WO2005087959A1 - 肉盛耐摩耗銅基合金 - Google Patents

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WO2005087959A1
WO2005087959A1 PCT/JP2005/001452 JP2005001452W WO2005087959A1 WO 2005087959 A1 WO2005087959 A1 WO 2005087959A1 JP 2005001452 W JP2005001452 W JP 2005001452W WO 2005087959 A1 WO2005087959 A1 WO 2005087959A1
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Minoru Kawasaki
Tadashi Oshima
Takao Kobayashi
Kazuyuki Nakanishi
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials

Definitions

  • the present invention relates to a build-up wear-resistant copper-based alloy.
  • the present invention can be applied to, for example, sliding materials. Background art
  • the present applicant has developed a build-up wear-resistant copper-based alloy containing zinc and tin which are more easily oxidized than copper.
  • the adhesion resistance is improved by the generation of oxides of zinc and tin, and the wear resistance of the base alloy is improved.
  • zinc and tin are not always satisfactory because they have a much lower melting point than copper.
  • a copper-based alloy cladding layer is formed by using a high-density energy heat source such as a laser beam, zinc or tin is easily evaporated during the cladding, and the target concentration of the alloying element is reduced. It was not easy to maintain.
  • the wear resistance of this build-up wear-resistant base alloy is mainly secured by hard particles containing Co—Mo-based silicide, and the wear resistance of this build-up wear-resistant copper-base alloy is Cu—Ni-based. Mainly secured in the matrix.
  • This alloy has high wear resistance even when used in harsh conditions.
  • zinc and tin are not used as active elements and build up Even in this case, there are few problems of evaporation of alloy elements, and there is little generation of fumes. Therefore, it is particularly suitable as a cladding alloy for forming a cladding layer using a high-density energy heat source such as a laser beam.
  • the alloys according to Patent Document 3 and Patent Document 4 exhibit excellent wear resistance even when used under severe conditions. Particularly, in an oxidizing atmosphere or in the air, an oxide exhibiting good solid lubricating properties is formed, so that it exhibits excellent wear resistance.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-222568
  • Patent document 2 Japanese Patent Publication No. 7-17979
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-222568
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 7-1 7978 Disclosure of the Invention
  • the Co-Mo-based silicide described above has the effect of improving wear resistance, it is hard and brittle, so if the alloy composition is adjusted to increase the area ratio of the hard particles, the build-up wear-resistant copper-based alloy can be obtained. Degradation resistance decreases. In particular, when a build-up wear-resistant copper-based alloy is built up, beading may occur, and the build-up yield decreases. Further, the machinability tends to decrease. Conversely, if the alloy composition is adjusted in such a way as to reduce the area ratio of the hard particles in the build-up wear-resistant copper-based alloy, the wear resistance of the build-up wear-resistant copper-based alloy decreases.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is advantageous not only in enhancing wear resistance in a high-temperature region, but also in enhancing force, wear resistance, and machinability, and in particular, it has been reinforced.
  • An object of the present invention is to provide a build-up wear-resistant copper-based alloy which is suitable for forming a build-up layer and has a good balance of wear resistance, wear resistance and machinability.
  • the inventor of the present invention has been enthusiastically developing based on the above-mentioned problem, and has found that Co-Mo-based silicide, which is a main element of hard particles, has a hard and brittle property and can be a starting point of the precipitation. We paid attention to.
  • the present inventor has also found that by reducing the amount of cobalt and increasing the amount of molybdenum instead, the amount of silicide in the Co—Mo system having hard and brittle properties is reduced or eliminated, and the amount of the Co—Mo system is reduced.
  • the present invention is a further improvement of the build-up wear-resistant base alloy described above, and actively uses cobalt, iron, and molybdenum that form a C 0 _Mo based silicide and a Fe—Mo based silicide. It does not contain it as an element, but replaces cobalt, iron, and molybdenum with manganese, and combines with manganese to form Laves phase and form silicide (e.g., titanium, hafnium, zirconium, vanadium, niobium, niobium, Tantanole) can reduce or eliminate Co-Mo-based silicide and Fe-Mo-based silicide and increase Mn-based silicide, thereby improving toughness.
  • silicide e.g., titanium, hafnium, zirconium, vanadium, niobium, niobium, Tantanole
  • one or two of titanium carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, chromium carbide, vanadium carbide, tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide and hafnium carbide are added.
  • the content of 0.01 to 10.0% can further enhance the wear resistance, wear resistance and machinability in a high-temperature region, and based on such knowledge, the second invention We have developed a hardfacing wear-resistant copper-based alloy.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the first invention is, by weight%, nickel: 5.0 to 20.0%, silicon: 0.5 to 5.0%, and manganese: 3.0 to 3%. 0.03%, and elements that combine with manganese to form a Laves phase and form silicide: 3.0-30.0%, including unavoidable impurities and the balance having a copper composition This is the feature.
  • the elements that combine with manganese to form the Laves phase and form silicide include titanium, hafnium, dinoreconium, vanadium, niobium, and tantalum. One or more of them can be exemplified.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the second invention includes, in addition to the composition of the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the first invention, titanium carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, chromium carbide, and vanadium in a weight ratio.
  • titanium carbide molybdenum carbide
  • tungsten carbide chromium carbide
  • vanadium vanadium in a weight ratio.
  • the copper-based alloy is an alloy in which 100% by weight of the remaining copper obtained by subtracting the total amount of the added casket element exceeds 100% by weight of each additive element alone.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the first and second inventions it is possible to reduce or eliminate Co—Mo-based silicide and Fe—Mo-based silicide, and to reduce Mn-based silicide.
  • the silicide is positively generated, which is advantageous for improving the wear resistance (cladding property) and machinability, and can secure the wear resistance in a high temperature region. Therefore, the wear resistance, machinability, and wear resistance can be satisfied in a well-balanced manner.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state in which a cladding layer is formed by irradiating a sample layer formed of a cladding wear-resistant copper-based alloy with a laser beam.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a state in which a wear test is performed on a test piece having a build-up layer.
  • FIG. 3 is a graph showing the abrasion weight of the build-up layer of the material of the present invention, the reference example, and the like.
  • FIG. 4 is a graph showing the occurrence rate of valve seat slippage per cylinder head for the cladding layers of the material of the present invention and the reference example.
  • FIG. 5 is a graph showing the number of cylinder heads processed per cutting blade for the cladding layers of the material of the present invention and the reference example.
  • Fig. 6 shows an application example in which a port of an internal combustion engine is overlaid with a hardfacing wear-resistant copper-based alloy. It is the schematic which shows the process of forming a lube sheet typically.
  • FIG. 7 is a perspective view of a main portion schematically showing a process of forming a valve sheet by overlaying a build-up wear-resistant copper-based alloy on a port of an internal combustion engine according to an application example.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the first and second inventions a structure in which hard particles having a hard phase are dispersed in a matrix is generally obtained.
  • a typical matrix of the build-up wear-resistant copper-based alloy a form formed by using a Cu—Ni-based solid solution and a silicide containing nickel as a main component can be adopted.
  • the average hardness of the hard particles is higher than the average hardness of Matritus.
  • the hard particles can adopt a form containing silicide (silicide).
  • the matrix can also adopt a form containing silicide (silicide).
  • a form including a silicide (silicide) containing one or more of titanium, hafnium, zirconium, vanadium, niobium, and tantalum as main components can be adopted.
  • the average hardness (micro Vickers) of the matrix in which the hard particles are dispersed is generally about HV 130 to 260, particularly Hvl 50 to 2. 20, Hvl 60-200, and the average hardness of the hard particles is harder than the matrix, ⁇ 250-1,000, especially HV 300-800.
  • the volume ratio of the hard particles is appropriately selected, but when the build-up wear-resistant copper-based alloy is 100%, the volume ratio is, for example, about 5 to 70%, about 10 to 60%, or about 12 to 100%. About 55% can be exemplified.
  • the particle size of the hard particles is affected by the composition of the build-up wear-resistant copper-based alloy and the solidification rate of the build-up wear-resistant copper-based alloy, but is generally 5 to 3000 ⁇ and 10 to 2000 ⁇ . , 40-600 m, and further, 50-500 111, a force that can be 50-200 ⁇ .
  • the present invention is not limited to this.
  • Nickel 5.0-20.0%
  • nickel forms a solid solution in copper to increase the toughness of the matrix Matritus, while the other forms hard silicide (silicide) containing nickel as a main component and strengthens the dispersion. Increase wear resistance. If the content is less than the lower limit of the above-mentioned content, it becomes difficult to exhibit the characteristics of the copper-nickel alloy, particularly excellent corrosion resistance, heat resistance, and abrasion resistance. Not enough. If the content exceeds the above upper limit of the content, the hard particles become excessive, the toughness is reduced, and the overlay is apt to occur when a hardfacing layer is formed. Overlay on certain objects is reduced. Considering the circumstances described above, nickel is set at 5.0 to 20.0%.
  • the nickel content can be 5.3% to 18%, especially 5.5% to 7.0%.
  • the lower limit of the above-mentioned nickel content range is 5.2%, 5.5%, 6% or less depending on the degree of importance of various properties required for the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention. 0%, 6.5%, and 7.0%, and the upper limit corresponding to the lower limit is, for example, 19.5%, 19.0%, 18.5%, 18.0% However, the present invention is not limited to these.
  • Silicon is an element forming silicide (silicide), and forms silicide containing nickel as a main component or silicide containing titanium, hafnium, dinoreconium, vanadium, niobium, tantalum as a main component, and further copper. It contributes to the enhancement of the base matrix. If the content is less than the lower limit of the content, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. If the content exceeds the above upper limit value, the toughness of the build-up wear-resistant copper-based alloy decreases, and when a build-up layer is formed, the weld is apt to occur and the build-up property for the target object decreases. . Taking the above circumstances into account, the silicon content is set at 0.5 to 5.0%.
  • silicon can be 1.0-4.0%, especially 1.5-3.0%, 1.6-2.5%.
  • the lower limit of the above-mentioned silicon content range is 0.55%, 0.6%, 0.65%. %, 0.7%, and the upper limit corresponding to the lower limit are 4.5%, 4.0%, 3.8%, and 3.0%, but are not limited thereto. is not.
  • Manganese forms a Laves phase and forms silicide, which stabilizes silicide. Manganese tends to improve toughness. If the content is less than the lower limit of the content, there is a high possibility that the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained. If the manganese content exceeds the above upper limit, the hard phase becomes too coarse, and the aggressiveness of the hard phase is likely to be increased. In such a case, slippage tends to occur. Considering the above circumstances, manganese is
  • manganese can be exemplified at 3.2 to 28.0%, 3.3 to 25%, and 3.5 to 23%.
  • the upper limit of the manganese content range is 29.0%, 28.0%, 27.0%. , 25.0%, and the lower limit corresponding to the upper limit may be, for example, 3.3%, 3.5%, or 4%, but is not limited thereto.
  • Examples of the element that forms a Laves phase by combining with manganese and forms a silicide include one or more of titanium, hafnium, zirconium, vanadium, niobium, and tantalum. These elements combine with manganese to form the Laves phase, and combine with silicon to form silicide (typically tough tough silicide) in the hard particles, resulting in high wear resistance at high temperatures. And lubricity. This silicide has lower hardness and higher toughness than Co-Mo silicide. Therefore, they are formed in the hard particles and increase the wear resistance and toughness.
  • the content is less than the lower limit, the abrasion resistance f production is reduced and the improvement effect is not sufficiently exhibited.
  • the upper limit is exceeded, the amount of hard particles becomes excessive, the toughness is impaired, the peeling resistance is reduced, and peeling is liable to occur.
  • it is set to 3.0-30%.
  • it can be set to 3.1-19. 0%, particularly 3.2 to 18.0%.
  • the above-mentioned elements for example, one or more of titanium, hafnium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum
  • the lower limit of the above content range are 3.2%, 3.5%, and 4.0%, and the upper limit corresponding to the lower limit is 28.0%, 27.0%, Although 26.0% can be exemplified, it is not limited to these.
  • These carbides can be expected to have the nucleation effect of hard particles, reduce the size of hard particles, It is presumed that it can contribute to achieving both abrasion resistance.
  • These carbides may be single carbides formed of carbides of one element, or may be composite carbides formed of carbides of a plurality of elements. If the above-mentioned carbide is less than the lower limit of the above content, the improvement effect is not always sufficient.
  • the value is set to 0.01% to 10.0%.
  • 0.02 to 9%, 0.05 to 8%, more preferably 0.05 to 7.0%, or 0.5 to 2.0%, 0.7 to 1.5% be able to.
  • the upper limit of the content range of the above-mentioned carbide is 9.0%, 8.0%, 7. 0% and 6.0% can be exemplified, and the lower limit corresponding to the lower limit can be 0.02%, 0.04% and 0.1%, but is not limited thereto.
  • niobium carbide may be present together with the above-mentioned carbide. Moreover, the above-mentioned carbide is contained as needed, and the case where the above-mentioned carbide is not contained may be used. Note that the carbide can be of the same type as the alloy element. For example, titanium carbide can be used when titanium is contained, and hafnium carbide can be used when hafnium is contained.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention can employ at least one of the following embodiments.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention is used as a build-up alloy to be built on an object.
  • the overlaying method include a method of overlaying by welding using a high-density energy heat source such as a laser beam, an electron beam, or an arc.
  • a high-density energy heat source such as a laser beam, an electron beam, or an arc.
  • the above-described laser is used in a state where the hardfacing wear-resistant copper-based alloy according to the present invention is used as a hardfacing material as a powder or a bulk body, and the powder or the bulk body is assembled on the hardfacing part.
  • Welding can be performed by using a heat source represented by a high-density energy heat source such as a beam, an electron beam, and an arc.
  • the above-mentioned hardfacing wear-resistant copper-based alloy is not limited to a powder or a barta body, but may be a wire-like or rod-like material for the build-up.
  • the laser beam include those having a high energy density, such as a carbon dioxide laser beam and a YAG laser beam.
  • Aluminum, aluminum alloys, Examples include iron or an iron-based alloy, copper or a copper-based alloy, but are not limited thereto.
  • the basic composition of the aluminum alloy that constitutes the object is a structural aluminum alloy, for example, Al-Si-based, A1-Cu-based, A1-Mg-based, A1-1-based.
  • Examples include Zn-based compounds, but are not limited thereto.
  • Examples of the target object include engines such as an internal combustion engine and an external combustion engine, but are not limited to these.
  • a valve train material is exemplified.
  • the present invention may be applied to a valve seat forming an exhaust port, or may be applied to a valve seat forming an intake port.
  • the valve seat itself may be formed from the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention, or the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention may be built into the valve seat. Is also good.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to the present invention is not limited to a valve train material of an engine such as an internal combustion engine, but is a sliding build-up material of another system requiring wear resistance. Can also be used.
  • a build-up layer after build-up or a build-up alloy before build-up may be used.
  • Example 1 of the present invention will be described specifically with reference examples.
  • Table 1 shows the composition (analytical composition) of the samples (T series, T means titanium content) relating to the hardfacing wear-resistant copper-based alloy used in this example.
  • the analytical composition basically matches the composition.
  • the composition of Example 1 does not contain cobalt, iron, and molybdenum as active elements, but contains titanium, and as shown in Table 1, nickel: 5.0 to 20. 0%, silicon: 0.5 to 5.0%, manganese: 3.0 to 30.0%, titanium: 3.0 to 30.0%, balance: set to a composition containing copper ing.
  • Sample i, sample a, sample c, sample e, sample g, and sample x shown in Table 1 are out of the composition range of Claim 1, and reference examples are shown.
  • Each of the above-mentioned samples is a powder produced by subjecting a molten alloy melted in a high vacuum to gas atomization.
  • the particle size of the powder is between 5 ⁇ and 3 O 0 ⁇ .
  • the gas atomization treatment was performed by jetting a high-temperature molten metal from a nozzle in a non-oxidizing atmosphere (argon gas or nitrogen gas atmosphere). Since the above-mentioned powder is formed by gas atomization, the component uniformity is high.
  • the above-described sample (powder) is applied to the cladding portion 51 of the substrate 50 using a substrate 50 formed of an aluminum alloy (material: AC 2 C), which is an object to be clad.
  • the laser beam 55 of the carbon dioxide gas laser is swung by the beam oscillator 57, and the laser beam 55 and the base 50 are relatively moved. Then, the sample 53 was melted and solidified to form the overlay 60 (overlay thickness: 2. Omm, overlay width: 6.0 mm) on the overlay portion 51 of the base 50. .
  • the shielding gas (argon gas) was sprayed from the gas supply pipe 65 to the cladding portion.
  • the laser beam 55 was swung by the beam oscillator 57 in the width direction of the sample layer 53 (the direction of the arrow W).
  • the laser output of the carbon dioxide gas laser was 4.5 kW
  • the spot diameter of the laser beam 55 on the sample layer 53 was 2.0 mm
  • the relative traveling speed between the laser beam 55 and the substrate 50 was 15.
  • the shielding gas flow rate was set to 10 liter / min at 0 mm / sec. Overlay layers were similarly formed for the other samples.
  • the volume ratio of hard particles in the build-up wear-resistant copper-based alloy was within about 5 to 60% of 100% when the build-up wear-resistant copper-based alloy was 100%.
  • the average hardness of the matrix, the average hardness of the hard particles, and the size of the hard particles were within the ranges described above.
  • the occurrence rate of overlay during build-up was examined. Further, a wear test was performed, and the wear amount of the build-up layer formed using each sample was also examined.
  • a wear test as shown in FIG. 2, a test piece 100 having a build-up layer 101 was held in a first holder 102, and a cylindrical counter material 10 having an induction coil 104 wound around the outer periphery. While holding 6 in the second Honoreda 108, the other end 106 is rotated by high frequency induction heating with the induction coil 04, and the other end 106 is rotated.
  • the test was carried out by pressing against the 00 overlay layer 101.
  • the test conditions were a load of 2.0 MPa, a sliding speed of 0.1 SmZsec, a test time of 1.2 ksec, and a surface temperature of the test piece 100 of 323 to 523K.
  • J is the partner material 106
  • Table 1 shows the composition of each sample, as well as the occurrence rate (%) of the overlay in the overlay, the wear weight (mg) of the overlay in the wear test, and the coating of the overlay in the cutting test.
  • This shows the test results of the machinability (number).
  • the machinability number
  • the Cobalt amount is reduced to 2% or less, so that the Co-Mo system has the property of being hard and brittle.
  • the proportion of silicide having lower hardness and slightly higher toughness than Co-Mo silicide can be improved in a well-balanced manner.
  • the build-up layers formed by the samples c and g according to the reference example show the effect of improving the wear resistance, but the wear weight is still large, exceeding 1 O mg.
  • the build-up layer formed of the sample according to Example 1 had a low wear weight of 9 mg or less, and the effect of improving the wear resistance was good.
  • the wear weight was low for the build-up layers formed by sample T2 and sample # 7.
  • the worktable was used for the overlay Although the number was small and not sufficient, good machinability was obtained for the build-up layer formed in the sample of Example 1. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 1, the build-up layer formed of the build-up wear-resistant copper-based alloy of each sample according to Example 1 has the following properties: wear resistance, wear resistance, and It was found that the properties were obtained in a well-balanced manner. In particular, the surface alignment was found to be good.
  • Example 2 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 2 shows the yarns of the samples (H series, H means containing hafnium) related to the build-up wear-resistant copper base alloy used in this example.
  • the composition of Example 2 does not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, but contains hafnium.
  • Eckenole 5.0 to 20.0%.
  • Silicon 0.5 to 5.0%
  • manganese 3.0 to 30.0%
  • hafnium 3.0 to 30.0%
  • remainder set to a composition containing copper 1, You.
  • the occurrence rate of pitting was low and 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 2. Even when the hafnium content was changed, the occurrence rate was 0%.
  • the abrasion weight of the cladding layer formed of the sample according to Example 2 was 8 mg or less, which was low.
  • the wear weight was low for the build-up layers formed of samples H2, H6 and H7.
  • the number of processed parts was large and sufficient. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 2, the cladding layer formed of the clad wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 2 has a balance between the wear resistance, the wear resistance, and the machinability. It turns out that it can be obtained well. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 3 of the present invention basically A build-up layer was formed under the same conditions as in Example 1.
  • Table 3 shows the composition of the samples (Z series, Z means zirconium content) relating to the hardfacing copper base alloy used in this example.
  • the composition of Example 3 does not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, but contains zirconium.
  • nickel 5.0 to 20 ⁇ 0%
  • Silicon 0.5 to 5.0%
  • manganese 3.0 to 30.0%
  • zirconium 3.0 to 30.0%
  • balance set within the composition containing ⁇ .
  • the build-up layer formed of the sample according to Example 3 had a low abrasion weight of 1 Omg or less and was low.
  • the wear weight was low for the build-up layers formed of Samples Z2 and Z7.
  • machinability the number of processed parts was large and sufficient. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 3, the build-up layer formed of the build-up wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 3 has poor wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out that it was obtained in a well-balanced manner. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 4 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 4 shows the composition of the samples (V series, V means containing vanadium) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 4, the composition of Example 4 cobalt, iron, do not contain actively Moripuden, by weight 0/0, Ni:. 5.0 to 20 0%, silicon: 0.5 ⁇ 5.0%, manganese: 3.0 ⁇ 30.0%, vanadium: 3.0 ⁇ 30.0%, balance: set within the composition containing copper.
  • the occurrence rate of pitting was low and 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 4. Even when the zirconium content was changed, the occurrence rate was 0%.
  • the build-up layer formed from the sample according to Example 4 had a low abrasion weight of 9 mg or less and was low. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of samples V2 and V7. As for machinability, the number of processed parts was large and sufficient. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 4, the sample according to Example 4 was made of a build-up wear-resistant copper-based alloy. The build-up layer was found to provide well balanced wear resistance, wear resistance and machinability. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 4 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 5 shows the composition of the samples (N series, N means containing niobium) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 5, the composition of Example 5 cobalt, iron, do not contain actively Moripuden, by weight 0/0, Ni:. 5.0 to 20 0%, silicon: 0.5 ⁇ 5.0%, Manganese: 3.0 ⁇ 30.0%, Niobium: 3.0 ⁇ 30.0%, Remainder: Set within the composition containing copper.
  • the occurrence rate of pitting was low and 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 5. Even when the niobium content was changed, the occurrence rate was 0%.
  • the abrasion weight was 8 mg or less, which was low.
  • the wear weight was low for the build-up layers formed of samples N2, N6 and N7.
  • the number of processed parts was large and sufficient. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 5, the build-up layer formed of the build-up wear-resistant base alloy of the sample according to Example 5 has poor wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out that it can be obtained in good balance. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 6 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 6 shows the composition of the samples (A series, A means tantalum content) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 6, the composition of Example 6 did not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, and was 5.0 to 20.0% by weight of nickel, 0.5 to 5% by weight of silicon. 0%, manganese: 3.0 to 30.0%, tantalum: 3.0 to 30.0%, balance: set within the composition containing copper.
  • the occurrence rate of pitting was low at 0% for the build-up layer formed by the sample according to Example 6. Even when the tantalum content was changed, the occurrence rate was 0%. Looking at the abrasion weight, it is The wear weight was less than 1 lmg for the build-up layer formed of the sample. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of samples A2 and A.7. Regarding machinability, the number of processed parts was large and sufficient. Therefore, as can be understood from the test results shown in Table 6, the build-up layer formed of the build-up wear-resistant base alloy of the sample according to Example 6 has poor wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out that it can be obtained in good balance. Particularly, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 7 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 7 shows the composition of the samples (TC series, TC means containing titanium and titanium carbide) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 7, the composition of Example 7 did not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, and was expressed in terms of% by weight: nickel: 5.0 to 20.0 o / 0 , silicon: 0.5 Up to 5.0%, manganese: 3.0 to 30.0%, titanium: 3.0 to 30.0%, titanium carbide (TiC): 1.2%, balance: set to a composition containing copper Have been.
  • the occurrence rate of pitting was low and 0% for the build-up layer formed of the sample according to Example 7. Even when the contents of titanium and titanium carbide were changed, the occurrence rate of cracks was 0%.
  • the abrasion weight the abrasion weight of the cladding layer formed of the sample according to Example 7 was 9 mg or less, which was low. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of samples TC2 and TC7. As for machinability, the number of processed parts was large and sufficient.
  • the build-up layer formed of the build-up wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 7 has a balance of wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out that it can be obtained well. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 8 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 8 shows the composition of samples (AC series, AC means containing tantalum and tantalum carbide) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 8, the composition of Example 8 cobalt, iron, do not contain positively molybdenum, by weight 0/0, Eckel:. 5.0 to 20 0%, silicon: 0.5 ⁇ 5.0%, manganese: 3.0 ⁇ 30.0%, tantalum: 3.0 to 30.0%, tantalum carbide (T a C): 1.2%, balance: set in the composition containing copper.
  • the occurrence rate of pitting was low at 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 8. Even when the content of tantalum and tantalum carbide was changed, the occurrence rate was 0%.
  • the abrasion weight the abrasion weight of the cladding layer formed of the sample according to Example 8 was 9 mg or less, which was low. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed with samples AC2 and AC7.
  • the number of processed parts was large and sufficient.
  • the build-up layer formed of the build-up wear-resistant base alloy of the sample according to Example 8 has poor wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out that it can be obtained with good balance. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 9 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the build-up layer was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 9 shows the composition of the samples (ZC series, ZC means containing zirconium and zirconium carbide) relating to the wear-resistant copper base alloy used in this example. As shown in Table 9, the composition of Example 9 did not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, and was 5.0 to 20.0% by weight, nickel: 0.5 to 2% by weight. 5.0%, manganese: 3.0 to 30.0%, zirconium: 3.0 to 30.0%, zirconium carbide (ZrC): 1.2%, balance: set within composition containing copper Have been.
  • the occurrence rate of pitting was low and 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 9. Even when the content of titanium and titanium carbide was changed, the occurrence rate was 0%.
  • the abrasion weight the abrasion weight of the cladding layer formed of the sample according to Example 9 was 8 mg or less, which was low. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of Samples ZC2 and ZC7. Regarding machinability, the number of processed parts was large and sufficient.
  • the build-up layer formed of the wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 9 has a balance between the wear resistance, the wear resistance, and the machinability. It turned out to be good. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 10 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the overlay was formed basically under the same conditions as in the first embodiment. Table 10 shows the composition of the samples (NC series, NC means eaves and niobium carbide) related to the build-up wear-resistant copper-based alloy used in this example.
  • Example 10 does not actively contain cobalt, iron, and molybdenum, and is expressed in terms of% by weight: nickel: 5.0 to 20.0%; silicon: 0.5 ⁇ 5.0%, manganese: 3.0 ⁇ 30.0%, niobium: 3.0 ⁇ 30.0%, niobium carbide (NbC): 1.2%, balance: set in the composition containing copper ing.
  • the occurrence rate of pitting was low at 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 10. Even when the contents of niobium and niobium carbide were changed, the occurrence rate was 0%.
  • the abrasion weight the abrasion weight of the cladding layer formed from the sample according to Example 10 was 7 mg or less, which was low. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of sample NC2 and sample NC7.
  • the number of processed parts was large and sufficient.
  • the build-up layer formed of the build-up wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 10 has poor wear resistance, wear resistance, and machinability. It turned out to be well-balanced. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 11 of the present invention will be specifically described. Also in this embodiment, the overlay was formed basically under the same conditions as in the first embodiment.
  • Table 11 shows the compositions of the samples (HC series, HC means hafnium and hafnium carbide) contained in the build-up wear-resistant copper-based alloy used in this example.
  • the composition of Example 1 1 cobalt, iron, do not contain actively Moripuden, by weight 0/0, Ni: 5.0 to 20.0%, silicon: 0.5 to 5.0%, manganese: 3.0 to 30.0%, hafnium: 3.0 to 30.0%, hafnium carbide (HfC): 1.2%, balance: contains copper It is set in Itogane.
  • the occurrence rate of pitting was low at 0% for the cladding layer formed by the sample according to Example 11. Even when the contents of hafnium and hafnium carbide were changed, the occurrence rate of precipitation was 0%.
  • the abrasion weight of the cladding layer formed from the sample according to Example 11 was It was lower than 7 mg. In particular, the wear weight was low for the build-up layers formed of sample HC2 and sample HC7.
  • the number of processed parts was large and sufficient.
  • the cladding layer formed of the clad wear-resistant copper-based alloy of the sample according to Example 11 has a wear resistance, abrasion resistance, and machinability. It was found that the properties were obtained in a well-balanced manner. In particular, it was found that the peeling resistance was good.
  • Example 1 T1 17.5 2.3 17.5 17.5--0 4 to 5 740 Cu Ni Si Ti Mn.
  • Composition of hardfacing wear-resistant copper-based alloys-rate of generated work material Composition of hardfacing wear-resistant copper-based alloys-rate of generated work material.
  • Example 6 A1 Remaining 17.5 2.3 17.5 17.5-One 0 5 7 780
  • Ta mouth Example 8 AC 1 remaining 17.5 2.3 17.5 17.5--1.200 3 to 4 720
  • Niobium containing niobium carbide
  • composition of abrasion resistant copper based alloys Occurrence rate Material rate Nobleness.
  • Observation of the microstructure of the build-up layer formed of the above-mentioned sample A5 corresponding to the material of the present invention revealed that many hard particles having a hard phase were dispersed throughout the matrix of the build-up layer.
  • the particle size of the hard particles was about 10 to 100 ⁇ m.
  • Examination of the above structure using an EPMA analyzer revealed that the hard particles were mainly composed of a tantalum-based silicide and a Ni—Fe—Cr-based solid solution.
  • the matrix constituting the build-up layer was formed mainly of a Cu-Ni-based solid solution and a network-like silicide containing nickel as a main component.
  • the hardness of the matrix (matrix Vickers) of the build-up layer is about Hv 150 to 200, and the average hardness of the hard particles is higher than the average hardness of the matrix, and ⁇ 300 to 500 It was about 0.
  • the volume ratio of the hard particles was within about 5 to 60% of 100% when the build-up wear-resistant copper-based alloy was 100%.
  • the build-up wear-resistant copper-based alloy according to this example has a high tendency of liquid phase separation in a molten state, so that a plurality of types of liquid phases that are difficult to mix with each other are easily generated, and the separated liquid phases have different specific gravities.
  • the material can be easily separated up and down depending on heat transfer conditions. In this case, it is considered that when the granular liquid phase solidifies rapidly, the granular liquid phase forms granular hard particles.
  • the microstructure of the build-up layer formed of a base alloy having the composition of sample AC5 containing the above-mentioned carbide (tantalum carbide, TaC) was observed, many hard particles having a hard phase were found. Matrittas were dispersed throughout. The particle size of the hard particles was about 10 to 100 ⁇ m. Examination of the above structure using an EPMA analyzer revealed that, as described above, the hard particles were mainly composed of a tantalum-based silicide and a Ni—Fe—Cr-based solid solution. Was. The present inventors have confirmed that the silicide constituting the above hard particles is a Laves phase using an X-ray diffraction analyzer.
  • Figure 3 shows the test results for the wear weight of the self-building layer (valve sheet) and the mating material (valve) when applied to pulp sheets.
  • Reference Example A shown in FIG. 3 is based on a build-up layer formed by building up a build-up wear-resistant copper-based alloy having the composition of Sample i shown in Table 1 using a laser beam.
  • Reference Example B a build-up wear-resistant copper-based alloy formed of Sample X shown in Table 1 having a composition containing 1.2% It is based on the build-up layer formed by overlaying in one piece.
  • % indicates% by weight.
  • an iron-based sintered material composition: Fe: balance, C: 0.25 to 0.55%, Ni: 5.0 to 6.5%, Mo: 5.0 to 8) 0%, Cr: 5.0 to 6.5%
  • a wear test was performed in the same manner.
  • the composition of the conventional material to have a high wear resistance component is as follows: Cu: balance, Ni: 20.0%, Si: 2.9%, Mo: 9.30. %, Fe: 5.00%, Cr: 1.5%, and Co: 6.30%.
  • the composition of the conventional material to be a low wear resistance component is as follows: Cu: balance, Ni: 16.0%, Si: 2.95%, Mo: 6.00%, Fe : 5.00%, Cr: 1.50%, Co: 7.50%.
  • the composition of Reference Example 1 in which a high wear-resistant component was blended was Cu: Remainder, Ni: 17.5%, Si: 2.3%, Mo: 17.5%, Fe: 17.5
  • composition of Reference Example 1 the composition was set to have a low wear resistance component: Cu: balance, Ni: 5.5%, Si: 2.3 ° / 0 , Mo: 5.5%, Fe : 4.5%, Cr: 1.5%, Co: 1.0%.
  • composition of the reference example 2 in which a high wear-resistant component was blended was as follows: Cu: balance, Ni: 17.5%, Si: 2.3%, Mo: 17.5%, Fe: 17.5%, Cr: 1.5%, Co: 1.0%, NbC: 1.2%.
  • the composition of the reference example 2 so as to have a low wear resistance component is as follows: Cu: balance, Ni: 5.5%, Si: 2.3%, Mo: 5.5%, Fe: 4.5%. , Cr: 1.5%, Co: 1.0%, NbC: 1.2%.
  • the composition of the material of the present invention so as to have a high wear resistance component is as follows: Cu: balance, Ni: 17.5%, Si: 2.3%, W: 17.5%, F: e: 17.5%, Cr: 1.5%, Co: 1.0%, WC: 1.2%.
  • the composition of the material of the present invention so as to have a low wear resistance component is as follows: Cu: balance, Ni: 5.5%, Si: 2.3%, W: 5.5%, Fe: 4.5. %, Cr: 1.5%, Co: 1.0%, WC: 1.2%.
  • Figure 4 shows the test results of the incidence rate.
  • the specimens with the high wear-resistant components according to the conventional material had a very high occurrence rate.
  • the build-up layer containing the high wear-resistant component and the low wear-resistant component had an occurrence rate of 0%, which was extremely low.
  • the occurrence rate of cladding was 0%, which was extremely low, for the build-up layer containing the high wear-resistant component and the low wear-resistant component.
  • the occurrence rate of cladding was 0%, which was extremely low, for the build-up layer containing a high wear-resistant component and a low wear-resistant component.
  • test piece containing the high wear resistance component according to Reference Example 1 a test piece containing the low wear resistance component according to Reference Example 1
  • test piece containing the high wear resistance component according to Reference Example 2 a test piece containing the high wear resistance component according to Reference Example 2.
  • the test piece containing the low wear component according to Reference Example 2 the number of processed cylinder heads per cutting blade was considerably large, and the machinability was good.
  • the cylinder head per cutting tool was used for the test piece containing the high wear resistant component according to the present invention and the test piece containing the low wear resistant component according to the present invention.
  • the number of processed samples was 6 ⁇ 0 ⁇ 800, which was quite large, and the machinability was superior to that of Reference Examples 1 and 2.
  • the number of machined cylinder heads per cutting tool was as small as about 180, and the machinability was low. .
  • valve seat itself, which is a valve train part of an internal combustion engine
  • the build-up layer of the build-up wear-resistant base alloy according to the present invention Lamination of the build-up wear-resistant copper-based alloy on the valve sheet can improve the wear resistance of the valve sheet, further reduce the aggressiveness of the counterpart, and reduce the amount of wear of the valve as the mating material We can see that we can do it. Further, it is advantageous for enhancing the wear resistance and machinability, and is particularly advantageous when forming a build-up layer by building up.
  • valve seat is formed by overlaying the build-up wear-resistant copper-based alloy on the port 13 communicating with the combustion chamber of the internal combustion engine 11 for a vehicle.
  • a ring-shaped peripheral surface 10 is provided at the inner edge of the plurality of ports 13 communicating with the combustion chamber of the internal combustion engine 11 formed of an aluminum alloy.
  • the laser beam 41 oscillated from the laser oscillator 40 is irradiated on the powder layer while being oscillated by the beam oscillator 58 to form the overlay layer 15 on the peripheral surface 10.
  • This overlay 15 becomes a valp sheet.
  • a shield gas generally argon gas
  • the overlay is shielded. To do.
  • the powder of the build-up wear-resistant copper-based alloy is formed by the gas atomizing process.
  • the present invention is not limited to this.
  • the powder of the build-up wear-resistant copper-based alloy for the build-up may be formed by mechanical pulverization using a pulverizer.
  • the embodiment described above is a case where the present invention is applied to a valve seat constituting a valve train of an internal combustion engine, but is not limited to this. In some cases, it can be applied to a material constituting a valve, which is a mating material of a valve seat, or a material to be overlaid on pulp.
  • the internal combustion engine may be a gasoline engine or a diesel engine.
  • the above embodiment is applied to the case of overlaying, it is not limited to this, and may be applied to a molten product, a sintered product, and the like in some cases.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, but can be implemented with appropriate modifications without departing from the gist.
  • the words and phrases described in the embodiments and examples can be described in each claim even if partly.
  • the numerical values of the content of the composition components described in Tables 1 to 1 can be defined as the upper limit or the lower limit of the composition components described in the claims or the supplementary items.
  • valve train member for example, a pulp sheet
  • a valve train member for example, a pulp sheet
  • an internal combustion engine having a build-up layer formed of the build-up wear-resistant copper-based alloy according to each claim.
  • a method for manufacturing a sliding member comprising: using the build-up wear-resistant base alloy according to each claim and coating the base with a build-up wear-resistant base metal.
  • a powder layer is formed by coating the powder material on a substrate, using the powder material of the build-up wear-resistant copper-based alloy according to each claim, and then solidifying after the powder layer is melted.
  • a method for manufacturing a sliding member comprising forming a build-up layer having more excellent wear resistance.
  • valve sheet alloy formed from the build-up wear-resistant base alloy according to each claim.
  • Hard particles are dispersed in the matrix, and the hard particles are mainly composed of a silicide and a Ni_Fe—Cr-based solid solution.
  • a sliding member wherein a buildup layer formed of the buildup wear-resistant copper-based alloy according to each claim is laminated on a base.
  • a cladding layer formed of a clad wear-resistant copper-based alloy described in the scope of each request is laminated on a base body made of aluminum or an aluminum alloy. Sliding member.
  • the build-up wear-resistant base alloy according to the present invention is, for example, a copper base alloy constituting a sliding portion of a sliding member represented by a valve train member such as a valve seat valve of an internal combustion engine. Can be applied to

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Abstract

耐ワレ性及び被削性を高めるのに有利であり、殊に肉盛して肉盛層を形成する場合に適し、耐摩耗性、耐ワレ性及び被削性をバランスよく兼ね備えている肉盛耐摩耗銅基合金を提供する。肉盛耐摩耗銅基合金は、重量%で、ニッケル:5.0~20.0%、シリコン:0.5~5.0%、マンガン:3.0~30.0%、及び、マンガンと結合してラーベス相を形成すると共にシリサイドを形成する元素:3.0~30.0%、不可避不純物を含むと共に、残部が銅の組成を有することを特徴とする。当該元素は、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタルのうちの1種または2種以上とすることができる。

Description

肉盛耐摩耗銅基合金 技術分野
本発明は肉盛耐摩耗銅基合金に関する。 本発明は例えば摺動材料に適用するこ とができる。 背景技術
従来、 肉盛耐摩耗銅基合金として、 銅にベリリウムを添加した合金、 コルソン 合金として知られる銅—ニッケルーシリコン合金、 銅基マトリックスに S i C r 203、 B e O等の硬質酸化物粒子を分散させた分散強化型の合金が知られて いる。 しかしこれらの合金は凝着の問題があり、 耐摩耗性は必ずしも充分な特性 を有するものではない。
そこで本出願人は、 銅よりも酸化し易い亜鉛やスズを含有した肉盛耐摩耗銅基 合金を開発した。 このものでは亜鉛やスズの酸化物の生成により耐凝着性が改善 され、 鲖基合金の耐摩耗性が向上する。 しかしながら亜鉛やスズは銅よりも融点 がかなり低いため、 必ずしも満足できるものではない。 殊に、 レーザビーム等の 高密度エネルギ熱源を用いて上記した銅基合金の肉盛層を形成する際には、 肉盛 の際には亜鉛やスズが蒸発し易く、 合金元素の目標濃度を維持するのが容易では なかった。 そこで、 近年、 重量0 /0で、 ニッケル: 10. 0〜30. 0%、 シリコ ン: 0. 5〜 5. 0 %、 鉄: 2. 0〜 1 5. 0 %、 クロム : 1. 0〜: L 0. 0 % コバルト : 2. 0〜 1 5. 0。/。、 並びに、 モリプデン、 タングステン、 ニオブ及 ぴバナジウムのうちの 1種または 2種以上: 2. 0-15. 0%を含む組成を有 する肉盛耐摩耗銅基合金が本出願人により開発されている (特許文献 1、 特許文 献 2) 。 この合金においては、 C o— Mo系のシリサイド (珪化物) を有する硬 質粒子と Cu— N i系のマトリッタスとを主要素としている。 この肉盛耐摩耗鲖 基合金の耐摩耗性は C o— Mo系のシリサイドを有する硬質粒子で主として確保 されており、 この肉盛耐摩耗銅基合金の耐ヮレ性は Cu—N i系のマトリックス で主として確保されている。 この合金は厳しい条件で使用されたとしても、 耐摩 耗性が高い。 更に、 亜鉛、 スズが積極的元素として用いられておらず、 肉盛する 場合であっても合金元素の蒸発の不具合が少なく、 ヒューム等の発生が少ない。 よって、 殊にレーザビーム等の高密度エネルギ熱源を用いて肉盛層を形成する肉 盛用合金として適する。
上記したように特許文献 3、 特許文献 4に係る合金は、 厳しい条件で使用され たとしても、 優れた耐摩耗性を示す。 殊に、 酸化雰囲気や大気中においては、 良 好なる固体潤滑性を示す酸化物が生成するため、 優れた耐摩耗性を示す。
特許文献 1 :特開平 8— 2 2 5 8 6 8号公報
特許文献 2 :特公平 7— 1 7 9 7 8号公報
特許文献 3 :特開平 8— 2 2 5 8 6 8号公報
特許文献 4 :特公平 7— 1 7 9 7 8号公報 発明の開示
しかしながら上記した C o—M o系のシリサイドは耐摩耗性改善効果を有する ものの、 硬くて脆いため、 硬質粒子の面積率を高める方向に合金組成を調整する と、 肉盛耐摩耗銅基合金の耐ヮレ性が低下する。 殊に、 肉盛耐摩耗銅基合金が肉 盛りされる場合には、 ビードヮレが発生することがあり、 肉盛歩留まりが低下す る。 更に被削性も低下し易い。 逆に、 肉盛耐摩耗銅基合金における硬質粒子の面 積率を低くする方向に合金組成を調整すると、 肉盛耐摩耗銅基合金の耐摩耗性は 低下する。
近年、 上記した肉盛耐摩耗銅基合金は様々な環境で使用されつつあり、 しかも その使用条件は一層苛酷になりつつある。 そこで様々な環境においても優れた耐 摩耗性を発揮できることが要請されている。 よって産業界においては、 上記した 公報に係る合金よりも、 耐摩耗性、 耐ヮレ性及び被削性をパランスよく兼ね備え ている合金が要望されている。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、 高温領域における耐摩耗 性を高め得るばかり力 \ 耐ヮレ性及ぴ被削性を高めるのに有利であり、 殊に肉盛 して肉盛層を形成する場合に適し、 耐摩耗性、 耐ヮレ性及び被削性をパランスよ く兼ね備えている肉盛耐摩耗銅基合金を提供することを課題とする。
本発明者は上記した課題のもとに鋭意開発をすすめ、 硬質粒子の主要素である C o— M o系のシリサイドは硬くて脆い性質を有し、 ヮレの起点となり得ること に着目した。 そして、 本発明者は、 コバルト量を減少させ、 代わりにモリプデン 量を増加させることにより、 硬くて脆い性質を有する C o— M o系のシリサイド を減少または消失させると共に、 C o— M o系のシリサイドよりも硬さが低く且 つ靱性も若干高い性質をもつ F e _M o系のシリサイドの割合を増加させ得るこ とを矢口見し、 これにより高温領域における耐摩耗性を高め得るばかり力、 耐ヮレ 性及ぴ被削性をバランスよく高め得る肉盛耐摩耗銅基合金を近年開発した。
本発明は上記した肉盛耐摩耗鲖基合金を更に改良したものであり、 C 0 _M o 系のシリサイ ド、 F e—M o系のシリサイ ドを形成するコバルト、 鉄、 モリブデ ンを積極的元素として含有せずに、 コバルト、 鉄、 モリブデンをマンガンと置き 換え、 更に、 マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシリサイドを形成 する元素 (例えばチタン、 ハフニウム、 ジルコニウム、 バナジウム、 ニオブ、 タ ンタノレ等) を含有させれば、 C o—M o系のシリサイド、 F e—M o系のシリサ イドを減少または消失させ得ると共に、 M n系のシリサイドを増加させ得、 これ により靱性を与え、 肉盛時の耐ヮレ性 (クラッド性) を更に向上させ、 耐ヮレ性 及ぴ耐摩耗性を更にバランスよく両立させ、 更に被削性も向上させ得る肉盛耐摩 耗銅基合金を提供できることを知見し、 試験で確認した。 かかる知見に基づいて、 第 1発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金を開発した。
更に第 1発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に、 チタン炭化物、 モリプデン炭化物、 タングステン炭化物、 クロム炭化物、 バナジウム炭化物、 タンタル炭化物、 ニォ ブ炭化物、 ジルコニゥム炭化物及びハフニゥム炭化物のうちの 1種または 2種以 上: 0 . 0 1〜1 0 . 0 %含有させれば、 高温領域における耐摩耗性、 耐ヮレ性 及び被削性を更に高め得ることを知見し、 かかる知見に基づいて第 2発明に係る 肉盛耐摩耗銅基合金を開発した。
即ち、 第 1発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 重量%で、 ニッケル: 5 . 0〜 2 0 . 0 %、 シリコン : 0 . 5〜 5 . 0 %、 マンガン : 3 . 0〜 3 0 . 0 %、 及 び、 マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシリサイドを形成する元素 : 3 . 0 - 3 0 . 0 %、 不可避不純物を含むと共に、 残部が銅の組成を有するこ とを特徴とするものである。
マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシリサイドを形成する元素と しては、 チタン、 ハフニウム、 ジノレコニゥム、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルの うちの 1種または 2種以上を例示できる。
第 2発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 第 1発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金の 組成に加えて、 重量比で、 チタン炭化物、 モリブデン炭化物、 タングステン炭化 物、 クロム炭化物、 バナジウム炭化物、 タンタル炭化物、 ニオブ炭化物、 ジルコ ニゥム炭化物及びハフニウム炭化物のうちの 1種または 2種以上: 0 . 0 1〜1 0 . 0 %含有することを特徴とするものである。 これらの炭化物は硬質粒子の核 生成作用をなし、 合金中に微細に分散する。 耐摩耗性、 クラッド性を更に向上さ せ、 被削性も向上させる。
なお本明細書では特に断らない限り、 %は重量%を意味する。 銅基合金は、 1 0 0重量%から添カ卩元素の総量を差し引いた残部の銅の重量%が各添加元素の単 独の重量%を上回る合金である。
発明の効果
第 1発明、 第 2発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金によれば、 C o— M o系のシリ サイ ド、 F e— M o系のシリサイドを減少または消失させ得ると共に、 M n系の シリサイドを積極的に生成させており、 耐ヮレ性 (クラッド性) 及び被削性を高 めるのに有利であり、 高温領域における耐摩耗性を確保できる。 従って、 耐ヮレ 性、 被削性、 耐摩耗性をバランス良く満たすことができる。 殊に、 後述する実施 例のデータで示すように、 耐ヮレ性を向上させることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 肉盛耐摩耗銅基合金で形成した試料層にレーザビームを照射すること により肉盛層を形成している状態を模式的に示す斜視図である。
図 2は、 肉盛層を有する試験片に対して耐摩耗試験を行っている状態を模式的 に示す構成図である。
図 3は、 本発明材、 参考例等の肉盛層の摩耗重量を示すグラフである。
図 4は、 本発明材、 参考例等の肉盛層について、 シリンダヘッド 1台当たりの バルブシートのヮレ発生率を示すグラフである。
図 5は、 本発明材、 参考例等の肉盛層について、 切削刃具 1個当たりのシリン ダへッド加工台数を示すグラフである。
図 6は、 適用例に係り、 内燃機関のポートに肉盛耐摩耗銅基合金を肉盛してバ ルブシートを形成する過程を模式的に示す概略図である。
図 7は、 適用例に係り、 内燃機関のポートに肉盛耐摩耗銅基合金を肉盛してバ ルブシートを形成する過程を模式的に示す要部の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
第 1発明、 第 2発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金によれば、 一般的には、 硬質相 を有する硬質粒子がマトリックスに分散している組織が得られる。 肉盛耐摩耗銅 基合金の代表的なマトリ ックスとしては、 Cu— N i系の固溶体と、 ニッケルを 主要成分とするシリサイ ドとを主要素として形成されている形態を採用できる。 硬質粒子の平均硬度はマトリッタスの平均硬度よりも高い。 硬質粒子は一般的 にはシリサイド (珪化物) を含む形態を採用することができる。 硬質粒子の他に マトリックスもシリサイ ド (珪化物) を含む形態を採用することができる。
ここで、 硬質粒子としては、 チタン、 ハフニウム、 ジルコニウム、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルのうちの 1種または 2種以上を主要成分とするシリサイド (珪 化物) を含む形態を採用することができる。
本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金によれば、 一般的には、 硬質粒子が分散した マトリックスの平均硬度 (マイクロビッカース) としては H V 1 30〜260程 度、 殊に H v l 50〜2 20、 Hv l 60〜200にでき、 硬質粒子の平均硬度 としてはマトリックスよりも硬く、 Ην 250〜1 000程度、 殊に H V 300 〜800にできる。 硬質粒子の体積比は適宜選択されるが、 肉盛耐摩耗銅基合金 を 1 00 %としたとき 1 00 %のうち、 体積比で例えば 5〜 70 %程度、 10〜 60 %程度、 12〜 55 %程度を例示することができる。 硬質粒子の粒径は肉盛 耐摩耗銅基合金の組成や肉盛耐摩耗銅基合金の凝固速度等にも影響されるが、 一 般的には、 5〜3000 μΐη、 1 0〜2000 μπι、 40〜 600 mとするこ とができ、 更には、 50〜500 111、 50〜200 μπιとすることができる力 これに限定されるものではない。
本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に係る組成の限定理由ついて説明を加える。 二ッケル: 5. 0〜 2 0. 0 %
ニッケルは一部が銅に固溶して鲖基のマトリッタスの靱性を高め、 他の一部は二 ッケルを主要成分とする硬質なシリサイド (珪化物) を形成して分散強化により 耐摩耗性を高める。 上記した含有量の下限値未満では、 銅一ニッケル系合金の有 する特性、 特に良好なる耐食性、 耐熱性及ぴ耐摩耗性が発現しにくくなり、 更に、 硬質粒子が減少し、 上記した効果が充分に得られない。 上記した含有量の上限値 を越えると、 硬質粒子が過剰となり、 靱性が低くなり、 肉盛層としたときヮレが 発生し易くなり、 更に肉盛する場合には、 肉盛の相手材である対象物に対する肉 盛性が低下する。 上記した事情を考慮し、 ニッケルを 5. 0〜20. 0%として いる。 ニッケルは伊 [Jえば 5. 3〜1 8%、 殊に 5. 5〜1 7. 0%とすることが できる。 なお、 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に要請される諸性質の重視の程 度に応じて、 ニッケルの上記含有量範囲の下限値としては 5. 2%、 5. 5%、 6. 0%、 6. 5%、 7. 0%を例示でき、 その下限値に対応する上限値として は例えば 19. 5%、 1 9. 0%、 1 8. 5%、 1 8. 0%を例示できるが、 こ れらに限定されるものではない。
シリコン: 0. 5〜 5. 0 %
シリコンはシリサイ ド (珪化物) を形成する元素であり、 ニッケルを主要成分と するシリサイド、 または、 チタン、 ハフニウム、 ジノレコニゥム、 バナジウム、 二 ォブ、 タンタルを主要成分とするシリサイドを形成し、 更に銅基のマトリ ックス の強化に寄与する。 上記した含有量の下限値未満では、 上記した効果が充分に得 られない。 上記した含有量の上限値を越えると、.肉盛耐摩耗銅基合金の靱性が低 下し、 肉盛層としたときヮレが発生し易くなり、 対象物に対する肉盛性が低下す る。 上記した事情を考慮し、 シリコンは 0. 5〜5. 0%としている。 例えば、 シリコンは 1. 0〜 4. 0 %、 殊に 1. 5〜 3. 0 %、 1. 6〜 2. 5 %とする ことができる。 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に要請される諸性質の重視の程 度に応じて、 シリコンの上記含有量範囲の下限値としては 0. 55%、 0. 6%、 0. 65%、 0. 7 %を例示でき、 その下限値に対応する上限値としては 4. 5 %、 4. 0%、 3. 8%、 3. 0%を例示できるが、 これらに限定されるもので はない。
マンガン: 3. 0〜 30. %
マンガンは、 ラーべス相を形成すると共にシリサイ ドを生成し、 シリサイドを安 定化させる働きをする。 またマンガンは靱性を向上させる傾向が認められる。 上 記した含有量の下限値未満では、 上記した効果が充分に得られないおそれが高い。 上記したマンガン含有量の上限値を越えると、 硬質相の粗大化が激しくなり、 相 手攻撃性が高まり易くなり、 肉盛耐摩耗銅基合金の靱性が低くなり、 更に対象物 に肉盛する場合にはヮレが発生し易くなる。 上記した事情を考慮してマンガンは
3. 0〜 30. %とする。 例えばマンガンは 3. 2〜28. 0%、 3. 3〜25 %、 3. 5〜 23 %を例示することができる。 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金 に要請される諸性質の重視の程度に応じて、 マンガンの上記含有量範囲の上限値 としては 29. 0%、 28. 0%、 27. 0%, 25. 0%を例示でき、 その上 限値に対応する下限値としては 3. 3%、 3. 5%、 4%を例示できるが、 これ らに限定されるものではない。
マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシリサイドを形成する元素: 3. 0〜30. 0%、
マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシリサイドを形成する元素と しては、 チタン、 ハフニウム、 ジルコニウム、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルの うちの 1種または 2種以上が例示される。 これらの元素は、 マンガンと結合して ラーべス相を形成すると共に、 シリコンと結合してシリサイド (一般的には、 靱 性を有するシリサイド) を硬質粒子内に生成し、 高温における耐摩耗性と潤滑性 とを高める。 このシリサイドは C o—Mo系のシリサイドよりも硬さが低く、 靱 性が高い。 よって硬質粒子内に生成し、 耐摩耗性と靱性とを高める。
含有量が下限値未満では、 耐摩耗 f生が低下し、 改善効果が充分に発揮されない。 また上限値を越えると、 硬質粒子が過剰となり、 靱性が損なわれ、 耐ヮレ性が低 下し、 ヮレが発生し易くなる。 上記した事情を考慮して 3. 0〜30. %として いる。 例えば、 3. 1-19. 0%、 殊に 3. 2〜1 8. 0%とすることができ る。 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に要請される諸性質の重視の程度に応じて、 上記した元素 (例えばチタン、 ハフニウム、 ジルコニウム、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルのうちの 1種または 2種以上) の上記含有量範囲の下限値としては 3. 2%、 3. 5%、 4. 0%を例示でき、 その下限値に対応する上限値としては 2 8. 0%、 27. 0%、 26. 0%を例示できるが、 これらに限定されるもので はない。
チタン炭化物、 モリブデン炭化物、 タングステン炭化物、 クロム炭化物、 バナ ジゥム炭化物、 タンタル炭化物、 -才ブ炭化物、 ジルコユウム炭化物及びハフ二 ゥム炭化物のうちの 1種または 2種以上: 0. 01〜10. 0% これらの炭化物は、 硬質粒子の核生成作用を期待でき、 硬質粒子の微細化を図 り、 耐ヮレ性及び耐摩耗性を両立させるのに貢献できると推察される。 これらの 炭化物は、 一つの元素の炭化物で形成された単炭化物でも良いし、 あるいは、 複 数の元素の炭化物で形成された複合炭化物でも良い。 上記した炭化物が上記含有 量の下限値未満では、 改善効果は必ずしも充分ではない。 上記含有量の上限値を 越えると、 耐ヮレ性を阻害する傾向が認められる。 上記した事情を考慮して 0. 01〜: 10. 0%としている。 好ましく、 0. 02〜9%、 0. 05〜8%、 更 には、 0. 05〜7. 0%、 あるいは、 0. 5〜2. 0%、 0. 7〜1. 5%と することができる。 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金に要請される諸性質の重視 の程度に応じて、 上記した炭化物の上記含有量範囲の上限値としては 9. 0%、 8. 0%、 7. 0%、 6. 0%を例示でき、 その下限値に対応する下限値として は 0. 02%、 0. 04%、 0. 1%を例示できるが、 これらに限定されるもの ではない。 なお、 上記した炭化物と共にニオブ炭化物が併有されていても良い。 また上記した炭化物は必要に応じて含有されるものであり、 上記した炭化物が含 有されていない場合でも良い。 なお、 炭化物は合金元素と同系とすることができ る。 例えば、 チタン含有のときにはチタン炭化物、 ハフニウム含有のときはハフ ニゥム炭化物を採用することができる。
本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 次の少なくとも一つの実施形態を採用す ることができる。
本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 対象物に肉盛される肉盛合金として用ら れる。 肉盛方法としては、 レーザビーム、 電子ビーム、 アーク等の高密度ェネル ギ熱源を用いて溶着して肉盛する方法が例示される。 肉盛の場合には、 本発明に 係る肉盛耐摩耗銅基合金を粉末またはバルク体として肉盛用素材とし、 その粉末 またはバルク体を被肉盛部に集合させた状態で、 上記したレーザビーム、 電子ビ ーム、 アーク等の高密度エネルギ熱源に代表される熱源を用いて溶着して肉盛す ることができる。 また上記した肉盛耐摩耗銅基合金は、 粉末またはバルタ体に限 らず、 ワイヤ化、 棒状化した肉盛用素材としても良い。 レーザビームとしては炭 酸ガスレーザビーム、 Y AGレーザビーム等の高工ネルギ密度をもつものが例示 される。 肉盛される対象物の材質としてはアルミニウム、 アルミニウム系合金、 鉄または鉄系合金、 銅または銅系合金等が例示されるが、 これらに限定されるも のではない。 対象物を構成するアルミニウム合金の基本組成としては铸造用のァ ルミニゥム合金、 例えば、 A l—S i系、 A 1 _ C u系、 A 1— M g系、 A 1一
Z n系等を例示できるが、 これらに限定されるものではない。 対象物としては内 燃機関や外燃機関等の機関が例示されるが、 これらに限定されるものではない。 内燃機関の場合には動弁系材料が例示される。 この場合には、 排気ポートを構成 するバルブシートに適用しても良いし、 吸気ポートを構成するバルブシートに適 用しても良い。 この場合には、 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金でバルブシート 自体を構成しても良いし、 本発明に係る肉盛而†摩耗銅基合金をバルブシートに肉 盛することにしても良い。 伹し、 本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 内燃機関 などの機関の動弁系材料に限定されるものではなく、 耐摩耗性が要請される他の 系統の摺動肉盛材料にも使用できるものである。
本発明に係る肉盛耐摩耗銅基合金としては、 肉盛後の肉盛層を構成しても良い し、 肉盛前の肉盛用合金でも良い。
(実施例)
(実施例 1 )
以下、 本発明の実施例 1を参考例と共に具体的に説明する。 本実施例で用いた 肉盛耐摩耗銅基合金に係る試料 (Tシリーズ, Tはチタンの含有を意味する) の 組成 (分析組成) を表 1に示す。 分析組成は基本的には配合組成と整合する。 実 施例 1の組成はコバルト、 鉄、 モリブデンを積極的元素として含有しておらず、 チタンを含有しており、 表 1に示すように、 重量%で、 ニッケル: 5 . 0〜2 0 . 0 %、 シリコン : 0 . 5〜5 . 0 %、 マンガン : 3 . 0〜3 0 . 0 %、 並びに、 チタン: 3 . 0〜3 0 . 0 %、 残部:銅を含む組成内に設定されている。 なお、 表 1に示す試料 i、 試料 a、 試料 c、 試料 e、 試料 g、 試料 xは、 請求の範囲 1 の組成範囲から外れており、 参考例を示す。
上記した各試料は、 高真空中で溶解した合金溶湯をガスァトマイズ処理して製 造した粉末である。 粉末の粒度は 5 μ πι〜3 O 0 μ πιである。 ガスアトマイズ処 理は、 高温の溶湯をノズルから非酸化性雰囲気 (アルゴンガスまたは窒素ガスの 雰囲気) において噴出させることにより行った。 上記した粉末はガスアトマイズ 処理で形成されているため、 成分均一性が高レ、。 そして図 1に示すように、 肉盛の対象物であるアルミニウム合金 (材質: AC 2 C) で形成された基体 50を用い、 上記した試料 (粉末状) を基体 50の被肉 盛部 51に載せて試料層 53を形成した状態で、 炭酸ガスレーザのレーザビーム 55をビームオシレータ 57により揺動させると共に、 レーザビーム 55と基体 50とを相対的に移動させ、 これによりレーザビーム 55を試料層 53に照射処 理し、 以て試料 53を溶融凝固させて肉盛層 60 (肉盛厚み: 2. Omm、 肉盛 幅: 6. 0 mm) を基体 50の被肉盛部 5 1に形成した。
このときガス供給管 65からシールドガス (アルゴンガス) を肉盛箇所に吹き 付けつつ行った。 上記した照射処理では、 ビームオシレータ 57によりレーザビ ーム · 55を試料層 53の幅方向 (矢印 W方向) に振った。 上記した照射処理では、 炭酸ガスレーザのレーザ出力を 4. 5 kW、 レーザビーム 55の試料層 53での スポッ ト径を 2. 0mm、 レーザビーム 55と基体 5 0との相対走行速度を 1 5. 0 mm/ s e c, シールドガス流量を 10リツトル/ m i nとした。 他の試料に ついても同様に肉盛層をそれぞれ形成した。
各試料で形成した肉盛層について調べたところ、 硬質相を有する硬質粒子が肉 盛層のマトリックスに分散していた。 肉盛耐摩耗銅基合金に占める硬質粒子の体 積比は、 肉盛耐摩耗銅基合金を 100 %としたとき 1 00 %のうち 5〜 60 %程 度内に収まっていた。 マトリ ックスの平均硬度、 硬質粒子の平均硬度、 硬質粒子 のサイズは前述した範囲内であった。
各試料を用いて形成した肉盛層について肉盛時のヮ レ発生率を調べた。 更に摩 耗試験を行い、 各試科を用いて形成した肉盛層に関する摩耗量も調べた。 摩耗試 験は、 図 2に示すように肉盛層 101をもつ試験片 1 00を第 1ホルダ 1 02に 保持すると共に、 誘導コイル 104が外周囲に卷回された円筒形状の相手材 1 0 6を第 2ホノレダ 1 08に保持した状態で、 相手材 1 0 6を誘導コィ 04で高 周波誘導加熱しつつ、 相手材 106を回転せ、 相手林 106の軸端面を試験片 1
00の肉盛層 10 1に押しつけることにより試験を行った。 試験条件としては、 荷重を 2. 0 MP a、 摺動速度を 0. SmZs e c、 試験時間を 1. 2 k s e c、 試験片 100の表面温度を 323〜523Kとした。 相手材 106としては、 J
1 S-SUH35相当材の表面に耐摩耗鲖基合金ステライトを被覆したものを用 いた。 更に切削試験を行い、 各試料を用いて形成した肉盛層の被削性についても 調べた。 切削試験は、 肉盛層を形成したシリンダヘッドを切削刃具 1個で切削加 ェできる加工台数で評価した。
表 1は、 各試料の組成を示す他に、 肉盛層における肉盛り時のヮレ発生率 (%) 、 摩耗試験における肉盛層の摩耗重量 (m g ) 、 切削試験における肉盛層 の被削性 (台数) の試験結果を示す。 ここで、 ヮレ発生率が少ないほど、 耐ヮレ 性が良好であることを示す。 摩耗重量が少ないほど、 耐摩耗性が良好であること を示す。 台数が多いほど、 被削性が良好であることを示す。
参考例である試料 i、 試料 a、 試料 試料 e、 試料 g、 試料 Xによれば、 コ バルト量を 2 %以下に減少させているため、 硬くて脆い'性質を有する C o一 M o 系のシリサイドを減少または消失させると共に、 C o— M o系のシリサイドより も硬さが低く且つ靱性も若干高い性質をもつシリサイドの割合を増加させ得、 高 温領域における耐摩耗性、 耐ヮレ性及び被削性をバランスよく高めることができ る。
しかしながら近年はますます厳しい要求特性となっており、 耐摩耗性、 耐ヮレ 性及び被削性を更にバランスよく高めることが要請されている。 ここで、 表 1に 示すように、 参考例に係る試料 iについては、 摩耗重量は良好であるものの、 被 削性及び耐ヮレ性は充分ではない。 参考例に係る試料 aについては、 摩耗重量は 良好であるものの、 耐ヮレ性及び被削性は充分ではな 、。 参考例に係る試料 c, 試料 gについては、 耐ヮレ性は良好であるものの、 摩耗重量が大きく被削性も充 分ではない。
これに対して実施例 1に係る各試料で形成した肉盛層については、 ヮレ発生率 は低く 0 %であり、 耐ヮレ性は良好であった。 チタン含有量を変化させても、 ヮ レ発生率は 0 %であり、 耐ヮレ性は良好であった。
更に、 摩耗重量についてみると、 参考例に係る試料 c、 試料 gで形成した肉盛 層については、 耐摩耗性改善効果が認められるものの、 摩耗重量はまだ多く、 1 O m gを越えており、 必ずしも充分ではなかったが、 これに対して実施例 1に係 る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 9 m g以下であり低くく、 耐摩 耗性改善効果は良好であった。 殊に、 試料 T 2、 試料 Τ 7で形成した肉盛層につ いては摩耗重量は低かった。
被削性については、 参考例に係る試料 aで形成した肉盛層については、 加工台 数が少なく、 充分ではなかったが、 実施例 1に係る試科で形成した肉盛層につい ては、 良好な被削性が得られた。 従って、 表 1に示す試験結果から理:^できるよ うに、 実施例 1に係る各試料の肉盛耐摩耗銅基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ 性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られることがわかった。 殊に面ォヮレ性が 良好であることがわかった。
(実施例 2 )
以下、 本発明の実施例 2を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (Hシリーズ、 Hはハフニウムの含有を意味する) の糸且威を表 2に 示す。 実施例 2の組成はコバルト、 鉄、 モリプデンを積極的に含有しておらず、 ハフニウムを含有しており、 表 2に示すように、 重量%で、 エッケノレ : 5 . 0〜 2 0 . 0 %、 シリコン: 0 . 5〜 5 . 0 %、 マンガン: 3 . 0〜 3 0 . 0 %、 ハ フニゥム: 3 . 0〜3 0 . 0 %、 残部:銅を含む組成内に設定されて 1、る。 各試料で形成した肉盛層について調べたところ、 硬質相を有する硬質粒子が肉 盛層のマトリックスに分散していた。 肉盛耐摩耗銅基合金に占める硬質粒子の体 積比は、 肉盛耐摩耗銅基合金を 1 0 0 %としたとき 1 0 0 %のうち 5〜 6 0 %程 度内に収まっていた。 マトリックスの平均硬度、 硬質粒子の平均硬度、 硬質粒子 のサイズは前述した範囲内であった。
表 2に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 2に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0 %であった。 ハフニウム 有量を変 化させても、 ヮレ発生率は 0 %であった。
摩耗重量についてみると、 実施例 2に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 8 m g以下であり、 低かった。 殊に、 試料 H 2,H 6 , H 7で形成し た肉盛層については摩耗重量は低かった。 被削性についても、 .加工台数が多く、 充分であった。 従って、 表 2に示す試験結果から理解できるように、 実施例 2に 係る試料の肉盛耐摩耗銅基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削 性がバランス良く得られることがわかつた。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわ かった。
(実施例 3 )
以下、 本発明の実施例 3を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩箱銅基合 金に係る試料 (Zシリーズ, Zはジルコニウムの含有を意味する) の組成を表 3 に示す。 実施例 3の組成はコバルト、 鉄、 モリプデンを積極的に含有しておらず、 ジルコニウムを含有しており、 表 3に示すように、 重量%で、 ニッケル: 5. 0 〜 20 · 0 %、 シリコン: 0. 5〜 5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜 30. 0 %、 ジルコニウム: 3. 0〜30. 0%、 残部:鲖を含む組成内に設定されている。 表 3に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 3に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 ジルコニウム含有量を 変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみると、 実施例 3 に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 1 Omg以下であり、 低か つた。 殊に、 試料 Z 2、 試料 Z 7で形成した肉盛層については摩耗重量は低かつ た。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 3に示す 試験結果から理解できるように、 実施例 3に係る試料の肉盛耐摩耗銅基合金で形 成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られることがわ かった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 4)
以下、 本発明の実施例 4を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (Vシリーズ, Vはバナジウム含有を意味する) の組成を表 4に示 す。 表 4に示すように、 実施例 4の組成はコバルト、 鉄、 モリプデンを積極的に 含有しておらず、 重量0 /0で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0%、 シリコン: 0. 5 〜5. 0%、 マンガン: 3. 0〜30. 0%、 バナジウム : 3. 0〜30. 0%、 残部:銅を含む組成内に設定されている。
表 4に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 4に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 ジルコユウム含有量を 変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみると、 実施例 4 に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 9m g以下であり、 低かつ た。 殊に、 試料 V2、 V 7で形成した肉盛層については摩耗重量は低かった。 被 削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 4に示す試験結 果から理解できるように、 実施例 4に係る試料の肉盛耐摩耗銅基合金で 成した 肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 5 )
以下、 本発明の実施例 4を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (Nシリーズ, Nはニオブ含有を意味する) の組成を表 5に示す。 表 5に示すように、 実施例 5の組成はコバルト、 鉄、 モリプデンを積極的に含有 しておらず、 重量0 /0で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0%、 シリコン: 0. 5〜5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜 30. 0 %、 ニオブ: 3. 0〜 30. 0 %、 残 :銅 を含む組成内に設定されている。
表 5に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 5に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 ニオブ含有量を変化さ せても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみると、 実施例 5に係る 試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 8 m g以下であり、 低かった。 殊 に、 試料 N2、 N6、 N 7で形成した肉盛層については摩耗重量は低かった。 被 削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 5に示す試験結 果から理解できるように、 実施例 5に係る試料の肉盛耐摩耗鲖基合金で形成した 肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 6 )
以下、 本発明の実施例 6を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (Aシリーズ, Aはタンタル含有を意味する) の組成を表 6に示す。 表 6に示すように、 実施例 6の組成はコバルト、 鉄、 モリブデンを積極的に含有 しておらず、 重量%で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0%、 シリコン: 0. 5〜5. 0%、 マンガン: 3. 0〜30. 0%、 タンタル: 3. 0〜30. 0%、 残部: 銅を含む組成内に設定されている。
表 6に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 6に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 タンタル含有量を変化 させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみると、 実施例 5に係 る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 1 lmg以下であり、 低かった。 殊に、 試料 A 2、 A.7で形成した肉盛層については摩耗重量は低かった。 被削性 についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 6に示す試験結果か ら理解できるように、 実施例 6に係る試料の肉盛耐摩耗鲖基合金で形成した肉盛 層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られることがわかった。 殊 に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 7)
以下、 本発明の実施例 7を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (TCシリーズ, TCはチタン及びチタン炭化物の含有を意味す る) の組成を表 7に示す。 表 7に示すように、 実施例 7の組成はコバルト、 鉄、 モリブデンを積極的に含有しておらず、 重量%で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0 o/0、 シリコン: 0. 5〜 5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜30. 0%、 チタン: 3. 0〜30. 0%、 チタン炭化物 (T i C) : 1. 2%、 残部:銅を含む組成内に 設定されている。 表 7に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 7に係 る試料で形成した肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 チタン 及びチタン炭化物含有量を変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量 についてみると、 実施例 7に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 9m g以下であり、 低かった。 殊に、 試料 TC2、 TC 7で形成した肉盛層につ いては摩耗重量は低かった。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分であつ た。 従って、 表 7に示す試験結果から理解できるように、 実施例 7に係る試料の 肉盛耐摩耗銅基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバラン ス良く得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 8 )
以下、 本発明の実施例 8を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (ACシリーズ, ACはタンタル及びタンタル炭化物の含有を意味 する) の組成を表 8に示す。 表 8に示すように、 実施例 8の組成はコバルト、 鉄、 モリブデンを積極的に含有しておらず、 重量0 /0で、 エッケル: 5. 0〜20. 0 %、 シリコン: 0. 5〜5. 0%、 マンガン: 3. 0〜30. 0%、 タンタル: 3. 0〜30. 0%、 タンタル炭化物 (T a C) : 1. 2%、 残部:銅を含む組 成内に設定されている。
表 8に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 8に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 タンタル及びタンタル 炭化物含有量を変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみ ると、 実施例 8に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 9 m g以下 であり、 低かった。 殊に、 試料 AC 2、 試料 AC 7で形成した肉盛層については 摩耗重量は低かった。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従 つて、 表 8に示す試験結果から理解できるように、 実施例 8に係る試料の肉盛耐 摩耗鲖基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がパランス良く 得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 9 )
以下、 本発明の実施例 9を具体的に説明する。 本実施例においても基本的には 実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基合 金に係る試料 (Z Cシリーズ, Z Cはジルコニウム、 ジルコニウム炭化物の含有 を意味する) の組成を表 9に示す。 表 9に示すように、 実施例 9の組成はコバル ト、 鉄、 モリブデンを積極的に含有しておらず、 重量%で、 ニッケル: 5. 0〜 20. 0 %、 シリコン: 0. 5〜 5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜 30. 0 %、 ジ ルコニゥム : 3. 0〜30. 0%、 ジルコニウム炭化物 (Z r C) : 1. 2%、 残部:銅を含む組成内に設定されている。
表 9に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 9に係る試料で形成し た肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 チタン及ぴチタン炭化 物含有量を変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみると、 実施例 9に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 8 m g以下であり、 低かった。 殊に、 試料 ZC 2、 試料 Z C 7で形成した肉盛層については摩耗重量 は低かった。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 9に示す試験結果から理解できるように、 実施例 9に係る試料の肉盛耐摩耗銅基 合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がバランス良く得られる ことがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 1 0) 以下、 本発明の実施例 1 0を具体的に説明する。 本実施例においても基本的に は実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基 合金に係る試料 (NCシリーズ, NCはェォブ、 ニオブ炭化物の含有を意味す る) の組成を表 10に示す。 表 1 0に示すように、 実施例 1 0の組成はコバルト、 鉄、 モリブデンを積極的に含有しておらず、 重量%で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0 %、 シリコン: 0. 5〜 5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜 30. 0 %、 ニオブ: 3. 0〜30. 0%、 ニオブ炭化物 (Nb C) : 1. 2%、 残部:銅を含む組成 内に設定されている。
表 10に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 1 0に係る試料で形 成した肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 ニオブ、 ニオブ炭 化物の含有量を変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量についてみ ると、 実施例 1 0に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 7mg以 下であり、 低かった。 殊に、 試料 NC 2、 試料 NC 7で形成した肉盛層について は摩耗重量は低かった。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分であった。 従って、 表 1 0に示す試験結果から理解できるように、 実施例 10に係る試料の 肉盛耐摩耗銅基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性がパラン ス良く得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわかった。
(実施例 1 1 )
以下、 本発明の実施例 1 1を具体的に説明する。 本実施例においても基本的に は実施例 1と同様な条件で肉盛層を形成した。 本実施例で用いた肉盛耐摩耗銅基 合金に係る試料 (HCシリーズ, HCはハフニウム、 ハフニウム炭化物の含有を 意味する) の組成を表 1 1に示す。 表 1 1に示すように、 実施例 1 1の組成はコ バルト、 鉄、 モリプデンを積極的に含有しておらず、 重量0 /0で、 ニッケル: 5. 0〜 20. 0 %、 シリコン: 0. 5〜 5. 0 %、 マンガン: 3. 0〜 30. 0 %、 ハフニウム: 3. 0〜30. 0%、 ハフニウム炭化物 (H f C) : 1. 2%、 残 部:銅を含む糸且成内に設定されている。
表 1 1に示すように、 ヮレ発生率についてみると、 実施例 1 1に係る試料で形 成した肉盛層については、 ヮレ発生率は低く、 0%であった。 ハフニウム及びハ フニゥム炭化物含有量を変化させても、 ヮレ発生率は 0%であった。 摩耗重量に ついてみると、 実施例 1 1に係る試料で形成した肉盛層については、 摩耗重量は 7 m g以下であり、 低かった。 殊に、 試料 H C 2、 試料 H C 7で形成した肉盛層 については摩耗重量は低かった。 被削性についても、 加工台数が多くく、 充分で あった。 従って、 表 1 1に示す試験結果から理解できるように、 実施例 1 1に係 る試料の肉盛耐摩耗銅基合金で形成した肉盛層は、 耐ヮレ性、 耐摩耗性、 被削性 がバランス良く得られることがわかった。 殊に耐ヮレ性が良好であることがわか つた。
[表 1 ]
チタン含有 ヮ レ 摩耗
5^ 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 被削 料 率 パノレプ 性 重量% シー ト
Cu Ni Si Ti Mn . Fe Co % m g ム 口 実施例 1 T1 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - - 0 4〜5 740
T2 残 20.0 2.3 30.0 30.0 - - 0 1〜2 460
T3 残 5.5 2.3 5.5 4.5 ― - 0 7〜8 840
T4 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 0 7〜8 760
T5 残 18.0 2.3 8.0 10.0 - - 0 5〜6 720
T6 残 17.5 2.3 17.5 17.5 ― - 0 2〜3 680
T7 残 20.0 2.3 30.0 30.0 一 - 0 1〜2 440
T8 残 5.5 2.3 5.5 4.5 - - 0 4〜6 780
T9 残 5.0 2.3 3.0 3.0 一 - ' 0 5〜7 740
T10 残 18.0 2.3 8.0 8.0 一 - 0 5〜6 700 参考例 1 残 18.0 2.3 Mo 8.0 10.0 1.5 1.0 1.0 4〜5 330 a 残 22.5 2.3 Mo 22.5 12.5 1.5 1.0 1.5 2〜3 180 c 残 12.5 2.3 Mo 12.5 22.5 1.5 1.0 0.20 10〜 12 280 g 残 2.5 2.3 . Mo 2.5 7.5- 1.5 1.0 0 12〜 16 370
X 残 18.0 2.3 Mo 8.0 10.0 1.5 1.0 NbC 1.2 0 3〜4 350
[表 2 ]
ノヽフニゥム含有 ヮ レ 摩耗
- 曰- 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 . 発生 里里 被削 料 率 ノ ノレブ 性 里舌县 0/
里 /0 シー ト
Cu Ni Si Hf Mn Fe Co 。/。 ム m g 実施例 2 HI 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - - 0 3〜4 720
H2 残 20.0 2.3 30.0 30.0 - - 0 . :!〜 2 440
H3 残 5.5 2.3 5. 5' 4.5 - - 0 6〜7 820
H4 残 5. 0 2.3 3.0 3.0 - 一 0 6〜7 740
H5 残 18. 0 2.3 8.0 10.0 - - 0 4〜5 700
H6 残 17. 5 2.3 17. 5 17.5 一 一 0 1〜2 640
H7 残 20.0 2.3 30.0 30.0 - - 0 1〜2 440
H8 残 5.5 2.3 5. 5 4.5 ― - 0 3〜5 760
H9 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 0 4〜6 720
H10 残 .18.0 : 2. 3 8.0 8.0 - - 0 4〜6 680
[表 3 ]
ジルコ二ゥム含有 ヮ レ 摩耗
試 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 里里 被削 料 率 バルプ 性 里舌县 0/
里 /。 シー ト
Cu Ni S i Zr Mn Fe Co % ム m g Ρ 実施例 3 Z 1 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 一 - 0 4〜6 760
Z2 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - - 0 1〜2 480
Z 3 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 - - 0 8〜9 860
Z4 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 一 一 0 8〜9 780
Z5 残 18. 0 2. 3 8. 0 10. 0 一 - 0 4〜6 740
Z6 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 - 一 0 3〜4 700
Z7 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 一 -- 0 1〜2 460
Z8 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 - - 0 5〜6 820
Z9 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 ' - - 0 6〜S 760
Z 1-0■ ― 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 一 - 0 4〜6 720
[表 4 ]
パナジゥム含有 フレ 摩耗
肉盛耐摩耗銅基合金の組成 - 発生 里里 被削 料 率 . ノ ノレブ 性 重量% シー ト
Cu Ni S i V Mn Fe し 0 % m g ム 実施例 4 VI 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 - 一 0 4〜5 760
V2 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - 一 0 1〜2 480
V3 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 ― ― 0 7〜8 860
V4 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 - - 0 7〜8 780
V5 残 18. 0 2. 3 8. 0 10. 0 一 一 0 5〜6 740
V6 残 17. 5 2. 3 I T. 5 17. 5 ― ― 0 , 2〜3 700
V7 残 20. 0 2. 3 30..0 30. 0 - 一 0 1〜2 , 460
V8 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 一 - 0 4〜6 800
V9 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 - 一 0 5〜7 760
V 10 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 一 一 0 5〜6 720 .
[表 5 ]
ニオブ含有 ヮ レ 摩耗
■==- 曰,
肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 里里 被削 料 率 ノ ルブ 性 里舌旦 0/
里 /。 シー ト
Cu Ni Si Nb Mn Fe し o % m g ム 実施例 5 N1 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - 一 0 3〜4 740
N2 残 - 20.0 2.3 30.0 30.0 - - 0 1〜2 460
N3 残 5.5 2.3 5, 5 4.5 - ― 0 6〜7 840
N4 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - 一 0 6〜7 760
N5 残 18.0 2.3 8.0 10.0 一 一 0 4 5 720
N6 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - - 0 1〜2 660
N7 残. 20.0 2.3 30.0 30.0 一 ― 0 1〜2 460
N8 残 5.5 2.3 5.5 4.5 一 一 0 3〜5 780
N9 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - ― - 0 4〜6 740
N10 残 18.0 2.3 8.0 8.0 - 0 4〜6 .700
[表 6 ]
タンタル含有 ヮ レ 摩耗
^e- 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 里里 被削 料 率 ノくノレプ 性 舌里县
里 シー ト
Cu Ni Si Ta Mn Fe Co % ム m g
実施例 6 A1 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - 一 0 5 7 780
Α2 残 20.0 2.3 30.0 30.0 - 一 0 2 3 500
A3 残 5.5 2.3 5.5 4.5 ― - 0 9 10 900
Α4 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 0 .9 10 800
Α5 残 18.0 2.3 8.0 10.0 - 一 0 5 7 800
Α6 残 17.5 2.3 17.5 17.5 一 - 0 3 5 730
Α7 残 20.0 ' 2.3 30.0 30.0 - - 0 2 3 480
Α8 残 5.5 2.3 5.5 4.5 - 一 0 6 8 850
Α9 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 0 7 9 800
A10 残 18.0 2.3 8.0 8.0 - 一 0 5 7 750
[表 7 ]
チタン、 チタン炭化物含有 ヮ-レ 摩耗
肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 M里 被削 料 率 ノ ノレブ 性
- 里县
里 /。 シー ト
Cu Ni -Si Mn Ti Fe Co TiC % m g ム 実施例 7 TC1 残 17.5 2.3 17. 5 17. 5 一 - 1.2 ― 0 2〜3 700
TC2 残 20. 0 2. 3 30.0 30.0 - - 1.2 0 0.5〜1 450
TC3 残 5. 5 2. 3 5.5 4.5 - - 1.2 0 6〜8 800
TC4 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 1.2 0 6〜8 750
TC5 残 18.0 2.3 8.0 10.0 - - 1.2 0 3〜4 700
TC6 残 17.5 2.3 17.5 17.5 - - 1.2 0 1〜2 650
TC7 残 20.0 2. 3 30.0 30.0 一 - 1.2 0 0. 1〜0. 5 400
TC8 残 5. 5 2. 3 5.5 4.5 一 一 1.2 0 4〜6 750
TC9 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 1.2 0 4〜6 700
TC10 残 18.0 2. 3 8.0 8. 0 - - 1.2 0 2〜3 650
[表 8 ]
タンタル、 タンタル炭化物含有 ヮレ 摩耗
p 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 重量 被削 料 率 ノ ルブ 性 重量% シー ト
Cu Ni S i Mn Fe Co TaC % m g ム
Ta 口 実施例 8 AC 1 残 17. 5 2. 3 17. 5 1 7. 5 - - 1. 2 0 3〜4 720
AC2 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - - 1. 2 0 1〜1 . 5 460
AC3 残 5. 5 2. 3 5. 5 5. 5 - - 1. 2 0 7〜8 820
AC4 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 - - 1. 2 0 7〜8 760
AC5 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 一 - 1. 2 0 4〜5 720
AC6 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 一 一 1. 2 0 2〜3 680
AC7 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - - 1. 2 0 0. 5〜1. 0 420
AC8 残 5. 5 2. 3 5. 5 5. 5 - - 1. 2 0 5—6 780
AC9 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 - - 1. 2 0 5〜7 720
AC 10 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 - - 1. 2 0 3〜4 680
[表 9 ]
ジルコニウム、 'ジルコニウム炭化物含有 ヮレ 摩耗
肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 被削 料 率 ノ ノレづ 性 重量% シー ト
Cu Ni S i ^ Mn Zr Fe Co ZrC % m g ム 実施例 9 ZC 1 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 -- - 1. 2 0 1〜2 680
ZC2 . 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - 一 1. 2 0 0. 5〜0. 7 420
ZC3 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 - - 1. 2 0 5〜7 780
ZC4 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 一 一 1. 2 0 5〜7 720
ZC5 残 18. 0 2. .3 8. 0 10. 0 - - 1. 2 0 2〜3 680
ZC6 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 一 - 1. 2 0 1 ~ 1. 5 640
ZC7 —残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - 一 1. 2 0 0. 1— 0. 3 380
ZC8 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 - - 1. 2 0 3〜4 740
ZC9 - 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 一 一 1. 2 0 3〜5 680
ZC 10 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 - 1. 2 0 1〜2 640
[表 1 0 ]
ニオブ、 ニオブ炭化物含有 ヮ レ 摩耗
口 ·*¾ 肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 M里 被削 料 率 バルブ 性 重量% シー ト
Cu Ni- Si . Nb Mn Fe し o NbC % m g ム a 実施例 NC1 残 17.5 2.3 」 17.5 17.5 一 一 1.2 0 1〜1.5 660
1 0 NC2 残 20.0 2.3 30.0 30.0 一 - 1.2 0 0.5〜0.6 400
NC3 . 残 5.5 2.3 5.5 4.5 - 一 1.2 0 4〜6 - 760
NC4 残 5.0 2.3 3.0 3.0 - - 1.2 0 4〜6 700
NC5 残 18.0 2.3 - 8.0 10.0 - ― . 1.2 0 1〜2 660
NC6 残 17.5 2.3 17.5 17.5 一 - 1.2 0 1〜 1.5 640
NC7 . 残 20.0 2.3 30.0 30.0 - - 1.2 0 0. 1~0.3- 380
NC8 残 5.5 2.3 5.5. 4.5 - 一 1.2 0 2〜4 720
NC9 · 残 5.0 2.3 - 3.0 3.0 一 一 1.2 0 3〜4 660
NC10 残 18.0 2.3 8..0 8.0 一 - 1.2 0- 1〜 1..5 620
[表 1 1 ]
ハフニウム、 ハフニウム炭化物含有 ヮ レ 摩耗
肉盛耐摩耗銅基合金の組成 発生 里 被削 料 率 ノ ルブ 性 .
重量% シー ト
Cu Ni S i Hf Mn Fe し 0 HfC % m g ム 実施例 HC 1 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 - - 1. 2 0 1〜1 · 5 640
1 1 HC2 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 一 - 1. 2 0 0. 4〜0. 5 380
HC3 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 一 - 1. 2 0 3〜5 740
HC4 残 5. 0 2. 3 3. 0 3. 0 - - 1. 2- 0 3〜6 720
HC5 残 18. 0 2. 3 8. 0 10. 0 - - 1. 2 0 1〜2 640
HC6 残 17. 5 2. 3 17. 5 17. 5 一 一 1. 2 0 ト 1. 5 620
HC7 残 20. 0 2. 3 30. 0 30. 0 - - 1. 2 0 0. 1—0. 2 360
HC8 残 5. 5 2. 3 5. 5 4. 5 一 一 1. 2 0 2〜3 680
HC9 残 5. 0 2. 3 3. 0 3; 0 一 - 1. 2 0 2〜4 640
HC 10 残 18. 0 2. 3 8. 0 8. 0 - - .1. 2 0 0. 5〜 1 600
(顕微鏡観察)
本発明材に相当する上記した試料 A 5で形成した肉盛層の顕微鏡組織を観察し たところ、 硬質相を有する多数の硬質粒子が肉盛層のマトリッタスの全体に分散 していた。 硬質粒子の粒径は 1 0〜 1 0 0 ^ m程度であった。 E P MA分析装置 を用いて上記組織を調べたところ、 硬質粒子は、 タンタルを主要成分とするシリ サイドと、 N i— F e— C r系の固溶体とを主要素として形成されていた。 肉盛 層を構成するマトリックスは、 C u— N i系の固溶体と、 ニッケルを主要成分と する網目状のシリサイドとを主要素として形成されていた。 また肉盛層のマトリ ッタスの硬度 (マイクロビッカース) は H v 1 5 0〜2 0 0程度であり、 硬質粒 子の平均硬度はマトリッタスの平均硬度よりも硬く、 Η ν 3 0 0〜5 0 0程度で あった。 硬質粒子の体積比は、 肉盛耐摩耗銅基合金を 1 0 0 %としたとき 1 0 0 %のうち 5〜6 0 %程度内に収まっていた。
なお、 本実施例に係る肉盛耐摩耗銅基合金は、 融液状態において液相分離傾向 が高く、 互いに混じり合いにくい複数種類の液相が生成し易く、 分離した液相が それぞれの比重差、 伝熱状況等により上下に分離し易い性質をもっと考えられる。 この場合、 粒状となった液相が急冷凝固すると、 粒状の液相が粒状の硬質粒子を 生成するものと考えられる。
更に、 上記した炭化物 (タンタル炭化物, T a C ) を含む試料 A C 5の組成を もつ鲖基合金で形成された肉盛層の顕微鏡組織についても観察したところ、 硬質 相を有する多数の硬質粒子がマトリッタスの全体に分散していた。 硬質粒子の粒 径は 1 0〜 1 0 0 μ m程度であった。 E P MA分析装置を用いて上記組織を調べ たところ、 前述同様に、 硬質粒子は、 タンタルを主要成分とするシリサイドと、 N i— F e— C r系の固溶体とを主要素として形成されていた。 上記した硬質粒 子を構成するシリサイドは、 ラーべス相であることが本発明者等により X線回折 分析装置を用いて確認されている。
図 3は、 パルプシートに適用した場合において、 肉盛層である自己 (バルブシ ート) の摩耗重量、 相手材 (バルブ) の摩耗重量についての試験結果を示す。 図 3に示す参考例 Aは、 表 1に示す試料 iの組成を有する肉盛耐摩耗銅基合金をレ 一ザビームで肉盛して形成した肉盛層に基づく。 参考例 Bは、 ]^ 1)〇を1 . 2 % 含有する組成をもつ表 1に示す試料 Xで形成した肉盛耐摩耗銅基合金をレーザビ 一ムで肉盛して形成した肉盛層に基づく。 本明細書では前述したように特にこと わらない限り、 %は重量%を示す。
コバルトリツチの従来材 (型式: C u L S 5 0 ) としては、 N iを 1 5 %、 S iを 2 . 9 %、 C oを 7 %、 M oを 6 . 3 %、 F eを 4 . 5 %、 C rを 1 . 5 %、 残部を実質的に C uとした合金でレーザビームにより肉盛層を形成し、 同様に摩 耗試験を行った。
比較例として、 鉄系焼結材 (組成: F e :残部、 C : 0 . 2 5 - 0 . 5 5 %、 N i : 5 . 0〜 6 . 5 %、 M o : 5 . 0〜 8 . 0 %、 C r : 5 . 0〜 6 . 5 %) で試験片を形成し、 同様に摩耗試験を行った。
図 3に示すように、 本発明材 (試料 T 5に相当) によれば、 参考例 A, Bの場 合と同様に、 自己である肉盛耐摩耗銅基合金 (バルブシート) の摩耗量が少なく、 相手材 (バルブ) の摩耗量も少なかった。 これに対して従来材の場合及び鉄系焼 結材の場合には、 自己の (バルブシート) の摩耗量が多く、 相手材 (バルブ) の 摩耗量も多かった。 '
更に、 上記した従来材 (型式: C u L S 5 0 ) について高耐摩耗成分配合及び 低耐摩耗成分配合となるように組成を調整した合金を用い、 この合金で形成した 試料層にレーザビームを照射することにより、 パルプシートとなる肉盛層を個另 (J に形成し、 肉盛層におけるヮレ発生率を試験した。 ここで、 高耐摩耗成分配合と は、 肉盛時に生成される硬質粒子における硬質相比率の増加をねらつた配合組成 を意味する。 低耐摩耗成分配合とは、 肉盛時に生成される硬質粒子における硬質 相比率の減少をねらった配合組成を意味する。 同様に、 参考例 1、 参考例 2につ いて高耐摩耗成分配合及び低耐摩耗成分配合となるように組成をそれぞれ調整し、 試験を行った。 同様に、 本発明材についても、 高耐摩耗成分配合及び低耐摩耗成 分配合となるように組成を調整し、 試験を行った。
ここで、 従来材について高耐摩耗成分配合となるようにした組成は、 C u :残 部、 N i : 2 0 . 0 %、 S i : 2 . 9 0 %, M o : 9 . 3 0 %、 F e : 5 . 0 0 %、 C r : 1 . 5 0 %、 C o : 6 . 3 0 %である。 従来材について低耐摩耗成分 配合となるようにした組成は、 C u :残部、 N i : 1 6 . 0 %、 S i : 2 . 9 5 %、 M o : 6 . 0 0 %、 F e : 5 . 0 0 %、 C r : 1 . 5 0 %, C o : 7 . 5 0 %である。 参考例 1について高耐摩耗成分配合となるようにした組成は、 C u : 残部、 N i : 1 7. 5%、 S i : 2. 3%、 Mo : 17. 5%、 F e : 1 7. 5
%、 C r : 1. 5%、 C o : 1. 0%である。 参考例 1について低耐摩耗成分配 合となるようにした組成は、 Cu :残部、 N i : 5. 5%、 S i : 2. 3°/0、 M o : 5. 5%、 F e : 4. 5 %、 C r : 1. 5%、 C o : 1. 0%である。
参考例 2について高耐摩耗成分配合となるようにした組成は、 C u :残部、 N i : 1 7. 5 %、 S i : 2. 3%, Mo : 1 7. 5 %、 F e : 1 7. 5 %、 C r : 1. 5%、 C o : 1. 0%、 Nb C : 1. 2%である。 参考例 2について低耐 摩耗成分配合となるよう した組成は、 Cu :残部、 N i : 5. 5%、 S i : 2. 3%、 Mo : 5. 5%、 F e : 4. 5%、 C r : 1. 5%、 C o : 1. 0%、 N b C : 1. 2%である。
また、 本発明材について高耐摩耗成分配合となるようにした組成は、 Cu :残 部、 N i : 1 7. 5 %、 S i : 2. 3%, W: 1 7. 5 %、 F e : 1 7. 5 %、 C r : 1. 5%、 C o : 1. 0%、 WC : 1. 2%である。 本発明材について低 耐摩耗成分配合となるようにした組成は、 Cu :残部、 N i : 5. 5%、 S i : 2. 3%、 W : 5. 5%、 F e : 4. 5%、 C r : 1. 5 %、 C o : 1. 0%、 WC : 1. 2%である。
ヮレ発生率の試験結果を図 4に示す。 図 4に示すように、 従来材に係る高耐摩 耗成分配合をした試験片については、 ヮレ発生率は極めて高かった。 これに対し て、 参考例 1については、 高耐摩耗成分配合、 低耐摩耗成分配合をした肉盛層に つ.いては、 ヮレ発生率は 0%であり、 極めて低かった。 参考例 2についても、 高 耐摩耗成分配合、 低耐摩耗成分配合をした肉盛層については、 ヮレ発生率は 0 % であり、 極めて低かった。 本発明材 (試料 TC 1〜TC 10に相当) についても、 高耐摩耗成分配合、 低耐摩耗成分配合をした肉盛層について、 ヮレ発生率は 0% であり、 極めて低かった。
更に、 上記した従来材、 参考例 1、 参考例 2、 本発明材について、 それぞれ高 耐摩耗成分配合及ぴ低耐摩耗成分配合となるように組成を調整した合金を用い、 各合金で形成した試料層にレーザビームを照射することにより、 パルプシートと なる肉盛層を個別にシリンダヘッドに形成した後に、 肉盛層を切削刃具 (超硬バ ィト) で切削加工し、 切削刃具 1個当たりの切削可能なシリンダへッド加工台数 を調べた。 その試験結果を図 5に示す。 図 5に示すように、 従来材については、 高耐摩耗成分配合及び低耐摩耗成分配 合をした試験片共に、 切削刃具 1個当たりのシリンダへッドの加工台数は少なく、 被削性は低かった。
これに対して、 参考例 1に係る高耐摩耗成分配合をした試験片、 参考例 1に係 る低耐摩耗成分配合をした試験片、 参考例 2に係る高耐摩耗成分配合をした試験 片、 参考例 2に係る低耐摩耗成分配合をした試験片については、 切削刃具 1個当 たりのシリンダへッドの加工台数はかなり多く、 被切削性は良好であった。
本発明材に係る高耐摩耗成分配合をした試験片、 本発明材に係る低耐摩耗成分 配合をした試験片については、 図 5に示すように、 切削刃具 1個当たりのシリン ダへッドの加工台数は 6◦ 0〜 8 0 0台でありかなり多く、 参考例 1 , 2よりも 被切削性は優れていた。 上記した鉄系焼結材についても、 同様に被削性を試験し たところ、 切削刃具 1個当たりのシリンダヘッ ドの加工台数は 1 8 0台程度であ り少なく、 被削性は低かつた。
上記した試験結果を総合的に評価すれば、 本発明に係る肉盛耐摩耗鲖基合金の 肉盛層で内燃機関の動弁系部品であるバルブシート自体を形成したり、 本発明に 係る肉盛耐摩耗銅基合金の肉盛層をバルプシートに積層したりすれば、 バルブシ 一トの耐摩耗性を改善でき、 更に相手攻撃性も抑えることができ、 相手材である バルブの摩耗量も抑えることができることがわかる。 更に耐ヮレ性及び被削性を 高めるのに有利であり、 殊に肉盛して肉盛層を形成する場合に有利である。
(適用例)
図 6及び図 7は適用例を示す。 この場合、 車両用の内燃機関 1 1の燃焼室に連 通するポート 1 3に肉盛耐摩耗銅基合金を肉盛してバルブシートを形成する。 こ の場合、 アルミニウム合金で形成された内燃機関 1 1の燃焼室に連通する複数の ポート 1 3の内縁部には、 リング形状をなす周縁面 1 0が設けられている。 散布 器 1 0 0 Xを周縁面 1 0に接近させた状態で、 本発明に係る肉盛耐摩耗鲖基合金 からなる粉末 1 0 0 aを周縁面 1 0に堆積させて粉末層を形成すると共に、 レー ザ発振器 4 0から発振したレーザビーム 4 1をビームオシレータ 5 8により揺動 させつつ粉末層に照射することにより肉盛層 1 5を周縁面 1 0に形成する。 この 肉盛層 1 5はバルプシートとなる。 肉盛の際にはガス供給装置 1 0 2 Xからシー ルドガス (一般的にはアルゴンガス) を肉盛箇所に供給し、 肉盛箇所をシールド する。
(その他)
上記した実施例ではガスァトマイズ処理により肉盛耐摩耗銅基合金の粉末を形 成しているが、 これに限らず、 溶湯を回転体に衝突させて粉末化するメカニカル アトマイズ処理などの粉末化処理、 あるいは、 粉碎装置を用いた機械的粉砕処理 により肉盛用の肉盛耐摩耗銅基合金の粉末を形成しても良い。
上記した実施例は、 内燃機関の動弁系を構成するバルブシートに適用した場合 であるが、 これに限られるものではない。 場合によっては、 バルブシートの相手 材であるバルブを構成する材料、 あるいは、 パルプに肉盛される材料に適用する ことができる。 内燃機関はガソリンエンジンでも、 ディーゼルエンジンでも良い。 上記した実施例は肉盛する場合に適用しているが、 これに限らず、 場合によって は溶製品、 焼結品などにも適用できる。
その他、 本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではな く、 要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。 実施の形態、 実施例に記載されている語句の形容は、 一部であっても各請求の範囲に記載でき るものである。 なお、 表 1〜表 1に記載されている組成成分の含有量の数字は、 請求の範囲または付記項に記載の組成成分の上限値または下限値として規定する ことができるものである。
上記した記載から次の技術的思想も把握することができる。
(付記項 1 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗鲖基合金で形成された肉盛層。
(付記項 2 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗銅基合金で形成された肉盛摺動部材。 (付記項 3 ) 付記項 1または付記項 2において、 レーザビーム、 電子ビーム、 ァ ークから選択される高密度エネルギ熱源により形成された肉盛層または肉盛摺動 部材。
(付記項 4 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗銅基合金で形成された肉盛層を有す る内燃機関用の動弁系部材 (例えばパルプシート) 。
(付記項 5 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗鲖基合金を用い、 肉盛耐摩耗鲖基合 金を基体に被覆することを特徴とする摺動部材の製造方法。
(付記項 6 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗銅基合金の粉末材料を用い、 粉末材 料を基体に被覆して粉末層を形成し、 粉末層を融液化した後に凝固させることに より耐摩耗性に優れた肉盛層を形成することを特徴とする摺動部材の製造方法。 (付記項 7 ) 付記項 6において、 肉盛層は急熱、 急冷により形成されることを特 徴とする摺動部材の製造方法。
(付記項 8 ) 付記項 6において、 粉末層の融液化は、 レーザビーム、 電子ビーム、 アークから選択される高密度ェネルギ熱源により行われることを特徴とする摺動 部材の製造方法。
(付記項 9 ) 付記項 5または付記項 6において、 基体はアルミニウムまたはアル ミニゥム合金で形成されていることを特徴とする摺動部材の製造方法。
(付記項 1 0 ) 付記項 5または付記項 6において、 基体は内燃機関用の動弁系部 品または動弁系部位 (例えばバルブシート) であることを特徴とする摺動部材の 製造方法。
(付記項 1 1 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗鲖基合金で形成されたバルブシー ト合金。
(付記項 1 2 ) マトリ ックスに硬質粒子が分散しており、 硬質粒子は、 シリサイ ドと、 N i _ F e— C r系の固溶体とを主要素としており、 マトリ ックスは、 C u - N i系の固溶体と、 ニッケルを主要成分とするシリサイドとを主要素とする ことを特徴とする各請求の範囲に記載の肉盛耐摩耗銅基合金。
(付記項 1 3 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗銅基合金で形成された粉末材料。 (付記項 1 4 ) 各請求の範囲に係る肉盛耐摩耗銅基合金で形成された肉盛用の粉 末材料。
(付記項 1 5 ) 各請求の範囲に記載の肉盛耐摩耗銅基合金で形成された肉盛層が 基体に積層されていることを特徴とする摺動部材。
(付記項 1 6 ) アルミニウムまたはアルミニウム合金を基材とする基体に、 各請 求の範囲に記載の肉盛耐摩耗銅基合金で形成された肉盛層が積層されていること を特徴とする摺動部材。
(産業上の利用可能性)
以上のように、 本発明に係る肉盛耐摩耗鲖基合金は、 例えば、 内燃機関のバル ブシートゃバルブなどの動弁系部材に代表される摺動部材の摺動部分を構成する 銅基合金に適用することができる。

Claims

請求の範囲
1. 重量0 /。で、 ニッケル: 5. 0〜20. 0%、 シリコン : 0. 5〜5. 0%、 マンガン: 3. 0〜30. 0%、 及び、 マンガンと結合してラーべス相を形成す ると共にシリサイドを形成する元素: 3. 0〜30. 0%、 不可避不純物を含む と共に、 残部が銅の組成を有することを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
2. 請求の範囲 1において、 マンガンと結合してラーべス相を形成すると共にシ リサイ ドを形成する元素は、 チタン、 ハフニウム、 ジルコニウム、 バナジウム、 ニオブ、 タンタルのうちの 1種または 2種以上であることを特徴とする肉盛耐摩 耗銅基合金。
3. 請求の範囲 1または請求の範囲 2において、 重量%で、 チタン炭化物、 モリ プデン炭化物、 タングステン炭化物、 クロム炭化物、 バナジウム炭化物、 タンタ ル炭化物、 ニオブ炭化物、 ジルコニウム炭化物及びハフニウム炭化物のうちの 1 種または 2種以上: 0. 0 1〜10. 0%含有することを特徴とする肉盛耐摩耗 銅基合金。
4. 請求の範囲 1〜請求の範囲 3のうちの一項において、 シリサイドが分散して いることを特徴とする肉盛耐摩耗鲖基合金。
5. 請求の範囲 1〜請求の範囲 4のうちのいずれか一項において、 マトリ ックス と前記マトリッタスに分散した硬質粒子とを備えており、 前記マトリックスの平 均硬度は H v l 30〜260であり、 硬質粒子の平均硬度は前記マトリックスょ りも硬いことを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
6. 請求の範囲 1〜請求の範囲 5のうちのいずれか一項において、 マトリ ックス は、 Cu— N i系の固溶体と、 ニッケルを主要成分とするシリサイドとを主要素 としていることを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
7. 請求の範囲 1〜請求の範囲 6のうちのいずれか一項において、 高密度ェネル ギビームで溶融された後、 凝固する肉盛用合金として用いられることを特徴とす る肉盛耐摩耗銅基合金。
8 . 請求の範囲 1〜請求の範囲 7のうちのいずれか一項において、 基材に被覆さ れる肉盛層を構成していることを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
9 . 請求の範囲 1〜請求の範囲 8のうちのいずれか一項において、 摺動部材に用 いられることを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
1 0 . 請求の範囲 1〜請求の範囲 9のうちのいずれか一項において、 内燃機関用 の動弁系部材に用いられることを特徴とする肉盛耐摩耗銅基合金。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8123440B2 (en) * 2009-02-19 2012-02-28 Kennametal Inc. Cutting tool components with wear-resistant cladding layer
CN102367612A (zh) * 2011-09-07 2012-03-07 常熟市迅达粉末冶金有限公司 一种耐磨型钢丝圈
CN103031467A (zh) * 2012-10-22 2013-04-10 虞海香 一种铜合金材料及其生产方法
CN103114223A (zh) * 2012-10-22 2013-05-22 虞海香 一种铜合金材料生产方法
US20150055909A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 Tru-Marine Pte Ltd Refurbished bearing and method of repairing a bearing
JP6387988B2 (ja) * 2016-03-04 2018-09-12 トヨタ自動車株式会社 耐摩耗性銅基合金
CN105624462A (zh) * 2016-04-10 2016-06-01 吴成继 一种牙科钻头
JP7116495B2 (ja) * 2017-03-14 2022-08-10 ヴァンベーエヌ コンポネンツ アクチエボラグ 高炭素コバルト系合金
CN109207791B (zh) 2017-07-03 2021-08-10 比亚迪股份有限公司 一种Cu基微晶合金及其制备方法
CN110004321B (zh) * 2018-01-05 2021-04-20 比亚迪股份有限公司 一种铜基微晶合金及其制备方法和一种电子产品
CN108950453B (zh) * 2018-08-29 2020-11-27 四川中物红宇科技有限公司 增加磨具表面硬度的镀膜材料及增加磨具表面硬度的方法
CN109807494B (zh) * 2018-12-11 2021-01-05 江苏科技大学 一种用于az91d镁基材料表面堆焊的复合粉末
CN109371281B (zh) * 2018-12-24 2020-10-30 宁波正直科技有限公司 一种耐高温热腐蚀的黄铜合金及其制备的火盖
CN109609804B (zh) * 2018-12-26 2019-12-03 内蒙古工业大学 一种Cu-Ni-Si-Mn合金及其制备方法
CN110387484A (zh) * 2019-08-16 2019-10-29 晋中开发区圣邦液压器件有限公司 一种用于较大直径规格缸筒内壁熔覆的铜合金丝材
JP6940801B1 (ja) 2020-12-25 2021-09-29 千住金属工業株式会社 摺動部材、軸受、摺動部材の製造方法、軸受の製造方法
WO2023248453A1 (ja) * 2022-06-24 2023-12-28 福田金属箔粉工業株式会社 積層造形用銅合金粉末、銅合金積層造形体および銅合金積層造形体の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB569408A (en) 1941-04-23 1945-05-23 American Brass Co Improvements in heat-treatable copper alloys
EP0320195A1 (en) 1987-12-10 1989-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wear resisting copper base alloys
JPH0717978B2 (ja) 1991-03-20 1995-03-01 トヨタ自動車株式会社 自己潤滑性に優れる耐摩耗性銅基合金
JPH08225868A (ja) 1995-02-17 1996-09-03 Toyota Motor Corp 耐摩耗性Cu基合金
JPH10158766A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Miyoshi Gokin Kogyo Kk 耐熱・耐摩耗性銅合金
JPH11310837A (ja) 1998-02-26 1999-11-09 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 耐摩耗性に優れた銅合金

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB577170A (en) * 1941-04-21 1946-05-08 Maurice Cook Improvements in or relating to hard copper alloys
US3224875A (en) * 1963-07-30 1965-12-21 William J Buehler Non-magnetic copper base alloys
US3293029A (en) * 1963-08-05 1966-12-20 Eutectic Welding Alloys Wear-facing alloy
GB8407758D0 (en) * 1984-03-26 1984-05-02 Micro Metalsmiths Ltd Copper base alloys
JPH01215941A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Toyota Motor Corp 分散強化Cu基合金
JPH0224637A (ja) 1988-07-14 1990-01-26 Fuji Photo Film Co Ltd 光波長変換素子
JPH0258444A (ja) 1988-08-24 1990-02-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多地点間データ通信装置
AU611343B2 (en) * 1989-07-31 1991-06-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispersion strengthened copper-base alloy for overlay
JP3305738B2 (ja) * 1991-11-14 2002-07-24 トヨタ自動車株式会社 耐摩耗性に優れた肉盛銅基合金
JPH0698506A (ja) 1992-09-14 1994-04-08 Fuji Electric Co Ltd 回転電機の回転子釣合せ装置
JPH0717978A (ja) 1993-03-11 1995-01-20 Otsuka Chem Co Ltd スピロピラン化合物及び光学活性スピロピラン化合物並びにその用途
JP3304021B2 (ja) * 1994-07-20 2002-07-22 日産自動車株式会社 高温耐摩耗性に優れた銅合金
JPH1096037A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 耐摩耗性に優れた銅合金

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB569408A (en) 1941-04-23 1945-05-23 American Brass Co Improvements in heat-treatable copper alloys
EP0320195A1 (en) 1987-12-10 1989-06-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wear resisting copper base alloys
JPH0717978B2 (ja) 1991-03-20 1995-03-01 トヨタ自動車株式会社 自己潤滑性に優れる耐摩耗性銅基合金
JPH08225868A (ja) 1995-02-17 1996-09-03 Toyota Motor Corp 耐摩耗性Cu基合金
JPH10158766A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Miyoshi Gokin Kogyo Kk 耐熱・耐摩耗性銅合金
JPH11310837A (ja) 1998-02-26 1999-11-09 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 耐摩耗性に優れた銅合金
EP1120472A2 (en) 1998-02-26 2001-08-01 Nissan Motor Co., Ltd. Abrasion resistant copper alloy for build-up cladding on engine cylinder head

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