本发明专利技术提供不含Pb的铜合金滑动材料，其含有1.0～15.0％的Sn、0.5～15.0％的Bi和0.05～5.0％的Ag，Ag和Bi形成Ag-Bi共晶，即使不含Pb也达到与含Pb材料同等的特性，且摩擦系数稳定。根据需要也可含有0.1～5.0％的Ni、0.02～0.2％的P、和/或0.5～30.0％的Zn中的至少1种、以质量百分率计1.0～10.0％平均粒径为1.5～70μm的Fe3P、Fe2P、FeB、NiB和/或AlN。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，更详细而言，本专利技术涉及Cu-Sn-Bi类滑动材料的制造方法。
技术介绍
铸件用Cu-Sn-Pb系合金通过JISH2207进行了标准化，作为将同一组成的Cu-Sn-Pb系烧结合金粘结于里衬金属得到的所谓双金属轴承，正在用作太阳轮、液压泵、输送装置、端轴承、小齿轮等自动变速机(Automatic Transmission)的衬套。在这种铜合金 中，Pb作为低熔点二次相分散，作为润滑成分起作用。另外，Pb降低了铜合金整体的硬度，提高了磨合性。其结果是铜合金的抗咬合性变得良好。专利文献I :日本特开2001-107106号公报提出了将下述烧结铜合金进行双金属化得到的轴承，所述烧结铜合金是在以重量％计含有O. 4%以下的P和12%以下的Sn作为必须元素、含有10%以下的Ni、5%以下的Ag、5%以下的Pb和5%以下的Bi作为任意元素的铜合金中，分散作为硬质粒子的Mo和/或W得到的合金。该专利文献描述，Bi、Pb提高了磨合性，Ag提高了耐腐蚀性和强度，只要Ag固溶于铜(Cu)即发挥这样的效果。专利文献2 :日本特开2005-350722号公报的目的在于，在燃料喷射泵中使用的不含Pb的Cu-Bi-硬质物粒子系烧结合金中，通过使Bi相粒子比硬质物粒子微细，达到与含Pb铜合金同等的滑动特性。专利文献3 日本特许第3560723号(日本特愿平8-57874号)的滑动轴承铜合金涉及不含Pb的铜合金滑动材料，其将Ag、Sn、Sb、In、Mn、Fe、Bi、Zn、Ni和/或Cr (其中除去仅Ag和Sn的组合)固溶于Cu基质中，尤其将Ag非平衡地固溶，它们的二次相实质上并未形成。在该铜合金中，虽然Pb等软质二次相不存在，即所谓不含Pb，但由于特定固溶元素如Ag和Bi在滑动中浓缩于铜合金表面，形成了抗咬合性优异的物质，所以可得到与含Pb铜合金相当的特性。从Cu-Bi的2元状态图来看，Cu和Bi可几乎没有固溶限地在液相下相互溶合，但在固相下分离成2相。因此，在将Bi固溶于铜合金中时，在通过急冷凝固制备Cu-Bi粉末时，需要将Cu、Bi从熔解状态非常迅速地冷却，且其速度必须快于工业上可能的速度。专利文献I :日本特开2001-107106号公报专利文献2 日本特开3005-350722号公报专利文献3 :日本特许第3560723号
技术实现思路
专利文献I的铜合金的目的并非特别在于不含Pb。其中，作为任意成分若不选择Pb而选择Bi，虽然形成了不含Pb的Cu-Bi组成，但尤其对于Bi相的磨合性劣于Pb等没有任何描述。对于Bi作为软质二次相分散的专利文献2中提出的不含Pb的Cu-Bi系合金，由于Bi的摩擦系数高于Pb，所以在高温下达到与含Pb的Cu-Sn系合金相当的滑动特性是困难的，对于该问题设想通过Bi相的微细化来解决。但从磨合性本身的角度考虑，期望Bi相在一定程度上粗大。另一方面，专利文献3中提出的不含Pb的Cu-Bi-Ag系合金中，虽然在一定程度的滑动后得到了稳定的滑动特性，但在刚制造后作为滑动部件使用时也不存在软质二次相，因此存在滑动初期的摩擦系数高的问题。因此，本专利技术的目的在于提供与Cu-Pb系铜合金具有同等的抗咬合性、且从滑动初期摩擦系数稳定的。 本专利技术的不含Pb的铜合金滑动材料的特征在于，以质量百分率计含有I. O 15. 0%的Sn、0. 5 15. 0%的Bi和O. 05 5. 0%的Ag，剩余部分包含Cu和不可避免的杂质，且Ag和Bi形成Ag-Bi共晶。以下详细说明本专利技术。合金组成首先，说明本专利技术的铜合金的组成。Sn是提高铜合金的强度、且提高对润滑油等中含有的腐蚀性成分尤其是对含S有机化合物的耐腐蚀性的成分。当Sn含量小于1.0% (若无特殊说明，百分率为质量％)时，这些效果小，另一方面当超过15. 0%时，生成Cu-Sn系金属间化合物,铜合金变脆,抗咬合性劣化。优选的Sn含量为2. O 10. 0%，更优选为2. O 6.0%。Bi在降低铜合金整体的硬度、提高磨合性的同时，通过抑制Cu对对象轴的凝集性而提高抗咬合性。当Bi的含量小于O. 5%时，这些效果小，另一方面当超过15. 0%时，铜合金的强度降低，结果耐磨损性降低。优选的Bi含量为2. O 10. 0%，更优选为3. O 8. 0%。Ag通过与Bi生成共晶，得到由上述Bi所致的低凝集性。当Ag含量小于O. 05%时，该效果小，另一方面当Ag含量超过5.0%时，铜合金的强度降低，耐磨损性劣化。优选的Ag含量为O. I O. 2%。上述成分的剩余部分为Cu和不可避免的杂质，尤其Pb为痕量以下。本专利技术的铜合金可进一步含有O. I 5. 0%的Ni、0. 02 O. 2 %的P和O. 5 30. 0%的Zn中的至少I种作为任意成分。Ni提高铜合金的强度、且提高对润滑油等的耐腐蚀性。当Ni含量小于O. 1%时，该效果小，当超过5. 0%时，对对象材料的非凝集性降低。优选的Ni含量为O. 5 2. 0%。P是在烧结中产生液相、在提高与里衬金属的附着性的同时提高材料强度的成分。当P含量小于O. 02%时，这些效果小，另一方面当超过O. 2%时，起因于Cu-P化合物的材料脆化显著。Zn是提高对润滑油的耐腐蚀性的成分。当Zn含量小于O. 5%时，该效果小，另一方面当超过30.0%时，材料强度降低，抗咬合性、耐磨损性降低。优选的Zn含量为I. O 30. 0%，更优选的Zn含量为15. O 20. 0%。进一步地，本专利技术的铜合金可以制成添加了硬质粒子的复合材料。硬质粒子可以提高铜合金对磨料磨损的耐磨损性，从而抑制咬合。作为该硬质粒子，可以以质量百分率计向铜合金中添加平均粒径为I. 5 70μπι的Fe3P、Fe2P, FeB, NiB和AlN中的至少I种I. O 10. 0%。这些硬质粒子尤其Fe3P作为硬质粒子硬度低，所以不会使切削性降低，对对象轴的攻击性低且对铜合金的烧结性优异。当硬质粒子的平均粒径小于I. 5μηι时，由于硬质粒子进入Ag-Bi共晶中，所以在滑动中容易从铜合金表面脱落。另一方面，当平均粒径超过70 μ m时，硬质粒子磨损对象轴的所谓攻击性变大，其次，由于表面粗糙度变得粗大的对象轴磨损铜合金本身，使铜合金的滑动特性劣化。优选的平均粒径为10 50 μ m,更优选为15 40 μ m。另外，当硬质粒子的添加量小于I. 0%时，该效果小，另一方面当超过10. O %时，上述对象轴攻击性变大，另外导致材料强度降低、与内衬金属的附着性降低。合金组织对于本专利技术的铜合金组织，在任意成分、硬质粒子存在的情况下它们也是组织构成要素，但基本上由Cu基质和Ag-Bi共晶构成。更详细而言，虽然在添加硬质粒子的情况下这些粒子本身分散，成为组织构成元素，但必定形成Cu基质和Ag-Bi共晶。Cu基质在X射线衍射中检出了 Cu结晶的衍射峰，与显微镜观察的Ag-Bi共晶的二次相是相区另的。Ag-Bi共晶具有Ag微细地分散在沿着Cu基质的晶界延伸的Bi相中的形态。该共晶属于棒状共晶。Ag-Bi共晶中混合了微量的Cu和P。将本专利技术的Cu-Sn-Bi-Ag系基本组成通过本专利技术法烧结，则Cu基质由Cu和Sn构成，Bi、Ag实质上不固溶于Cu基质中，且实质上不形成Ag-Bi共晶以本文档来自技高网...
【技术保护点】
不含Pb的铜合金滑动材料的制造方法，其特征在于，将以质量百分率计含有1.0～15％的Sn、0.5～15％的Bi和0.05～5.0％的Ag，剩余部分包含Cu和不可避免的杂质的Cu？Sn？Bi？Ag系雾化粉末散布于里衬上，前后2次进行在700～900℃下烧结的工序，由Sn、Bi和Ag固溶于铜的温度进行冷却，由此形成具有包含实质上不固溶Ag和Bi且含有Sn的Cu基质以及Ag？Bi共晶的组织的同时，Ag和Bi不以Ag？Bi共晶以外的形态析出的组织。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：横田裕美，向井亮，加藤慎一，滨口奈穗美，
申请(专利权)人：大丰工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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