JPH0480105B2

JPH0480105B2 -

Info

Publication number: JPH0480105B2
Application number: JP63226296A
Authority: JP
Inventors: Gaaku Noruberuto; Ruuheru Peetaa
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1992-12-17
Also published as: DE3735783C1; US4954187A; JPH01116044A; EP0313036A1; ES2022569B3; DE3862559D1; EP0313036B1

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上と利用分野）本発明は、半部品および半製品、特にシンクロ
リング用材料に好適な銅−亜鉛−合金材料に関す
るものである。（従来技術と問題点）自動車の歯車箱中のシンクロリングについて
は、高摩擦係数と高摩耗抵抗が特性値として特に
重要な意義を有する。高摩擦係数は、急速正確な
運転のために、すなわち、コントロール・ノンフ
オートにとつて本質的に重要であり、高摩耗抵抗
はシンクロリングの耐久性にとつて本質的に重要
である。〔発明の目的〕先行技術において、すでに多数のシンクロリン
グ用銅−亜鉛合金が公知である。しかし、これら
の銅−亜鉛合金の多くは、高性能エンジンにおけ
る歯車箱とそのシンクロリングに対してますます
増大する要求に対応する程度に進歩していない。
従つて、本発明の課題は、公知の合金より高い摩
擦係数を有し、公知の合金と少なくとも同等また
はこれ以上の摩耗抵抗を有し、公知技術の最高の
合金よりも製造費の低い銅−亜鉛合金を提供する
ことにある。〔発明の概要および効果〕前記の課題の解決のため、特許請求の範囲に記
載の特徴が提案される。すなわち、本発明は、重量比で、50乃至65％の
銅と、１乃至６％のアルミニウムと、0.5乃至５
％のケイ素と、5.1乃至８％のニツケルと、0.1乃
至１％の鉄と、２％までの鉛と、0.01乃至２％の
マンガンと、残分の亜鉛および付随的不純物とか
ら成り、ニツケルは主としてケイ素との金属間結
合体（ケイ化ニツケル）として存在し、このケイ
化ニツケルが微細な丸い形状を有して均等に分布
された銅−亜鉛合金であつて、すぐれた担持能力
と高い摩耗抵抗とともに高い摩擦係数を有するこ
とを特徴とする、特にシンクロリング用の材料に
関するものである。上記の含有成分の内、鉛ならびにマンガンは任
意成分として添加し得る成分である。アルミニウムは、合金材料の硬度を向上させか
つ摩耗抵抗性の粒子を形成する上で重要な成分で
ある。１％未満のアルミニウムでは充分な硬度が
得られず、一方、６％を超えて添加すると室温下
での低温脆さが増大するので好ましくない。ニツケルは、アルミニウムと同様の添加効果を
与える上において重要であり、5.1乃至８％添加
される。このニツケル含有量が少なすぎると耐摩
耗性が低下し、多すぎると逆に熱間加工性を低下
させるので好ましくない。ケイ素は摩耗抵抗性の粒子を形成する上で極め
て重要な成分であり、0.5乃至５％添加される。
0.5％未満では上記粒子の形成は不十分なものと
なり、一方、５％を超えて添加すると望ましくな
い粒子が形成される傾向が生じるので上記範囲内
に制限されるべきである。鉄も上記摩耗抵抗性粒子の形成を促進する上で
効果があり、そのためには0.1乃至１％の範囲で
添加することが好ましい。鉛は加工特性を向上させるために、任意成分と
して添加し得る。このためには、２％までの量に
制限することが好ましい。銅ならびに残部としての亜鉛（すなわち黄銅成
分）は、本願発明の合金材料の基本成分である。
銅を50乃至65％含有させることは良好な熱間加工
性を有する黄銅を鋼製するために重要であり、こ
の下限値未満では室温における低温脆さが増大
し、一方、上限値を超えると熱間加工特性が低下
するので好ましくない。本発明による合金において、コバルトの無含
有、対応の合金に対して非常に高いニツケル含有
量および特にマンガンの無含有が特別の意味を持
つている。しかし、本発明の主旨の範囲内におい
て、摩耗抵抗の増大が要求され、これに対して摩
擦係数の僅少な低下が許容される特殊の場合に２
％までのマンガンの添加が予定される。さらに、本発明の合金の本質的特徴は、ニツケ
ルとケイ素との金属間結合、すなわちケイ化ニツ
ケルの存在と、一定割合の遊離ニツケルとの存在
である。このケイ化ニツケルは丸い形状で存在す
る。すなわち、ケイ化ニツケルは、ケイ化マンガ
ンまたはケイ化鉄より硬度が低く、そのすぐれた
摩耗抵抗にもかかわらず、シンクロリングの加工
に際して工具の摩耗が少ない。従来技術において本発明と比較されるものは、
西独特許2830459号明細書に記載の合金である。
この明細書に記載の合金は、45〜75％の銅と、２
〜７％のアルミニウムと、0.1〜２％の鉄と、１
〜５％のニツケルと、0.5〜２％のケイ素と、0.1
〜２％のコバルトと、残分の亜鉛とを含有する。
この特許によつて製造される合金例は、銅58.5
％、亜鉛31.5％、鉄0.7％、ニツケル３％、ケイ
素0.8％、アルミニウム４％およびコバルト1.5％
の組成を有する。この合金もシンクロリングに使
用することができ、ケイ化ニツケルの特性に基づ
いている。しかし、この公知の合金にはケイ化コ
バルトが存在し、これは巣状の凝結体を生じさせ
る傾向がある。従つて、この公知の合金において
は、加工特性が低下するという問題がある。この公知の合金と相違し、本発明による合金は
ほぼ同等の摩耗抵抗においてやや高い摩擦係数を
有するが、顕著な相違点は、本発明の合金がコバ
ルトを含有せず、従つて製造コストを約10％低減
させることができることである。ニツケル含有量
の高いことはこの利点を失わせることはない。ニ
ツケルは安い洋銀塊から安価に得られるからであ
る。コバルトの不存在は、本発明の合金を安くす
るのみならず、ケイ化物巣の形成の傾向が存在し
ないので、その鋳造を容易化する上で有利であ
る。市販の標準的合金と比較して、本発明の合金は
約20％の摩擦係数の増大と、約30％の摩耗抵抗の
増大とを示し、しかも製造コストを上げることは
ない。組成において本発明の合金に多少近いのは、西
独特許出願公告第1205285号明細書に記載の合金
である。この合金は58％の銅と、50％までの亜鉛
と、11％までのアルミニウムと6.6％までのマン
ガンと、２％までのケイ素と、30％までのニツケ
ルとを含有し、また５％までの鉄と１％が許容さ
れる。この固着の合金はシンクロリングには使用
されず、ジヤーナルまたは類似の部品、すなわち
低摩擦係数の必要な用途に使用される。この特許
において固定されたMn／Si比とこの特許の実施
例の組成から見て、この場合にはケイ化ニツケル
は存在しえない。僅少な含有量のケイ素全量がマ
ンガンと結合されるからである。12％のニツケル
含有量を有するこの実施例の合金がどのような特
性を有するかについては、詳細に説明されていな
い。従つて当業者は、この公知の合金の説明から
は、本発明の合金の用途についての言及を認める
こともできず、また本発明の合金の特性にとつて
ケイ化ニツケルの高含有量が決定的であることも
予測することはできない。西独特許公開第1558817号明細書から公知のシ
ンクロリング用銅−亜鉛合金は、0.45％の亜鉛
と、0.1〜12％のアルミニウムと、0.1〜14％のマ
ンガンと、０〜2.5％のケイ素と、0.1〜６％のニ
ツケルと、０〜６％の鉄と、０〜３％の鉛と、残
分の銅とを含有する。すでにケイ素が任意成分で
あり、またその実施例においてケイ素は僅少な含
有割合しか与えられていないことから、ケイ素は
本質的な成分でないことは明らかである。またケ
イ素が存在しても、マンガンの存在の故に、主と
してケイ化マンガンが形成されるのであろう。こ
れは、マンガンとケイ素の結合作用がニツケルと
ケイ素の結合作用より強いことによる。従つて公
知の合金は本発明は示唆するものということはで
きない。西独特許第1154643み号明細書に記載の合金の
挙動は、前記の各公知合金と非常に類似してい
る。この場合にも、シンクロリングとしての用途
が提案されているが、ケイ素はこの場合にも任意
成分にすぎず、あるいは少量の添加物としてのみ
存在するので、ケイ化物はこの場合にも摩耗抵抗
について全く役立たず、あるいは低い役割しか与
えられていない。さらに、これらの両方の合金に
おいてマンガンは必要成分として存在する。西独特許出願公開第2919478号明細書もシンク
ロリングに関するものであるが、極度に低いニツ
ケル含有量に対して、高いマンガン含有量と、中
程度のケイ素含有量とを示す。従つて、この場合
にも、過剰に存在するマンガンによつてケイ素全
量が結合されるので、ケイ化ニツケルは生じな
い。先行技術全体に対して、本質的に４％、好まし
くは６％に達する高いケイ化ニツケル含有量が本
発明の本質的特徴と主張される。さらに本発明の
優秀な特性を得るには、遊離ニツケルの割合が重
要である。遊離ニツケルの含有量については、融
点上昇の故に、上限がある。さらに、良好な加工
性の黄銅合金の領域を無視するのでなければ、ニ
ツケルの高い合金活性の故に、その含有量の上限
を制限しなければならない。下記表１と２において、対照合金に対する本発
明の合金の実施例の組成と特性値とを示す。

【表】

【表】合金No.１は、最初に引用した公知の西独特許第
2830459号による市販の合金に関するものである。
合金２は合金１と類似であるが、３％のマンガン
が添加されている。合金３は、いわゆるCuZn−
40−Al−２型の標準合金であつて、58％の銅と、
1.6％のアルミニウムと、２％のマンガンと、0.6
％のケイ素と、０％のニツケルと、0.3％の鉄と、
0.6％の鉛と、残分の亜鉛とから成る組成を有す
る。最後に合金４は本発明による好ましい組成の
合金である。表２に記載の実測値から明らかなように、本発
明の合金は合金１と同程度の硬さを有し、摩擦係
数においては合金１より若干高く、また摩耗抵抗
については合金１と同程度であるが、合金１より
も分散度が小である。また前記の実測値から見ら
れるように、本発明の合金に対して、合金２の摩
擦係数は僅かに低いが、これに対してその摩耗抵
抗は遥かに高い。非常にすぐれた特性を有する合
金１および２と比較して、本発明の合金は摩擦係
数においてすぐれ、摩耗抵抗については同等また
は若干劣つているが、特性値の分散幅が狭い。し
かも本発明の合金のこのような結果は、元素コバ
ルトの脱落と従つて製造コストの低下によつて達
成された。これらの表から明らかなように、本発明の合金
は、合金３に代表される市販の標準的合金に対し
て、すべての観点において同等の製造コストをも
つて、明らかにすぐれた結果を生じる。本発明による合金は下記の工程によつて製造さ
れる。1050〜1100℃の鋳造温度の融成物を連続鋳
造法で鋳造した。得られたビレツトを600〜800
℃、好ましくは720℃の温度で加工し、つぎに空
気中で冷却した。つぎにこの試料を600〜800℃、
好ましくは720℃の温度で鋳造し、つぎに再び空
冷した。最後に、この試料を200〜300℃の温度
で、５〜20時間、時効硬化させた。この場合、得
られた硬度の観点から、250℃の温度と10時間の
処理が有効であることが確認された。その際に、
本発明の合金について、鋳造硬化状態に対して16
〜17HBの硬度上昇が達成された。この温度にお
いて、α−部分は１％に達した。組織写真は丸い
均等に分布されたケイ化物を示し、これと共に、
部分的に不連続に粘界に沈着した微細な析出物が
見られた。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で、50乃至65％の銅と、１乃至６％の
アルミニウムと、0.5乃至５％ケイ素と、5.1乃至
８％のニツケルと、0.1乃至１％の鉄と、残分の
亜鉛および付随的不純物とから成り、ニツケルは
主としてケイ素との金属間結合体（ケイ化ニツケ
ル）として存在し、このケイ化ニツケルが微細な
丸い形状を有して均等に分布された銅−亜鉛合金
であつて、すぐれた担持能力と高い摩耗抵抗とと
もに高い摩擦係数を有することを特徴とする、特
にシンクロリング用の材料。２重量比で、50乃至65％の銅と、１乃至６％の
アルミニウムと、0.5乃至５％ケイ素と、5.1乃至
８％のニツケルと、0.1乃至１％の鉄と、２％ま
での鉛と、0.01乃至２％のマンガンと、残分の亜
鉛および付随的不純物とから成り、ニツケルは主
としてケイ素との金属間結合体（ケイ化ニツケ
ル）として存在し、このケイ化ニツケルが微細な
丸い形状を有して均等に分布された銅−亜鉛合金
であつて、すぐれた担持能力と高い摩耗抵抗とと
もに高い摩擦係数を有することを特徴とする、特
にシンクロリング用の材料。