JPH06228682A - 高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金 - Google Patents
高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金Info
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- JPH06228682A JPH06228682A JP1767093A JP1767093A JPH06228682A JP H06228682 A JPH06228682 A JP H06228682A JP 1767093 A JP1767093 A JP 1767093A JP 1767093 A JP1767093 A JP 1767093A JP H06228682 A JPH06228682 A JP H06228682A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温での耐摩耗性に優れていると共に熱伝導
率の大きいＣｕ合金を提供する。 【構成】 Ａｌ：１．０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜
８．０％、場合によってはＣｏ：０．５〜１０．０％、
同じく場合によってはＦｅおよびＮｉの１種または２
種：０．５〜１２．０％、同じく場合によってはＭｎ：
１．０〜１０．０％を含有し、残部Ｃｕおよび不純物か
らなる組成を有し、Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔ
ｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｔｉ
−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−
Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくとも１
種が分散した組織を有する高温耐摩耗性に優れたＣｕ合
金。
率の大きいＣｕ合金を提供する。 【構成】 Ａｌ：１．０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜
８．０％、場合によってはＣｏ：０．５〜１０．０％、
同じく場合によってはＦｅおよびＮｉの１種または２
種：０．５〜１２．０％、同じく場合によってはＭｎ：
１．０〜１０．０％を含有し、残部Ｃｕおよび不純物か
らなる組成を有し、Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔ
ｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｔｉ
−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−
Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくとも１
種が分散した組織を有する高温耐摩耗性に優れたＣｕ合
金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温での耐摩耗性に優
れた熱伝導率の大きいＣｕ合金に関し、とくに、エンジ
ン用などの摺動部材、例えば、バルブシート（弁座），
バルブガイド（弁案内部材）などの素材として好適に利
用される高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金に関するもので
ある。
れた熱伝導率の大きいＣｕ合金に関し、とくに、エンジ
ン用などの摺動部材、例えば、バルブシート（弁座），
バルブガイド（弁案内部材）などの素材として好適に利
用される高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車のエンジンは、高性能化・
高出力化が進み、このため、エンジンのバルブシート，
バルブガイドが高温になり、摺動面圧も従来よりさらに
大きくなる傾向にある。加えて、高出力と良好な燃費と
を両立させるために、バルブシート，バルブガイドにお
いて良好な熱伝達が必要となってきている。
高出力化が進み、このため、エンジンのバルブシート，
バルブガイドが高温になり、摺動面圧も従来よりさらに
大きくなる傾向にある。加えて、高出力と良好な燃費と
を両立させるために、バルブシート，バルブガイドにお
いて良好な熱伝達が必要となってきている。
【０００３】したがって、これらの部品の素材として
は、耐摩耗性と熱伝導率の良い材料が要求されるように
なってきている。
は、耐摩耗性と熱伝導率の良い材料が要求されるように
なってきている。
【０００４】従来から、これらの材料は、Ｃｕ合金を中
心に研究・開発されてきており、例えば、アルミニウム
青銅系にＮｉ，Ｆｅを添加して強化したＪＩＳ Ａｌ
ＢＣ１〜４、とくに、Ａｌ ＢＣ ３（『非鉄金属材
料』 椙山正孝著 コロナ社昭和５３年 第１４版 第
７３頁）や、同系列のＡＩＳＩ Ｃ９５５００（『Ｍｅ
ｔａｌｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ９ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２』Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆ
ｏｒ Ｍｅｔａｌｓ １９７９ 第４３３頁）などがバ
ルブシート等の素材として採用されている実績がある。
心に研究・開発されてきており、例えば、アルミニウム
青銅系にＮｉ，Ｆｅを添加して強化したＪＩＳ Ａｌ
ＢＣ１〜４、とくに、Ａｌ ＢＣ ３（『非鉄金属材
料』 椙山正孝著 コロナ社昭和５３年 第１４版 第
７３頁）や、同系列のＡＩＳＩ Ｃ９５５００（『Ｍｅ
ｔａｌｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ９ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２』Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆ
ｏｒ Ｍｅｔａｌｓ １９７９ 第４３３頁）などがバ
ルブシート等の素材として採用されている実績がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの従
来合金では、近年の上記したごとき特性が要求されるエ
ンジンのバルブシート，バルブガイドの素材として利用
した場合、高温での耐摩耗性が十分でないために、厳し
い条件下の実用に際しては摩耗が大きくなるおそれがあ
り、十分満足に対応することができないおそれがあると
いう課題があった。
来合金では、近年の上記したごとき特性が要求されるエ
ンジンのバルブシート，バルブガイドの素材として利用
した場合、高温での耐摩耗性が十分でないために、厳し
い条件下の実用に際しては摩耗が大きくなるおそれがあ
り、十分満足に対応することができないおそれがあると
いう課題があった。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、とくに高温での耐摩耗性
に優れていて、高温での耐摩耗性と熱伝導性に優れてい
ることが要求されるエンジンのバルブシートやバルブガ
イドの素材としても好適に利用される高温耐摩耗性Ｃｕ
合金を提供することを目的としている。
がみてなされたものであって、とくに高温での耐摩耗性
に優れていて、高温での耐摩耗性と熱伝導性に優れてい
ることが要求されるエンジンのバルブシートやバルブガ
イドの素材としても好適に利用される高温耐摩耗性Ｃｕ
合金を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、上
述のような観点から、特に高温での耐摩耗性に優れたＣ
ｕ合金を開発すべくアルミニウム青銅をベースとして研
究した結果、重量％で、Ａｌ：１．０〜１５．０％、Ｔ
ｉ：０．３〜８．０％、場合によってはＣｏ：０．５〜
１０．０％、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有す
るＣｕ合金であって、Ｔｉ−Ａｌ，Ｔｉ−Ｃｏ，Ｃｕ−
Ｃｏ，Ｃｕ−Ｔｉ系の金属間化合物およびＡｌ−Ｔｉ−
Ｃｏ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系の複合金
属間化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有す
るＣｕ合金や、さらに場合によってはＦｅおよびＮｉの
１種または２種：０．５〜１２％および／またはＭｎ：
１．０〜１０．０％が含まれていて、Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ
−Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ等の金属間化合物が適宜分散
した組織を有するＣｕ合金が、高温において優れた耐摩
耗性を有し、高性能エンジン用のバルブガイド，バルブ
シートの素材として利用可能であることを見い出した。
述のような観点から、特に高温での耐摩耗性に優れたＣ
ｕ合金を開発すべくアルミニウム青銅をベースとして研
究した結果、重量％で、Ａｌ：１．０〜１５．０％、Ｔ
ｉ：０．３〜８．０％、場合によってはＣｏ：０．５〜
１０．０％、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有す
るＣｕ合金であって、Ｔｉ−Ａｌ，Ｔｉ−Ｃｏ，Ｃｕ−
Ｃｏ，Ｃｕ−Ｔｉ系の金属間化合物およびＡｌ−Ｔｉ−
Ｃｏ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系の複合金
属間化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有す
るＣｕ合金や、さらに場合によってはＦｅおよびＮｉの
１種または２種：０．５〜１２％および／またはＭｎ：
１．０〜１０．０％が含まれていて、Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ
−Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ等の金属間化合物が適宜分散
した組織を有するＣｕ合金が、高温において優れた耐摩
耗性を有し、高性能エンジン用のバルブガイド，バルブ
シートの素材として利用可能であることを見い出した。
【０００８】したがって、本発明は、上記の研究成果に
もとづいてなされたものであって、本発明の請求項１に
係わる高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金は、重量％で、Ａ
ｌ：１．０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、残
部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａｌ，Ｔｉ，
Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａｌ−
Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ等よりなる金属間
化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有するこ
とを特徴としている。
もとづいてなされたものであって、本発明の請求項１に
係わる高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金は、重量％で、Ａ
ｌ：１．０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、残
部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａｌ，Ｔｉ，
Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａｌ−
Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ等よりなる金属間
化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有するこ
とを特徴としている。
【０００９】また、本発明の請求項２に係わる高温耐摩
耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１のＣｕ合金にさらに
Ｃｏ：０．５〜１０．０％を含有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａ
ｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ等よりなる金属間化合物のうち少
なくとも１種が分散した組織を有することを特徴として
いる。
耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１のＣｕ合金にさらに
Ｃｏ：０．５〜１０．０％を含有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａ
ｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ等よりなる金属間化合物のうち少
なくとも１種が分散した組織を有することを特徴として
いる。
【００１０】さらに、本発明の請求項３に係わる高温耐
摩耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１または２のＣｕ合
金にさらにＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜
１２．０％を含有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，
Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａｌ−
Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａ
ｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金
属間化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有す
ることを特徴としている。
摩耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１または２のＣｕ合
金にさらにＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜
１２．０％を含有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，
Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物、例えば、Ａｌ−
Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａ
ｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃ
ｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金
属間化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有す
ることを特徴としている。
【００１１】さらにまた、本発明の請求項４に係わる高
温耐摩耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１，２または３
のＣｕ合金にさらにＭｎ：１．０〜１０．０％を含有
し、上記に例示した金属間化合物のうち少なくとも１種
が分散した組織を有することを特徴としている。
温耐摩耗性に優れたＣｕ合金は、請求項１，２または３
のＣｕ合金にさらにＭｎ：１．０〜１０．０％を含有
し、上記に例示した金属間化合物のうち少なくとも１種
が分散した組織を有することを特徴としている。
【００１２】次に、本発明に係わるＣｕ合金の成分組成
（重量％）を上記の通りに限定した理由を説明する。
（重量％）を上記の通りに限定した理由を説明する。
【００１３】Ａｌ：本発明のＣｕ合金中におけるＡｌ
は、基地に固溶して高温強度および高温硬さを増大さ
せ、これによって高温での耐摩耗性を向上させる作用が
あり、さらに、後述のＴｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等と結合
して金属間化合物ないしは複合金属間化合物を析出する
ことにより耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が１．０％未満では前記作用が十分に得
られず、一方、その含有量が１５．０％を超えると脆化
し、熱伝導性が低下するようになることから、Ａｌ含有
量を１．０〜１５．０％とした。
は、基地に固溶して高温強度および高温硬さを増大さ
せ、これによって高温での耐摩耗性を向上させる作用が
あり、さらに、後述のＴｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等と結合
して金属間化合物ないしは複合金属間化合物を析出する
ことにより耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が１．０％未満では前記作用が十分に得
られず、一方、その含有量が１５．０％を超えると脆化
し、熱伝導性が低下するようになることから、Ａｌ含有
量を１．０〜１５．０％とした。
【００１４】Ｔｉ：本発明のＣｕ合金中におけるＴｉ
は、基地に固溶して高温強度，高温硬さを増大させる作
用があり、さらに、Ｃｕとの金属間化合物を形成した
り、添加元素であるＡｌ，Ｃｏと金属間化合物ないしは
複合金属間化合物を形成して、高温耐摩耗性を向上させ
る作用がある。しかし、その含有量が０．３％未満で
は、前記作用が十分に得られず、一方、その含有量が
８．０％を超えると酸化しやすくなり、合金も脆くなる
ので、Ｔｉ含有量を０．３〜８．０％とした。
は、基地に固溶して高温強度，高温硬さを増大させる作
用があり、さらに、Ｃｕとの金属間化合物を形成した
り、添加元素であるＡｌ，Ｃｏと金属間化合物ないしは
複合金属間化合物を形成して、高温耐摩耗性を向上させ
る作用がある。しかし、その含有量が０．３％未満で
は、前記作用が十分に得られず、一方、その含有量が
８．０％を超えると酸化しやすくなり、合金も脆くなる
ので、Ｔｉ含有量を０．３〜８．０％とした。
【００１５】Ｃｏ：本発明のＣｕ合金中におけるＣｏ
は、基地に固溶して耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用
があり、Ｃｕと金属間化合物を形成したり、Ｔｉと金属
間化合物を形成したり、Ａｌ，Ｔｉと共に複合金属間化
合物を形成したり、Ｃｕ，Ｔｉと共に複合金属間化合物
を形成したりして、耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用
がある。しかし、その含有量が０．５％未満では前記作
用が十分に得られず、一方、１０．０％を超えると熱伝
導性が低下するようになることから、Ｃｏを添加する場
合はその含有量を０．５〜１０．０％と定めた。
は、基地に固溶して耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用
があり、Ｃｕと金属間化合物を形成したり、Ｔｉと金属
間化合物を形成したり、Ａｌ，Ｔｉと共に複合金属間化
合物を形成したり、Ｃｕ，Ｔｉと共に複合金属間化合物
を形成したりして、耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用
がある。しかし、その含有量が０．５％未満では前記作
用が十分に得られず、一方、１０．０％を超えると熱伝
導性が低下するようになることから、Ｃｏを添加する場
合はその含有量を０．５〜１０．０％と定めた。
【００１６】Ｆｅ，Ｎｉ：本発明のＣｕ合金中における
Ｆｅ，Ｎｉは、主として、Ａｌと金属間化合物を形成し
て耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用がある。しかし、
その含有量が０．５％未満では前記作用が十分に得られ
ず、一方、１２．０％を超えると熱伝導性が悪くなりか
つまた脆化するので、Ｆｅ，Ｎｉを添加する場合は１種
または２種の合計含有量で０．５〜１２．０％と定め
た。
Ｆｅ，Ｎｉは、主として、Ａｌと金属間化合物を形成し
て耐熱性，耐摩耗性を向上させる作用がある。しかし、
その含有量が０．５％未満では前記作用が十分に得られ
ず、一方、１２．０％を超えると熱伝導性が悪くなりか
つまた脆化するので、Ｆｅ，Ｎｉを添加する場合は１種
または２種の合計含有量で０．５〜１２．０％と定め
た。
【００１７】Ｍｎ：本発明のＣｕ合金中におけるＭｎ
は、アルミニウム青銅の組織を粒状化して強度を向上さ
せると共に合金の徐冷脆化を防ぐ作用もある。また、基
地に固溶して強度，耐摩耗をも向上させる作用がある。
しかし、その含有量が１．０％未満では前記作用が十分
に得られず、一方、１０．０％を超えると脆化するの
で、Ｍｎを添加する場合はその含有量を１．０〜１０．
０％と定めた。
は、アルミニウム青銅の組織を粒状化して強度を向上さ
せると共に合金の徐冷脆化を防ぐ作用もある。また、基
地に固溶して強度，耐摩耗をも向上させる作用がある。
しかし、その含有量が１．０％未満では前記作用が十分
に得られず、一方、１０．０％を超えると脆化するの
で、Ｍｎを添加する場合はその含有量を１．０〜１０．
０％と定めた。
【００１８】
【発明の作用】本発明に係わるＣｕ合金は、Ａｌ：１．
０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、場合によっ
てはＣｏ：０．５〜１０．０％、同じく場合によっては
ＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜１２．０
％、同じく場合によってはＭｎ：１．０〜１０．０％を
含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕの２種以上からなる
金属間化合物、例えば、Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ
−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−
Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくと
も１種が分散した組織を有するものとなっているので、
耐熱性および耐摩耗性に優れた熱伝導率が良好なるＣｕ
合金となり、とくに、エンジンのバルブシート，バルブ
ガイドの素材として用いた場合に、高温での耐摩耗性に
優れていると共に熱伝導性にも優れているため熱伝達が
良好なものとなることから、エンジンの高出力化と低燃
費化に寄与するものとなる。
０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、場合によっ
てはＣｏ：０．５〜１０．０％、同じく場合によっては
ＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜１２．０
％、同じく場合によってはＭｎ：１．０〜１０．０％を
含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕの２種以上からなる
金属間化合物、例えば、Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ
−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−
Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくと
も１種が分散した組織を有するものとなっているので、
耐熱性および耐摩耗性に優れた熱伝導率が良好なるＣｕ
合金となり、とくに、エンジンのバルブシート，バルブ
ガイドの素材として用いた場合に、高温での耐摩耗性に
優れていると共に熱伝導性にも優れているため熱伝達が
良好なものとなることから、エンジンの高出力化と低燃
費化に寄与するものとなる。
【００１９】
【実施例】実施例１〜９，１２；比較例１，２，５ 高周波誘導溶解炉を用い、黒鉛るつぼ内で、表１，２，
３の実施例１〜９，１２および表４，５の比較例１，
２，５に示す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、鋳造
してインゴットとした後、各インゴットに対し７８０℃
で熱間鍛造および熱間押出し加工を施し、次いで、各押
出し素材に対し切削加工を施すことによって、本発明例
１〜９，１２のバルブシートおよび比較例１，２，５の
バルブシートを製作した。そして、これらのバルブシー
トを耐摩耗性評価用の模擬シリンダヘッド（ＪＩＳ Ａ
Ｃ４Ｂ 製）に圧入した。
３の実施例１〜９，１２および表４，５の比較例１，
２，５に示す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、鋳造
してインゴットとした後、各インゴットに対し７８０℃
で熱間鍛造および熱間押出し加工を施し、次いで、各押
出し素材に対し切削加工を施すことによって、本発明例
１〜９，１２のバルブシートおよび比較例１，２，５の
バルブシートを製作した。そして、これらのバルブシー
トを耐摩耗性評価用の模擬シリンダヘッド（ＪＩＳ Ａ
Ｃ４Ｂ 製）に圧入した。
【００２０】実施例１０，１３，１５；比較例３，６，
８ 高周波誘導溶解炉を用い、黒鉛るつぼ内で、表２，３の
実施例１０，１３，１５および表４，５の比較例３，
６，８に示す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、各合
金溶湯をガスアトマイズによって粉末化し、脱水処理お
よび粒度分布調整を行って粉末冶金用の粉末とした後、
各粉末に潤滑剤を添加し、成形した後に脱ろうおよび焼
結を行って、本発明例１０，１３，１５のバルブシート
および比較例３，６，８のバルブシートを製作した。そ
して、これらのバルブシートを耐摩耗性評価用の模擬シ
リンダヘッド（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ 製）に圧入した。
８ 高周波誘導溶解炉を用い、黒鉛るつぼ内で、表２，３の
実施例１０，１３，１５および表４，５の比較例３，
６，８に示す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、各合
金溶湯をガスアトマイズによって粉末化し、脱水処理お
よび粒度分布調整を行って粉末冶金用の粉末とした後、
各粉末に潤滑剤を添加し、成形した後に脱ろうおよび焼
結を行って、本発明例１０，１３，１５のバルブシート
および比較例３，６，８のバルブシートを製作した。そ
して、これらのバルブシートを耐摩耗性評価用の模擬シ
リンダヘッド（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ 製）に圧入した。
【００２１】実施例１１，１４，１６；比較例４，７ 高周波誘導溶解炉を用い、黒鉛るつぼ内で、表３の実施
例１１，１４，１６および表４，５の比較例４，７に示
す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、各合金溶湯をガ
スアトマイズによって粉末化し、脱水処理および脱ガス
処理ならびに粒度調整を行って肉盛り用の粉末とした。
そして、耐摩耗性評価用模擬シリンダヘッド素材（ＪＩ
Ｓ ＡＣ４Ｂ 製）のバルブシート相当部分にこれらの
粉末をＣＯ２レーザーを使って肉盛りした。その後機械
加工を行って、実施例１１，１４，１６および比較例
４，７のバルブシートをそなえたシリンダヘッドを作製
した。
例１１，１４，１６および表４，５の比較例４，７に示
す組成を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、各合金溶湯をガ
スアトマイズによって粉末化し、脱水処理および脱ガス
処理ならびに粒度調整を行って肉盛り用の粉末とした。
そして、耐摩耗性評価用模擬シリンダヘッド素材（ＪＩ
Ｓ ＡＣ４Ｂ 製）のバルブシート相当部分にこれらの
粉末をＣＯ２レーザーを使って肉盛りした。その後機械
加工を行って、実施例１１，１４，１６および比較例
４，７のバルブシートをそなえたシリンダヘッドを作製
した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】摩耗試験例 耐摩耗性評価については、模擬エンジン試験機を用い
て、上記実施例１〜１６，比較例１〜８のバルブシート
をそなえた各模擬シリンダヘッドを組み込み、回転数：
３５００ｒｐｍ，温度：２５０℃，時間：２０時間の条
件で試験を行い、試験後のバルブシート摩耗量を測定し
た。これらの摩耗量データおよび摩耗評価後のバルブシ
ート外観状況について、表１ないし表５に示した。
て、上記実施例１〜１６，比較例１〜８のバルブシート
をそなえた各模擬シリンダヘッドを組み込み、回転数：
３５００ｒｐｍ，温度：２５０℃，時間：２０時間の条
件で試験を行い、試験後のバルブシート摩耗量を測定し
た。これらの摩耗量データおよび摩耗評価後のバルブシ
ート外観状況について、表１ないし表５に示した。
【００２８】表１ないし表３に示す結果より明らかなよ
うに、本発明例１〜１６のバルブシートではいずれも摩
耗量が少ないものとなっていて優れた高温耐摩耗性を示
し、摩耗評価後の外観も正常であってバルブに対する損
傷をも与えがたいものとなっていた。
うに、本発明例１〜１６のバルブシートではいずれも摩
耗量が少ないものとなっていて優れた高温耐摩耗性を示
し、摩耗評価後の外観も正常であってバルブに対する損
傷をも与えがたいものとなっていた。
【００２９】また、ほぼ同じ組成の溶製材（例えば、実
施例３，７）と焼結材（例えば、実施例１３，１５）と
を比べてみても耐摩耗性には大差のないことが認めら
れ、焼結材の場合は粉末を準備する手間はかかるもの
の、製品が最終形状に近い形状（ｎｅａｒ−ｎｅｔ−ｓ
ｈａｐｅ）で製作できるため、溶製材の場合のように押
出し加工や仕上げ加工等のロスが少ないといったメリッ
トがある。
施例３，７）と焼結材（例えば、実施例１３，１５）と
を比べてみても耐摩耗性には大差のないことが認めら
れ、焼結材の場合は粉末を準備する手間はかかるもの
の、製品が最終形状に近い形状（ｎｅａｒ−ｎｅｔ−ｓ
ｈａｐｅ）で製作できるため、溶製材の場合のように押
出し加工や仕上げ加工等のロスが少ないといったメリッ
トがある。
【００３０】また、ほぼ同一組成の溶製材（例えば、実
施例５，９）と肉盛り材（例えば、実施例１４，１６）
とを比べてみると、肉盛り材の方が摩耗量が若干少な
く、摩耗特性が良いものとなっている。これは、肉盛り
材が熱伝導度の高いアルミニウム合金製シリンダヘッド
で冷却されて急冷組織となり、肉盛りしたままであって
も微細組織となって耐摩耗性を向上させたり、熱処理に
より金属間化合物を析出させる場合でも核生成数が多く
なり、微細な析出物が分散して、耐摩耗性を向上させる
ことができることによると考えられる。
施例５，９）と肉盛り材（例えば、実施例１４，１６）
とを比べてみると、肉盛り材の方が摩耗量が若干少な
く、摩耗特性が良いものとなっている。これは、肉盛り
材が熱伝導度の高いアルミニウム合金製シリンダヘッド
で冷却されて急冷組織となり、肉盛りしたままであって
も微細組織となって耐摩耗性を向上させたり、熱処理に
より金属間化合物を析出させる場合でも核生成数が多く
なり、微細な析出物が分散して、耐摩耗性を向上させる
ことができることによると考えられる。
【００３１】これに対して、比較例１，３，４，５のバ
ルブシートのように、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｏ含有量がそれぞ
れ本発明の範囲よりも少ないと、本発明合金に比べて摩
耗量が多いものとなっている。また、反対に、比較例２
のバルブシートのように、Ａｌ，Ｔｉ含有量が本発明の
範囲よりも多いと、通常の摩耗量は少ないものの、脆化
することによって、摩耗試験後に表面にピッティング
（虫くい状の摩耗痕）が見られるようになる。
ルブシートのように、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｏ含有量がそれぞ
れ本発明の範囲よりも少ないと、本発明合金に比べて摩
耗量が多いものとなっている。また、反対に、比較例２
のバルブシートのように、Ａｌ，Ｔｉ含有量が本発明の
範囲よりも多いと、通常の摩耗量は少ないものの、脆化
することによって、摩耗試験後に表面にピッティング
（虫くい状の摩耗痕）が見られるようになる。
【００３２】また、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎを添加する場合に
ついても、実施例と比較例との比較で添加の効果が認め
られるが、本発明の範囲よりも少ないと効果はなく、比
較例６，７のバルブシートのように本発明の範囲よりも
多いとピッティングなどが発生していることが認められ
た。
ついても、実施例と比較例との比較で添加の効果が認め
られるが、本発明の範囲よりも少ないと効果はなく、比
較例６，７のバルブシートのように本発明の範囲よりも
多いとピッティングなどが発生していることが認められ
た。
【００３３】さらに、比較例８のバルブシートのよう
に、組成的には本発明の範囲内であっても組織中に金属
間化合物が析出分散していないものは摩耗量が多く、耐
摩耗性が劣ることから、本発明では、金属間化合物の析
出分散による効果が認められた。
に、組成的には本発明の範囲内であっても組織中に金属
間化合物が析出分散していないものは摩耗量が多く、耐
摩耗性が劣ることから、本発明では、金属間化合物の析
出分散による効果が認められた。
【００３４】このように、本発明実施例のＣｕ合金は、
高温で優れた耐摩耗性を示した。また、この実施例で
は、バルブシートを中心に例示して説明したが、鋳造−
鍛造−押出し加工の工程や、焼結などによって、バルブ
ガイドを製作することもでき、その他同様の特性が要求
されるエンジン用等々の摺動部材にも適用することが可
能であって、利用範囲は大きいものである。
高温で優れた耐摩耗性を示した。また、この実施例で
は、バルブシートを中心に例示して説明したが、鋳造−
鍛造−押出し加工の工程や、焼結などによって、バルブ
ガイドを製作することもでき、その他同様の特性が要求
されるエンジン用等々の摺動部材にも適用することが可
能であって、利用範囲は大きいものである。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係わるＣｕ合金は、Ａｌ：１．
０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、場合によっ
てはＣｏ：０．５〜１０．０％、同じく場合によっては
ＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜１２．０
％、同じく場合によってはＭｎ：１．０〜１０．０％を
含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕの２種以上からなる
金属間化合物、例えば，Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ
−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−
Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくと
も１種が分散した組織を有するものとなっているので、
耐熱性および耐摩耗性に優れた熱伝導率が良好なるＣｕ
合金となり、とくに、エンジンのバルブシート，バルブ
ガイドの素材として用いた場合に、高温での耐摩耗性に
優れていると共に、相手材バルブに対する攻撃性も小さ
く、高温耐摩耗性に優れているだけでなく熱伝導率も大
きく熱伝達性に優れているため、エンジンの高出力化と
低燃費化に寄与するものとなり、その他同様の特性が要
求される各種摺動部材等の素材として適したものである
という著しく優れた効果がもたらされる。
０〜１５．０％、Ｔｉ：０．３〜８．０％、場合によっ
てはＣｏ：０．５〜１０．０％、同じく場合によっては
ＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．５〜１２．０
％、同じく場合によってはＭｎ：１．０〜１０．０％を
含有し、残部Ｃｕおよび不純物からなる組成を有し、Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕの２種以上からなる
金属間化合物、例えば，Ａｌ−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｔｉ，Ｃｏ
−Ｔｉ，Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｎｉ−Ａｌ，Ａｌ−
Ｔｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｃｕ−Ｃｏ，Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ａｌ等よりなる金属間化合物のうち少なくと
も１種が分散した組織を有するものとなっているので、
耐熱性および耐摩耗性に優れた熱伝導率が良好なるＣｕ
合金となり、とくに、エンジンのバルブシート，バルブ
ガイドの素材として用いた場合に、高温での耐摩耗性に
優れていると共に、相手材バルブに対する攻撃性も小さ
く、高温耐摩耗性に優れているだけでなく熱伝導率も大
きく熱伝達性に優れているため、エンジンの高出力化と
低燃費化に寄与するものとなり、その他同様の特性が要
求される各種摺動部材等の素材として適したものである
という著しく優れた効果がもたらされる。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ａｌ：１．０〜１５．０％、
Ｔｉ：０．３〜８．０％、残部Ｃｕおよび不純物からな
る組成を有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕの２種以上からなる金
属間化合物のうち少なくとも１種が分散した組織を有す
ることを特徴とする高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金。 - 【請求項２】 Ｃｏ：０．５〜１０．０％を含有し、Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物
のうち少なくとも１種が分散した組織を有する請求項１
に記載の高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金。 - 【請求項３】 ＦｅおよびＮｉの１種または２種：０．
５〜１２．０％を含有し、Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｕの２種以上からなる金属間化合物のうち少なく
とも１種が分散した組織を有する請求項１または２に記
載の高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金。 - 【請求項４】 Ｍｎ：１．０〜１０．０％を含有した請
求項１，２または３のいずれかに記載の高温耐摩耗性に
優れたＣｕ合金。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1767093A JPH06228682A (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金 |
| US08/189,780 US5468310A (en) | 1993-02-01 | 1994-02-01 | High temperature abrasion resistant copper alloy |
| US08/610,913 US6037067A (en) | 1993-02-01 | 1996-03-05 | High temperature abrasion resistant copper alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1767093A JPH06228682A (ja) | 1993-02-04 | 1993-02-04 | 高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228682A true JPH06228682A (ja) | 1994-08-16 |
Family
ID=11950295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1767093A Pending JPH06228682A (ja) | 1993-02-01 | 1993-02-04 | 高温耐摩耗性に優れたＣｕ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06228682A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110284025A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-09-27 | 江西省鹰潭铜产业工程技术研究中心 | 一种铝青铜材料及其制备方法 |
| JPWO2023223782A1 (ja) * | 2022-05-19 | 2023-11-23 | ||
| CN119082587A (zh) * | 2024-08-23 | 2024-12-06 | 大连理工大学 | 一种原位合成TiB2相增强的Cu-Ni-Co-Al-Ti-Fe-B系耐磨高温铜合金及其制备方法 |
-
1993
- 1993-02-04 JP JP1767093A patent/JPH06228682A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110284025A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-09-27 | 江西省鹰潭铜产业工程技术研究中心 | 一种铝青铜材料及其制备方法 |
| JPWO2023223782A1 (ja) * | 2022-05-19 | 2023-11-23 | ||
| US12595754B2 (en) | 2022-05-19 | 2026-04-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sliding member and internal combustion engine |
| CN119082587A (zh) * | 2024-08-23 | 2024-12-06 | 大连理工大学 | 一种原位合成TiB2相增强的Cu-Ni-Co-Al-Ti-Fe-B系耐磨高温铜合金及其制备方法 |
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