DE1180950B - Use of a copper alloy for the production of mold and die-cast parts - Google Patents

Use of a copper alloy for the production of mold and die-cast parts

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DE1180950B DEV6776A DEV0006776A DE1180950B DE 1180950 B DE1180950 B DE 1180950B DE V6776 A DEV6776 A DE V6776A DE V0006776 A DEV0006776 A DE V0006776A DE 1180950 B DE1180950 B DE 1180950B
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/08Alloys based on copper with lead as the next major constituent

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Description

Verwendung einer Kupferlegierung zur Herstellung von Kokillen- und Druckgußteilen Die Herstellung von Kokillengußteilen oder sogar von Druckgußteilen aus Kupferlegierungen ist bislang nur unter Verwendung ganz bestimmter Kupferlegierungen möglich. In erster Linie werden hierfür zinkhaltige Kupferlegierungen, nämlich die verschiedenen Messinge und Sondermessinge, benutzt, später hat man auch zinkfreie Legierungen, vor allen Dingen Aluminiumbronzen, angewendet. Dagegen machen auch heute noch zinnhaltige Kupferlegierungen, vor allem die üblichen Kupfer-Zinn-Bronzen nach DIN, erhebliche Schwierigkeiten. Dies zeigt sich vor allem in der Neigung der Legierungen, beim Gießen in Kokillen zu reißen. Die Warmverformbarkeit der in Frage kommenden Zinnbronzen ist zu gering, um der unvermeidlichen Schrumpfung beim Gießvorgang zu begegnen. Da gerade Zinnbronzen sehr häufig für Lagerbuchsen verwendet und daher in großen Serien benötigt werden, ist die mangelhafte Verarbeitbarkeit dieser Legierungen zu Kokillengußstücken ein großer Nachteil.Use of a copper alloy for the production of mold and Die castings The production of chill castings or even die castings made of copper alloys has so far only been made using very specific copper alloys possible. First and foremost, zinc-containing copper alloys, namely the various brasses and special brasses, later zinc-free ones were also used Alloys, especially aluminum bronzes, are used. Against this, too Copper alloys still containing tin today, especially the usual copper-tin bronzes according to DIN, considerable difficulties. This is particularly evident in the inclination of the Alloys, crack when pouring in permanent molds. The hot formability of the in question The coming tin bronze is too small to cope with the inevitable shrinkage during the casting process to meet. Since tin bronze is used very often for bearing bushings and therefore are required in large series, is the poor workability of these alloys a great disadvantage to permanent mold castings.

Nach der Erfindung erhält man einwandfreie Kokillen- und Druckgußstücke mit glatten Oberflächen durch die Verwendung von Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen mit über 5 bis 30'°/o. Blei, 0,3 bis 5 % Silizium, Rest Kupfer. Es sind zwar derartige Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen bereits bekannt und auch für die Herstellung von Gußstücken empfohlen worden, diese haben aber nur bis zu 4'% Blei bei einem Siliziumgehalt von ebenfalls 40/0. Da die aus den angegebenen Legierungen herzustellenden Gußteile insbesondere für Lager, Lagerbuchsen usw. verwendet werden sollen, dürfen sie keine zu große Härte haben, da harte Lagerlegierungen bekanntermaßen ungehärtete Lagerwellen angreifen. Aus den Beziehungen, die zwischen den Gehalten an Silizium und Blei in Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen bestehen, nach denen höhere Silizium- und geringere Bleigehalte zu härteren Legierungen, dagegen niedrigere Silizium- und höhere Bleigehalte zu weicheren Legierungen führen, sind bei Siliziumgehalten von 4 oder sogar 5 % nur solche Legierungen für den angegebenen Zweck zu empfehlen, die einen -höheren Bleigehalt besitzen. Es wurde festgestellt, daß eine bekannte Legierung mit 4% Silizium und 4,1% Blei eine Härte von 83, eine Legierung mit 41/o Silizium und 5,5 % Blei dagegen eine Härte von nur 76,3 nach B r i n e1 f zeigte. Bei Erniedrigung des Siliziumgehaltes auf 2,5% bei einem gleichen Bleigehalt fiel die Härte sogar auf 62,4. Die wesentlich bessere Gießbarkeit der Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen, verglichen mit den Zinnbronzen, läßt sich schon an einfachen Gußproben erkennen. Während bei den Zinnbronzen die Oberfläche infolge von Oxydation rauh und unansehnlich ist, sind auch bei den Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen die »offenen« Oberflächen glatt und oxydfrei. Hierzu kommt noch, daß die zur Herstellung von Kokillenguß- und Druckgußteilen nach der Erfindung vorgeschlagenen Legierungen mechanisch wertvoller sind. In Kokille gegossene Lagerbuchsen aus Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen lassen sich beispielsweise fast vollkommen zusammenschlagen, was einer Biegefähigkeit von bis zu 180° entspricht, während die gleichen Buchsen aus einer Kupfer-Blei-Zinn-Legierung mit 80% Kupfer, 10% Blei und 10% Zinn bereits bei einem Biegewinkel von etwa 90° und darunter brechen.According to the invention, perfect mold and die castings with smooth surfaces are obtained through the use of copper-lead-silicon alloys with more than 5 to 30%. Lead, 0.3 to 5% silicon, the remainder copper. Such copper-lead-silicon alloys are already known and have also been recommended for the production of castings, but these only have up to 4% lead with a silicon content of also 40/0. Since the cast parts to be produced from the specified alloys are to be used in particular for bearings, bearing bushings, etc., they must not have too great a hardness, since hard bearing alloys are known to attack unhardened bearing shafts. From the relationships that exist between the contents of silicon and lead in copper-lead-silicon alloys, according to which higher silicon and lower lead contents lead to harder alloys, whereas lower silicon and higher lead contents lead to softer alloys, silicon contents of recommended 4 or even 5%, only those alloys for the stated purpose, the one - have higher lead content. It was found that a known alloy with 4% silicon and 4.1% lead had a hardness of 83, while an alloy with 41 / o silicon and 5.5% lead had a hardness of only 76.3 according to Brin e1f . When the silicon content was reduced to 2.5% with the same lead content, the hardness even fell to 62.4. The much better castability of copper-lead-silicon alloys compared to tin bronzes can be seen in simple cast samples. While the surface of the tin bronzes is rough and unsightly due to oxidation, the "open" surfaces of the copper-lead-silicon alloys are also smooth and oxide-free. In addition, the alloys proposed for the production of chill castings and die castings according to the invention are mechanically more valuable. Bearing bushings made of copper-lead-silicon alloys cast in a mold can be almost completely knocked together, which corresponds to a bending capacity of up to 180 °, while the same bushings are made of a copper-lead-tin alloy with 80% copper, 10% lead and break 10% tin at a bending angle of about 90 ° and below.

Erfindungsgemäß sollen weiter solche Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen Verwendung finden, die noch Zusätze von Aluminium mit 0,1 bis weniger als 2%, Eisen, Mangan, Nickel oder Kobalt sowie Antimon und Arsen in einer Menge von 1,5 bis 5 %, Cadmium von 0,1 bis 10'%, Zinn in den Grenzen 0,1 bis weniger als 2% und Phosphor in einer Menge von 0,1 bis 0,51/o enthalten. Alle diese Zusätze können einzeln oder in geeigneter Zusammenstellung in der Legierung enthalten sein.According to the invention, such copper-lead-silicon alloys are also intended Find use that still contains additives of 0.1 to less than 2% aluminum, iron, Manganese, nickel or cobalt, as well as antimony and arsenic in an amount of 1.5 to 5 %, Cadmium from 0.1 to 10%, tin within the limits 0.1 to less than 2% and phosphorus contained in an amount of 0.1 to 0.51 / o. All of these additives can be used individually or be contained in the alloy in a suitable combination.

Ein Zusatz von Aluminium hat sich als besonders wirksam erwiesen, da er die Gußoberfiäche weiter verbessert. Während nämlich reine Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen mit höheren Siliziumgehalten, also etwa von 3 % aufwärts, zur Bildung von Bleisilikaten neigen, das besonders bei hohen Gießtemperaturen die Gußoberfläche beeinträchtigt, wird durch einen Aluminiumzusatz von nur 0,2% diese unangenehme Eigenschaft der Kupfer-Blei-Silizium-Legierungen bereits zum Verschwinden gebracht. In dem Buch »Werkstoffe für Gleitlager« von K ü h n e 1, 2. Auflage, 1952, Verlag Springer, Berlin, S. 301, wird auf diese unangenehme Eigenschaft der siliziumhaltigen Kupfer-Blei-Legierungen bereits hingewiesen und deshalb von Siliziumzusätzen überhaupt abgeraten. Es ist daher ein wesentliches Merkmal der Erfindung, nach welcher die günstige Beeinflussung siliziumhaltiger Kupfer-Blei-Legierungen durch Aluminiumzusätze erstmalig festgestellt worden ist.The addition of aluminum has proven to be particularly effective, since it further improves the cast surface. While namely pure copper-lead-silicon alloys with higher silicon contents, i.e. from about 3% upwards, for the formation of lead silicates tend to affect the casting surface, especially at high casting temperatures, this unpleasant property of the Copper-lead-silicon alloys have already been made to disappear. In the book "Materials for plain bearings" by Kuehne 1, 2nd edition, 1952, Verlag Springer, Berlin, p. 301, is on this unpleasant property of the silicon-containing Copper-lead alloys have already been mentioned and therefore of silicon additives at all advised against. It is therefore an essential feature of the invention, according to which the favorable influence on silicon-containing copper-lead alloys through the addition of aluminum has been established for the first time.

Soll die Legierung für die Herstellung von Teilen verwendet werden, bei denen es weniger auf gute Lagermetalleigenschaften als auf mechanische Widerstandsfähigkeit, wie Festigkeit und Härte, ankommt, so sind Legierungen zweckmäßig, die Nickel und Eisen enthalten. Das Eisen bewirkt außerdem noch eine Kornverfeinerung und eine bessere Bleiverteilung. Dem gleichen Zweck dient auch das Mangan, obschon dieses bei größeren Zusätzen innerhalb der angegebenen Menge zu Seigerungen führen kann. Durch Antimon werden schon bei Zusätzen von nur 0,2 bis 0,5% die Lagermetalleigenschaften verbessert, nachdem sich das Antimon leicht als Sonderbestandteil in Form einer Kupfer-Antimon-Verbindung ausscheidet. Dasselbe gilt auch für Arsen und Zinn. Wie beobachtet wurde, veranlassen schon geringe Zinnzusätze die Bildung des von den Kupfer-Zinn-Legierungen her bekannten b-Mischkristalles mit seiner die Lagermetalleigenschaften begünstigenden Wirkung. Phosphor und Cadmium schließlich fördern die Leichtflüssigkeit der Legierung.If the alloy is to be used for the manufacture of parts, which are less about good bearing metal properties than about mechanical resistance, As strength and hardness matter, so are alloys containing nickel and Contain iron. The iron also causes a grain refinement and a better lead distribution. Manganese also serves the same purpose, although this is the case larger additions within the specified amount can lead to segregation. Antimony improves the bearing metal properties even with additions of only 0.2 to 0.5% improves after the antimony is easily available as a special component in the form of a Copper-antimony compound is precipitated. The same is true for arsenic and tin. As was observed, even small amounts of tin cause the formation of the Copper-tin alloys known from b-mixed crystal with its the bearing metal properties beneficial effect. Finally, phosphorus and cadmium promote the light liquid the alloy.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus über 5 bis 30% Blei, 0,3 bis 5% Silizium, Rest Kupfer, zur Herstellung von Kokillen-und Druckgußteilen. Claims: 1. Use of a copper alloy, consisting of More than 5 to 30% lead, 0.3 to 5% silicon, the remainder copper, for the production of mold and mold Die cast parts. 2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit einem Zusatz von 0,1 bis weniger als 2% Aluminium, Rest Kupfer, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 2. Use of an alloy according to claim 1 with an addition of 0.1 to less than 2% aluminum, the remainder copper, for the purpose stated in claim 1. 3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem weiteren Zusatz eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Mangan, Nikkel oder Kobalt in einer Menge von 0,1 bis 5%, Rest Kupfer, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 3. Use of an alloy according to claim 1 or 2 with a further addition of a or more of the metals iron, manganese, nickel or cobalt in an amount of 0.1 up to 5%, remainder copper, for the purpose mentioned in claim 1. 4. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem weiteren Zusatz eines oder mehrer der Metalle 0,1 bis 5% Antimon und Arsen sowie 0,1 bis weniger als 2% Zinn, Rest Kupfer, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 4. Use a Alloy according to one of Claims 1 to 3 with a further addition of one or several of the metals 0.1 to 5% antimony and arsenic and 0.1 to less than 2% tin, Remainder copper for the purpose mentioned in claim 1. 5. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem weiteren Zusatz von 0,1 bis 10% Cadmium und/oder 0,1 bis 0,5% Phosphor, Rest Kupfer, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 148 824; »Werkstoffhandbuch Nichteisenmetalle«, 1940, Blatt F 6, S. 3 und 5; »Chemisches Zentralblatt«, 1942, 1, S. 668 (Referat über »Ersatz von Zinnbronzen durch Siliziumbronzen und Messing« von W. L. A f r o s s i m o w), S. 668/669 und 2700!2701.5. Use of an alloy according to one of claims 1 to 4 with a further addition of 0.1 to 10% cadmium and / or 0.1 to 0.5% phosphorus, the remainder copper, for the purpose stated in claim 1. Documents considered: Swiss Patent No. 148 824; »Material manual Nichteisenmetalle «, 1940, sheet F 6, pp. 3 and 5; "Chemisches Zentralblatt", 1942, 1, p. 668 (lecture on "Replacement of tin bronzes by silicon bronzes and brass" by W. L. A fr o s s i m o w), pp. 668/669 and 2700! 2701.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH148824A (en) * 1930-03-31 1931-08-15 Hirsch Kupfer & Messingwerke Process for the production of chill moldings and injection molded parts.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH148824A (en) * 1930-03-31 1931-08-15 Hirsch Kupfer & Messingwerke Process for the production of chill moldings and injection molded parts.

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