[發明專利]青銅合金及其制造方法、使用青銅合金的滑動構件

有效

• 申請號: 201410157312.3
• 申請日: 2008-11-14
• 公開（公告）號: CN104018024A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 舟木克之;小林武;丸山徹;岡根利光;明石巖
• 申請（專利權）人: 株式會社明石合銅
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 武也平;趙郁軍

本發明是申請號為200880129032.4、申請日為2008年11月14日、發明名稱為“青銅合金及其制造方法、使用青銅合金的滑動構件”的專利申請之分案申請。

技術領域

本發明涉及為低鉛或無鉛且可發揮優良的摩擦磨損特性的新型青銅合金及其制造方法，還涉及使用所涉及的青銅合金的滑動構件。

背景技術

關于液壓設備，正在推進小型化和高壓化、高速化等，液壓泵或馬達的汽缸體、行走部分、變速器軸承等存在在嚴酷條件下使用的傾向。例如，在挖土機等建筑機械領域使用的軸向活塞型液壓泵或馬達中，用于應對逐年嚴格的廢氣規定的催化劑等附帶設備占據動力室，使其體積持續增加。因此，不得不小型化液壓泵，如果對于小型化的液壓泵試圖要求與迄今為止等量的排出量，則需要要求在超過450bar的壓力、3000rpm的轉數的高壓、高速下的使用。

由于這種情況，對于在如液壓泵的汽缸體等的施加高表面壓力的滑動構件，正在要求在前面所述那樣的嚴酷條件下也能發揮穩定的滑動特性。因此，為了得到嚴酷條件下穩定的滑動特性，鋼活塞以及使用了銅合金作為滑動材料的汽缸體的組合是不可缺少的，作為滑動構件，也在開發將銅合金層牢固地熔覆于鋼的復合材料。

但是，在如前面所述的液壓泵的汽缸體等這樣的施加高表面壓力的滑動構件中，由于也要求高的耐燒蝕性，因此作為所述銅合金主要使用含有10質量％左右鉛的鉛青銅。銅合金中所含的鉛對于鋼材及銅合金兩者的親和力小，是付與高耐燒蝕性和耐摩損性所不可缺少的元素。在所述鉛青銅中，如果控制鉛的含量，則耐燒蝕性變低，難于用于經常在嚴酷條件下使用的液壓設備滑動構件。

另一方面，出于保護環境的觀點，正在研究降低銅合金中所含的鉛的含量的低鉛化或無鉛化。近幾年，存在禁止或減少含有以各種工業制品中所含的鉛或鎘為代表的環境負擔物質的動向，例如，如果考慮歐洲的環境規定，銅合金中所含的鉛的含量必須減少至4質量％以下。

由于這種情況，對于滑動用銅合金的低鉛化或無鉛化，正在進行各方面的研究，提出了邊控制鉛的含量邊提高滑動特性的各種滑動材料。例如，在日本特開平11-293305號公報中公開了一種為銅系或鐵系的滑動材料，分散、析出一種以上的Bi系金屬間化合物而成的滑動材料。認為該滑動材料，可實現無鉛化并且通過Bi系金屬間化合物的固體潤滑作用可改善燒蝕性。

在日本特開2002-285262號公報中，公開了在具有鋼板以及與該鋼板接合的燒結銅合金的銅系多層滑動材料中，所述燒結銅合金的組成為Sn：1.5～15質量％、Bi：1.5～15質量％、固體潤滑劑：1.5～20體積％、余量由銅構成，Bi與固體潤滑劑的體積比為0.5～2.0的銅系多層滑動材料。日本特開2002-285262號公報記載的發明也為提供不含Pb，具有與鉛青銅系的燒結合金等同或比其優良的滑動性能的銅系多層滑動材料的發明。

國際公開公報W02007/126006A1中公開了在經固溶強化的銅合金或通過固溶及化合物生成而進行了強化的銅合金中，含有0.05～1.5質量％的S，形成了Cu₂S化合物或Cu₂S化合物+ZnS化合物的滑動材料用銅合金，進一步，公開了含有O.1質量％～11.0質量％的Pb和O.1質量％以上而不到5.4質量％的Bi中的至少一種（這些沒有固溶于銅母體中），這些單獨存在或作為PbS化合物、Bi₂S₃化合物而存在的滑動材料用銅合金。該公報中記載的銅合金被認為，通過適量地含有S，可高水平地兼顧耐磨損性和耐燒蝕性，即便為嚴酷條件也可以作為滑動材料用構件而長時間使用。

進一步，在日本特開2007-297675號公報中公開了含有S、Bi、Fe（和/或Ni），分散有硫化物的鑄件用無鉛銅合金。日本特開2007-297675號公報涉及作為水龍頭金屬零件或接水栓等原材料而使用的鑄件用無鉛銅合金，實現了如下的鑄件用無鉛銅合金：在含有作為易切削性元素而有用的Bi的銅合金中，通過共存Fe和Ni，有效地在銅母體中分散硫化物并且抑制起因于Bi的鑄件氣孔的發生，即便不含對人體有害的鉛，也可發揮優良的切削性、耐壓性。