JPH05230567A

JPH05230567A - 耐熱銅合金

Info

Publication number: JPH05230567A
Application number: JP7333092A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nakayama; 宏明中山; Hidetoshi Akutsu; 英俊阿久津
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関のバルブガイド、バルブシートなど
の高温摺動部材として使用することのできる高温におけ
る強度、耐蝕性および耐摩耗性に優れた耐熱銅合金に関
するものである。【構成】Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、さらに、必要に応じて、（ａ）ＴｉおよびＳｉのうち１種または２種：０．１
〜２重量％、（ｂ）Ｃｒ：０．１〜１重量％、上記（ａ）および（ｂ）のうち１種または２種を含有
し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有す
る耐熱銅合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高温強度、高温耐蝕
性および高温耐摩耗性に優れた耐熱銅合金に関するもの
であり、特に内燃機関のバルブガイド、バルブシートな
どの高温摺動部材として使用される高温強度、高温耐蝕
性および高温耐摩耗性に優れた耐熱銅合金に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関などのバルブガイド、バ
ルブシートなどの高温摺動部品を製造するための部材と
して、通常の黄銅、丹銅などの銅合金が用いられてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近の内燃機関は、高
出力化にともない、燃焼室内の温度は従来よりも一層高
温となっており、従って、燃焼室近傍に一部露出してい
る摺動部材、例えばバルブガイドなども従来より一層高
温に曝らされている。しかし、上記従来の銅合金からな
る摺動部材は高温になるほど強度、耐摩耗性および耐蝕
性が低くなり、内燃機関の燃焼室の内部から外部にかけ
て取付けられているバルブガイドの燃焼室近傍に露出し
ている部分は一層高温に曝らされ、強度、耐摩耗性およ
び耐蝕性が低下して短期間のうちにバルブガイドとして
の機能が十分に作用しなくなる、などの問題も生じてい
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
従来よりも高温において強度、耐摩耗性および耐蝕性に
一層優れた耐熱銅合金を得るべく研究を行った結果、Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
を有する銅合金は、高温において強度、耐蝕性および耐
摩耗性に優れており、さらに、必要に応じて、（ａ）ＴｉおよびＳｉのうち１種または２種：０．１
〜２重量％、（ｂ）Ｃｒ：０．１〜１重量％、上記（ａ）および（ｂ）のうち１種または２種を含有し
せしめることにより、高温強度、高温耐蝕性および高温
耐摩耗性を一層向上させるという知見を得たのである。

【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、さらに、必要に応じて、（ａ）ＴｉおよびＳｉのうち１種または２種：０．１
〜２重量％、（ｂ）Ｃｒ：０．１〜１重量％、上記（ａ）および（ｂ）のうち１種または２種を含有
し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有す
る耐熱銅合金に特徴を有するものである。

【０００６】つぎに、この発明の耐熱銅合金の成分組成
を上記のごとく限定した理由について説明する。

【０００７】（１）ＺｎＺｎは、Ｃｕに固溶して素地を形成し、合金の強度およ
び靭性を向上させる作用があり、さらに、高温での耐摩
耗性を改善する作用を有するが、１８重量％未満ではそ
の効果がなく、一方、３５重量％を越えて含有すると、
高温下での強度および耐摩耗性が低下するようになるの
で好ましくない。したがって、Ｚｎの含有量は、１８〜
３５重量％に定めた。

【０００８】（２）ＭｎＭｎは、素地に固溶して、高温での強度および耐摩耗性
を改善する作用を有するが、１重量％未満ではその効果
がなく、一方、５重量％を越えて含有すると、高温下で
の延性が低下するようになるので好ましくない。したが
って、Ｍｎの含有量は、１〜５重量％に定めた。

【０００９】（３）ＳｂＳｂは、脱Ｚｎ腐食を阻止して高温耐腐食性を向上させ
る作用を有するが、その含有量が０．００１重量％未満
では十分な効果が得られず、一方、０．５重量％を越え
て含有すると、高温強度が低下するので好ましくない。
したがって、Ｓｂ含有量は０．００１〜０．５重量％に
定めた。

【００１０】（４）Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏこれらの成分は、素地に固溶して合金結晶粒を微細化し
て強度を向上させる作用を有するが、その含有量が０．
１重量％未満では所望の効果が得られず、一方、その含
有量が４重量％を越えると、延性が低下するので好まし
くない。したがって、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの含有量は、
０．１〜４重量％に定めた。

【００１１】（５）Ｔｉ、Ｓｉこれらの成分は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏとともに素地に固溶
して合金の高温強度を向上させる作用があるが、その含
有量が０．１重量％未満では所望の効果が得られず、一
方、その含有量が２重量％を越えると、延性が低下する
ので好ましくない。したがって、Ｔｉ、Ｓｉの含有量
は、０．１〜２重量％に定めた。

【００１２】（６）ＣｒＣｒは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏとともに素地に固溶して合金
の高温強度および耐摩耗性を向上させる作用があるが、
その含有量が０．１重量％未満では所望の効果が得られ
ず、一方、その含有量が１重量％を越えると、溶解が困
難になるので好ましくない。したがって、Ｃｒの含有量
は、０．１〜１重量％に定めた。

【００１３】なお、この発明の耐熱銅合金は、不可避不
純物としてＰ、Ｍｇ、ＳｎおよびＰｂを含有する場合が
あるが、その含有量が合計で１．５％以下であれば、合
金特性が何等損なわれるものでないので、その含有量を
許容できる。

【００１４】この発明の耐熱銅合金を製造するには、所
定の成分組成となるように、原料を溶解炉に充填し、真
空または不活性ガス雰囲気中で溶解して製造する。

【００１５】

【実施例】つぎに、この発明の耐熱銅合金を実施例によ
り具体的に説明する。先ず、表１〜表５に示される成分
組成の本発明Ｃｕ合金１〜３０、比較Ｃｕ合金１〜１５
および従来Ｃｕ合金を製造した。上記比較Ｃｕ合金１〜
１５は、成分含有量がこの発明の範囲から外れたもので
ある（表４〜表５において、この発明の範囲から外れた
ものに＊印を付して示した）。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】

【表５】

【００２１】これら本発明Ｃｕ合金１〜３０、比較Ｃｕ
合金１〜１５および従来Ｃｕ合金の温度：３００℃に於
けるビッカース硬さを測定して高温耐摩耗性を評価し、
さらに、温度：３００℃に於ける引張り強さを測定して
高温強度を評価し、それらの結果を表６〜表８に示し
た。

【００２２】さらに、上記本発明Ｃｕ合金１〜３０、比
較Ｃｕ合金１〜１５および従来Ｃｕ合金に引抜き加工を
施して内径：２０ｍｍ、長さ：１００ｍｍのパイプを作
製し、このパイプに温度：８５０℃の軽油燃焼排ガスを
流量：３０００［ｌ／ｍｉｎ］で１０時間流し、パイプ
内面の脱Ｚｎ現象により生じた窪みの最大深さを測定し
て高温耐蝕性を評価し、その結果を表６〜表８に示し
た。

【００２３】

【表６】

【００２４】

【表７】

【００２５】

【表８】

【００２６】

【発明の効果】表１〜表８に示される結果から、本発明
Ｃｕ合金１〜３０は、いずれも従来Ｃｕ合金に比べて、
高温に於ける強度、耐摩耗性および耐蝕性に優れ、また
比較Ｃｕ合金１〜１７に見られるように、成分組成がこ
の発明の範囲または条件から外れると、高温に於ける強
度、耐摩耗性および耐蝕性のうち少なくともいずれかの
性質が許容値よりも劣ったものとなり、また、高温に於
ける強度、耐摩耗性および耐蝕性が満足のいく値が得ら
れたとしても、加工性が悪いために引抜き加工に際して
割れが生じ、機械部品材料として使用することができな
いことが明らかである。

【００２７】上述のように、この発明のＣｕ合金は、高
温下での強度、耐摩耗性および耐蝕性に優れているの
で、高出力化に伴って従来よりも一層高温度にさらされ
る内燃機関の燃焼室近傍のバルブガイド、バルブシート
などの高温摺動部材として用いても十分に対応すること
ができ、実用に際して優れた性能を長期にわたって発揮
することができ、工業上優れた効果をもたらすものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
を有することを特徴とする耐熱銅合金。
【請求項２】Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、さらに、ＴｉおよびＳｉのうち１種または２種：０．１〜２重量
％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
を有することを特徴とする耐熱銅合金。
【請求項３】Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、さらに、Ｃｒ：０．１〜１重量％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
を有することを特徴とする耐熱銅合金。
【請求項４】Ｚｎ：１８−３５重量％、Ｍｎ：１〜５重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．５重量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：０．１〜４重量％、を含有し、さらに、ＴｉおよびＳｉのうち１種または２種：０．１〜２重量
％、Ｃｒ：０．１〜１重量％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成
を有することを特徴とする耐熱銅合金。