JP2003119527A

JP2003119527A - 摺動部用無鉛銅合金

Info

Publication number: JP2003119527A
Application number: JP2001314994A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakajima; 邦夫中島; Riyouichi Ishikane; 良一石金; Wataru Yago; 亘矢後; Kenichi Ichida; 賢一市田; Kazuo Takeuchi; 和夫竹内
Original assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Current assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】無鉛化への対応が可能であり、被削性と耐焼
付性を確保し、さらに、耐摩耗性をも向上させた摺動部
用無鉛銅合金を提供する。【解決手段】重量％で、Ｚｎ：２０〜４５％、Ｂｉ：
０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有し、残部がＣ
ｕ及び不純物よりなる耐焼付性に優れた摺動部用無鉛銅
合金を構成した。【効果】従来の摺動部用材料として使用されているＣ
ｕ−Ｚｎ系（ＣＡＣ２０２相当材）やＣｕ−Ｚｎ−Ｐｂ
系（ＤＩＮ規格ＣｕＺｎ４０Ｐｂ２相当材）よりは優
れた耐焼付性及び耐摩耗性を有している。また、Ｐｂを
含有していないので、無鉛化への対応が可能である。し
かも、本出願人が先に開発したＳｎ添加無鉛快削黄銅合
金（特開平７−３１０１３３号発明合金）よりも優れた
耐焼付性と耐摩耗性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐焼付性及び耐摩
耗性に優れた摺動部用無鉛銅合金に係わる。主たる使用
用途としては、油圧ユニットに組み込まれるシリンダー
ブロックやピストンシュー、バルブプレート、オートマ
チックトランスミッション用ベアリングやプレート、カ
ーエアコン用斜板等がある。

【０００２】

【従来の技術】現在、摺動部用材料として、Ｃｕ-Ｚｎ
系（ＣＡＣ２０２〜２０３）、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｐｂ系（Ｄ
ＩＮ規格材ＣｕＺｎ４０Ｐｂ２等）が使用されてお
り、被削性が良く、耐焼付性が良いとされている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかしながら、近年、Ｐｂの有毒性が問わ
れており、環境問題及び人体に及ぼす影響が懸念されて
いる中、Ｐｂの使用規制が厳しくなっている。前述のＣ
ｕ−Ｚｎ系（ＣＡＣ２０２〜２０３）、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｐ
ｂ系（ＤＩＮ規格材ＣｕＺｎ４０Ｐｂ２等）の材料
は、Ｐｂを含有しているため無鉛化への対応が困難であ
る。

【０００４】また、油圧機器及びミッションの高性能化
や、カーエアコンの高回転化などにより、従来の摺動部
用材料では、耐摩耗性が不足してきている。

【０００５】一方、本願出願人は、先に、無鉛快削黄銅
合金として、特願平６−１２３２１３号（特開平７−３
１０１３３号）合金を開発したが、この合金で必須とし
て添加されるＳｎ元素は、摺動部材としても適応される
が、主に脱亜鉛腐食を防止することを目的としており、
上記した高性能化や高回転化の摺動部の摺動用材料とし
ては満足し得ないものであった。

【０００６】本発明は、上記の実情に鑑み開発されたも
ので、無鉛化への対応が可能であり、被削性と耐焼付性
を確保し、さらに、耐摩耗性をも向上させた摺動部用無
鉛銅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】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、重量％で、Ｚｎ：２０〜４５％、Ｂ
ｉ：０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有し、残部
がＣｕ及び不純物よりなる耐焼付性に優れた摺動部用無
鉛銅合金を構成した。

【０００８】また、重量％で、（ａ）Ｚｎ：２０〜４５
％、Ｂｉ：０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有
し、更に、（ｂ）Ｎｉ：４％以下，Ｓｉ：３％以下，Ａ
ｌ：６％以下，Ｓｂ：１％以下よりなる群から選ばれる
少なくとも１種以上の元素を含有し、残部がＣｕ及び不
純物よりなる耐焼付性に優れた摺動部用無鉛銅合金をも
構成した。

【０００９】さらに、重量％で、（ａ）Ｚｎ：２０〜４
５％、Ｂｉ：０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有
し、更に、（ｂ）Ｎｉ：４％以下，Ｓｉ：３％以下，Ａ
ｌ：６％以下，Ｓｂ：１％以下よりなる群から選ばれる
少なくとも１種以上の元素と、（ｃ）Ｆｅ：３％以下，
Ｃｏ：３％以下，Ｔｉ：３％以下，Ｍｏ：１％以下，Ｃ
ｒ：１％以下，Ｚｒ：２％以下，Ｎｂ：１％以下，Ｖ：
１％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種以上の
元素とを含有し、残部がＣｕ及び不純物よりなる耐焼付
性及び耐摩耗性に優れた摺動部用無鉛銅合金をも構成し
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明合金の構成成分につ
いて、その作用と含有量の限定理由について説明する。

【００１１】１．ＺｎＺｎは、マトリックスに固溶して材料の強度を向上させ
るので、最低２０ｗｔ％必要である。しかし、４５ｗｔ
％を超えると脆弱なγ相が析出してくる。またＺｎは蒸
気圧が高いため、溶解時の酸化やガス吸収を防止する。

【００１２】２．ＢｉＢｉの添加は、本発明合金の被削性及び耐焼付性を左右
する。Ｐｂと基本特性が類似しているＢｉは、低融点元
素のため、摺動による発熱に対し、優れた自己潤滑性を
発揮し、焼付を防止する。また、合金のマトリックスに
ほとんど固溶せず粒状に点在しており、切削時に合金素
地がＢｉ粒子で剪断されるため、切粉が細かく切削性が
改善される。

【００１３】３．ＭｎＭｎは、溶湯内の酸素を除去（脱酸）し、湯流れ及び溶
湯の品位を向上させると共に、延性を改善する。合金中
のＭｎは、マトリックスに均一に晶出し、合金の耐摩耗
性を改善させる。さらに、（ｂ）Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｓ
ｂ群、及び（ｃ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｖ群からなる元素と全量または一部が結合
し、金属間化合物を形成し、耐摩耗性を大幅に改善す
る。

【００１４】４．（ｂ）Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ群（ｂ）Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ群の添加は、マトリックスを強
化すると共に、Ｍｎまたは（ｃ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｍ
ｏ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ群と結合して、硬い金属間化
合物を生成し、耐摩耗性，耐焼付性を向上させる。添加
量が所定量より多いとハードスポットを生成し、被削性
や摩耗特性を損なう。

【００１５】５．（ｃ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ群（ｃ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ
群の添加は、結晶粒を微細化し、伸びを改善すると共
に、Ｍｎまたは（ｂ）Ｎｉ，Ｓｉ，Ａｌ群と結合して、
硬い金属間化合物を生成し、耐摩耗性を向上させる。添
加量が所定量より多いとハードスポットを生成し、被削
性や摩耗特性を損なう。

【００１６】６．ＳｂＳｂは、Ｂｉと共に被削性と耐焼付性を向上させるが、
１％を超えると靱性を損なう。

【００１７】

【実施例】（１）供試材本発明実施例材料を表１に示し、比較例材料を表２に示
した。この表１及び表２に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．１
０、及びＮｏ．Ａ〜Ｎｏ．Ｃの成分からなる合金を、高
周波誘導炉にて溶製した。その合金を、φ５５×１００
Ｌ金型、及びＪＩＳＥ号供試材に鋳造した。

【表１】

【表２】

【００１８】（２）引張試験，硬さ試験各材質のＪＩＳＥ号供試材から、ＪＩＳＺ２２
０１１４Ａ号引張試験片（硬度片付）を機械加工し、
各試験を行った。その結果を表３に示す。

【表３】

【００１９】（３）摩耗試験表１及び表２の合金１３種類を、φ５５×１００Ｌ素材
から図１の試験片に加工した。相手材として図２に示す
形状の試験片を用い、スラスト摩耗試験を表４に示す２
種類の評価方法で行い、その結果を表５に示した。

【表４】

【表５】

【００２０】

【発明の効果】表５の結果から分かるように、本発明実
施例合金はいずれも、従来の摺動部用材料として使用さ
れているＣｕ−Ｚｎ系（ＣＡＣ２０２相当材）やＣｕ−
Ｚｎ−Ｐｂ系（ＤＩＮ規格ＣｕＺｎ４０Ｐｂ２相当
材）よりは優れた耐焼付性及び耐摩耗性を有している。
また、Ｐｂを含有していないので、無鉛化への対応が可
能である。しかも、本出願人が先に開発したＳｎ添加無
鉛快削黄銅合金（特開平７−３１０１３３号発明合金）
よりも優れた耐焼付性と耐摩耗性を有している。

【００２１】従って、本発明合金は、高性能化された油
圧機器やミッション、或いは高回転化されたカーエアコ
ン等の高度な耐摩耗性能が要求される摺動部用材料とし
て使用するのに最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験片を説明する図である。

【図２】相手材を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢後亘富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者市田賢一富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内 (72)発明者竹内和夫富山県中新川郡立山町西芦原新１番地の１中越合金鋳工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｚｎ：２０〜４５％、Ｂｉ：
０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有し、残部がＣ
ｕ及び不純物よりなる耐焼付性に優れた摺動部用無鉛銅
合金。
【請求項２】重量％で、（ａ）Ｚｎ：２０〜４５％、
Ｂｉ：０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有し、更
に、（ｂ）Ｎｉ：４％以下，Ｓｉ：３％以下，Ａｌ：６
％以下，Ｓｂ：１％以下よりなる群から選ばれる少なく
とも１種以上の元素を含有し、残部がＣｕ及び不純物よ
りなる耐焼付性に優れた摺動部用無鉛銅合金。
【請求項３】重量％で、（ａ）Ｚｎ：２０〜４５％、
Ｂｉ：０．１〜４％、Ｍｎ：０.１〜６％を含有し、更
に、（ｂ）Ｎｉ：４％以下，Ｓｉ：３％以下，Ａｌ：６
％以下，Ｓｂ：１％以下よりなる群から選ばれる少なく
とも１種以上の元素と、（ｃ）Ｆｅ：３％以下，Ｃｏ：
３％以下，Ｔｉ：３％以下，Ｍｏ：１％以下，Ｃｒ：１
％以下，Ｚｒ：２％以下，Ｎｂ：１％以下，Ｖ：１％以
下よりなる群から選ばれる少なくとも１種以上の元素と
を含有し、残部がＣｕ及び不純物よりなる耐焼付性及び
耐摩耗性に優れた摺動部用無鉛銅合金。