DE112007001514B4

DE112007001514B4 - Abriebbeständige gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und hieraus hergestelltes (Kugel-)Lager

Info

Publication number: DE112007001514B4
Application number: DE112007001514.4T
Authority: DE
Inventors: Toshiro Harakawa; Teruo Shimizu; Tsuneo Maruyama
Original assignee: Diamet Corp
Current assignee: Diamet Corp
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: WO2008001789A1; DE112007001514T5; CN101517105A; US20090311129A1; DE112007001514T8; JP5371182B2; JP2008007796A

Abstract

Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung enthaltend Cu(4-x-y)NixSny (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Ni, Sn und Cu enthält, dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis für (Kugel-)Lager, die herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit aufweist, und ein (Kugel-)Lager aus der Legierung.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-176255 , angemeldet am 27. Juli 2006, deren Inhalt hierdurch durch Inbezugnahme aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
In der Vergangenheit ist eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis für (Kugel-)Lager verwendet worden. Da die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit in einer Hochtemperaturumgebung besitzt, ist die Legierung insbesondere z. B. für ein Lager einer Edelstahl-Kolbenwelle verwendet worden, die das Ventil zur Kontrolle des Abgas-Rückflussstroms einer internen Verbrennungsmaschine vom Typ mit Abgasrückführung betreibt (siehe z. B. Patentdokument 1), oder für innere und äußere Rotoren einer Innen-Zahnradpumpe (siehe z. B. Patentdokument 2), da diese Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit sogar in einer Hochtemperaturumgebung besitzen müssen.
Darüber hinaus ist es bekannt, ein festes Gleit- bzw. Schmiermittel, wie z. B. Molybdändisulfid, zuzugeben, um so die Gleit- bzw. Schmiereigenschaften zu verbessern, indem der Reibungskoeffizient eines Lagers verringert wird, das aus einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis hergestellt ist. Die Menge an Molybdändisulfid, die zur Verbesserung der Gleit- bzw. Schmiereigenschaften einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zugegeben wird, beträgt im allgemeinen 1% bis 5%. Patentdokument 3 beschreibt eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Ni in einer Menge von 5–35 Gew.-% und Sn in einer Menge von 4–13 Gew.-% aufweist. Patentdokument 4 beschreibt eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die vorzugsweise 9–15 Gew.-% Ni und 5–10 Gew.-% Sn aufweist. Patentdokument 5 beschreibt eine gesinterte Cu-Ni-Sn-P-Legierung auf Kupferbasis, die 10–30 Gew.-% Ni, 5–12 Gew.-% Sn, 3–10 Gew.-% C und 0,1–0,9 Gew.-% P aufweist. Patentdokument 6 offenbart eine gesinterte Cu-Ni-Zn-Legierung auf Kupferbasis, die mindestens Zn und/oder Ni in einem Anteil von 5–40 Gew.-%, optional Sn in einem Anteil von 3–20 Gew.-% sowie optional 1–5 Gew.-% Si, 0,1–5 Gew.-% Al und/oder 0,5–3 Gew.-% Pb umfasst, wobei die Legierung 10–30 Gew.-% harte Partikel aus einer intermetallischen Eisenlegierung enthält, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus FeMo, FeCr, FeTi, FeW und FeB besteht. Die Legierungen des Stands der Technik weisen jedoch keine intermetallische Cu-Ni-Sn-Phase (Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (x: 1,7–2,3; y: 0,2–1,3)) in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis auf.
[Patentdokument 1] JP-A-2004-68074
[Patentdokument 2] JP-A-2005-314807
[Patentdokument 3] US 4 681 629
[Patentdokument 4] US 5 552 106
[Patentdokument 5] JP 2006063398 A
[Patentdokument 6] EP 0 709 476 A1
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[PROBLEM, DAS DIE ERFINDUNG LÖSEN SOLL]
Da die vorstehend erwähnte gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis eine relativ große Menge Ni enthält, besitzt die Legierung eine herausragende Festigkeit bzw. Härte, Korrosionsbeständigkeit, Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Insbesondere in einer Hochtemperaturumgebung besitzt die Legierung herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Jedoch muss die Legierung weiter bezüglich der Reibungseigenschaften und der Verschleißbeständigkeit verbessert werden.
[MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS]
Die Erfinder der Erfindung haben daher Untersuchungen durchgeführt, um die Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit der vorstehend erwähnten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zu verbessern. Als Ergebnis haben die Erfinder gefunden, dass die Reibungseigenschaften und die Verschleißbeständigkeit verbessert werden können, indem eine Struktur gebildet wird, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (wobei x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis dispergiert ist.
Die Erfindung wurde auf Grundlage der Ergebnisse der Untersuchung gemacht.

(1) Die Erfindung betrifft eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit, und die Legierung besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (wobei x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Ni, Sn und Cu enthält, dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst. Es ist bevorzugt, dass x im Bereich von 1,7 bis 2,2 liegt und y im Bereich von 0,8 bis 1,3 liegt.

Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Ni, Sn und Cu enthält, entsprechend (1) kann eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis sein, die eine Zusammensetzung aufweist, welche 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn und Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen, und, falls notwendig, 0,1 bis 0,9 Massen% P und/oder 1 bis 10 Massen% C umfasst. Wenn die Zusammensetzung 0,1 bis 0,9 Massen% P und/oder 1 bis 10 Massen% C umfasst, wird/werden eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z: 0,7 bis 1,3 ist) und/oder eine Graphitphase auf der Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gebildet.
Entsprechend weist die Erfindung die folgenden Ausprägungen auf.

(2) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(3) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung weist eine Zusammensetzung auf, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z: 0,7 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(4) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung weist eine Zusammensetzung auf, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Graphitphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(5) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung weist eine Zusammensetzung auf, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z: 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Graphitphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.

Bei den vorstehend beschriebenen Bereichen ist Ni bevorzugt im Bereich von 15 bis 30 Massen%, Sn ist bevorzugt im Bereich von 6 bis 15 Massen% P ist bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,5 Massen%, C ist bevorzugt im Bereich von 3 bis 9 Massen%, und z ist bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1,2.
Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem von (2) bis (5), die Ni, Sn und Cu enthält, kann, falls notwendig, ferner 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid umfassen. Eine Calciumfluoridphase ist in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die das Calciumfluorid umfasst, dispergiert. Entsprechend hat die Erfindung die folgenden Ausprägungen.

(6) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(7) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Calciumfluoridphase in einer. Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(8) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(9) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.

Bei den vorstehend beschriebenen Bereichen liegt der Calciumfluoridgehalt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Massen%.
Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis entsprechend irgendeinem von (2) bis (5), die Ni, Sn und Cu enthält, kann, falls notwendig, ferner 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid enthalten. Eine Molybdändisulfidphase ist einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die das Molybdändisulfid enthält, dispergiert.
Entsprechend weist die Erfindung die folgenden Ausprägungen auf.

(10) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält; und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(11) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(12) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(13) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.

Bei den vorstehend beschriebenen Bereichen liegt der Gehalt von Molybdändisulfid bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Massen%.
Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem von (2) bis (5), die Ni, Sn und Cu enthält, kann ferner, falls notwendig, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid enthalten. Eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase sind in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die das Calciumfluorid und das Molybdändisulfid enthält, dispergiert.
Entsprechend weist die Erfindung die folgenden Ausprägungen auf.

(14) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(15) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie besitzt eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
(16) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, in der eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 100°C/min umfasst.
(17) Eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis mit herausragenden Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Die Legierung besitzt eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest umfasst, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und sie weist eine Struktur auf, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.

Bei den vorstehend beschriebenen Bereichen liegen die Anteile von Calciumfluorid bzw. Molybdänsulfid bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Massen%.
[WIRKUNGEN DER ERFINDUNG]
Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem von (1) bis (17) zeigt herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit.
Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Legierung verbesserte Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit auf, wenn sie für verschiedene elektrische Teile und Maschinenteile, und insbesondere für ölimprägnierte Lager, verwendet wird. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Legierung für das Lager einer Welle mit hoher Rotationsfrequenz verwendet wird, wird effektiv ein lager mit langer Lebensdauer erhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt.
2 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt.
3 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt.
4 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt.
5 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt.
6A ist eine Aufsicht, die ein Beispiel einer Ausführungsform eines Lagers aus der erfindungsgemäßen Legierung gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, die herausreichende Reibungsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit besitzt. gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, welche herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt.
6B ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel der Ausführungsform des Lagers aus der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigt, welche herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt.
BESTE ART ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Um die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem von (1) bis (17) herzustellen, die herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt, werden die folgenden Ausgangspulver vorbereitet:
ein Pulver einer Cu-Ni-Legierung mit einer Zusammensetzung, die 5 bis 45 Massen% Ni und Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält;
ein Pulver einer Cu-Ni-Sn-Legierung mit einer Zusammensetzung, die 25 bis 60 Massen% Ni, 5 bis 60 Massen% Sn und Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält;
ein Sn-Pulver;
ein Pulver einer Cu-P-Legierung mit einer Zusammensetzung, die 8 Massen% P und Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält;
ein Graphitpulver;
ein Calciumfluoridpulver; und
ein Molybdändisulfidpulver.
Diese Pulver werden zugegeben und vermischt, um ein gemischtes Pulver mit der Zusammensetzung gemäß irgendeinem von den obigen (1) bis (17) herzustellen. Das resultierende gemischte Pulver wird verdichtet, um ein verdichtetes Pulver zu erhalten, und das verdichtete Pulver wird bei einer Temperatur, die höher ist als die gewöhnliche Sintertemperatur im Bereich von 700 bis 950°C gesintert.
Das erhaltene gesinterte Material wird allmählich mit einer Kühlgeschwindigkeit von 5 bis 10°C/min gekühlt, was langsamer ist als die bekannte Kühlgeschwindigkeit von 15°C/min oder schneller.
Auf diese Weise wird eine gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt, erhalten. In der Legierung sind Poren in einer Matrix mit einer Porosität von 5 bis 25 dispergiert und verteilt.
Die vorstehende erwähnte Sintertemperatur liegt bevorzugt im Bereich von 900 bis 1.080°C, und stärker bevorzugt im Bereich von 900 bis 980°C.
Die 6A und 6B sind eine Aufsicht bzw. eine Querschnittansicht, die Beispiele der Ausführungsform eines Lagers aus einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis zeigen, welche herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt.
Als nächstes werden die Gründe beschrieben, warum die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit besitzt, und x und y für die Phase der Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, auf das Obige beschränkt sind.
(A) Grund für die Beschränkung der Zusammensetzung
(a) Ni
Ni ist eine Komponente zur Erhöhung der Stärke/Festigkeit, der Reibungseigenschaften und der Verschleißbeständigkeit in einer Hochtemperaturumgebung. Wenn der Gehalt von Ni jedoch kleiner als 10% ist, kann der gewünschte Effekt nicht erhalten werden, und wenn der Gehalt von Ni größer als 40% ist, erhöht sich der Widerstand zwischen einer Welle und einer Gleitfläche in einer Hochtemperaturumgebung, und somit erhöht sich der Verschleiß rasch. Entsprechend wird der Gehalt von Ni, der in der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis enthalten ist, im Bereich von 10 bis 40% eingestellt.
(b) Sn
Sn ist eine Komponente zum Bilden einer festen Lösung als Matrix mit Cu und Ni, um die Härte/Festigkeit und die Verschleißbeständigkeit eines Lagers zu verbessern. Wenn der Gehalt von Sn jedoch kleiner als 5% ist, kann ein gewünschter Festigkeits-/härteverstärkender Effekt nicht erhalten werden, und wenn der Gehalt von Sn größer als 25% ist, wird der Verschleiß des entsprechenden Materials, wie z. B. einer Edelstahlwelle, rasch größer, und der Verschleiß des Edelstahls wird beschleunigt. Entsprechend wird der Gehalt von Sri im Bereich von 5 bis 25% eingestellt.
(c) P
P ist eine Komponente zur Verbesserung der Sinterfähigkeit zum Zeitpunkt des Sinterns und zur Verbesserung der Festigkeit/Härte einer Matrix, d. h., der Festigkeit/Härte eines Lagers. Entsprechend wird es wie benötigt zugegeben. Wenn jedoch der Gehalt von P kleiner als 0,1% ist, kann in nicht-bevorzugter Weise eine ausreichende Festigkeit/Härte nicht erreicht werden, weil keine ausreichende Sinterfähigkeit ausgeübt wird. Zusätzlich wird die Festigkeit/Härte einer gesinterten Legierung verringert, wenn der Gehalt von P größer als 0,9% ist, weil die Festigkeit/Härte einer Korngrenz rasch verringert wird. Entsprechend wird der Gehalt von P im Bereich von 0,1 bis 0,9% eingestellt.
(d) C
C ist eine Komponente, die als freies Graphit existiert, wobei der Hauptteil hiervon in einer Matrix dispergiert und verteilt ist. Zusätzlich ist C eine Komponente zur Verbesserung der gleitenden/schmierenden Eigenschaften eines Lagers und der Verschleißbeständigkeit eines Lagers und einer Edelstahlwelle. Entsprechend wird es wie benötigt zugegeben. Wenn jedoch der Gehalt von C kleiner als 1% ist, ist der Dispersions- und Verteilungsgrad von freiem Graphit unzureichend, und die gewünschten, herausragenden, gleitenden/schmierenden Eigenschaften können nicht sichergestellt werden, und wenn der Gehalt größer als 10% ist, wird die Festigkeit/Härte eines Lagers rasch verringert, und dessen Verschleiß erhöht sich rasch. Entsprechend wird der Gehalt von C im Bereich von 1 bis 10% eingestellt.
(e) Calciumfluorid
Calciumfluorid dient dazu, die Beständigkeit gegenüber Reibverschweißung signifikant zu erhöhen, und somit wird es wie notwendig zugegeben. Wenn jedoch der Gehalt von Calciumfluorid kleiner als 0,3% ist, kann eine gewünschte Wirkung nicht erhalten werden, und wenn der Gehalt von Calciumfluorid größer als 6% ist, verringern sich die Härte/Festigkeit, die Reibungseigenschaften und die Verschleißbeständigkeit. Entsprechend wird Gehalt von Calciumfluorid im Bereich von 0,3 bis 6% eingestellt.
(f) Molybdändisulfid
Molybdändisulfid dient dazu, die Beständigkeit gegenüber Reibverschweißung zu erhöhen und somit wird es wie benötigt zugegeben. Wenn jedoch der Gehalt von Molybdändisulfid kleiner als 0,3% ist, kann eine gewünschte Wirkung nicht erhalten werden, und wenn der Gehalt von Molybdändisulfid größer als 6% ist, verringert sich die Festigkeit/Härte, die Reibungseigenschaften und die Verschleißbeständigkeit. Entsprechend wird der Gehalt von Molybdändisulfid im Bereich von 0,3 bis 6% eingestellt.
(B) Grund für die Beschränkung der Phase von Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y
x und y für die Phase Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y werden im Bereich von 1,7 bis 2,3 bzw. im Bereich von 0,2 bis 1,3 eingestellt. Eine CuNi₂Sn-Phase mit großer Härte wird auf einer Matrix in großem Ausmaß durch Sintern bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1.080°C, was höher als ein normaler Temperaturbereich ist, und durch allmähliches Abkühlen mit einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als eine normale Geschwindigkeit, gebildet. Jedoch wird eine vollständige CuNi₂Sn-Phase kaum gebildet, und es wird eine Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y-Phase gebildet, worin x im Bereich von 1,7 bis 2,3 ist und y im Bereich von 0,2 bis 1,3 ist. Wenn x und y für eine Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y-Phase in diesen Bereichen liegen, werden die Reibungseigenschaften und die Verschleißbeständigkeit der Phase verbessert.
[ERSTES BEISPIEL}
Die erfindungsgemäße gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit zeigt, wird unter Bezugnahme auf die Beispiele genau beschrieben. Als Ausgangspulver wurden Pulver mit den folgenden Eigenschaften bereitgestellt:
ein verdüstes Cu-Ni-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 150 μm oder kleiner und mit einer Zusammensetzung, enthaltend 15 bis 42,5 Massen% Ni und Rest enthaltend Cu und unvermeidbare Verunreinigungen;
ein Pulver einer Cu-Ni-Sn-Legierung mit einer mittleren Partikelgröße von 150 µm oder kleiner und mit einer Zusammensetzung, die 25 bis 60 Massen% Ni, 5 bis 60 Massen% Sn und einen Rest, enthaltend Cu und unvermeidbare Verunreinigungen, enthält;
ein verdüstes Sn-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 20 µm;
ein Pulver einer Cu-P-Legierung (eutektische Cu-8,4%ige P-Legierung) mit einer mittleren Partikelgröße von 150 µm oder kleiner;
ein Graphitpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 20 µm;
ein CaF₂-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 60 µm; und
ein MoS₂-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 150 µm oder kleiner.
Die Ausgangspulver wurden zugegeben, um die in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen endgültigen Zusammensetzungen zu erhalten, und hierzu wurde 1% Stearinsäure zugegeben, und dann wurde die Mischung in einem V-förmigen Mischer für 20 Minuten gemischt. Anschließend wurde die Mischung einem Pressen unterzogen, um ein verdichtetes Pulver zu erhalten, und das verdichtete Pulver wurde bei einer vorbestimmten Temperatur im Bereich von 900 und 1.080°C in einer zersetzten Ammoniakatmosphäre gesintert. Als Ergebnis wurden die ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und die ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis hergestellt, die jeweils die in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Zusammensetzungen und Porositäten aufwiesen. Diese besaßen alle die gleiche Größe wie folgt: Außendurchmesser 18 mm × Innendurchmesser 8 mm × Höhe 8 mm.
Ein repräsentatives Teststück der erhaltenen ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis wurde mit EPMA betrachtet, und die beobachtete Struktur ist in den Musterdiagrammen 1 bis 5 gezeigt. 1 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis 1 zeigt, 2 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis 3 zeigt, 3 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis 4 zeigt, 4 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis 8 zeigt und 5 ist ein Musterdiagramm, das eine Struktur einer erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis 16 zeigt.
Die erhaltenen ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und die ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis wurden in Synthetiköl eingetaucht. Unter Verwendung der ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, der ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und der ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die in das Synthetiköl eingetaucht worden waren, wurden die nachstehend beschriebenen Tests durchgeführt.
Bruchtest:
Die ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und die ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die in Synthetiköl eingetaucht worden waren, wurden auf 120°C erwärmt, und es wurde eine Belastung auf die erwärmten ringförmigen Teststücke aus deren Radialrichtung ausgeübt. Die Bruchbelastungen (maximales Gewicht) zu dem Zeitpunkt, bei dem die ringförmigen Teststücke brachen, wurden gemessen, und die Festigkeit und Härte von jedem Teststück wurde wie in den Tabellen 1 und 2 bewertet.
Test der Verschleißbeständigkeit:
Eine Welle aus SUS304, endbehandelt mit 6S, wurde in die ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, in die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und in die ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die in Synthetiköl eingetaucht worden waren, eingeführt. Dann wurden die ringförmigen Teststücke auf 120°C erwärmt, während eine Belastung von 0,2 MPa von außerhalb der ringförmigen Teststücke in der Radialrichtung (die Richtung rechtwinklig zur Achsenrichtung der Welle) der ringförmigen Teststücke 1 bis 16 aus der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, der ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und der ringförmigen Teststücke 1 bis 3 einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis ausgeübt wurde. Anschließend wurde die Welle für 30 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min rotiert. Die maximale Verschleißtiefe am Innendurchmesser von jedem Teststück wurde gemessen, und die Festigkeit/Härte, die Reibungseigenschaften und die Verschleißbeständigkeit von jedem Teststück wurden, wie in den Tabellen 1 und 2 beschrieben bewertet.
Test der Beständigkeit gegen Reibverschweißung:
Eine Welle aus SUS304, endbehandelt mit 6S, wurde in die ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und in die ringförmigen Teststücke 1 bis 3 aus einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die in Synthetiköl eingetaucht worden waren, eingeführt. Dann wurden die ringförmigen Teststücke 1 bis 16 der erfindungsgemäßen gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die ringförmigen Vergleichsteststücke 1 bis 8 einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis und die Teststücke 1 bis 3 aus einer bekannten gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis bei 120°C gehalten, und die Welle wurde für 30 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min rotiert, während eine Belastung in Radialrichtung (Richtung rechtwinklig zur Achsenrichtung der Welle) der ringförmigen Teststücke ausgeübt wurde. Anschließend wurde die Belastung allmählich erhöht, und es wurde die Belastung zu dem Zeitpunkt gemessen, als sich eine Reibverschweißung bildete. Die Beständigkeit gegenüber Reibverschweißung von jedem Teststück wurde wie in den Tabellen 1 und 2 bestimmt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem der obigen (1) bis (17) zeigt herausragende Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Legierung verbesserte Reibungseigenschaften und Verschleißbeständigkeit auf, wenn sie für verschiedene elektrische Teile und mechanische Teile, und insbesondere für ein ölimprägniertes Lager verwendet wird. Insbesondere wenn die erfindungsgemäße Legierung für ein Lager einer Welle mit hoher Rotationsgeschwindigkeit verwendet wird, wird effektiv ein Lager mit langer Lebensdauer erhalten.

Claims

Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Struktur, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung enthaltend Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) in einer Matrix der gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die Ni, Sn und Cu enthält, dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, die eine Zusammensetzung umfasst, welche 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Graphitphase in einer Matrix dispergiert ist, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Graphitphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Calciumfluoridphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis, umfassend eine Zusammensetzung, die 10 bis 40 Massen% Ni, 5 bis 25 Massen% Sn, 0,1 bis 0,9 Massen% P, 1 bis 10 Massen% C, 0,3 bis 6 Massen% Calciumfluorid, 0,3 bis 6 Massen% Molybdändisulfid und einen Rest enthält, der Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, und die eine Struktur aufweist, worin eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-x-y)Ni_xSn_y (worin x: 1,7 bis 2,3, y: 0,2 bis 1,3 ist) enthält, eine Phase mit einer Zusammensetzung, die Cu_(4-z)P_z (worin z 0,7 bis 1,3 ist) enthält, eine Graphitphase, eine Calciumfluoridphase und eine Molybdändisulfidphase in einer Matrix dispergiert sind, wobei die gesinterte Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis durch ein Verfahren erhältlich ist, das einen Sinterschritt bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1080°C und einen nachfolgenden Kühlschritt bei einer Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10°C/min umfasst.
Lager, das hergestellt ist aus einer gesinterten Cu-Ni-Sn-Legierung auf Kupferbasis gemäß irgendeinem von Ansprüchen 1 bis 17.