JPH01238A

JPH01238A - 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金

Info

Publication number: JPH01238A
Application number: JP62-210671A
Authority: JP
Inventors: 阿久津　英俊
Original assignee: 三菱マテリアル株式会社
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2010-11-15

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、高強度と高靭性を有し、さらに耐摩耗性に
すぐれ、さらに摩擦係数で評価される相手部材に対する
同期特性にもすぐれ、したがってこれらの特性が要求さ
れる自動車のトランスミッション構造部材や変速機のシ
ンクロナイザリングなどの製造に用いるのに適したＣｕ
合金に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、一般に、上記の自動車のトランスミッション構造
部材や変速機のシンクロナイザリングなどの製造には、
強度および靭性、耐摩耗性、さらに高い摩擦係数が要求
されることから、これらの特性を具備したアルミニウム
青銅や高力黄銅などのＣｕ合金が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、近年、上記各種機器の小型化および軽量化、並
びに高出力化に伴い、これらを構成する部材はより一段
とすぐれた強度、靭性、および耐摩耗性、さらに高い摩
擦係数を具備することが要求されるようになっているが
、上記のアルミニウム青銅や高力黄銅などの従来Ｃｕ合
金では、これらの要求を十分満足させることができない
のが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記各
種機器の小型化および軽量化、さらに高出力化に対応で
きる構造部材用材料を開発すべく研究を行なった結果、
重量％で（以下、組成に関する％は重量％を示す）、Ｚｎ：１７〜４０％、　　　Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ　
　：０．００５〜０．５％、Ｔ１．Ｚｒ、および■のうちのＩ　ＰＪｉまたは２種以
上：０，１〜３８５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：　
ｏ、ｏｏａ〜０．３％、を含有し、さらに必要に応じて、Ｍｎ　　：　０．１　〜４％、　　　　Ｓｎ　　：　０
．０５〜２．５　　％、Ｐｂ：０．０５〜１．５％、のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＣｕと不
可避不純物からなる組成、並びに素地中に平均粒径：３
〜５０μｍの金属間化合物が面積比で１〜２０％分散し
た組織を有するＣｕ合金は、高強度および高靭性、さら
にすぐれた耐摩耗性を有し、かつ摩擦係数も高く、した
がってこのＣｕ合金をトランスミッション構造部材やシ
ンクロナイザリングなどの製造に用いた場合に、これら
部材で構成される各種機器の小型化および軽量化が可能
となり、かつ高性能化をはかることができるようになる
という知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成および組織を上記の通りに限定した
理由を説明する。

Ａ、成分組成（ａ）　　ＺｎおよびＡｌ７これらの成分には、共存した状態で合金の強度および靭
性を向上させる作用があるが、その含有量がそれぞれＺ
ｎ：１７９６未満およびＡｌ：２％未満では所望の高強
度および高靭性を確保することができず、一方その含有
量がＺｎ：４０％およびＡ１：ｌ１％を越えてもより一
層の向上効果は現われないことから、その含有量をそれ
ぞれｚｎ：１７〜４０％およびｌ！：２〜１１％と定め
た。

（ｂ）３１Ｓｉ成分には、合金素地を強化し、もって耐摩耗性を向
上させる作用があるが、その含有量が０．００５％未満
では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その含有
量が０．５　％を越えると、靭性が低下し、被削性が劣
化するようになることから、その含有量を０．００５〜
０．５％と定めた。

（ｃ）　　ＴＩ　、　Ｚｒ　、　オヨびＶこれらの成分
には、ＣｕおよびＡＩなどと結合して素地中に′均一に
分散する粒状の金属間化合物を形成し、もって相手部材
に対する同期特性の評価となる摩擦係数を高めるほか、
耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．
１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が３．５％を越えると、合金の靭性が低下する
ようになることから、その含有量を０．１〜３．５％と
定めた。

（ｄ）Ｐ、Ｍｇ、およびＣａこれらの成分には、素地中に分散する金属間化合物を粒
状化および微細化して、合金の強度および靭性を改善す
るほか、被削性を向上させる作用があるが、その含有量
がｏ、ｏｏａ％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が０．３％を越えると、金属間化合
物が平均粒径て３μｍ未満に微細化しすぎてしまい、耐
摩耗性および靭性の低下を招くようになることがら、そ
の含有量をｏ、ｏｏａ〜０．３％と定めた。

（ｅ）　　ＭｎＭｎ成分には、合金の強度を一段と向上させ、かつ熱履
歴に対して合金組織を安定化する作用があるので、必要
に応じて含有させるが、その含有量が０．１％未満では
前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量
が４％を越えると、溶製時に酸化物スラグの量が増える
ようになって、鋳塊の健全性が損なわれるようになるこ
とから、その含有量を０．１〜４％と定めた。

（１’）　　５ｎＳｎ成分には、合金の素地を強化するほか、金属間化合
物の偏析を防止する作用があるので、必要に応じて含有
させるが、その含有量が０．０５％未満では、前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が２．５％を
越えると、靭性が低下し、塑性加工性が損なわれるよう
になることがら、その含有量を０．０５〜２．５％と定
めた。

（ｇ）　　Ｐｂｐｂ酸成分は、高負荷摩擦条件下における耐焼付性を向
上させ、かつ被削性を改善する作用があるので、必要に
応じて含有させるが、その含有量が０．０５％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が
１．５％を越えると、強度および靭性が低下するように
なることから、その含有量を０，０５〜１．５％と定め
た。

８０組　織金属間化合物の平均粒径が３μｍ未満でも、またその分
散割合が面積比で１％未満でも、所望の高い摩擦係数お
よびすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方そ
の平均粒径が５０μｍを越えたり、さらにその分散割合
が面積比で２０％を越えたりすると、合金の靭性が低下
するようになることから、金属間化合物の平均粒径を３
〜５０μｍ１同分散割合を面積比で１〜２０％と定めた
。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明のＣｕ合金を実施例により具体的に説
明する。

通常の高周波炉を用い、ＡｒガスとＣＯガスの雰囲気中
、それぞれ第１表に示される成分組成をもった溶湯を調
製し、これらの溶湯をそれぞれ水冷鋳型に、金属間化合
物の平均粒径および分散割合を制御する目的で、これの
内部を流れる冷却水の水量を調整しながら鋳造し、直径
＝２００龍φ×長さ：　４００　ａｍのビレットとし、
このビレットに６００〜７５０℃の範囲内の所定温度で
熱間押出し加工を施して、所定径の丸棒試験片とし、つ
いでこの丸棒試験片に５５０〜７００℃の範囲内の所定
温度に１時間保持後空冷の熱処理を施すことによって本
発明Ｃｕ合金１〜３Ｂおよび比較Ｃｕ合金１〜８をそれ
ぞれ製造した。

なお、比較Ｃｕ合金１〜８は、いずれも構成成分のうち
のいずれかの成分含有Ｊ１（第１表に＊印を付したもの
）、あるいは金属間化合物の平均粒径および面積比のう
ちのいずれか（同じく第１表に本印を付したもの）がこ
の発明の範囲から外れたものである。

つぎに、この結果得られた本発明Ｃｕ合金１〜３６およ
び比較Ｃｕ合金１〜８について、強度を評価する目的で
引張強さ、靭性を評価する目的でシャルピー衝撃性と伸
びをＩＰＪ定し、さらに耐摩耗性と、部材に対する同期
特性を評価する目的で、試　　料：直径３ｓｍのビン材
、相手材：ＪＩＳ−８ＣＭ４２０の浸炭焼入鋼（硬さ：　
ＨＲｅＯ４，５）、オイル：ギヤオイル９０番、油　　　温：６０℃、摩擦速度：　２　ｍ／ｓｅｅ　。

圧　　カニ　１００　ｋｇ／ｃｊ。

滑り距離：　１．５　ｋｍ。

の条件でピン摩耗試験を行ない、比摩耗量を測定すると
共に、トルクメータから摩擦係数を算出した。これらの
結果を第２表に示した。

なお、第１表における金属間化合物の平均粒径および面
積比は顕微鏡観察により測定したものである。

〔発明の効果〕

第１表および第２表に示される結果から、本発明Ｃｕ合
金１〜３Ｂは、いずれも高強度および高靭性を有し、さ
らにすぐれた耐摩耗性と高い摩擦係数を有するのに対し
て、比較Ｃｕ合金１〜８に見られるように、構成成分の
うちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から外れ
ても、さらに金属間化合物の平均粒径および面積比のう
ちのいずれかでもこの発明の範囲から外れると、上記の
特性のうちの少なくともいずれかの特性が劣ったものに
なることが明らかである。

上述のように、この発明のＣｕ合金は、高強度および高
靭性を有し、さらにすぐれた耐摩耗性と高い摩擦係数を
有するので、特にこれらの特性が要求される自動車のト
ランスミッション構造部材や変速機のシンクロナイザリ
ングなどの製造に用いた場合に、これら機器の小型化、
軽量化、および高出力化を可能とするなど工業上有用な
特性ををするのである。

Claims

【特許請求の範囲】（１）Ｚｎ；１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの
金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有す
ることを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗
性Ｃｕ合金。（２）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．１〜４％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの
金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有す
ることを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗
性Ｃｕ合金。（３）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｓｎ：０．０５〜２．５％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの
金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有す
ることを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗
性Ｃｕ合金。（４）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｐｂ：０．０５〜１．５％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの
金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有す
ることを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗
性Ｃｕ合金。（５）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．１〜４％、Ｓｎ：０．０５〜２．５％、を含
有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以上重
量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの金属
間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有するこ
とを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃ
ｕ合金。（８）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．１〜４％、Ｐｂ：０．０５〜１．５％、を含
有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以上重
量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの金属
間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有するこ
とを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃ
ｕ合金。（７）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｓｎ：０．０５〜２．５％、Ｐｂ：０．０５〜１．５％
、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（
以上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍ
の金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有
することを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩
耗性Ｃｕ合金。（８）Ｚｎ：１７〜４０％、Ａｌ：２〜１１％、Ｓｉ：
０．００５〜０．５％、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＶのうちの１種または２種以上：０
．１〜３．５％、Ｐ、Ｍｇ、およびＣａのうちの１種または２種以上：０
．００３〜０．３％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．１〜４％、Ｓｎ：０．０５〜２．５％、Ｐｂ
：０．０５〜１．５％、を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：３〜５０μｍの
金属間化合物が面積比で１〜２０％分散した組織を有す
ることを特徴とする高強度および高靭性を有する耐摩耗
性Ｃｕ合金。