CH629537A5 - Tin alloy, especially for bearings - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Legierungen für Lagermaterialien, welche allgemein unter der Bezeichnung «Weissmetalle» bekannt sind und als Legierungen definiert werden können, bei denen eine vorherrschende Komponente Zinn, oder Blei oder Cadmium ist.
Ein Zweck der Erfindung liegt in der Schaffung einer solchen Legierung, welche fähig ist, sicher an Stahl oder ein anderes Lagerunterlagsmaterial gebunden werden kann und die eine gute Zugfestigkeit, Zähigkeit, Stossbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit hat.
Nach vorliegender Erfindung besteht eine Legierung aus 0 bis 1,5 Gew.-% Cadmium, von Spuren bis zu 9 Gew.-% Kupfer, von Spuren bis zu 13 Gew.-% Antimon, von 0 bis 2 Gew.-% Mangan, von 0 bis 2 Gew.-% Nickel, von 0,001 bis 0,5 Gew.-% Chrom, von 0,005 bis 0,5 Gew.-% Cobalt, Rest Zinn.
Es sei vermerkt, dass die Legierung kein Beryllium enthält, jedoch Cobalt als wesentliche Komponente zusammen mit Chrom.
Es wurde gefunden, dass Weissmetalle, welche Chrom enthalten, hinsichtlich ihrer Mikrostruktur und ihrer Lagereigenschaften wesentlich verbessert werden können durch den Ein-schluss von Cobalt, wobei diese Verbesserung sogar dort erlangt werden kann, wo die Legierung sich aus der Schmelze langsam verfestigt, wie dies üblich ist bei der Herstellung von Lagern mit einer massiven Strahlunterlage, und es ist daher ein grosser Vorteil der Legierung, dass sogar bei langsamer Verfestigung zufriedenstellende Lagereigenschaften erhalten werden können.
Ein Ergebnis der langsamen Abkühlung liegt darin, dass die Kupfer-Zinn-Nadellänge in einer Kupfer enthaltenden Legierung dazu neigt, sich stark zu vergrössern, wenn die Abkühlung langsam war, aber wenn Cobalt im Sinne vorliegender Erfindung vorhanden ist, dann zeigte sich bei Untersuchungen unter geregelten Laborbedingungen, dass die Vergrösserung der Nadellänge nicht viel grösser ist, wenn die Abkühlung langsam erfolgt.
Ein bevorzugter Gewichtsprozentanteil an Cobalt beträgt etwa 0,3%, um diesen Einfluss auf die Nadellänge zu erreichen.
Jedoch ein Zusatz von nur 0,05% Cobalt zur Zusammensetzung eines Weissmetalles kann die Zugfestigkeit der unter Kühlung gegossenen Legierung um etwa 5% erhöhen, ohne dass die Zähigkeit beeinträchtigt wird, die im wesentlichen bis über 20% konstant bleibt. Bei langsamer Abkühlung kann die Zugfestigkeit der Legierung um etwa 20% im Vergleich zu einer Legierung erhöht werden, die kein Cobalt enthält. Nach langsamer Abkühlung kann die Zugfestigkeit um etwa 20% vermehrt werden.
Die folgende Tabelle zeigt die Zugfestigkeit, prozentuelle Dehnung und Härte für acht Legierungen, die durch langsame Abkühlung gebildet wurden und kein Cobalt zusammen mit Chrom enthalten und eine neunte Legierung gemäss der Erfindung, wobei man die Verbesserung der Lagereigenschaften sieht.
Komponente Gew.-%
Eigenschaften
Legie
Kup
Anti
Cad
Zinn andere
Zug
%
Härte rungen fer mon mium
fest
MN/
m2
Dehnung wert
Konven
2,93
7,45
Rest
53,0
6,0
23
tionel
4,1
9,15
-
Rest
-
64,0
3,0
28
le
3,64
8,61
0,94
Rest
-
68,0
5,0
30,4
Legie
3,64
8,76
0,91
Rest
0,31 Co
71,0
7,0
31,7
rungen
3,90
8,92
0,94
Rest
0,27 Mn
67,0
6,0
26,8
3,12
7,83
1,15
Rest
0,34 Ni
70,0
6,0
30,6
3,70
8,54
0,90
Rest
0,14 Cr
72,0
7,0
31,1
3,66
8,43
0,90
Rest
0,15 Cr 4- Be
74,0
8,0
31,2
Gemäss
der
Erfin
3,71
8,64
0,91
Rest
0,23 Co
87,0
12,0
33,7
dung
0,11 Cr
Dann zeigt Fig. 1 für eine spezielle Legierung die erhältliche Verbesserung der Zugfestigkeit mit wachsenden Mengen an Cobalt, und man sieht, dass nach etwa 0,1 oder 0,15% Cobalt eine geringe weitere Verbesserung der Zugfestigkeit erfolgt.
Fig. 2 zeigt, wie die Kupfer-Zinn (Cu6, Cu3) -Nadellänge mit zunehmenden Anteilen an Cobalt geringer wird und dass man eine weitere geringe Verminderung erlangt, wenn 0,2% Cobalt eingeschlossen sind. Die spezielle Legierungszusammensetzung betrug in jedem Fall 3,46-3,72% Kupfer, 8,32-8,64% Antimon, 0,79-0,91% Cadmium, 0,094-0,10% Chrom mit unterschiedlichen Mengen an Cobalt und der Rest besteht aus Zinn.
Der allgemeine Effekt ist immer der gleiche, sofern die Chrommenge im Bereich von 0,005-0,5% liegt.
Allgemein kann gesagt werden, dass man die besten Ergebnisse mit etwa 0,1% Cobalt erlangt, während man die feinste M ikrostruktur mit etwa 0,3% Cobalt erlangt.
Ein weiterer Nutzen liegt darin, dass die Legierungsmikrostruktur bei Verwendung von Chrom zusammen mit Cobalt diese viel weniger empfindlich gegenüber den Einflüssen von anwesendem Arsen ist, welches dazu führt, dass der Kupfer-Zinn-Niederschlag gröber wird, wenn nur Chrom (oder Chrom und Beryllium) vorhanden ist.
Die folgenden Beispiele sind solche für Weissmetall-Legie-rungen gemäss der Erfindung.
Beispiel 1: Kupfer 3,10Gew.-%
Antimon 8,92 Gew.-%
Cadmium 0,96 Gew.-%
Chrom 0,11 Gew.-%
Cobalt 0,19Gew.-%
Zinn Rest
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
1%
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Claims (7)
1. Legierung bestehend aus 0 bis 1,5 Gew.-% Cadmium, von Spuren bis zu 9 Gew.-% Kupfer, von Spuren bis zu 13 Gew.-% Antimon, von 0 bis 2 Gew.-% Mangan, von 0 bis 2 Gew.-% Nikkei, von 0,001 bis 0,5 Gew.-% Chrom, von 0,005 bis 0,5 Gew.-% Cobalt, Rest Zinn.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehr als 1% Kupfer enthält.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehr als 5% Antimon enthält.
4. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehr als 0,1 % Cadmium enthält.
5. Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie etwa 0,1% Cobalt enthält.
6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie etwa 0,3% Cobalt enthält.
7. Lager, bestehend aus einer Unterlage mit einer Beschich-tung aus einer Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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