JPH01152232A - 耐摩耗性Ｃｕ基合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は耐摩耗性に優れたＣｕ基合金に関するもので
あり、特に金属基体上に局部的に耐摩耗層を形成するに
適した分散強化型のＣｕ基合金に関するものである。

従来の技術 Ｃｕ基の耐摩耗性材料としては、例えば［金属工学シリ
ーズ１　構成材料とその熱処理］　（昭和５２年７月２
０日、日本金属学会発行）の第２Ｑ〜２５頁に記載され
ているように、コルソン合金として知られるＣｕ−Ｎｉ
−Ｓｉ合金あるいはＣｕに３ｅを２％前後添加したベリ
リウム銅などの析出硬化型の合金や、そのほかＣＬＪ基
マトリックス中にＳ　ｉ０２、Ｃｒ２０３　、Ｂｅ１０
１Ｔ　ｉ　０２　、Ｚ　ｒ０２、ｆＶＩｑＯ，ＭｎＯな
どの硬質酸化物を主体とする分散相粒子を分散させた分
散強化型の合金が知られてい葛。前者の析出硬化型のＣ
ｕ合金は、溶体化処理後、長時間の時効処理を行なうこ
とによって、中間相や金属間化合物などをマトリックス
中から析出させて硬化させるものであり、一方後者の分
散強化型合金の製造方法としては、マトリックスとなる
Ｃｕ粉末もしくはＣｕ合金粉末と分散相となる酸化物粉
末とを混合して圧縮・焼結する焼結法、あるいはマトリ
ックスとなるＣｕもしくはＣｕ合金に対しそのＣｕもし
くはＣｕ合金よりも酸化し易い金属を添加した材料を用
いて酸化性雰囲気で高温に保持して内部に酸化性ガスを
拡散させ、内部に酸化物相を生成させる内部酸化法が代
表的である。

発明が解決すべき問題点 前述のような析出硬化型合金は長時間の固体内での拡散
によって時効析出させるため、高温で長時間の処理を必
要とし、そのため大物部品には適用し難く、また高温で
の長時間の処理によってひずみなどの問題が発生し易い
。また析出硬化型合金で析出する粒子は、せいぜい数伽
程度と著しく微細であるため、硬さは得られても、耐摩
耗特性、特に摺動摩耗に対しては充分な耐摩耗性能が得
られなかった。すなわち耐摺動性能は、ある程度大きい
（１０〜ｉ　００１Ｊｌｎ程度）硬質粒子が分散してい
る方が良好どなるが、析出硬化型合金ではこのような大
きな径の粒子を析出させることは困難であった。

一方分散強化型合金のうち、内部酸化法によって得られ
るものは、分散相粒子の生成のために固体内での拡散を
伴なうため、前記同様に高温長時間の処理を必要とし、
大物部品に適用し難く、またひずみ等の発生の問題もあ
った。また焼結法による分散強化型合金は、分散相粒子
の径は自由に設定できるが、材料全体の圧縮・焼結を必
要とするため、部材の一部のみに局部的に形成すること
は困難であった。

そこで本発明者等は既に特願昭６１−３０３１７６号に
おいて、耐摩耗特性、特に摺動摩耗に対する耐摩耗性が
優れ、かつ大物部品、小物部品に限らず、金属基材にお
ける任意の箇所に溶着（肉盛）によって簡単かつ容易に
形成することができる耐摩耗性Ｃｕ基分散強化合金を提
案している。

この提案のＣＬＪ基分散強化合金は、基本的にはＮｉ　
５〜３０％、Ｓｉ　　１〜５％、８０１５〜３％、Ｆ１
３４〜３０％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物よりなり、Ｃｕ基マトリックス中にｌ”ｅ−Ｎｉ系の
珪化物の粒子が分散した組織を有することを特徴とする
ものである。またこの提案においては、前記各元素のほ
か、ＡＪ０．１〜５％、Ｔｉ０．１〜５％、Ｍｎ　１〜
１０％のうちの１種または２種以上を含有するＣｕ基分
散強化合金も開示されており、さらには前記各元素のほ
か、Ｃ０，０２〜２％を添加するとともに、Ｃｒ０．５
〜１０％、ｌｉ０．３〜５％の１種または２種を添加し
、Ｃｕ基マトリックス中にｌ”ｅ−Ｎｉ系の珪化物とと
もに炭化物が分散した組織としたＣｕ基分散強化合金も
開示されている。

そして上記提案の分散強化Ｃｕ基合金は、金属基体上に
レーザや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を用いて溶着（肉＠）すること
によって容易に形成されるものであり、その組織として
は、基本的にはＨ１／　１５０〜２５０程度の硬さのＣ
ｕｌのマトリックス中に、Ｈｖ　７００〜１２００程度
の硬質なｌ”ｅ−Ｎｉ系の珪化物（場合によっては炭化
物も）がほぼ均一に分散したものとなる。

上記提案のＣｕ基分散強化合金は、金属基材上に局部的
にその合金層を形成することができ、また至温付近にお
ける耐摩耗性は従来材より格段に優れているが、その後
本発明者等がさらに実験・検討を進めた結果、高温に昇
温させた場合の耐摩耗性が未だ満足できるに至っていな
いことが判明した。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、合
金基材における任意の箇所に溶着（肉盛）により容易に
形成することができる耐摩耗性Ｃｕ基分散強化型合金と
して、常温での耐摩耗性のみならず、特に高温での耐摩
耗性を著しく向上させた合金を提供することを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 第１発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金は、Ｎｉ１０〜４０％、
Ｓｌ　１〜７％、Ｂ０．５〜５％、Ｃｒ　１〜２０％、
残部がＣｕおよび不可避的不純物よりなり、ＣＬＪ−Ｎ
ｉ基マトリックス中に０．１〜５０ｔＪａの大きさのＣ
ｒの硼化物および／または珪化物が均一に分散している
粗織を有することを特徴とするものである。

また第２発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金は、第１発明で規定
した各成分のほか、ざらにＷＯ０１〜５％、Ｍｏ０．１
〜５％、Ｆｅ　１〜２０％のうちから選ばれた１種また
は２種以上を添加した成分組成とし、かつ第１発明の合
金と同様な組織を有するものである。

さらに第３発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金は、第１発明で規
定している成分組成の合金に、その合金と反応しない高
融点炭化物を１〜２０％添加し、組織的には、第１発明
と同様なＣｒの硼化物および／または珪化物と、前記高
融点炭化物とがＣｕ−Ｎｉ基マトリックス中に均一に分
散した組織としている。

そして第４発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金は、第１発明で規
定した各成分のほか、第２発明の場合と同様にＷＯ１１
〜５％、Ｍｏ０．１〜５％、Ｆｅ　１〜２０％のうちか
ら選ばれた１種または２種以上を添加するとともに、第
３発明の場合と同様に高融点炭化物を１〜２０％添加し
、組織的には、第１発明と同様なＣｒの硼化物および／
または珪化物と、前記高融点炭化物とがＣＬＪ−Ｎｉ基
マトリックス中に均一に分散した組織としている。

作　　　用 第１発明のＣｕ基合金においては、Ｃｕ−Ｎｉ合金から
なるマトリックス中に、Ｃｒの化合物、すなわち硼化物
や珪化物が均一かつ微細に分散した組織を呈している。

Ｃｒの硼化物や珪化物は硬質であるため、分散強化効果
をもたらして優れた耐摩耗性を発揮させる。またマトリ
ックスは基本的にはＣｕとＮｉとが互いに固溶されたＣ
ｕ−Ｎｉ合金となっており、このＣｕ−Ｎｉ合金は純Ｃ
ＬＪと比較して格段に高強度で耐熱性も高く、そのため
昇温時にもマトリックスが軟化するおそれが少ないから
、分散硬質粒子としてのＣｒの硼化物や珪化物自体が高
温でも安定であることと相俟って、高温時においても優
れた耐摩耗性を発揮することができる。

また第２発明のＣＬＪ基合金においては、ＷｌＭ０．Ｆ
ｅのうちの１種以上が添加されているため、Ｃｕ−Ｎｉ
基マトリックスがさらに強化されて、耐熱性、靭性が一
層向上している。

一方第３発明のＣｕ基合金においては、高融点炭化物が
添加されているため、その金属組織はＣｕ−Ｎｉ合金か
らなるマトリックス相中に前述のようなＣｒの硼化物や
珪化物のほか、高融点炭化物も均一に分散したものとな
り、この高融点炭化物は著しく高硬度であるため、耐摩
耗性、耐熱性が一層向上される。

また第４発明のＣｕ基合金では、Ｗ、ＭＯｌｌ”ｅのう
ちの１種以上の添加による前述の第２発明での作用と高
融点炭化物の添加による前述の第３発明の作用とが相俟
って、より一層耐摩耗性、耐熱性、靭性の優れたものと
なる。

次に各成分の添加理由および添加量限定理由を説明する
。

Ｎｉ１０〜４０％： ＮｉはＣｕに対して大量に固溶する元素であって、硬質
分散相を取囲むマトリックス相をＣＬＪ−Ｎｉ合金相と
してマトリックスを強化し、高温での耐摩耗性を向上さ
せるに必要な元素であり、また一部はＮｉ系の珪化物や
硼化物あるいはｌ”ｅ−Ｎｉ系珪化物や硼化物を生成し
てマトリックスを強化するにも寄与する。Ｎｉが１０％
未満ではマトリックス強化の効果が充分に得られず、ま
た組織が不均質となるおそれがある。一方Ｎｉが４０％
を越えれば金属基材への溶着性、特にへ１合金基材に対
する溶着性が低下し、金Ｒ基材に対する溶着による局部
的耐摩耗性向上の目的が達成されなくなるおそれがある
。したがってＮｉは１０〜４０％の範囲内とした。なお
ここで溶着性とは、金属基材に溶着（肉盛）させた際の
基材へのぬれ界面でのぬれ性、その界面での割れや剥離
の発生の有無、さらには酒肴ビード割れ等を含んだ総合
的な内容を意味する。

Ｓｉ　　１〜７％： ＳｉはＱｒと結合して、この発明の合金において分散強
化の作用を担う硬質分散粒子としてのＱｒの珪化物を生
成させるためにンー要な元素であり、また一部はＮｉ系
珪化物やｌ”ｅ−Ｊｌｉ系珪化物を生成するにも寄与す
る。さらにＳ；は材料の自溶性を高めて溶着性を向上さ
せる作用も果たす。

Ｓｌが１％未満では目的とする硬質分散相であるＣｒの
珪化物粒子が充分に形成されず、一方７％を越えれば金
属基材上に溶着させる際に割れが生じ易くなる。したが
って８１は１〜７％の範囲内とした。

ＢＯ，５〜５％： ＢもＣｒと結合して、硬質分散粒子としてのＣｒの硼化
物を生成させるために必要な元素であり、またＳｉと同
様に材料の自溶性を高めて溶着性を向上させる作用も果
たす。Ｂが０．５％未満では溶着性を向上させる効果が
充分に得られず、−方５％を越えれば金属基材に溶着さ
せる際に割れが生じ易くなる。したがってＢは０．５〜
５％の範囲内とした。

Ｃｒ　１〜２０％： Ｑｒは分散強化作用をもたらす硬質分散粒子としての晶
出相すなわち珪化物および／または硼化物を生成する元
素である。Ｃｒが１％未満では均一な分散相を生成する
ことが困難となり、一方２０％を越えれば溶着性を劣化
させるから、Ｃｒは１〜２０％の範囲内とした。

Ｆｅ１〜２０％、ＷＯ０１〜５％、Ｍｏ０．１〜５％：
これらの元素は第２発明、第４発明の場合に選択的に添
加される元素であり、いずれもマトリックス相を強化し
て耐熱性、耐摩耗性をより向上させる機能を有し、また
溶着させる際の割れを防ぐ機能も有する。それぞれ上記
の下限値未満ではこれらの効果が充分に得られず、上＠
値を越えれば金属基材、特にへ１基材への溶着性が悪く
なるところから、上記の限定範囲を定めた。

高融点炭化物１〜２０％： 高融点炭化物は第３発明、第４発明の場合に添加され、
Ｃｕ−Ｎｉ基マトリックス中に分散して耐摩耗性をより
向上させる橢能を果たす。ここで用いる高融点炭化物と
は、融点が１５００″Ｇ以上であって、実質的に肉盛合
金と反応（固溶、晶出など）しない炭化物であれば良く
、具体的には、例えばＷＣ，ＴａＣ，Ｔ　ｉ　Ｃ，Ｃｒ
３　Ｇ２　、ＶＣ。

ＮｂＣなどを用いることができる。高融点炭化物の添加
量が１％未満では高融点炭化物の添加による耐摩耗性向
上効果が充分に得られず、一方２０％を越えれば溶着性
を悪化させるおそれがあるから、１〜２０％の範囲内と
した。

以上の各成分のほかは、Ｃｕおよびその他の不可避的不
純物とすれば良い。

この発明のＣｕ基合金においては、組織的にはＣｕ−Ｎ
ｉ基合金マトリックス中に硬質分散相粒子としてＱｒの
珪化物および／または硼化物が均一に分散したものとな
っているが、ここでＣｒの珪化物や硼化物の粒径が０．
１１ｊＪｎ未満では硬さは得られても耐摩耗性、特に摺
！ＩＲＪ耗に対する耐摩耗性が充分に得られず、一方５
０伽を越えても分散粒子が粗大過ぎて組織が不均一とな
り、良好な耐摩耗性が得られない。なおＣｒの珪化物や
硼化物の粒径は、０．１〜５０顯の範囲内でも０．１〜
２０／ｆｉの範囲内が好ましく、より好ましくは０．１
〜１０珈が最適である。

さらに、特に第３発明、第４発明のＣｕ基合金において
は、上述のＱｒ珪化物や硼化物のほか、高融点炭化物粒
子が分散した組織どなっているが、この高融点炭化物粒
子の大きさは、数ＩＪａ〜１００顯程度が好ましく、そ
の範囲内でも５〜３０伽程度が特に好ましい。なおこの
高融点炭化物は、この光間の合金を金属基材上に肉盛す
る際に特に合金相と反応せずにそのまま凝固して分散す
るのが通常であるから、肉盛前の状態でも前述のような
数趨〜１００珈程度の粒径のものを用いることが適当で
ある。

発明の実施のための具体的な説明 この発明のＣＩＪ基合金はＡ１合金やそのほか鋼や鋳鉄
等、任意の金属基体上へ、レーザやＴＩＧアーク、電子
ビーム、プラズマアーク等の高密度加熱エネル、ギを用
いて溶着することにより容易に形成することができる。

すなわち、へβ合金などからなる金属基体の特に耐摩耗
性を向上させるべき部位の表面に、この発明のＣｕ基合
金の成分組成を有する合金粉末、あるいは全体としてそ
の成分組成となるような混合粉末を予め配置しておくか
、またはその合金粉末もしくは混合粉末を供給しながら
、レーザ等の高密度加熱エネルギを粉末の上から照射し
てその粉末を金属基体上で急速溶融させ、引続きその高
密度加熱エネルギの照射位置の移動もしくは照射停止に
よりその溶融物を急速に冷却凝固させ、金ｇ基体上に溶
着させる。

なお第３発明、第４発明のように高融点炭化物を添加す
る場合、その他の成分の合金粉末もしくは混合粉末に対
し、高融点炭化物の粉末を混合し、これを金属基体上に
供給するのが通常である。

レーザを用いて溶着により金属基体上にこの発明のＣｕ
基合金を形成する方法の具体的な例を第１図に示す。

第１図において、金属基体１は矢印Ｐで示すように図の
右方へ４５０〜２０００ｍＩｎ／ｍｉｎ程度の速度で連
続的に移動せしめられる。この金属基体１上には、最終
的にこの発明のＣｕ基合金の溶着層を形成すべき合金粉
末もしくは混合粉末２が図示しないホッパーから粉末供
給管３を介して金属基体１の移動方向Ｐに対し直交する
方向にある幅Ｗを有するように連続的に供給される。一
方レーザ光４は図示しないレーザ光源から折返しミラー
５によって折返され、さらにオシレートミラー６で反射
されて、金属基体１上の粉末２に直径０．５〜５．０．
、程度に焦光された状態で１Ｘ１０２〜２ｘ　１０４　
ｗ　／　ｒｎｔＡ程度のパワー密度で照射される。ここ
でオシレートミラー６はガルバノモータ等の振動機構７
によって所定角度の範囲内を振動せしめられ、これによ
って金属基体１上の粉末２に照射されるレーザ光４は金
属基体１の移動方向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１０〜５００　Ｈｚ
程度の周波数で往復ｖＪ（オシレート）される。

上述のように金属基体１上の粉末２にレーザ光４を照射
することにより、金属基体１上の粉末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
れない位置に至れば、金属基体１の側への熱移動により
急速に凝固され、前述のようなＣｕ基合金からなる溶着
層８が形成される。

なおここで粉末２の供給位置とレーザ光４照射位置との
関係は、第１図に示しているように、レーザ光４の照射
部位に粉末２を直接溝とし込むことが望ましい。

実施例 ［実施例１］ Ｃｕ−２０％Ｎｉ−３％５ｉ−１，５％Ｂなる成分組成
の合金粉末と、Ｎｉ−１５％Ｃｒ−２％Ｗ−１５％ｌ”
ｅ−２％５ｉ−１％Ｂからなる成分組成の合金粉末とを
、後者が２０％となるように均一に混合し、その混合粉
末を、レーザ光を熱源として用いてＡ１合金（ＪＩＳ　
ＡＣ２Ｃ）からなる金属基体上に溶着して形成した溶着
層、すなわちこの発明による耐摩耗性Ｃｕ基合金層の組
織を第２図に示す。ここで溶着方法としては第１図に示
すような方法を用いた。また溶着条件は、レーザ出力３
．８Ａｗｑレーザビーム径２．５市、レーザ照射のパワ
ー密度的１２００ｗ　／　ｍｄ　１工ネルギ密度４８Ｊ
／ａｄ、レーザビームのオシレート＠６ｚｘ、オシレー
ト周波数３００Ｈｚ。

走査速度（金属基体移動速度＞　　７５０ｒｍｎ　／　
ｎｉとし、粉末粒径は８０〜２８０メツシユとした。

形成された耐摩耗性Ｃｕ基合金層は、第２図に示すよう
に、Ｃｕ−Ｎｉ基合金からなるマトリックス中に、大き
さ０．１〜２０ＩＩＩｎ程度の微細なＣｒの珪化物や硼
化物が均一に分散している組織を呈していた。またこの
合金層の全体としての成分組成は、Ｃｕ−２，９％Ｎｉ
−２，８％Ｓｉ−１，４％Ｂ−３％Ｑｒ−０．４％Ｗ−
３％Ｆｅとなっていることが確認された。

［実施例２１ Ｑ　ｕ　−２０％Ｎ１−３％５ｉ−１，５％Ｂなる成分
組成の合金粉末と、Ｎｉ−４０％Ｑｒ−１％Ｗ−５％Ｍ
ｏ−４％Ｓｉ−１，５％Ｂなる成分組成の合金粉末とを
、後者が３０％となるように均一に混合し、その混合粉
末を、実施例１と同様にレーザを熱源としてＡ１合金か
らなる金属基体上に溶着して形成した溶着層、すなわち
この発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金層の組織を第３図に示す
。ここで溶着条件は、レーザ出力４．２ｋＷ、レーザビ
ーム径３．０．、。

レーザ照射のパワー密度６００Ｗ／ｒＲ＃１１エネルギ
密度６０Ｊ／７、オシレート周波数２００Ｈｚ、走査速
度Ｂ０．ｒｎｔｎ　／　ｍｖとし、また粉末粒径は８０
〜２８０メツシユとした。

この実施例２により形成された耐摩耗性Ｃｕ基合金層は
、第３図に示すように、実施例１の場合と同様な０．１
〜２０ＩＪｌｎ程度の微細なＣｒの珪化物や硼化物がＣ
ｕ−Ｎｉ基合金マトリックス中に均一に分散した組織を
呈していた。なおこの合金層の全体としての成分組成は
、ＣＬＪ−２８，５％Ｎｉ−３，３％５ｉ−１，５％Ｂ
−１２％Ｃｒ−０．３％Ｗ−１，５％ＭＯとなっている
ことが確認された。

［実施例３］ Ｃｕ−３０％Ｎｉ−３％Ｓｉ−３％Ｂ−１０％Ｃｒ−４
％Ｆｅ−０，４％Ｗ−０，２％ＭＯからなる成分組成の
合金粉末（粒径８０〜２８０メツシユ）に、ＷＣ粉末（
粒径−３５０メツシユ）を重量比で１０％均一に混合し
、この混合粉末を、実施例１と同様にレーザを熱源とし
てＡ１合金からなる金属基材上に溶着して形成した溶着
層、すなわちこの発明の耐摩耗性Ｃｕ基合金層の組織を
第４図に示す。

なお溶着条件は実施例１の場合と同様とした。

この実施例３により形成された耐摩耗性Ｃｕ基合金は、
第４図に示すように、Ｃｕ−Ｎｉ基合金マトリックス中
に、０．１〜２０伽程度の微細なＣｒの珪化物や硼化物
が均一に分散するとともに、５〜３０．ｃｍ程度の炭化
物ＷＣがほぼ均一に分散している組織を呈していた。こ
こでＷＣはマトリックスとほとんど反応せず、処理中に
レーザにより攪拌されたまま凝固し、はぼ均一に分散し
たものである。なお合金層全体としての成分組成は、Ｃ
ｕ−２７％Ｎｉ−２，７％Ｓｉ−２，７％Ｂ−９％Ｃｒ
−３，６％ｌ”ｅ−０，３６％Ｗ（但しＷＣとなッテイ
ないもの）−０，１８％Ｍ　Ｏ−１０％ＷＣであること
が確認された。

［実施例４］ Ｃｕ　−１５％Ｎｉ−３％５ｉ−１，５％Ｂからなる成
分組成の合金粉末（粒径８０〜２８０メツシユ）とＮｉ
−３０％Ｃｒ−５％Ｆｅ−２％Ｓｉ−３％Ｂからなる成
分組成の合金粉末（粒径８０〜２８０メツシユ）とを後
者が２０％となるように混合し、さらに重量比で５％の
ＴａＣを添加して均一に混合し、その混合粉末を実施例
１と同様にレーザを熱源としてへ１合金基材上に溶着し
て形成した溶着層、すなわちこの発明の耐摩耗性Ｃｕ基
合金層の組織を第５図に示す。なお溶着条件は＊圧倒１
と同様とした。

この実施例４により形成された耐摩耗性ＣＬＪ基合金層
は、第５図に示すように、Ｃｕ−Ｎｉ基合金マトリック
ス中に、０．１〜２０ＩＪＪｎ程度のＣｒの珪化物や硼
化物が微細に分散しており、かつ３〜３０翔程度の炭化
物ＴａＣが均一に分散し５た組織を呈している。この場
合もＴａＣはマトリックスとなんら反応しておらず、均
一分散を呈している。なお合金層全体としての成分組成
は、Ｃｕ−２３，２％Ｎ　ｉ　−２，６５％Ｓｉ−１，
７３％Ｂ−６％Ｃｒ−１％Ｆｅ−５％ＴａＣとなってい
ることが確認された。

以上の実施例１〜４により青られた耐摩耗性Ｃｕ基合金
層について、摺動摩耗性能を調べるため、空温Ｊ３よび
４００℃において大成式摩耗試験機により摩耗試験を行
なった。この試験は、第６図に示すようにロータ１０を
金属基体１上の分散合金層８に押し付けつつロータ１０
を回転させ、摩耗痕の幅２を調べたものであり、条件と
しては、すべり速度０．３ｍ／５ｅｃｚすべり距離１０
０Ｔｎ、、最終荷ｆｉ１０／（ｇどじ、また相手材であ
るロータ１０としては、空温の試験では５ＫＤ１１の焼
入材、４００℃の試験ではステライトＮ０．　’１合金
を用いた。なお４００″Ｇの試験では、試験片全体が雰
囲気温度となるように２０分間保持後、試験を実施した
。

以上の摩耗試験の結果を、従来の耐摩耗材料として知ら
れる（：、　ｕ　−１５％Ｎｉ−３％５ｉ−１，５％Ｂ
合金材およびベリリウム鋼材（いずれも通常の方法で作
成したもの）について調べた結果および前述の特願昭６
１−３０３１７６号によるＣｕ基合金の肉盛層（比較量
）について調べた結果と併せて、第７図および第８図に
示す。なおここで特願昭６１−３０３１７６号によるＣ
ｕ基合金の肉盛層（比較量）は、Ｃｕ　−１５％Ｎｉ−
３，０％５ｉ−１，５％Ｂ−ｓ％ｌ”ｅ−０，７％Ｔｉ
なる成分組成の合金粉末を、レーザ光を熱源としてへβ
合金基材上に溶着して形成したものであり、溶着条件は
、レーザ出力３．２１ｗｑレーザビーム径３．０１１１
＃Ｉ、レーザ照射パワー密度４５０ｗ／ｍｄ、オシレー
ト幅６１ＲＩｎｚオシレート周波数２００Ｈｚ、走査速
度７５０ｍｍ／馳とし、粉末粒径は〜１００〜＋２８０
メツシュとした。

第７図、第８図に示すように、この発明の実施例１〜４
のＣｕ１合金は、いずれも摺動摩擦に対する耐摩耗性が
優れ、特に高温における耐摩耗性が著しく優れているこ
とが明らかである。特に炭化物を添加した実施例３．４
のＣｕ基合金では高温での耐摩耗性が著しく優れている
ことが明らかである。

発明の効果 この発明のＣｕ基分散強化合金は、優れた耐摩耗性を有
しており、特に高温での耐摩耗性能が著しく優れており
、したがって高温で使用されかつ耐摩耗性が要求される
部材に使用して好適であり、また高温強度も高いととも
にＣ（Ｊ基で熱伝導性も良いところから５００’ＱＪ：
Ｊ、下での耐熱・耐摩耗材として極めて有効である。そ
してこの発明のＣｕ基分散強化合金は、溶着によってＡ
１基合金やＦｅ基合金、Ｃｕ基合金等の種々の金属基体
上へ形成することができるため、大物部品、小物部品を
問わず各種■械部品等における耐摩耗性が必要な部位の
みにこの発明合金の溶着層を形成して、部材全体の他の
性能を損なうことなく、必要な部位に必要な耐摩耗性を
任意に与えることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザを用いてこの発明のＣｕ基分散強化合金
を金属基体上へ溶着させる方法の一例を示す略解的な斜
視図、第２図は実施例１による耐摩耗性Ｃｕ基合金合金
層面組織写真（倍率２００倍）、第３図は実施例２によ
る耐摩耗性Ｃｕ基合金層の断面組織写真（倍率２００倍
）、第４図は実施例３による耐摩耗性Ｃｕ基合金層の断
面組織写真（倍率２００倍）、第５図は実施例４による
耐摩耗性Ｃｕ基合金層の断面組織写真（倍率２００倍〉
、第６図は大成式摩耗試験の状況を模式的に示す略解図
、第７図は空温での摩耗試験結果を示すグラフ、第８図
は４００℃での摩耗試験結果を示すグラフである。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武久 （ばか１名） 第１図 第２図　　　　　　第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ１０〜４０％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ１
   〜７％、Ｂ０．５〜５％、Ｃｒ１〜２０％、残部がＣｕ
   および不可避的不純物よりなり、Ｃｕ−Ｎｉ基マトリッ
   クス中に０．１〜５０μｍの大きさのＣｒの硼化物およ
   び／または珪化物が均一に分散している組織を有するこ
   とを特徴とするＣｕ基合金。
2. （２）Ｎｉ１０〜４０％、Ｓｉ１〜１〜７％、Ｂ０．５
   〜５％、Ｃｒ１〜２０％を含有し、さらにＷ０．１〜５
   ％、Ｍｏ０．１〜５％、Ｆｅ１〜２０％のうちの１種ま
   たは２種以上を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
   物よりなり、Ｃｕ−Ｎｉ基マトリックス中に０．１〜５
   ０μｍの大きさのＣｒの硼化物および／または珪化物が
   均一に分散している組織を有することを特徴とするＣｕ
   基合金。
3. （３）Ｎｉ１０〜４０％、Ｓｉ１〜１〜７％、Ｂ０．５
   〜５％、Ｃｒ１〜２０％を含有し、さらに高融点炭化物
   を１〜２０％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物
   よりなり、Ｃｕ−Ｎｉ基マトリックス中に０．１〜５０
   μｍの大きさのＣｒの硼化物および／または珪化物と、
   前記高融点炭化物とが均一に分散している組織を有する
   ことを特徴とするＣｕ基合金。
4. （４）Ｎｉ１０〜４０％、Ｓｉ１〜１〜７％、Ｂ０．５
   〜５％、Ｃｒ１〜２０％を含有し、さらにＷ０．１〜５
   ％、Ｍｏ０．１〜５％、Ｆｅ１〜２０％のうちの１種ま
   たは２種以上を含有し、かつ高融点炭化物を１〜２０％
   含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物よりなり、Ｃ
   ｕ−Ｎｉ基マトリックス中に０．１〜５０μｍの大きさ
   のＣｒの硼化物および／または珪化物と、前記高融点炭
   化物とが均一に分散している組織を有することを特徴と
   するＣｕ基合金。