內接型齒輪泵的內轉子以及外轉子的製作方法
2023-06-10 04:25:21
專利名稱：內接型齒輪泵的內轉子以及外轉子的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種作為內接型齒輪泵的構成部件的具有外齒的耐蝕性優異的內轉子、以及具有與上述外齒嚙合的內齒的耐蝕性優異的外轉子，尤其涉及Cu-Ni類燒結銅合金制內轉子以及外轉子。
背景技術：
一般熟知的有，在內接型齒輪泵組裝具有外齒的內轉子、以及具有與上述外齒嚙合的內齒的外轉子的結構，並且該內接型齒輪泵通過用馬達旋轉驅動內轉子，向與內轉子同一方向旋轉嚙合於內轉子的外轉子，通過該旋轉，增減形成在各轉子彼此的接觸部之間的泵室的容積，由此從吸引口吸引燃料，從排放口排放的結構。
該內接型齒輪泵具有結構比較簡單且泵效率高的優點，因此，利用於向汽車等發動機供給燃料，即汽油、輕油等機構上。構成該燃料供給用內接型齒輪泵的內轉子以及外轉子一般由鐵類燒結合金製成(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1特開平8-144964號公報然而，輕油或國外的汽油中除酒精分或水分以外，還混合有硫或其化合物，或者混合有蟻酸或醋酸等的有機酸，若使用這種低劣汽油，在現有的由鐵類燒結合金構成的內轉子以及外轉子中腐蝕激烈，若內轉子及外轉子腐蝕，則內轉子和外轉子的接觸部分、以及各轉子和機架的接點部分磨耗而不能保持泵室的液密性，從成為高壓應該排放汽油的泵室通過磨耗部分汽油流入到相鄰的壓力比較低的泵室，其結果，泵效率降低、壽命變短。因此，為了防止這種現有的由鐵類燒結合金構成的內轉子及外轉子的腐蝕，提出了厚厚地塗膜鍍鎳的內轉子及外轉子，通過厚厚地塗膜鍍鎳，雖然具備一定程度的耐蝕性，但是所謂厚厚地塗膜電鍍鎳這一操作，將會使成本上升，從而不能滿足對成本降低這一嚴格的要求。
發明內容
在此，發明者們進行了如下研究。即，提供可以長期使用的內接型齒輪泵，其即使使用上述低劣汽油，不但可以減少內轉子的內周面及外轉子的外周面的腐蝕，同時降低內轉子和外轉子的滑動阻抗以及各轉子和機架的滑動阻抗，從而可以控制驅動泵的馬達的消費電力。
其研究結果如下。由Cu-Ni類燒結銅合金構成的內轉子及外轉子，與現有的由鐵類燒結合金構成的內轉子及外轉子相比，對上述低劣汽油的耐蝕性特別優異，因此不需要實施鍍鎳，上述Cu-Ni類燒結銅合金以質量％計(以下，％表示質量％)含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，餘量為Cu及不可避免的雜質，並且，進一步優選由還添加有Zn5～20％、P0.1～0.9％的成分組成的Cu-Ni類燒結銅合金構成的內轉子及外轉子，能夠進一步提高強度及硬度。
該發明是基於上述研究結果而成的，其具有如下特徵(1)一種內接型齒輪泵的內轉子，由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，餘量為Cu及不可避免的雜質，(2)一種內接型齒輪泵的外轉子，由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，餘量為Cu及不可避免的雜質，(3)一種內接型齒輪泵的內轉子，由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金含有Ni12～50％、Sn5～20％、Zn5～20％、C0.5～5％、P0.1～0.9％，餘量為Cu及不可避免的雜質，(4)一種內接型齒輪泵的外轉子，由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金含有Ni12～50％、Sn5～20％、Zn5～20％、C0.5～5％、P0.1～0.9％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
說明如上述限定構成該發明的內接型齒輪泵的內轉子及外轉子的燒結銅合金的成分組成的理由。
Ni
Ni固溶於Cu形成由Cu-Ni類合金等的固溶體相構成的基體，具有提高強度、耐磨耗性以及耐蝕性的作用，但在其含量小於12％時，強度、耐磨耗性以及耐蝕性不足，另一方面，若超過50％，由於燒結性降低，所以強度也降低，因此不為優選。因此，將Ni的含量設定在12～50％。更優選為15～30％。
SnSn是提高耐蝕性的成分，但在其含量小於5％時耐蝕性不足，另一方面，若超過20％，由於強度降低，所以不為優選。因此，將其含量設定在5～20％。更優選為8～15％。
CC是賦予潤滑性的成分，在其含量小於0.5％時，由於不能賦予充分的潤滑性，所以易發生擦傷，因此不為優選，另一方面，若超過5％含有，則強度降低，因此不為優選。因此，將C含量設定在0.5～5％。更優選為1～3％。
ZnZn與Ni一同含有形成由Cu-Ni-Zn類合金的固溶體相構成的基體，由於進一步提高基體的強度，因此根據需要而含有，但在其含量小於5％時，沒有強度的提高效果，另一方面，若含有超過20％，則強度不足，所以不為優選。因此，將Zn含量設定在5～20％。進一步優選為8～15％。
PP為了提高延展性而根據需要與Zn一同含有，但是在其含量小於0.1％時，得不到充分的延展性，另一方面，若超過0.9％，則延展性降低而脆性增加，所以不為優選。因此，將P含量設定在0.1～0.9％。更優選為0.2～0.6％。
本發明的內轉子及外轉子兼具對低劣汽油中所含的硫或其化合物的耐蝕性、以及對蟻酸或醋酸等有機酸的耐蝕性的兩方面，因此通過組裝本發明的內轉子及外轉子，能夠獲得壽命更長的內接型齒輪泵，尤其在汽車產業上帶來了優異的效果。
具體實施例方式
作為原料粉末準備，平均粒徑40μm的Cu-Ni合金(在表1表示Ni含有比率)粉末、平均粒徑20μm的Sn粉末、平均粒徑10μm的石墨粉末、平均粒徑30μm的Zn粉末、平均粒徑20μm的Cu-P合金(同樣在表1表示P含有比率)粉末，將這些原料粉末調配成如表1所示的比率，再添加硬脂酸1％用V型混合機混合20分鐘後，將獲得的混合粉末擠壓成形為壓粉體，然後，將該壓粉體在氨分解氣氣氛中，以表1中所示的溫度燒結，最終通過精加工(sizing)處理，分別製造出了由具有分別在表2所示的密度的Cu-Ni類燒結銅合金構成的具有外形10mm×內徑5mm×高度5mm尺寸的本發明轉子試驗片1～12以及比較轉子試驗片1～2。此外，製造出了在現有的轉子中所使用的由具有Fe-0.5％C-2％Cu組成的鐵類燒結合金構成的具有外形10mm×內徑5mm×高度5mm尺寸的現有轉子試驗片1。使用這些本發明轉子試驗片1～12、比較轉子試驗片1～2以及現有轉子試驗片1進行了下述耐蝕試驗。
耐蝕試驗1在汽油添加蟻酸1000ppm、醋酸1000ppm、乙醇5000ppm，製造由假定偽劣汽油的有機酸混合汽油構成的試驗液1，將該試驗液1保持在60℃，並將事先準備的本發明轉子試驗片1～12、比較轉子試驗片1～2以及現有轉子試驗片1浸漬在保持於60℃下的試驗液1中100小時之後取出，求出試驗前後的本發明轉子試驗片1～12、比較轉子試驗片1～2及現有轉子試驗片1的質量變化(％)，將其結果表示在表2中。另外，分別求出浸漬前的試料的質量以及浸漬後乾燥的試料的質量，並由下式求出質量變化(％)。即，質量變化(％)＝[(浸漬後乾燥的試料質量)-(浸漬前的試料的質量)]/(浸漬前的試料的質量)×100。
耐蝕試驗2在汽油添加硫1000ppm，製造由假定偽劣汽油的硫混合汽油構成的試驗液2，將該試驗液2保持在60℃，並將事先準備的本發明轉子試驗片1～12、比較轉子試驗片1～2以及現有轉子試驗片1浸漬在保持於60℃下的試驗液2中100小時之後取出，求出試驗前後的本發明轉子試驗片1～12、比較轉子試驗片1～2以及現有轉子試驗片1的質量變化(％)，將其結果表示在表2中。另外，分別求出浸漬前的試料的質量以及浸漬後乾燥的試料的質量，並由下式求出質量變化(％)。即，質量變化(％)＝[(浸漬後乾燥的試料質量)-(浸漬前的試料的質量)]/(浸漬前的試料的質量)×100。
表1
表2
*印表示脫離該發明的範圍的值從表1、2所示的結果可知，與由鐵類燒結合金構成的現有轉子試驗片1相比，由Cu-Ni類燒結銅合金構成的本發明轉子試驗片1～12，均對於假定偽劣汽油的有機酸混合汽油以及硫混合汽油的耐蝕性優異。
權利要求
1.一種內接型齒輪泵的內轉子，其特徵在於由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金以質量％計含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
2.一種內接型齒輪泵的外轉子，其特徵在於由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金以質量％計含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
3.一種內接型齒輪泵的內轉子，其特徵在於由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金以質量％計含有Ni12～50％、Sn5～20％、Zn5～20％、C0.5～5％、P0.1～0.9％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
4.一種內接型齒輪泵的外轉子，其特徵在於由Cu-Ni類燒結銅合金構成，該Cu-Ni類燒結銅合金以質量％計含有Ni12～50％、Sn5～20％、Zn5～20％、C0.5～5％、P0.1～0.9％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
全文摘要
本發明提供一種作為內接型齒輪泵的構成部件的具有外齒的耐蝕性優異的內轉子、以及具有與上述外齒嚙合的內齒的耐蝕性優異的外轉子。該內轉子及外轉子由Cu－Ni類燒結銅合金構成，該Cu－Ni類燒結銅合金含有Ni12～50％、Sn5～20％、C0.5～5％，並且根據需要還含有Zn5～20％、P0.1～0.9％，餘量為Cu及不可避免的雜質。
文檔編號F04C2/08GK1950606SQ200580009149
公開日2007年4月18日 申請日期2005年3月29日 優先權日2004年3月31日
發明者清水輝夫, 丸山恆夫 申請人:三菱綜合材料Pmg株式會社