JPH0241573B2

JPH0241573B2 -

Info

Publication number: JPH0241573B2
Application number: JP61211272A
Authority: JP
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1990-09-18
Also published as: US5000915A; JPS63157825A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、軸受、すべり板などの摺動部材、と
くに低速度高荷重条件下において優れた摩擦・摩
耗特性を発揮する耐摩耗性銅合金に関するもので
ある。（従来技術）上述した低速度高荷重条件下で使用される摺動
部材用銅合金としては、従来よりJIS H5102に規
定されているCu60.0％以上、Mn2.5〜5.0％，
Fe2.0〜4.0％，Al5.0〜7.5％，Sn0.2％以下、残部
Znからなる高力黄銅合金が使用されている。そして、この銅合金は摺動部材用途において
は、摺動面にグリース、油などの潤滑油剤を供給
して使用されるか、または、該潤滑油剤が使用出
来ない箇所には摺動面に黒鉛、二硫化モリブデン
等の固体潤滑剤を埋設およびあるいは被覆して使
用される。（発明が解決しようとす問題点）上述した高力黄銅合金からなる摺動部材は、摺
動部材としての機械的性質は充分備えている反
面、摩擦摩耗特性は十分とはいえず、長期間の使
用において、とくに耐摩耗性の低下を来すという
問題がある。本発明者等は、上記問題点を解決するべく、摺
動部材としての角度から高力黄銅合金の各成分組
成について考察しかつ実験を試みた結果、成分中
のFeの添加量の多寡が耐摩耗性に大きな影響を
もたらすことを確認した。すなわち、Feの添加量を少なくすると耐摩耗
性は向上し、逆に添加量を増すと耐摩耗性は減少
するということである。しかしながら、Feの添加量を減少させること
は、合金組織の微細化が損なわれるとともに合金
の機械的性質を低下させる原因となり、摺動部材
として使用に供し難いという問題につながる。本発明は上述した点に鑑み、従来の高力黄銅合
金からなる摺動部材の機械的性質を損なうことな
く、耐摩耗性を向上させることができる銅合金を
得ることを目的とするものである。（問題点を解決するための手段）本発明者等は、上述した目的を達成するべく鋭
意研究の結果、従来の高力黄銅合金のFe成分に
代えてCrを添加することにより、合金の摺動部
材としての機械的性質を損なうことなく、とくに
低速度高荷重条件下で使用されて優れた耐摩耗性
を発揮することを確認し本発明に到達した。すなわち、本発明は、Zn10〜40wt％，Al3〜
10wt％，Cr0.1〜4wt％、残部Cuからなる耐摩耗
性銅合金および上記成分組成にさらにMn8wt％
以下、Ni2wt％以下添加した耐摩耗性銅合金であ
る。次に、本発明の各成分元素の作用効果及び限定
理由について述べる。 Znは本発明の銅合金の主成分をなし、Cuと固
溶して合金の強度を向上させるとともに、溶解時
に溶湯の脱酸作用をなし、鋳造性を改善する。し
かし、Zn40wt％以上では合金を脆化し機械加工
性を悪くする。また、Zn10wt％以下では添加効
果が発揮されないので、Znの添加量は10〜40wt
％が好ましく、とくに20〜30wt％で最大の効果
が発揮される。 Alは機械的性質とくに強さ、硬さを増大させ
るが、合金の鋳造性、機械加工性を考えると３〜
10wt％の添加量が好ましく、とくに５〜8wt％最
大の効果が発揮される。 Crは組織の微細化、強度の増大および酸化被
膜の形成等に有効な元素である。しかし、Cr4％
以上の添加は、機械加工性、鋳造性を悪くし、
0.1％以下の添加では添加効果が発揮されないの
で、Crの添加量は0.1〜4wt％が好ましく、とく
に0.5〜2.5％で最大の効果が発揮される。 Mnは上述したZn，Al，Cr、残銅からなる合金
にさらに添加されて、とくに合金の機械的性質を
向上させる元素である。そしてその添加量が8wt
％以上では合金の伸びを著しく減少させるので、
Mnの添加は8wt％以下が好ましい。 NiはMnと同様にZn，Al，Cr、残銅からなる
合金にさらに添加されて、合金の強度を向上させ
る元素である。しかし、多量の添加は合金の耐摩
耗性をかえつて悪くするので、Niの添加は2wt％
以下が好ましい。本発明において、上記MnおよびNiは共添加さ
れて初めて添加効果を発揮されるものである。
Mnのみの添加、もしくはNiのみの添加では、合
金の機械的性質、強度の向上に寄与する反面、耐
摩耗性を悪化させる結果となる。MnおよびNiを
共添加することにより、機械的性質や合金の強度
を向上させるとともに、さらに耐摩耗性をも向上
させるものである。実施例 Cuを黒鉛ルツボ中で1200℃の温度で溶解し、
所定の合金組成となるように溶湯中にZn，Al，
Cu−10％Cr母合金を投入して溶解させ、かつ温
度を該温度に保つて鋳型に鋳込んだ。実施例 Cuを黒鉛ルツボ中で1200℃で溶解し、所定の
合金組成となるように溶湯中にZn，Al，Cu−10
％Cr母合金、Cu−25％Mn母合金、Cu−30％Ni
母合金を投入して溶解させ、かつ温度を該温度に
保つて鋳型に鋳込んだ。（比較例） Cuを黒鉛ルツボ中で1200℃で溶解し、所定の
合金組成となるように溶湯中にZn，Al，Cu−10
％Cr母合金、Cu25％Mn母合金、Cu−30％Ni母
合金もしくはCu−10％Fe母合金を投入して溶解
させ、かつ温度を該温度に保つて鋳型に鋳込ん
だ。表は以上の各実施例ならびに比較例による銅合
金の成分、組成ならびに摩擦摩耗特性の試験結果
を示すものである。なお、表中の摩擦摩耗特性は、次の試験条件で
行つた結果である。

【表】試験片寸法：内径60mm、外径75mm、長さ40mm 相手軸材：表面に硬質クロムメツキを施した機
械構造用炭素鋼すべり速度：0.5ｍ／min 荷重：18000kgf（往復揺動ジヤーナル荷重）揺動角：±45゜摩擦距離：2820ｍ潤滑：直径８mmの黒鉛からなる固体潤滑剤を
40個摺動面にその摺動方向に互い
にオーバーラツプするように埋込
んだのち含油処理を施し、該固体
潤滑剤中に潤滑油を含浸させた。
（固体潤滑剤の摺動面に露出する
割合：27％）実験結果から、本発明の銅合金、すなわち試料
No.１，２，３，４のものは、比較例に比べて耐摩
耗性が大幅に向上していることが分かる。耐摩耗性が大幅に向上した理由はつまびらかで
はないが、本発明の銅合金の組織を観察すると、
β相中に硬いγ相が点在（散在）しており、この
γ相の存在が耐摩耗性に寄与しているものと推察
される。ちなみに、比較例の銅合金No.１，２，３の組織
はいずれもβ相であつた。また、合金の機械的性質を比べても、本発明の
銅合金は引張強さ78〜83kgf／mm²、硬さHBS231
〜HBS241（プリネル硬さ）であるのに対し、比
較例のものは、引張強さ76〜80kgf／mm²、硬さ
HBS201〜HBS237と、従来の銅合金と同等もし
くはそれ以上の値を示した。（効果）本発明の耐摩耗性銅合金は、Zn10〜40wt％，
Al3〜10wt％，Cr0.1〜4wt％、残部Cuおよび上
記成分組成にさらにMn8wt％以下、Ni2wt％以
下添加してなるもので、とくに低速度高荷重条件
下で使用される摺動部材用銅合金として優れた耐
摩耗性を発揮するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Zn10〜40wt％，Al3〜10wt％，Cr0.1〜4wt
％、残部Cuからなる耐摩耗性銅合金。２ Zn10〜40wt％，Al3〜10wt％，Cr0.1〜4wt
％，Mn8wt％以下、Ni2wt％以下、残部Cuから
なる耐摩耗性銅合金。