JPS61213334A - 耐摩耗性含銅合金 - Google Patents

耐摩耗性含銅合金

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JPS61213334A
JPS61213334A JP5290185A JP5290185A JPS61213334A JP S61213334 A JPS61213334 A JP S61213334A JP 5290185 A JP5290185 A JP 5290185A JP 5290185 A JP5290185 A JP 5290185A JP S61213334 A JPS61213334 A JP S61213334A
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alloy
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compd
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Katsu Okumura
奥村 濶
Kensuke Hidaka
日高 謙介
Ki Hara
原 機
Kazuo Yoshizumi
吉積 一雄
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Fukuda Kinzoku Hakufun Kogyo Kk
Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
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Fukuda Kinzoku Hakufun Kogyo Kk
Fukuda Metal Foil and Powder Co Ltd
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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〕 本発明は摩耗に優れた特性を有する合金に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
近年、機械部品、事務部品、自動車部品等で耐摩耗性の
優れた合金の需要が高くなってきた。
耐摩耗性に優れた銅合金としてCu−3n 、、 Cu
−Zn、Cu−3n−Zns Cu−Ni s Cu−
5n−Pb、 Cu−Pb合金等の材料が軸受などに利
用されているが、高速、高荷重の苛酷な使用環境では満
足する耐摩耗性を示さず、さらに耐摩耗性の優れた材料
の開発が望まれている。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、前記従来技術の問題点に留意してなされたも
のであり、高速、高荷重に耐えられる耐摩耗性含銅合金
を種々検討した結果、本発明を完成したものである。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち、本発明は(1)Ni14〜70%、81〜10%
、残部Cuの組成よりなり、Cu−Ni相とNi−8の
化合物相が互いに分散した組織を有する耐摩耗性含銅合
金。若しくは、(2)Ni14〜70%、81〜10%
、Fe及びCoの一種又は二種1〜50%、残部Cuの
組成よりなり、Cu−Ni−Fe、 Cu−Ni−Co
、 Cu−Ni−Fe−Coの一種以上の相とNi−F
e−B 、、 Ni−Co−8もしくはNi−Fe−C
o−Bの一種以上の化合物相が互いに分散した組織を有
する耐摩耗性含銅合金である。
〔作用〕
本発明に於いては耐摩耗性の向上を目的とすることから
、前記の組成を有する合金を溶解して急冷凝固すること
により、Cuを主体とする軟質相とNi硼化物を主体と
する硬質相が均一微細に分散した金属組織を形成させる
。溶解鍛造法では、上記の二相を均一微細に分散させる
事は難しい。
本発明の合金において、化学組成を前記のように限定し
た理由を説明する。
(alNi Ni成分は、Bと化合して硬質の硼化物品を形成して耐
摩耗性を向上させる。またCuとは全率固溶であるので
その中にも固溶しCu固溶体品の強化を計る。Ni含有
量が14%以下では、前記の効果は得られず、Ni含有
量が70%を越えて含有されてもより一層の効果が得ら
れず、経済性をも考慮して、Niの含有量を14〜70
%に定めた。
(b) B B成分は、Ni及びF13% Coと化合物を作って耐
摩耗性を改善する。B及びB化合物はCu中にはほとん
ど固溶しない。従って本発明の合金は硼化物とCu固溶
体の凝2元系共品型合金を形成する。低B含有量ではC
u固溶体のマトリックスに硼化物が分散した亜共晶合金
になり、高B含有量では硼化物のマトリックスにCu固
溶体が分散した過共晶合金になる。例えば重量比でB 
/ N i= 0.136の時、Cu54,1%、Ni
40.4%、B5.5%に共晶点が存在し、B=5.5
%以下では、Cu固溶体マトリックス中にNi硼化物が
分散した組織の合金となり、一方B=5.5%以上では
、Ni硼化物マトリックス中にCu固溶体が分散した組
織の合金となる。B含有量の下限を1%としたのは、8
1%以下では硼化物品出量が少ないため十分な耐摩耗性
が得られないためである。一方B含有量の上限を10%
としたのは、810%以上では硼化物相中のCu固溶体
晶の量が不足し、耐焼付き性等の劣化を招くためである
(C)F e −Co F e s Coの1種又は2種は共有するNiととも
り硼化物を形成して耐摩耗性を向上させる。一方Fe5
CoはCu中への固溶度が低いためCu中へ固溶する量
は殆どない。Fe、Go含有量の1種又は2種が1%以
下では前記の効果を得ることができず、50%以上含有
させても一層の効果は得られないためその含有量を1〜
50%と定めた。
次ぎに、この合金の製造方法について述べる。
前記の化学組成を有する金属を高周波溶解炉で溶解を行
い、金属溶湯流をタンプッシュに傾注し、その底の細孔
から流出する。一方ポンプから送られてきた高圧水がノ
ズルから噴射され、金属溶湯流を粉末化する。粉末は冷
却水の中に落下して急冷凝固する。本発明の合金は急冷
凝固させることにより微細、均一な金属組織を形成し、
優れた耐摩耗性を発揮する。即ち、10’℃/sec以
上の速い冷却速度で凝固させた粉末の金属組織は、粉末
の大きさが74μmの場合、B1〜5.5%の範囲では
硼化物を主体とする硬質層の大きさは2.5μm以下で
微細、均一な組織を有していた。BS、5〜10%の範
囲では、Cuを主体とする軟質層の大きさは3μm以下
で微細、均一な組織を有していた。
一方、103℃/sec以下の比較的ゆっくりした冷却
速度で凝固させた粉末の金属組織は、粉末の大きさが7
4μmの場合、B1〜5.5%の範囲では硼化物を主体
とする硬質層の大きさは最大30μm程度のものも含ま
れる粗大なものから成り、硬質層は不均一でかつ粗大な
組織を有していた。B5.5〜10%の範囲では、Cu
を主体とする軟質層の大きさは最大30μm程度のもの
も含まれる粗大なものから成り、軟質層は不均一かつ粗
大な組織を有していた。
前記の水アトマイズ法以外の方法として、ロール法、液
中紡糸法、レーザー法等で金属溶湯を急冷凝固すること
により、本発明の合金を得ることもできる。
本発明の合金について、代表的な実施例を次ぎに具体的
に説明する。
実施例1 第1表に示す組成となるようにに配合した合金の溶湯を
10φnの溶湯流として落下させ、これに0.5rrr
/minの水を吹き付ける水噴霧法により合金粉末を製
造した。得られた粉末を74μmの篩で分級し一74μ
mの粉末を採取した。この粉末100gに対し潤滑剤と
してステアリン酸亜鉛を1g、結合剤として、ポリ塩化
ビニールを0.5g添加、混合し、成形圧カフt/cn
!で11X30X3 ++nの成形体を作成し、これを
水素中で900°C1時間焼結した。得られた焼結体は
密度が7.8g/Cutで、その組織はCLI−NII
Cu−Ni−Fe+ Cu−Ni−Co、 Cu−Ni
−Fe−Coの一種以上の相と、Ni−B、 Ni−F
e−B、 Ni−Co−B、 Ni−Fe−Co−Bの
一種以上の相が互いに分散した均一な組織の合金が得ら
れた。
本発明合金のうち、ぬ1及び患9の顕微鏡写真を第一図
に示す。
上記のようにして得られた合金に、特殊合金チル鋳物、
表面硬さがHv600の回転片(外径30φ11、巾5
mm)を70℃のモーターオイル中で15kgの圧力で
押し付け、3370rpmの回転数で摩耗試験を行い、
本発明合金の摩耗減量と摺動方向に対し直角の方向の表
面粗さをJIS−8601−1976により頒II定し
た。
その結果を第2表に示す。
第1表 なお、比較例1Vh1〜6の合金は、第1表に示す組成
となるように配合した合金の溶湯を、1lhl〜3につ
いては通常の水アトマイズ法で、また隘4〜6について
はアルゴンガスアトマイズで、それぞれ粉末を製造し、
篩によって一74μmの粉末を得た。
得られた粉末100gに対して潤滑剤としてステアリン
酸亜鉛を0.5g添加の後、混合し、成型圧力5t/c
niで11 X 30 X 3mmの成型体を作成し、
次いで比較例魚1〜3の成型体は水素中で750℃30
分間焼結した。比較例に4〜5の成型体は水素中で70
0℃30分間焼結した。比較例魚6の成型体は水素中で
950℃60分間焼結した。
このようにして得られた焼結体は密度が7.8g/ c
t&であった。得られた焼結体を前記実施例(1)と同
じ方法で摩耗試験を行い、その結果を第2表に示した。
実施例2 第1表に示す本発明合金11h3の組成に配合した合金
の溶湯を噴出圧力1kg/cn(で熔解ルツボの底に設
けた2mmφの細孔から流出させ、直系30cmφX 
3000rpmで高速回転している水冷ロール表面に落
下させる事により103°C/sec以上の速い冷却速
度で凝固させてリボン状の合金を製造した。ロール内部
には冷却水を通し、ロール表面の温度が上界しないよう
にした。
得られたリボン状の合金はCu一層相とNi−8相が互
いに分散した均一な組織の合金であった。得られたリボ
ン状の合金を11X30X3 mmの鋼の表面にエボキ
ン系樹脂により接着して試験片を作成し、実施例(1)
と同じ方法で摩耗試験と表面粗さを測定した。その結果
、5時間後の摩耗減量3.6mg、表面粗さ0.9μm
であった。摩耗痕の表面状態は良好でスカフィングは見
られなかった。
実施例3 第1表に示す本発明合金の11h9の組成に配合した粉
末をアルゴンガス流量301 /min、溶射材送給速
度30g/min 、溶射距離60cmでプラズマジェ
ットにより素材移動距離200cm/minで鋼の表面
を1回のパスで被膜の厚さ0.1mmに溶射した。溶射
後の溶融処理として、炭酸ガスレーザービーム1O96
μmの波長のレーザー光を照射して、局部的に溶融させ
て、下地を傷める事もなく、溶射表面は急冷凝固の合金
被膜を成形した。得られた合金被膜は、Cu−Ni、 
Cu−Ni−Fe+ Cu−Ni−Fe−Coの一種以
上の相とNi−B、 Ni−Fe−B、 Ni−Co−
8,Ni−Fe−Co−8の一種以上の相が互いに分散
した均一な組織の合金が得られた。
溶射後、溶融処理した合金を11X30X3 mmの試
験片に切り出し、実施例(1)と同じ方法で摩耗試験と
表面粗さを測定した。その結果、5時間後の摩耗域31
3.9mg、表面粗さ1゜1μmであった。摩耗痕の表
面状態は良好でスカフィングは見られなかった。
〔効果〕
以上、実施例(1)〜実施例(3)に示した通り、本発
明の合金は耐摩耗性が良好で、摩耗試験後の表面粗さも
細かく、機械部品、事務機器、自動車部品等の製造に使
用した場合に著しく、優れた性能を発揮する材料として
産業上有用な効果かもたらさりるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明合金の組織の顕微鏡写真でありaは実施
例(1)の本発明の合金患1の組織で、bは実施例(1
)の本発明の合金11h9の組織である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ni14〜70%、B1〜10%、残部Cuの組
    成よりなり、Cu−Ni相とNi−Bの化合物相が互い
    に分散した組織を有する耐摩耗性含銅合金。
  2. (2)Ni14〜70%、B1〜10%、Fe及びCo
    の一種又は二種1〜50%、残部Cuの組成よりなり、
    Cu−Ni−Fe、Cu−Ni−Co、Cu−Ni−F
    e−Coの一種以上の相とNi−Fe−B、Ni−Co
    −BもしくはNi−Fe−Co−Bの一種以上の化合物
    相が互いに分散した組織を有する耐摩耗性含銅合金。
JP5290185A 1985-03-15 1985-03-15 耐摩耗性含銅合金 Granted JPS61213334A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006104495A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Dowa Mining Co Ltd 銅合金およびその製造法ならびに放熱板
CN110310793A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 江苏大学 一种硬磁高熵合金及其制备方法

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