耐磨铜基合金、包覆层及用于内燃机的阀系统构件和滑动构件技术方案

本发明专利技术提供了一种耐磨铜基合金、包覆层及用于内燃机的阀系统构件和滑动构件，所述耐磨铜基合金包含：选自钼、钨、和钒中的至少之一和碳化铌；以重量％计，量低于1.0％的铬；和基质及分散在基质中的硬颗粒，其中所述硬颗粒包含碳化铌和围绕碳化铌的选自Nb‑C‑Mo、Nb‑C‑W和Nb‑C‑V中的至少之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐磨铜基合金、包覆合金、包覆层及用于内燃机的阀系统构件和滑动构件。
技术介绍
为了避免粘附的问题，铜基合金会经受一定的表面处理如在金属的表面上形成氧化物膜。例如，在高于200℃的高温下于摩擦和磨损条件下，由于由熔点特别低的材料形成的金属之间的接触，因而存在高的发生粘着磨损的概率。然而，这样的表面处理通常在典型的热处理工艺中进行，并且存在需要时间和生产成本的问题。特别是在其中使用铜基合金作为针对含乙醇燃料如汽油的排气阀座的包覆材料的情况下，铜基合金被置于其中氢的还原作用强烈地起作用的还原性气氛中。因此，由钼、钨和钒(它们有助于耐磨性)中的任一者，碳化铌等形成的氧化物膜的形成没有得到促进，并且因金属之间的接触而易于发生粘着磨损。当耐磨性如上所述降低时，可能存在其中发生磨损的程度超过阀座起作用的极限的情况。在出于改善耐腐蚀性的目的而添加铬的情况下，在铜基合金材料的表面上形成铬钝化氧化物膜并由此改善耐腐蚀性。然而，不太可能在金属的表面上形成由碳化铌和钼等形成的氧化物膜，并且存在耐磨性降低的问题。例如，日本专利申请公开号8-225868(JP8-225868A)披露了一种含1.0％至10.0％的铬的耐磨铜基合金，日本专利号4114922披露了一种含1.0％至15.0％的铬的耐磨铜基合金。在日本专利申请公开号4-297536(JP4-297536A)中披露的耐磨铜基合金中，在包含铬的情况下，认为优选以1.0％至10.0％的比例包含铬以获得其效应。类似地，在日本专利申请公开号10-96037(JP10-96037A)中披露的耐磨铜基合金中，在包含铬的情况下，认为优选以1.0％至10.0％的比例包含铬以改善耐磨性。
技术实现思路
同在JP4-297536A和JP10-96037A中披露的耐磨铜基合金中一样，在以单一元素添加Nb的情况下，硬颗粒形成呈MoFe硅化物或NbFe硅化物的莱夫斯(Laves)相并表现出硬度。因此，硅(Si)在基体中变得不足，并且存在抗粘附性可能降低的担心。如上所述，考虑到耐腐蚀性等的改善，预定量的铬或更多的铬被加到铜基合金。相应地，由碳化铌和钼等形成的氧化物膜的可成形性下降，导致耐磨性不足和润滑性不足。本专利技术提供了一种具有优异的耐磨性的铜基合金。本专利技术人发现，通过在铜基合金中包含碳化铌和选自钼、钨和钒中的至少之一作为必要的元素并使铬的量低于1.0％，易于在金属的表面上形成氧化物膜，并通过向其赋予所需的氧化性质，耐磨性可得到改善。根据本专利技术的第一方面，提供了一种耐磨铜基合金，其包含：选自钼、钨和钒中的至少之一和碳化铌；以重量％计，量低于1.0％的铬；和基质及分散在所述基质中的硬颗粒，其中所述硬颗粒包含碳化铌和围绕所述碳化铌的选自，Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V中的至少之一。在根据第一方面的耐磨铜基合金中，所述元素中的每一者均以特定的形式分布，从而获得所需的氧化性质和优异的耐磨性。发现围绕NbC存在的Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V的氧化物膜的可成形性受铬的存在的显著影响。因此，通过使铬的量以重量％计低于1.0％，易于在金属的表面上形成氧化物膜，并可获得优异的耐磨性。以重量％计，耐磨铜基合金可包含：镍：5.0％至30.0％；硅：0.5％至5.0％；铁：3.0％至20.0％；铬：低于1.0％；碳化铌：0.01％至5.0％；选自钼、钨和钒中的至少之一：3.0％至20.0％；余量为铜和不可避免的杂质。限制每一组分的原因将在后文描述。然而，在所述组分中，铬是最容易被氧化的。因此，通过使铬的量以重量％计低于1.0％，可获得更好的耐磨性。耐磨铜基合金可不包含铬。相应地，因铬所致由碳化铌和钼等形成的氧化物膜的生成的抑制得以压制，并可获得优异的耐磨性。在所述耐磨铜基合金中，铬的量可高于0％并低于1.0％。相应地，耐腐蚀性因铬钝化氧化物膜的形成而得到确保，并且因铬所致由碳化铌和钼等形成的氧化物膜的生成的抑制得到压制，从而获得优异的耐磨性。在耐磨铜基合金中，钴的量可低于2.0％。通过使钴的量低于2.0％，可防止抗裂性的降低。在钴的量低于2.0％并且钼的量为10％或更少的情况下，可防止抗裂性的降低。耐磨铜基合金可用作包覆合金。通过使用本专利技术的铜基合金进行包覆，可获得具有优异耐磨性的包覆合金。根据本专利技术的第二方面，提供了一种由根据第一方面的耐磨铜基合金制成的包覆层。通过使用根据第一方面的铜基合金形成包覆层，可获得具有优异耐磨性的包覆层。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于内燃机的阀系统构件或滑动构件，其由根据第一方面的耐磨铜基合金制成。通过使用根据第一方面的耐磨铜基合金形成阀系统构件或滑动构件，可获得具有优异耐磨性的阀系统构件或滑动构件。附图说明本专利技术的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：图1A为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出Nb的映射结果的视图；图1B为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出Mo的映射结果的视图；图1C为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出C的映射结果的视图；图1D为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出Si的映射结果的视图；图1E为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出Cu的映射结果的视图；图1F为示出在铜基合金的一个实施方案中通过电子探针显微分析仪(EPMA)分析的元素映射结果的视图及示出Ni的映射结果的视图；图2为示出在铜基合金的实施方案中通过EPMA分析的元素映射结果的视图；图3为示出氧化试验中添加的铬的量与重量的增加率之间的关系的图；图4为示出了通过使用对比例8的铜基合金形成的包覆层的显微照片的说明性视图；图5为示意性地示出其中对具有包覆层的试件进行耐磨试验的状态的视图；图6为示出实施例1与对比例8至10的铜基合金之间磨损量的比较(试验温度600℃)的图；和图7为示出实施例1与对比例8至10的铜基合金之间磨损量的比较(试验温度：在接触表面处230℃)的图。具体实施方式本专利技术的一个实施方案的铜基合金包含碳化铌和选自钼、钨和钒(后文称钼等)中的至少之一作为必要的元素并且以重量％计低于1.0％的量包含铬，所述元素中的每一者均以特定的形式分布，从而获得所需的氧化性质和优异的耐磨性。围绕NbC存在的Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V的氧化物膜的可成形性受铬的存在的显著影响。因此，通过使铬的量以重量％计低于1.0％，易于在金属的表面上形成氧化物膜，并可获得优异的耐磨性。从获得所需性质(这将在后文描述)的角度出发，优选该实施方案的铜基合金以重量％计包含：镍(Ni)：5.0％至30.0％；硅(Si)：0.5％至5.0％；铁(Fe)：3.0％至20.0％；铬(Cr)：低于1.0％；碳化铌(NbC)：0.01％至5.0％；选自钼(Mo)、钨(W)和钒(V)中的至少之一：3.0％至20.0％；余量为铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨铜基合金，包含：选自钼、钨、和钒中的至少之一和碳化铌；以重量％计，量低于1.0％的铬；和基质和分散在所述基质中的硬颗粒，其中所述硬颗粒包含碳化铌和围绕所述碳化铌的选自Nb‑C‑Mo、Nb‑C‑W和Nb‑C‑V中的至少之一。

【技术特征摘要】
2015.08.07 JP 2015-1575841.一种耐磨铜基合金，包含：选自钼、钨、和钒中的至少之一和碳化铌；以重量％计，量低于1.0％的铬；和基质和分散在所述基质中的硬颗粒，其中所述硬颗粒包含碳化铌和围绕所述碳化铌的选自Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V中的至少之一。2.根据权利要求1所述的耐磨铜基合金，其中以重量％计，所述耐磨铜基合金包含：镍：5.0％至30.0％；硅：0.5％至5.0％；铁：3.0％至20.0％；铬：低于1.0％；碳化铌：0.01％至5.0％；和选自钼、钨和钒中的至少之一：3.0％至20.0％。3.根据权利要求1或2所述的耐磨铜基合金，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：河崎稔，篠原伸幸，藤田武久，青山宏典，山本康博，大岛正，加藤元，田中浩司，斋藤卓，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP