本發(fā)明涉及耐磨性銅基合金。

背景技術(shù)：

以往的銅基合金為了避免粘著的問(wèn)題而進(jìn)行了使金屬表面形成氧化膜等的一些表面處理。例如，在超過(guò)200℃的高溫的摩擦磨損條件下，特別是對(duì)于熔點(diǎn)低的材料而言，由于金屬彼此的接觸而以高的概率發(fā)生粘著磨損(adhesivewear)。但是，該表面處理通常通過(guò)熱處理工序來(lái)實(shí)施，并且存在耗費(fèi)時(shí)間和制造成本這樣的問(wèn)題。

特別是在將銅基合金作為汽油等的含乙醇的燃料的排氣閥座的堆焊材料使用的情況下，由于被置于氫的還原作用強(qiáng)烈作用的還原氣氛下，因此不能促進(jìn)有助于耐磨性的氧化膜的形成，會(huì)發(fā)生由金屬接觸引起的粘著磨損，通過(guò)該粘著磨損進(jìn)行，導(dǎo)致耐磨性不足。這樣，當(dāng)耐磨性下降時(shí)，也有時(shí)產(chǎn)生如超出閥座發(fā)揮作用的界限那樣的磨損。具體而言，粘著磨損以如下方式進(jìn)行：通過(guò)與對(duì)手材料(oppositematerial)的金屬接觸，堆焊材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，堆焊材料被對(duì)手材料磨損，由此發(fā)生過(guò)度磨損。因此，在堆焊材料的基體(matrix)弱的情況下，容易引起塑性流動(dòng)，容易發(fā)生粘著磨損。

迄今為止，通過(guò)調(diào)節(jié)配合成分以及各成分的含量，開(kāi)發(fā)了各種耐磨性銅基合金。

例如，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種耐磨性銅基合金，其特征在于，包含1.0～10.0％的鉻，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種耐磨性銅基合金，其特征在于，包含1.0～15.0％的鉻。但是，在重視耐腐蝕性等的提高而添加了一定量以上的鉻的情況下，存在由碳化鈮和鉬等形成氧化膜的能力降低、耐磨性不充分這樣的問(wèn)題。另外，在專利文獻(xiàn)3和4所公開(kāi)的耐磨性銅合金中，nb作為nb單質(zhì)而被添加，硬質(zhì)粒子作為硅化鉬鐵或硅化鈮鐵形成拉弗斯相(lavesphases)從而發(fā)揮出硬度，因此，因在基材中硅(si)不足而有抗粘著性降低之虞。

這樣，以往的銅基合金，由于由碳化鈮和鉬等形成氧化膜的能力降低、因基體弱而容易引起塑性流動(dòng)等的原因，抗粘著性不充分，因而耐磨性不充分。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平8-225868號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利第4114922號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)平4-297536號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)平10-96037號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)異的耐磨性的銅基合金。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：在具有特定的成分、具備基體和分散于基體中的硬質(zhì)粒子的銅基合金中，通過(guò)配合特定量的錳和/或錫，能夠在金屬表面上容易形成氧化膜，并且能夠使基體的硬度提高、使硬質(zhì)粒子增加。

即，本發(fā)明包括以下的發(fā)明。

(1)一種耐磨性銅基合金，

以重量％計(jì)，包含：

鎳：5.0～30.0％；

硅：0.5～5.0％；

鐵：3.0～20.0％；

鉻：小于1.0％；

鈮：5.0％以下；

碳：2.5％以下；

選自鉬、鎢和釩之中的至少一種：3.0～20.0％；

錳：0.5～5.0％和/或錫：0.5～5.0％；

余量的銅以及不可避免的雜質(zhì)，

所述耐磨性銅基合金具備基體和分散于基體中的硬質(zhì)粒子，

在包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含碳化鈮和在碳化鈮周邊的選自nb-c-mo、nb-c-w和nb-c-v之中的至少一種，

在不包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含選自碳化鉬、碳化鎢和碳化釩之中的至少一種。

(2)根據(jù)(1)所述的耐磨性銅基合金，基體的硬度為200～400hv，硬質(zhì)粒子的硬度為500～1200hv，并且，相對(duì)于基體和硬質(zhì)粒子的合計(jì)面積，硬質(zhì)粒子的面積率為5～50％。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的耐磨性銅基合金，其作為堆焊用合金使用。

(4)根據(jù)(1)或(2)所述的耐磨性銅基合金，其構(gòu)成了堆焊層。

(5)根據(jù)(1)或(2)所述的耐磨性銅基合金，其被用于內(nèi)燃機(jī)用的動(dòng)閥系部件或滑動(dòng)部件。

本發(fā)明的銅基合金的耐磨性優(yōu)異。

附圖說(shuō)明

圖1是示意地表示對(duì)試樣進(jìn)行著耐磨損試驗(yàn)的狀態(tài)的圖。

圖2是表示實(shí)施例1～2、以及比較例1及5的銅基合金的mn含量和磨損量比的關(guān)系的曲線圖。

圖3是表示實(shí)施例1～2、以及比較例1及5的銅基合金的mn含量和基體硬度的關(guān)系的曲線圖。

圖4是表示實(shí)施例1～2、以及比較例1及5的銅基合金的mn含量和硬質(zhì)粒子面積率的關(guān)系的曲線圖。

圖5是表示實(shí)施例1～2、以及比較例1及5的銅基合金的mn含量和硬質(zhì)粒子硬度的關(guān)系的曲線圖。

圖6是表示實(shí)施例1～2、以及比較例1及5的銅基合金的mn含量和硬質(zhì)粒子尺寸的關(guān)系的曲線圖。

圖7是表示實(shí)施例3～5、以及比較例3及5的銅基合金的sn含量和磨損量比的關(guān)系的曲線圖。

圖8是表示實(shí)施例3～5、以及比較例3～5的銅基合金的sn含量和基體硬度的關(guān)系的曲線圖。

圖9是表示實(shí)施例3～5、以及比較例3～5的銅基合金的sn含量和硬質(zhì)粒子面積率的關(guān)系的曲線圖。

圖10是表示實(shí)施例3～5、以及比較例3～5的銅基合金的sn含量和硬質(zhì)粒子硬度的關(guān)系的曲線圖。

圖11是表示實(shí)施例3～5、以及比較例3～5的銅基合金的sn含量和硬質(zhì)粒子尺寸的關(guān)系的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種耐磨性銅基合金(以下，也稱為本發(fā)明的銅基合金)，以重量％計(jì)，包含：鎳(ni)：5.0～30.0％；硅(si)：0.5～5.0％；鐵(fe)：3.0～20.0％；鉻(cr)：小于1.0％；鈮(nb)：5.0％以下；碳(c)：2.5％以下；選自鉬(mo)、鎢(w)和釩(v)之中的至少一種：3.0～20.0％；錳(mn)：0.5～5.0％和/或錫(sn)：0.5～5.0％；余量的銅(cu)以及不可避免的雜質(zhì)，所述耐磨性銅基合金具備基體和分散于基體中的硬質(zhì)粒子，在包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含碳化鈮、和在其周邊的選自nb-c-mo、nb-c-w和nb-c-v之中的至少一種，在不包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含選自碳化鉬、碳化鎢和碳化釩之中的至少一種。本發(fā)明的銅基合金，具備基體和分散于基體中的硬質(zhì)粒子，在包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含碳化鈮、和在其周邊的選自nb-c-mo、nb-c-w和nb-c-v之中的至少一種，在不包含鈮的情況下，硬質(zhì)粒子包含選自碳化鉬、碳化鎢和碳化釩之中的至少一種，上述各元素以特定的形態(tài)分布，因此具有所希望的氧化特性，抗粘著性以及耐磨性優(yōu)異。進(jìn)而，本發(fā)明的銅基合金，配合有特定量的mn和/或sn，因此抗粘著性以及耐磨性更加優(yōu)異。具體而言，本發(fā)明的銅基合金通過(guò)配合有特定量的mn和/或sn，基體的硬度以及硬質(zhì)粒子的面積率提高了，因此難以發(fā)生與對(duì)方材料的塑性流動(dòng)。另外，本發(fā)明的銅基合金通過(guò)配合有特定量的sn，包含較多的具有適度的硬度的硬質(zhì)粒子，因此對(duì)手攻擊性優(yōu)異(不會(huì)使對(duì)手材料磨損)。另外，本發(fā)明的銅基合金，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)的苛刻的條件下使用的情況下(高溫、高接觸面壓力、存在還原氣體的氣氛等)，也能夠發(fā)揮所希望的效果。

對(duì)本發(fā)明的銅基合金涉及的各成分的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。

1.鎳：5.0～30.0％

ni的一部分在銅中固溶從而提高銅基的基體的韌性，另一部分形成以ni為主要成分的硬質(zhì)的硅化物而被分散，從而提高耐磨性。通過(guò)在硬質(zhì)粒子內(nèi)的nbc周邊形成碳區(qū)域，ni與從該區(qū)域中排除的si在銅基材中形成ni-si(鎳硅化物)的網(wǎng)狀強(qiáng)化相，使基材的抗粘著性提高。另外，ni與fe、mo等一起形成硬質(zhì)粒子的硬質(zhì)相。從與從硬質(zhì)粒子內(nèi)的碳區(qū)域排除的si的平衡出發(fā)，ni的含量的上限值設(shè)為30.0％，進(jìn)而可以例示25.0％、20.0％，但并不限于這些。從確保cu-ni系合金具有的特性、特別是良好的耐腐蝕性、耐熱性以及耐磨性，另外通過(guò)生成充分的硬質(zhì)粒子來(lái)確保韌性，在形成堆焊層時(shí)難以發(fā)生裂紋，而且在進(jìn)行堆焊的情況下維持對(duì)于對(duì)象物的堆焊性的觀點(diǎn)出發(fā)，ni的含量的下限值設(shè)為5.0％，進(jìn)而可以例示10.0％、15.0％，但并不限于這些?？紤]到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的ni的含量設(shè)為5.0～30.0％，優(yōu)選設(shè)為10.0～25.0％，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為15.0～20.0％。

2.硅：0.5～5.0％

si是形成硅化物的元素，形成以ni為主要成分的硅化物、或以鉬(鎢、釩)為主要成分的硅化物，進(jìn)而有助于銅基的基體的強(qiáng)化。在ni-si較少的情況下，基材的抗粘著性下降。另外，以鉬(或鎢、釩)為主要成分的硅化物具有維持本發(fā)明的銅基合金的高溫潤(rùn)滑性的作用。從通過(guò)生成充分的硬質(zhì)粒子來(lái)確保韌性，在形成堆焊層時(shí)難以發(fā)生裂紋，而且在進(jìn)行堆焊的情況下維持對(duì)于對(duì)象物的堆焊性的觀點(diǎn)出發(fā)，si的含量的上限值設(shè)為5.0％，進(jìn)而可以例示4.5％、3.5％，但并不限于這些。從充分地得到上述的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，si的含量的下限值設(shè)為0.5％，進(jìn)而可以例示1.5％、2.5％，但并不限于這些?？紤]到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的si的含量設(shè)為0.5～5.0％，優(yōu)選設(shè)為1.5～4.5％，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為2.5～3.5％。

3.鐵：3.0～20.0％

fe幾乎不固溶在銅基的基體中，主要作為fe-mo系、fe-w系或fe-v系的硅化物存在于硬質(zhì)粒子中的nbc周邊以外的部分。fe-mo系、fe-w系或fe-v系的硅化物，與co-mo系的硅化物相比，硬度低，且韌性也稍高。從通過(guò)生成充分的硬質(zhì)粒子來(lái)得到耐磨性的觀點(diǎn)出發(fā)，fe的含量的上限值設(shè)為20.0％，進(jìn)而可以例示15.0％、10.0％，但并不限于這些。從通過(guò)生成充分的硬質(zhì)粒子來(lái)得到耐磨性的觀點(diǎn)出發(fā)，fe的含量的下限值設(shè)為3.0％，進(jìn)而可以例示5.0％、7.0％，但并不限于這些。考慮到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的fe的含量設(shè)為3.0～20.0％，優(yōu)選設(shè)為5.0～15.0％，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為7.0～10.0％。

4.鉻：小于1.0％

在本發(fā)明的銅基合金的必需成分之中，從表示易氧化度的埃林厄姆相圖(ellinghamphasediagram)來(lái)看，cr最容易氧化。當(dāng)cr的含量多時(shí)，少量的氧被cr消耗，阻礙mo等的氧化，因此會(huì)阻礙mo等的氧化膜的形成。由于耐磨性由mo等的氧化膜來(lái)確保，因此，當(dāng)cr多時(shí)，耐磨性下降。存在于nbc周邊的nbcmo，與femosi相比，因cr的存在而阻礙氧化膜形成的程度高。因此，cr設(shè)為小于1.0％，進(jìn)而其含量的上限值可例示0.8％、0.6％、0.4％、0.1％、0.001％，但并不限于這些。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選本發(fā)明的銅基合金不含cr。

5.鈮：5.0％以下(包括0％)

nb作為nbc而具有硬質(zhì)粒子的核生成作用，能夠謀求硬質(zhì)粒子的微細(xì)化，能夠在使抗裂性和耐磨性并存方面做出貢獻(xiàn)。nbc在硬質(zhì)粒子內(nèi)形成碳區(qū)域，通過(guò)從該區(qū)域排除si，來(lái)增加銅基材中的ni-si的網(wǎng)狀強(qiáng)化相的量，使基材的抗粘著性提高。與此相對(duì)，在將nb作為nb單質(zhì)而不是作為nbc來(lái)添加的情況下，nb獲得與mo等同樣的效果，另外，在形成硅化鉬鐵或硅化鈮鐵的拉弗斯相這一點(diǎn)上，顯示出與本發(fā)明的銅基合金中的nb不同的作用。在含有nb的情況下，為了避免損害抗裂性，nb的含量的上限值設(shè)為5.0％，進(jìn)而可以例示4.0％、3.0％、2.0％、1.0％，但并不限于這些。在含有nb的情況下，從通過(guò)添加nb來(lái)得到硬質(zhì)粒子的微細(xì)化改善效果的觀點(diǎn)出發(fā)，nb的含量的下限值設(shè)為0.01％，還可以例示0.1％、0.3％、0.6％，但并不限于這些。考慮到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的nbc的含量設(shè)為0.01～2.0％，優(yōu)選設(shè)為0.6～1.0％。在添加sn的情況下，通過(guò)sn的添加而使硬質(zhì)粒子的面積率大大上升，因此為了不使硬度過(guò)度上升，也可以不添加nb。

6.碳：2.5％以下

關(guān)于c，在包含鈮的情況下作為nbc按照上述的那樣具有硬質(zhì)粒子的各生成作用，能夠謀求硬質(zhì)粒子的微細(xì)化，能夠在使抗裂性和耐磨性并存方面做出貢獻(xiàn)。在不含有鈮的情況下，作為moc提高硬質(zhì)粒子的硬度從而使耐磨性上升。碳的含量的上限值設(shè)為2.5％，進(jìn)而可以例示2.0％、1.5％、1.0％、0.5％，但并不限于這些。在含有c的情況下，從通過(guò)添加c得到上述效果的觀點(diǎn)出發(fā)，c的含量的下限值設(shè)為0.01％，還可以例示0.02％、0.03％、0.06％，但并不限于這些?？紤]到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的c的含量設(shè)為0.01～2.0％，優(yōu)選設(shè)為0.03～0.5％。

7.選自鉬、鎢和釩之中的至少一種：3.0～20.0％

關(guān)于mo，在包含鈮的情況下作為nbcmo存在于nbc周邊。在不含有鈮的情況下，作為moc提高硬質(zhì)粒子的硬度從而使耐磨性上升。nbcmo與femosi相比，由于cr的存在而妨礙氧化膜形成能力的程度高。因此，以上述那樣的范圍包含cr的本發(fā)明的銅基合金，顯著地降低了阻礙有助于耐磨性的氧化膜的形成的程度，因此容易形成氧化膜，因此具有所希望的氧化特性。具體而言，該氧化物，在使用時(shí)覆蓋銅基的基體的表面，有利于避免對(duì)手材料與基體的直接接觸，由此，關(guān)于可確保自潤(rùn)滑性的w以及v，也基本上起到與mo同樣的作用。另外，mo與si結(jié)合而在硬質(zhì)粒子內(nèi)生成硅化物(nbc周邊以外的具有韌性的fe-mo系的硅化物)，提高高溫下的耐磨性和潤(rùn)滑性。該硅化物與co-mo系的硅化物相比，硬度低，韌性高。這樣的硅化物在硬質(zhì)粒子內(nèi)生成，提高高溫下的耐磨性和潤(rùn)滑性。為了避免硬質(zhì)粒子變得過(guò)量、韌性受損、抗裂性下降、容易發(fā)生裂紋的情況，mo等的含量的上限值設(shè)為20.0％，進(jìn)而可以例示15.0％、10.0％、8.0％，但并不限于這些。從生成充分的硬質(zhì)粒子來(lái)確保耐磨性的觀點(diǎn)出發(fā)，mo等的含量的下限值設(shè)為3.0％，進(jìn)而可以例示4.0％、5.0％、6.0％，但并不限于這些。考慮到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的mo等的含量設(shè)為3.0～20.0％，優(yōu)選設(shè)為4.0～10.5％，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為5.0～8.0％。

8.錳：0.5～5.0％

mn通過(guò)在銅基的基體的cu成分中固溶，使基體硬度提高。通過(guò)使基體硬度提高來(lái)增強(qiáng)基體，滑動(dòng)部件即使發(fā)生對(duì)手材料與基體的金屬接觸，也難以發(fā)生塑性流動(dòng)(塑性變形)，抗粘著性優(yōu)異。另外，使硬質(zhì)粒子的面積率上升，使抗粘著性提高。雖然并不拘泥于理論，但這可推定是由于在硬質(zhì)粒子中mn生成mo濃度低的momn化合物(mo4mn5)的緣故。另外，如上述那樣，通過(guò)mn在基體的cu成分中固溶，基體中的nb固溶量減少，因此推定硬質(zhì)粒子中所含有的nb增加。在mn量小于0.5％的情況下，基體硬度不足，抗粘著性不充分。當(dāng)mn量超過(guò)5.0％時(shí)，基體硬度過(guò)度上升，抗裂性下降，在堆焊時(shí)發(fā)生裂紋。考慮到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的mn的含量設(shè)為0.5～5.0％，優(yōu)選設(shè)為2.0～4.5％。

9.錫：0.5～5.0％

sn生成cu-sn化合物，使基體硬度上升、以及使硬質(zhì)粒子的面積率增加從而改善抗粘著性。雖然并不拘泥于理論，但基體硬度的提高推定是由于sn相對(duì)于基體主成分cu以及ni生成cu-sn化合物(ε、η相)、ni-sn化合物(ni3sn、ni3sn2、ni3sn4)而主要分布在基體中的緣故。另外，硬質(zhì)粒子的面積率的增加推定是由于在硬質(zhì)粒子中sn生成mo濃度低的mosn化合物(mo3sn、mosn2)的緣故。在小于0.5％的情況下，有抗粘著性變得不充分之虞。當(dāng)sn量超過(guò)5.0％時(shí)，硬質(zhì)粒子的增加達(dá)到飽和，容易發(fā)生裂紋。sn使硬質(zhì)粒子的面積率大大上升，使硬質(zhì)粒子的硬度下降，從而使對(duì)手攻擊性提高。雖然并不拘泥于理論，但硬質(zhì)粒子的硬度的下降推定是由于上述的mosn化合物的硬度較低所致的。對(duì)手閥的選擇自由度提高，可以根據(jù)與對(duì)手閥的相配性來(lái)決定sn的添加量?？紤]到上述的情況，本發(fā)明的銅基合金的sn的含量設(shè)為0.5～5.0％，優(yōu)選設(shè)為1.0～5.0％。

10.鈷：小于2.0％

鈷，直到2.0％為止與鎳、鐵、鉻等形成固溶體，使韌性提高。在鈷的含量多的情況下，由于鈷進(jìn)入到鎳硅化物組織中而導(dǎo)致抗裂性下降。因此，從避免該情況的觀點(diǎn)出發(fā)，鈷的含量設(shè)為小于2.0％，優(yōu)選設(shè)為小于0.01％，另外，上限值可以例示1.5％、1.0％、0.5％，但并不限于這些。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，特別優(yōu)選本發(fā)明的銅基合金不含鈷。

本發(fā)明的銅基合金的基體的硬度優(yōu)選為200～400hv，進(jìn)一步優(yōu)選為250～400hv，特別優(yōu)選為250～380hv?；w的硬度為該范圍的本發(fā)明的銅基合金，即使發(fā)生對(duì)手材料與基體的金屬接觸，也難以發(fā)生塑性流動(dòng)(塑性變形)?；w的硬度可以采用下述“1.基體的硬度測(cè)定”中所記載的方法來(lái)測(cè)定。

本發(fā)明的銅基合金的硬質(zhì)粒子的硬度優(yōu)選為500～1200hv，進(jìn)一步優(yōu)選為500～1000hv，特別優(yōu)選為600～900hv。硬質(zhì)粒子的硬度為該范圍的本發(fā)明的銅基合金，對(duì)手攻擊性優(yōu)異。硬質(zhì)粒子的硬度可以采用下述“2.硬質(zhì)粒子的硬度測(cè)定”中所記載的方法來(lái)測(cè)定。

本發(fā)明的銅基合金，硬質(zhì)粒子相對(duì)于基體和硬質(zhì)粒子的合計(jì)面積的面積率優(yōu)選為5～50％，進(jìn)一步優(yōu)選為10～45％，特別優(yōu)選為20～40％。硬質(zhì)粒子的面積率為該范圍的本發(fā)明的銅基合金，抗粘著性優(yōu)異。硬質(zhì)粒子的面積率可以采用下述“3.硬質(zhì)粒子的面積率測(cè)定”中所記載的方法來(lái)測(cè)定。

本發(fā)明的銅基合金可以采用下面的至少一種實(shí)施方式。

本發(fā)明的銅基合金可以作為對(duì)對(duì)象物堆焊的堆焊合金來(lái)使用。作為堆焊方法，可列舉出使用激光束、電子束、電弧等的高密度能量熱源進(jìn)行熔敷來(lái)堆焊的方法。在堆焊的情況下，可以將本發(fā)明的銅基合金粉末化來(lái)作為堆焊用原材料，在使該粉末聚集在被堆焊部的狀態(tài)下，使用上述的激光束、電子束、電弧等的高密度能量熱源進(jìn)行熔敷來(lái)堆焊。另外，上述的耐磨性銅基合金不限于粉末化，也可以作為進(jìn)行了線化、棒狀化的堆焊用原材料。作為激光束，可例示二氧化碳激光束、yag激光束等的具有高能量密度的激光束。作為被堆焊的對(duì)象物的材質(zhì)，可例示鋁、鋁系合金、鐵或鐵系合金、銅或銅系合金等。作為構(gòu)成對(duì)象物的鋁合金的基本組成，可以例示鑄造用的鋁合金、例如al-si系、al-cu系、al-mg系、al-zn系等的任一種。作為對(duì)象物，可例示內(nèi)燃機(jī)等機(jī)器。在內(nèi)燃機(jī)的情況下，可例示動(dòng)閥系材料。在該情況下，可以應(yīng)用于構(gòu)成排氣口的閥座，另外，也可以應(yīng)用于構(gòu)成進(jìn)氣口的閥座。在該情況下，可以用本發(fā)明的銅基合金構(gòu)成閥座本身，另外，也可以將本發(fā)明的銅基合金堆焊于閥座上。但是，本發(fā)明的銅基合金，并不限于內(nèi)燃機(jī)等機(jī)器的動(dòng)閥系材料，也可以用于要求耐磨性的其他的系統(tǒng)的滑動(dòng)材料、滑動(dòng)部件、燒結(jié)品。本發(fā)明的銅基合金，由于不將鋁作為積極添加的元素來(lái)含有，因此能抑制cu和al間生成化合物，由此能夠維持延展性。

作為本發(fā)明的銅基合金，在用于堆焊的情況下，可以構(gòu)成堆焊后的堆焊層，另外，也可以是堆焊前的堆焊用合金。

本發(fā)明的銅基合金，例如能夠應(yīng)用于銅基的滑動(dòng)部件以及滑動(dòng)部位，具體而言，也能夠應(yīng)用于裝載在內(nèi)燃機(jī)上的銅基的動(dòng)閥系材料。本發(fā)明的銅基合金能夠用于堆焊、鑄造、燒結(jié)。

實(shí)施例

以下，通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于實(shí)施例的范圍。

實(shí)施例1～5以及比較例1～5

在表1中示出實(shí)施例1～5的耐磨性銅基合金以及比較例1～5的銅基合金的組成(配合組成)。比較例5的銅基合金是將基體設(shè)為cu-ni-si、而且使包含硬的nb-c以及nb-c-mo的硬質(zhì)粒子分散在其中的銅基合金。

實(shí)施例1～5的耐磨性銅基合金以及比較例1～5的銅基合金，是將進(jìn)行配合以使得成為各自的組成、并在高真空中熔化了的合金熔液進(jìn)行氣體霧化處理而制造出的粉末。氣體霧化處理，通過(guò)使高溫的熔液在非氧化性氣氛(氬氣或氮?dú)獾臍夥?中從噴嘴噴出而進(jìn)行。上述的粉末由于是通過(guò)氣體霧化處理而形成的，因此成分均勻性高。

堆焊層的形成如以下那樣進(jìn)行。

使用由作為堆焊的對(duì)象物的al合金(材質(zhì)：ac2c)形成的基體，在分別將實(shí)施例1～5的耐磨性銅基合金以及比較例1～5的銅基合金的粉末放在基體的被堆焊部而形成了粉末層的狀態(tài)下，利用光束振蕩器(beamoscillator)使二氧化碳激光器的激光束搖動(dòng)，并且使激光束和基體相對(duì)地移動(dòng)，由此，對(duì)粉末層進(jìn)行激光束照射處理，使粉末層熔融凝固，從而在基體的被堆焊部形成了堆焊層(堆焊厚度：2.0mm，堆焊寬度：6.0mm)。此時(shí)，一邊從氣體供給管向堆焊部位噴吹保護(hù)氣體(氬氣)一邊進(jìn)行。在上述照射處理中，利用光束振蕩器使激光束在粉末層的寬度方向上搖動(dòng)。在上述照射處理中，將二氧化碳激光器的激光輸出功率設(shè)為4.5kw，將激光束的在粉末層上的光斑直徑設(shè)為2.0mm，將激光束與基體的相對(duì)行駛速度設(shè)為15.0mm/秒，將保護(hù)氣體流量設(shè)為10升/分。

對(duì)于使用實(shí)施例1～5的耐磨性銅基合金以及比較例1～5的銅基合金形成的堆焊層，采用以下的方法進(jìn)行了基體及硬質(zhì)粒子的硬度測(cè)定、硬質(zhì)粒子的面積率測(cè)定、以及磨損試驗(yàn)。

＜1.基體的硬度測(cè)定＞

采用jisz2244維氏硬度試驗(yàn)所規(guī)定的方法，在顯微維氏硬度試驗(yàn)中以試驗(yàn)力0.980n來(lái)實(shí)施。

＜2.硬質(zhì)粒子的硬度測(cè)定＞

采用jisz2244維氏硬度試驗(yàn)所規(guī)定的方法，在顯微維氏硬度試驗(yàn)中以試驗(yàn)力0.980n來(lái)實(shí)施。

＜3.硬質(zhì)粒子的面積率測(cè)定＞

硬質(zhì)粒子的面積率使用掃描電鏡在下述條件下進(jìn)行了測(cè)定。

圖像解析用的照片：反射電子像(圖像尺寸：2560×1920pixel)，倍率：×100、×800

反射電子像觀察時(shí)的wd：10mm

反射電子像觀察時(shí)的光斑直徑：40

圖像解析軟件：win-roof

面積率測(cè)定：將硬質(zhì)粒子和基體進(jìn)行二值化，用×100的照片測(cè)定了ф10μm以上的硬質(zhì)粒子，用×800的照片測(cè)定了ф1μm以上的硬質(zhì)粒子。測(cè)定堆焊材料的任意的8個(gè)位置，將×100以及×800的數(shù)據(jù)合計(jì)起來(lái)而測(cè)定出。

＜4.磨損試驗(yàn)＞

使用圖1所示的試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了耐磨性。在試驗(yàn)機(jī)中，使用丙烷氣體燃燒器作為加熱源，將作為試樣的環(huán)形的閥座與閥的閥面的滑動(dòng)部設(shè)為丙烷氣體燃燒氣氛。閥面使用了ev12(sae標(biāo)準(zhǔn))氮化處理材料。將閥座以及閥面的溫度控制為250℃，利用彈簧在閥座和閥面接觸時(shí)施予25kgf的載荷，以3250次/分的比例使其接觸，來(lái)實(shí)施了8小時(shí)的磨損試驗(yàn)。然后，利用閥座和閥的磨損量之比來(lái)評(píng)價(jià)了耐磨性。

在表1以及圖2～11中示出結(jié)果。

從表1以及圖2～4可知，使用包含特定量的mn的實(shí)施例1～2的耐磨性銅基合金形成的堆焊層，磨損量比低，基體硬度以及硬質(zhì)粒子面積率提高。從表1以及圖7～10可知，使用包含特定量的sn的實(shí)施例3～5的耐磨性銅基合金形成的堆焊層，磨損量比低，基體硬度以及硬質(zhì)粒子面積率提高，硬質(zhì)粒子的硬度降低。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的銅基合金能夠應(yīng)用于構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)的閥座和閥等的動(dòng)閥系部件所代表的滑動(dòng)部件的滑動(dòng)部分的銅基合金。