铜锌合金，带状材料、滑动元件和生产方法
【专利摘要】本发明涉及铜锌合金，其包含以重量百分比计：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，任选地最多0.5％的Al，任选地最多0.15％的Ni，任选地最多0.1％的Fe，任选地最多0.1％的Pb，任选地最多0.08％的Sn，任选地最多0.1％的S，余量为Zn和无法避免的杂质。根据本发明，所述的合金具有α相基质所组成的微观结构，在所述的α相基质中存在以体积计至少2％，并且以体积计不多于5％的具有球状形状的硅化锰内含物。本发明还涉及用于生产由该铜锌合金所组成的半成品部件的方法，以及还涉及滑动元件。
【专利说明】
铜巧合金，带状材料、滑动元件和生产方法
技术领域
[0001] 本发明设及铜锋合金，由铜锋合金组成的带状材料，用于生产半成品部件和滑动 元件的方法。
【背景技术】
[0002] 将包含含儘娃化物的低铅铜锋合金用作滑动元件的用途是已知的。作为铜锋合金 的硬质相，娃化物为磨损提供了高的抵抗力。除此之外，由于娃化物经历焊接的低倾向性， 娃化物对粘结磨损提供了更好的抵抗力。所述的合金通常还含有相当大的量的其他合金成 分，例如Al、Ni和Fe。该合金的微观结构由α和β相的组合所组成，或者主要地由β相所组成。 通常地通过包括至少一个热成型步骤的方法来生产该合金所组成的半成品部件。
[0003] 含有娃化儘的铜锋合金见于第JP 09316570 A号日本专利。在运些合金中，β相的 比例高达30%。该合金不包含任何的憐。该合金铸造成直径为120mm的圆柱形块体。随后分 别地在700°C和700°C -750°C下实施两个热成型步骤。
[0004] 除此之外，由低铅铜锋合金所组成的同步器锁止环见于第DE 10 2005 059 391 A1号德国专利，是已知的。该合金包含W重量计比例为0.5 %到5 %的儘、W重量计比例为 0.3 %到2%的娃、W重量计比例为0.5 %到2.5%的侣、W重量计比例为0.3%至Ijl %的铁和 W重量计比例为0.5 %到5 %的儀。憐含量W重量计低于0.02 %。该合金中存在由儘、铁和娃 所组成的金属间相。铜含量W重量计在55%到75%的范围变化，因此可W认为各个材料的 相组成具有次要的重要性。该同步器锁止环是通过切削加工来生产的。本文件未就此处所 使用的原材料的生产给出信息。
[0005] 除此之外，第DE 10 2007 029 991 B4号德国专利中公开了冷成型性的方面改进 的铜锋合金，并且还公开了用于生产该合金所组成的管和棒的方法。在该铜锋合金中，娃、 儘、铁和儀的比例设置为使得该材料的微观结构中存在茎状形状的含有铁-儀-儘的混合娃 化物W及球状形状的富含铁和儀的混合娃化物两者。除了娃化物之外，该材料的微观结构 由曰-基质组成，所述的α-基质中嵌入W体积计至少5%，最高50%的β相。认为球状的娃化物 是0相的稳定化的发生原因。由α-和0相W及非常高含量的硬质相所组成的多相基质结构确 保了由运些合金所组成的组件具有想要的复合耐磨性，所述的硬质相尤其地为含有铁-儀- 儘的混合娃化物。该合金的加工包括在600至化00°C的溫度范围下挤出。在铸态下，W体积计 具有最高50%的β相的微观结构促进了此热成型。由运些合金组成的管达到了最高约13% 的断裂延伸率数值。
[0006] 因此，现有技术没有公开任何运样的含有娃化儘的铜锋合金，所述的铜锋合金可 W通过仅包含冷成型步骤作为成型步骤的方法来生产具有用作滑动元件的优秀特性的材 料。
【发明内容】
[0007] 本发明的发明目的在于提供改进的合金，可W从该合金经铸造和成型的方法来生 产具有优秀摩擦学特性的材料，所述的方法仅包括冷成型步骤作为成型步骤。除此之外，本 发明的发明目的在于提供用于生产由该合金所组成的半成品部件，W及由该合金所组成的 滑动元件的方法。
[0008] 本发明通过权利要求1的特征定义了合金，通过权利要求6的特征定义了带状材 料，通过权利要求7的特征定义了方法，W及通过权利要求10的特征定义了滑动元件。此外 的从属权利要求设及有利的实施方案W及本发明的进一步发展。
[0009] 本发明包含铜锋合金，其具有下列组分重量百分比计）：
[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] 任选地最多0.5 %的A1，
[001引任选地最多0.15%的Ni，
[0016] 任选地最多0.1 %的化，
[0017] 任选地最多0.1 %的Pb，
[001引任选地最多0.08%的Sn，
[0019] 任选地最多0.1%的S，
[0020] 余量为化和无法避免的杂质。根据本发明，所述的合金具有α相基质所组成的微观 结构，在所述的α相基质中具有球状形状的娃化儘内含物W体积计至少2%的比例，并且W 体积计不多于5%比例。
[0021] 本发明是从W下的想法引出的:含有娃化儘的铜锋合金的组分需要按照合适的方 式选择，从而能够通过冶金方法从该合金生产具有优秀的滑动特性的材料，所述的冶金方 法仅包括冷成型步骤来作为成型步骤。因此，所述的材料应该是可W通过不包括任何热成 型步骤的成型方法来生产的，该热成型步骤例如是热社或热压。出人意料的是，具有由纯的 α相基质所组成的微观结构，且所述的α相基质中内含球状形状的娃化儘的材料可W从具有 前文所限定的合金组分的铸件通过一系列的冷成型步骤和热处理来生产。运些球状娃化儘 的比例为按体积计至少2%，W及按体积及不超过5%。进行合金元素的定量选择，尤其地元 素加、2]1少6、化和41的定量选择使得该材料的基质仅包含〇相而不包含0相。运赋予了该材 料优秀的冷成型性。
[0022] 该基质具有面屯、立方的晶格。因此，该材料与传统的黄铜材料在滑动应用上有区 另IJ。根据经验，具有面屯、立方的晶体结构的黄铜材料有粘附的倾向，因此有磨损的倾向。与 该经验相反的是，由根据本发明的合金所组成的材料显示出优秀的摩擦学特性，尤其地是 用作滑动元件。其原因在于根据本发明选择了 Μη和Si元素相对于基质的组分的比例。娃化 儘的量、尺寸、形状和分布影响材料的特性，尤其地影响在室溫下和升高的溫度下的脆性。 然而，所述的娃化物还影响材料的成型性能。在根据本发明合金的组分的情况下，主要地形 成具有球状形状的娃化儘。运些娃化儘的比例是W在材料中的体积计至少2%，W及W体积 计不多于5%。与用于滑动应用且包含娃化儘的传统黄铜材料相比，本发明的合金中娃化儘 W体积计的比例低。W体积计高于5%的娃化物比例对材料的铸造性能和冷成型性有不利 的影响。优选地，娃化物的比例W体积计不多于4%，由于该材料的铸造性能和冷成型性在 此范围内是尤其有利的。娃化物的比例W体积计低于2%时，该材料的强度特性和摩擦学特 性，尤其地耐磨性将是令人不满的。因此，娃化物的比例需要设定在狭窄的窗口范围内，从 而使得能够允许:首先使用无热成型的生产方法，其次确保该材料要求的力学和摩擦学特 性。尤其地，有利的特性是当Μη含量W重量计为至少1.3%，W及W重量计不多于1.45%的 情况下得到的。
[0023] 憐含量W重量计为至少0.03%，W及W重量计不多于0.06%。憐起到了还原的目 的。游离的憐通过降低烙体的粘度来提高合金的铸造性能。除此之外，憐提高了本发明的合 金在高溫和压力下的特性。在其他的方面，憐可W与其他的合金成分形成脆的憐化物。因 此，必须精确地控制憐的比例:在W重量计少于0.03%时，铸造性能和热强度的提升是令人 不满的。当憐含量W重量计多于0.06%时，形成憐化物的风险过大。优选地，憐含量W重量 计不多于0.05%，尤其地优选为W重量计至少为0.035% W及W重量计不多于0.045 %。在 该狭窄的范围内，合金在加工性能和耐磨性的方面显示出优秀的特性。
[0024] 所述的合金任选地还包含W重量计最多0.50%的侣。在运些量下，侣完全地溶解 在合金中。然而，更大量地加入侣会促进β相的形成。在运一方面，优选地将A1的最大含量降 低到W重量计0.45%，更有利地降低到W重量计0.40%。除此之外，侣起到腐蚀保护的作 用。已经发现在铸造后使用水来对合金泽火时，侣是有利的。在运种情况下产生相对洁净的 表面。因此优选地侣的比例为W重量计至少为0.2%。
[0025] Μ和Fe的比例分别地限制到W重量计0.15 %和W重量计0.1 %。当铸造与儘结合 的该合金时，铁和儀引起了含有铁和儘的混合娃化物或含有儀和儘的混合娃化物的形成。 该混合娃化物具有相当大的空间膨胀性。然而，在本发明所述的合金的情况下，寻求小的娃 化物，并且在理想状态下寻求纯的娃化儘。在球状娃化儘的组分中，铁和儀不做出显著的贡 献。
[0026] 由于滑动轴承中要求合金具有非常低的Pb含量，机的比例限制到W重量计最多 0.1%。因此，化的比例应当保持到技术上允许和经济上可行的尽可能低的水平。
[0027] 元素 Sn和S对于本发明的合金而言只具有次要的重要性。运些元素，尤其是Sn，是 从为了经济原因而采用的回收材料中引入的。为了避免它们W不想要的方式影响合金，在 各个情况下设定了上限的数值。由于Sn使得α相的范围变窄，优选地Sn的比例不超过W重量 计0.02 %的数值。
[0028] 根据单个合金成分的指定数值，合金中锋的比例是W重量计27.3到31.4%的范 围。优选地W重量计至少为28.5W及不多于30.8%。由于成本原因，锋的比例应当越高越 好。从另外一个方面来说，其不能过高W至于没有β相形成。发现指定的范围是尤其有利的 范围。
[0029] 不可避免的杂质W重量计总共不宜多于0.3%，优选地W重量计不多于0.05%。优 选地，与Sn和S元素合起来也不超过该数值。
[0030] 从具有本发明的合金组分的铸件在不经热成型的情况下制备的材料在2(TC下的 力学特征在于：
[0031] -拉伸强度Rm:至少为500MPa，优选地至少为550MPa
[0032] -屈服点化日.2:至少为360MPa，优选地至少为400MPa
[0033] -硬度:至少为150Hv，优选地至少为170Hv
[0034] -断裂伸长率Aio:至少为15%，优选地至少为20%
[0035] 运些材料的独有特性是，300°C下的断裂伸长率至少为与20°C-样大。尤其地，300 °C下的断裂伸长率可W大于20°C下的断裂伸长率。300°C下的断裂伸长率一般地是20°C下 的断裂伸长率的至少1.2倍。运一独有特性在设及到轴承的应用中是有利的，所述的轴承经 受高的压力。即使是在升高的溫度下，其仍然确保高的延展性，并且因此确保用于小部件的 轴承材料具有令人满意的兼容性。
[0036] 在本发明优选的实施方案中，合金的Cu含量与合金的Zn当量的比值可W为至少 2.1，并且不多于2.4,其中合金的化当量按照下文所述地从各个合金元素的比例来计算 重量百分比计）：
[0037] 化当量=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] 本发明的运一具体实施方案确保了材料的基质总是只有α相。如果合金的Cu含量 与合金的Zn当量的比值为至少2.1，则在该材料中实质上不可能存在β相。尤其地当合金的 铜含量位于标明的范围重量计67%-69%)的较低部分时，该合金的组分的附加条件发 挥作用。在运情况下，合金的侣含量需要限制到W重量计不多于0.45%的值。
[0039] 在化当量的计算中，未考虑合金中元素 Μη和Si的比例。运是基于W下的假设:运两 种元素本质上W沉淀物即娃化儘的形式独立地在合金中存在，并且不溶解在基质中。当儘 W重量计的比例为娃W重量计的比例的至少2.4倍W及不多于3.4倍时，该假设尤其地成 立。尤其优选地，儘W重量计的比例是娃W重量计的比例的至少2.6倍并且不多于3.2倍。
[0040] 铁和儀含量之和可W有利地为不多于W重量计0.22%。运进一步地抑制了形成含 有铁、儀和儘的混合娃化物。当合金铸造时，铁和儀引发了运些混合娃化物的形成。运两种 元素的总量越低，能够形成的混合娃化物的量就越少。当铁含量和儀含量之和W重量计不 多于0.15 %时，混合娃化物的形成被明显地抑制。
[0041] 在本发明的有利的实施方案中，具有球形形状的娃化儘可W按精细分散的形式存 在于基质中，尺寸为不多于Ιμπι，并且在每100μπι2内有30到50个具有球形形状的娃化儘。娃 化物的运一配置是合金具有优秀摩擦学特性的原因，所述的摩擦学特性尤其地是该合金用 作滑动轴承时的摩擦学特性。娃化儘可W是MnsSi3或者MnSi类型的。娃化物的摩尔组成的研 究表明，在本发明的合金中两种类型都是存在的，并且其丰度大约相同。所述的娃化儘具有 球形形状，即为圆球形或者至少为类球形。其尺寸不大于1皿。使用球形直径，或者更一般的 情况下使用球的等效直径来作为尺寸的量度。娃化物W精细分散的形式存在于基质中。在 抛光的横截面中，娃化物显示为基质中分布密度有轻微变化的精细分散的滴，即其不是均 匀的。因此，存在娃化物密度在更高方向上偏离高于平均娃化物密度的区域，并且存在娃化 物密度在更低方向上偏离低于平均娃化物密度的区域。运一现象可W描述为漂浮的雾状或 者云状。在500倍的放大率下，每100μπι2可W数出30到50个球状颗粒。
[0042] 在本发明优选的实施方案中，在基质中还可W另外地存在茎状形状的娃化儘，运 些娃化儘的纵向延伸为不多于50μπι，优选地不多于30μπι，并且具有茎状形状的娃化儘的数 量不多于具有球状形状的娃化儘的数量的2%。在本发明中，茎状形状是指娃化物的形状为 多个单个的娃化物颗粒彼此之间沿着线分开一小段距离。采取该排布的单个娃化物颗粒比 具有球形形状的娃化儘更大，因此具有茎状形状的娃化儘是容易识别的，并且在精细分散 的球状娃化儘的背景上清楚地显现。属于茎状形状娃化儘的单个娃化物颗粒的尺寸一般地 在IWii到lOwn的范围内。具有茎状形状的娃化物的排布令人联想到链条的链节或者串上的 珍珠的排布，因此还可W描述性地使用形容语"链状"或者"成串的珍珠状"作为"茎状"的同 义词。娃化儘在该排布下的纵向延伸不多于50μπι。具有茎状形状的运些娃化儘是更大的娃 化物的残余物，所述的更大的娃化物可W在紧跟在铸造之后的合金固化和冷却过程中通过 主要沉淀物的扩散和团聚来形成，并且所述的更大的娃化物在材料的冷成型过程中破碎和 拉伸。具有球形形状的小粒娃化儘对于合金的特性是有利的。因此优选地将铸造和冷却操 作配置为形成很少的大娃化物，而形成许多小娃化物。因此，茎状娃化儘的尺寸和丰度是铸 造和冷却操作过程中的处理表现有多好的量度:茎状娃化儘的纵向延伸越小，W及材料中 存在的运些茎状娃化儘越少，则用于形成具有球状形状的小粒娃化儘的儘和娃的用量越 好。运对于材料的特性是有利的。优选地，茎状娃化儘的纵向延伸不大于ΙΟμπι。具有茎状形 状的娃化儘的数量不多于具有球状形状的娃化儘的数量的2%，W及优选地不多于其1 %。
[0043] 然而不可能排除的是，具有茎状形状的相对大粒的娃化儘的有利影响在于，作为 硬质颗粒，其降低材料粘附的倾向。具有茎状形状的娃化儘的其他可能优点在于，由于主要 地在运些相对大粒的娃化儘的附近形成的沉淀物的扩散，形成了没有沉淀颗粒的区域。作 为具有面屯、立方晶格的相，运些无颗粒的区域允许塑性形变，因此其对材料的力学强度有 贡献。
[0044] 本发明进一步的方面设及由前文所述的本发明所述的铜锋合金所组成的带状材 料。在本发明中，术语带状材料涵盖了所有具有片状形式的材料，即例如:带、金属片和金属 条。该形式是通过社制方法的形成方式来生产的。优选地，所述的带状材料是通过仅包括冷 成型步骤作为成型步骤的形成方法，从本发明的合金来生产的。因此，该材料可W通过不包 含任何热成型的方法来生产，所述的热成型例如为热社。优选地，所述的带状材料是由铸造 成带状铸件的本发明的合金生产的，所述的带状铸件具有小的厚度，W至于为了达到带的 最终尺寸仅需要冷成型步骤来作为成型步骤。由于省去了加热材料来实施热成型，按照运 一方式来生产的带状材料的优点在于能耗低。该带状材料非常地适合用于生产经受滑动摩 擦并且由带状材料所制成的部件，例如压漉轴承轴套或者止推垫圈。除此之外，可W将该带 状材料与另一种材料连接，从而形成带状的复合材料。优选地，适合的连接方法是包层方 法，尤其地为激光辅助的社制包层。可W使用复合材料作为生产轴承半介壳的起始材料，所 述的复合材料由基于铜的轴承金属和支撑材料如钢所组成。
[0045] 本发明的另一个方面设及用于生产由本发明的铜锋合金所组成的半成品部件的 方法，所述的方法包括W下的步骤：
[0046] a)烙化合金；
[0047] b)铸造铸件；
[004引 C)冷成型；
[0049] d)热处理；
[0050] 所述的方法仅包括冷成型步骤作为成型步骤。本发明的合金具有α相基质所组成 的微观结构，在所述的α相基质中具有球状形状的娃化儘内含物W体积计至少2%，并且W 体积计不多于5%。纯的α相基质和内含于其中的特定条件的娃化儘的特定组合使得能够在 不实施热成型的情况下生产半成品部件。在运里，将本发明的合金烙化，铸造成适合的铸件 并且冷却。应当确保的是，合金的固化和冷却足够迅速，从而明显地抑制了通过扩散形成大 粒娃化物。形成的冷却铸件在一个或者多个冷成型步骤中给出最终形状。可w在铸造之后， 单个的冷成型步骤之间，W及最终的冷成型步骤之后实施热处理。可W在铸造后、在单次冷 成型步骤之间W及在最后冷成型步骤之后进行热处理。应当适合地选择热处理的溫度曲线 和持续时间。如果有必要的话，可W使中间产品的表面在冷成型步骤之前经历切削加工。用 于半成品部件的运一生产方法的优点在于能耗低，由于其可W省去了实施热成型步骤之前 加热该材料。
[0051] 在本发明的方法的有利的实施方案中，可W在方法步骤b)中铸造具有不多于 20mm，优选地不多于15mm的厚度的带，从而生产带状半成品部件。在运样的带铸造方法中， 铸造相对薄的带而不是具有大尺寸的厚板。铸造的带的宽度一般地在200mm到600mm的范围 内。由于铸造带的厚度小，为了得到最终尺寸的带，成型步骤中只有冷社制步骤是必要的。 具有大的尺寸的厚板的热社制可W被免除。除此之外，总地来说相对少的冷社制步骤是必 要的。冷社制步骤的数量取决于铸造带的厚度和成品带的厚度。在本发明的方法的一般的 实施方案中，在各个冷社制步骤中，带的厚度相对于其对应的初始厚度减少至少20% W及 不多于50%。因此，冷社制步骤的数量一般地至少为2次并且不多于5次。因此，该生产方法 是非常廉价的。
[0052] 在此生产方法中，遵守憐含量是尤其重要的，由于薄的带的铸造需要流体的烙体， 即具有低粘度的烙体。优选地，在此生产方法中，合金的侣含量可W是W重量计至少0.2%。 侣在合金用水泽火的过程中的正面影响在此方法中是重要的。
[0053] 在本发明的方法尤其有利的实施方案中，方法的步骤b)中带的铸造可W连续地实 施。带的连续铸造进一步降低了生产成本。在连续的带铸造中，在铸造操作开始时可能发生 的材料的组分和微观结构的不均匀性是不重要的。
[0054] 本发明的进一步的方面设及完全地或者至少部分地由本发明的铜锋合金所组成 的滑动元件。尤其地，本发明所实现的优点在于该滑动元件表现出优秀的摩擦学特性。所述 的滑动元件的材料具有α相基质，所述的α相基质具有面屯、立方的晶格。因此，该材料与传统 的黄铜材料在滑动应用中存在区别。根据经验已知的是，具有面屯、立方晶格的黄铜材料与 包括0相的材料相比具有粘附的倾向。与此经验相反的是，完全地或者至少部分地由本发明 所述的合金所组成的材料所组成的滑动元件没有表现出粘附的倾向，并且具有非常良好的 耐磨性。
[0055] 优选地，由本发明的合金所组成的滑动元件的部件是根据前文所述的方法来生产 的。所述的方法仅包括冷成型的步骤作为成型步骤。本发明的滑动元件的材料具有α相基质 所组成的微观结构，在所述的α相基质中具有球状形状的娃化儘内含物按照W体积计至少 2%，W及W体积计最多5%。纯的α相基质和内含在其中的特定条件的娃化儘的特定组合使 得能够在不实施热成型的情况下生产滑动元件。
[0056] 本发明的进一步的方面设及完全地或者部分地由前文所述的根据本发明的带状 材料所组成的滑动元件。尤其地，由根据本发明的合金组成的滑动元件的部件由前文所述 的带铸造方法来生产。该滑动元件的具体优点在于其低廉的生产成本W及其优秀的摩擦学 特性。该滑动元件的实例为社漉轴承轴套，止推垫圈和同步器锁止环。
【附图说明】
[0057] 本发明借助W下的实例和附图来进行说明。附图显示了 ：
[0058] 图1:由根据本发明的合金所组成的材料的抛光截面。
[0化9] 其中图号：
[0060] 1 材料
[0061] 2 具有球状形状的娃化儘
[0062] 21具有球状形状的娃化儘的密度高的区域
[0063] 22具有球状形状的娃化儘的密度低的区域
[0064] 3 具有茎状形状的娃化儘
【具体实施方式】
[0065] 为了进行试验，生产了两种根据本发明的两种合金和四种对比的合金。表1中显示 了合金W重量百分比计的组分。表格的倒数第二列中给出了分别的Zn当量重量百分比 计）。在最后一列中，标明了合金的铜含量与合金的Zn当量之间比值的数值。表1的第1和2行 的两种试验合金W及对比的合金4具有纯的α相基质，而第3到5行的对比合金1、2和3具有包 括了 α和β相的微观结构。后者的原因在于，运些合金具有相对高的化当量。
[0066] 表1:试验和对比合金W重量百分比计的组分
[0067]
[006引将运些合金各个地按照约3000kg的量来融化，并且连续地铸造成具有13mm的厚度 的带。将铸造带快速地冷却、热处理、磨及在四个冷成型步骤中社制成厚度为2.5mm的带，并 且在各个情况下都进行中间的热处理。最终，使其经历热处理来释放应力。表1的第1和2行 的两种试验合金和对比合金4可W没有困难地社制到最终的尺寸，然而对比合金1、2和3的 加工是令人不满意的:对比合金1和2甚至在铸造过程中都显示出了缺陷。在对比合金3的情 况下，形成娃化物的元素的量的降低确实地带来了稳定的铸造过程，但是该合金在冷社制 过程中易于遭受龟裂形成及其他的问题。就运一点而言，在对比合金4的情况下可W通过相 对于对比合金3提高铜的比例，W及降低化的比例来得到改进，并且可W由此产生具有纯α- 微观结构的基质。
[0069]轴承材料在室溫下和在升高的溫度下的延展性对于承受高的压力的轴承的情况 而言是重要的特性。因此，测定了具有试验2的合金成分的样品在20°C和300°C下的断裂延 伸率。当带厚度为2.5mm时，20°C下可W达到28%的断裂延伸率，并且在300°C可W达到高于 40%。在带的厚度经过五次冷成型步骤后为1.2mm的进一步的样品中，2(TC下的断裂延伸率 仍然高于20%，W及在300°C高于25%。从根据"对照3"行的合金生产的对照样品实现了断 裂延伸率在室溫下仅略微低于本发明的合金，但是在30(TC下，对比样品在1.2mm的带厚度 下仅达到了 12%的断裂延伸率，W及在2.5mm的带厚度下达到了6%。从根据行％比4"的合 金生产的对比样品也测定得到，30(TC的断裂延伸率数值比2(TC更低。运一比较显示了本发 明的合金在经受高压力的轴承应用中的特别优点。
[0070] 由"试验组2"和"对照组4"的合金所组成的样品经历了磨损试验。本发明的合金 "试验组2"所组成的样品在运里表现出明显优于由"对照组4"的合金所组成的样品的特性。 在磨损试验中，从样品"试验组2"去除的材料比样品"对照组4"的情况下少约30 %。运一对 比表明，为了生产具有作为滑动轴承的有利特性的材料，形成娃化物的元素的选择，即Μη、 Si、化和Ni，必须在非常狭窄的范围内来进行。
[0071] 图1显示了试验2所示的根据本发明的合金的抛光截面。可W看到材料1的微观结 构仅由一个相，即α相所组成。在该基质中内含有具有球状形状的精细分散的娃化儘2。单个 的球状娃化儘巧自常小。球状娃化儘2的分布是不完全均质的。存在区域21，其中球状娃化儘 2的密度与平均密度相比更高。存在类似的区域22,其中球状娃化儘2的密度与平均密度相 比更低。运些区域22显示为抛光的截面上浅色的点。球状娃化儘2的密度的变化给出了球状 娃化儘2累积成云状的照片。
[0072] 除了球状的娃化儘2,还可W看到具有茎状形状的娃化儘3。就像可W容易地看到 的，在茎状娃化儘3的情况下，彼此之间距离短的多个单个的娃化物颗粒沿着线分布。该分 布的单个的娃化物颗粒比球状的娃化儘2更大。属于茎状娃化儘3的单个娃化物颗粒的尺寸 一般地在Iwii到lOwn的范围内。茎状娃化儘的纵向延伸是约20WI1到30μπι，W及最大为40WI1。 在茎状娃化儘3的紧邻处，球状娃化儘2比其他区域明显低更少。运一减少现象可W运样解 释:在合金固化时，主要沉淀物由于扩散作用在局部共同地生长形成更大的沉淀物。运些更 大的沉淀物在随后的冷成型步骤中破碎，并且其碎片沿着成型的方向排列。运赋予了茎状 娃化儘3的特定外貌。
【主权项】
1. 铜锌合金，其包含以重量百分比计： 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， 任选地最多0.5 %的A1， 任选地最多0.15 %的Ni， 任选地最多0.1 %的Fe， 任选地最多0.1 %的Pb， 任选地最多0.08 %的Sn， 任选地最多0.1 %的S， 余量为Zn和无法避免的杂质， 其特征在于，所述的合金具有α相基质所组成的微观结构，在所述的α相基质中存在以 体积计至少2%比例，并且以体积计不多于5%比例的具有球状形状的硅化锰(2)内含物。2. 根据权利要求1所述的铜锌合金，其特征在于，所述合金的Cu含量与所述合金的Zn当 量的比值为至少2.1，并且不高于2.4,其中所述合金的Zn当量是由各个合金元素的以重量 百分比计比例如下地计算的： Zn当量=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. 根据权利要求1或2所述的铜锌合金，其特征在于，铁含量和镍含量的总和以重量计 不多于0.22%。4. 根据权利要求1到3中任一项所述的铜锌合金，其特征在于，具有球状形状的硅化锰 (2)以精细分散形式存在于基质中，尺寸不大于ΙμL?，并且每100μL? 2内存在30到50粒具有球 状形状的硅化锰(2)。5. 根据权利要求1到4中任一项所述的铜锌合金，其特征在于，基质中另外地存在具有 茎状形状的硅化锰(3)，这些具有茎状形状的硅化锰(3)的纵向延伸不大于50μπι，并且所述 的具有茎状形状的硅化锰(3)的数量不多于具有球状形状的硅化锰(2)的数量的2%。6. 由根据权利要求1-5中任一项所述的铜锌合金所组成的带状材料。7. 用于生产由根据权利要求1-6中任一项所述的铜锌合金所组成的半成品部件的方 法，其中所述的方法包括以下的步骤： a) 恪化合金； b) 铸造铸件； c) 冷成型； d) 热处理； 其特征在于，所述的方法仅包括冷成型步骤作为成型步骤。8. 根据权利要求7所述的方法，所述的方法用于生产带状的半成品部件，其特征在于， 在方法的步骤b)中铸造了厚度不大于20mm的带。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在方法的步骤b)中，带的铸造是连续地实 施的。10. 滑动元件，其特征在于，其完全地或者至少部分地由权利要求1-5中任一项所述的
【文档编号】C22C9/04GK106011526SQ201610192993
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】汉斯-阿希姆·库恩, 格哈德·图姆, 马厄·阿巴汉, 沃克·维格斯, 杰里米·贝尔
【申请人】威兰德-沃克公开股份有限公司