专利名称：铜－锌合金的应用的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及如权利要求1所述的铜-锌合金的应用。
铜-锌合金或烧结钢合金被用于内燃发动机内的气门导管。然而，Cu-Zn合金的性能不再满足对用于新型FSI发动机内的气门导管的要求。在这些发动机内，气门导管的工作温度可达并超过300℃。然而目前使用的铜-锌合金在这样的温度下会变软。在烧结钢合金中也观测到类似不利结果。烧结钢合金在高于300℃的温度下同样会变软并且硬度变化很大。另外，由于采用粉末冶金生产工艺，所以关于制备烧结钢合金的费用高。
由于这些因素，因此本发明基于提供一种用作气门导管的铜-锌合金的问题而产生，其中，特别在提高的温度下，该铜-锌合金满足了对用于气门导管的材料的要求，并同时易于制备。
根据本发明，通过将铜-锌合金用于气门导管而实现了这一目的，其中该合金包含59-73％的铜、2.7-8.3％的锰、1.5-6％的铝、0.2-4％的硅、0.2-3％的铁、0-2％的铅、0-2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
上下文中以百分数表示的数据是重量百分数。
因此本发明也具体说明了铜-锌合金的一种新的应用。DE 29 19478 C2中描述的类似合金被用作同步器齿环合金且具有高的摩擦系数。高摩擦系数至今一直被认为阻碍了将材料用作气门导管，因为这种应用要求摩擦应力尽可能的低。
除了良好的热稳定性外，已发现所述铜-锌合金具有令人惊奇的高热强度，这种性能与该合金良好的抗磨损性相组合实际上使得该合金可被用作气门导管。这种令人惊奇的材料性能组合提供以一种新的方式将该已知合金用作气门导管的可能性。作为现代发动机内的气门导管的应用需要在高于300℃的温度下的高热稳定性和良好的抗磨损性能的组合，需要这样的性能组合是由于作用在气门挺杆上的横向力。由于这些不同方面的优异性能，所以可忽略高摩擦系数的影响。因此本发明克服了一种本专业领域内至今一直普遍持有的偏见。
由于这样一种事实，即，可通过半连续或全连续铸造、挤出或拉拔亦即热成形和冷成形可来制备杆状的气门导管，所以考虑到了对成功并容易制备的要求。
该合金具有一种包括α固溶组分和β固溶组分的微结构。
在一个有利的改进中，用作气门导管的铜-锌合金包含70-73％的铜、6-8％的锰、4-6％的铝、1-4％的硅、1-3％的铁、0.5-1.5％的铅、0-0.2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
根据DE 29 19 478 C2制备的精炼合金的微结构由α和β固溶基质组成，β固溶基质包含最多至60-85％的α相，其中体心立方β相代表基质，其中分布着主要以细微分散态的面心立方α相。该微结构也可包含硬的金属间化合物例如铁-锰硅化物。α相决定了合金的稳定性。
这种合金制成的气门导管具有甚至远远高于烧结钢的令人惊奇的高抗磨损性。特别是所述合金制成的气门导管的干摩擦磨损性能使其可用在需要“更纯”燃料即无铅、无硫燃料的发动机中，因为不存在这些添加物，所以也就不需要附加的减磨作用。这尤其在大约300℃的FSI发动机内气门导管的工作温度下是特别有利的。
使用这种合金作为气门导管的另一优点在于，在300℃以上的理想工作温度范围下可获得稳定的硬度水平，因为合金的软化仅发生在430℃以上，然而至今一直使用的铜-锌合金从150℃就已经开始软化。从150℃开始出现相关联的硬度下降，烧结钢合金的硬度从300℃开始下降。
在一优选的可选方案中，本发明要求保护铜-锌合金的应用，其中该合金包含69.5-71.5％的铜、6.5-8％的锰、4.5-6％的铝、1-2.5％的硅、1-2.5％的铁、0.5-1％的铅、0-0.2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
通过传统方法制备的合金的微结构包括α和β固溶基质，该基质包含最多至80％的以细微分散态分布的α相。该微结构也可包含硬的金属间化合物例如Fe-Mn硅化物。
所述合金作为气门导管的应用特别有利，因为其具有传统铜-锌合金两倍的热抗拉强度，这种传统铜-锌合金至今一直被用作气门导管。另一有利的性能包括高的软化温度、高的强度和高的抗磨损性。
对于气门导管，使用其中包含60-61.5％的铜、3-4％的锰、2-3％的铝、0.3-1％的硅、0.2-1％的铁、0-0.5％的铅、0.3-1％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质的铜-锌合金是有利的。
通过相应方法制备的所述合金的微结构包括β固溶基体，针状和带状的α析出物嵌入其中。该微结构也可包含自由分散的锰-铁硅化物。
这种合金制成的气门导管具有甚至显著高于烧结钢制成的气门导管的高抗磨损性。特别是所述合金制成的气门导管的干摩擦磨损性使其可用在需要“更纯”燃料即无铅、无硫燃料的发动机中，因为不存在这些添加物，所以也就不需要附加的减磨作用。这尤其在大约300℃的FSI发动机内气门导管的工作温度下是特别有利的。
所述合金的有利地用于气门导管的进一步性能包括高的软化温度和高的热抗拉强度。
在一个有利的改进中，附加包含最多至0.1％的铬、钒、钛或锆中的至少一种元素的铜-锌合金被用于气门导管。
向铜-锌合金中添加这些元素起晶粒细化作用。
另外，用于气门导管的铜-锌合金可以附加包含如下一定浓度的元素中的至少一种≤0.0005％的硼、≤0.03％的锑、≤0.03％的磷、≤0.03％的镉、≤0.05％的铬、≤0.05％的钛、≤0.05％的锆和≤0.05％的钴。
在如下描述的基础上并参考表1对若干示例性实施方案进行更详细的解释。
目前是将大约具有如下组成的烧结钢和铜-锌合金用作承受相对低的热应力的气门导管的材料56-60％的铜、0.3-1％的铅、0.2-1.2％的铁、0-0.2％的锡、0.7-2％的铝、1-2.5％的锰、0.4-1％的硅、余量的锌和不可避免的杂质。在下文中，这种类型的合金称为标准合金。合金1对应于权利要求4的合金。合金2对应于权利要求6中描述的合金。
不同材料的软化性能在最高至500℃下进行测定。这些试验显示，用于气门导管的标准合金的硬度从仅100℃就已经开始由195HV50显著并连续地降至仅150HV50。对于烧结钢，其硬度在从300℃开始的有关温度范围内由195HV50显著地降至130HV50的低水平，其中随着温度的升高，硬度不连续地上下波动。相反，合金2具有大约高出10％的硬度(224HV50)，其从350℃的温度开始才降至约170HV50。从450℃的温度开始仅能达到烧结钢在室温下的硬度。当与标准钢相比时，合金2的硬度始终比标准钢高很多。相反，当温度升至350℃时，合金1的硬度由224HV50显著增长至280HV50。与烧结钢相比，合金1的硬度高出140HV50。因此，合金1的最大硬度位于与FSI发动机内气门导管的工作温度相对应的温度下。与通常使用的材料相比的合金1和2的更高的硬度，一方面归因于更高的初始硬度，另一方面归因于进一步的硬化效果。
电导率可用作热导性的量度，高的电导率值代表良好的热导率。标准合金的电导率为11m/Ωmm2。合金2具有7.5m/Ωmm2的良好的电导率，仅比标准合金的电导率低约四分之一。合金1的电导率为4.6m/Ωmm2。这代表电导率或热发散比烧结钢的电导率或热发散(3.1m/Ωmm2)高约48％。因此合金1和2的热发散明显好于烧结钢。
在具有和不具有润滑剂下测试了磨损性能。具有润滑剂时，烧结钢具有最高的抗磨损性(2500km/g)。合金1具有1470km/g的同样优异的抗磨损性，比标准合金的抗磨损性(126km/g)高了十倍。具有润滑剂的合金2的抗磨损性(94km/g)在一个相近的数量级上。
然而，对于没有润滑剂的磨损性能，已发现合金1和2具有比烧结钢和标准合金显著的优点。烧结钢具有312km/g的磨损性，大致相当于标准合金的磨损性能(357km/g)。合金2的干磨损性能(417km/g)明显优于标准合金和烧结钢的磨损性能。换言之，显著降低了磨损。合金1甚至具有是烧结钢两倍高的抗磨损性(625km/g)。低的干摩擦磨损使得合金1和2特别受到关注，因为由于发动机所强制要求的不断提高的燃料纯度即无铅或无硫性，所谓“漏气(blow by)，，的减磨作用即由燃料自身提供的润滑作用降低，其中将来会较少存在添加物。
在350℃下使用拉伸试验来测定热抗拉强度。标准合金的热抗拉强度为180N/mm2。相比，合金1的抗拉强度是其两倍高(384N/mm2)。243N/mm2的合金2的热抗拉强度比标准合金高约35％。
优选通过半连续或全连续铸造、挤出、拉拔和矫直来制备合金1和2。
合金2并特别是合金1具有比用作气门导管合金的前述标准合金的明显的优点，与烧结钢相比也具有明显优点。这些优点涉及热抗拉强度、软化温度、强度和抗磨损性。另外，也有足够的传导性，因此对于用作气门导管，合金1和2代表了巨大的进步，因为这些合金满足对新一代发动机内采用的高工作温度下的材料的要求。
表1示出了用于比较目的标准Cu-Zn合金、烧结钢合金以及合金1和2的材料性能。
表权利要求
1.用于气门导管的铜-锌合金的应用，其中该合金包含59-73％的铜、2.7-8.3％的锰、1.5-6％的铝、0.2-4％的硅、0.2-3％的铁、0-2％的铅、0-2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的铜-锌合金的应用，其中该合金包含70-73％的铜、6-8％的锰、4-6％的铝、1-4％的硅、1-3％的铁、0.5-1.5％的铅、0-0.2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
3.权利要求2所述的铜-锌合金的应用，其中该合金包含69.5-71.5％的铜、6.5-8％的锰、4.5-6％的铝、1-2.5％的硅、1-2.5％的铁、0.5-1.5％的铅、0-0.2％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
4.权利要求1所述的铜-锌合金的应用，其中该合金包含60-61.5％的铜、3-4％的锰、2-3％的铝、0.3-1％的硅、0.2-1％的铁、0-0.5％的铅、0.3-1％的镍、0-0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
5.前述权利要求任一项所述的铜-锌合金的应用，其中该合金附加包含最多至0.1％的铬、钒、钛或锆中的至少一种元素。
全文摘要
一种铜－锌合金用于气门导管的应用，其中该合金包含59－73％的铜、2.7－8.3％的锰、1.5－6％的铝、0.2－4％的硅、0.2－3％的铁、0－2％的铅、0－2％的镍、0－0.2％的锡、余量的锌和不可避免的杂质。
文档编号C22C9/04GK101068941SQ200580041412
公开日2007年11月7日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月2日
发明者N·加格, A·德内尔特 申请人:迪尔金属合作两合公司