[发明专利]铜合金构成的滑动元件

说明书

本发明涉及由铜合金构成的滑动元件，其包含以下成分(以重量％计)：2.0％至3.0％的Ni；0.45％至1.0％的Si；最多1.5％的Ti和/或Cr；其中，Ni含量[Ni]和Ti含量[Ti]的总和：[Ni]+[Ti]≥0.2％；任选地0.05％至1.5％的Co；任选地在每种情况下0.05％至0.1％的Mg，Al，Fe；任选地0.01％至0.1％的Pb，任选地0.002％至0.01％的P，剩余部分为Cu和不可避免的杂质；其特征在于，Ni含量[Ni]，Ti含量[Ti]和Cr含量[Cr]的总和与Si含量[Si]的比率为：4.3≤([Ni]+[Ti]+[Cr])/[Si]≤6.5。

技术领域

本发明涉及铜合金构成的滑动元件。

背景技术

例如，在内燃机中的连杆或曲轴的轴承中使用由铜合金构成的滑动元件。随着现代发动机的发展，滑动元件的材料必须满足的技术要求也越来越高。法律规定还要求将材料中的铅含量降到最低。同时，降低滑动元件成本的压力也在增加。

已知的用于滑动元件的铜锌合金是CuZn31Si1。为了提高材料的切削加工性，合金中可以添加高达0.8重量％的铅。这种合金中铜的比例高，使得滑动元件昂贵。此外，该合金中耐磨微结构组分的接触面积百分比太低，以至于不能承受现代发动机中普遍存在的应力。

文件EP2128282A1公开了一种用于电气和电子部件的具有优异强度和成形性的铜合金。铜合金含有1.5重量％至4.5重量％的镍(Ni)和0.3重量％至1.0重量％的硅(Si)。其任选还包含一种或两种以下物质：0.01重量％至1.3重量％的锡(Sn)和0.005重量％至0.2重量％的镁(Mg)，0.01重量％至5重量％的的锌(Zn)；一种或两种以下物质：0.01重量％至0.5重量％的锰(Mn)和0.001重量％至0.1重量％的铬(Cr)；总计0.1重量％或更少的选自由B，C，P，S，Ca，V，Ga，Ge，Nb，Mo，Hf，Ta，Bi和Pb组成的第一组元素中的至少一种组分，在每种情况下，重量为0.0001重量％至0.1重量％；和总计1重量％或更少的选自由Be，Al，Ti，Fe，Co，Zr，Ag，Cd，In，Sb，Te和Au组成的第二组元素中的至少一种组分，在每种情况下，重量为0.001重量％至1重量％；其中第一组元素和第二组元素的总量为1重量％或更少，其余为铜和不可避免的杂质。

此外，文件EP2463393A1公开了一种铜合金，其含有1.5重量％至3.6重量％的Ni和0.3重量％至1.0重量％的Si，余量由铜和不可避免的杂质组成。另外，铜合金可以任选含有总量为0.01重量％至3.0重量％的选自Fe，Mn，Mg，Co，Ti，Cr和Zr中的一种或更多种元素。

铜合金具有平均晶粒尺寸为5μm至30μm的晶粒。具有不小于平均晶粒尺寸两倍的晶粒的面积比不小于3％；具有立方取向的晶粒的面积与晶粒尺寸不小于平均晶粒尺寸两倍的晶粒的区域的面积比不小于50％。

另外，文件WO2009/082695A1公开了一种铜基合金，其具有电子应用的屈服点和电导率的改进组合。铜合金基本上由1.0重量％至6.0重量％的Ni，至多约3.0重量％的Co，0.5重量％至2.0重量％的Si，0.01重量％至0.5重量％的Mg，至多1.0重量％的Cr，至多1.0重量％的Sn和至多1.0重量％的Mn构成，余量为铜和杂质。对合金进行处理，使其屈服点至少约为945MPa，电导率至少为约25％国际退火软铜标准(IACS)。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗钢铁摩擦磨损的滑动元件，并进一步开发一种铜合金。

本发明包括由铜合金构成的滑动元件，其包含以下成分(以重量％计)：

2.0％至3.0％的Ni，

0.45％到1.0％的Si，

最多1.5％的Ti和/或Cr，其中，Ni含量[Ni]和Ti含量[Ti]的总和：[Ni]+[Ti]≥0.2％，