[发明专利]激光熔覆气门板用铜合金

说明书

本发明公开一种激光熔覆气门板用铜合金的组成成分。铜合金包括基体组织和硬质相，其中铜合金包括12wt％至24wt％的Ni、2wt％至4wt％的Si、8wt％至30wt％的Fe、大于5wt％且小于10wt％的Mo、2wt％至10wt％的Al和余量的Cu。通过使硬质相及其分布细化，可以在疲劳环境下抑制界面剥离，从而提高耐疲劳性和耐磨性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月17日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2019-0129370的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种激光熔覆(cladding)气门板用铜合金，并且更具体地，涉及铜合金的组成成分。

背景技术

由于仅由铝(Al)材料制成的发动机缸体难以承受从发动机气门传递的燃烧爆炸、热和机械冲击，因此由Fe基粉末烧结材料制成的气门板已经通过压入发动机缸体中而被使用，并且近来，为了提高耐热性和耐磨性，已经使用了通过激光熔覆制备方法将Cu基气门板直接熔覆在发动机缸体上的方法。

由于发动机气门板需要承受与气门的接触和摩擦、暴露于排气等，因此需要耐热性、热疲劳性、导热性、耐磨性等。在现有技术的激光熔覆气门板中，为了满足耐热性，将Cu用作基础元素，为了提高耐磨性，应用通过添加Ni-Si来利用镍基硅化物(Ni_xSi_y)的Cu-Ni-Si合金基材料，并且为了进一步补偿耐磨性，形成了包括Fe、Mo、W、Co和Cr中的两种以上的球形硬质相或诸如V和Nb的碳化物相。更具体地，包括具有fcc组织的Cu和Ni_xSi_y的基体组织(硬度：约200至300Hv)还包括诸如Fe、Mo、W、Co、Cr和V的合金元素，并且特意形成具有作为富Fe-Mo相的Mu相(Mu phase)或莱夫斯相(Laves phase)的球形高硬度硬质相(硬度：约700至900Hv)。

然而，由于与气门的接触和摩擦，在机械和热疲劳条件下，在基体组织和硬质相界面之间出现裂纹。这是因为，由于基体组织与硬质相之间的硬度偏差较大，因此在疲劳环境下产生的局部应力集中在界面上，但是硬质相的尺寸为约数百μm而粗大，因此不能有效分散应力。

发明内容

为了通过使硬质相细化来提高耐疲劳性和耐磨性，做出了本公开。

本公开的示例性实施例提供一种包括基体组织和硬质相的铜合金，其中铜合金包括12wt％至24wt％的Ni、2wt％至4wt％的Si、8wt％至30wt％的Fe、大于5wt％且小于10wt％的Mo、2wt％至10wt％的Al和余量的Cu，并且技术特征在于，为了降低硬质相的形成温度而添加Fe和Al。

根据本公开，通过使硬质相及其分布细化，可以在疲劳环境下抑制界面剥离，从而提高耐疲劳性和耐磨性。

根据本公开，还可以通过利用低价元素Fe和Al来降低成本。

附图说明

图1(A)是示例1中的熔覆层的照片，图1(B)是通过放大图1(A)中的熔覆层而获得的照片。

图2是传统材料1的熔覆层的照片。

图3是传统材料2的熔覆层的照片。

图4是传统材料3的熔覆层的照片。

图5(A)是传统材料4的熔覆层的照片，图5(B)是通过放大图5(A)中的熔覆层而获得的照片。

图6是传统材料5的熔覆层的照片。

图7是示例1中的熔覆层的另一照片。

图8是比较例1中的熔覆层的照片。

具体实施方式