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Aluminiumbronze Die Erfindung bezieht sich auf neue Aluminiumbronzen,
welche eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion besitzen und insbesondere
gegenüber dem Angriff von sich bewegendem Seewasser. Diese Aluminiumbronzen sind
also besonders für den Schiffsmaschinenbau geeignet und insbesondere für Schiffsschrauben
und Schraubenzubehör.
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Solche Schifl'smaschinenbauteile, wie Schiffsschrauben, Schraubenzubehörteile,
Pumpengehäuse und Rotoren, Schraubenlager und Ruderwellen, unterliegen, wenn sie
aus gegossenen oder geschmiedeten, auf Kupferbasis aufgebauten Legierungen hergestellt
sind, der Einwirkung von Seewasser, die häufig sehr bemerkenswert ist und sich im
allgemeinen als Oberflächenkorrosion oder Erosion unter Bildung von Hohlräumen bemerkbar
macht, insbesondere wenn das Seewasser mit den betreffenden Teilen unter Wirbelbedingungen
in Berührung tritt, wobei Relativbewegungen von beträchtlichen Geschwindigkeiten
zwischen dem betreffenden Teil und dem Seewasser auftreten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neuer Bereich von Aluminiumbronzen
vorgeschlagen, der eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion
unter solchen Bedingungen aufweist, so daß solche Legierungen ein besonders geeignetes
Baumaterial für die Herstellung von Schiffsmaschinenbauteilen der obenerwähnten
Art darstellen.
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Es sind schon zahlreiche Aluminiumbronzelegierungszusammensetzungen
vorgeschlagen worden, die auch für durch Seewasser angegriffene Bauteile verwendet
wurden. Solche Legierungen enthielten neben Kupfer als Hauptbestandteil Aluminium,
Eisen, Nickel, Mangan und Zink in verschiedenen Mengen. Es wurde nun festgestellt,
daß das Verhältnis des Eisengehaltes zum Nickelgehalt von wesentlicher Bedeutung
ist bei Legierungen der angegebenen Zusammensetzung, wenn diese als Bauteile eingesetzt
werden, die strömendem Meerwasser ausgesetzt sind, wie es beispielsweise bei Schiffsschrauben
der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung wird daher eine Aluminiumbronzelegierung vorgeschlagen,
die aus 8 bis 10,5 °/o Aluminium, 1,3 bis 30/0 Nickel, 0,5 bis 80/, Mangan,
4,5 bis 10°/o Eisen, 0,5 bis 2,5°/a Zink, Rest Kupfer neben unvermeidlichen Verunreinigungen
besteht, mit der Maßgabe, daß der Eisengehalt mindestens das Dreifache des Nickelgehaltes
beträgt.
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Die im folgenden aufgeführten Vergleichsversuche lassen erkennen,
daß bei Anwendung der Legierungszusammensetzungen gemäß der Erfindung wesentliche
Vorteile hinsichtlich der Korrosions- bzw. Erosionsbeständigkeit erzielt werden,
was bei der Anwendung solcher Legierungen als Werkstoff zur Herstellung von Schiffsmaschinenbauteilen,
insbesondere Schiffsschrauben und Schraubenzubehörteilen, von besonderer Bedeutung
ist.
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Vergleichsversuche Erläuterung der in der Tabelle genannten sechs
Legierungen: GR 1 ist eine allgemein bekannte Standardlegierung in Übereinstimmung
mit British Standard 1400-AB 2; DU3 ist eine Legierung mit verringertem Nickelgehalt,
so daß das Verhältnis Eisen zu Nickel von etwa 1 auf etwas weniger als 2 gestiegen
ist;
DU 7 entspricht dem Typ DU 3 ; doch liegt das Eisen-Nickel-Verhältnis
etwas über 5; JZ 9 entspricht den Legierungen der vorliegenden Erfindung mit der
Abweichung, daß das Eisen-Nickel-Verhältnis etwa 1,5 beträgt; JC1 und JC2 sind Legierungen
innerhalb des Zusammensetzungsbereiches gemäß der Erfindung. Das Eisen-Nickel-Verhältnis
beträgt etwa 3,0.
| Zusammensetzung (°/o) |
| IGRIIDU3IDU71 JZ9 I JC 1 I JC 2 |
| Aluminium. . 9,34 9,70 9,28 8,93 9,12 8,5 |
| Eisen ...... 4,68 4,60 4,20 2,41 4,56 6,0 |
| Nickel ..... 4,74 2,24 0,80 1,56 1,56 1,3 |
| Mangan .... 0,08 0,17 0,08 7,37 6,95 6,0 |
| Zink ....... 0 0,10 0 0,55 0,60 1,6 |
| Kupfer ..... Rest Rest Rest Rest Rest Rest |
| Eigenschaften |
| GR 1 1 DU 3 1 DU 7 1 JZ 9 1 JC
1 1 JC 2 |
| Angriffstiefe, mm . .. .. .. . . .. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 0,40 0,26 0 0,10 0 0 |
| Festigkeitseigenschaften |
| Streckgrenze, kg/mm2 . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .
. . . . . 27,56 - 20,16 - 28,35 27,08 |
| Zugfestigkeit, kg/mm2 . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 70,08 - 62,37 - 71,34 67,71 |
| Dehnung, °/o ................................. 24 - 26 - 26
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Für jede Legierung sind die Werte für die Tiefe des Angriffs in mm angegeben, der
während eines 500 Stunden langen Aufpralls eines auf die Proben gerichteten Wasserstrahles
mit eingeschlossenen Luftblasen von hoher Geschwindigkeit aufgetreten ist.
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Die Tabelle läßt erkennen, daß nur dort der Angriff verhindert wird,
wo das Eisen-Nickel-Verhältnis 3 oder mehr ist.
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Aber auch die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen
sind von Bedeutung. Die entsprechenden Werte für die wichtigsten drei Legierungen
sind in der obigen Tabelle angegeben.
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Es wird angenommen, daß die bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit dieser
Legierungen gegenüber Korrosion auf die Gegenwart einer ausreichenden Menge einer
Eisen- oder eisenreichen Phase zurückzuführen ist, die anodisch ist in bezug auf
das Grundgefüge, in dem sie dispergiert ist, wenn die Legierung in eine Salzlösung
eingetaucht wird, so daß hierdurch ein elektrischer Schutzstrom gebildet wird, der
eine kathodische Polarisation der das Grundgefüge bildenden Legierung zur Folge
hat. Es wurde gefunden, daß, wenn ein solcher Schutz wirksam ist, eine mikroskopische
Prüfung der Oberfläche der Legierung zeigt, daß die unlösliche Phase 2 bis 5 °/o
oder mehr der eigentlichen Oberfläche ausmacht.