JP5663500B2 - 無鉛高強度高潤滑性銅合金 - Google Patents
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Description
本発明は、本明細書中に参照として包含され、かつ本明細書の一部を構成する、2009年3月3日に出願した、米国特許仮出願第61/157,023号に基づく優先権と利益とを主張する。
重量%で、組成式がBi:12.0、Sn:2.5、Sb:1.0、P:0.1、B:0.01、及び残部Cuである合金を、真空融解することなく鋳造した。上記合金は、不純物を除去するのに役立つ、約0.02重量%のミッシュメタルも含んでいた。鋳造物は、重さが約36kgであり、かつ高さが42cmであった。25〜150℃の間の温度でのピンオンディスク摩擦磨耗試験において、合金は、〜30重量%のPbを含む銅合金と同等の潤滑性を示した。この態様の降伏強度は約80〜100MPa(12〜14ksi)であり、そして最高引張強度(UTS)は約90〜190MPa(13〜28ksi)であった。さらに、合金は約4〜12%の伸張率を示した。図1は、この態様を示す光学顕微鏡写真であり、Cuマトリックス、並びにBiベースの第2相を示す。
重量%で、組成式がBi:12.0、Sn:3.0、Sb:1.0、P:0.1、B:0.01、及び残部Cuである合金を、真空融解することなく鋳造した。上記合金は、不純物を除去するのに役立つ、約0.02重量%のミッシュメタルも含んでいた。鋳造物は、重さが約36kgであり、かつ高さが42cmであった。25〜150℃の間の温度でのピンオンディスク摩擦磨耗試験において、合金は、〜30重量%のPbを含む銅合金と同等の潤滑性を示した。この態様の降伏強度は約100MPa(14〜15ksi)であり、そしてUTSは約110〜180MPa(16〜26ksi)であった。さらに、合金は約3〜13%の伸張率を示した。
重量%で、組成式がBi:12.0、Sn:2.5、Sb:1.0、P:0.1、B:0.005、及び残部Cuである合金を、真空融解することなく鋳造した。上記合金は、ミッシュメタルを含んでいなかった。鋳造物は、重さが約36kgであり、かつ高さが42cmであった。この態様の降伏強度は約100〜110MPa(14〜16ksi)であり、そしてUTSは約110〜210MPa(16〜31ksi)であった。さらに、合金は約5〜20%の伸張率を示した。
重量%で、組成式がBi:12.0、Sn:2.5、Sb:1.0、P:0.1、B:0.005、及び残部Cuである合金を、真空融解することなく鋳造した。上記合金は、不純物を除去するのに役立つ、ミッシュメタルも含んでいた。鋳造物は、重さが約36kg、かつ高さが42cmであった。この態様の降伏強度は約100〜110MPa(14〜15ksi)であり、そしてUTSは約150〜180MPa(22〜27ksi)であった。さらに、合金は約7〜10%の伸張率を示した。
重量%で、組成式がBi:14.1、Sn:5.5、P:0.1、Pb:0.01、及び残部Cuである合金を、真空融解することなく鋳造した。上記合金は、ミッシュメタルを含んでいなかった。鋳造物は、重さが約36kgであり、かつ高さが42cmであった。25〜150℃の間の温度でのピンオンディスク摩擦磨耗試験において、合金は、〜30重量%のPbを含む銅合金と同等の潤滑性を示した。この態様の降伏強度は約120MPa(17ksi)であり、そしてUTSは約120〜130MPa(18ksi)であった。さらに、合金は約1〜3%の伸張率を示した。
Claims (20)
- 10.0重量%〜20.0重量%のビスマスと、0.05重量%〜0.3重量%のリンと、2.2重量%〜10.0重量%のスズと、最大5.0重量%のアンチモンと、最大0.02重量%のホウ素と、銅及び不純物である残部とからなり、不純物として0.05重量%以下の鉛を含む、合金。
- 不純物として0.05重量%未満の鉛を含む、請求項1に記載の合金。
- 12.0重量%のビスマスと、2.4重量%〜3.1重量%のスズと、1.0重量%のアンチモンと、0.1重量%のリンと、0.01重量%のホウ素とを含む、請求項1に記載の合金。
- 12.0重量%のビスマスと、5.5重量%〜6.2重量%のスズと、0.1重量%のリンと、最大0.05重量%の鉛と、最大0.01重量%のホウ素とを含む、請求項1に記載の合金。
- 元素ランタン、元素セリウム、及びミッシュメタル、並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される形態の、少なくとも1つの希土類元素を最大0.02重量%で含む、請求項1に記載の合金。
- 前記合金が、15体積%未満のCu3Sn、15体積%未満のCuSb、及び1体積%未満のCu3Pを有する、請求項1に記載の合金。
- 最大引張強度(UTS)が90〜210MPaの範囲であり、降伏強度が80〜120MPaの範囲であり、伸張率が1〜20%の範囲である、請求項1に記載の合金。
- 少なくとも4体積%のビスマスベースの相を含む、請求項1に記載の合金。
- 10.0重量%〜20.0重量%のビスマスと、0.05重量%〜0.3重量%のリンと、2.2重量%〜10.0重量%のスズと、最大5.0重量%のアンチモンと、及び最大0.02重量%のホウ素と、元素ランタン、元素セリウム、及びミッシュメタル、及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される形態の、最大0.02重量%の少なくとも1つの希土類元素と、銅及び不純物である残部とからなり、不純物として0.05重量%以下の鉛を含み、
少なくとも4体積%のビスマスベースの相を含む、合金。 - 前記合金が、15体積%未満のCu3Sn、15体積%未満のCuSb、及び1体積%未満のCu3Pを含む、請求項9に記載の合金。
- 最大引張強度(UTS)が90〜210MPaの範囲であり、降伏強度が80〜120MPaの範囲であり、伸張率が1〜20%の範囲である、請求項9に記載の合金。
- 10.0重量%〜20.0重量%のビスマスと、0.05重量%〜0.3重量%のリンと、2.2重量%〜10.0重量%のスズと、最大5.0重量%のアンチモンと、最大0.02重量%のホウ素と、銅及び不純物である残部とからなる合金のビレットを鋳造するステップであって、前記合金は不純物として0.05重量%以下の鉛を含むステップと、
前記ビレットを室温まで冷却するステップ
とを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の合金を製造するための方法。 - 前記合金が、不純物として0.05重量%未満の鉛を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記合金が、12.0重量%のビスマスと、2.4重量%〜3.1重量%のスズと、1.0重量%のアンチモンと、0.1重量%のリンと、0.01重量%のホウ素とを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記合金が、12.0重量%のビスマスと、5.5重量%〜6.2重量%のスズと、0.1重量%のリンと、最大0.05重量%の鉛と、最大0.01重量%のホウ素とを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記合金が、元素ランタン、元素セリウム、及びミッシュメタル、並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される形態の、少なくとも1つの希土類元素を最大0.02重量%で含む、請求項12に記載の方法。
- 前記合金が、15体積%未満のCu3Sn、15体積%未満のCuSb、及び1体積%未満のCu3Pを有する、請求項12に記載の方法。
- 前記ビレットがニアネットシェイプに遠心鋳造される、請求項12に記載の方法。
- 前記ビレットが100℃/分の速度で室温まで冷却される、請求項12に記載の方法。
- 前記ビレットが直接チル鋳造され、そして水で冷却される、請求項12に記載の方法。
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