(57)【要約】【課題】高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する自動車変速機の銅合金製シンクロナイザーリングを提供する。【解決手段】Ｃｕ：６２．５〜６７．５％、Ａｌ：４．５〜５．５％、Ｎｉ：２．７〜３．７％、Ｔｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、かつ、素地組織がＣｕ：６５〜７４％、Ａｌ：２．５〜４．５％、Ｎｉ：０．５〜２．５％、Ｔｉ：０．０５〜０．６％を含有するα相と、Ｃｕ：６２〜７１％、Ａｌ：３．５〜６．０％、Ｎｉ：０．３〜２．３％、Ｔｉ：０．０５〜０．６％を含有するβ´相の２相組織からなる銅合金からなる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、
式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項２】
前記α相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有し、
一方、前記β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項１記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項３】
Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、
式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項４】
前記α相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有し、
一方、前記β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項３記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項５】
Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、
式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項６】
前記α相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有し、
一方、前記β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項５記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項７】
Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％を含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、
式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【請求項８】
前記α相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有し、
一方、前記β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項７記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、従来よりも高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する自動車変速機の銅合金製シンクロナイザーリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シンクロナイザーリングは自動車変速機の一構成部品であることは知られており、このシンクロナイザーリングは、図１に斜視図で例示されように、内面１を有し、外周面にはキーが嵌合するキー溝３が設けられており、さらに、その外縁にそって所定間隔おきに相手部材であるハブスリーブとかみ合う機能を発揮するチャンファー２が設けられた構造を有している。そして、シンクロナイザーリングの内面１には、図２の一部拡大断面説明図に示されるように、トップランド４を有するねじ山５が形成されている。このシンクロナイザーリングの内面１は回転するギアコーン（図示せず）との高面圧下での同期摺動並びにこれよりの離脱の断続的面接触を受ける。このシンクロナイザーリングはＺｎ２０〜４０質量％、Ａｌ：２〜１１質量％、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上：１〜５質量％、Ｔｉ：０．１〜４質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．１質量％未満、Ｓ：０．０００５〜０．１質量％を含有し、さらに必要に応じてＭｇ：０．０１〜０．５質量％、を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成の銅合金からなることが知られている（特許文献１参照）。前記従来のシンクロナイザーリングは、素地組織にα相が全くないβ´単相かまたは極めて僅かしか存在しない素地組織を有しているところから耐摩耗性に優れていると言われている。
【特許文献１】特開平８−１２７８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、最近、燃費向上のためミッションオイル内の動力伝達ロスを低減させるため、ミッションオイルの低粘度化およびミッションオイルを少なく充填する減量化が進められており、そのために摩擦摺動面の温度が上がり、シンクロナイザーリングにかかる熱負荷が高くなってきている。かかる高温となる過酷な条件下において長期間使用されると、従来のシンクロナイザーリングは、摩耗してトップランドの高さが低くなると同時にシンクロナイザーリングの内面１に形成されたねじ山５のトップランド４の近傍の材料が高温となるために材料の一部が塑性流動する現象が発生し、図３の一部拡大断面説明図に示されるように、ねじ山５の頭部に茸傘６が形成されるように変形し、前記摩耗に加えて前記材料の一部が塑性流動する現象によってねじ山５の高さが予測以上に急激に減少するところからシンクロナイザーリングの内径が予想以上に早く大きくなり、図４に示される背面クリアランスＨｃが予想以上に早く無くなり、そのために相手ギアコーンとの背面接触が生じて、いわゆるギヤ鳴きが予想以上に早く発生するので好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者らは、従来よりも一層高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングを得るべく研究を行った。その結果、
（イ）前記従来のα相が全くないまたはα相があっても極めて僅かしか存在しない実質β´単相からなる素地組織を有するシンクロナイザーリングでは、本質的に耐熱性が不足しているので高発熱環境下では塑性流動しやすく、また、α相が極めて多い実質α単相からなる素地組織を有するシンクロナイザーリングも知られているが、このシンクロナイザーリングでは熱伝導性が悪いために、やはり高発熱環境下では耐塑性流動性が悪い、
（ロ）銅合金のα相はβ相およびβ´相に比べて耐熱性を有し、耐塑性流動性に優れ、したがって、α相がより高温状態まで存在する方が高温下でのシンクロナイザーリングは塑性流動の発生を阻止して耐塑性流動性を向上させることができる、
（ハ）α相中にＣｕが６５質量％以上、Ｎｉが０．５質量％以上含まれると６５０℃までα相が存在し、高温状態において優れた耐塑性流動性を発揮するが、一方、α相中に含まれるＣｕが７４質量％を越え、Ｎｉが２．５質量％を越えると、熱間押し出しが困難になる、
（ニ）β相は変態温度以下では規則格子のβ´相として存在し、このβ´相は不規則格子のβ相に比べて熱伝導性や強度に優れるため、β´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度がより高温の方がシンクロナイザーリングの耐塑性流動性を向上させる、
（ホ）β相（β´相）中のＡｌを３．５質量％以上にすると、β´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度が５５０℃以上となり、高温状態において優れた耐塑性流動性を発揮するが、一方、β相（β´相）中のＡｌを６．０質量％を越えても、β´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度のさらなる上昇は無く、Ａｌが多く含有することにより熱伝導の低下を招き、かえって耐塑性流動性が阻害される、
（ヘ）そのために、素地組織を、６５０℃以上まで存在するＣｕ：６５〜７４％、Ｎｉ：０．５〜２．５％を含有するα相と、Ａｌを３．５〜６．０質量％含有するβ´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度が５５０℃以上であるβ´相の２相組織からなる銅合金からなる銅合金製シンクロナイザーリングは高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を確保することができる、
（ト）前記α相とβ´相の２相組織からなる銅合金は、Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有る必要がある、などの研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
【０００６】
この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングの素地組織におけるα相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有し、一方、β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有することが一層好ましい。したがって、この発明は、
（２）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有するα相と、
Ｃｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有するβ´相の２相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングに特徴を有するものである。
【０００７】
さらに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングは、前記（１）または（２）記載の銅合金に、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有させる組成を有することにより耐摩耗性を一層向上させることができる。したがって、この発明は、
（３）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明のＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％をさらに含有させる組成を有する高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングにおける素地組織は、Ｃｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有するα相と、
Ｃｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有するβ´相との二層組織からなることが好ましい。したがって、この発明は、
（４）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有するα相と、
Ｃｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有するβ´相との二層組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
【０００９】
さらに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングは、前記（１）、（２）、（３）または（４）記載の銅合金に、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有させて耐熱性を一層向上させることができる。したがって、この発明は、
（５）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
（６）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有するα相と、
Ｃｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有するβ´相とからなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
（７）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の２相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
（８）Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらにＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有し、さらにＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有り、
かつ、素地組織がＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有する成分組成を有するα相と、
Ｃｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、ＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％、Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有する成分組成を有するβ´相とからなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の銅合金製シンクロナイザーリングは、従来の銅合金製シンクロナイザーリングに比べて高発熱環境下で優れた耐塑性流動性に優れており、過酷な条件下で使用されても優れた性能を長期にわたって発揮することができ、工業上優れた効果をもたらすものである。
【００１１】
この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングを製造するには、Ｃｕ：６２．５〜６７．５質量％、Ａｌ：４．５〜５．５質量％、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％を含有し、さらに必要に応じてＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量％含有し、さらに必要に応じてＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％を含有し、残りがＺｎおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表される亜鉛当量が０．４〜０．４６の範囲内に有るビレットから所定の寸法を有するシンクロナイザーリングを塑性加工により製造したのち、温度：２５０〜３５０℃に加熱し、ついで空冷または水冷により冷却する調質処理を施すことによってα相とβ´相の２相組織を生成させ、その後、所定の寸法に機械加工することにより製造される。
【００１２】
つぎに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングの成分組成および亜鉛当量、並びに素地組織を上記のごとく限定した理由について説明する。
Ａ．成分組成
Ｃｕ：
Ｃｕは６２．５質量％未満では所望の延性を確保することができず、一方、６７．５質量％を越えて含有すると、所望の強度を確保することができない。したがって、Ｃｕの含有量は６２．５〜６７．５質量％に定めた。
【００１３】
Ａｌ：
Ａｌは、強度および靭性を向上させる作用があるが、Ａｌ：４．５質量％未満では所望の強度および靭性を確保することができず、一方、Ａｌ：５．５質量％を越えて含有すると、熱伝導性が低下するので好ましくない。したがって、Ａｌ：４．５〜５．５質量％に定めた。
【００１４】
ＮｉおよびＴｉ：
ＮｉおよびＴｉには、共存した状態でＮｉ−Ｔｉ系金属間化合物（ＮｉおよびＴｉを主成分とし、これにＣｕおよびＡｌと僅かなＺｎを含む）の晶出物を形成し、これが素地に分散して通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するが、Ｎｉ：２．７質量％未満およびＴｉ：１．０質量％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｎｉ：３．７質量％を越えおよびＴｉ：２．０質量％を越えると、溶解・鋳造性が阻害されるので好ましくない。したがって、Ｎｉ：２．７〜３．７質量％、Ｔｉ：１．０〜２．０質量に定めた。
【００１５】
Ｍｎ：
Ｍｎは、通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するが、Ｍｎ：０．０５質量％未満ではその効果が十分でなく、一方、Ｍｎ：０．３５質量％を越えると熱伝導性の低下を招き好ましくない。したがって、Ｍｎ：０．０５〜０．３５質量％未満に定めた。
【００１６】
Ｆｅ，Ｃｏ
これら成分は、Ｎｉと同様Ｔｉと共存した状態で金属間化合物の晶出物を形成し、これが素地に分散して通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するので必要に応じて添加するが、Ｆｅ，Ｃｏがそれぞれ０．５質量％未満では所望の効果が得られず、一方、１．５質量％を越えると、切削性が阻害されるので好ましくない。したがって、Ｆｅ，Ｃｏの内の１種または２種を合計で０．５〜１．５質量に定めた。
【００１７】
Ｓｉ、Ｍｇ、Ｐ：
これら成分は、耐熱性を向上させ、もってシンクロライナーリングの耐塑性流動性を一層向上させる作用があるので必要に応じて添加するが、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｐそれぞれの含有量が０．０１質量％未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．３質量％を越えて含有させても耐塑性流動性の一層の向上効果がないばかりか溶解鋳造性が阻害されるので好ましくない。したがって、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３質量％に定めた。
【００１８】
亜鉛当量：
亜鉛当量は、この発明のシンクロライナーリングを構成する銅合金がＣｕ，Ｚｎ，Ａｌを主成分としているので、Ｚｎ＋不可避不純物＝ＺＮとしたとき、式：｛ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝／｛Ｃｕ−１．３＋ＺＮ＋６×（Ａｌ−０．９）｝で表され、この亜鉛当量は素地組織中のα相とβ´相の存在割合を決定する指標であるが、亜鉛当量が０．４未満であるとα相が多くなりすぎ、強度や熱伝導性が悪化し好ましくない。一方、亜鉛当量が０．４６を越えると、α相が少なくなりすぎ、高温での耐塑性流動性悪くなるので好ましくない。したがって、０．４≦亜鉛当量≦０．４６とした。
【００１９】
Ｂ．素地組織
素地組織は、α相とβ´相の２相組織からなることが好ましいことはすでに述べたが、α相はＣｕ：６５〜７４質量％、Ａｌ：２．５〜４．５質量％、Ｎｉ：０．５〜２．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２２〜２８質量％を含有し、必要に応じてＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％を含有し、さらに必要に応じてＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％を含有する成分組成を有することが一層好ましく、一方、β´相はＣｕ：６２〜７１質量％、Ａｌ：３．５〜６．０質量％、Ｎｉ：０．３〜２．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．６質量％、Ｍｎ：０．０３〜０．４質量％、Ｚｎ：２５〜３１質量％を含有し、必要に応じてＦｅおよびＣｏの内の１種または２種を合計で０．０５〜１．０質量％を含有し、さらに必要に応じてＳｉ，Ｍｇ，Ｐの内の１種または２種以上を合計で０．０１〜０．３５質量％を含有する成分組成を有することが一層好ましい。この場合、α相とβ´相の分散割合は、面積％でα相：５〜３０％、残部β´相の範囲内にあることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず、通常の高周波溶解炉により表１〜表４に示される成分組成および亜鉛当量を有するＣｕ合金溶湯を溶製し、得られた溶湯を鋳込み温度：１，１００℃で内径：２５０ｍｍのモールドに鋳込み、直径：２５０ｍｍ、長さ：３０００ｍｍの連続鋳造ビレットを製造し、このビレットを所定の長さに切断し、７５０℃で熱間押し出しを行い、外径：７２ｍｍ、内径：５４ｍｍの押し出しパイプを作製した。ついで、このパイプを機械加工によって切断および内・外径の切削加工を施し、外径：７０ｍｍ、内径：５６ｍｍ、高さ：１０ｍｍの鍛造用リングを作製した。
【００２１】
さらに、前記リングを７００℃に加熱後、下金型にセットし、上金型によりプレスすることにより熱間鍛造を行った。ついで、この熱間鍛造体を温度：３００℃に加熱し、ついで空冷することにより調質処理を施し、表５〜８に示される成分組成を有するα相および表９〜１２に示される成分組成を有するβ´相の２相組織を生成させ、その後、機械加工することにより最大外径：７６ｍｍ、最小内径：５４ｍｍ、高さ：７ｍｍ、内径ねじ山の高さ：０．３ｍｍ、ねじのトップランド幅（図２においてａで示される幅）ａ：０．１ｍｍを有する本発明シンクロナイザーリング（以下、本発明リングという）１〜２８、比較シンクロナイザーリング（以下、比較リングという）１〜１９および従来シンクロナイザーリング（以下、従来リングという）１〜２の試験片を製造した。なお、α相およびβ´相の成分組成はＥＰＭＡにより測定した。
【００２２】
次に、図４の一部断面側面図に示される回転可能な浸炭焼入れ鋼からなるギアコーン９および押圧体８を備えた単体磨耗試験装置を用意し、単体磨耗試験装置のギアコーン９に前記本発明リング１〜２８、比較リング１〜１９および従来リング１〜２からなる試験片１０を図４に示されるように挿入し、油温：１００℃に加熱された低粘度オイル（油種：１５Ｗ−３０）が図４のオイルライン７がシンクロナイザーリングの内面の最下位置に来るように油量を調整し、単体磨耗試験装置のテーパーコーン９を回転数：１５００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させながら押圧体８を負荷加重Ｆ：１００ｋｇでシンクロナイザーリングに向かって０．２秒間押し付けたのち、１．０秒間離す操作を１万回繰り返すことにより本発明リング１〜２８、比較リング１〜１９および従来リング１〜２の各試験片１０についての定速耐久試験を実施した。この定速耐久試験を実施したのち、シンクロナイザーリングの各試験片１０と相手ギアコーン９との背面クリアランスＨｃの減少量をを測定し、その結果を表１３〜１４に示した。
さらに、本発明リング１〜２８、比較リング１〜１９および従来リング１〜２の各試験片についてα相の消失温度とβ´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度の測定を行い、その結果を表１３〜１４に示した。α相の消失温度の測定は、本発明リング１〜２８、比較リング１〜１９および従来リング１〜２を所定温度に加熱し、１５分間保持後水冷し、光学顕微鏡でミクロ組織を観察することにより測定した。またβ´（規則格子）→β（不規則格子）変態温度の測定は示差熱分析装置により行った。
【００２３】
【表１】
2005163101.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005163101.tif 000003
【００２５】
【表３】
2005163101.tif 000004
【００２６】
【表４】
2005163101.tif 000005
【００２７】
【表５】
2005163101.tif 000006
【００２８】
【表６】
2005163101.tif 000007
【００２９】
【表７】
2005163101.tif 000008
【００３０】
【表８】
2005163101.tif 000009
【００３１】
【表９】
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【００３２】
【表１０】
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【００３３】
【表１１】
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【００３４】
【表１２】
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【００３５】
【表１３】
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【００３６】
【表１４】
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【００３７】
表１〜１４に示される結果から、本発明シンクロナイザーリング１〜２８は従来シンクロナイザーリング１〜２に比べていずれも背面クリアランスの減少量が小さいことが分かる。しかし、比較シンクロナイザーリング１〜１９は背面クリアランスの減少量が大きいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】シンクロナイザーリングの斜視図である。
【図２】シンクロナイザーリングの内面に形成されたねじ山の断面図である。
【図３】シンクロナイザーリングの内面に形成されているねじ山の塑性流動現象を説明するための断面説明図である。
【図４】単体磨耗試験装置の一部断面側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：内面
２：チャンファー
３：キー溝
４：トップランド
５：ねじ山
６：茸傘
７：オイルライン
８：押圧体
９：ギアコーン
１０：試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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