[发明专利]铜锌合金的用途

说明书

本申请是优先权日为2005年4月4日、发明名称为“铜锌合金的用途”的中国发明专利申请200680008002.9（国际申请号：PCT/EP2006/002945）的分案申请。

技术领域

本发明涉及铜锌合金的用途。

背景技术

在对于有待用作滑动轴承的材料的要求之中，材料必须具有低的摩擦系数以避免“卡死（jamming）”和高的耐磨性以获得长的寿命。对于内燃机中的滑动轴承，目前使用CuZn31Si1型的铜锌合金。然而，CuZn31Si1合金的性能不再满足对于现代发动机中滑动轴承材料的要求。在这样的柴油机中，滑动轴承的工作温度可以达到和超过300℃。然而，使用的铜锌合金在约250℃的温度下软化。因此，由这种合金制成的滑动轴承在工作温度下不再具有必需的强度。

认识到这些情况，因此本发明是基于提供用作滑动轴承材料的铜锌合金的问题，其中该铜锌合金满足对于滑动轴承材料的要求，特别在升高的温度下，并且还可以容易地进行生产。

发明内容

根据本发明，通过使用铜锌合金作为滑动轴承的材料实现了该目标，其中该合金包含59－73％铜、2.7－8.5％锰、1.5－6.3％铝、0.2－4％硅、0.2－3％铁、0－2％铅、0－2％镍、0－0.4％锡，余量的锌和不可避免的杂质。

以百分比给出的数值在这里和下文中是指重量百分比。

因此，说明了铜锌合金的一种新用途。根据DE29 19 478C2的相似合金被用作同步环合金并且其是本领域技术人员所公知的，因为本领域使用具有高摩擦系数并结合其他固有材料性能的合金。然而，高的摩擦系数对于材料作为滑动轴承的用途是不利的，因为高的摩擦系数表明滑动轴承和其围绕物之间强的相互作用，并且还表现出在滑动工作期间大的卡死倾向。因此，作为滑动轴承的新用途所要求保护的材料先前并不被认为是滑动轴承材料。然而，与先前使用的CuZn31Si1合金的摩擦系数相比，所要求保护的铜锌合金的摩擦系数低于已知的滑动轴承材料的摩擦系数。这非常令人惊讶并与本领域技术人员熟悉的“高”摩擦系数相反，从而非常适合用于同步环合金。

除低的摩擦系数和良好的耐磨性之外，已经发现所要求保护的铜锌合金具有令人惊讶的良好热稳定性。这种出乎意料的材料性能组合使得可能第一次用作滑动轴承的材料。

由于能够通过半连续或完全连续的铸造、挤压和拉制，即通过热成型和冷成型以棒材形式生产该滑动轴承材料，从而满足了能够良好且容易地进行生产的要求。

该合金具有包含α混合晶体成分和β混合晶体成分的显微组织。

在有利的发展中，适合用作滑动轴承材料的铜锌合金包含68－72.5％铜、5.8－8.5％锰、3.6－6.3％铝、0.5－3.3％硅、0.2－2.5％铁、0.2－1.9％铅、0－1.5%镍、0－0.4％锡、余量的锌和不可避免的杂质。

根据DE29 19 478C2生产的已开发的合金的显微组织包含具有至多60－85％α相的α和β混合晶体基质。该显微组织还包含硬质金属间化合物，例如铁－锰硅化物。α相对于该合金的热稳定性是决定性的。

这种合金的滑动轴承具有特别高的耐磨性，该耐磨性甚至比合金CuZn31Si1的耐磨性高得多。在所述合金的滑动轴承情形中，低的干摩擦磨损在不足润滑条件下产生较好的行为。因此，高的耐磨性还确保滑动轴承的紧急运行性能。所述减少磨损的作用在约300℃的温度，现代发动机中滑动轴承的工作温度下是特别有利的。

与目前使用的CuZn31Si1合金相比较，该要求保护的新滑动轴承材料由于显著减小的摩擦系数因而具有更低的卡死倾向。

在优选的可选方案中，要求保护一种铜锌合金的用途，其中该合金包含68.9-71.4％铜、6.9-8.5％锰、4.3-6％铝、1.1-2.6％硅、0.4-1.9％铁、0.3-1.6％铅、0-0.8％镍、0-0.4％锡、余量的锌和不可避免的杂质。

以常规方式生产的合金的显微组织具有含至多80％分布α相的α和β晶体的基质。另外含有硬质金属间化合物，例如铁－锰硅化物。

使用这种合金作为滑动轴承材料是有利的，因为在高于300℃的期望工作范围内具有稳定的高硬度水平，并且该合金在高于目前使用的CuZn31Si1合金的软化温度超过100K时才开始软化。

有利地用作滑动轴承的材料是一种铜锌合金，其中该合金包含69.5-70.5％铜、7.4-8.1％锰、4.8-5.7％铝、1.5-2.2％硅、0.8-1.4％铁、0.4-1.2％铅、0-0.3％镍、0-0.4％锡、余量的锌和不可避免的杂质。