querschnitt im Mittel 13%, war jedoch in Abhängigkeit vom Querschnitt stark unterschiedlich. Das bedeutet, dass die Dispersion der Hartphasenteilchen ungleichmäßig ist.
  • Für die jeweiligen plattierten Abschnitte der Beispiele 1 und 2 sowie der Vergleichsbeispiele 1 bis 2, wie sie oben beschrieben wurden, wurde ein Abriebsfestigkeitstest durchgeführt. Das heißt, ein Ventil, welches mit einer Nockenwelle verbunden war, wurde in das Durchgangsloch 16 des Al-Legierungselements 10 eingeführt. Das Ventil bewegt sich durch die Rotation der Nockenwelle vorwärts/rückwärts, während das Ventil und der plattierte Abschnitt mit einem Gasbrenner erwärmt wurden, so dass es zu einem Gleitkontakt bzw. Anlage zwischen dem Ventil und dem plattierten Abschnitt kam. Der Brenner wurde beim theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (14,7) betrieben und die Nockenwelle wurde mit 3000 Umdrehungen pro Minute gedreht. Im Ergebnis betrugen die Abriebsbeträge 140 μm und 70 μm in den Vergleichsbeispielen 1 bzw. 2. Im Gegensatz dazu waren die Abriebsbeträge in den Beispielen 1 bzw. 2 extrem klein, d. h. 45 μm und 30 μm.
  • Wie aus den Ergebnissen deutlich ist, wird durch die Verwendung eines gemischten Pulvers aus dem Cu-Legierungspulver und dem Co-Legierungspulver mit den vorbestimmten Teilchengrößen die Teilchendispersions-Kupferlegierung erhalten, welche eine hervorragende Abriebsfestigkeit aufweist.
  • Hartphasenteilchen, einschließlich Co-Legierungsteilchen, Carbid-Legierungsteilchen und Silcidteilchen, sind im Wesentlichen gleichmäßig über eine Matrix hinweg dispergiert, die aus einer selbstgehenden Cu-Legierung eines plattierten Abschnitts 14 zusammengesetzt ist. Der plattierte Abschnitt 14 enthält 6 bis 15 Gewichtsprozent Co, 3 bis 8 Gewichtsprozent eines Elements aus Cr und Mo, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent W, 0,5 bis 1,8 Gewichtsprozent Fe, 8 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 0,08 bis 0,2 Gewichtsprozent C, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Si, 0,5 bis 0,8 Gewichtsprozent Al und 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent P sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest. Die Hartphasenteilchen weisen einen mittleren Teilchendurchmesser von 8 bis 20 μm und eine Teilchengrößen Verteilungsbreite von 0,1 bis 100 μm auf und nehmen in einem willkürlichen Querschnitt des plattierten Abschnitts 14 10 bis 20% ein.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erzeugen einer Teilchendispersions-Kupferlegierung, umfassend Teilchen, die in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, wobei in einem willkürlichen Querschnitt ein durch die Teilchen eingenommener Flächenanteil 10 bis 20% beträgt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines gemischten Pulvers durch Mischen eines Cu-Legierungspulvers und eines Co-Legierungspulvers bei einem Gewichtsverhältnis von Cu-Legierungspulver zu Co-Legierungspulver von 99 bis 85:1 bis 15, wobei das Cu-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 6 bis 12 Gewichtsprozent Ni, 2 bis 5 Gewichtsprozent Si, 1 bis 10 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 2 bis 10 Gewichtsprozent Co, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent Al, 0,3 bis 1,2 Gewichtsprozent P, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sowie Cu als Rest enthält, und wobei das Co-Legierungspulver eine Teilchengröße von 10 bis 150 μm aufweist und 20 bis 35 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 1 bis 3 Gewichtsprozent Ni, 1 bis 2,5 Gewichtsprozent Si, 3 bis 8 Gewichtsprozent W, 1 bis 3 Gewichtsprozent Fe, 0,8 bis 2 Gewichtsprozent C sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Co als Rest enthält, um ein gemischtes Pulver herzustellen; und Erwärmen des gemischten Pulvers durch einen Laser oder durch Plasma, um die Teilchendispersions-Kupferlegierung herzustellen.
  2. Verfahren zum Herstellen der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemischte Pulver an einem Metallelement (10) erwärmt wird, um die Teilchendispersions-Kupferlegierung in einem Zustand zu erhalten, in welchem sie mit dem Metallelement (10) verbunden ist.
  3. Verfahren zum Herstellen der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einer Al-Legierung hergestelltes Element als das Metallelement (10) verwendet wird.
  4. Verfahren zum Herstellen der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchendispersions-Kupferlegierung als ein Ventilsitz hergestellt wird, welcher an einer Öffnung des Metallelements (10) vorgesehen ist und welcher in Gleitkontakt bzw. Anlage mit einem Ventil gelangt.
  5. Verfahren zum Herstellen der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Cu-Legierungspulver und das Co-Legierungspulver jeweils einzeln durch ein Zerstäubungsverfahren bzw. Pulverisierungsverfahren hergestellt werden und dass dann das Cu-Legierungspulver und das Co-Legierungspulver miteinander gemischt werden.
  6. Verfahren zum Herstellen der Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die Teilchen Co-Legierungsteilchen, Carbidlegierungsteilchen und Silicidteilchen hergestellt werden.
  7. Teilchendispersions-Kupferlegierung, umfassend Teilchen, die in einer aus einer Kupferlegierung zusammengesetzten Matrix dispergiert sind, wobei die Teilchendispersions-Kupferlegierung 6 bis 15 Gewichtsprozent Co, 3 bis 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Elements aus Cr und Mo, 0,3 bis 1 Gewichtsprozent W, 0,5 bis 1,8 Gewichtsprozent Fe, 8 bis 15 Gewichtsprozent Ni, 0,08 bis 0,2 Gewichtsprozent C, 1,5 bis 4 Gewichtsprozent Si, 0,5 bis 0,8 Gewichtsprozent Al, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent P sowie unvermeidbare Verunreinigungen und Cu als Rest enthält, wobei die Teilchen einen mittleren Teilchendurchmesser von 8 bis 20 μm und eine Teilchengrößen-Verteilungsbreite von 0,1 bis 100 μm aufweisen und ein durch die Teilchen in einem willkürlichen Querschnitt eingenommener Flächenanteil 10 bis 20% beträgt und die Teilchendispersions-Kupferlegierung durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.
  8. Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen Co-Legierungsteilchen, Carbidteilchen oder Silicidteilchen sind.
  9. Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchendispersions-Kupferlegierung ein Ventilsitz ist, welcher an einer Öffnung eines Metallelements (10) vorgesehen ist und in Gleitkontakt bzw. Anlage mit einem Ventil gelangt.
  10. Teilchendispersions-Kupferlegierung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallelement (10) aus einer Al-Legierung zusammengesetzt ist.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5539055B2 (ja) * 2010-06-18 2014-07-02 株式会社Shカッパープロダクツ 電気・電子部品用銅合金材、及びその製造方法
DE102011007362A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Verfahren zur Herstellung eines bleifreien Gleitlagermaterials
EP3017085A4 (de) * 2013-07-02 2016-12-28 Eaton Corp Laserplattierung mit carbid-hartstoffpartikeln
CN103805795B (zh) * 2014-01-21 2015-09-02 苏州优诺电子材料科技有限公司 一种用于锡银铜焊料或锡铜焊料熔炼的变质剂及使用方法
CN106457401B (zh) * 2014-06-27 2019-04-23 株式会社理研 烧结阀座及其制造方法
EP3358156A4 (de) * 2015-10-02 2019-07-31 Kabushiki Kaisha Riken Gesinterter ventilsitz
JP6729461B2 (ja) * 2017-03-22 2020-07-22 トヨタ自動車株式会社 肉盛層の製造方法及びその製造装置
WO2018179590A1 (ja) 2017-03-28 2018-10-04 株式会社リケン 焼結バルブシート
CN108425031B (zh) * 2018-03-27 2019-09-03 河南理工大学 一种Cu-Fe-C系合金及其制备方法
JP7052493B2 (ja) * 2018-03-30 2022-04-12 トヨタ自動車株式会社 肉盛用合金粉末およびこれを用いた組み合わせ構造
JP7219198B2 (ja) 2019-10-16 2023-02-07 大豊工業株式会社 銅合金摺動材料
JP2021098887A (ja) * 2019-12-20 2021-07-01 Jx金属株式会社 積層造形用金属粉末及び該金属粉末を用いて作製した積層造形物
CN111286641B (zh) * 2020-02-26 2021-11-30 深圳市粤豪珠宝有限公司 一种抗变色玫瑰金用补口合金及其制备方法和应用
CN113549784B (zh) * 2021-07-19 2022-04-08 宁波博威合金板带有限公司 硅化物增强的铜钛合金基体复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320195A1 (de) * 1987-12-10 1989-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verschleissfeste Legierungen auf Kupferbasis
DE69909812T2 (de) * 1998-02-26 2004-06-03 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Verschleissfeste Kupferlegierung für Auftragsschweissen auf Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren
WO2005059190A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wear-resistant copper-based alloy

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2210153A1 (de) 1972-03-03 1973-09-27 Basf Ag Verfahren zur herstellung feinteiliger zumindest teilweise vernetzter ungesaettigter polyesterharze
JPS5619832A (en) * 1979-07-27 1981-02-24 Mitsubishi Electric Corp Vacuum breaker contact
JPH0765133B2 (ja) * 1988-10-17 1995-07-12 日立粉末冶金株式会社 耐摩耗性銅系焼結含油軸受材料
DE3838461A1 (de) * 1988-11-12 1990-05-23 Krebsoege Gmbh Sintermetall Pulvermetallurgischer werkstoff auf kupferbasis und dessen verwendung
JPH0647187B2 (ja) 1989-07-31 1994-06-22 トヨタ自動車株式会社 肉盛用分散強化銅基合金
JP2697171B2 (ja) 1989-08-04 1998-01-14 三菱マテリアル株式会社 高温で耐摩耗性にすぐれた銅基焼結合金
JPH083133B2 (ja) * 1990-07-12 1996-01-17 日立粉末冶金株式会社 船外機用バルブシート材およびその製造方法
JP3373076B2 (ja) 1995-02-17 2003-02-04 トヨタ自動車株式会社 耐摩耗性Cu基合金
JP2001105177A (ja) 1999-09-30 2001-04-17 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 肉盛り用粉末
JP2002194462A (ja) 2000-12-22 2002-07-10 Toyota Motor Corp 耐摩耗性銅基合金
US7294167B2 (en) * 2003-11-21 2007-11-13 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Alloy powder for forming hard phase and ferriferous mixed powder using the same, and manufacturing method for wear resistant sintered alloy and wear resistant sintered alloy
US7757396B2 (en) * 2006-07-27 2010-07-20 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Raw material powder for laser clad valve seat and valve seat using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0320195A1 (de) * 1987-12-10 1989-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verschleissfeste Legierungen auf Kupferbasis
DE69909812T2 (de) * 1998-02-26 2004-06-03 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Verschleissfeste Kupferlegierung für Auftragsschweissen auf Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren
WO2005059190A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wear-resistant copper-based alloy

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Publication number Publication date
DE102006042950A1 (de) 2007-03-15
US7666246B2 (en) 2010-02-23
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US20100104466A1 (en) 2010-04-29
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US7811511B2 (en) 2010-10-12
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US20070057238A1 (en) 2007-03-15
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