Ｃｕ－Ｂｉ－硬物质基烧结合金的Ｂｉ和硬物质应该充分显示各自的性能。在含有１－３０％的Ｂｉ和０．１－１０％的平均颗粒直径为１０－５０μｍ的硬物质颗粒的无Ｐｂ铜基烧结合金中，（１）Ｂｉ相的平均颗粒直径比硬物质颗粒的小，并且分散在Ｃｕ基质中，或者基于所述硬物质颗粒的总数，与所述Ｂｉ相的接触长度比为５０％或以下的硬物质颗粒以７０％或以上的比例存在，其中所述接触长度比基于与所述Ｂｉ相接触的硬颗粒的总圆周长度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铜基烧结合金。更具体而言，本专利技术涉及不含Pb但滑 动性能得到改善的铜基烧结合金。
技术介绍
Pb通常被加到铜合金中用于滑动用途，在滑动过程中随着温度升高 在滑动表面上发生膨胀和伸长。结果，由于Pb使滑动表面冷却并同时 显示出优异的自润滑性能，因而咬粘(seizure)得到了防止。另外，由 于Pb形成软分散相，所以它具适应性(conformability)以及使外来物 质嵌入Pb中的性质。但是，Pb容易被除了硫酸以外的酸腐蚀。当Pb在Cu合金中以粗 颗粒形式存在时，轴承的承载能力下降。所以，专利文献1 (日本已审 专利公开(kokoku) Hei 8-19945 )提出以可以用具体的计算公式表示的 细颗粒形式分散Pb。该等式可以如下理解。观察在O.lmm2 ( 10Vm2) 视场中的Pb颗粒总数。将这些颗粒的平均面积比转换到一个颗粒上， 该面积比为0.1%或更小。根据该公开文献的实施例，采用的是Cu-Pb-Sn 预合金粉末(pre-alloy powder)。另外，它报导了在更低烧结温度下得 到了更细的Pb结构。所以，可以理解该文献中采用的技术是通过低温 烧结抑制Pb的淀析和生长。从专利文献2 (日本已审专利7^开(kokoku) No.Hei 7-9046)中可 以了解，为了增强烧结铜合金的耐磨性，在所述烧结铜合金中加入碳化 物比如Cr2C3、 Mo2C、 WC、 VC和NbC作为硬物质。根据该公开文献， 采用V型混合机混合平均颗粒直径为lO-lOO^im的铜合金粉末和平均颗 粒直径为5-150jum的硬物质粉末，随后压实和烧结。有关Pb存在于铜 颗粒晶界中的描述(第4栏，第21-22行)和从平衡相图推导的知识并不矛盾，即，Pb在固体Cu中几乎不溶。专利文献3 (日本未审专利公开(kokai) No.Hei 10-330868 )描述 了 一种无Pb合金，它的滑动性质和Cu-Pb基烧结合金的等同。从该文 献的附图中，可以清楚发现Bi (合金)相位于晶界三叉点处和靠近三叉 点的晶界处。在专利文献4 (日本专利No.3421724)中提出在Pb或Bi相中结合 硬物质，以防Pb或Bi从烧结铜合金中流出；Pb或Bi相充当所述硬物 质的緩冲层，从而减轻了硬物质对相对轴的冲击；分离的硬物质又被Pb 或Bi相俘获，从而减緩了磨损。在该专利中，硬物质的存在是使其包 裹在Bi相中。所以，Bi相的尺寸比石更物质的大。在专利文献5 (日本未审专利公开(kokai) No.2001-220630 )中， 公开了加入金属间化合物来增强Cu-Bi (Pb)基烧结合金的耐磨性；其 微观结构使得所述金属间化合物位于Bi或Pb相周围。在滑动过程中， 金属间化合物外凸，而Bi或Pb相以及Cu基质在铜合金表面上下凹， 形成储油部分。结果，滑动材料的抗咬粘性和抗疲劳性都得到改善。提 出的烧结条件的例子是在800-92(TC下烧结大约15分钟。专利文献l:日本已审专利公开(kokoku) No.Hei 8-19945 专利文献2:日本已审专利公开(kokoku) No.Hei 7-9046 专利文献3:日本未审专利公开(kokai) No.Hei 10-330868 专利文献4:日本专利No.3421724专利文献5:日本未审专利公开(kokai) No.2001-220630 专利文献6:日本未审专利公开(kokai) No.2002-1290
技术实现思路
Pb和Bi基本不溶于固体Cu合金的Cu基质。另外，Pb或Bi都不 形成金属间化合物。Pb和Bi因此形成和Cu基质不同的相。这种孩。現结 构和性质被用来实现铜合金对于滑动应用的适应性。另一方面，Pb和 Bi相是低强度部分，因此导致抗疲劳性下降。结果，在专利文献l中提 出的低温烧结使Pb相细化，因此有效减少了上述缺陷。但是，抑制Pb 生长所需的低温会不利地降低铜合金颗粒的结合强度。在专利文献3、 4和5中提出的Cu-Bi基合金中的Bi相，导致当合 金在高温或者劣化油中使用时出现渗出或腐蚀。结果，Bi含量下降到低于所添加量的水平，从而使滑动性能下降。另外，Bi可能溶出进入到润滑油中。但是，当Bi处于细分散状态时，每个Bi相的体积如此之小以 至于渗出、腐蚀和Bi量的下降都可以得到抑制。Bi的细分散和铜合金 的烧结性质具有彼此对立关系。在专利文献4和专利文献5中提出的含Bi的Cu基合金的烧结过程 中，Bi相变成液体相，Cu基质的组分4艮容易扩散到Bi相中并在该处形 成金属间化合物。所以，该金属间化合物通常存在于Bi相和Cu基质的 边界处。相应地，Cu基质对金属间化合物的保持效果差。由于常规烧 结不能获得所需的微观结果，所以进行长时间烧结以获得专利文献5中 的所需结构。应该理解由于长时间烧结，Bi相的尺寸变得比专利文献 4的图2所示的硬颗粒大；而且，下述硬颗粒的存在比几乎是100%。另 外，专利文献5的图l示出了下述的高"硬物质接触比"。这种Bi相 是Cu-Bi基烧结合金的抗疲劳性和抗腐蚀性下降的原因。如上所述，在传统Cu-Bi基合金中，适应性、抗疲劳性和抗腐蚀性 不能高水平兼容。考虑上述观点而提出的本专利技术的第一方面涉及无Pb 铜基烧结合金，特征在于其组成包含1-30质量％的Bi、 0.1-10质量％的 平均颗粒直径为10-50pm的硬物质颗粒，以及由Cu和不可避免的杂质 组成的余量，而且，平均颗粒直径比硬物质颗粒小的Bi相分散在Cu基 质中。考虑上述观点而提出的本专利技术的第二方面涉及无Pb铜基烧结合 金，特征在于其组成包含1-30质量％的Bi和0.1-10质量％的平均颗粒 直径为10-50^im的硬物质颗粒，以及由Cu和不可避免的杂质组成的余 量，而且，基于所述硬物质颗粒的总数，与Bi相的接触长度比为50% 或以下(基于该硬颗粒与所述Bi相接触的总圆周长度)的硬颗粒以70% 或以上的比例存在。附图简述示出了本专利技术某实施例的烧结铜合金的微观结构(200倍)的照片。示出了本专利技术该实施例的烧结铜合金的微观结构(500倍)的 照片。倍)的照片。 ，，^ 、 、 ， 5、 a示出了本专利技术该对比实施例的烧结铜合金的微观结构(500 倍)的照片。在附图说明图1和图2中分别给出了本专利技术实施例No.4在200倍和50(M咅 的微观照片。同样，在图3和图4中分别给出了本专利技术对比实施例No.3 在200倍和500倍的微观照片。显而易见，在前面的图1和图2中，硬 物质和Bi相的接触比小，而在后面的图3和4中硬物质和Bi相的接触 比大。下面将详细描述本专利技术。 (1 )合金组成当根据本专利技术的Cu-Bi基烧结合金的Bi含量小于1质量°/。时，抗咬 粘性差。另一方面，当Bi含量高于30质量％时，强度低，抗疲劳性差。 所以，Bi含量为1-30质量％,优选1-15质量％。在本专利技术中，硬物质颗粒可以是在专利文献2中提出的那些，但优 选是这种Fe基化合物，比如Fe2P、 Fe3P、 FeB、 Fe2B和Fe3B,其在铜 合金中烧结良好。由于Fe基化合物对Bi的润湿性低而相反对Cu的润 湿性高，所以Bi相和硬颗粒的接触比低得使硬颗粒容易4皮Cu基质固定。 这样使得硬颗粒难以分离，进而使硬颗粒难以断裂。所以，上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
无Ｐｂ铜基烧结合金，特征在于其组成包含１－３０质量％的Ｂｉ、０．１－１０质量％的平均颗粒直径为１０－５０μｍ的硬物质颗粒、以及由Ｃｕ和不可避免的杂质组成的余量，而且，平均颗粒直径比硬物质颗粒小的Ｂｉ相分散在Ｃｕ基质中。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：横田裕美，吉留大辅，小林弘明，河口弘之，
申请(专利权)人：大丰工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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