JP5342882B2 - 摺動部材用高力黄銅合金および摺動部材 - Google Patents

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Description

本発明は、耐摩耗性に優れた高力黄銅合金に係り、特に、すべり軸受やすべり板等の摺動用途に使用されて好適な高力黄銅合金および該高力黄銅合金を使用した摺動部材に関する。
従来から軸受等の摺動用途に使用される高力黄銅合金としては、日本工業規格JISH5120(非特許文献1参照)に規定された高力黄銅鋳物1種〜4種がある。これら高力黄銅合金は、Cu−Zn合金にAl、Fe、Mn等の元素を添加することにより耐海水性、強靭性、耐摩耗性、および硬さを向上させたもので、自動車のトランスミッション機構に用いられるシンクロナイザーリング、一般機械用の歯車、ベアリング等の摺動用途に多用されている。
高力黄銅合金では、その母相が亜鉛当量によって重み付けした添加元素の総量(以下、「亜鉛当量相当量」と称する)に従ってα相、β相、α+β相、γ相など様々な相を呈する。亜鉛当量相当量が低い場合には母相はα相を呈し、このα相を呈する高力黄銅合金は、靭性が優れるものの硬さが低いため、摺動用途に使用した場合にはアブレッシブ摩耗(ざらつき摩耗)が生じ易くなる。また、亜鉛当量相当量を増加していくとβ相を呈し、さらに亜鉛当量相当量を増加させるとγ相を呈する。γ相を呈する高力黄銅合金は、硬度が増して耐摩耗性が向上するという利点を有する反面、靭性が著しく低下して耐衝撃性が低下する。
したがって、摺動用途においては、母相をβ相の単相とした高力黄銅合金が靱性の低下がなく優れた耐摩耗性を有することから広く使用されている。しかしながら、近年の機械装置の高効率化や長寿命化に伴い、高力黄銅合金からなる摺動部材の更なる耐摩耗性の向上が求められている。
母相がα+β相あるいはβ相組織の高力黄銅合金の耐摩耗性の向上を目的として、母相中にMnSi等の珪化マンガン系の金属間化合物を分散させた高力黄銅合金(特許文献1参照)や、母相中にFe−Mn−Si系金属間化合物からなる金属間化合物を分散させた高力黄銅合金(特許文献2および特許文献3参照)が提案されている。
日本工業規格JISH5120 特公昭51−41569号公報 特公昭62−57700号公報 特公平2−38651号公報
母相中に珪化マンガンやFe−Mn−Si系金属間化合物を分散させることにより、耐摩耗性の向上に効果があることは知られているが、Siの亜鉛当量は10であり、高力黄銅合金の添加元素の中では極めて高い。したがって、Siを添加することで亜鉛当量相当量が増えるため、母相をβ相の単相に維持するには他の元素の添加量に制約を受ける。ここで、他の元素としては例えばAlが知られている。Alは、耐食性を向上させるとともに母相を強化する元素であり、硬質とされた母相にFe−Mn−Si系金属間化合物が分散する結果、耐摩耗性をさらに向上させるという効果を有する。しかしながら、Alの亜鉛当量は6と非常に高い。このため、上記したSiとともにAlを添加すると亜鉛当量相当量が増大し、母相中にγ相が生成される。その結果、耐摩耗性は向上するが、伸びが著しく低下する。このため、Siの添加による耐摩耗性の改善を試みても、Alの添加量を減少せざるを得ず、β相の単独組織を維持しつつ耐摩耗性をさらに改善することは困難であった。
したがって、本発明は、母相中に固溶するSiの量を限りなくゼロに近付けて母相のβ相の単相組織を維持するとともに、β相にFe−Mn−Si系金属間化合物が分散した組織を有することにより、耐摩耗性に優れた摺動部材用高力黄銅合金および摺動部材を提供することを目的としている。
本発明者らは上記事情に鑑み鋭意検討を重ねた結果、亜鉛当量が0.5と構成元素の中で最も小さいMnに着目し、Mnを多く添加しても亜鉛当量相当量の増加につながらず、かつ同時に添加されるSiの亜鉛当量相当量に占める割合を実質的にゼロにできることを見出した。すなわち、本発明者らは、耐摩耗性の向上に効果があるFe−Mn−Si系金属間化合物を母相中に形成させるべくSiを添加する一方、Mnの添加量を多くするとともにFeの添加量も多くし、添加したSiのほとんどをFe−Mn−Si系金属間化合物として析出させ、母相へのSiの固溶を限りなくゼロとすることにより、Siの母相への影響を抑制し、該母相をβ相の単相組織に維持しながら亜鉛当量の大きいAlの添加を可能とするとの知見を得た。
本発明の摺動部材用高力黄銅合金は、上記知見に基づいてなされたもので、質量比で、Zn:17〜28%、Al:5〜10%、Mn:4〜10%、Fe:1〜5%、Ni:0.1〜3%、Si:0.5〜3%、残部がCu及び不可避的不純物からなり、母相がβ相の単相組織を呈するとともに該β相に針状、球状及び花びら状を呈するFe−Mn−Si系金属間化合物の少なくとも一つが分散した組織を呈し、Fe、MnおよびSiの質量百分率を[Fe]、[Mn]および[Si]としたときに、下記1式を満足することを特徴としている。
0.31×[Mn]+0.17×[Fe]≧[Si] (1)
本発明の高力黄銅合金は、質量比で、Zn:17〜28%、Al:5〜10%、Mn:4〜10%、Fe:1〜5%、Ni:0.1〜3%、Si:0.5〜3%、残部がCu及び不可避的不純物からなる。以下、本発明の高力黄銅合金の成分組成について説明する。
Znは、母相の強度、耐摩耗性、耐衝撃性及び潤滑油に対する耐腐食性を付与するとともに、母相の組織を決定する元素である。Znの添加量の多寡によって、母相の組織にα相、β相、γ相などの相が出現する。他の添加元素の亜鉛当量とその添加量によってZnの添加量が違ってくるが、添加量が17重量%未満では母相の組織にα相が出現して耐摩耗性を悪化させ、また添加量が28重量%を超えると母相の組織にγ相が出現して合金を脆くする。よって、Znの添加量を17〜28質量%とした。
Alは、β相の生成促進元素で母相の強化に有効であり、またSiと同様に亜鉛当量が大きくγ相組織の生成を助長するが、5質量%未満では耐摩耗性に必要な充分な硬度が得られず、また10質量%を超えて添加されると、γ相組織が生成されて合金が脆化する。よって、Alの含有量は5〜10質量%とした。
Mnは、後述するFe及びSiと結合してFe−Mn−Si系金属間化合物を析出し、耐摩耗性を向上させるとともに、Siと結合することでSi単独のβ相組織への固溶を限りなくゼロに近付ける元素であるから、多量の含有量を必要とする。4質量%未満では上記効果が充分発揮されず、また10質量%を超えて添加しても上記効果のそれ以上の効果は期待できない。よって、Mnの含有量は4〜10質量%とした。
Feは、前記Mn及び後述するSiと結合してFe−Mn−Si系金属間化合物を析出し、耐摩耗性を向上させる。1質量%未満では上記効果が充分発揮されず、また5質量%を超えて添加しても上記効果のそれ以上の効果は期待できない。よって、Feの含有量は1〜5質量%とした。
Niは、母相中に固溶し、合金の強度及び靭性を向上させるとともに、後述するSi、Znとも結合し、母相中に分散される微細なNi系金属間化合物を形成して耐摩耗性を向上させる。0.1質量%未満では上記効果が充分発揮されず、またNiは負の亜鉛当量を有し、β相の単相組織を得るためには3質量%以下とする必要がある。よって、Niの含有量は0.1〜3質量%とした。
Siは、前記Fe及びMnと結合してFe−Mn−Si系金属間化合物を析出し、耐摩耗性を向上させる役割を果たす。また、同時に添加されるMnとFeによりSiの母相のβ相への固溶を限りなくゼロに近付けることにより、母相へのγ相の出現が回避される。必要なFe−Mn−Si系金属間化合物の量を確保するためにSiの含有量は0.5質量%以上必要であり、一方、Siの含有量が3質量%を超えるとSiのβ相への固溶量が増加してγ相が出現する。よって、Siの含有量は0.5〜3質量%とした。
本発明の高力黄銅合金においてFe−Mn−Si系金属間化合物は、針状、球状及び花びら状の少なくともいずれか一つを呈する。図1(a)は、Zn25.90質量%、Al5.67質量%、Mn5.95質量%、Fe2.00質量%、Ni2.32質量%、Si1.45質量%、残部Cu及び不可避的不純物からなる砂型鋳造によって得られた高力黄銅合金の倍率200倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すもので、図1(b)は倍率450倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すものである。図1(a)、図1(b)において、針状、球状及び花びら状に見えるのがFe−Mn−Si系金属間化合物であり、該Fe−Mn−Si系金属間化合物がβ相の単相組織に5.7%の面積割合をもって分散している。
図2(a)は、Zn20.46質量%、Al5.66質量%、Mn5.93質量%、Fe2.75質量%、Ni2.52質量%、Si1.48質量%、残部Cu及び不可避的不純物からなる砂型鋳造によって得られた高力黄銅合金の倍率200倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すもので、図2(b)は倍率450倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すものである。図2(a)、図2(b)において、針状、球状及び花びら状に見えるのがFe−Mn−Si系金属間化合物であり、該Fe−Mn−Si系金属間化合物がβ相の単独組織に8.8%の面積割合をもって分散している。
図3(a)は、Zn16.98質量%、Al6.63質量%、Mn7.75質量%、Fe2.91質量%、Ni1.96質量%、Si1.49質量%、残部Cu及び不可避的不純物からなる砂型鋳造によって得られた高力黄銅合金の倍率200倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すもので、図3(b)は倍率450倍の光学顕微鏡写真による合金組織を示すものである。図3(a)、図3(b)において、針状、球状及び花びら状に見えるのがFe−Mn−Si系金属間化合物であり、該Fe−Mn−Si系金属間化合物がβ相の単独組織に12.9%の面積割合をもって分散している。
本発明の高力黄銅合金では、Siの含有量に比べてMnおよびFeの含有量が多い。このため、亜鉛当量の高いSiはFe−Mn−Si系金属間化合物を形成するために消費され、母相に固溶されるSiの量を少なくすることができるので、母相における亜鉛当量相当量の増加が抑制され、Alの含有量に制約を受けることがない。
本発明では、母相がAlにより強化されるとともにβ相の単相組織を呈し、Alにより硬質とされたβ相に硬質のFe−Mn−Si系金属間化合物が分散した組織を呈するので、硬さ及び引張り強さが増大して耐摩耗性がさらに向上され、かつ靱性が向上して一定の伸びを確保することができる等の効果を奏する。
本発明の実施の形態を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
本発明の高力黄銅合金において、母相のβ相に分散されたFe−Mn−Si系金属間化合物は、図1〜図3の光学顕微鏡による組織写真に示すように、その形態が針状、球状及び花びら状の少なくとも一つの形態を呈している。このFe−Mn−Si系金属間化合物は硬質であり、Fe−Mn−Si系金属間化合物の母相のβ相に分散される面積割合と高力黄銅合金の耐摩耗性との関係はほぼ比例関係にある。Fe−Mn−Si系金属間化合物が母相のβ相に僅かな量、例えば3%の面積割合をもって分散されることにより、高力黄銅合金の耐摩耗性を向上させる効果が現れ始め、20%の面積割合まで当該効果は維持される。しかしながら、Fe−Mn−Si系金属間化合物の母相のβ相に分散含有される面積割合が20%を超えると、高力黄銅合金自体の耐摩耗性は増大する反面、相手材を摩耗させる割合が高くなるばかりでなく機械的性質、とくに伸びを著しく低下させる虞がある。したがって、Fe−Mn−Si系金属間化合物の母相のβ相に分散含有される面積割合は、好ましくは3%〜20%であり、5〜15%であればさらに好適である。
本発明の高力黄銅合金においては、Fe、MnおよびSiの質量百分率を[Fe]、[Mn]および[Si]としたときに、下記1式を満足することとしている。
0.31×[Mn]+0.17×[Fe]≧[Si] (1)

上式は、次の考えに基づいて導かれた式である。すなわち、金属間化合物としてMnSi及びFeSiが代表的なものとして知られている。この金属間化合物が生成されると仮定して、全てのSiを消費するのに必要なMn量及びFe量を原子量から算出する。Si原子の質量を1としたとき、Mnは54.94(Mnの原子量)/28.09(Siの原子量)=1.956、Feは55.85(Feの原子量)/28.09=1.988となる。MnSiでSiを消費するのに必要なMn量は、1.956×5÷3=3.26(逆数は0.31)、FeSiでSiを消費するのに必要なFe量は、1.988×3=5.964(逆数は0.17)となり、上式が導き出される。
FeとMnとSiの含有量を、上記式を満足する含有量とすることにより、母相のβ相の単相組織へのSiの固溶を限りなくゼロに近付けることができ、母相へのγ相の出現が回避される。その結果、SiとAlの同時添加を可能とし、Fe−Mn−Si系金属間化合物の析出による耐摩擦性の向上を図ることができる。
また、本発明の高力黄銅合金を板状に鋳造して板状体を形成し、板状体の摺動面としての表面に複数個の孔又は溝を形成し、孔又は溝に黒鉛等の固体潤滑剤を埋設固定した固体潤滑剤埋込型摺動部材とすることができる。
図4は本発明の高力黄銅合金を使用した板状体の形態をなす摺動部材(すべり板)1を示す平面図である。高力黄銅合金製の摺動部材基体2の一方の表面(摺動面)3には、その厚さ方向に凹んだ複数個の凹部4が形成されている。この凹部4は、該摺動部材基体2の表面3の面積に占める開口部の面積の総和が10〜40%の割合となるように形成される。凹部4は、黒鉛等の固体潤滑剤5を充填保持するものであり、該基体2及び固体潤滑剤5の耐摩耗性を良好に発揮させるためには、摺動部材基体2の表面3の面積に占める凹部4の開口部の面積の総和が少なくとも10%必要とされる。しかしながら、摺動部材基体2の表面3の面積に占める凹部4の開口部の面積の総和が40%を超えると摺動部材基体2の強度低下を来すことになる。なお、凹部4は、ドリルやエンドミル等を用いた穴明け加工あるいは切削加工によって形成されるが、その他の手段で形成してもよい。
また、本発明の高力黄銅合金を円筒状に鋳造して円筒体を形成し、円筒体の摺動面としての少なくとも内周面に複数個の孔又は溝を形成し、孔又は溝に黒鉛等の固体潤滑剤を埋設固定した固体潤滑剤埋込型摺動部材とすることができる。
図5は、本発明の高力黄銅合金を使用した円筒状ブッシュの形態をなす摺動部材(円筒軸受)1aを示す断面図である。高力黄銅合金製の摺動部材基体2aの内周面(摺動面)3aには、その長手方向に沿って配列された複数個のリング状の溝4aが形成されている。この溝4aは、前記摺動部材1と同様に、摺動部材基体2aの内周面3aの面積に占めるリング溝4aの開口部の面積の総和が10〜40%の割合となるように形成される。なお、溝4aは、バイト等を用いた切削加工によって形成されるが、その他の手段で形成してもよい。
図6は、本発明の高力黄銅合金を使用した円筒状ブッシュの形態をなす摺動部材1bを示す断面図である。この摺動部材1bは、図7に示す高力黄銅合金からなる円筒状の摺動部材基体2b、その内周面(摺動面)3bと外周面とに連通する複数の円柱状の孔4bを形成し、孔4bに固体潤滑剤5を充填して構成されている。孔4bは、前記摺動部材1と同様に、摺動部材基体2bの内周面3bの面積に占める開口部の面積の総和が10〜40%の割合となるように形成される。そして、この孔4bはドリル等を用いた穴明け加工によって形成されるが、その他の手段で形成してもよい。
次に、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されないことは言うまでもない。
実施例1〜6及び比較例1〜5
表1の化学成分となるように、電解Cu、Zn、Al、Cu−Fe母合金、Ni−Al母合金、Si−Cu母合金、Mn−Cu母合金、Fe−Al母合金を低周波溶解炉で溶解し、1100℃以上の溶湯温度で内径50mm、外径80mm、長さ100mmの砂型に鋳込み、円筒体を作製した後、機械加工を施して内径60mm、外径75mm、長さ50mmの円筒状軸受を作製した。得られた円筒状軸受に肉厚方向に直径10mmの複数個の貫通孔を該内周面に開口面積が内周面の面積に対し30%となるように形成するとともに貫通孔に黒鉛からなる固体潤滑剤を埋め込んだ。次いで、固体潤滑剤部位に潤滑油を真空含浸させ、これを摩耗試験用試験片とした。また、引張試験用試験片は、JISH5120のB号に準拠して鋳造した後、JISZ2201(金属材料引張り試験片)に準拠して4号試験片に機械加工し、JISZ2241(金属材料引張試験方法)に準拠して引張試験を行った。硬さ(ブリネル硬さ)測定は上記4号試験片を使用した。表1中、金属間化合物面積割合(%)は母相中に分散含有されたFe−Mn−Si系金属間化合物の面積割合を示す。
表2は、上記実施例及び比較例の機械的性質及び摩耗量を示したもので、表2における摩耗量は、図8に模式的に示すジャーナル揺動試験により行った結果を示す。試験方法は、上記実施例及び比較例の円筒状軸受Aに対して回転軸(相手材)Bを揺動回転させて行ったもので、円筒状軸受Aに荷重を負荷して固定し、回転軸Bを一定のすべり速度で揺動回転させ、所定の試験時間後の円筒状軸受A及び回転軸Bの摩耗量を測定した。試験条件は、次のとおりである。
<試験条件>
すべり速度 0.47m/min
面圧 1000kgf/cm(98MPa)
試験時間 100時間
運動形態 回転軸連続揺動運動
揺動角度 ±45°
相手材材質 機械構造用炭素鋼(S45C)
潤滑条件 試験開始時に摺動面にリチウム系グリースを塗布
Figure 0005342882
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本発明の実施例による高力黄銅合金は、母相がβ相の単相組織で、母相のβ相へのSiの固溶を限りなくゼロに近付けることにより、Siの母相への影響を抑制して該母相をβ相の単相組織に維持することができると共に該β相にFe−Mn−Si系金属間化合物が分散した組織を呈する。これにより、実施例の高力黄銅合金は、耐摩耗性に優れ、かつ機械的性質に優れている。この高力黄銅合金に固体潤滑剤を埋込んだ固体潤滑剤埋込型摺動部材においては、ベース金属である高力黄銅合金の優れた耐摩耗性と固体潤滑剤の低摩擦性とが相俟って、軸受としての優れた耐摩耗性を発揮することが確認された。
一方、比較例1の高力黄銅合金は、β相を呈するがβ相に分散された金属間化合物はFe−Cu−Al系金属化合物であり、固体潤滑剤を埋込んだ摺動部材においては、摩耗量が増大し耐摩耗性が劣っているのが判る。比較例2の高力黄銅合金は、Mnの含有量が少ないため余剰のSiが母相に固溶して母相の組織がβ+γ相を呈し、伸びが著しく低下することが認められた。また、比較例2の固体潤滑剤を埋込んだ摺動部材においては、摩耗量が増大し耐摩耗性に劣っていることが判る。比較例3の高力黄銅合金は、Znの含有量が少なく、また、比較例4の高力黄銅合金は、負の亜鉛当量を示すNiの含有量が多いため、いずれの高力黄銅合金においてもβ相にα相が出現し、耐摩耗性が著しく低下している。さらに、比較例5の高力黄銅合金は、Mnの含有量が多く、母相はβ相であるが金属間化合物の面積割合が20%を超え、機械的性質の伸びが著しく低下することが認められた。加えて、比較例5の固体潤滑剤を埋込んだ摺動部材においては、相手材の摩耗量が著しく増加することが判る。
以上説明したように、本発明の高力黄銅合金は、母相がβ相の単相組織を呈し、該β相に硬質のFe−Mn−Si系金属間化合物が所定の面積率で分散した組織を呈しており、硬度及び引張強さが増大して耐摩耗性が向上されるとともに、一定の伸びを確保することができる。したがって、本発明の高力黄銅合金は、すべり軸受、ワッシャ及びすべり板等の摺動用途への適用が可能となる。
本発明の実施の形態の高力黄銅合金の組織を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の実施の形態の他の高力黄銅合金の組織を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の実施の形態のさらに他の高力黄銅合金の組織を示す光学顕微鏡写真である。 本発明の実施形態の板状摺動部材の平面図である。 本発明の実施形態の円筒状摺動部材の断面図である。 本発明の実施形態の円筒状摺動部材の他の例の断面図である。 図6に示す円筒状摺動部材の摺動部材基体の断面図である。 実施例における摩耗量の試験方法を示す斜視図である。
1、1a、1b 摺動部材
2、2a、2b 摺動部材基体

Claims (5)

  1. 質量比で、Zn:17〜28%、Al:5〜10%、Mn:4〜10%、Fe:1〜5%、Ni:0.1〜3%、Si:0.5〜3%、残部がCu及び不可避的不純物からなり、母相がβ相の単相組織を呈するとともに該β相に針状、球状及び花びら状を呈するFe−Mn−Si系金属間化合物の少なくとも一つが分散した組織を呈し、Fe、MnおよびSiの質量百分率を[Fe]、[Mn]および[Si]としたときに、下記1式を満足することを特徴とする摺動部材用高力黄銅合金。
    0.31×[Mn]+0.17×[Fe]≧[Si] (1)
  2. Fe−Mn−Si系金属間化合物は、β相の単相組織に3〜20%の面積割合をもって分散していることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材用高力黄銅合金。
  3. 請求項1または2のいずれかに記載の高力黄銅合金からなる円筒体の少なくとも摺動面としての内周面に、複数の孔または溝が形成され、該孔または溝に固体潤滑剤が埋設固定されていることを特徴とする摺動部材。
  4. 請求項1または2のいずれかに記載の摺動部材用高力黄銅合金からなる板状体の摺動面としての表面に、複数の孔、溝または凹部が形成され、該孔、溝または凹部に固体潤滑剤が埋設固定されていることを特徴とする摺動部材。
  5. 前記摺動面としての内周面または表面における固体潤滑剤の占める面積比率は、10〜40%であることを特徴とする請求項3または4に記載の摺動部材。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150192172A1 (en) * 2011-05-17 2015-07-09 Dresser-Rand Company Coast down bushing for magnetic bearing systems
US10287653B2 (en) 2013-03-15 2019-05-14 Garrett Transportation I Inc. Brass alloys for use in turbocharger bearing applications
JP5869511B2 (ja) * 2013-03-25 2016-02-24 大同メタル工業株式会社 銅系摺動部材
JP6159815B2 (ja) * 2013-10-16 2017-07-05 株式会社小松製作所 摺動部品、摺動部品の製造方法および摺動部品の製造装置
CN103697064B (zh) * 2013-12-20 2017-03-29 嘉兴市中诚自润轴承有限公司 一种镶嵌式固体润滑轴承
KR101820036B1 (ko) * 2014-02-04 2018-01-18 오토 푹스 카게 윤활제-상용성 구리 합금
ES2596512T3 (es) 2014-04-03 2017-01-10 Otto Fuchs Kg Aleación de bronce de aluminio, procedimiento de producción y producto de bronce de aluminio
DE102014106933A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Otto Fuchs Kg Sondermessinglegierung und Legierungsprodukt
WO2016136254A1 (ja) * 2015-02-24 2016-09-01 三協オイルレス工業株式会社 高温耐摩耗性アルミニウム青銅系材料
KR102381852B1 (ko) * 2015-06-09 2022-04-05 한국재료연구원 내마모형 고력황동 및 이의 제조방법
JP6161665B2 (ja) * 2015-07-30 2017-07-12 大同メタル工業株式会社 銅系摺動部材
DE202016102696U1 (de) * 2016-05-20 2017-08-29 Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - Sondermessinglegierung sowie Sondermessinglegierungsprodukt
DE202016102693U1 (de) 2016-05-20 2017-08-29 Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - Sondermessinglegierung sowie Sondermessinglegierungsprodukt
WO2018033360A1 (de) * 2016-08-19 2018-02-22 Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft Sondermessinglegierungsprodukt sowie verwendung desselben
KR20210069725A (ko) * 2018-10-29 2021-06-11 오토 푹스 카게 특수 황동 합금 및 특수 황동 합금 프로덕트
CN110923501B (zh) * 2019-11-27 2021-04-13 重庆跃进机械厂有限公司 一种高强度铝黄铜合金及其热处理方法
CN114196844B (zh) * 2020-09-02 2022-05-24 中国兵器科学研究院宁波分院 一种高强度活塞销孔衬套的制备方法
CN112695216B (zh) * 2020-12-08 2021-12-28 宁波正元铜合金有限公司 一种具有三种强化相的锰黄铜合金的制备方法
JP7105522B1 (ja) 2022-03-31 2022-07-25 三協オイルレス工業株式会社 摺動材
WO2024009985A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 三協オイルレス工業株式会社 カム装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141569B1 (ja) 1966-07-29 1976-11-10
US3544313A (en) 1968-01-23 1970-12-01 Akira Sadoshima Dispersion hardened high strength brass alloy
JPS5141569A (ja) 1974-10-04 1976-04-07 Citizen Watch Co Ltd Jikahatsudenshikiudedokei
JPS5952944B2 (ja) * 1980-10-30 1984-12-22 三菱マテリアル株式会社 強靭性および耐摩耗性を有するMn−Si系金属間化合物分散型高力黄銅
US4505987A (en) * 1981-11-10 1985-03-19 Oiles Industry Co., Ltd. Sliding member
JPS60114545A (ja) * 1983-11-25 1985-06-21 Kobe Steel Ltd 耐摩耗性銅合金
JPS60174842A (ja) 1984-02-20 1985-09-09 Toyota Motor Corp タ−ボチヤ−ジヤ用ベアリング材
JPS60174843A (ja) 1984-02-21 1985-09-09 Kobe Steel Ltd 耐摩耗性銅合金
DE3427740A1 (de) * 1984-07-27 1986-02-06 Diehl GmbH & Co, 8500 Nürnberg Messinglegierung, herstellungsverfahren und verwendung
JPS6257700A (ja) * 1985-08-22 1987-03-13 Kurita Water Ind Ltd 汚泥の脱水方法
JPS62250138A (ja) 1986-04-24 1987-10-31 Kobe Steel Ltd 熱間圧延性に優れた耐摩耗性銅合金
JPS63157825A (ja) * 1986-09-08 1988-06-30 Oiles Ind Co Ltd 耐摩耗性銅合金
KR910009871B1 (ko) * 1987-03-24 1991-12-03 미쯔비시마테리얼 가부시기가이샤 Cu계 합금제 변속기용 동기링
KR900006104B1 (ko) * 1987-04-10 1990-08-22 풍산금속공업 주식회사 고강도 내마모성 동합금
JP2686539B2 (ja) 1988-07-27 1997-12-08 有限会社かわら技研 耐風強化平形系瓦
DE4306721A1 (de) 1993-03-04 1994-09-08 Ruetgers Pagid Ag Reibbelag
DE4339426C2 (de) * 1993-11-18 1999-07-01 Diehl Stiftung & Co Kupfer-Zink-Legierung
JPH1030137A (ja) * 1996-07-15 1998-02-03 Daido Metal Co Ltd 銅系摺動部材
JP3960672B2 (ja) * 1997-12-08 2007-08-15 オイレス工業株式会社 固体潤滑剤埋込み型摺動部材
JP2001146922A (ja) * 1999-09-07 2001-05-29 Nsk Ltd 保持器
JP4348224B2 (ja) 2004-03-31 2009-10-21 株式会社オートネットワーク技術研究所 電気接続箱
DE102004058318B4 (de) * 2004-12-02 2006-09-28 Diehl Metall Stiftung & Co.Kg Verwendung einer Kupfer-Zink-Legierung
DE102005015467C5 (de) * 2005-04-04 2024-02-29 Diehl Brass Solutions Stiftung & Co. Kg Verwendung einer Kupfer-Zink-Legierung
DE102005059391A1 (de) 2005-12-13 2007-06-14 Diehl Metall Stiftung & Co.Kg Kupfer-Zink-Legierung sowie daraus hergestellter Synchronring

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