專利名稱：耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金及由該合金構(gòu)成的軸承材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的軸承用Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié) 合金及由該合金構(gòu)成的軸承材。
本申請(qǐng)基于在2006年6月27日在曰本申請(qǐng)的特愿2006-176255號(hào)主 張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容納入其中。
背景技術(shù)：
歷來(lái)作為軸承材使用Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，由于該Cu-Ni-Sn系 銅基燒結(jié)合金特別是在高溫環(huán)境下摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異，因此會(huì)被用 于例如使高溫環(huán)境下要求摩擦特性和耐磨損性的EGR式內(nèi)燃機(jī)的再循環(huán) 廢氣流量控制閥工作的不銹鋼制往復(fù)軸的軸承(例如參照專利文獻(xiàn)1)和 內(nèi)接式齒輪泵的內(nèi)齒輪和外齒輪(例如參照專利文獻(xiàn)2)等。
此外，為了降低由該Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金構(gòu)成的軸承材的摩擦 系數(shù)面使?jié)櫥赃M(jìn)一步提高，公知有添加二硫化鉬等固體潤(rùn)滑劑，用于提 高Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的潤(rùn)滑性所含的二硫化鉬的量通常為1 5%。
專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2004-68074號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)2005-314807號(hào)公報(bào)
所述Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金因?yàn)楸容^大量地含有Ni，所以具有優(yōu) 異的強(qiáng)度、耐腐蝕性和摩擦特性及耐磨損性，特別是在高溫環(huán)境下具有優(yōu) 異的摩擦特性和耐磨損性，但仍進(jìn)一步要求更高的摩擦特性和耐磨損性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明者們?yōu)榱耸顾鯟u-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的摩擦特性 和耐磨損性進(jìn)一步提高而進(jìn)行研究。其結(jié)果是得出了如下研究結(jié)果使在 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料中，分散有由Cu(4—ry)NixSny(其中，
5x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相的組織生成，由此摩擦特
性和耐磨損性進(jìn)一步提高。
此發(fā)明基于這一研究結(jié)果而進(jìn)行，
(1) 是一種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其中，具有在含有Ni、 Sn和Cu的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料 中，分散著由Cu(4—x—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的 成分組成的相的組織。更優(yōu)選x: 1.7 2.2， y: 0.8 1.3。
所述(1)記載的含有Ni、 Sn和Cu的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，也 可以是具有如下成分組成的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其以質(zhì)量％計(jì)含有 Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%，此外根據(jù)需要還含有P: 0.1 0.9%禾口/或C: 1 10%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。含有P: 0.1 0.9。/。和/或C:
1 10%時(shí)，在Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料中，會(huì)生成由01(4-2) Pz (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成的相和/或石墨相。 因此，此發(fā)明具有以下的特征。
(2) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、余量由Cu和不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散有由Cu (4-x-y) NixSny
(其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相的組織。
(3) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%， P: 0.1 0.9%、余量 由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散有由Cu (4_x_y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相和 由Cu(4-》Pz (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成的相的組織。
(4) 一種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、余量由 Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散有由Cu(4 —x-y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相和石 墨相的組織。
(5) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: l 10%、余量由CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料
中分散有由Cu(4-X—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成 分組成的相、由Cu(4-》Pz(其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成的相和石 墨相的組織。
上述范圍，更優(yōu)選為Ni: 15 30%、 Sn: 6 15%、 P: 0.1 0.5°/。、 C: 3 9%。 z: 0.9 1.2%。
另外，在前述(2) (5)記載的含有Ni、 Sn和Cu的Cu-Ni-Sn系 銅基燒結(jié)合金中，此外根據(jù)需要也可以還含有氟化鈣0.3 6%。在該含 有氟化鈣的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料中分散有氟化鈣相。因 此，此發(fā)明具有以下特征。
(6) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量Q/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、氟化鈣0.3 6%、余
量由CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散有
由Cu(4-X—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的 相和氟化鈣相的組織。
(7) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、氟化鈣 0.3 6%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材 料中分散有由Cu"-x,NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的 成分組成的相、由Cu(4-z)Pz(其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成的相和 氟化鈣相的組織。
(8) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%，氟化鈣 0.3 6%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材 料中分散有由Cu(4—x—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的 成分組成的相、石墨相和氟化鈣相的組織。
(9) 一種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其 具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: 1 10%、氟化鈣0.3 6%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成， 以及在基體材料中分散有由Cu(4—ry)NixSny(其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2
71.3)構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4—Z〉PZ (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成 分組成的相、石墨相和氟化鈣相的組織。 上述的范圍更優(yōu)選氟化鈣0.5 5%。
另外，前述(2) (5)記載的含有Ni、 Sn和Cu的Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金中，根據(jù)需要也可以還含有二硫化鉬0.3 6%。在該含有二 硫化鉬的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料中分散有二硫化鉬相。因 此，此發(fā)明具有以下特征。
(10) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量M計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 二硫化鉬0.3 6%、
余量由Cll和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散
有由Cu(4—x-y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成 的相和二硫化鉬相的組織。
(11) 一種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量o/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 二硫
化鉬0.3 6%、余量由Cll和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在
基體材料中分散有由Cu(4-x-y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3) 構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4-z)Pz (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成 的相和二硫化鉬相的組織。
(12) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量o/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、 二硫化
鉬0.3 6%、余量由CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基
體材料中分散有由Cu(4—x—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu) 成的成分組成的相、石墨相和二硫化鉬相的組織。
(13) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C:
1 10%、 二硫化鉬0.3 6%、余量由CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成
分組成，以及在基體材料中分散有由Cu(4—x-y)NixSny(其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(一Z)PZ (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu) 成的成分組成的相、石墨相和二硫化鉬相的組織。 上述的范圍，更優(yōu)選二硫化鉬0.5 5%。另外，前述(2) (5)記載的含有Ni、 Sn禾Q Cu的Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金中，根據(jù)需要也可以還含有氟化鈣0.3 6%和二硫化鉬0.3 6%。在該含有氟化鈣和二硫化鉬的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料 中分散有氟化鈣和二硫化鉬相。因此，此發(fā)明具有以下特征。
(14) 一種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量o/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、氟化《丐0.3 6%、
二硫化鉬0.3 6%、余量由CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以
及在基體材料中分散有由Cu(4—x—y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組織。
(15) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、氟化
牽丐0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成 的成分組成，以及在基體材料中分散有由Cu(h卞NixSny(其中，x: 1.72.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、由Cu (4—z) Pz (其中，z: 0.7 1.3) 構(gòu)成的成分組成的相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組織。
(16) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量。/。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、氟化鈣 0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成 分組成，以及在基體材料中分散有由Cu(h-y)NixSny(其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、石墨相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組 織。
(17) —種摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 其具有以質(zhì)量y。計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C:
1 10%、氟化鈣0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量由Cu和不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，以及在基體材料中分散有由Cu (4—x-y) NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、由Cu (4—z) Pz (其中，z: 0.7 1.3)構(gòu)成的成分組成的相、石墨相、氟化鈣相和二硫化 鉬相的組織。
上述的范圍，更優(yōu)選氟化鈣0.5 5%、 二硫化鉬0.5 5%。
前述(l) (17)所述的本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cn-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，作為各種電氣部件和機(jī)械部件的軸承材，特別是含油軸 承材發(fā)揮著更為出色的摩擦特性和耐磨損性，特別是若作為轉(zhuǎn)速大的軸的 軸承材使用，則能夠有效獲得長(zhǎng)壽命的軸承。


圖1是本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合
金的組織的模式圖。
圖2是本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合 金的組織的模式圖。
圖3是本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合 金的組織的模式圖。
圖4是本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-M-Sn系銅基燒結(jié)合 金的組織的模式圖。
圖5是本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合 金的組織的模式圖。
圖6A是表示由本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基 燒結(jié)合金構(gòu)成的軸承的實(shí)施方式的一例的平面圖。
圖6B是表示由本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基 燒結(jié)合金構(gòu)成的軸承的實(shí)施方式的一例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為了制造前述(1) (17)所述的本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu) 異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，準(zhǔn)備如下作為原料粉末。
含有Ni: 5 45質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組 成的Cu-Ni合金粉末。
具有含有Ni: 25 60%、 Sn: 5 60%、余量由Cu和不可避免的雜 質(zhì)構(gòu)成的成分組成的Cu-Ni-Sn合金粉末。
Sn粉末。
含有P: 8質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成的 Cu-P合金粉末。
10石墨粉末。
氟化鈣粉末。
二硫化鉬粉末。
調(diào)配混合這些原料粉末而制作混合粉末，使之成為前述(1) (17) 所述的成分組成。對(duì)于將此混合粉末進(jìn)行壓縮成形而得到的壓粉體，在比 現(xiàn)有的燒結(jié)溫度700 950度高的溫度進(jìn)行燒結(jié)。即刻以比現(xiàn)有的冷卻速 度(15度/分以上)緩慢的冷速度5 10度/分對(duì)得到的燒結(jié)體進(jìn)行徐冷。
如此獲得的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金， 基體材料中以氣孔率5 25%的比例分散分布有氣孔。
上述的燒結(jié)溫度優(yōu)選為900 1080度，更優(yōu)選為900 980度。
圖6A、圖6B表示由摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅基燒 結(jié)合金構(gòu)成的軸承的實(shí)施方式的一例的平面圖、剖面圖。
接下來(lái)，對(duì)于將本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金的成分組成和由Cu(4-x-y)NixSny (其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3)構(gòu)成的成分組成的相中的x和y如上述這樣進(jìn)行限定的理由進(jìn)行說(shuō)明。 (A)成分組成的限定理由
(a) Ni
Ni是使高溫環(huán)境下的強(qiáng)度、摩擦特性和耐磨損性提高的成分，但是其 含量低于10%時(shí)得不到期望的效果，另一方面，若含有超過(guò)40%，則高溫 環(huán)境下與軸的滑動(dòng)面間的阻抗大而使磨損急速增大，因此不為優(yōu)選。因此， 將本發(fā)明的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金所含的Ni含量定為10 40%。
(b) Sn
Sn成分具有的作用是，與Cu和Ni形成基體材料的固溶體，具有使 軸承的強(qiáng)度提高，并且有助于軸承的耐磨損性提高的作用，但其含量低于 5%時(shí)得不到期望的強(qiáng)度提高效果，另一方面若其含量超過(guò)25%，則對(duì)于 作為對(duì)方材的不銹鋼 軸的攻擊性急劇增大，使不銹鋼 軸的磨損促進(jìn)， 因此將其含量定為5 25%。
(c) P
P成分具有的作用是在燒結(jié)時(shí)使燒結(jié)性提高，并且使基體材料的強(qiáng)度、 即軸承的強(qiáng)度提高，因此根據(jù)需要含有，但是P的含量低于0.1°/。時(shí)，不
ii能發(fā)揮充分的燒結(jié)性，因此無(wú)法獲得充分的強(qiáng)度，所以不為優(yōu)選，另一方 面，若使之含有超過(guò)0.9%，則晶界部的強(qiáng)度急劇降低，因此反而使燒結(jié)合
金的強(qiáng)度降低，所以不為優(yōu)選。因此，將P成分的含量定為0.1 0.9M。
(d) c
c成分主體作為分散分布于基體材料中的游離石墨存在，具有的作用
是使軸承的潤(rùn)滑性提高，且有助于軸承和不銹鋼*軸的耐磨損性向上，根 據(jù)需要添加，但是其含量低于1%時(shí)，游離石墨的分散分布比例不充分，
不能確保期望的良好的潤(rùn)滑性，另一方面若其含量超過(guò)10%，軸承的強(qiáng)度 急劇降低，磨損急劇進(jìn)行，因此將其含量定為1 10%。
(e) 氟化鈣
因?yàn)榉}具有使耐燒蝕性顯著提高的作用，所以根據(jù)需要添加，但 是其含量低于0.3%時(shí)得不到期望的效果，另一方面，若含有超過(guò)6%，則 強(qiáng)度降低，此外還使強(qiáng)度、摩擦特性和耐磨損性降低，因此不為優(yōu)選。因 此，將氟化鈣的含量定為0.3 6%。
(f) 二硫化鉬
二硫化鉬具有使耐燒蝕性提高的作用，因此根據(jù)需要添加，但其含量 低于0.3%得不到期望的效果，另一方面若含有超過(guò)6%，則強(qiáng)度降低，此 外還使強(qiáng)度、摩擦特性和耐磨損性降低，因此不為優(yōu)選。因此，將氟化鈣 的含量定為0.3 6%。
(B)由Cu(4—x-y)NixSny構(gòu)成的相的限定理由
在前述由Cu (4—x-y) NixSny構(gòu)成的相中，之所以將x和y分別定為x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3，是由于通過(guò)以比通常高的溫度900 1080度進(jìn)行 燒結(jié)，比通常慢地進(jìn)行冷卻，從而在基體材料中主要會(huì)生成高硬度的 CuNi2Sn相，但是全部生成完全的CuNi2Sn相很少，若為Cu(4—x—y)NixSny， 則會(huì)成為處于x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3的范圍內(nèi)的相，如果是具有所述x 和y的相，則摩擦特性和耐磨損性提高。
實(shí)施例1
通過(guò)實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金。準(zhǔn)備如下作為原料粉末。
平均粒徑150[im以下，含有Ni: 15 42.5質(zhì)量％，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成的霧化Cll-Ni粉末。
平均粒徑15(Hmi以下，具有含Ni: 25 60質(zhì)量％、 Sn: 5 60質(zhì)量 %，余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成的Cu-M-Sn粉末。 平均粒徑20pm以下的霧化Sn粉末。
平均粒徑150pm以下的Cu-P合金(Cu-8.4。/。P共晶合金)粉末。 平均粒徑20pm的石墨粉末。 平均粒徑60pm的CaF2粉末。 平均粒徑150|_im以下的MoS2粉末。
首先將準(zhǔn)備的這些原料粉末調(diào)配成表1 2所示的最終成分組成，加 入硬脂酸1%用V型混合機(jī)混合20分鐘。之后，擠壓成形制作壓粉體，將 該壓粉體在氨分解氣體氣氛中，以溫度900 1080度的范圍內(nèi)的規(guī)定的溫 度進(jìn)行燒結(jié)，由此制作由均具有外徑18mmX內(nèi)徑8mmX高8mm的 尺寸，具有表1 2所示成分組成和氣孔率的本發(fā)明的Cu-Ni-Sn系銅基燒 結(jié)合金1 16、比較Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金1 3構(gòu)成的環(huán)狀試驗(yàn)片。
在由得到的上述的本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 16構(gòu)成的環(huán) 狀試驗(yàn)片之內(nèi)，還通過(guò)EPMA觀察代表性的組織，將該觀察并寫(xiě)生的組織 顯示在模式圖1 5中。圖1是本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1的組織 的模式圖，圖2是本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金3的組織的模式圖， 圖3是本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金4的組織的模式圖，圖4是本發(fā) 明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金8的組織的模式圖，此外圖5是本發(fā)明 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金16的組織的模式圖。
在得到的由上述的本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 16、比較 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 3構(gòu) 成的環(huán)狀試驗(yàn)片上浸漬合成油，使用浸漬有該合成油的本發(fā)明Cu-Ni-Sn 系銅基燒結(jié)合金1 16、比較Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 3所構(gòu)成環(huán)狀試驗(yàn)片進(jìn)行下述的試驗(yàn)。
壓裂試驗(yàn)
將浸漬有合成油的由本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 16、比較 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 3所構(gòu)成環(huán)狀試驗(yàn)片加熱控制在120度，對(duì)該加熱控制的環(huán)狀試驗(yàn)片從半徑方 向負(fù)載載荷，測(cè)定環(huán)狀試驗(yàn)片破壞時(shí)的壓裂載荷，其結(jié)果顯示在表1 2 中，據(jù)此評(píng)價(jià)強(qiáng)度及韌性。 耐磨損性試驗(yàn)-
在浸漬有合成油的由本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 16、比較 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 3構(gòu) 成環(huán)狀試驗(yàn)片中插入SUS304的6S加工的軸，在由本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金1 16、比較Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn 系銅基燒結(jié)合金1 3構(gòu)成環(huán)狀試驗(yàn)片的半徑方向(相對(duì)于軸的軸向成直 角方向)， 一邊從所述環(huán)狀試驗(yàn)片的外側(cè)負(fù)載載荷， 一邊對(duì)所述環(huán)狀試驗(yàn) 片進(jìn)行加熱控制使之達(dá)到120度，實(shí)施以50m/min使所述軸旋轉(zhuǎn)30分鐘 的試驗(yàn)，測(cè)定試驗(yàn)后的試驗(yàn)片的內(nèi)徑的最大磨損深度，其結(jié)果顯示在表l 2中，據(jù)此評(píng)價(jià)強(qiáng)度、摩擦特性和耐磨損性。
耐燒蝕性試驗(yàn)
在浸漬有合成油的由本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 16、比較 Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 3構(gòu) 成環(huán)狀試驗(yàn)片中插入SUS304的6S加工的軸，將由本發(fā)明Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金1 16、比較Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金1 8和現(xiàn)有Cu-Ni-Sn 系銅基燒結(jié)合金1 3構(gòu)成環(huán)狀試驗(yàn)片保持在120度的溫度，邊在環(huán)狀試 驗(yàn)片的半徑方向(相對(duì)于軸的軸向成直角方向)負(fù)載載荷，邊以50m/min 使所述軸旋轉(zhuǎn)30分鐘，并階段性地使所述載荷增加，測(cè)定燒蝕發(fā)生時(shí)的 載荷作為燒蝕載荷，其結(jié)果顯示在表1 2中，據(jù)此評(píng)價(jià)耐燒蝕性。[表1]Cu-Ni-Sn 系銅基燒 結(jié)合金成分組成(質(zhì)量^)Cu (卜x_y) NixSny 相氣孔率最大磨損1燒燭載荷N iS nPCCaF2MoS2C U(%)壓裂載荷 (MPa)深度 (Mm)(MPa)Xy124.18.9余量1.9l.i11.442234.2224.310.50.3余量1.91.210,445525.2325.011.16.4余量1.91.111.339116.4420.09,10,47.2余量1.81.110,140816-4528-011.23.1余量2.01.112.440224.2626.612.30.44.5余量2.21,112.242146,4本732.58.95.61.1余量2.10.810.536526.4824.415.30.23.82.2余量2.11.010.838135.8發(fā)924.118.22.1余量2.11.211.341116,1明1023.213,20.2-2.4余量2.11,110.542015.21125.314.45.12.5余量2.11.014.136516.41234.214.60.23.22.2余量2.20.912,338126.41334,512.1-4.32.6余量2.20.812.239234.91432.013.10.32.12,2余量2.10.713.640415.21533.516.21.85,12.0余量2.10-713,237425.6[表2]Cu-Ni-Sn ^銅基燒結(jié) 合金戚分組成(質(zhì)量％)Cu (4_x —w NixSny 相氣孔率最大磨損燒蝕載荷N iS nPCCaF2MoS2Cu(%)壓裂載荷 (MPa)深度 (Mm)(MPa)Xy1633.316.10.21.63.82.9余量1.91.012.038026.518.311.2余量1.6*1.211.2298821.5248.310.0余量2.4*0,810.3320582.1比325.04.2余量2.10.1*11.6310631.5424.228.2余量1.81.4*13.1365712.6較58.110.50.2余量1.6*1,114.2382821.1649,110.30.2余量2.4*1.110.83711051.4724.04.13.1余量2.00.1*12.1280652.8824.628-43.3佘量2.21.4*12-5315893.2現(xiàn)124.18.10.2余量11.53251201.1有224.37.83.1余量11.3354631.4323.87.82余量11-2341951.3承標(biāo)表示本發(fā)明條件之外的值。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性前述(l) (17)所述的本發(fā)明的摩擦特性和耐磨損性優(yōu)異的Cu-Ni-Sn 系銅基燒結(jié)合金，作為各種電氣部件和機(jī)械部件的軸承材，特別是含油軸 承材發(fā)揮著更為出色的摩擦特性和耐磨損性，特別是若作為轉(zhuǎn)速大的軸的 軸承材使用，則能夠有效獲得長(zhǎng)壽命的軸承。1權(quán)利要求
1.一種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有在含有Ni、Sn和Cu的Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金的基體材料中分散有由Cu(4-x-y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相的組織，其中，x1.7～2.3，y0.2～1.3。
2. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分 組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X—y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相的組 織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
3. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、余量Cu和不可避免的 雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4—ry)NixSiiy構(gòu)成的成 分組成的相和由Cu(4—Pz構(gòu)成的成分組成的相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0,2 1.3， z: 0.7 1.3。
4. 一種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、余量Cu和不可避免的雜 質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4—ry)NixSny構(gòu)成的成分 組成的相和石墨相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
5. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: 1 10%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由ClZ(4—x-y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4，)Pz構(gòu)成的成分組成的相和石墨相 的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1.3。
6. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、氟化韓0.3 6%、余量Cu和不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X—y)NixSny構(gòu)成 的成分組成的相和氟化鈣相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
7. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、氟化f丐:0.3 6%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由CU(4-X-y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4^Pz構(gòu)成的成分組成的相和氟化鈣 相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1.3。
8. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、氟化l丐0.3 6%、余量 Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X-y)Ni^ny構(gòu)成的成分組成的相、石墨相和氟化鈣相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
9. 一種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: 1 10%、氟化l丐 0.3 6%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中 分散有由Cu(4-X—y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4-"Pz構(gòu)成的成分 組成的相、石墨相和氟化鈣相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0,7 1.3。
10. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 .二硫化鉬0.3 6%、余量Cu和不可 避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu (4—x-y) NixSny 構(gòu)成的成分組成的相和二硫化鉬相的組織，其中，x: 1,7 2.3， y: 0.2 1.3。
11. 一種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 二硫化鉬0.3 6%、余量Ql和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由CUc4i，)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(h)Pz構(gòu)成的成分組成的相和二 硫化鉬相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1.3。
12. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、 二硫化鉬0.3 6%、余量 Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X-y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、石墨相和二硫化鉬相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
13. —種Cu-M-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: 1 10%、 二硫化鉬 0.3 6%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中 分散有由Cu(4-X—joNixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4，)Pz構(gòu)成的成分 組成的相、石墨相和二硫化鉬相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1.3。
14. 一種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì) 含有Ni: 10 40°/。、 Sn: 5 25%、氟化f丐0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X—y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組織，其 中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
15. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、氟化韓0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量CU和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4-X—y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由Cu(4—z)Pz構(gòu) 成的成分組成的相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1.3。
16. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 C: 1 10%、氟化韓0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，和在基體材料中分散有由Cu(4—x—y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、石墨相、氟化鈣相和 二硫化鉬相的組織，其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3。
17. —種Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，其特征在于，具有以質(zhì)量％計(jì)含 有Ni: 10 40%、 Sn: 5 25%、 P: 0.1 0.9%、 C: 1 10%、氟化,丐 0.3 6%、 二硫化鉬0.3 6%、余量Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分 組成，和在基體材料中分散有由Cu(4—x-y)NixSny構(gòu)成的成分組成的相、由 CUc4^)Pz構(gòu)成的成分組成的相、石墨相、氟化鈣相和二硫化鉬相的組織， 其中，x: 1.7 2.3， y: 0.2 1.3， z: 0.7 1,3。
18. —種軸承材，由權(quán)利要求1 17中任一項(xiàng)所述的Cu-Ni-Sn系銅 基燒結(jié)合金構(gòu)成。
全文摘要
此Cu-Ni-Sn系銅基燒結(jié)合金，具有含Ni10～40％、Sn5～25％、并且，根據(jù)需要還含有P0.1～0.9％、C1～10％、氟化鈣0.3～6％、二硫化鉬0.3～6％、余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成。在合金的組織中，分散有由Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y(其中，x1.7～2.3，y0.2～1.3)構(gòu)成的成分組成的相。
文檔編號(hào)C22C9/02GK101517105SQ200780031468
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者丸山恒夫, 原川俊郎, 清水輝夫 申請(qǐng)人:三菱綜合材料Pmg株式會(huì)社