本发明专利技术提供不含Ｐｂ的铜基烧结滑动材料，其按质量％计含有Ｂｉ０．５～１５．０％和Ｉｎ ０．３～１５．０％，其余部分包含Ｃｕ和不可避免的杂质；同时，Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ的存在形态包括：含Ｉｎ的Ｃｕ基质、Ｂｉ相、和存在于Ｃｕ基质内与Ｂｉ相的边界的Ｉｎ浓化区域；所述不含Ｐｂ的铜基烧结滑动材料通过Ｂｉ相发挥亲合性，且通过Ｉｎ浓化区域发挥低凝聚性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铜基烧结滑动材料，更详细而言，本专利技术涉及不含Pb 且滑动特性优异的铜基烧结滑动材料。
技术介绍
在滑动用铜合金中，Cu作为滑动材料起到支撑必要的负荷的作用； 另一方面，通常添加的Pb因滑动时的温度上升而在滑动面上伸展，其 结果为，Pb通过优异的自身润滑作用而起到防止热胶着(焼付含)的固 体润滑剂的作用。进一步地，由于Pb为软质分散相，所以具有亲合性 (^c々性)和异物埋收性。但是，Pb可能对人体、环境带来不良影响。另外，Pb容易被硫酸 以外的酸腐蚀，而作为粗大粒子存在于Cu合金中，这样会降低轴承的 耐负荷性，所以在专利文献l(日本特公平8-19945号公报)中提出，使 其作为由特定计算式表示的微细粒子分散。该式的含义可以解释为， 在0.1 mm2( 105|im2)的视野下观察到的全部Pb粒子的平均面积率为每个 0.1%以下。根据专利文献2(日本特公平7-9046号公报)可知，为提高烧结铜合 金的耐磨损性，可以添加Cr2C3、 Mo2C、 WC、 VC、 NbC等石K匕物作 为硬质物。根据该公报，将平均粒径为10-100pm的铜合金粉末和平 均粒径为5 ~ 150|im的石更质物4分末通过V型混合机混合，然后进4亍压 粉和烧结。Pb存在于铜粒子的晶界的说明(第4栏第21~22行)，与由 Pb在Cu中几乎不固溶的平衡状态图所导出的见解并不矛盾。达到与Cu-Pb类烧结合金同等滑动特性的不含Pb的Cu-Bi类合金 通过专利文献3(日本特开平10-330868号公报)公知，Bi(合金)相存在于 晶界3重点和其附近的晶界中。根据专利文献3，其含有5 ~ 50质量％的包含Bi或Bi基合金的Bi 相，其中Bi相含有Sn、 Ag和In中的至少1种元素；Bi相中含有的至 少l种的该元素为Sn时，其范围为20重量％以下；为Ag时，其范围 为10重量％以下；为In时，其范围为5重量％以下。作为实施例的制备方法可列举，将纯Cu粉末、青铜粉末、磷青铜粉末的任一种与纯Bi粉末、Bi中含有Sn、 Ag和In中的至少1种元素而成的粉末进行混 合-压粉-烧结的例子。烧结条件为80(TC下1小时。专利文献3中描述，In除了如上所述在Bi相中含有以外，与Sn 同样具有降低Cu的熔点并提高Cu相与Bi相的密着性的作用。在图1 所示的Cu-In 二元系统状态图中，由于In量在0~20质量％的范围时 Cu-In的液相线急剧下降，所以认为上述作用利用了状态图的知识。专利文献4(日本特许第3421724号)提出，在烧结铜合金中，当硬 质物混入Pb、 Bi相中时，可以防止Pb、 Bi的流出，Pb、 Bi相成为纟爰 冲物，以緩和硬质物对对象轴的攻击性；Pb、 Bi再度捕捉脱落的硬质 物，緩和磨料磨损。专利文献5(日本特开2001-220630号公4艮)公开，在Cu-Bi(Pb)类烧 结合金中，为提高耐磨损性而添加的金属间化合物成为存在于Bi或Pb 相周围的组织，因而在滑动中金属间化合物从铜合金表面突出，Bi、 Pb相和Cu基质凹陷，形成油聚集，从而得到耐热胶着性和耐疲劳性 优异的滑动材料。作为烧结条件的例子，可列举800 -920。C下约15分 钟。向润滑轴承用铜合金中添加铟(In)的情况通过专利文献6(日本特 许第3108363号)已经公知，该方法通过从In类镀层向Cu-Pb-Sn层扩 散In而改善其耐腐蚀性。专利文献1:日本特公平8-19945号公报专利文献2:日本特公平7-9046号公报专利文献3:日本特开平10-330868号公才艮专利文献4:日本特许第3421724号公报专利文献5:日本特开2001-220630号公报专利文献6:日本特许第3108363号公报非专利文献1: FRICTION AND WEAR OF MATERIALS第2版 (1995)ERNESTRABINOWICZ, John Wiley & Sons.Inc.第32, 38页。
技术实现思路
在含有Pb或Bi的Cu合金中，Cu合金中的Pb和Bi几乎不固溶 于Cu基质中，且不生成金属间化合物，因此在Cu基质之外形成分散的二次相。但是，Bi虽然比铜质软但比Pb质硬，因此与Pb比其亲合 性、进一步耐热胶着性差。进一步地，由于Cu-Bi系或Cu-Sn-Bi系合 金与Cu-Sn-Pb系合金比较耐粘附性差，所以当Bi粘附于对象轴，与低 亲合性相互作用，与Cu-Sn-Pb类合金比较更容易发生热胶着。在专利文献3提出的Cu-Sn-Bi-In系铜合金中，虽然In与Bi相进 行了合金，但合金化于Bi相中的In通过使Bi相熔点显著降低而使得 滑动特性变差。为了提高Cu-Bi系合金烧结滑动材料的耐热胶着性，同时发挥In 的新功能，本专利技术提供了不含Pb的铜基烧结滑动材料，其特征在于， 含有Bi 0.5 ~ 15.0质量％和In 0.3 ~ 15.0质量％,其余部分包括Cu和不 可避免的杂质，前述Cu、 Bi、 In的存在形态包括含In的Cu基质、 Bi相、和存在于前述Cu基质内与前述Bi相的边界的In浓化区域。以下详细说明本专利技术。(1)合金组成在本专利技术的Cu-Bi-In类烧结合金中，当Bi含量不足0.5%时耐热胶 着性差，且In浓化相的量也减少。另一方面，当Bi含量超过15.0%时， 由于强度降低，难以发生In浓化，所以当在高面压下运转时，出现衬 里的压曲并导致产生热胶着。因此，使Bi含量为0.5 ~ 15.0%。优选的 Bi含量为1.0~8.0%。"合金组成"项下说明的含量为质量％,另外铜合 金中的含量，即在后述的添加了硬质粒子或固体润滑剂的铜基烧结滑 动材料中，为除去这些添加成分的铜合金中的含量。当In的含量不足0.3%时，生成In浓化区域产生的效果减少，另 一方面，当超过15%时，由于难以发生In浓化，产生热胶着，所以使 In含量为0.3 ~ 15.0%。优选的In含量为0.5 ~ 6.0%。另外，可以添加0.5 ~ 15.0%的提高耐负荷性的Sn。当Sn含量不 足0.5%时，强度提高的效果减少，另一方面，当超过15.0%时，容易 生成金属间化合物，使合金变脆。但In+Sn总量必须在1.0~15.0%的 范围内。上述组成的其余部分为不可避免的杂质和Cu。杂质为通常的物质， 其中Pb也为杂质水平。根据需要，也可向本专利技术的铜基滑动材料中添加以下的添加元素。 例如，可以添加0.5。/。以下的降低Cu熔点、提高烧结性的P。当P含量超过0.5%时铜合金变脆。在添加P的组成中，由于Cu-P液相产生的 温度高于Bi液相的产生温度，所以认为在Cu-P液相烧结状态下Bi熔 融，在更4氐温下形成上述Bi相。另外，为了提高强度和耐腐蚀性，也可以添加0.1 ~5.0%的Ni。当 Ni含量不足0.1%时，强度提高的效果减少，另一方面，当超过5.0% 时，容易生成金属间化合物，使合金变脆。Ni均匀地固溶于Cu合金中。在本专利技术中，可以添加专利文献2提出的硬质粒子、在铜合金中 烧结性优异的Fe2P、 Fe3P、 FeB、 Fe2B、 Fe3B等Fe类化合物类硬质粒 子。当硬质物的含量相对于铜基烧结滑动材料整体(以下在该段落中相 同。但是，Bi、 In等的含量为相对于除去硬质粒子的材料的含量)本文档来自技高网...
【技术保护点】
不含Ｐｂ的铜基烧结滑动材料，其特征在于，含有Ｂｉ ０．５～１５．０质量％和Ｉｎ ０．３～１５．０质量％，其余部分包含Ｃｕ和不可避免的杂质；前述Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ的存在形态包括：含Ｉｎ的Ｃｕ基质、Ｂｉ相、和存在于前述Ｃｕ基质内与前述Ｂｉ相的边界的Ｉｎ浓化区域。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉留大辅，富川贵志，和田仁志，
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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