JP2019524985A - 銅−ニッケル−スズ合金、その製造方法、ならびにその使用法 - Google Patents
銅−ニッケル−スズ合金、その製造方法、ならびにその使用法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Zn 0.03から4%まで、 Zr 0.01から0.2%まで、
Mn 0.03から1.5%まで、Fe 0.03から0.7%まで、
Mg 0.03から0.5%まで、P 0.01から0.5%まで、
Ti 0.03から0.7%まで、B 0.001から0.1%まで、
Cr 0.03から0.7%まで、Co 0.01から0.5%まで
である。合金元素Zn、Mn、Mg、PおよびBは、合金の溶融物の脱酸素のために添加されることが述べられている。元素Ti、Cr、Zr,FeおよびCoは、粒子を細かくし、強度を上げる機能を有する。
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐前記銅−ニッケル−スズ合金は、合金の加工特性および使用特性を著しく改善するSi含有およびB含有相ならびにNi−Si−B、Ni−B、Fe−B、Ni−P、Fe−P、Ni−Si系の相および他のFe含有相を有する
ことを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金を包含する。
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐鋳造後、前記合金中には以下の組織成分:
a)組織全体に対して、
a1)化学式CuhNikSnmで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(h+k)/mが2から6である第1の相成分 30体積%まで、
a2)化学式CupNirSnsで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(p+r)/sが10から15である第2の相成分 20体積%まで、および
a3)銅固溶体の残部
を有するSi含有およびP含有金属性基質;
b)組織全体に対して、
b1)Si含有およびB含有相として0.01から10体積%で、
b2)化学式NixSi2B(式中、x=4から6)を有するNi−Siホウ化物として1から15体積%で、
b3)Niホウ化物として1から15体積%で、
b4)Feホウ化物として0.1から5体積%で、
b5)Niリン化物として1から5体積%で、
b6)Feリン化物として0.1から5体積%で、
b7)Ni珪化物として1から5体積%で、
b8)Fe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として0.1から5体積%で、
前記組織中に含有されており、これらが単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、スズおよび/または前記第1の相成分および/または第2の相成分により覆われている相
が存在し;
‐鋳造の際、ホウ化珪素として形成された前記Si含有およびB含有相、単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在する前記Ni−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子は、溶融物の凝固/冷却の間の均一な結晶化のための核をなし、それにより前記第1の相成分および/または第2の相成分は島状および/または網状に組織中に均一に分布しており;
‐ホウ珪酸塩および/またはホウリン珪酸塩として形成された前記Si含有およびB含有相は、リン珪酸塩と一緒に、前記合金の半製品および部品上で摩耗防止性および腐食防止性被覆の役目を果たしていることを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金を包含する。
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐少なくとも1回の焼鈍による、あるいは少なくとも1回の焼鈍と共に少なくとも1回の熱間加工および/または冷間加工による前記合金のさらなる加工後、前記合金中には以下の組織成分:
A)組織全体に対して、
A1)化学式CuhNikSnmで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(h+k)/mが2から6である第1の相成分 15体積%まで、
A2)化学式CupNirSnsで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(p+r)/sが10から15である第2の相成分 10体積%まで、
A3)銅固溶体の残部
を有する金属性基質;
B)組織全体に対して、
B1)単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、(Cu、Ni)−Sn系析出物により覆われているSi含有およびB含有相、化学式NixSi2B(式中、x=4から6)を有するNi−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物として、ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として2から35体積%で前記組織中に含有されており、
B2)(Cu、Ni)−Sn系連続析出物として80体積%まで前記組織中に含有されており、
B3)単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、(Cu、Ni)−Sn系析出物により覆われており、かつ3μmより小さい大きさを有するNiリン化物、Feリン化物、Ni珪化物として、ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として2から35体積%で前記組織中に含有されている
相
が存在し;
‐ホウ化珪素として形成された前記Si含有およびB含有相、単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在する前記Ni−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子は、前記合金の前記さらなる加工の間の組織の静的および動的再結晶のための核をなし、それにより均一で微粒子状の組織の調整が可能になり;
‐ホウ珪酸塩および/またはホウリン珪酸塩として形成された前記Si含有およびB含有相は、リン珪酸塩と一緒に、前記合金の半製品および部品上で摩耗防止性および腐食防止性被覆の役目を果たしていることを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金を包含する。
2 Niリン化物
3 第2級硬質粒子
4 (Cu、Ni)−Sn系連続析出物ならびに第3級硬質粒子
5 第3級硬質粒子
Claims (19)
- (重量%で)以下の成分:
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐前記銅−ニッケル−スズ合金は、合金の加工特性および使用特性を著しく改善するSi含有およびB含有相ならびにNi−Si−B、Ni−B、Fe−B、Ni−P、Fe−P、Ni−Si系の相および他のFe含有相を有する
ことを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金。 - (重量%で)以下の成分:
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐鋳造後、前記合金中には以下の組織成分:
a)組織全体に対して、
a1)化学式CuhNikSnmで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(h+k)/mが2から6である第1の相成分 30体積%まで、
a2)化学式CupNirSnsで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(p+r)/sが10から15である第2の相成分 20体積%まで、および
a3)銅固溶体の残部
を有するSi含有およびP含有金属性基質;
b)組織全体に対して、
b1)Si含有およびB含有相として0.01から10体積%で、
b2)化学式NixSi2B(式中、x=4から6)を有するNi−Siホウ化物として1から15体積%で、
b3)Niホウ化物として1から15体積%で、
b4)Feホウ化物として0.1から5体積%で、
b5)Niリン化物として1から5体積%で、
b6)Feリン化物として0.1から5体積%で、
b7)Ni珪化物として1から5体積%で、
b8)Fe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として0.1から5体積%で、
前記組織中に含有されており、これらが単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、スズおよび/または前記第1の相成分および/または前記第2の相成分により覆われている相
が存在し;
‐鋳造の際、ホウ化珪素として形成された前記Si含有およびB含有相、単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在する前記Ni−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子は、溶融物の凝固/冷却の間の均一な結晶化のための核をなし、それにより前記第1の相成分および/または前記第2の相成分は島状および/または網状に組織中に均一に分布しており;
‐ホウ珪酸塩および/またはホウリン珪酸塩として形成された前記Si含有およびB含有相は、リン珪酸塩と一緒に、前記合金の半製品および部品上で摩耗防止性および腐食防止性被覆の役目を果たしている
ことを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金。 - (重量%で)以下の成分:
Ni 2.0から10.0%まで、
Sn 2.0から10.0%まで、
Si 0.01から1.5%まで、
Fe 0.01から1.0%まで、
B 0.002から0.45%まで、
P 0.001から0.15%まで、
選択的に、さらにCo 最大2.0%まで、
選択的に、さらにZn 最大2.0%まで、
選択的に、さらにPb 最大0.25%まで、
残部銅および不可避な不純物
からなる、
鋳造性、熱間加工性および冷間加工性に優れ、アブレシブ摩耗、凝着摩耗およびフレッティング摩耗に対する耐性が高く、ならびに耐食性および耐応力緩和特性が改善された高強度銅−ニッケル−スズ合金において、
‐元素の珪素およびホウ素の重量%で示された元素含有量の比Si/Bが最小で0.4および最大で8であり;
‐少なくとも1回の焼鈍による、あるいは少なくとも1回の焼鈍と共に少なくとも1回の熱間加工および/または冷間加工による前記合金のさらなる加工後、前記合金中には以下の組織成分:
A)組織全体に対して、
A1)化学式CuhNikSnmで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(h+k)/mが2から6である第1の相成分 15体積%まで、
A2)化学式CupNirSnsで記載でき、かつ原子%で示された元素含有量の比(p+r)/sが10から15である第2の相成分 10体積%まで、
A3)銅固溶体の残部
を有する金属性基質;
B)組織全体に対して、
B1)単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、(Cu、Ni)−Sn系析出物により覆われているSi含有およびB含有相、化学式NixSi2B(式中、x=4から6)を有するNi−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物として、ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として2から35体積%で前記組織中に含有されており、
B2)(Cu、Ni)−Sn系連続析出物として80体積%まで前記組織中に含有されており、
B3)単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在し、(Cu、Ni)−Sn系析出物により覆われており、かつ3μmより小さい大きさを有するNiリン化物、Feリン化物、Ni珪化物として、ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子として2から35体積%で前記組織中に含有されている
相
が存在し;
‐ホウ化珪素として形成された前記Si含有およびB含有相、単独でおよび/または付加化合物および/または混合化合物として存在する前記Ni−Siホウ化物、Niホウ化物、Feホウ化物、Niリン化物、Feリン化物、Ni珪化物ならびにFe珪化物および/またはFeを多く含む粒子は、合金の前記さらなる加工の間の組織の静的および動的再結晶のための核をなし、それにより均一で微粒子状の組織の調整が可能になり;
‐ホウ珪酸塩および/またはホウリン珪酸塩として形成された前記Si含有およびB含有相は、リン珪酸塩と一緒に、前記合金の半製品および部品上で摩耗防止性および腐食防止性被覆の役目を果たしている
ことを特徴とする、高強度銅−ニッケル−スズ合金。 - それぞれ3.0から9.0%までの元素のニッケルおよびスズが含まれていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 0.05から0.9%までの元素の珪素が含まれていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 0.02から0.6%までの元素の鉄が含まれていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 0.01から0.4%までの元素のホウ素が含まれていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 0.01から0.15%までの元素のリンが含まれていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 前記合金は、場合により含まれる不可避な不純物の他には鉛を含まないことを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金から、砂型鋳造法、シェルモールド鋳造法、精密鋳造法、フルモールド鋳造法、ダイカスト法あるいはロスト・フォーム法を用いて最終製品または最終製品に近い形の部品を製造する方法。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金から、チル鋳造法あるいは連続または半連続鋳造法を用いてテープ、薄板、ディスク、ボルト、丸形ワイヤ、異形ワイヤ、丸形バー、異形バー、中空バー、パイプおよび異形材を製造する方法。
- 鋳造状態のさらなる加工が、600から880℃の温度範囲における少なくとも1回の熱間加工の実施を含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 170から880℃の温度範囲において10分から6時間の期間で少なくとも1回の焼鈍処理が実施されることを特徴とする、請求項10から12までのいずれか1項に記載の方法。
- 鋳造状態あるいは熱間加工された状態あるいは焼鈍された鋳造状態あるいは焼鈍された熱間加工された状態のさらなる加工が、少なくとも1回の冷間加工の実施を含むことを特徴とする、請求項11から13までのいずれか1項に記載の方法。
- 170から880℃の温度範囲において10分から6時間の期間で少なくとも1回の焼鈍処理が実施されることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 170から550℃の温度範囲において0.5から8時間の期間で応力除去焼鈍/時効熱処理が実施されることを特徴とする、請求項14または15に記載の方法。
- 調節ストリップおよび摺動ストリップのための、フリクションリングおよびフリクションディスクのための、内燃機関、バルブ、ターボチャージャー、変速機、排ガス後処理装置、レバー系統、ブレーキ系統および連結系統、油圧式ユニットにおけるあるいは一般的な機械製造の機械および装置における摺動部材およびガイド部材のための、請求項1から9までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金の使用法。
- 電子工学/電気工学における構成部材、配線部材、ガイド部材および連結部材のための、請求項1から9までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金の使用法。
- 海水で生存する生物の飼育における金属製物品のための、打楽器のための、船舶製造用プロペラ、翼、船舶スクリューおよびハブのための、ウォータポンプ、オイルポンプおよびフューエルポンプのケーシングのための、ポンプおよび水力タービン用ステータ、ロータおよび羽根車のための、歯車、ウォームギア、ヘリカルギア、圧力ナットおよびスピンドルナットのための、ならびに海洋および化学産業におけるパイプ、ガスケットおよび結合ボルトのための、請求項1から9までのいずれか1項に記載の銅−ニッケル−スズ合金の使用法。
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