銅鋅合金，帶狀材料、滑動元件和生產方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及銅鋅合金，其包含以重量百分比計：67.0％到69.0％的Cu，0.4％到0.6％的Si，1.2％到1.6％的Mn，0.03％到0.06％的P，任選地最多0.5％的Al，任選地最多0.15％的Ni，任選地最多0.1％的Fe，任選地最多0.1％的Pb，任選地最多0.08％的Sn，任選地最多0.1％的S，余量為Zn和無法避免的雜質。根據(jù)本發(fā)明，所述的合金具有α相基質所組成的微觀結構，在所述的α相基質中存在以體積計至少2％，并且以體積計不多于5％的具有球狀形狀的硅化錳內含物。本發(fā)明還涉及用于生產由該銅鋅合金所組成的半成品部件的方法，以及還涉及滑動元件。
【專利說明】
銅巧合金，帶狀材料、滑動元件和生產方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及銅鋒合金，由銅鋒合金組成的帶狀材料，用于生產半成品部件和滑動 元件的方法。
【背景技術】
[0002] 將包含含儘娃化物的低鉛銅鋒合金用作滑動元件的用途是已知的。作為銅鋒合金 的硬質相，娃化物為磨損提供了高的抵抗力。除此之外，由于娃化物經(jīng)歷焊接的低傾向性， 娃化物對粘結磨損提供了更好的抵抗力。所述的合金通常還含有相當大的量的其他合金成 分，例如Al、Ni和Fe。該合金的微觀結構由α和β相的組合所組成，或者主要地由β相所組成。 通常地通過包括至少一個熱成型步驟的方法來生產該合金所組成的半成品部件。
[0003] 含有娃化儘的銅鋒合金見于第JP 09316570 A號日本專利。在運些合金中，β相的 比例高達30%。該合金不包含任何的憐。該合金鑄造成直徑為120mm的圓柱形塊體。隨后分 別地在700°C和700°C -750°C下實施兩個熱成型步驟。
[0004] 除此之外，由低鉛銅鋒合金所組成的同步器鎖止環(huán)見于第DE 10 2005 059 391 A1號德國專利，是已知的。該合金包含W重量計比例為0.5 %到5 %的儘、W重量計比例為 0.3 %到2%的娃、W重量計比例為0.5 %到2.5%的侶、W重量計比例為0.3%至Ijl %的鐵和 W重量計比例為0.5 %到5 %的儀。憐含量W重量計低于0.02 %。該合金中存在由儘、鐵和娃 所組成的金屬間相。銅含量W重量計在55%到75%的范圍變化，因此可W認為各個材料的 相組成具有次要的重要性。該同步器鎖止環(huán)是通過切削加工來生產的。本文件未就此處所 使用的原材料的生產給出信息。
[0005] 除此之外，第DE 10 2007 029 991 B4號德國專利中公開了冷成型性的方面改進 的銅鋒合金，并且還公開了用于生產該合金所組成的管和棒的方法。在該銅鋒合金中，娃、 儘、鐵和儀的比例設置為使得該材料的微觀結構中存在莖狀形狀的含有鐵-儀-儘的混合娃 化物W及球狀形狀的富含鐵和儀的混合娃化物兩者。除了娃化物之外，該材料的微觀結構 由曰-基質組成，所述的α-基質中嵌入W體積計至少5%，最高50%的β相。認為球狀的娃化物 是0相的穩(wěn)定化的發(fā)生原因。由α-和0相W及非常高含量的硬質相所組成的多相基質結構確 保了由運些合金所組成的組件具有想要的復合耐磨性，所述的硬質相尤其地為含有鐵-儀- 儘的混合娃化物。該合金的加工包括在600至化00°C的溫度范圍下擠出。在鑄態(tài)下，W體積計 具有最高50%的β相的微觀結構促進了此熱成型。由運些合金組成的管達到了最高約13% 的斷裂延伸率數(shù)值。
[0006] 因此，現(xiàn)有技術沒有公開任何運樣的含有娃化儘的銅鋒合金，所述的銅鋒合金可 W通過僅包含冷成型步驟作為成型步驟的方法來生產具有用作滑動元件的優(yōu)秀特性的材 料。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供改進的合金，可W從該合金經(jīng)鑄造和成型的方法來生 產具有優(yōu)秀摩擦學特性的材料，所述的方法僅包括冷成型步驟作為成型步驟。除此之外，本 發(fā)明的發(fā)明目的在于提供用于生產由該合金所組成的半成品部件，W及由該合金所組成的 滑動元件的方法。
[0008] 本發(fā)明通過權利要求1的特征定義了合金，通過權利要求6的特征定義了帶狀材 料，通過權利要求7的特征定義了方法，W及通過權利要求10的特征定義了滑動元件。此外 的從屬權利要求設及有利的實施方案W及本發(fā)明的進一步發(fā)展。
[0009] 本發(fā)明包含銅鋒合金，其具有下列組分重量百分比計）：
[0010] 67.0 % 到69.0 % 的Cu，
[0011] 0.4% 至化.6% 的 Si，
[0012] 1.2%至1]1.6%的]?11，
[0013] 0.03 % 到0.06 % 的P，
[0014] 任選地最多0.5 %的A1，
[001引任選地最多0.15%的Ni，
[0016] 任選地最多0.1 %的化，
[0017] 任選地最多0.1 %的Pb，
[001引任選地最多0.08%的Sn，
[0019] 任選地最多0.1%的S，
[0020] 余量為化和無法避免的雜質。根據(jù)本發(fā)明，所述的合金具有α相基質所組成的微觀 結構，在所述的α相基質中具有球狀形狀的娃化儘內含物W體積計至少2%的比例，并且W 體積計不多于5%比例。
[0021] 本發(fā)明是從W下的想法引出的:含有娃化儘的銅鋒合金的組分需要按照合適的方 式選擇，從而能夠通過冶金方法從該合金生產具有優(yōu)秀的滑動特性的材料，所述的冶金方 法僅包括冷成型步驟來作為成型步驟。因此，所述的材料應該是可W通過不包括任何熱成 型步驟的成型方法來生產的，該熱成型步驟例如是熱社或熱壓。出人意料的是，具有由純的 α相基質所組成的微觀結構，且所述的α相基質中內含球狀形狀的娃化儘的材料可W從具有 前文所限定的合金組分的鑄件通過一系列的冷成型步驟和熱處理來生產。運些球狀娃化儘 的比例為按體積計至少2%，W及按體積及不超過5%。進行合金元素的定量選擇，尤其地元 素加、2]1少6、化和41的定量選擇使得該材料的基質僅包含〇相而不包含0相。運賦予了該材 料優(yōu)秀的冷成型性。
[0022] 該基質具有面屯、立方的晶格。因此，該材料與傳統(tǒng)的黃銅材料在滑動應用上有區(qū) 另IJ。根據(jù)經(jīng)驗，具有面屯、立方的晶體結構的黃銅材料有粘附的傾向，因此有磨損的傾向。與 該經(jīng)驗相反的是，由根據(jù)本發(fā)明的合金所組成的材料顯示出優(yōu)秀的摩擦學特性，尤其地是 用作滑動元件。其原因在于根據(jù)本發(fā)明選擇了 Μη和Si元素相對于基質的組分的比例。娃化 儘的量、尺寸、形狀和分布影響材料的特性，尤其地影響在室溫下和升高的溫度下的脆性。 然而，所述的娃化物還影響材料的成型性能。在根據(jù)本發(fā)明合金的組分的情況下，主要地形 成具有球狀形狀的娃化儘。運些娃化儘的比例是W在材料中的體積計至少2%，W及W體積 計不多于5%。與用于滑動應用且包含娃化儘的傳統(tǒng)黃銅材料相比，本發(fā)明的合金中娃化儘 W體積計的比例低。W體積計高于5%的娃化物比例對材料的鑄造性能和冷成型性有不利 的影響。優(yōu)選地，娃化物的比例W體積計不多于4%，由于該材料的鑄造性能和冷成型性在 此范圍內是尤其有利的。娃化物的比例W體積計低于2%時，該材料的強度特性和摩擦學特 性，尤其地耐磨性將是令人不滿的。因此，娃化物的比例需要設定在狹窄的窗口范圍內，從 而使得能夠允許:首先使用無熱成型的生產方法，其次確保該材料要求的力學和摩擦學特 性。尤其地，有利的特性是當Μη含量W重量計為至少1.3%，W及W重量計不多于1.45%的 情況下得到的。
[0023] 憐含量W重量計為至少0.03%，W及W重量計不多于0.06%。憐起到了還原的目 的。游離的憐通過降低烙體的粘度來提高合金的鑄造性能。除此之外，憐提高了本發(fā)明的合 金在高溫和壓力下的特性。在其他的方面，憐可W與其他的合金成分形成脆的憐化物。因 此，必須精確地控制憐的比例:在W重量計少于0.03%時，鑄造性能和熱強度的提升是令人 不滿的。當憐含量W重量計多于0.06%時，形成憐化物的風險過大。優(yōu)選地，憐含量W重量 計不多于0.05%，尤其地優(yōu)選為W重量計至少為0.035% W及W重量計不多于0.045 %。在 該狹窄的范圍內，合金在加工性能和耐磨性的方面顯示出優(yōu)秀的特性。
[0024] 所述的合金任選地還包含W重量計最多0.50%的侶。在運些量下，侶完全地溶解 在合金中。然而，更大量地加入侶會促進β相的形成。在運一方面，優(yōu)選地將A1的最大含量降 低到W重量計0.45%，更有利地降低到W重量計0.40%。除此之外，侶起到腐蝕保護的作 用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在鑄造后使用水來對合金澤火時，侶是有利的。在運種情況下產生相對潔凈的 表面。因此優(yōu)選地侶的比例為W重量計至少為0.2%。
[0025] Μ和Fe的比例分別地限制到W重量計0.15 %和W重量計0.1 %。當鑄造與儘結合 的該合金時，鐵和儀引起了含有鐵和儘的混合娃化物或含有儀和儘的混合娃化物的形成。 該混合娃化物具有相當大的空間膨脹性。然而，在本發(fā)明所述的合金的情況下，尋求小的娃 化物，并且在理想狀態(tài)下尋求純的娃化儘。在球狀娃化儘的組分中，鐵和儀不做出顯著的貢 獻。
[0026] 由于滑動軸承中要求合金具有非常低的Pb含量，機的比例限制到W重量計最多 0.1%。因此，化的比例應當保持到技術上允許和經(jīng)濟上可行的盡可能低的水平。
[0027] 元素 Sn和S對于本發(fā)明的合金而言只具有次要的重要性。運些元素，尤其是Sn，是 從為了經(jīng)濟原因而采用的回收材料中引入的。為了避免它們W不想要的方式影響合金，在 各個情況下設定了上限的數(shù)值。由于Sn使得α相的范圍變窄，優(yōu)選地Sn的比例不超過W重量 計0.02 %的數(shù)值。
[0028] 根據(jù)單個合金成分的指定數(shù)值，合金中鋒的比例是W重量計27.3到31.4%的范 圍。優(yōu)選地W重量計至少為28.5W及不多于30.8%。由于成本原因，鋒的比例應當越高越 好。從另外一個方面來說，其不能過高W至于沒有β相形成。發(fā)現(xiàn)指定的范圍是尤其有利的 范圍。
[0029] 不可避免的雜質W重量計總共不宜多于0.3%，優(yōu)選地W重量計不多于0.05%。優(yōu) 選地，與Sn和S元素合起來也不超過該數(shù)值。
[0030] 從具有本發(fā)明的合金組分的鑄件在不經(jīng)熱成型的情況下制備的材料在2(TC下的 力學特征在于：
[0031] -拉伸強度Rm:至少為500MPa，優(yōu)選地至少為550MPa
[0032] -屈服點化日.2:至少為360MPa，優(yōu)選地至少為400MPa
[0033] -硬度:至少為150Hv，優(yōu)選地至少為170Hv
[0034] -斷裂伸長率Aio:至少為15%，優(yōu)選地至少為20%
[0035] 運些材料的獨有特性是，300°C下的斷裂伸長率至少為與20°C-樣大。尤其地，300 °C下的斷裂伸長率可W大于20°C下的斷裂伸長率。300°C下的斷裂伸長率一般地是20°C下 的斷裂伸長率的至少1.2倍。運一獨有特性在設及到軸承的應用中是有利的，所述的軸承經(jīng) 受高的壓力。即使是在升高的溫度下，其仍然確保高的延展性，并且因此確保用于小部件的 軸承材料具有令人滿意的兼容性。
[0036] 在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，合金的Cu含量與合金的Zn當量的比值可W為至少 2.1，并且不多于2.4,其中合金的化當量按照下文所述地從各個合金元素的比例來計算 重量百分比計）：
[0037] 化當量=化的比例+0.9 X化的比例-1.3 X Ni的比例+6 X A1的比例+2 X Sn的比例.
[0038] 本發(fā)明的運一具體實施方案確保了材料的基質總是只有α相。如果合金的Cu含量 與合金的Zn當量的比值為至少2.1，則在該材料中實質上不可能存在β相。尤其地當合金的 銅含量位于標明的范圍重量計67%-69%)的較低部分時，該合金的組分的附加條件發(fā) 揮作用。在運情況下，合金的侶含量需要限制到W重量計不多于0.45%的值。
[0039] 在化當量的計算中，未考慮合金中元素 Μη和Si的比例。運是基于W下的假設:運兩 種元素本質上W沉淀物即娃化儘的形式獨立地在合金中存在，并且不溶解在基質中。當儘 W重量計的比例為娃W重量計的比例的至少2.4倍W及不多于3.4倍時，該假設尤其地成 立。尤其優(yōu)選地，儘W重量計的比例是娃W重量計的比例的至少2.6倍并且不多于3.2倍。
[0040] 鐵和儀含量之和可W有利地為不多于W重量計0.22%。運進一步地抑制了形成含 有鐵、儀和儘的混合娃化物。當合金鑄造時，鐵和儀引發(fā)了運些混合娃化物的形成。運兩種 元素的總量越低，能夠形成的混合娃化物的量就越少。當鐵含量和儀含量之和W重量計不 多于0.15 %時，混合娃化物的形成被明顯地抑制。
[0041] 在本發(fā)明的有利的實施方案中，具有球形形狀的娃化儘可W按精細分散的形式存 在于基質中，尺寸為不多于Ιμπι，并且在每100μπι2內有30到50個具有球形形狀的娃化儘。娃 化物的運一配置是合金具有優(yōu)秀摩擦學特性的原因，所述的摩擦學特性尤其地是該合金用 作滑動軸承時的摩擦學特性。娃化儘可W是MnsSi3或者MnSi類型的。娃化物的摩爾組成的研 究表明，在本發(fā)明的合金中兩種類型都是存在的，并且其豐度大約相同。所述的娃化儘具有 球形形狀，即為圓球形或者至少為類球形。其尺寸不大于1皿。使用球形直徑，或者更一般的 情況下使用球的等效直徑來作為尺寸的量度。娃化物W精細分散的形式存在于基質中。在 拋光的橫截面中，娃化物顯示為基質中分布密度有輕微變化的精細分散的滴，即其不是均 勻的。因此，存在娃化物密度在更高方向上偏離高于平均娃化物密度的區(qū)域，并且存在娃化 物密度在更低方向上偏離低于平均娃化物密度的區(qū)域。運一現(xiàn)象可W描述為漂浮的霧狀或 者云狀。在500倍的放大率下，每100μπι2可W數(shù)出30到50個球狀顆粒。
[0042] 在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，在基質中還可W另外地存在莖狀形狀的娃化儘，運 些娃化儘的縱向延伸為不多于50μπι，優(yōu)選地不多于30μπι，并且具有莖狀形狀的娃化儘的數(shù) 量不多于具有球狀形狀的娃化儘的數(shù)量的2%。在本發(fā)明中，莖狀形狀是指娃化物的形狀為 多個單個的娃化物顆粒彼此之間沿著線分開一小段距離。采取該排布的單個娃化物顆粒比 具有球形形狀的娃化儘更大，因此具有莖狀形狀的娃化儘是容易識別的，并且在精細分散 的球狀娃化儘的背景上清楚地顯現(xiàn)。屬于莖狀形狀娃化儘的單個娃化物顆粒的尺寸一般地 在IWii到lOwn的范圍內。具有莖狀形狀的娃化物的排布令人聯(lián)想到鏈條的鏈節(jié)或者串上的 珍珠的排布，因此還可W描述性地使用形容語"鏈狀"或者"成串的珍珠狀"作為"莖狀"的同 義詞。娃化儘在該排布下的縱向延伸不多于50μπι。具有莖狀形狀的運些娃化儘是更大的娃 化物的殘余物，所述的更大的娃化物可W在緊跟在鑄造之后的合金固化和冷卻過程中通過 主要沉淀物的擴散和團聚來形成，并且所述的更大的娃化物在材料的冷成型過程中破碎和 拉伸。具有球形形狀的小粒娃化儘對于合金的特性是有利的。因此優(yōu)選地將鑄造和冷卻操 作配置為形成很少的大娃化物，而形成許多小娃化物。因此，莖狀娃化儘的尺寸和豐度是鑄 造和冷卻操作過程中的處理表現(xiàn)有多好的量度:莖狀娃化儘的縱向延伸越小，W及材料中 存在的運些莖狀娃化儘越少，則用于形成具有球狀形狀的小粒娃化儘的儘和娃的用量越 好。運對于材料的特性是有利的。優(yōu)選地，莖狀娃化儘的縱向延伸不大于ΙΟμπι。具有莖狀形 狀的娃化儘的數(shù)量不多于具有球狀形狀的娃化儘的數(shù)量的2%，W及優(yōu)選地不多于其1 %。
[0043] 然而不可能排除的是，具有莖狀形狀的相對大粒的娃化儘的有利影響在于，作為 硬質顆粒，其降低材料粘附的傾向。具有莖狀形狀的娃化儘的其他可能優(yōu)點在于，由于主要 地在運些相對大粒的娃化儘的附近形成的沉淀物的擴散，形成了沒有沉淀顆粒的區(qū)域。作 為具有面屯、立方晶格的相，運些無顆粒的區(qū)域允許塑性形變，因此其對材料的力學強度有 貢獻。
[0044] 本發(fā)明進一步的方面設及由前文所述的本發(fā)明所述的銅鋒合金所組成的帶狀材 料。在本發(fā)明中，術語帶狀材料涵蓋了所有具有片狀形式的材料，即例如:帶、金屬片和金屬 條。該形式是通過社制方法的形成方式來生產的。優(yōu)選地，所述的帶狀材料是通過僅包括冷 成型步驟作為成型步驟的形成方法，從本發(fā)明的合金來生產的。因此，該材料可W通過不包 含任何熱成型的方法來生產，所述的熱成型例如為熱社。優(yōu)選地，所述的帶狀材料是由鑄造 成帶狀鑄件的本發(fā)明的合金生產的，所述的帶狀鑄件具有小的厚度，W至于為了達到帶的 最終尺寸僅需要冷成型步驟來作為成型步驟。由于省去了加熱材料來實施熱成型，按照運 一方式來生產的帶狀材料的優(yōu)點在于能耗低。該帶狀材料非常地適合用于生產經(jīng)受滑動摩 擦并且由帶狀材料所制成的部件，例如壓漉軸承軸套或者止推墊圈。除此之外，可W將該帶 狀材料與另一種材料連接，從而形成帶狀的復合材料。優(yōu)選地，適合的連接方法是包層方 法，尤其地為激光輔助的社制包層?？蒞使用復合材料作為生產軸承半介殼的起始材料，所 述的復合材料由基于銅的軸承金屬和支撐材料如鋼所組成。
[0045] 本發(fā)明的另一個方面設及用于生產由本發(fā)明的銅鋒合金所組成的半成品部件的 方法，所述的方法包括W下的步驟：
[0046] a)烙化合金；
[0047] b)鑄造鑄件；
[004引 C)冷成型；
[0049] d)熱處理；
[0050] 所述的方法僅包括冷成型步驟作為成型步驟。本發(fā)明的合金具有α相基質所組成 的微觀結構，在所述的α相基質中具有球狀形狀的娃化儘內含物W體積計至少2%，并且W 體積計不多于5%。純的α相基質和內含于其中的特定條件的娃化儘的特定組合使得能夠在 不實施熱成型的情況下生產半成品部件。在運里，將本發(fā)明的合金烙化，鑄造成適合的鑄件 并且冷卻。應當確保的是，合金的固化和冷卻足夠迅速，從而明顯地抑制了通過擴散形成大 粒娃化物。形成的冷卻鑄件在一個或者多個冷成型步驟中給出最終形狀。可w在鑄造之后， 單個的冷成型步驟之間，W及最終的冷成型步驟之后實施熱處理?？蒞在鑄造后、在單次冷 成型步驟之間W及在最后冷成型步驟之后進行熱處理。應當適合地選擇熱處理的溫度曲線 和持續(xù)時間。如果有必要的話，可W使中間產品的表面在冷成型步驟之前經(jīng)歷切削加工。用 于半成品部件的運一生產方法的優(yōu)點在于能耗低，由于其可W省去了實施熱成型步驟之前 加熱該材料。
[0051] 在本發(fā)明的方法的有利的實施方案中，可W在方法步驟b)中鑄造具有不多于 20mm，優(yōu)選地不多于15mm的厚度的帶，從而生產帶狀半成品部件。在運樣的帶鑄造方法中， 鑄造相對薄的帶而不是具有大尺寸的厚板。鑄造的帶的寬度一般地在200mm到600mm的范圍 內。由于鑄造帶的厚度小，為了得到最終尺寸的帶，成型步驟中只有冷社制步驟是必要的。 具有大的尺寸的厚板的熱社制可W被免除。除此之外，總地來說相對少的冷社制步驟是必 要的。冷社制步驟的數(shù)量取決于鑄造帶的厚度和成品帶的厚度。在本發(fā)明的方法的一般的 實施方案中，在各個冷社制步驟中，帶的厚度相對于其對應的初始厚度減少至少20% W及 不多于50%。因此，冷社制步驟的數(shù)量一般地至少為2次并且不多于5次。因此，該生產方法 是非常廉價的。
[0052] 在此生產方法中，遵守憐含量是尤其重要的，由于薄的帶的鑄造需要流體的烙體， 即具有低粘度的烙體。優(yōu)選地，在此生產方法中，合金的侶含量可W是W重量計至少0.2%。 侶在合金用水澤火的過程中的正面影響在此方法中是重要的。
[0053] 在本發(fā)明的方法尤其有利的實施方案中，方法的步驟b)中帶的鑄造可W連續(xù)地實 施。帶的連續(xù)鑄造進一步降低了生產成本。在連續(xù)的帶鑄造中，在鑄造操作開始時可能發(fā)生 的材料的組分和微觀結構的不均勻性是不重要的。
[0054] 本發(fā)明的進一步的方面設及完全地或者至少部分地由本發(fā)明的銅鋒合金所組成 的滑動元件。尤其地，本發(fā)明所實現(xiàn)的優(yōu)點在于該滑動元件表現(xiàn)出優(yōu)秀的摩擦學特性。所述 的滑動元件的材料具有α相基質，所述的α相基質具有面屯、立方的晶格。因此，該材料與傳統(tǒng) 的黃銅材料在滑動應用中存在區(qū)別。根據(jù)經(jīng)驗已知的是，具有面屯、立方晶格的黃銅材料與 包括0相的材料相比具有粘附的傾向。與此經(jīng)驗相反的是，完全地或者至少部分地由本發(fā)明 所述的合金所組成的材料所組成的滑動元件沒有表現(xiàn)出粘附的傾向，并且具有非常良好的 耐磨性。
[0055] 優(yōu)選地，由本發(fā)明的合金所組成的滑動元件的部件是根據(jù)前文所述的方法來生產 的。所述的方法僅包括冷成型的步驟作為成型步驟。本發(fā)明的滑動元件的材料具有α相基質 所組成的微觀結構，在所述的α相基質中具有球狀形狀的娃化儘內含物按照W體積計至少 2%，W及W體積計最多5%。純的α相基質和內含在其中的特定條件的娃化儘的特定組合使 得能夠在不實施熱成型的情況下生產滑動元件。
[0056] 本發(fā)明的進一步的方面設及完全地或者部分地由前文所述的根據(jù)本發(fā)明的帶狀 材料所組成的滑動元件。尤其地，由根據(jù)本發(fā)明的合金組成的滑動元件的部件由前文所述 的帶鑄造方法來生產。該滑動元件的具體優(yōu)點在于其低廉的生產成本W(wǎng)及其優(yōu)秀的摩擦學 特性。該滑動元件的實例為社漉軸承軸套，止推墊圈和同步器鎖止環(huán)。
【附圖說明】
[0057] 本發(fā)明借助W下的實例和附圖來進行說明。附圖顯示了 ：
[0058] 圖1:由根據(jù)本發(fā)明的合金所組成的材料的拋光截面。
[0化9] 其中圖號：
[0060] 1 材料
[0061] 2 具有球狀形狀的娃化儘
[0062] 21具有球狀形狀的娃化儘的密度高的區(qū)域
[0063] 22具有球狀形狀的娃化儘的密度低的區(qū)域
[0064] 3 具有莖狀形狀的娃化儘
【具體實施方式】
[0065] 為了進行試驗，生產了兩種根據(jù)本發(fā)明的兩種合金和四種對比的合金。表1中顯示 了合金W重量百分比計的組分。表格的倒數(shù)第二列中給出了分別的Zn當量重量百分比 計）。在最后一列中，標明了合金的銅含量與合金的Zn當量之間比值的數(shù)值。表1的第1和2行 的兩種試驗合金W及對比的合金4具有純的α相基質，而第3到5行的對比合金1、2和3具有包 括了 α和β相的微觀結構。后者的原因在于，運些合金具有相對高的化當量。
[0066] 表1:試驗和對比合金W重量百分比計的組分
[0067]
[006引將運些合金各個地按照約3000kg的量來融化，并且連續(xù)地鑄造成具有13mm的厚度 的帶。將鑄造帶快速地冷卻、熱處理、磨及在四個冷成型步驟中社制成厚度為2.5mm的帶，并 且在各個情況下都進行中間的熱處理。最終，使其經(jīng)歷熱處理來釋放應力。表1的第1和2行 的兩種試驗合金和對比合金4可W沒有困難地社制到最終的尺寸，然而對比合金1、2和3的 加工是令人不滿意的:對比合金1和2甚至在鑄造過程中都顯示出了缺陷。在對比合金3的情 況下，形成娃化物的元素的量的降低確實地帶來了穩(wěn)定的鑄造過程，但是該合金在冷社制 過程中易于遭受龜裂形成及其他的問題。就運一點而言，在對比合金4的情況下可W通過相 對于對比合金3提高銅的比例，W及降低化的比例來得到改進，并且可W由此產生具有純α- 微觀結構的基質。
[0069]軸承材料在室溫下和在升高的溫度下的延展性對于承受高的壓力的軸承的情況 而言是重要的特性。因此，測定了具有試驗2的合金成分的樣品在20°C和300°C下的斷裂延 伸率。當帶厚度為2.5mm時，20°C下可W達到28%的斷裂延伸率，并且在300°C可W達到高于 40%。在帶的厚度經(jīng)過五次冷成型步驟后為1.2mm的進一步的樣品中，2(TC下的斷裂延伸率 仍然高于20%，W及在300°C高于25%。從根據(jù)"對照3"行的合金生產的對照樣品實現(xiàn)了斷 裂延伸率在室溫下僅略微低于本發(fā)明的合金，但是在30(TC下，對比樣品在1.2mm的帶厚度 下僅達到了 12%的斷裂延伸率，W及在2.5mm的帶厚度下達到了6%。從根據(jù)行％比4"的合 金生產的對比樣品也測定得到，30(TC的斷裂延伸率數(shù)值比2(TC更低。運一比較顯示了本發(fā) 明的合金在經(jīng)受高壓力的軸承應用中的特別優(yōu)點。
[0070] 由"試驗組2"和"對照組4"的合金所組成的樣品經(jīng)歷了磨損試驗。本發(fā)明的合金 "試驗組2"所組成的樣品在運里表現(xiàn)出明顯優(yōu)于由"對照組4"的合金所組成的樣品的特性。 在磨損試驗中，從樣品"試驗組2"去除的材料比樣品"對照組4"的情況下少約30 %。運一對 比表明，為了生產具有作為滑動軸承的有利特性的材料，形成娃化物的元素的選擇，即Μη、 Si、化和Ni，必須在非常狹窄的范圍內來進行。
[0071] 圖1顯示了試驗2所示的根據(jù)本發(fā)明的合金的拋光截面?？蒞看到材料1的微觀結 構僅由一個相，即α相所組成。在該基質中內含有具有球狀形狀的精細分散的娃化儘2。單個 的球狀娃化儘巧自常小。球狀娃化儘2的分布是不完全均質的。存在區(qū)域21，其中球狀娃化儘 2的密度與平均密度相比更高。存在類似的區(qū)域22,其中球狀娃化儘2的密度與平均密度相 比更低。運些區(qū)域22顯示為拋光的截面上淺色的點。球狀娃化儘2的密度的變化給出了球狀 娃化儘2累積成云狀的照片。
[0072] 除了球狀的娃化儘2,還可W看到具有莖狀形狀的娃化儘3。就像可W容易地看到 的，在莖狀娃化儘3的情況下，彼此之間距離短的多個單個的娃化物顆粒沿著線分布。該分 布的單個的娃化物顆粒比球狀的娃化儘2更大。屬于莖狀娃化儘3的單個娃化物顆粒的尺寸 一般地在Iwii到lOwn的范圍內。莖狀娃化儘的縱向延伸是約20WI1到30μπι，W及最大為40WI1。 在莖狀娃化儘3的緊鄰處，球狀娃化儘2比其他區(qū)域明顯低更少。運一減少現(xiàn)象可W運樣解 釋:在合金固化時，主要沉淀物由于擴散作用在局部共同地生長形成更大的沉淀物。運些更 大的沉淀物在隨后的冷成型步驟中破碎，并且其碎片沿著成型的方向排列。運賦予了莖狀 娃化儘3的特定外貌。
【主權項】
1. 銅鋅合金，其包含以重量百分比計： 67.0%到69.0%的 Cu， 0.4% 至 IJ0.6% 的 Si， 1.2%至1」1.6%的]^， 0.03%到0.06%的P， 任選地最多0.5 %的A1， 任選地最多0.15 %的Ni， 任選地最多0.1 %的Fe， 任選地最多0.1 %的Pb， 任選地最多0.08 %的Sn， 任選地最多0.1 %的S， 余量為Zn和無法避免的雜質， 其特征在于，所述的合金具有α相基質所組成的微觀結構，在所述的α相基質中存在以 體積計至少2%比例，并且以體積計不多于5%比例的具有球狀形狀的硅化錳(2)內含物。2. 根據(jù)權利要求1所述的銅鋅合金，其特征在于，所述合金的Cu含量與所述合金的Zn當 量的比值為至少2.1，并且不高于2.4,其中所述合金的Zn當量是由各個合金元素的以重量 百分比計比例如下地計算的： Zn當量=Zn的比例+0.9 X Fe的比例-1.3 X Ni的比例+6 X A1的比例+2 X Sn的比例。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的銅鋅合金，其特征在于，鐵含量和鎳含量的總和以重量計 不多于0.22%。4. 根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的銅鋅合金，其特征在于，具有球狀形狀的硅化錳 (2)以精細分散形式存在于基質中，尺寸不大于ΙμL?，并且每100μL? 2內存在30到50粒具有球 狀形狀的硅化錳(2)。5. 根據(jù)權利要求1到4中任一項所述的銅鋅合金，其特征在于，基質中另外地存在具有 莖狀形狀的硅化錳(3)，這些具有莖狀形狀的硅化錳(3)的縱向延伸不大于50μπι，并且所述 的具有莖狀形狀的硅化錳(3)的數(shù)量不多于具有球狀形狀的硅化錳(2)的數(shù)量的2%。6. 由根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的銅鋅合金所組成的帶狀材料。7. 用于生產由根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的銅鋅合金所組成的半成品部件的方 法，其中所述的方法包括以下的步驟： a) 恪化合金； b) 鑄造鑄件； c) 冷成型； d) 熱處理； 其特征在于，所述的方法僅包括冷成型步驟作為成型步驟。8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，所述的方法用于生產帶狀的半成品部件，其特征在于， 在方法的步驟b)中鑄造了厚度不大于20mm的帶。9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，在方法的步驟b)中，帶的鑄造是連續(xù)地實 施的。10. 滑動元件，其特征在于，其完全地或者至少部分地由權利要求1-5中任一項所述的
【文檔編號】C22C9/04GK106011526SQ201610192993
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】漢斯-阿希姆·庫恩, 格哈德·圖姆, 馬厄·阿巴漢, 沃克·維格斯, 杰里米·貝爾
【申請人】威蘭德-沃克公開股份有限公司