verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kupfer-Chrom-Legierungen und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kupfer-Chrom-Legierungen durch Giessen in Kokillen.
Derartige Gegenstände besitzen eine relativ hohe thermische und/oder elek trische Leitfähigkeit und vermögen bei ihrer Beanspruchung ohne Härteverlust und/oder Festi keitsverlust hohen Temperaturen zu wi derstehen; die erfindungsgemäss erzeugten Ge genstände können somit beispielsweise für Elektrodenenden für Punkt-, Stumpf- oder Nahtschweissung und für Zylinderkopfein- sätze für Brennkra.ftmaschinen Verwendung finden.
Die Verwendung von Kupfer-Chrom-Le- gierungen,welche eine geringe Menge Chrom enthalten, für elektrische Kontakte und ähn liche Zwecke ist wegen ihrer Hitzebeständig keit, Härte und Beibehaltung .der elektrischen und thermischen Lötfähigkeit bei erhöhten Temperaturen bekannt, doch hat man bisher diese Eigenschaften nur solchen Legierungen zugesprochen, in denen der Chromgehalt die Löslichkeit des Chroms im Kupfer nicht we sentlich übersteigt. das heisst welche einen Chromgehalt von zu zirka 1 % aufweisen.
Ausserdem wurden solche Legierungen ge wöhnlich nach doppelter Wärmebehandlung, (las heisst nach einer Lösungsglühung bei an nähernd 900' C oder mehr und einem Ab löschen und altern bei 300 bis 700' C, ver wendet, wobei der Zweck einer solchen Wärmebehandlung darin besteht, ein Härten der Legierungen durch Ausscheiden des Chroms aus der übersättigten, festen Lösung zu bewirken.
Derart wärmebehandelte Legierungen zei gen jedoch Neigung, die erworbenen Eigen schaften unter der Einwirkung von hohen Temperaturen zu verlieren. Ziel der vorlie genden Erfindung ist die Schaffung von Gegenständen aus harten Kupfer-Chrom-Le- gierungen, welche ihre Härteeigenschaften, Hitzebeständigkeit und verhältnismässig hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit .auch nach Anwendung höherer Temperaturen, als jene, welche im Falle der oben erwähnten, wärmebehandelten Legierungen statthaft sind, beibehalten.
Es wurde bereits vorgeschlagen, harte Kupferlegierungen mit einem Chromgehalt von 0,5 bis 20% zu bilden, in denen die Dis- pergierung des Chroms im geschmolzenen Metall durch zusätzliche Mittel, bestehend au,; einem Metall, wie Zink, oder verschiedenen Oxyden oder Salzen, erleichtert wird. Eine 9 Teile Kupfer auf 1 Teil Chrom enthaltende Legierung wurde ebenfalls vorgeschlagen. Diese früheren Vorschläge enthalten indessen keinen Hinweis auf die Notwendigkeit der Kontrolle besonderer Bedingungen während dem Fabrikationsprozess zwecks Beibehaltung der Eigenschaften der Legierungen bei erhöh ten Temperaturen.
Es wurde ferner vorge- schlagen, Hartguss aus Kupfer-Chrom-Legie- rungen mit 0,2 bis 2 % Chrom von hoher e:lek- triseher und thermischer Leitfähigkeit zu er zeugen, und zwar unter Auslassung der Lö- sungsglühung und unter Verwendung von nur einer Wärmebehandlung bei 300-700 C, wodurch eine Ausscheidungshärtung erreicht werden sollte.
Erfindungsgemäss gelangt man durch Ko- killenguss zu Gegenständen aus Kupter- Chrom-Legierurigen mit einem Chromgehalt. von 1 bis 35 %, welche sich für die genannten Zwecke eignen, indem man die in die Kokille gegossene Legierung von der Giesstemperatur auf eine Temperatur, die 20 bis 100 C un terhalb der Solidustemperatur der Legierung liegt, mit einer Geschwindigkeit von min destens 100 C pro Minute abkühlt.
Die Legierung wird zweckmässig bei einer 10 bis 50 C über der Liquiduätemperatur liegenden Temperatur in die Kokille gegossen und vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 200 C pro Minute von der Giesstempera tur auf zirka 1050 C gekühlt.
Für eine 1,5 % Chrom enthaltende Legierung wird man bei spielsweise zweckmässig eine Giesstemperatur von 1100 C anwenden und die Gusslegierung innert 1/.1 Minute auf 1050 C abkühlen, während für eine 5 % Chrom enthaltende Le gieTung zweckmässigerweise eine Giesstempe ratur von 1250 C angewandt und die Guss- legierung innerhalb 1 Minute auf 1050 C ge kühlt wird. Bei mehr als 5 % Chrom enthal tenden Legierungen ist das Giessen bei noch höheren Temperaturen vorzunehmen.
Die Le gierung kann in einer Eisen-, Graphit- oder mit Wasser gekühlten Kupfergiessform ge gossen werden; nach Möglichkeit wird man für dünne Querschnitte der gegossenen Ma terialien sorgen, um einen maximalen Kühl effekt zu gewährleisten, so dass sie vorzugs weise Querschnitte von 1,27 bis 2,54 cm Dicke aufweisen.
Bei Güssen mit grösseren Dimensionen kann man die genannte, bevorzugte Kühlwirkung nicht auf den ganzen Guss ausdehnen, doch wird man danach trachten, diese Kühlwir kung so weit als möglich zu erreichen. Ver- möge dieser raschen Kühlung gelangt man zu äusserst feinen und durch den ganzen Guss- quers-chnitt gleichmässig verteilten, primären Chrompartikeln, wobei gleichzeitig eine dauerhafte Erhärtung erzielt wird.
Nachdem eine 20 bis 100 C unterhalb der Solidustemperatur der Legierung liegende Temperatur erreicht ist, kann das Gussmate- rial in beliebiger Weise gekühlt werden. Zweckmässig wird man die weitere Kühlung genügend langsam vornehmen, um eine pral,:#- tis h vollständige Ausscheidung des Chroms aus der übersättigten, festen Lösung sicher zustellen.
Das Gussmaterial kann aber auch rascher gekühlt und eine vollständige Aus scheidung des Chroms dadurch bewirkt wer den, dass man die Legierung nachträglich bei 400 bis 750 C während einer Dauer von 1/s bis 8 Stunden ausglüht. In gewissen Fällen kann sich ein solches Ausglühen als erforder lich erweisen, um eine maximale elektrische und/oder thermische Leitfähigkeit der Legie rung sicherzustellen, während in andern Fäl len ein derartiges. Ausglühen durch geeigne ten Kühlungsverlauf vermieden werden kann.
Die Legierungen enthalten zweckmässig mehr als 3% Chrom und dies insbesondere, wenn sie für die Herstellung von Elektroden spitzen verwendet werden.
Sowohl Elektrodenspitzen als auch die andern eingangs erwähnten Gegenstände kön nen direkt als Gussstücke gebildet werden oder durch eine nachträgliche Bearbeitung des Gusses.
Die vorliegende Erfindung eignet sich ins besondere für die Herstellung von Elektroden für die Widerstandsschweissung. Es wurde festgestellt, dass Elektroden, welche aus wärmebehandelten Kupfer-Chrom-Legierun- gen mit einem Chromgehalt von bis zu 1 % bestehen, bei starker Beanspruchung sich rasch abnutzen, während die Lebensdauer von erfindungsgemäss erzeugten Elektroden ver möge der durch das fein dispergierte Chrom verliehenen, dauernden Härte verlängert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich ebenfalls zur Herstellung von Zylinder kopfeinsätzen und dgl., da deren Verwendung höhere Arbeitstemperaturen im Zylinderkopf, gestatten und die sehä.dliehe Wirkung des Hartlöten.; auf die Härte der Legierung -wesentlich geringer ist. als bei den bis her verwendeten Legierungen mit nied- ri@@erem Chromgehalt. Aus einem ähn lichen Grunde eignen sich solche Legie rungen ebenfalls z.
B. für Schneidwerkzeuge, deren Körper aus einer Kupfer-Chrom-Legie- ruiig und deren Schneidteile aus @aufgelöte- tem Wolfram-Karbid bestehen.
Obwohl verschiedene Anwendungen der erfiridurigsgemä,ss erhaltenen Gegenstände an gedeutet wurden, soll die Erfindung selbst verständlich nicht darauf beschränkt sein; die Legierungen können für unzählige andere An- wendungsz-vecke, bei -welchen die Legierun- gen hohen Temperaturen ohne Einbusse an mechanischen und physikalischen Eigenschaf- len ausgesetzt werden, verwendet werden.