耐磨性铜基合金制造技术

提供一种具有优异的耐磨性的铜基合金。一种耐磨性铜基合金，以重量％计，包含镍：5.0～30.0％；硅：0.5～5.0％；铁：3.0～20.0％；铬：小于1.0％；铌：5.0％以下；碳：2.5％以下；选自钼、钨和钒之中的至少一种：3.0～20.0％；锰：0.5～5.0％和/或锡：0.5～5.0％；余量的铜以及不可避免的杂质，所述耐磨性铜基合金具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌和在其周边的选自Nb‑C‑Mo、Nb‑C‑W和Nb‑C‑V之中的至少一种，在不包含铌的情况下，硬质粒子包含选自碳化钼、碳化钨和碳化钒之中的至少一种。

Wear resistant copper based alloy

A copper based alloy having excellent wear resistance is provided. A wear resistance of copper alloy, by weight percent, including: 5 ~ 30%; nickel silicon: 0.5 ~ 5%: 3 ~ 20%; iron; chromium: less than 1%; Nb: 5%; carbon: 2.5%; at least one selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium in the 3 ~ 20%; manganese from 0.5 to 5% and / or tin: 0.5 ~ 5%; residual copper and unavoidable impurities, the wear resistance of copper alloy with hard particles dispersed in the matrix and the matrix, in the case of niobium containing hard particles, containing niobium carbide and in the surrounding C selected from Nb Mo, Nb C W and Nb C V in at least one, in the case does not contain niobium, hard particles containing at least one selected from molybdenum carbide, tungsten carbide and vanadium carbide.

【技术实现步骤摘要】
耐磨性铜基合金
本专利技术涉及耐磨性铜基合金。
技术介绍
以往的铜基合金为了避免粘着的问题而进行了使金属表面形成氧化膜等的一些表面处理。例如，在超过200℃的高温的摩擦磨损条件下，特别是对于熔点低的材料而言，由于金属彼此的接触而以高的概率发生粘着磨损(adhesivewear)。但是，该表面处理通常通过热处理工序来实施，并且存在耗费时间和制造成本这样的问题。特别是在将铜基合金作为汽油等的含乙醇的燃料的排气阀座的堆焊材料使用的情况下，由于被置于氢的还原作用强烈作用的还原气氛下，因此不能促进有助于耐磨性的氧化膜的形成，会发生由金属接触引起的粘着磨损，通过该粘着磨损进行，导致耐磨性不足。这样，当耐磨性下降时，也有时产生如超出阀座发挥作用的界限那样的磨损。具体而言，粘着磨损以如下方式进行：通过与对手材料(oppositematerial)的金属接触，堆焊材料产生塑性流动，堆焊材料被对手材料磨损，由此发生过度磨损。因此，在堆焊材料的基体(matrix)弱的情况下，容易引起塑性流动，容易发生粘着磨损。迄今为止，通过调节配合成分以及各成分的含量，开发了各种耐磨性铜基合金。例如，在专利文献1中公开了一种耐磨性铜基合金，其特征在于，包含1.0～10.0％的铬，在专利文献2中公开了一种耐磨性铜基合金，其特征在于，包含1.0～15.0％的铬。但是，在重视耐腐蚀性等的提高而添加了一定量以上的铬的情况下，存在由碳化铌和钼等形成氧化膜的能力降低、耐磨性不充分这样的问题。另外，在专利文献3和4所公开的耐磨性铜合金中，Nb作为Nb单质而被添加，硬质粒子作为硅化钼铁或硅化铌铁形成拉弗斯相(Lavesphases)从而发挥出硬度，因此，因在基材中硅(Si)不足而有抗粘着性降低之虞。这样，以往的铜基合金，由于由碳化铌和钼等形成氧化膜的能力降低、因基体弱而容易引起塑性流动等的原因，抗粘着性不充分，因而耐磨性不充分。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-225868号公报专利文献2：日本专利第4114922号公报专利文献3：日本特开平4-297536号公报专利文献4：日本特开平10-96037号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有优异的耐磨性的铜基合金。本专利技术人发现：在具有特定的成分、具备基体和分散于基体中的硬质粒子的铜基合金中，通过配合特定量的锰和/或锡，能够在金属表面上容易形成氧化膜，并且能够使基体的硬度提高、使硬质粒子增加。即，本专利技术包括以下的专利技术。(1)一种耐磨性铜基合金，以重量％计，包含：镍：5.0～30.0％；硅：0.5～5.0％；铁：3.0～20.0％；铬：小于1.0％；铌：5.0％以下；碳：2.5％以下；选自钼、钨和钒之中的至少一种：3.0～20.0％；锰：0.5～5.0％和/或锡：0.5～5.0％；余量的铜以及不可避免的杂质，所述耐磨性铜基合金具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌和在碳化铌周边的选自Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V之中的至少一种，在不包含铌的情况下，硬质粒子包含选自碳化钼、碳化钨和碳化钒之中的至少一种。(2)根据(1)所述的耐磨性铜基合金，基体的硬度为200～400HV，硬质粒子的硬度为500～1200HV，并且，相对于基体和硬质粒子的合计面积，硬质粒子的面积率为5～50％。(3)根据(1)或(2)所述的耐磨性铜基合金，其作为堆焊用合金使用。(4)根据(1)或(2)所述的耐磨性铜基合金，其构成了堆焊层。(5)根据(1)或(2)所述的耐磨性铜基合金，其被用于内燃机用的动阀系部件或滑动部件。本专利技术的铜基合金的耐磨性优异。附图说明图1是示意地表示对试样进行着耐磨损试验的状态的图。图2是表示实施例1～2、以及比较例1及5的铜基合金的Mn含量和磨损量比的关系的曲线图。图3是表示实施例1～2、以及比较例1及5的铜基合金的Mn含量和基体硬度的关系的曲线图。图4是表示实施例1～2、以及比较例1及5的铜基合金的Mn含量和硬质粒子面积率的关系的曲线图。图5是表示实施例1～2、以及比较例1及5的铜基合金的Mn含量和硬质粒子硬度的关系的曲线图。图6是表示实施例1～2、以及比较例1及5的铜基合金的Mn含量和硬质粒子尺寸的关系的曲线图。图7是表示实施例3～5、以及比较例3及5的铜基合金的Sn含量和磨损量比的关系的曲线图。图8是表示实施例3～5、以及比较例3～5的铜基合金的Sn含量和基体硬度的关系的曲线图。图9是表示实施例3～5、以及比较例3～5的铜基合金的Sn含量和硬质粒子面积率的关系的曲线图。图10是表示实施例3～5、以及比较例3～5的铜基合金的Sn含量和硬质粒子硬度的关系的曲线图。图11是表示实施例3～5、以及比较例3～5的铜基合金的Sn含量和硬质粒子尺寸的关系的曲线图。具体实施方式本专利技术涉及一种耐磨性铜基合金(以下，也称为本专利技术的铜基合金)，以重量％计，包含：镍(Ni)：5.0～30.0％；硅(Si)：0.5～5.0％；铁(Fe)：3.0～20.0％；铬(Cr)：小于1.0％；铌(Nb)：5.0％以下；碳(C)：2.5％以下；选自钼(Mo)、钨(W)和钒(V)之中的至少一种：3.0～20.0％；锰(Mn)：0.5～5.0％和/或锡(Sn)：0.5～5.0％；余量的铜(Cu)以及不可避免的杂质，所述耐磨性铜基合金具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌、和在其周边的选自Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V之中的至少一种，在不包含铌的情况下，硬质粒子包含选自碳化钼、碳化钨和碳化钒之中的至少一种。本专利技术的铜基合金，具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌、和在其周边的选自Nb-C-Mo、Nb-C-W和Nb-C-V之中的至少一种，在不包含铌的情况下，硬质粒子包含选自碳化钼、碳化钨和碳化钒之中的至少一种，上述各元素以特定的形态分布，因此具有所希望的氧化特性，抗粘着性以及耐磨性优异。进而，本专利技术的铜基合金，配合有特定量的Mn和/或Sn，因此抗粘着性以及耐磨性更加优异。具体而言，本专利技术的铜基合金通过配合有特定量的Mn和/或Sn，基体的硬度以及硬质粒子的面积率提高了，因此难以发生与对方材料的塑性流动。另外，本专利技术的铜基合金通过配合有特定量的Sn，包含较多的具有适度的硬度的硬质粒子，因此对手攻击性优异(不会使对手材料磨损)。另外，本专利技术的铜基合金，即使在发动机的苛刻的条件下使用的情况下(高温、高接触面压力、存在还原气体的气氛等)，也能够发挥所希望的效果。对本专利技术的铜基合金涉及的各成分的限定理由进行说明。1.镍：5.0～30.0％Ni的一部分在铜中固溶从而提高铜基的基体的韧性，另一部分形成以Ni为主要成分的硬质的硅化物而被分散，从而提高耐磨性。通过在硬质粒子内的NbC周边形成碳区域，Ni与从该区域中排除的Si在铜基材中形成Ni-Si(镍硅化物)的网状强化相，使基材的抗粘着性提高。另外，Ni与Fe、Mo等一起形成硬质粒子的硬质相。从与从硬质粒子内的碳区域排除的Si的平衡出发，Ni的含量的上限值设为30.0％，进而可以例示25.0％、20.0％，但并不限于这些。从确保Cu-Ni系合金具有的特性、特别是良好的耐腐蚀性、耐热性以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨性铜基合金，以重量％计，包含：镍：5.0～30.0％；硅：0.5～5.0％；铁：3.0～20.0％；铬：小于1.0％；铌：5.0％以下；碳：2.5％以下；选自钼、钨和钒之中的至少一种：3.0～20.0％；锰：0.5～5.0％和/或锡：0.5～5.0％；余量的铜以及不可避免的杂质，所述耐磨性铜基合金具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌和在碳化铌周边的选自Nb‑C‑Mo、Nb‑C‑W和Nb‑C‑V之中的至少一种，在不包含铌的情况下，硬质粒子包含选自碳化钼、碳化钨和碳化钒之中的至少一种。

【技术特征摘要】
2016.03.04 JP 2016-0424981.一种耐磨性铜基合金，以重量％计，包含：镍：5.0～30.0％；硅：0.5～5.0％；铁：3.0～20.0％；铬：小于1.0％；铌：5.0％以下；碳：2.5％以下；选自钼、钨和钒之中的至少一种：3.0～20.0％；锰：0.5～5.0％和/或锡：0.5～5.0％；余量的铜以及不可避免的杂质，所述耐磨性铜基合金具备基体和分散于基体中的硬质粒子，在包含铌的情况下，硬质粒子包含碳化铌和在碳化铌周边的选自Nb-C-...

【专利技术属性】
技术研发人员：筿原伸幸，安藤公彦，青山宏典，
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