JP2748717B2 - 肉盛用耐摩耗性銅基合金 - Google Patents
肉盛用耐摩耗性銅基合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅（Ｃｕ）基合金、よ
り詳しくは、耐摩耗性に優れかつ耐熱性を向上させた分
散強化型の肉盛用耐摩耗性銅基合金に関する。
り詳しくは、耐摩耗性に優れかつ耐熱性を向上させた分
散強化型の肉盛用耐摩耗性銅基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】銅基合金の耐摩耗性材料としては、Ｃｕ
にベリリウム（Ｂｅ）を添加したベリリウム銅あるいは
コンソル合金として知られるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金など
の析出硬化型の合金や、銅基マトリックス中にＳｉ
Ｏ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｍｇ
Ｏ、ＭｎＯなどの硬質酸化物を主体とする分散層粒子を
分散させた分散強化型の合金が知られている。
にベリリウム（Ｂｅ）を添加したベリリウム銅あるいは
コンソル合金として知られるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金など
の析出硬化型の合金や、銅基マトリックス中にＳｉ
Ｏ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＢｅＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｍｇ
Ｏ、ＭｎＯなどの硬質酸化物を主体とする分散層粒子を
分散させた分散強化型の合金が知られている。
【０００３】特に、ベリリウム銅は、鋼並みの強さ（１
００ｋｇ／ｍｍ２以上の引張強度）を有し、銅基合金で
は最も高い硬さ（Ｈｖ３００以上の硬度）を有してい
る。このような析出硬化処理（時効硬化処理）を施した
ものでは析出（時効）温度よりも高い温度状態（３５０
〜４５０℃）になると、急激に硬さが低下し、耐摩耗部
材としては不十分である。また、析出硬化処理のため大
物部材には適用し難く、処理に長時間かかってしまう。
００ｋｇ／ｍｍ２以上の引張強度）を有し、銅基合金で
は最も高い硬さ（Ｈｖ３００以上の硬度）を有してい
る。このような析出硬化処理（時効硬化処理）を施した
ものでは析出（時効）温度よりも高い温度状態（３５０
〜４５０℃）になると、急激に硬さが低下し、耐摩耗部
材としては不十分である。また、析出硬化処理のため大
物部材には適用し難く、処理に長時間かかってしまう。
【０００４】本出願人は耐摩耗性の銅基分散強化合金を
特許出願でいくつか提案し、特に、特開昭６３−１５７
８２６号公報、特願平１−１９６７８４号（平成１年７
月３１日出願）および特願平１−２２１６１３号（平成
１年８月３０日出願）にてＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ
系の肉盛用耐摩耗性合金を提案した。これらの提案の銅
基合金はアルミニウムに直接溶着でき、比較的高温にて
も高い強度、耐摩耗性を維持している。
特許出願でいくつか提案し、特に、特開昭６３−１５７
８２６号公報、特願平１−１９６７８４号（平成１年７
月３１日出願）および特願平１−２２１６１３号（平成
１年８月３０日出願）にてＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ
系の肉盛用耐摩耗性合金を提案した。これらの提案の銅
基合金はアルミニウムに直接溶着でき、比較的高温にて
も高い強度、耐摩耗性を維持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
提案のＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ系合金では、硬質粒
子を構成するボロン（Ｂ）化合物（ボライド）が脆いた
めに、引張応力が生じるような状態下では、この脆い部
分からクラックが発生することが分かった。また、同様
な理由でこの合金を曲率半径の小さい曲面上に肉盛する
場合に、ビード割れが発生することが分かった。さら
に、負荷圧力の高い面圧下での繰り返し摩擦を受ける場
合には、ボライド粒子にクラックが発生し、これらが破
損・脱落に到ると、硬いアブレージョンを形成して摩耗
を加速度的に促進することも分かった。そして、ボロン
は化合物を非常に形成し易く、優先的に銅に固溶してい
る元素と結びつくために、上述のように銅固溶体の部分
の強度の低下を招くことになる。
提案のＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ系合金では、硬質粒
子を構成するボロン（Ｂ）化合物（ボライド）が脆いた
めに、引張応力が生じるような状態下では、この脆い部
分からクラックが発生することが分かった。また、同様
な理由でこの合金を曲率半径の小さい曲面上に肉盛する
場合に、ビード割れが発生することが分かった。さら
に、負荷圧力の高い面圧下での繰り返し摩擦を受ける場
合には、ボライド粒子にクラックが発生し、これらが破
損・脱落に到ると、硬いアブレージョンを形成して摩耗
を加速度的に促進することも分かった。そして、ボロン
は化合物を非常に形成し易く、優先的に銅に固溶してい
る元素と結びつくために、上述のように銅固溶体の部分
の強度の低下を招くことになる。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題点を考慮して
ボロン添加なしで、耐摩耗性を高め、アルミニウムに肉
盛できかつ肉盛層（材料）の靭性を向上させた銅基合金
を提案することである。
ボロン添加なしで、耐摩耗性を高め、アルミニウムに肉
盛できかつ肉盛層（材料）の靭性を向上させた銅基合金
を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的が、ニッケル
（Ｎｉ）１０〜３０ｗｔ％、珪素（Ｓｉ）１〜５ｗｔ
％、鉄（Ｆｅ）２〜１５ｗｔ％、残部が銅（Ｃｕ）およ
び不可避的不純物からなる組成で、均一微細なデンドラ
イトの銅−ニッケル合金（初晶）中に鉄−ニッケル系の
シリサイドの硬質層が微細に分散した組織を有する肉盛
用耐摩耗性銅基合金によって達成される。
（Ｎｉ）１０〜３０ｗｔ％、珪素（Ｓｉ）１〜５ｗｔ
％、鉄（Ｆｅ）２〜１５ｗｔ％、残部が銅（Ｃｕ）およ
び不可避的不純物からなる組成で、均一微細なデンドラ
イトの銅−ニッケル合金（初晶）中に鉄−ニッケル系の
シリサイドの硬質層が微細に分散した組織を有する肉盛
用耐摩耗性銅基合金によって達成される。
【０００８】上述の組成に、マンガン（Ｍｎ）および亜
鉛（Ｚｎ）の１つあるいは両方を１〜１０ｗｔ％添加含
有してもよい。上述の組成に、耐摩耗性合金を１〜１０
ｗｔ％添加含有してもよい。さらに、マンガン（Ｍｎ）
および亜鉛（Ｚｎ）の１つあるいは両方を１〜１０ｗｔ
％を添加するとともに、耐摩耗性合金を１〜３０ｗｔ％
を添加含有してもよい。
鉛（Ｚｎ）の１つあるいは両方を１〜１０ｗｔ％添加含
有してもよい。上述の組成に、耐摩耗性合金を１〜１０
ｗｔ％添加含有してもよい。さらに、マンガン（Ｍｎ）
および亜鉛（Ｚｎ）の１つあるいは両方を１〜１０ｗｔ
％を添加するとともに、耐摩耗性合金を１〜３０ｗｔ％
を添加含有してもよい。
【０００９】
【作用】本発明に係る分散強化銅基合金は、先に提案し
た合金と同様に金属基体上にレーザ、ＴＩＧアーク、プ
ラズマアーク、電子ビームなどの高密度加熱エネルギー
を用いて溶着（肉盛）することによって容易に形成され
るものである。本発明における組成成分の限定理由は次
の通りである。
た合金と同様に金属基体上にレーザ、ＴＩＧアーク、プ
ラズマアーク、電子ビームなどの高密度加熱エネルギー
を用いて溶着（肉盛）することによって容易に形成され
るものである。本発明における組成成分の限定理由は次
の通りである。
【００１０】ＮｉはＣｕに固溶してＣｕ基マトリックス
を強化し、硬質なＦｅ−Ｎｉ系の珪化物（シリサイド）
を形成して分散強化により耐摩耗性を高める。１０％未
満ではマトリックスの強化が不十分で耐熱性の向上が図
れず、一方、３０％を越えると、金属基材（特に、Ａｌ
板）への溶着性および肉盛層（ビード）の靭性が低下す
る。
を強化し、硬質なＦｅ−Ｎｉ系の珪化物（シリサイド）
を形成して分散強化により耐摩耗性を高める。１０％未
満ではマトリックスの強化が不十分で耐熱性の向上が図
れず、一方、３０％を越えると、金属基材（特に、Ａｌ
板）への溶着性および肉盛層（ビード）の靭性が低下す
る。
【００１１】Ｓｉは硬質な分散粒子としてのＦｅ−Ｎｉ
系の珪化物を生成するのに寄与し、Ｃｕ基マトリックス
の強化にも寄与する。１％未満では珪化物硬質粒子の形
成に不十分であり、Ａｌ板への溶着性が悪く、一方、５
％を越えると、肉盛層（ビード）の靭性が低下し、割れ
の発生が見られる。ＦｅはＣｕ基のマトリックスにほと
んど固溶しないで、硬質粒子としてのＦｅ−Ｎｉ系の珪
化物の形成に寄与し、肉盛層（ビード）の靭性および耐
摩耗性に影響を与える。２％未満では添加効果が得られ
ず、一方、１５％を越えると、Ｆｅの粗大相が現れ、靭
性向上の効果が低下する。
系の珪化物を生成するのに寄与し、Ｃｕ基マトリックス
の強化にも寄与する。１％未満では珪化物硬質粒子の形
成に不十分であり、Ａｌ板への溶着性が悪く、一方、５
％を越えると、肉盛層（ビード）の靭性が低下し、割れ
の発生が見られる。ＦｅはＣｕ基のマトリックスにほと
んど固溶しないで、硬質粒子としてのＦｅ−Ｎｉ系の珪
化物の形成に寄与し、肉盛層（ビード）の靭性および耐
摩耗性に影響を与える。２％未満では添加効果が得られ
ず、一方、１５％を越えると、Ｆｅの粗大相が現れ、靭
性向上の効果が低下する。
【００１２】さらに、ＭｎおよびＺｎはいずれもＣｕに
固溶してマトリックスを固溶強化し、高温において耐凝
着摩耗性を高める。これは、高温条件下でこれら元素は
酸化し易く、Ｃｕよりも優先的に酸化されて、Ｃｕリッ
チな初晶部分に潤滑性の高い酸化皮膜を形成するからで
ある。１％未満ではその効果が十分に得られず、一方、
１０％を越えると、それぞれの単独相の発生があり割れ
の要因となる。
固溶してマトリックスを固溶強化し、高温において耐凝
着摩耗性を高める。これは、高温条件下でこれら元素は
酸化し易く、Ｃｕよりも優先的に酸化されて、Ｃｕリッ
チな初晶部分に潤滑性の高い酸化皮膜を形成するからで
ある。１％未満ではその効果が十分に得られず、一方、
１０％を越えると、それぞれの単独相の発生があり割れ
の要因となる。
【００１３】そして、トリバロイ（コバルト合金の商品
名）、ステライト、Ｎｉ−Ｃｒ合金などの耐摩耗性合金
を添加することによって、肉盛層（Ｃｕ基合金）の耐摩
耗性（特に、高温条件下で）をさらに高め、１％未満で
はその効果が十分でなく、一方、１０％を越えると、靭
性が低下し、割れの発生が多くなる。
名）、ステライト、Ｎｉ−Ｃｒ合金などの耐摩耗性合金
を添加することによって、肉盛層（Ｃｕ基合金）の耐摩
耗性（特に、高温条件下で）をさらに高め、１％未満で
はその効果が十分でなく、一方、１０％を越えると、靭
性が低下し、割れの発生が多くなる。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。表
１に示した組成の合金粉末の試料１〜４と、耐摩耗性合
金の粉末を混合添加した試料５〜９と、特開昭６３−１
５７８２６号公報での合金粉末の試料１０と、特願平１
−１９６７８４号での合金粉末の試料１１とを、後述す
るようにレーザ光を熱源として用いてＡｌ合金（ＪＩＳ
・ＡＣ２Ｃ）基板上に溶着させて溶着（肉盛）層を形成
した。試料１〜９は本発明実施例のＣｕ基合金であり、
試料１０および１１は比較例のＣｕ基合金である。な
お、添加した耐摩耗性合金の組成を表２に示す。
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。表
１に示した組成の合金粉末の試料１〜４と、耐摩耗性合
金の粉末を混合添加した試料５〜９と、特開昭６３−１
５７８２６号公報での合金粉末の試料１０と、特願平１
−１９６７８４号での合金粉末の試料１１とを、後述す
るようにレーザ光を熱源として用いてＡｌ合金（ＪＩＳ
・ＡＣ２Ｃ）基板上に溶着させて溶着（肉盛）層を形成
した。試料１〜９は本発明実施例のＣｕ基合金であり、
試料１０および１１は比較例のＣｕ基合金である。な
お、添加した耐摩耗性合金の組成を表２に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】 ここでの溶着（肉盛）は特開昭６３−１５７８２６号公
報にて開示されたやり方と同様にして図１０に示すよう
な装置を用いて行った。図 において、金属基体（Ａｌ
合金基板、試料９のみがＡ５０２６材でその他はＡＣ２
Ｃ）１を矢印Ｐの方向へ４５０〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ
の速度で連続的に移動させる。この金属基体１上に、試
料１〜１０の粉末２を図示しないホッパーから粉末供給
管３を介して移動方向Ｐに対し直交する方向にある幅Ｗ
で連続的に供給する。一方、レーザ光４は図示しないレ
ーザ光源から折り返しミラー５およびオシレートミラー
６で反射されて、金属基体１上の粉末２に直径０．５〜
５．０ｍｍに集光された状態で１×１０２〜２×１０４
ｗ／ｍｍ２のパワー密度で照射される。ここでオシレー
トミラー６はガルバノモータなどの振動機構７によって
所定角度の範囲で振動して、粉末２に照射されるレーザ
光４を移動方向Ｐに対し直交する方向、すなわち、金属
基体１上の粉末２の幅Ｗの方向に１０〜５００Ｈｚの周
波数でオシレート（走査）する。
報にて開示されたやり方と同様にして図１０に示すよう
な装置を用いて行った。図 において、金属基体（Ａｌ
合金基板、試料９のみがＡ５０２６材でその他はＡＣ２
Ｃ）１を矢印Ｐの方向へ４５０〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ
の速度で連続的に移動させる。この金属基体１上に、試
料１〜１０の粉末２を図示しないホッパーから粉末供給
管３を介して移動方向Ｐに対し直交する方向にある幅Ｗ
で連続的に供給する。一方、レーザ光４は図示しないレ
ーザ光源から折り返しミラー５およびオシレートミラー
６で反射されて、金属基体１上の粉末２に直径０．５〜
５．０ｍｍに集光された状態で１×１０２〜２×１０４
ｗ／ｍｍ２のパワー密度で照射される。ここでオシレー
トミラー６はガルバノモータなどの振動機構７によって
所定角度の範囲で振動して、粉末２に照射されるレーザ
光４を移動方向Ｐに対し直交する方向、すなわち、金属
基体１上の粉末２の幅Ｗの方向に１０〜５００Ｈｚの周
波数でオシレート（走査）する。
【００１７】このようなレーザ光４の照射によって粉末
２は溶融されて溶融物９となり、かつレーザ光４をオシ
レートすることによりその溶融物９が攪拌され、引き続
いてその溶融物９が金属基体１のＰ方向への移動により
レーザ光４が照射されない位置に到れば、金属基体１へ
の熱移動により急速凝固され、分散強化Ｃｕ基合金から
なる溶着層（肉盛層）８が形成される。
２は溶融されて溶融物９となり、かつレーザ光４をオシ
レートすることによりその溶融物９が攪拌され、引き続
いてその溶融物９が金属基体１のＰ方向への移動により
レーザ光４が照射されない位置に到れば、金属基体１へ
の熱移動により急速凝固され、分散強化Ｃｕ基合金から
なる溶着層（肉盛層）８が形成される。
【００１８】試料１〜１０についてレーザ溶着（肉盛）
を、例えば、レーザ出力４．５ｋＷ、レーザビーム径
１．５ｍｍ、処理速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、パワー密度
２８０ｗ／ｍｍ２、オシレート周波数１８０Ｈｚの条件
にて行い、Ａｌ基板１上に分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層
８が得られる。試料１、５および９の肉盛層の表面研磨
組織の顕微鏡写真を図１、２および３に示す。
を、例えば、レーザ出力４．５ｋＷ、レーザビーム径
１．５ｍｍ、処理速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、パワー密度
２８０ｗ／ｍｍ２、オシレート周波数１８０Ｈｚの条件
にて行い、Ａｌ基板１上に分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層
８が得られる。試料１、５および９の肉盛層の表面研磨
組織の顕微鏡写真を図１、２および３に示す。
【００１９】（シャルピー衝撃試験）Ａｌ基板上に得ら
れた分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層（幅８ｍｍ、最大厚さ
２ｍｍ）からシャルピー衝撃試験片（幅５ｍｍ、厚さ１
〜１．５ｍｍ、ノッチなし）を削り出し製作する。図４
に衝撃試験結果を示す。追加の比較例として、ベリリウ
ム銅（２７５Ｃ材：２．５〜２．７５％Ｂｅ含有、３５
０℃×２時間の時効処理）についてのデータを図４に記
入する。
れた分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層（幅８ｍｍ、最大厚さ
２ｍｍ）からシャルピー衝撃試験片（幅５ｍｍ、厚さ１
〜１．５ｍｍ、ノッチなし）を削り出し製作する。図４
に衝撃試験結果を示す。追加の比較例として、ベリリウ
ム銅（２７５Ｃ材：２．５〜２．７５％Ｂｅ含有、３５
０℃×２時間の時効処理）についてのデータを図４に記
入する。
【００２０】図４から明らかなように、本発明に係るＣ
ｕ基合金（試料１〜９）のシャルピー衝撃値は比較例の
Ｃｕ基合金（試料１０〜１１）に比べて、１．５〜３倍
衝撃靭性に優れ、ベリリウム銅よりも高い。耐摩耗性合
金の添加（試料５〜９）によって、幾分か衝撃値が無添
加の場合よりも低いが、比較例よりも高い。このように
本発明のＣｕ基合金は靭性が従来よりも向上している。
ｕ基合金（試料１〜９）のシャルピー衝撃値は比較例の
Ｃｕ基合金（試料１０〜１１）に比べて、１．５〜３倍
衝撃靭性に優れ、ベリリウム銅よりも高い。耐摩耗性合
金の添加（試料５〜９）によって、幾分か衝撃値が無添
加の場合よりも低いが、比較例よりも高い。このように
本発明のＣｕ基合金は靭性が従来よりも向上している。
【００２１】（ビード破断歪み試験）Ａｌ基板上に得ら
れた分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層（幅８ｍｍ、最大厚さ
２ｍｍ）の表面を研削加工して厚さ１〜１．５ｍｍに
し、歪みゲージを貼りつける。このＡｌ基板に圧縮試験
機で圧力をかけると、肉盛層表面に引張応力がかかり
（曲げ試験と同じようになる）、歪みゲージで肉盛層の
伸びを測定する。肉盛層にクラック、剥離が発生したと
きの伸び（歪み）をビード破断歪みとする。図５にその
結果を示す。但し、ベリリウム銅の結果は上述のものを
曲げ試験した時のクラック発生時の曲げ歪みである。
れた分散強化Ｃｕ基合金の肉盛層（幅８ｍｍ、最大厚さ
２ｍｍ）の表面を研削加工して厚さ１〜１．５ｍｍに
し、歪みゲージを貼りつける。このＡｌ基板に圧縮試験
機で圧力をかけると、肉盛層表面に引張応力がかかり
（曲げ試験と同じようになる）、歪みゲージで肉盛層の
伸びを測定する。肉盛層にクラック、剥離が発生したと
きの伸び（歪み）をビード破断歪みとする。図５にその
結果を示す。但し、ベリリウム銅の結果は上述のものを
曲げ試験した時のクラック発生時の曲げ歪みである。
【００２２】図５から明らかなように、静的な変形に対
する特性は、本発明に係るＣｕ基合金のほうが比較例よ
りも優れている。耐摩耗性合金の添加（試料５〜９）に
よって、無添加の場合よりも低下するが、それでも比較
例のＣｕ基合金（試料１０〜１１）よりも高い。 （凝着特性試験）高温雰囲気（状態）での肉盛層の凝着
特性を評価する方法として、図６に図示したようにして
肉盛層（溶着層）８の相手材１２に押し付け、相手材へ
の凝着高さを調べる。すなわち、ヒータ１３によって加
熱した状態で相手材（ＳＵＨ３５）１２に、肉盛層１１
付きのＡｌ基体１を往復運動的に下記条件で押し付け
る。
する特性は、本発明に係るＣｕ基合金のほうが比較例よ
りも優れている。耐摩耗性合金の添加（試料５〜９）に
よって、無添加の場合よりも低下するが、それでも比較
例のＣｕ基合金（試料１０〜１１）よりも高い。 （凝着特性試験）高温雰囲気（状態）での肉盛層の凝着
特性を評価する方法として、図６に図示したようにして
肉盛層（溶着層）８の相手材１２に押し付け、相手材へ
の凝着高さを調べる。すなわち、ヒータ１３によって加
熱した状態で相手材（ＳＵＨ３５）１２に、肉盛層１１
付きのＡｌ基体１を往復運動的に下記条件で押し付け
る。
【００２３】 加熱温度： ３００℃ 押し付け力Ｐ： ２０kg（面圧で５kg/mm2） 往復距離Ｌ： ５mm 往復速度： ５００回／分 試験時間： ３０分 終了してから、相手材１２に付着したＣｕ基合金の凝着
高さを粗さ計で測定して、図７にその結果を示す。
高さを粗さ計で測定して、図７にその結果を示す。
【００２４】図７から明らかなように、マンガンおよび
／または亜鉛を添加した試料２〜４および６〜８で凝着
が小さい（耐凝着性が良い）。これは添加したマンガ
ン、亜鉛が優先的に酸化されることによる。また、耐摩
耗性合金の添加によって無添加の場合よりもさらに凝着
が小さくなっており、高温での耐凝着性が比較例のＣｕ
基合金よりも大きく改善されている。
／または亜鉛を添加した試料２〜４および６〜８で凝着
が小さい（耐凝着性が良い）。これは添加したマンガ
ン、亜鉛が優先的に酸化されることによる。また、耐摩
耗性合金の添加によって無添加の場合よりもさらに凝着
が小さくなっており、高温での耐凝着性が比較例のＣｕ
基合金よりも大きく改善されている。
【００２５】（摩耗試験）得られた分散強化Ｃｕ基合金
（肉盛）層について、高温での摩耗特性を調ベるため
に、図８に示すように大越式摩耗試験機によって摩耗試
験を行う。この試験では、焼入れしたＳＵＪ１のロータ
１６を回転させながら肉盛層８に押し付け、摩耗痕の幅
ｄをしらべる。試験条件としては、試験温度４００℃
（これは摩擦面温度ではない）、すべり速度０．３ｍ／
ｓｅｃ、すべり距離１００ｍ、最終荷重１０ｋｇであ
り、その結果を図９に示す。
（肉盛）層について、高温での摩耗特性を調ベるため
に、図８に示すように大越式摩耗試験機によって摩耗試
験を行う。この試験では、焼入れしたＳＵＪ１のロータ
１６を回転させながら肉盛層８に押し付け、摩耗痕の幅
ｄをしらべる。試験条件としては、試験温度４００℃
（これは摩擦面温度ではない）、すべり速度０．３ｍ／
ｓｅｃ、すべり距離１００ｍ、最終荷重１０ｋｇであ
り、その結果を図９に示す。
【００２６】図９から明らかなように、本発明に係るＣ
ｕ基合金はいずれもその摩耗痕幅が比較例のＣｕ基合金
およびベリリウム銅よりも小さく、摺動特性が大きく改
善されている。さらに、耐摩耗性合金の添加は無添加よ
りも摺動特性が改善されている。上述の実施例ではレー
ザ溶着（肉盛）を処理速度８００ｍｍ／ｍｉｎで行って
いるが、割れなどの欠陥が発生しない処理速度の上限は
１５００ｍｍ／ｍｉｎである。特開昭６３−１５７８２
６号公報での場合には、この上限処理速度は１２００ｍ
ｍ／ｍｉｎであったので、２０％以上の生産性向上が可
能である。
ｕ基合金はいずれもその摩耗痕幅が比較例のＣｕ基合金
およびベリリウム銅よりも小さく、摺動特性が大きく改
善されている。さらに、耐摩耗性合金の添加は無添加よ
りも摺動特性が改善されている。上述の実施例ではレー
ザ溶着（肉盛）を処理速度８００ｍｍ／ｍｉｎで行って
いるが、割れなどの欠陥が発生しない処理速度の上限は
１５００ｍｍ／ｍｉｎである。特開昭６３−１５７８２
６号公報での場合には、この上限処理速度は１２００ｍ
ｍ／ｍｉｎであったので、２０％以上の生産性向上が可
能である。
【００２７】さらに、曲率半径の小さい部材への肉盛に
ついて、特開昭６３−１５７８２６号公報での場合には
曲率半径１０ｍｍの箇所にＣｕ基合金を肉盛すると割れ
が生じていたが、本発明に係るＣｕ基合金では割れなど
の欠陥のない肉盛層を形成することができる。
ついて、特開昭６３−１５７８２６号公報での場合には
曲率半径１０ｍｍの箇所にＣｕ基合金を肉盛すると割れ
が生じていたが、本発明に係るＣｕ基合金では割れなど
の欠陥のない肉盛層を形成することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る分散
強化Ｃｕ基合金は、従来よりも靭性が高く、静的変形に
強く、高温状態での耐凝着性ならびに耐摩耗性が優れて
いる。そして、本発明のＣｕ基合金を任意に金属基体上
に肉盛（溶着）形成できるので、各種の機械部品（エン
ジンのバルブシートを含め）での耐摩耗性が必要な部位
のみに形成して特性向上を図ることができる。
強化Ｃｕ基合金は、従来よりも靭性が高く、静的変形に
強く、高温状態での耐凝着性ならびに耐摩耗性が優れて
いる。そして、本発明のＣｕ基合金を任意に金属基体上
に肉盛（溶着）形成できるので、各種の機械部品（エン
ジンのバルブシートを含め）での耐摩耗性が必要な部位
のみに形成して特性向上を図ることができる。
【図１】本発明にかかる試料１の分散強化Ｃｕ基合金肉
盛層の金属組織写真（×４００）である。
盛層の金属組織写真（×４００）である。
【図２】本発明にかかる試料５の耐摩耗性合金を添加し
た分散強化Ｃｕ基合金肉盛層の金属組織写真（×４０
０）である。
た分散強化Ｃｕ基合金肉盛層の金属組織写真（×４０
０）である。
【図３】本発明にかかる試料９の耐摩耗性合金を添加し
た分散強化Ｃｕ基合金肉盛層の金属組織写真（×４０
０）である。
た分散強化Ｃｕ基合金肉盛層の金属組織写真（×４０
０）である。
【図４】シャルピー衝撃試験の結果を示すグラフであ
る。
る。
【図５】ビード（肉盛層）破断歪みの試験結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】凝着特性試験を模式的に示す概略図である。
【図７】凝着特性評価試験結果を示すグラフである。
【図８】大越式摩耗試験機を模式的に示す概略図であ
る。
る。
【図９】摩耗試験結果を示すグラフである。
【図１０】金属基板上へＣｕ基合金をレーザ肉盛（溶
着）する方法を示す溶着装置の概略斜視図である。
着）する方法を示す溶着装置の概略斜視図である。
【符号の説明】 １…金属基体 ２…粉末 ４…レーザ光 ８…肉盛層（溶着層） １２…相手材 １３…ヒータ １６…ロータ
Claims (4)
- 【請求項１】 下記組成： ニッケル： １０〜３０wt％ 珪素 ： １〜 ５wt％ 鉄 ： ２〜１５wt％ 銅および不可避的不純物：残部 よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金
中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散
した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金。 - 【請求項２】 下記組成： ニッケル： １０〜３０wt％ 珪素 ： １〜 ５wt％ 鉄 ： ２〜１５wt％ マンガンおよび亜鉛の１つあるいは両方：１〜１０wt％ 銅および不可避的不純物：残部 よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金
中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散
した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金。 - 【請求項３】 下記組成： ニッケル： １０〜３０wt％ 珪素 ： １〜 ５wt％ 鉄 ： ２〜１５wt％ 耐摩耗性合金：１〜３０wt％ 銅および不可避的不純物：残部 よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金
中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散
した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金。 - 【請求項４】 下記組成： ニッケル： １０〜３０wt％ 珪素 ： １〜 ５wt％ 鉄 ： ２〜１５wt％ マンガンおよび亜鉛の１つあるいは両方：１〜１０wt％ 耐摩耗性合金：１〜３０wt％ 銅および不可避的不純物：残部 よりなり、均一微細なデンドライトの銅−ニッケル合金
中に鉄−ニッケル系のシリサイドの硬質層が微細に分散
した組織を有する肉盛用耐摩耗性銅基合金。
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|---|---|---|---|
| JP8717291A JP2748717B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 肉盛用耐摩耗性銅基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8717291A JP2748717B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 肉盛用耐摩耗性銅基合金 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246142A JPH04246142A (ja) | 1992-09-02 |
| JP2748717B2 true JP2748717B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13907571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8717291A Expired - Fee Related JP2748717B2 (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 肉盛用耐摩耗性銅基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748717B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1882750A2 (en) | 2006-07-27 | 2008-01-30 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Raw material powder for laser clad valve seat and valve seat using the same |
| US11427889B2 (en) | 2020-06-24 | 2022-08-30 | Hyundai Motor Company | Copper alloy for engine valve seats manufactured by laser cladding |
| US11560610B2 (en) | 2020-06-22 | 2023-01-24 | Hyundai Motor Company | Copper alloy for valve seats |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3853100B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2006-12-06 | 三井金属鉱業株式会社 | 耐摩耗性に優れた銅合金 |
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| CN104831117B (zh) * | 2013-11-04 | 2016-11-30 | 吴丽清 | 一种制备铜合金阀体的方法 |
| JP6724810B2 (ja) * | 2017-02-02 | 2020-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗部材及びその製造方法 |
| JP2018158379A (ja) * | 2017-12-11 | 2018-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | バルブシート合金 |
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| CN110066940A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-07-30 | 安徽协同创新设计研究院有限公司 | 铁画线材 |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP8717291A patent/JP2748717B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| 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 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04246142A (ja) | 1992-09-02 |
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