FR2891553A1 - Alliage de cuivre a dispersion de particules et procede pour sa production - Google Patents
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Abstract
Des particules de phase dure comprenant des particules d'alliage de Co, des particules de carbure, et des particules de siliciure, sont dispersées presque uniformément dans toute une matrice composée d'alliage autodécapant de Cu d'une partie plaquée (14). La partie plaquée (14) contient 6 à 15 % en poids de Co, 3 à 8 % en poids de l'un parmi Cr et Mo, 0,3 à 1 % en poids de W, 0,5 à 1,8 % en poids de Fe, 8 à 15 % en poids de Ni, 0,08 à 0,2 % en poids de C, 1,5 à 4 % en poids de Si, 0,5 à 0,8 % en poids de Al, et 0,1 à 0,3 % en poids de P, et des impuretés inévitables et du Cu pour le reste. Les particules de phase dure ont un diamètre de particules moyen de 8 à 20 mum et une largeur de distribution de taille de particules de 0,1 à 100 mum, et occupent 10 à 20 % d'une coupe transversale arbitraire de la partie plaquée (14).
Description
ALLIAGE DE CUIVRE A DISPERSION DE PARTICULES ET PROCEDE
POUR SA PRODUCTION
DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un alliage de cuivre à dispersion de particules, dans lequel des particules sont dispersées dans une matrice composée d'un alliage de cuivre, et un procédé pour sa production.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Les gaz de combustion sont produits par le mouvement alternatif d'un piston dans un alésage de cylindre dans le moteur à combustion interne d'une automobile. Un orifice de refoulement est prévu pour le moteur à combustion interne afin d'évacuer les gaz de combustion. L'orifice de refoulement est ouvert/fermé par une soupape.
Un siège de soupape est prévu pour l'orifice de refoulement afin de conférer une étanchéité aux gaz de combustion. La soupape, qui réalise un mouvement avant/arrière conformément à l'opération d'ouverture/fermeture de l'orifice de refoulement, réalise un contact à glissement avec le siège de soupape. Par conséquent, il est souhaitable que le siège de soupape ait une excellente résistance à l'abrasion.
En tant que siège de soupape, on a jusqu'à présent adopté un siège fabriqué en un matériau fritté à base de Fe ou un siège fait en un alliage autodécapant à base de cuivre. Un tel siège de soupape est agencé pour l'alésage de cylindre de la façon suivante. Dans le cas d'un siège fabriqué en un matériau fritté à base de Fe, un élément annulaire est fabriqué et introduit de force sous pression. D'autre part, dans le cas du siège fabriqué en un alliage autodécapant à base de cuivre, on réalise un placage (ou un rembourrage) au voisinage de l'ouverture de l'alésage de cylindre.
Ces dernières années, la protection environnementale a fait l'objet de fortes préoccupations. Par conséquent, on a tenté une évacuation de gaz encore plus propres depuis le moteur à combustion interne et une réduction du taux de consommation de carburant. En accord avec ces tentatives, le rapport du carburant à l'air diminue quand le carburant est brûlé dans le moteur à combustion interne. En d'autres termes, le carburant devient dilué. Toutefois, quand le procédé de combustion tel que décrit ci-dessus est mis en oeuvre, les sièges connus, faits en un matériau fritté à base de Fe ou en un alliage autodécapant à base de cuivre s'usent en une période de temps relativement courte, ce qui n'est pas souhaitable.
Afin d'améliorer la résistance à l'abrasion du siège fait en un alliage autodécapant à base de cuivre, par exemple, il est préférable de disperser des particules dures dans l'alliage autodécapant à base de cuivre. De ce point de vue, la publication de brevet japonais mise à l'inspection publique N 2001-105177 suggère de disperser un siliciure ayant une structure de Laves tridimensionnelle, sous la forme de particules dures, dans un alliage autodécapant à base de cuivre.
Dans le cas de cette technique, le diamètre moyen de particules dures va de plus de 50 à 200}gym. Dans le cas d'un alliage de cuivre à dispersion de particules contenant, en tant que particules dures, les particules grossières décrites ci-dessus, la rugosité de surface augmente excessivement. La chaleur de frottement peut augmenter, ce qui n'est pas souhaitable, quand la soupape réalise un contact à glissement.
D'autre part, le brevet japonais N 3 373 076 et la publication de brevet japonais mise à l'inspection publique N 2002-194 462 décrivent le fait qu'un siliciure est cristallisé ou déposé depuis un composant qui constitue un alliage de cuivre, et se présente sous la forme de particules dures. Toutefois, dans ce cas, comme les particules dures peuvent ne pas être dispersées uniformément, il est difficile d'uniformiser la résistance à l'abrasion dans tout le siège. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un objet général de la présente invention consiste à mettre à disposition un alliage de cuivre à dispersion de particules dans lequel des particules dures sont dispersées pratiquement uniformément.
Un objet principal de la présente invention consiste à mettre à disposition un alliage de cuivre à dispersion de particules dans lequel la rugosité de surface est suffisamment petite également.
Un autre objet de la présente invention consiste à mettre à disposition un procédé pour produire l'alliage de cuivre à dispersion de particules tel que décrit ci-dessus.
Conformément à un aspect de la présente invention, 30 on met à disposition un alliage de cuivre à dispersion 2891553 4 de particules comprenant des particules dispersées dans une matrice composée d'un alliage de cuivre, ledit alliage de cuivre à dispersion de particules contenant 6 à 15 % en poids de Co, 3 à 8 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 0,3 à 1 % en poids de W, 0,5 à 1,8 % en poids de Fe, 8 à 15 % en poids de Ni, 0,08 à 0,2 % en poids de C, 1,5 à 4 % en poids de Si, 0,5 à 0,8 % en poids de Al, 0,1 à 0,3 % en poids de P, des impuretés inévitables, et du Cu pour le reste, dans lequel: les particules ont un diamètre de particules moyen de 8 à 20}gym et une largeur de distribution de taille de particules de 0,1 à 100}gym, et un rapport de section occupée par les particules 15 dans une coupe transversale arbitraire est de 10 à 20 %.
Dans la présente invention, les particules de phase dure occupent un rapport de section de 10 à 20 % dans une coupe transversale arbitraire. A savoir, les particules de phase dure sont dispersées pratiquement uniformément dans la matrice. Par conséquent, la dureté est pratiquement uniforme dans tout l'alliage. Quand la dureté est importante, la résistance à l'abrasion est également excellente. Par conséquent, la résistance à l'abrasion est satisfaisante et uniforme dans tout l'alliage.
En outre, comme le diamètre moyen de particules et la largeur de distribution de taille de particules sont situés à l'intérieur des plages prédéterminées, on évite aussi une augmentation de la rugosité de surface.
Comme les particules (phase dure), qui comprennent les composants prédéterminés aux rapports de composition prédéterminés, sont dispersées dans l'alliage de Cu, et le diamètre moyen de particules des particules, la largeur de distribution de taille de particules, et le rapport de section occupée dans une coupe transversale arbitraire, sont établies de façon à être situées à l'intérieur des plages prédéterminées décrites cidessus, les particules de phase dure, qui sont relativement fines et minuscules, sont dispersées pratiquement uniformément dans la matrice. Par conséquent, il est possible d'obtenir un alliage de cuivre à dispersion de particules dans lequel la résistance à l'abrasion est satisfaisante et pratiquement uniforme.
En outre, dans la présente invention, le rapport de section occupée par les particules est augmenté d'environ 10 à 40 % par rapport à un alliage de cuivre à dispersion de particules connu. Quand le rapport de section occupée des particules dures augmente, comme décrit ci-dessus, la résistance à l'abrasion est améliorée également.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on met à disposition un procédé pour produire un alliage de cuivre à dispersion de particules comprenant des particules dispersées dans une matrice composée d'un alliage de cuivre, dans lequel le rapport de section occupée par lesdites particules, dans une coupe transversale arbitraire est de 10 à 20 %, le procédé comprenant les étapes consistant à : préparer une poudre mixte en mélangeant une poudre d'alliage de Cu et une poudre d'alliage de Co en un rapport en poids entre ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre d'alliage de Co de 1 à 15:99 à 85, ladite poudre d'alliage de Cu ayant une granulométrie de 10 à 150}gym et contenant 6 à 12 % en poids de Ni, 2 à 5 % en poids de Si, 1 à 10 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 2 à 10 % en poids de Co, 0,3 à 1 % en poids de Al, 0,3 à 1,2 % en poids de P, 0,5 à 1,5 % en poids de Fe, et des impuretés inévitables, et du Cu pour le reste, et ladite poudre d'alliage de Co ayant une taille de particules de 10 à 150}gym et contenant 20 à 35 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 1 à 3 % en poids de Ni, 1 à 2,5 % en poids de Si, 3 à 8 % en poids de W, 1 à 3 % en poids de Fe, 0,8 à 2 % en poids de C, et des impuretés inévitables, et du Co pour le reste; et chauffer la poudre mixte au moyen d'un laser ou d'un plasma pour préparer un alliage de cuivre à 20 dispersion de particules.
Quand on met en oeuvre les étapes comme décrit ci-dessus, il est possible d'obtenir aisément et simplement l'alliage de cuivre à dispersion de particules comme décrit ci-dessus. En particulier, comme on utilise un laser ou plasma qui pénètre par perméation dans la poudre mixte, il est possible de faire progresser aisément la dissolution de la poudre mixte et la formation de matrice de la poudre d'alliage de Cu.
Selon l'invention, lesdites particules peuvent être des particules d'alliage de Co, des particules de carbure, ou des particules de siliciure.
La poudre mixte peut être chauffée sur un élément métallique. Dans ce mode opératoire, l'alliage de cuivre à dispersion de particules est formé dans un état où il est joint à l'élément métallique. En d'autres termes, on forme une partie de placage.
Le matériau de l'élément métallique n'est pas particulièrement limité, mais peut être, à titre d'exemple préféré, un alliage de Al.
Selon l'invention, ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre de Co sont préparées individuellement par un procédé d'atomisation respectivement et ensuite ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre de Co sont mélangés l'une à l'autre Les objets, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, apparaîtront de façon plus évidente à partir de la description qui suit, prise en relation avec les dessins joints, dans lesquels un mode de réalisation préféré de la présente invention est représenté à titre d'exemple illustratif.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
La Figure 1 est une vue en coupe agrandie illustrant des parties principales pour décrire un état dans lequel une partie plaquée composée d'un alliage de cuivre à dispersion de particules selon un mode de réalisation de la présente invention est disposée sur une partie en creux d'un élément en alliage de Al; la Figure 2 est une photographie au MEB illustrant une partie plaquée de l'Exemple 1; et la Figure 3 est une photographie au MEB illustrant une partie plaquée de l'Exemple Comparatif 1.
DESCRIPTION DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
L'alliage de cuivre à dispersion de particules et le procédé pour sa production conformément à la présente invention vont être expliqués en détail ci-dessous par référence aux dessins joints exemplifiés par des modes de réalisation préférés.
La Figure 1 montre une vue en coupe agrandie illustrant des parties principales pour décrire un état dans lequel une partie plaquée 14 est disposée sur une partie en creux 12 d'un élément en alliage de Al 10.
Dans ce mode de réalisation, la partie plaquée 14 est formée d'un alliage de cuivre à dispersion de particules.
La partie en creux 12 se présente sous la forme d'une partie étagée annulaire pour étendre le diamètre au voisinage de l'ouverture d'un trou traversant 16. Par conséquent, dans cet agencement, la partie plaquée 14 a une forme annulaire.
Les particules constituant la phase dure sont dispersées pratiquement uniformément dans un alliage de Cu servant de matrice dans la partie plaquée 14, c'est- à-dire dans l'alliage de cuivre à dispersion de particules conformément au mode de réalisation de la présente invention. A savoir, la partie plaquée 14 est dotée d'une grande dureté grâce aux particules. Les particules sont principalement composées de Cr2C3. Des particules par exemple d'autres carbures, d'alliages, et de siliciures, sont également présentes.
Les composants de la partie plaquée 14 et leurs proportions sont: 6 à 15 % en poids de Co, 3 à 8 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 0,3 à 1 % en poids de W, 0,5 à 1,8 % en poids de Fe, 8 à 15 % en poids de Ni, 0,08 à 0,2 % en poids de C, 1,5 à 4 % en poids de Si, 0,5 à 0,8 % en poids de Al et 0,1 à 0,3 % en poids de P, le reste comprenant des impuretés inévitables et du Cu. A savoir, par exemple, la proportion de Cr dans la composition représente la composition non seulement de la matrice, mais aussi de la matrice et de toutes les particules. La même chose est vraie pour les autres composants décrits ci-dessus.
L'un parmi Cr et Mo, ou une de leurs combinaisons, peut être présent. Quand les deux sont présents, la totalité de Mo et Cr peut être de 3 à 8 % en poids au total. De préférence, Mo représente 0,3 à 1 % en poids, et le reste est Cr.
Co sert de composant de nucléation pour déposer la phase dure (particules) . Si Co est présent à raison de moins de 6 %, l'effet d'amélioration de la dureté est médiocre, parce que les particules sont excessivement fines et minuscules. D'autre part, s'il y a plus de 15 % de Co, la dureté est excessivement accrue, parce que les particules deviennent excessivement grossières. Un élément réalisant un contact à glissement avec la partie plaquée 14 est rapidement abrasé. Une fissuration peut se produire lors du placage.
Cr ou Mo existe principalement dans un état de carbure en résultat de la réaction avec C, qui sert de nucléation pour déposer la phase dure de la même manière que Co. Cr et Mo améliorent seuls la résistance à la chaleur et la résistance à l'abrasion de la partie plaquée 14. S'il y a moins de 3 % en poids de Cr ou Mo, on n'obtient pas un effet suffisant. D'autre part, s'il y a plus de 8 % en poids de Cr ou Mo, des fissures capillaires tendent à apparaître dans la partie plaquée 14 durant le placage. En outre, l'état de dispersion des particules de phase dure tend aisément à être inégal.
W améliore la résistance à l'abrasion de la partie plaquée 14 et supprime les fissures capillaires. S'il y a moins de 0,3 % en poids de W, il est difficile d'obtenir ces effets. D'autre part, s'il y a plus de 1 % en poids de W, la dispersion des particules de phase dure tend à être inégale.
Fe est un composant qui confère aux particules une grande dureté. En particulier, quand Fe forme un ferro-alliage, cet effet est excellent. Comme Fe est relativement peu coûteux, il est possible d'améliorer la dureté de la partie plaquée 14 à un faible coût.
Ni est un composant qui affecte la propriété autodécapante durant le placage et l'usure d'adhérence d'un élément qui réalise un contact à glissement avec la partie plaquée 14. A savoir, si la proportion totale de Ni dans la poudre d'alliage de Cu et la poudre d'alliage de Co, décrites plus loin, est inférieure à 8 % en poids, les propriétés autodécapantes des deux poudres d'alliage sont insuffisantes durant le placage.
D'autre part, s'il y a plus de 15 % en poids de Ni, il est vraisemblable qu'un élément, par exemple une soupape, réalisant un contact à glissement avec la partie plaquée 14, provoque une usure d'adhérence.
C forme un carbure conjointement avec une partie de Cr ou Mo, et donc C existe sous la forme de particules dures déposées. A avoir, C contribue à augmenter la dureté de la partie plaquée 14, et contribue par conséquent à améliorer la résistance à l'abrasion. S'il n'y a pas plus de 0,08 % en poids de C, cet effet n'est pas suffisant. S'il y a plus de 2 % en poids de C, comme la dureté de la partie plaquée 14 est excessivement accrue, l'élément qui fait contact avec la partie plaquée 14 tend à être abrasé.
Si fonctionne de manière à exprimer la propriété autodécapante. En outre, une partie de Si existe sous la forme d'un siliciure, conférant à la partie plaquée 14 une grande dureté. S'il y a moins de 1,5 % en poids de Si, alors la propriété autodécapante n'est pas exprimée suffisamment, et la quantité de siliciure est insuffisante. D'autre part, s'il y a plus de 4 % en poids de Si, comme la quantité de dépôt aux limites de grains du siliciure augmente excessivement, des fissures capillaires tendent à apparaître durant le refroidissement après placage.
Al est un composant pour exprimer la propriété autodécapante. En outre, Al contribue à augmenter la dureté de la partie plaquée 14. S'il y a moins de 0,5 % en poids de Al, la dureté de la partie plaquée 14 est insuffisante. D'autre part, s'il y a plus de 0,8 % en poids de Al, des fissures capillaires tendent à apparaître dans la partie plaquée 14.
P est un composant qui abaisse la viscosité du métal fondu quand on prépare une poudre d'alliage de façon qu'une poudre atomisée soit facile à former. A savoir, P joue un rôle dit de fondant qui réduit une surface d'alliage et qui abaisse le point de fusion de l'oxyde. S'il y a moins de 0,1 % en poids de P, cet effet est insuffisant. D'autre part, s'il y a plus de 0,3 % en poids de P, des fissures peuvent se créer durant la solidification. P est aussi un composant pour exprimer la propriété autodécapante.
Dans la partie plaquée 14, comme décrit ci-dessus, le diamètre moyen des particules dures est établie à l'intérieur d'une plage allant de 8 à 20} gym. Sa largeur de distribution de taille de particules va de 0,1 à 100} gym. Quand le diamètre moyen de particules et la largeur de distribution de taille de particules sont établies à l'intérieur des plages décrites ci-dessus, la rugosité de surface de la partie plaquée 14 diminue également. Par conséquent, il est possible de supprimer l'abrasion de l'élément qui fait contact avec la partie plaquée 14.
Si la taille de particules est inférieure à 0,1}gym, la résistance à l'abrasion de la partie plaquée 14 n'est pas beaucoup améliorée, et il est cependant nécessaire que le diamètre de particules de la matière première de départ soit fine et minuscule, ce qui est désavantageux au vu du coût. D'autre part, si la taille de particules dépasse 100}gym, alors des parties dures, qui résultent des particules, sont formées de manière intermittente dans la partie plaquée 14, et les parties dures sont suivies de parties molles résultant de la matrice. Par conséquent, par exemple, quand un usinage par découpage est effectué sur la partie plaquée 14, des vibrations se produisent sur l'outil de lame.
Si l'on suppose que la surface d'une coupe transversale arbitraire de la partie plaquée 14 a une valeur 100, la surface occupée par les particules est de 10 à 20 %.
Dans le cas d'un alliage de cuivre à dispersion de particules général, dans lequel les particules d'alliage de Co sont dispersées dans l'alliage autodécapant de Cu comme décrit ci-dessus, le diamètre moyen de particules est d'environ 300}gym, la largeur de distribution de taille de particules est grande, et les particules sont dispersées de manière non uniforme. La surface occupée des particules dans une coupe transversale arbitraire est typiquement d'environ 13 %. Toutefois, quand la coupe transversale diffère, la valeur diffère également. Cette valeur peut être inférieure à 10 % ou supérieure à 20 %. A savoir, même dans le cas du même alliage de cuivre à dispersion de particules, la surface occupée par les particules diffère en fonction de la coupe transversale, et varie largement.
Comme on l'apprécie clairement à partir de ce qui précède, dans le cas de l'alliage de cuivre à dispersion de particules selon le mode de réalisation de la présente invention, les particules de phase dure sont dispersées pratiquement uniformément. En outre, le diamètre de particules moyen et la largeur de distribution de la taille de particules des particules de phase dure sont remarquablement petites, par comparaison avec l'alliage de cuivre à dispersion de particules d'usage général. En outre, la surface occupée par les particules dans une coupe transversale arbitraire est située à l'intérieur de la plage constante. Par conséquent, la résistance à l'abrasion remarquablement excellente est exprimée pratiquement uniformément, quelles que soient les parties, dans l'alliage de cuivre à dispersion de particules conformément au mode de réalisation de la présente invention, c'est-à-dire dans la partie plaquée 14.
La partie plaquée 14 peut être formée comme suit.
Tout d'abord, on prépare un élément en alliage de Al 10. Quand on utilise un élément ayant une forme compliquée, tel qu'une culasse, en tant qu'élément d'alliage en Al 10, il peut être formé, par exemple, par coulée.
On prépare, par exemple par un procédé d'atomisation, une poudre destinée à former une matrice (alliage de Cu), c'est-à-dire une poudre d'alliage de Cu contenant 6 à 12 % en poids de Ni, 2 à 5 % en poids de Si, 1 à 10 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 2 à 10 % en poids de Co, 0,3 à 1 % en poids de Al, 0,3 à 1,2 % en poids de P, 0,5 à 1,5 % en poids de Fe, des impuretés inévitables et du Cu pour le reste. Dans ce cas, la dureté de la matrice est améliorée du fait de la présence de Al, et la propriété autodécapante est satisfaisante également. Du fait de la présence de P, la surface du métal est réduite quand on met en oeuvre un procédé d'atomisation, le point de fusion de l'oxyde diminue, ce qui réduit la viscosité du métal fondu, et on obtient aisément une poudre atomisée. En outre, P fonctionne également comme un élément autodécapant.
On prépare la poudre de l'alliage de Cu tout en maintenant la largeur de distribution de taille de particules à l'intérieur de la plage allant de 10 à 150}gym. Si la largeur de distribution de taille de particules est inférieure à 10}gym, la quantité d'énergie diminue quand le laser est transmis à travers la poudre, comme décrit plus loin. En résultat, la quantité de chaleur transmise à l'élément en alliage de Al 10 diminue. Par conséquent, il est difficile de réaliser le dépôt sur l'élément en alliage de Al 10. D'autre part, si la largeur de distribution de taille de particules dépasse 150}gym, comme la croissance de grain des particules de phase dure se déroule en excès, le diamètre de particules moyen et la largeur de distribution de taille de particules des particules de phase dure augmentent.
D'autre part, on prépare une poudre de l'alliage de Co destiné à former les particules de phase dure. A savoir, on prépare une poudre mixte de 20 à 35 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 1 à 3 % en poids de Ni, 1 à 2,5 % en poids de Si, 3 à 8 % en poids de W, 1 à 3 % en poids de Fe, 0,8 à 2 % en poids de C, des impuretés inévitables et du Co pour le reste, et ensuite on met en oeuvre le procédé d'atomisation de la même manière que pour la poudre d'alliage de Cu avec la poudre mixte ainsi préparée pour obtenir une poudre d'alliage de Co. On prépare la poudre d'alliage de Co tout en maintenant la largeur de distribution de taille de particules entre 10 et 100}gym. Si la largeur de distribution de taille de particules est inférieure à 10}gym, alors le laser est difficilement transmis à travers la poudre comme écrit plus loin, et donc il est difficile de fondre la poudre. Par conséquent, le dépôt sur l'élément en alliage de Al 10 est difficile à réaliser. D'autre part, si la largeur de distribution de taille de particules dépasse 100}gym, la croissance de grain des particules de phase dure s'effectue de manière excessive. Par conséquent, le diamètre de particules moyen et la largeur de distribution de taille de particules des particules de phase dure augmentent.
Ensuite, on mélange l'une avec l'autre la poudre d'alliage de Co et la poudre d'alliage de Cu, obtenues comme décrit ci-dessus, pour préparer une poudre mixte. Dans ce mode opératoire, le rapport de mélange est (poudre d'alliage de Co)/(poudre d'alliage de Cu) = 1 à 15:99 à 85, en rapport en poids. Avec le rapport décrit ci-dessus, on forme la partie plaquée 14 qui contient 6 à 15 % en poids de Co, 3 à 8 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 0,3 à 1 % en poids de W, 0,5 à 1,8 % en poids de Fe, 8 à 15 % en poids de Ni, 0,08 à 0,2 % en poids de C, 1, 5 à 4 % en poids de Si, 0,5 à 0,8 % en poids de Al, 0,1 à 0,3 % en poids de P, des impuretés inévitables et du Cu pour le reste.
Ensuite, on introduit la poudre mixte dans la partie en creux 12 de l'élément d'alliage de Al 10, et ensuite on la chauffe avec un laser ou un plasma.
Comme la taille de particules de la poudre mixte est prescrite comme écrit ci-dessus, le laser est facilement transmis à travers la poudre mixte. Par conséquent, la poudre mixte est suffisamment chauffée. En conséquence, elle est fondue et déposée sur l'élément en alliage de Al 10 pour former la partie plaquée 14. La partie plaquée 14 est protégée contre les fissures capillaires, en raison des composants et des rapports de composition de la poudre mixte, prescrits ci-dessus.
Dans la partie plaquée 14, les particules de phase dure ayant un diamètre de particules moyen de 8 à 20}gym et une largeur de distribution de taille de particules de 0,1 à 100}gym sont dispersées pratiquement uniformément durant le procédé de dépôt. En outre, les carbures formés de Cr et C dans l'alliage de Co et les siliciures résultant de la source de Si sont déposés. En outre, la proportion de surface des particules de phase dure dans une coupe transversale arbitraire est de 10 à 20 %.
Quand les particules de phase dure sont dispersées pratiquement uniformément comme décrit ci-dessus, la partie plaquée 14 a une grande dureté pratiquement uniformément dans toute la partie plaquée. En outre, comme le rapport de section des particules de phase dure est importante, la résistance à l'abrasion augmente et la résistance à l'oxydation est excellente, ce qui a pour résultat une diminution remarquable de l'abrasion, même à température élevée.
L'alliage de cuivre à dispersion de particules de ce type est de préférence utilisable en tant que matériau pour un élément tel qu'un siège de soupape qui requiert une résistance à l'abrasion.
Plus précisément, l'alliage de cuivre à dispersion de particules peut être un siège de soupape qui est disposé au niveau d'une ouverture de l'élément métallique 10 et qui réalise un contact à glissement avec une soupape.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, bien que l'alliage de cuivre à dispersion de particules soit formé sur la partie en creux 12 de l'élément en alliage de Al 10, il n'est pas limité à celle-ci, mais peut être formée sur n'importe quel autre élément métallique.
Il n'est pas nécessaire de prévoir l'alliage de cuivre à dispersion de particules sous la forme de la partie plaquée 14 sur l'élément métallique.
Exemples 1 à 3
On prépare par un procédé d'atomisation une poudre d'un alliage autodécapant de Cu, qui contient 8 à 10 % en poids de Ni, 2,5 à 3,5 % en poids de Si, 4 à 5 % en poids de Cr, 2 à 3 % en poids de Co, 0,5 à 1 % en poids de Mo, 0,5 à 0,9 % en poids de Al, 0,7 à 1,2 % en poids de Fe, et des impuretés inévitables et du Cu pour le reste, tout en maintenant la distribution de taille de particules dans la plage de 10 à 150}gym.
D'autre part, on prépare, au moyen du procédé d'atomisation, une poudre d'un alliage de Co, qui contient 23 à 28 % en poids de Cr, 1,5 à 2 % en poids de Ni, 2 à 2,3 % en poids de Si, 3,5 à 4,5 % en poids de W, 1,2 à 1, 5 % en poids de Fe, 0,8 à 1,2 % en poids de Mo, 1,4 à 1,6 % en poids de C, et des impuretés inévitables et du Co pour le reste, tout en maintenant la distribution de taille de particules dans la plage de 10 à 100}gym.
On mélange la poudre de l'alliage autodécapant de Cu et la poudre del'alliage de Co décrites ci-dessus en des rapports en poids de (poudre d'alliage autodécapant de Cu)/(alliage de Co) = 95:5, 90:10 et 85:15, pour obtenir trois types de poudres mixtes.
On dépose individuellement chacune des poudres mixtes sur la partie en creux 12 disposée au voisinage de l'ouverture du trou traversant 16 de l'élément en alliage de Al 10 pour former la partie plaquée 14 ayant une épaisseur de 2,5 mm. Les échantillons obtenus sont appelés Exemples 1 à 3 respectivement.
On obtient des coupes transversales arbitraires des parties plaquées 14 des Exemples 1 à 3 au moyen d'un microscope électronique (MEB). La Figure 2 montre une photographie MEB de la partie plaquée 14 de l'Exemple 1. Les zones pratiquement circulaires, reconnues visuellement sur la Figure 2, sont des particules de phase dure déposées. En résultat de l'observation au MEB, le diamètre de particules moyen des particules de phase dure est de 10}gym, et la largeur de distribution de taille de particules est de 0, 1 à 100}gym pour toutes les parties plaquées 14.
Les rapports de section occupée par les particules de phase dure, déterminées par la conversion de valeur binaire pour des coupes transversales arbitraires des parties plaquées respectives 14, sont respectivement de 10,6 %, 15,2 % et 19,1 %.
A titre de comparaison, on forme une partie plaquée en utilisant uniquement l'alliage autodécapant de Cu. Cet échantillon est appelé Exemple Comparatif 1. Une photographie au MEB de celui-ci est présentée sur la Figure 3. Comme on l'apprécie clairement d'après la Figure 3, la présence des particules déposées est très peu reconnue dans la partie plaquée composée uniquement de l'alliage autodécapant de Cu.
On ajoute environ 10 % de l'alliage de Co à l'alliage autodécapant de Cu pour former un alliage par le procédé d'atomisation. On utilise cette poudre d'alliage pour former une partie plaquée. Cet échantillon est appelé Exemple Comparatif 2.
Dans l'Exemple Comparatif 2, le diamètre de particules moyen est extrêmement important, c'est-à-dire de 300}gym, et la largeur de distribution de taille de particules est large également, bien que l'on reconnaisse une dispersion des particules de phase dure. En outre, le rapport de section de la phase dure dans une coupe transversale arbitraire est de 13 % en moyenne, mais diffère fortement en fonction de la coupe transversale. Ceci signifie que la dispersion des particules de phase dure est inégale.
On réalise un test de résistance à l'abrasion pour les parties plaquées respectives des Exemples 1 et 2 et des Exemples Comparatifs 1 et 2, décrits ci-dessus. A savoir, on insère une soupape, qui est connectée à un arbre à cames, dans le trou traversant 16 de l'élément en alliage de Al 10. On fait se déplacer la soupape en avant/arrière en faisant tourner l'arbre à cames tout en chauffant la soupape et la partie plaquée avec un brûleur à gaz, pour réaliser un contact à glissement entre la soupape et la partie plaquée. On fait fonctionner le brûleur selon un rapport air/combustible théorique (14,7), et on fait tourner l'arbre à cames à 3000 t/min. En résultat, les quantités d'abrasion sont de 140}gym et 70} gym dans les Exemples Comparatifs 1 et 2. Au contraire, les quantités d'abrasion sont extrêmement faibles, c'est-à-dire 45}gym et 30}gym, dans les Exemples 1 et 2.
Comme cela apparaît clairement d'après les résultats, on obtient l'alliage de cuivre à dispersion de particules, qui a une excellente résistance à l'abrasion, en utilisant une poudre mixte de la poudre d'alliage de Cu et de la poudre d'alliage de Co ayant les tailles de particules prédéterminées.
Claims (10)
1. Alliage de cuivre à dispersion de particules comprenant des particules dispersées dans une matrice 5 composée d'un alliage de cuivre, ledit alliage de cuivre à dispersion de particules contenant 6 à 15 % en poids de Co, 3 à 8 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 0,3 à 1 % en poids de W, 0,5 à 1,8 % en poids de Fe, 8 à 15 % en poids de Ni, 0, 08 à 0,2 % en poids de C, 1,5 à 4 % en poids de Si, 0,5 à 0,8 % en poids de Al, 0,1 à 0,3 % en poids de P, des impuretés inévitables, et du Cu pour le reste, dans lequel lesdites particules ont un diamètre de particules moyen de 8 à 20}gym et une largeur de distribution de taille de particules de 0,1 à 100}gym, et un rapport de section occupée par lesdites particules dans une coupe transversale arbitraire est 20 de 10 à 20 %.
2. Alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 1, dans lequel lesdites particules sont des particules d'alliage de Co, des particules de carbure, ou des particules de siliciure.
3. Alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 1, dans lequel ledit alliage de cuivre à dispersion de particules est un siège de soupape qui est disposé au niveau d'une ouverture d'un élément métallique (10) et qui réalise un contact à glissement avec une soupape.
4. Alliage de cuivre à dispersion de particules 5 selon la revendication 3, dans lequel ledit élément métallique (10) est composé d'un alliage de Al.
5. Procédé pour produire un alliage de cuivre à dispersion de particules comprenant des particules dispersées dans une matrice composée d'un alliage de cuivre, dans lequel le rapport de section occupée par lesdites particules, dans une coupe transversale arbitraire est de 10 à 20 %, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : préparer une poudre mixte en mélangeant une poudre d'alliage de Cu et une poudre d'alliage de Co en un rapport en poids entre ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre d'alliage de Co de 1 à 15:99 à 85, ladite poudre d'alliage de Cu ayant une taille de particules de 10 à 150}gym et contenant 6 à 12 % en poids de Ni, 2 à 5 % en poids de Si, 1 à 10 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 2 à 10 % en poids de Co, 0,3 à 1 % en poids de Al, 0,3 à 1,2 % en poids de P, 0,5 à 1,5 % en poids de Fe, des impuretés inévitables, et du Cu pour le reste, et ladite poudre d'alliage de Co ayant une taille de particules de 10 à 150}gym et contenant 20 à 35 % en poids d'au moins l'un quelconque parmi Cr et Mo, 1 à 3 % en poids de Ni, 1 à 2,5 % en poids de Si, 3 à 8 % en poids de W, 1 à 3 % en poids de Fe, 0,8 à 2 % en poids de C, des impuretés inévitables, et du Co pour le reste, de manière à préparer une poudre mixte; et chauffer ladite poudre mixte au moyen d'un laser ou d'un plasma pour préparer ledit alliage de cuivre à 5 dispersion de particules.
6. Procédé pour produire ledit alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 5, dans lequel ladite poudre mixte est chauffée sur un élément métallique (10) pour obtenir ledit alliage de cuivre à dispersion de particules dans un état où il est joint audit élément métallique (10).
7. Procédé pour produire ledit alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 6, dans lequel un élément fait en un alliage de Al est utilisé pour ledit élément métallique (10).
8. Procédé pour produire ledit alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 6, dans lequel ledit alliage de cuivre à dispersion de particules est fabriqué sous la forme d'un siège de soupape qui est disposé au niveau d'une ouverture dudit élément métallique (10) et qui réalise un contact à glissement avec une soupape.
9. Procédé pour produire ledit alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 5, dans lequel ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre d'alliage de Co sont préparées individuellement par un procédé d'atomisation respectivement, et ensuite ladite poudre d'alliage de Cu et ladite poudre d'alliage de Co sont mélangées l'une à l'autre.
10. Procédé pour produire ledit alliage de cuivre à dispersion de particules selon la revendication 5, dans lequel des particules d'alliage de Co, des particules d'alliage de carbure, et des particules de siliciure sont générées à titre desdites particules.
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