JPS6257700B2 - - Google Patents
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- JPS6257700B2 JPS6257700B2 JP59031136A JP3113684A JPS6257700B2 JP S6257700 B2 JPS6257700 B2 JP S6257700B2 JP 59031136 A JP59031136 A JP 59031136A JP 3113684 A JP3113684 A JP 3113684A JP S6257700 B2 JPS6257700 B2 JP S6257700B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
- F16D2200/0004—Materials; Production methods therefor metallic
- F16D2200/0026—Non-ferro
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
- F16D23/025—Synchro rings
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Description
本発明は耐摩耗性銅合金に関し、さらに詳しく
は、苛酷な摺動条件下において使用される機器材
料、例えば、自動車のトランスミツシヨン機構に
使用きされるシンクロナイザーリング用として優
れた耐摩耗性を有する銅合金に関する。 従来において、自動車用のシンクロナイザーリ
ングのように高荷重、高速度での厳しい摩擦環境
下において使用される材料としては高い耐摩耗性
が要求されるために、高力黄銅にSiを含有させて
Mn―SiやFe―Si等の金属間化合物を分散させた
材料や或いはアルミニウム青銅にAl―CoやCo―
Si等の金属間化合物を分散させた材料が知られて
いる。 しかして、最近になつて、作動油の低粘土化傾
向に対応して、さらに、耐摩耗性を向上させるた
めにCuにTi，Cr，Co，Zr，Ｖ等の元素を含有さ
せた材料が提案されている。しかしながら、Cu
にTi，Cr，Co，Zr，Ｖ等の元素を微量含有して
いる銅合金は、これらの元素が含有されていない
銅合金に比較して溶湯の温度が上昇し、スラグ発
生量が増加し、さらに、これら元素の含有量を増
加した場合には、大気溶解は困難となり、真空溶
解法或いは雰囲気溶解法を採用しなければなら
ず、その他の問題点として、溶湯の流動性が低下
することにより鋳造性の低下が挙げられ、このこ
とは、半連続鋳造法による場合には鋳塊表面状況
および結晶成長の不均一等鋳塊の品質に与える影
響が大きい。 このような問題点の対策として、溶湯温度を上
昇させることが考えられるが、AIやZnを多量に
含有する銅合金ではヒユームの発生を抑えること
ができないので、溶湯温度を上昇させることには
困難性がある。 本発明は以上説明したような耐摩耗性銅合金の
状況に鑑み鋭意研究の結果なされたものであり、
即ち、耐摩耗性は従来の銅合金としてTi，Cr，
Co，Zr，Ｖ等を含有するものと同等かそれ以上
であつて、溶湯の流動性が良好であり、かつ、鋳
造性にも優れた耐摩耗性銅合金を開発したのであ
る。 本発明に係る耐摩耗性銅合金は、 (1) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第１の発明とし、 (2) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Sn0.05〜2wt
％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第２の発明とし、 (3) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Ni0.2〜2wt
％、Sn0.05〜2wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第３の発明とする３つの発明より
なるものである。 本発明に係る耐摩耗性銅合金について詳細に説
明する。 先ず、本発明に係る耐摩耗性銅合金の含有成分
および成分割合について説明する。 Znは耐摩耗性および耐衝撃性を付与する元素
であり、Al含有量との関係もあるが、含有量が
10wt％未満ではこのような効果が少なく、ま
た、30wt％を超えて含有されるとヒユームを発
生するようになる。よつて、Zn含有量は10〜
30wt％とする。 Alは母相強化に対してはZnより効果のある元
素であり、後述する金属間化合物は柔かい母相に
分散している場合よりも硬い母相に分散している
場合の方が耐摩耗性に優れるので、Zn含有と同
時にAlを多量に含有させることは好ましいが、
AlのZn当量が６と高いためγ相の析出を抑制す
る必要があり、Al含有量は5wt％未満ではこのよ
うな効果が少なく、また、10wt％を越えて含有
されるとγ相の析出を抑制することができない。
よつて、Al含有量は５〜10wt％とする。 Fe，SiはSiと化合してMn5Si3やFe3Si等の金属
間化合物の他にFe―Mn―Si系３元金属間化合物
を形成し、Mn5Si3やFe3Siを単独に含む場合より
も耐摩耗性に優れており、また、Fe―Mn―Si系
３元金属間化合物のFe／Si，Mn／Siの重量比は
0.3〜14とし、かつ、含有量が１〜12wt％とする
ことにより耐摩耗性が優れていることがわかつ
た。従つて、Fe，Mnの含有量が0.5wt％未満で
はこの効果は少なく、また、5wt％を越えて含有
されると効果が飽和してしまいそれ以上含有させ
ることは無駄である。よつて、Fe含有量は0.5〜
5wt％、Mn含有量は0.5〜5wt％とする。 Siは金属間化合物を形成するのに必要な量を越
える分は、一部母相に固溶し、母相強度を改善す
る効果と、残部が晶出し、耐摩耗性を向上する効
果があり、含有量が1wt％未満ではこのような効
果が少なく、また、6wt％を越える含有量では効
果が飽和してしまう。よつて、Si含有量は１〜
6wt％とする。 Snは耐摩耗性および耐蝕性を改善する効果を
付与する元素であり、含有量が0.05〜2wt％にお
いて耐摩耗性が顕著となるのである。 また、これらの含有元素以外にNiを0.2〜2wt％
含有させることも可能であり、このNiは負のZn
当量を有し、母相の強化と晶出する金属間化合物
の成長を抑制する元素で、含有量が0.2wt％未満
ではこのような効果は少なく、また、2wt％を越
えると効果が飽和してしまう。よつて、Ni含有
量は0.2〜2wt％とする。 次に、本発明に係る耐摩耗性銅合金の実施例を
説明する。 実施例 １ 第１表の含有成分および成分割合となるように
高周波溶解炉において、Cuの２／３を炉に投入
して溶解し（Niを含有させる場合には同時に投
入する。）、次いで、Fe，Mn，Siの順に炉に投入
して溶解し（Ti，Zr，Co，Zr，Ｖを含有させる
場合にはSi投入後に投入する。）、次に、AlとCu
残部を投入し、続いて、Sn，Znの順に投入して
溶製を行ない、金型に鋳造して、スラグ発生量、
湯流れ性を第１図ａ，ｂに示す湯流れ性試験金型
により試験を行なつた。第１図ａ，ｂにおいて、
１は鋳込口、２は堰、３は湯溜、４は測長部であ
る。 スラグ発生量、湯流れ性試験結果を第２表に示
す。 この第２表から本発明に係る耐摩耗性銅合金は
比較合金に比べて優れた溶解・鋳造性を示すこと
がわかる。
は、苛酷な摺動条件下において使用される機器材
料、例えば、自動車のトランスミツシヨン機構に
使用きされるシンクロナイザーリング用として優
れた耐摩耗性を有する銅合金に関する。 従来において、自動車用のシンクロナイザーリ
ングのように高荷重、高速度での厳しい摩擦環境
下において使用される材料としては高い耐摩耗性
が要求されるために、高力黄銅にSiを含有させて
Mn―SiやFe―Si等の金属間化合物を分散させた
材料や或いはアルミニウム青銅にAl―CoやCo―
Si等の金属間化合物を分散させた材料が知られて
いる。 しかして、最近になつて、作動油の低粘土化傾
向に対応して、さらに、耐摩耗性を向上させるた
めにCuにTi，Cr，Co，Zr，Ｖ等の元素を含有さ
せた材料が提案されている。しかしながら、Cu
にTi，Cr，Co，Zr，Ｖ等の元素を微量含有して
いる銅合金は、これらの元素が含有されていない
銅合金に比較して溶湯の温度が上昇し、スラグ発
生量が増加し、さらに、これら元素の含有量を増
加した場合には、大気溶解は困難となり、真空溶
解法或いは雰囲気溶解法を採用しなければなら
ず、その他の問題点として、溶湯の流動性が低下
することにより鋳造性の低下が挙げられ、このこ
とは、半連続鋳造法による場合には鋳塊表面状況
および結晶成長の不均一等鋳塊の品質に与える影
響が大きい。 このような問題点の対策として、溶湯温度を上
昇させることが考えられるが、AIやZnを多量に
含有する銅合金ではヒユームの発生を抑えること
ができないので、溶湯温度を上昇させることには
困難性がある。 本発明は以上説明したような耐摩耗性銅合金の
状況に鑑み鋭意研究の結果なされたものであり、
即ち、耐摩耗性は従来の銅合金としてTi，Cr，
Co，Zr，Ｖ等を含有するものと同等かそれ以上
であつて、溶湯の流動性が良好であり、かつ、鋳
造性にも優れた耐摩耗性銅合金を開発したのであ
る。 本発明に係る耐摩耗性銅合金は、 (1) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第１の発明とし、 (2) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Sn0.05〜2wt
％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第２の発明とし、 (3) Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Ni0.2〜2wt
％、Sn0.05〜2wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を
１〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／
Siの重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする耐摩
耗性銅合金を第３の発明とする３つの発明より
なるものである。 本発明に係る耐摩耗性銅合金について詳細に説
明する。 先ず、本発明に係る耐摩耗性銅合金の含有成分
および成分割合について説明する。 Znは耐摩耗性および耐衝撃性を付与する元素
であり、Al含有量との関係もあるが、含有量が
10wt％未満ではこのような効果が少なく、ま
た、30wt％を超えて含有されるとヒユームを発
生するようになる。よつて、Zn含有量は10〜
30wt％とする。 Alは母相強化に対してはZnより効果のある元
素であり、後述する金属間化合物は柔かい母相に
分散している場合よりも硬い母相に分散している
場合の方が耐摩耗性に優れるので、Zn含有と同
時にAlを多量に含有させることは好ましいが、
AlのZn当量が６と高いためγ相の析出を抑制す
る必要があり、Al含有量は5wt％未満ではこのよ
うな効果が少なく、また、10wt％を越えて含有
されるとγ相の析出を抑制することができない。
よつて、Al含有量は５〜10wt％とする。 Fe，SiはSiと化合してMn5Si3やFe3Si等の金属
間化合物の他にFe―Mn―Si系３元金属間化合物
を形成し、Mn5Si3やFe3Siを単独に含む場合より
も耐摩耗性に優れており、また、Fe―Mn―Si系
３元金属間化合物のFe／Si，Mn／Siの重量比は
0.3〜14とし、かつ、含有量が１〜12wt％とする
ことにより耐摩耗性が優れていることがわかつ
た。従つて、Fe，Mnの含有量が0.5wt％未満で
はこの効果は少なく、また、5wt％を越えて含有
されると効果が飽和してしまいそれ以上含有させ
ることは無駄である。よつて、Fe含有量は0.5〜
5wt％、Mn含有量は0.5〜5wt％とする。 Siは金属間化合物を形成するのに必要な量を越
える分は、一部母相に固溶し、母相強度を改善す
る効果と、残部が晶出し、耐摩耗性を向上する効
果があり、含有量が1wt％未満ではこのような効
果が少なく、また、6wt％を越える含有量では効
果が飽和してしまう。よつて、Si含有量は１〜
6wt％とする。 Snは耐摩耗性および耐蝕性を改善する効果を
付与する元素であり、含有量が0.05〜2wt％にお
いて耐摩耗性が顕著となるのである。 また、これらの含有元素以外にNiを0.2〜2wt％
含有させることも可能であり、このNiは負のZn
当量を有し、母相の強化と晶出する金属間化合物
の成長を抑制する元素で、含有量が0.2wt％未満
ではこのような効果は少なく、また、2wt％を越
えると効果が飽和してしまう。よつて、Ni含有
量は0.2〜2wt％とする。 次に、本発明に係る耐摩耗性銅合金の実施例を
説明する。 実施例 １ 第１表の含有成分および成分割合となるように
高周波溶解炉において、Cuの２／３を炉に投入
して溶解し（Niを含有させる場合には同時に投
入する。）、次いで、Fe，Mn，Siの順に炉に投入
して溶解し（Ti，Zr，Co，Zr，Ｖを含有させる
場合にはSi投入後に投入する。）、次に、AlとCu
残部を投入し、続いて、Sn，Znの順に投入して
溶製を行ない、金型に鋳造して、スラグ発生量、
湯流れ性を第１図ａ，ｂに示す湯流れ性試験金型
により試験を行なつた。第１図ａ，ｂにおいて、
１は鋳込口、２は堰、３は湯溜、４は測長部であ
る。 スラグ発生量、湯流れ性試験結果を第２表に示
す。 この第２表から本発明に係る耐摩耗性銅合金は
比較合金に比べて優れた溶解・鋳造性を示すこと
がわかる。
【表】
【表】
【表】
実施例 ２
第３表に示す含有成分および成分割合の銅合金
となるように、高周波溶解炉において、実施例１
で示した順序により銅合金を溶製し、金型に鋳造
し、60mmｔ×60mmｗ×140mmｌの鋳塊を製造し
た。 次にこの鋳塊から８mmｔ×25mmｗ×50mmｌの試
験片を作製し、＃1000エメリーペーパーで研磨
後、大越式摩耗試験機による摩耗試験を行ない、
比摩耗量を算出した。 摩耗試験条件 相手材：SCM―21 浸炭焼入れ 摩擦距離：400m 最終荷重：3.2Kg 摩擦速度：1.64〜4.36m／ｓ 第２図に磨耗試験結果を示すが、本発明に係る
耐摩耗性銅合金は、比較合金に比べて同等以上の
耐摩耗性を示していることがわかる。
となるように、高周波溶解炉において、実施例１
で示した順序により銅合金を溶製し、金型に鋳造
し、60mmｔ×60mmｗ×140mmｌの鋳塊を製造し
た。 次にこの鋳塊から８mmｔ×25mmｗ×50mmｌの試
験片を作製し、＃1000エメリーペーパーで研磨
後、大越式摩耗試験機による摩耗試験を行ない、
比摩耗量を算出した。 摩耗試験条件 相手材：SCM―21 浸炭焼入れ 摩擦距離：400m 最終荷重：3.2Kg 摩擦速度：1.64〜4.36m／ｓ 第２図に磨耗試験結果を示すが、本発明に係る
耐摩耗性銅合金は、比較合金に比べて同等以上の
耐摩耗性を示していることがわかる。
【表】
【表】
以上説明したように、本発明に係る耐摩耗性銅
合金は上記の構成を有しているものであるから、
溶解、鋳造性に優れ、耐摩耗性にも優れ、特に、
自動車等のシンクロナイザーリング用材料として
好適なものである。
合金は上記の構成を有しているものであるから、
溶解、鋳造性に優れ、耐摩耗性にも優れ、特に、
自動車等のシンクロナイザーリング用材料として
好適なものである。
第１図は湯流れ性試験金型の平面図と側面図、
第２図は摩耗速度と比摩耗量との関係を示す図で
ある。
第２図は摩耗速度と比摩耗量との関係を示す図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を１
〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／Siの
重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよび不可
避不純物からなることを特徴とする耐摩耗性銅合
金。 ２ Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Sn0.05〜2wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を１
〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／Siの
重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよび不可
避不純物からなることを特徴とする耐摩耗性銅合
金。 ３ Zn10〜30wt％、A15〜10wt％、Mn0.5〜5wt
％、Fe0.5〜5wt％、Si1〜6wt％、Ni0.2〜2wt
％、Sn0.05〜2wt％ を含有し、かつ、Fe―Mn―Si系３元化合物を１
〜12wt％含み、この化合物のFe／Si，Mn／Siの
重量比が夫々0.3〜14であり、残部Cuおよび不可
避不純物からなることを特徴とする耐摩耗性銅合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031136A JPS60174843A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 耐摩耗性銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59031136A JPS60174843A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 耐摩耗性銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174843A JPS60174843A (ja) | 1985-09-09 |
| JPS6257700B2 true JPS6257700B2 (ja) | 1987-12-02 |
Family
ID=12323017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59031136A Granted JPS60174843A (ja) | 1984-02-21 | 1984-02-21 | 耐摩耗性銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010079840A1 (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-15 | オイレス工業株式会社 | 摺動部材用高力黄銅合金および摺動部材 |
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-
1984
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