JPS60174843A - 耐摩耗性銅合金 - 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】 本発明は耐摩耗性銅合金に関し、さらに詳しくは、苛酷
な摺動条件下において使用される機器材料、例えば、自
動車のトランスミッション機構に使用きされるシンクロ
ナイザ−リング用として優れた耐摩耗性を有する銅合金
に関する。

従来において、自動車用のシンクロナイザ−リングのよ
うに高荷重、高速度での厳しい摩擦環境下において使用
される材料としては高い耐摩耗性が要求されるために、
高力黄銅にＳｉを含有させてＭｎ−８ｉやＦｅ−８ｉ等
の金属間化合物を分散させた材料や或いはアルミニウム
青銅にＡＩ−ＧｏやＣｏ−３ｉ等の金属間化合物を分散
させた材料が知られている。

しかして、最近になって、作動油の低粘土化傾向に対応
して、さらに、耐摩耗性を向上させるためにＣｕにＴｉ
、　Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｖ等の元素を含有させた材料が
提案されている。しかしながら、ＣｕＩ：Ｔｉ、　Ｃｒ
、　Ｇｏ、　Ｚｒ、　Ｖ等の元素を微量含有している銅
合金は、これらの元素が含有されていない銅合金に比較
して溶湯の温度が上昇し、スラグ発生量が増加し、さら
に、これら元素の含有量を増加した場合には、大気溶解
は困難となり、真空溶解法或いは雰囲気溶解法を採用し
なければならず、その他の問題点として、溶湯の流動性
が低下することによる鋳造性の低下が挙げられ、このこ
とは、半連続鋳造法による場合には鋳塊表面状況および
結晶成長の不均一等鋳塊の品質に与える影響が大慇い。

このような問題点の対策として、溶湯温度を上昇させる
ことが考えられるが、Ａ１やＺｎを多量に含有する銅合
金ではヒユームの発生を抑えることがで外ないので、溶
湯温度を上昇させることには困難性がある。

本発明は以上説明したような耐摩耗性銅合金の状況に鑑
み鋭意研究の結果なされたものであり、即ち、耐摩耗性
は従来の銅合金としてＴｉ、　Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｖ等
を含有するものと同等かそれ以上であって、溶湯の流動
性が良好であり、かつ、鋳造性にも優れた耐摩耗性銅合
金を開発したのであ本発明に係る耐摩耗性銅合金は、 （１）　’Ｚｎ　１０−３０ｗｔ％、Ａｔ　５−１０ｕ
＋Ｌ％、Ｍｎ　Ｏ，５〜５ｗｔ％、Ｆｅ　Ｏ，５−５ｗ
Ｌ％、Ｓｉｌ〜６ｕ＋ｔ％ を含有し、かつ、Ｆｅ　Ｍｎ　Ｓｉ系３元化合物を１−
１２＋ｕｔ％含み、この化合物のＦｅ／　Ｓ　ｉ９Ｍｎ
／　Ｓ　ｉの重量比が夫々０．３〜１４であり、残部Ｃ
ｕおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐摩耗
性銅合金を第１の発明とし、 （２）　Ｚｎ１（１〜３０１１１ｔ％、Ａ１５〜１０ｗ
ｔ％、Ｍｎ　Ｏ，５−５ｕ＋Ｌ％、Ｆｅ　Ｏ，５−５１
１ＩＬ％、Ｓｉｌ〜６＋ｕｔ％、Ｓｎ　Ｏ，０５〜２Ｉ
Ｉｌｔ％を含有し、かつ、Ｆｅ　Ｍｎ−８ｉ系３元化合
物を１−１２＋Ｉｌｔ％含み、この化合物のＦｅ／Ｓｉ
、Ｍｎ／Ｓｉの重量比が夫々０．３〜１４であり、残部
Ｃｕおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第２の発明とする２つの発明よりなるもの
である。

本発明に係る耐摩耗性銅合金について詳細に説明する。

先ず、本発明に係る耐摩耗性銅合金の含有成分および成
分割合について説明する。

Ｚｎは耐摩耗性および耐衝撃性を付与する元素であり、
Ａ１含有量との関係もあるが、含有量が１０ｗｔ％未満
ではこのような効果が少なく、また、３０ｗｔ％を越え
て含有されるとヒユームを発生するようになる。よって
、Ｚｎ含有量は１０〜３０＋ＩＩＬ％とする。

Ａ１は母相強化に対してはＺｎより効果のある元素であ
り、後述する金属間化合物は柔かい母相に分散している
場合よりも硬い母相に分散している場合の方が耐摩耗性
に優れるので、Ｚｎ含有と同時にＡ１を多量に含有させ
ることは好ましいが、ＡＩのＺｎ当量が６と高いためγ
相の析出を抑制する必要があり、ＡＩ含有量は５ｕ＋ｔ
％未満ではこのような効果が少なく、また、１０ｗｔ％
を越えて含有されるとγ相の析出を抑制することができ
ない。

よって、Ａ１含有量は５〜１０ｕ＋ｔ％とする。

Ｆｅ、ＳｉはＳ’＋と化合してＭｎ５Ｓｉ３やＦｅ３Ｓ
ｉ等の金属間化合物の他にＦｅ−Ｍｎ−５ｉ系３元金属
間化合物を形成し、Ｍｎ３Ｓｉ、やＦｅ−３ｉを単独に
含む場合よりも耐摩耗性に優れており、また、Ｆｅ−Ｍ
ｎＳｉ系３元金属間化合物のＦｅ／Ｓｉ。

Ｍｎ／Ｓｉの重量比は０．３〜１４とし、がっ、含有量
が１〜１２Ｉｌｌｔ％とすることにより耐摩耗性が優れ
ていることがわかった。従って、Ｆｅ、Ｍｎの含有量が
Ｏ，−Ｌ％未満ではこの効果は少なく、また、５−し％
を越えて含有されると効果が飽和してしよいそれ以上含
有させることは無駄である。よって、Ｆｅ含有量は０．
５〜５ｕｌｔ％、Ｍｎ含有量は０．５−５ｕ＋Ｌ％とす
る。

Ｓｉは金属間化合物を形成するのに必要な量を越える分
は、一部母相に固溶し、母相強度を改善する効果と、残
部が晶出し、耐摩耗性を向上する効果があり、含有量が
１ｗｔ％未満ではこのような効果が少なく、また、６ｕ
＋ｔ％を越える含有量では効果が飽和してしまう。よっ
て、Ｓｉ含有量は１〜６ｗｔ％とする。

Ｓｎは耐摩耗性および耐蝕性を改善する効果を付与する
元素であり、含有量が０．０５〜２ｗｔ％において耐摩
耗性が顕著となるのである。

また、これらの含有元素以外にＮｉを５社％以下含有さ
せることも可能であり、このＮｉは負のＺｎ当量を有し
、母相の強化と晶出する金属間化合物の成長を抑制する
元素で、Ａ１含有量が多い場合には、Ｎｉが含有されて
いな（ても母相が強化されるので、Ｎｉ含有量が５ｕ＋
ｔ％を越えて含有させても効果が飽和しそれ以上の含有
は無駄であり、Ｎｉ含有量は５＋ａｔ％以下とする。

次に、本発明に係る耐摩耗性銅合金の実施例を説明する
。

実施例１ 第１表の含有成分および成分割合となるように高周波溶
解炉において、Ｃｕの２／３を炉に投入して溶解しくＮ
ｉを含有させる場合には同時に投入する。）、次いで、
Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉの順に炉に投入して溶解しくＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｇｏ、Ｚｒ、Ｖを含有させる場合にはＳｉ投入後に
投入する。）、次に、Ａ１とＣｕ残部を投入し、続いて
、Ｓｎ、Ｚｎの順に投入して溶製を行ない、金型に鋳造
して、スラグ発生量、湯流れ性を第１図（、）（ｂ）に
示す湯流れ性試験金型により試験を行なった。ｆｆ１１
図（＝）（ｂ）において、１は鋳込口、２は堰、３は湯
溜、４は測長部である。

スラグ発生量、湯流れ性試験結果を第２表に示す。

この第２表から本発明に係る耐摩耗性銅合金は比較合金
に比べて優れた溶解１鋳造性を示すことがわかる。

第２表 実施例２ 第４表に示す含有成分および成分割合の銅合金となるよ
うに、高周波溶解炉において、実施例１で示した順序に
より銅合金を溶製し、金型に鋳造し、ｆ３０　ｍｍｔＸ
　６０　＋ｎｍｕ＋Ｘ　１４０１１ｕｎｌの鋳塊を製造
した。

次にこの鋳塊から８　＋＊ｍＬＸ　２５　ｍｔｎｗＸ　
５０　ｍｌｌｌ１の試験片を作製し、＃１０００エメリ
ーペーパーで研磨後、大越式摩耗試験磯による摩耗試験
を行ない、比摩耗量を算出した。

摩耗試験条件 相手材　：　ＳＣＭ−２１浸炭焼入れ 摩擦匪離　：　４００ｍ 最終荷重　：　３．２Ｋｇ 摩擦速度　：　１．６４−４．３６１１１／ｓ第２図に
磨耗試験結果を示すが、本発明に係る耐摩耗性銅合金は
、比較合金に比べて同等以上の耐摩耗性を示しているこ
とがわかる。

以上説明したように、本発明に係る耐摩耗性銅合金は上
記の構成を有しているものであるから、溶解、鋳造性に
優れ、耐摩耗性性にも優れ、特に、自動車等のシンクロ
ナイザ−リング用材料として好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は湯流れ征試験金型の平面図と側面図、第２図は
摩耗速度と比摩耗量との関係を示す図である。 矛１図 矛２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｚ＋＋１０〜３０ｗＬ％、ＡＩ５〜１０ｕ＋ｔ
   ％、Ｍｎ　Ｏ，５−５＋ｕｔ％、Ｆｅ　Ｏ，５−５ｕ＋
   ｔ％、Ｓｉ　１−６ｗＬ％ を含有し、かつ、ＦｅＭｎ−３ｉ系３元化合物を１−１
   ２ｕ＋ｔ％含み、この化合物のＦｅ／　Ｓ　ｉ、Ｍｎ／
   　Ｓ　ｉの重量比が夫々０．３〜１４であり、残部Ｃｕ
   および不可避不純物からなることを特徴とする耐摩耗性
   銅合金。
2. （２）　Ｚｎ、１０〜３０ｕ＋　Ｌ％、ＡＩ５〜１０＋
   ｎｔ％、Ｍｎ　０．５−５ｗｔ％、Ｆｅ　Ｏ，５−５ｗ
   Ｌ％、Ｓ’＋　１−１３ｕ＋Ｌ％、Ｓｎ　Ｏ，０５−２
   ｉｕＬ％を含有し、かつ、Ｆｅ−Ｍｎ−３ｉ、ｖ、３元
   化合物を１−１２ｕ＋Ｌ％含み、この化合物のＦｅ／Ｓ
   ｉ、Ｍｎ／Ｓｉの重量比が夫々０．３〜１４であり、残
   部Ｃｕおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐
   摩耗性銅合金。