DE1205284B

DE1205284B - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Sinterreibwerkstoffes

Info

Publication number: DE1205284B
Application number: DESCH31727A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Kurt Anderko; Dipl-Ing Dr Guenter Koepke; Dipl-Ing Dr Franz Weiss
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1962-07-11
Filing date: 1962-07-11
Publication date: 1965-11-18

Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Sinterreibwerkstoffes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Sinterreibwerkstoffes auf Kupferbasis mit Zusätzen von Eisen, Zinn, Graphit und keramischen Stoffen.
Es ist bekannt, für Sinterreibwerkstoffe Pulvergemische zu verwenden, die bis 60 0% Cu, bis 3 % Sn, bis 12% Fe, bis 20% Kokskohle mit flüchtigen Bestandteilen und bis 401/o keramische Zusätze enthalten. Es sind auch andere Sinterreibwerkstoffe bekannt, die im Cu- und Sn-Gehalt noch höher liegen, die jedoch nur bis 10% Graphit und bis 5% keramische Zusätze enthalten. Um aus den bekannten Pulvermischungen brauchbare Sinterreibwerkstoffe herzustellen, wurden die Pulvermischungen bei hohen Drücken gepreßt und gleichzeitig bei entsprechenden Temperaturen gesintert.
Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Reibkörpern für Bremsen, Kupplungen u. dgl. bekannt mit der folgenden Werkstoffzusammensetzung: Kupfer 16 bis 86%, Zink und/oder Zinn zusammen 1 bis 41%, Eisen 2 bis 38%, kalzinierter Cyanit 3 bis 55 % und Graphit 2 bis 19 0/0.
Die Erfindung betrifft einen Sinterreibwerkstoff, der aus einer Pulvermischung hergestellt ist, die nicht durch Drucksintern verarbeitet zu werden braucht, sondern bei der es ausreicht, daß sie zunächst bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 300°C gepreßt und anschließend bei 750 bis 900° C gesintert wird. Dadurch werden die kostspieligen Einrichtungen und schwer zu handhabenden Arbeitsweisen beim Drucksintern überflüssig. Die Pulvermischung, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, besteht aus 4 bis 15 %1 vorzugsweise 4 bis 8 % Zinn, 5 bis 30 0/0, vorzugsweise 5 bis 15 0/0 Eisen, 20 bis 30 %1 vorzugsweise etwa 25 0/0 Graphit, 3 bis 10 %1 vorzugsweise 5 % A12031 vorzugsweise Korundmehl, Rest Kupfer. Diese Pulvermischung wird erfindungsgemäß zunächst bei Raumtemperatur oder einer Temperatur bis 300° C gepreßt und anschließend bei 750 bis 900° C ohne oder mit Druck gesintert.
Der Bestandteil an A1203 bzw. Korundmehl wird vorzugsweise mit einer Korngröße zwischen 0,075 und 0,1 mm verwendet. Das Pulvergemisch zeichnet sich durch einen verhältnismäßig hohen Graphitgehalt aus, da sich überraschend gezeigt hat, daß bei einer Erhöhung des Graphitgehaltes über 20% sowohl der Verschleißwiderstand als auch der Reibungskoeffizient zunimmt.
Die Korngröße des verwendeten Graphitpulvers liegt überwiegend zwischen 0,075 und 0,2 mm. Als keramische Zusätze werden in bekannter Weise außer Korund auch Asbestmehl, Quarzmehl, Glaspulver und Karborund verwendet.
Das Pulvergemisch wird bei einem Druck von über 1000 kg/cm2, vorzugsweise zwischen 2000 und 3000 kg/cm2, zusammengepreßt. Die Temperatur beim Pressen braucht nicht höher als Raumtemperatur zu sein, kann aber bis 300° C betragen. Der auf diese Weise hergestellte Preßkörper wird anschließend bei einer Temperatur zwischen 750 und 900° C, vorzugsweise zwischen 800 und 850° C, gesintert, und zwar beträgt die Sinterzeit je nach Temperatur zwischen 2 und 15 Stunden.
Das in der Pulvermischung verwendete Eisenpulver wird zweckmäßigerweise vorher durch Zementation verkupfert, wodurch das metallische Gerüst des Reibkörpers gefestigt wird. Der Graphit sowie das verwendete Keramikpulver können mit Metallüberzügen, z. B. Nickel, versehen sein, wodurch ebenfalls eine Festigung des Werkstoffes erreicht wird.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Sinterreibwerkstoff eignet sich besonders gut zur Herstellung eines Reibkörpers mit einem Reibbelagträger, der ebenfalls aus einem Sinterkörper besteht. Hierbei ist es leicht möglich, den Reibkörper aus Reibbelagträger und Sinterreibwerkstoff zusammen in einem Arbeitsgang herzustellen. Dabei wird in das Preßwerkzeug zunächst die Pulvermischung für den Reibbelagträger gegeben und darauf die Pulvermischung für den Sinterreibwerkstoff eingebracht. Diese Pulvermischung aus zwei Schichten wird dann in der oben angegebenen Weise zusammengepreßt und anschließend gesintert. Als Werkstoff für den Reibbelagträger eignen sich in bekannter Weise Bronzen, z. B. Zinn-Bronze.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Reibbelagträger ein Stahlblech mit einer aufgesinterten Bronzeschicht verwendet, wie es zur Herstellung von wartungsfreien Kunststofflagern bekannt ist. Auf diese Unterlage wird eine Zwischenschicht aufgebracht, die z. B. aus Zinn besteht, das galvanisch oder durch Tauchen aufgetragen ist. Die Zwischenschicht kann aber auch aus einer Pulvermischung ähnlicher Zusammensetzung wie der Reibwerkstoff, jedoch mit geringeren Gehalten an Graphit und ohne keramische Zusätze bestehen. Es ist auch möglich, diese Pulvermischung auf der zunächst aufgebrachten Sn-Schicht als weitere Zwischenschicht aufzutragen. Auf die Zwischenschicht wird dann die Pulvermischung des Reibwerkstoffes aufgebracht. Anschließend wird die Unterlage mit den aufgebrachten Schichten in der angegebenen Weise gepreßt und anschließend gesintert.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sinterreibwerkstoffe zeichnen sich durch eine verhältnismäßig hohe Reibungszahl bei geringem Verschleiß aus. In der Kombination beider Eigenschaften zeigten sie sich herkömmlichen Reibwerkstoffen, darunter auch metallischen Sinterwerkstoffen, überlegen. Insbesondere tritt praktisch kein Fading auf, und auch quietschen die Bremsen mit den erfindungsgemäßen Reibwerkstoffen nicht, obwohl dies sonst bei metallischen Bremsbelägen sehr häufig der Fall ist. Beispiel Für einen Reibkörper, der nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wurde auf einem Stahlband von 1,5 mm Dicke, auf dem sich eine Schicht von 0,3 mm Sinterbronze befand, eine Zwischenschicht aus einem Gemisch mit 89 % Kupferpulver, 6 % Zinnpulver und 5 % Graphit aufgebracht. Auf dieser Zwischenschicht wurde das Pulvergemisch für den Reibwerkstoff aufgebracht, das aus 54 % Kupferpulver, 6 % Zinnpulver, 1% verkupfertem Eisenpulver, 25117o Graphitpulver und 5% Korundpulver bestand.
Die Unterlage mit den Pulverschichten wurde zunächst auf 200° C vorgewärmt und anschließend mit einem Druck von 2400 kg/cm2 zusammengepreßt. Anschließend wurde der Preßkörper bei 840° C 13 Stunden gesintert. Es wurde ein Reibkörper erhalten, der über einer Zwischenschicht von 0,5 mm Dicke einen Reibbelag von 6 mm trug.
Der erfindungsgemäße Sinterreibwerkstoff eignet sich für alle entstehenden Verwendungszwecke, insbesondere für Trommelbremsen, Scheibenbremsen und sonstige Bremselemente sowie Kupplungsbeläge.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffes kann selbstverständlich auch das Drucksintern angewendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Sinterreibwerkstoffes auf Kupferbasis mit Zusätzen von Eisen, Zinn, Graphit und keramischen Stoffen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Pulvermischung der Zusammensetzung 4 bis 15 0/0, vorzugsweise 4 bis 8 % Zinn, 5 bis 30'0/0, vorzugsweise 5 bis 15 % Eisen, 20 bis 300/0, vorzugsweise etwa 25 % Graphit, 3 bis 10%, vorzugsweise 5% A1203, vorzugsweise Korundmehl, Rest Kupfer zunächst bei Raumtemperatur oder einer Temperatur bis 300° C gepreßt und anschließend bei 750 bis 900° C ohne oder mit Druck gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zementation verkupfertes Eisenpulver verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Graphit und/oder A12O;,-Pulver mit Metallüberzug, z. B. Nickel, verwendet wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Reibkörpers mit einem Reibbelag aus einem Sinterreibwerkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelagträger aus einem Sinterkörper besteht und die Pulvermischung für den Reibbelagträger zusammen mit der Pulvermischung für den Reibbelag gepreßt und anschließend gesintert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reibbelagträger ein Stahlblech mit einer aufgesinterten Bronzeschicht verwendet wird und daß diese mit einer dünnen Zinnzwischenschicht und/oder einer Zwischenschicht wie die des Reibwerkstoffes, jedoch mit geringerem Gehalt an Graphit und ohne A120;,-Zusatz belegt wird und daß auf diese Schicht die Pulvermischung des Reibwerkstoffes aufgebracht und das Ganze gepreßt und anschließend gesintert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 964 756.