DE1224937B

DE1224937B - Verwendung von Kupferlegierungen fuer auf Gleitung, Reibung und Verschleiss beanspruchte Gegenstaende und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE1224937B
Application number: DED41730A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Dies
Original assignee: KURT DIES DR ING
Current assignee: KURT DIES DR ING
Priority date: 1963-06-07
Filing date: 1963-06-07
Publication date: 1966-09-15

Description

Verwendung von Kupferlegierungen für auf Gleitung, Reibung und Verschleiß beanspruchte Gegenstände und Verfahren zur Herstellung derselben An Metalle für Gleitzwecke, die für Gegenstände Verwendung finden, die auf Reibung, Gleitung und Veischleiß beansprucht werden, werden vielfältige Fotderti4veft gestellt. Die - übliche Forderung ist, daß der Ölfilm bei geschmierten Lagern gut an der 'Werkstoffüberfläche haften soll, damit die hydrodynanüsche Schinierung gewährleistet ist. Neben dieser Forderung kommt jedoch oftmals hinzu, daß die Gleitkörper auch bei Mangelschmierung arbeiten sollen oder aber auch einem Trockenlauf eine gewisse Zeit widerstehen müssen. Ferner kommt noch hinzu, daß die Gleitbewegungen nicht nur gleichförmig in einer Richtung gehen, sondern häufig hin- und her-, gehende Bewegungen auftreten, und weiterhin die Gleitbeanspruchungen nicht nur bei tiefen oder normalen Temperaturen auftreten, sondern auch bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. bei Ventilführungen, bei denen die Gleitflächen bis zu mehreren 100'C beiß werden und zusätzlich noch dem Angriff von bleitetraäthylhaltigen, heißen Gasen ausgesetzt sind.
Für die teilweise Erfüllung einiger dieser Forderungen wurden schon tellurhaltige und tellur- und bleihaltige Lagerwerkstoffe auf Kupferbasis vorgeschlagen. Der Tellurgehalt kann bis zu 3 0,1, betragen. Dieselben tellurhaltigen Kupferlegierungen sind jedoch auch als leichtbearbeitbar bekann* t. Die leichte Bearbeitbarkeit setzt jedoch den Verschleißwiderstand herab, so daß solche Gleitkörper nicht in allen obengenannten Fällen geeignet sind.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, elektrische Widerstandskörper, die aus 1 bis 5 0/,) Silizium, 1 bis 7 0/. Aluminium, 0 bis 3 0/,q Mangan, Rest Kupfer bestehen, irn Kornwachstum durch Zugabe von 0,001 bis 10/0 Tellur zu hemmen. Hierbei ist die Aufgabestellung jedoch nicht mit der der Erfindung zu vergleichen, da auf der einen Seite Widerstandskörper mit besonderen Eigenschaften entwickelt wetden sollten, während die Aufgabe der Erfindung ist, Gleitkörper mit niedriger Reibung zu entwickeln. Ferner ist auch angeregt worden, elektrische Leiter, die 0,25 bis 3 0/, Nickel, 0,05 bi8 0,6 01,b Phosphor, gegebenenfalls je bis 0,10/" Aluminium, Silizium und/oder Mangan, Rest Kupfer enthalten, durch Zugabe von bis zu 1,501() Tellur in ihrer Bearbeitbärkeit zu verbessern. Auch hierbei handelt es sich xxiederum um Widerstandswerkgtoff-e, deren Bearbeitbarkeit erhöht werden soll. Auch diese Aufgabenstellung ist von der der Erfindung grundlegend verscbieden, Die Erfindung befaßt sich mit der Beseitigung der Mängel von f ür Gleitzwecke verwendeten Kupfer-Tellur-Legierungen nach dem Patent 1189 280, indem weitere Elemente wie Silizium und Mangan als Komponente eingefügt werden, die nunmehr bewirken, daß solche erfindurigsgemäß zu verwendenden Legierungen auch die Forderung der Widerstandsfähigkeit gegen Mangelschmierung oder völlig aussetzende Schmierung erfüllen und daß sie weiterhin von bleitetraäthylhaltigen, heißen Gasen nicht angegriffen werden, sondern im Gegenteil ihre guten Gleit- und Verschleißeigenschaften beibehalten, Überraschend ist auch, daß durch den Tellurgehalt der Verschleiß keine zunehmende Tendenz zeigt, sondern im Gegenteil gegenüber tellurfreien Legierungen ausgesprochen erniedrigt ist. Ferner hat es sich gezeigt, daß die erfin dungsgemäß zu verwendenden tellurhaltigen Legierungen ein hohes Dämpfungsvermögen gegen Schwingungen im akustischen oder im außerakustischen Bereich besitzen und damit auch geeignet erscheinen, ohne zusätzliche Schinierung geräuschlos zu arbeiten.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen bestehen aus 0,6 bis 2,0 l)/, Tellur, 0,1 bis 3,0"/o Silizium, 0,1 bis 12"/, Mangan, bis 8 0/,) Aluminium, bis 5"11,) Nickel, bis 45 0/, Zink, bis 1,00/, Eisen, bis 3,00/, Blei, bis 9,0#/, Zinn, bis 1,00/0 Chtorn, bis 0,5 0/,a Phosphor, bis 2,0 0/ü Beryllium, Rest Kupfm

Beispiel

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TC, 0/1 ........ 0,9 1,5 2,0 1,2 1.,0 2 1 2 1 1

si, 0/1 ......... 1,0 0,8 3,0 0,1 0,6 0,1 2,5 0,5 1 0,1

Mn, 0/ . ....... 0,1 0,2 0,5 1,5 0,5 0,1 0,2 12 0,1 0,1

Al, 0/ . ........ 0,1 - - 0,3 - - 8 - 4 -

Ni, % ...; .... - - - 2,0 2,5 - 5

Zn, 0/ . ........ 12 28 18 35 - - -

Fe, % ........ - 0,1 0,3 - 1,0 -

Pb, 0/0 ........ - - - - - 3

Sn, 0/0 ........ - - - - - 9 - -

Cr, II/ . ........ - - - - - - -1,0

P, % ......... - - - - - 0,3 -

Be, 0/ . ........ - - - - - - 2,0

Cu, 0/ ......... Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest Rest

Die Komponente Tellur kann hierbei ganz oder teilweise durch Selen und Schwefel ersetzt werden. Nickel ist durch Kobalt ersetzbar, und die Bleikomponente kann ganz oder teilweise durch Cadmium und Wismut ersetzt werden. Ferner ist das Legierungselement Beryllium ganz oder teilweise durch Zirkonium oder Titan ersetzbar.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen können im gegossenen Zustand nach den bekannten Gießverfahren oder aber auch im warm- und/oder kaltverformten Zustand Verwendung finden. So ist es beispielsweise möglich, die Gegenstände, die auf Reibung, Gleitung und Verschleiß beansprucht werden, mittels kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Stranggießanlage zu Halbzeugen zu vergießen und sie entweder im Gußzustand oder nach einer zusätzlichen Kalt- oder Warmverformung zu verwenden. Bei der Warmverformung hat sich ferner überraschend herausgestellt, daß tellurhaltige Legierungen keine Warmbrüchigkeit aufweisen, sondern sich ohne jede Neigung zu Längs- oder Querrießbildung verformen lassen, während tellurfreie Legierungen häufig Schwierigkeiten dadurch machen, daß sie in bestimmten Temperaturbereichen warinbrüchig werden. Die Herstellung von beispielsweise Rohren oder Bändern kann auch so erfolgen, daß Zwischenglühungen bei Temperaturen zwischen 200 und 700'C stattfinden, um das Gefüge ganz oder teilweise zu rekristallisieren. An die Zwischenglühungen können sich weitere Kaltverformungen anschließen, und es erscheint auch zweckmäßig, Kaltverformungsspannungen durch Glühen zwischen 200 und 500'C zu beseitigen. Ein Teil der in den Beispielen angeführten, besonders günstigen Zusammensetzungen kann auch durch eine Wärmebehandlung in seinen Festigkeits- und Gleiteigenschaften noch variiert werden. Dies ist beispielsweise bei den Beispielen 5 und 10 der Fall. Die obengenannte Wärmebehandlung besteht vorzugsweise aus einer Glühung zwischen 700 und 1000'C mit beschleunigter Abkühlung und einer anschließenden weiteren Glühung zwischen 300 und 500'C, der noch zusätzlich eine Kaltverformung vor- oder nachgeschaltet werden kann.
Es ist auch möglich, die Teile auf dem Sinterwege herzustellen mit den Mitteln der Sintertechnik, wobei die Körper mit oder ohne Porenvolumen eingesetzt werden können. Erfolgt der Einsatz mit Porenvolumen, so kann die Tränkurig mit 01 erfolgen. Sollen die Lagerkörper aber ohne flüssiges Schmiermittel arbeiten, so ist es vorteilhaft, die Poren mit. Kunststoffen, Kunstharzen, Lacken oder bituminösen Stoffen auszufüllen und den genannten porenfüllenden Stoffen gegebenenfalls noch Graphit, Molybdändisulfid, Blei, Kadmium, Zinn oder andere schmierend wirkende Stoffe zuzhsetzen. Es ist auch möglich, die erfindungsgemäßen Werkstoffe mit anderen üblichen Trägermetallen, beispielsweise Stahl, zu verbinden.
Da die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen auch eine außerordentlich geringe Neigung zum Verschweißen zeigen, können sie auch für elektrische Gleitkontakte, Bremsbeläge oder andere ,Verschleißteile Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung von Kupferlegierungen, bestehend aus 0,6 bis 2,0 "/, Tellur, 0,1 bis 3,00/, Silizium, 0,1 bis 120/, Mangan, bis 8 % Aluminium, bis 5 % Nickel, bis 45 % Zink, bis 1,0 % Eisen, bis 3,0 % Blei, bis 9,0 "/(, Zinn, bis 1,0 % Chrom, bis 0,5 0/, Phosphor, bis 2,0 % Berylhum, Rest Kupfer, wobei Tellur gegebenenfalls ganz oder teilweise durch Selen und Schwefel, Nickel gegebenenfalls ganz oder teilweise durch Kobalt, Blei gegebenenfalls ganz oder teilweise durch Kadmium und Wismut und Beryllium gegebenenfalls ganz oder teilweise durch Zirkonium oder Titan ersetzt sind, als Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen, die auf Gleitung, Reibung und Verschleiß beansprucht sind, wie Gleitlager, Bremsbeläge und elektrische Gleitkontakte.
2. Verwendung von Legierungen der im Anspruch 1 genannten Zusammensetzung im verformten und gegebenenfalls wärmebehandelten Zustand für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 3. Verfahren zur Herstellung von nach Anspruch 1 zusammengesetzten Gegenständen für den im Anspruch 1 genannten Zweck, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände nach einer WarinverfQrmung einer weiteren Kaltverformung durch Walzen oder Ziehen unterzogen werden. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände vor oder nach der Kaltverformung zwischen 200 und WO'C geglüht werden. 5. Verfahren zur Herstellung von nach Anspruch 1 zusammengesetzten und zu verwendenden Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile gesintert werden. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorhandene Poren gegebenenfalls durch Kunststoffe, Kunstharze, Lacke oder bituminöse Stoffe ausgefüllt werden. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den porenfüllenden Stoffen gegebenenfalls noch Graphit, Molybdändisulfid, Blei, Kadmium, Zinn oder andere schmierend wirkende Stoffe zugesetzt werden. 8. Verfahren zur Herstellung von nach Anspruch 1 zusammengesetzten und zu verwendenden Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Reibung, Gleitung und Verschleiß beanspruchten Legierungen auf einen Stützkörper aus einem üblichen Werkstoff, z. B. Stahl, aufgebracht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 823 351; USA.-Patentschrift Nr. 2 155 405. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1189 280.