JPH07107182B2 - 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金 - Google Patents
高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金Info
- Publication number
- JPH07107182B2 JPH07107182B2 JP21067187A JP21067187A JPH07107182B2 JP H07107182 B2 JPH07107182 B2 JP H07107182B2 JP 21067187 A JP21067187 A JP 21067187A JP 21067187 A JP21067187 A JP 21067187A JP H07107182 B2 JPH07107182 B2 JP H07107182B2
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- Japan
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- alloy
- toughness
- average particle
- high strength
- intermetallic compound
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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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。
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、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。
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。
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。
びに高出力化に伴い、これ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。
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％、 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:3〜50
μｍ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。
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％、 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:3〜50
μｍ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。
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Al 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:17％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Al:11％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Z:17〜40％およ
びAl:2〜11％と定めた。
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:17％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Al:11％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Z:17〜40％およ
びAl:2〜11％と定めた。
（ｂ） Si Si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。
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,およびＶ これらの成分には、CuおよびAl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、対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。
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、対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0.003％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
均粒径で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から、その含有
量が0.003〜0.3％と定めた。
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0.003％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
均粒径で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から、その含有
量が0.003〜0.3％と定めた。
（ｅ） Mn Mn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、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。
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、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。
（ｆ） Sn Sn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
ことから、その含有量を0.05〜2.5％と定めた。
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
ことから、その含有量を0.05〜2.5％と定めた。
（ｇ） Pb Pb成分には、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、その含有量が0.05〜1.5％と定めた。
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、その含有量が0.05〜1.5％と定めた。
B.組織 金属間化合物の平均粒径が３μｍ未満でも、または分散
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３〜50μ
ｍ、同分散割合を面積比で１〜20％と定めた。
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３〜50μ
ｍ、同分散割合を面積比で１〜20％と定めた。
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。
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製しながら鋳造し、直径:2
00mmφ×長さ:400mmのビレットとし、このビレットに60
0〜750℃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のCu合金１〜36および比
較Cu合金１〜８をそれぞれ製造した。
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製しながら鋳造し、直径:2
00mmφ×長さ:400mmのビレットとし、このビレットに60
0〜750℃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のCu合金１〜36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量（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＊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。
いずれかの成分含有量（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＊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の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
と伸びを測定し、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3mmのピン材、 相手材:JIS・SCM420の浸炭焼入鋼（硬さ:HRC61.5）、 オイル：ギヤオイル90番、 油温:60℃、 摩擦速度:2m/sec、 圧力:100kg/cm2、 滑り距離:1.5km、 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。
的で引張強さ、靭性を評価する目的でシャルピー衝撃性
と伸びを測定し、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3mmのピン材、 相手材:JIS・SCM420の浸炭焼入鋼（硬さ:HRC61.5）、 オイル：ギヤオイル90番、 油温:60℃、 摩擦速度:2m/sec、 圧力:100kg/cm2、 滑り距離:1.5km、 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。
積比は顕微鏡観察により測定したものである。
第１表および第２表に示される結果から、本発明のCu合
金１〜36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
ちのいずれかに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。
金１〜36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
ちのいずれかに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と性高い摩擦係数を有
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
性を有するのである。
性を有し、さらにすぐれた耐摩耗と性高い摩擦係数を有
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
性を有するのである。
Claims (8)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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Cu合
金。 - 【請求項６】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Cu合
金。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21067187A JPH07107182B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-08-25 | 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金 |
| US07/157,634 US4874439A (en) | 1987-02-24 | 1988-02-18 | Synchronizer ring in speed variator made of wear-resistant copper alloy having high strength and toughness |
| DE3805794A DE3805794C2 (de) | 1987-02-24 | 1988-02-24 | Verschleißfeste Kupferlegierung |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4065987 | 1987-02-24 | ||
| JP62-40659 | 1987-02-24 | ||
| JP21067187A JPH07107182B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-08-25 | 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS64238A JPS64238A (en) | 1989-01-05 |
| JPH01238A JPH01238A (ja) | 1989-01-05 |
| JPH07107182B2 true JPH07107182B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=26380149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21067187A Expired - Lifetime JPH07107182B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-08-25 | 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Ｃｕ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107182B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111479A1 (ja) | 2003-06-10 | 2004-12-23 | Oiles Corporation | シンクロナイザリング |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69017975T2 (de) * | 1989-07-31 | 1995-08-10 | Toyota Motor Co Ltd | Dispersionsverstärkte Kupfer-Basis-Legierung zum Aufpanzern. |
| CN110938761B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-08-09 | 九牧厨卫股份有限公司 | 一种低铅易切削镁黄铜合金及其制备方法 |
-
1987
- 1987-08-25 JP JP21067187A patent/JPH07107182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111479A1 (ja) | 2003-06-10 | 2004-12-23 | Oiles Corporation | シンクロナイザリング |
| JPWO2004111479A1 (ja) * | 2003-06-10 | 2006-07-20 | オイレス工業株式会社 | シンクロナイザリング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64238A (en) | 1989-01-05 |
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