DE1458315B2

DE1458315B2 - Verfahren zur Herstellung poröser, gesinterter Formkörper aus einer Al-Cu-Legierung

Info

Publication number: DE1458315B2
Application number: DE1962A0041565
Authority: DE
Inventors: Samuel Forest Hills Long Island N.Y. Storchheim (V.St.A.)
Original assignee: Alloys Research & Manufacturing Corp., Woodside, N.Y. (V.St.A.)
Priority date: 1961-11-07
Filing date: 1962-11-07
Publication date: 1970-06-11
Also published as: DE1458315A1; GB1015491A; CH447620A; US3232754A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser, gesinterter Formkörper aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung mit guten Festigkeitseigenschaften und hoher Maßhaltigkeit durch Pressen eines aus Aluminium und Kupfer bestehenden Pulvergemisches in die gewünschte Form und anschließende Sinterung des Preßlings.

Die übliche Praxis der Herstellung von selbstschmierenden Lagern besteht darin, daß man Metallpulver, wie beispielsweise eine Mischung aus Kupfer und Zinn, zu einem Rohpreßling preßt, der dann zur Herstellung eines porösen zusammenhängenden Formkörpers gesintert wird. Zur Beeinflussung der Porosität während des Sintervorgangs werden der Pulvermischung gewöhnlich geringe Prozentsätze von Graphit und flüchtigen organischen Verbindungen beigegeben. Die sich ergebende Porosität kann sich bei dem gesinterten Lager bis auf 9O°/o des Volumens belaufen. Nach dem Formpressen des gesinterten Lagers in seine Endform wird es mit Öl getränkt. Im Betrieb tritt das Öl aus den Poren des Lagers zum Schmieren der in ihm gelagerten Welle aus. Mit Erwärmung des Lagers nimmt die Fließgeschwindigkeit des Öles zu, so daß niedrigere Lauftemperaturen die effektive Lebensdauer des Lagers begünstigen.

Während sowohl poröse Eisen- und Stahllager als auch Bronzelager laufend Verwendung finden, waren poröse Aluminiumlager wegen der bei der Herstellung von porösem Aluminium und seinen Legierungen auftretenden Probleme im Handel bisher nicht erhältlich.

Bekanntlich bilden der Luft ausgesetzte Aluminiumteilchen einen haftenden Oxidfilm von hoher Wärmebeständigkeit, der das wirksame Sintern der Teilchen stört. Um diesen Effekt zu kompensieren, wurden bisher zum Sintern von Aluminiummischungen verhältnismäßig hohe Preßdrücke in der Größenordnung von 3200 bis 9600 kg/cm² (20 bis 60 tsi) angewendet. Da aber Aluminium ein weiches Material ist, das unter Druck leicht fließt, führte die Anwendung von hohen Preßdrücken zu Schwierigkeiten bei der Erzeugung von durchgehend miteinander verbundenen Poren, die zu einer wirksamen ölspeicherung geeignet sind und die für Lager wesentlichen Schmiereigenschaften begründen.

Ein weiteres, bei hohen Preßdrücken auftretendes ernstes Problem ist die Formwandanlagerung sowie ein äußerst starkes Fressen beim Fehlen einer Formwandschmierung. Durch Formwandschmierung kann diese Anlagerung zwar auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, jedoch steigert dies die Herstellungskosten erheblich, weil dabei die Formen ausgewischt werden müssen und die Toleranzen schwieriger zu beeinflussen sind. Andererseits wurden bei den bisherigen Versuchen als Folge der Beimischung von Schmiermitteln, wie beispielsweise Stearaten, zu dem Metallpulver eine Verfärbung, eine Oxydation und eine geringere Festigkeit der gesinterten Preßkörper festgestellt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einer porösen Aluminiumlegierung wurden hohe Sintertemperaturen oberhalb der Flüssigphase angewandt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine übermäßige Schrumpfung und Deformierung der Teile eintrat. Wurde aber nach einem anderen ebenfalls bekannten Verfahren das Sintern eines Metallpulvers mit Aluminium als Hauptbestandteil bei Temperaturen unterhalb der Bildung einer Flüssigphase vorgenommen, so entstand eine Komplizierung des Oxydationsproblems, da verlängerte Sinterzeiten, die infolge der langsameren Diffusion bei niedrigen Temperaturen erforderlich sind, eine stärkere Oxydation je Volumeinheit des Pulvers verursachen.

Ein weiterer sich der erfolgreichen Erzeugung von porösen Aluminium-Formkörpern entgegenstellender Faktor ist der Einschluß von verhältnismäßig feinem Pulver (Maschengröße unter 44 μπι) in der Mischung. Es wurde festgestellt, daß dies eine der Hauptursachen

ίο der Formwandanlagerung sowie auch der Oxydation während des Sinterns ist.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich durchführbares Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und das in einfacher Weise ohne komplizierte Vorrichtungen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß man ein verhältnismäßig grobes Pulvergemisch mit einem Teilchendurchmesser von mindestens 48 μπι verwendet, das als Hauptbestandteil in einem inerten Gas zerstäubtes Aluminium und daneben bis 5 Gewichtsprozent Kupfer enthält, daß man das Pulvergemisch vor dem Erhitzen unter Anwendung eines Preßdruckes von 465 bis 1085 kp/cm² formt und dann auf einen oberhalb der eutektischen Temperatur und unterhalb der Solidustemperatur des jeweiligen Gemisches liegende Sintertemperatur von etwa 550 bis 625°C erhitzt und die Erhitzungsgeschwindigkeit so wählt, daß eine flüssige Kupfer-Aluminium-Zwischenphase entsteht, die sich beim Erreichen des Gleichgewichts wieder verfestigt, daß man zur Vollendung der Sinterung die Sintertemperatur lange genug aufrechterhält und die Sinterung in einer inerten Gas- oder Wasserstoffatmosphäre durchführt, deren Taupunkt mindestens —62,2°C beträgt.

Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Erzielung eines porösen Produktes ist es, ein Pulvergemisch mit einem Kupfergehalt von 1,25 bis 2,25 Gewichtsprozent zu verarbeiten. Vorzugsweise werden Pulvergemische mit einem Teilchendurchmesser von 48 bis 149 μ,ηι und einem Oxidgehalt von weniger als 0,3 Gewichtsprozent verarbeitet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Pulvergemisch vor dem Pressen ein organisches Schmiermittel in Mengen bis zu 3 Gewichtsprozent zugesetzt. Als Pulvergemisch kann ein Legierungspulver der oben angegebenen Zusammensetzung verarbeitet werden.

Zur Herstellung von Gleitlagern werden vorzugsweise solche Formkörper verwendet, deren Kupfergehalt etwa 1,25 bis 2,25 Gewichtsprozent beträgt und bei deren Herstellung dem Pulvergemisch vor dem Pressen ein organisches Schmiermittel zugesetzt worden ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Formkörper weisen Porositäten von 10 bis 50 Volumprozent bei gleichzeitiger verbesserter Zugfestigkeit, guter Dehnung und hervorragender Maßhaltigkeit auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Massenfertigung von selbstschmierenden Lagern aus einer Aluminiumlegierung, die Lagern aus sonstigen Metallen überlegen sind. Gegenüber anderen Metallen haben Aluminiumlegierungen eine verhältnismäßig hohe Wärmeleitfähigkeit, was zu einer Verbesserung der Wärmeabführung führt. Gleichzeitig haben sie so-

wohl einen niedrigen Modul als auch eine gewisse Weichheit, so daß die Lager die Welle nicht übermäßig hart aufnehmen und sich, sofern sie örtlichem Druck ausgesetzt werden, abnutzen. Als Folge werden örtlicher Druck aufgehoben und die schädlichen Wir- kungen von Fluchtungsfehlern und von Wellenbiegungen verringert. Ferner bettet sich in ein weiches Material, wie Aluminium, der Abrieb ein, wodurch die Gefahr von Heißlauf stellen verringert wird. Außerdem haben Aluminiumlager eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Ermüdungsfestigkeit.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Aluminium-Formkörper sind leicht und daher als Bauelemente, insbesondere in der Kältetechnik, besonders geeignet, weil Aluminium bei äußerst niedrigen Temperaturen nicht spröde wird. Unter anderem können sie aber auch in Form einer kleinen Waffel zur Verwendung als Nikotinfilter in einer Zigarette oder einem sonstigen beliebigen Rauchgerät verwendet werden.

Bei der Duichführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der angewandte Preßdruck verhältnismäßig gering. Außerdem können schmiermitte'.lose Formen angewandt und die Schmiermittel der Pulvermischung in einer Weise beigegeben werden, die eine Verfärbung und Oxydation der gesinterten Preßteile verhindert.

Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entwickelte Ofen weist einen einsetzbaren Behälter mit Mitteln für das Umwälzen eines reduzierend wirkenden Gases sowie ein Schiffchen zur Aufnahme des Preßkörpers auf, das zur Verringerung der Turbulenz des reduzierenden Gases mit einem abnehmbaren Deckel versehen ist.

Die Zeichnungen erläutern das erfindungsgemäße Verfahren an Hand einiger bevorzugter Ausführungsformen näher. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Öfen zur Durchführung des Sinterverfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Längsschnitt des in dem Ofen benutzten Behälters,

F i g. 3 den Verschluß des Behälters in Seitenansicht, F i g. 4 den gleichen Verschluß in der Draufsicht,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des in dem Behälter zur Aufnahme der Lager angeordneten Schiffchens,

F i g. 6 die Maßabweichungen des Preßkörpers nach lstündigem Erhitzen auf verschiedene Temperaturen bei Kupfer der Type »0«,

F i g. 7 die maximale Dehnung in Abhängigkeit vom Kupfergehalt bei verschiedenen Pärtikelgrößen des Kupfers und verschiedener Dichte des Preßköroers nach lstündigei Sinterung in Wasserstoffatmosphäre.

Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Aluminiumpulver wird zur Erzielung eines möglichst niedrigen Oxidgehaltes in einer Teilchengröße von mindestens 48 μπι verwendet und durch Zerstäuben von geschmolzenem Aluminium in einem inerten Gas wie Helium, Neon, Argon, Krypton oder Stickstoff erhalten. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß in Helium zerstäubtes Aluminiumpulver im Vergleich zu in Luft zerstäubtem Pulver einen sehr niedrigen Oxidgehalt hat und sich deshalb gut sintern läßt.

Im allgemeinen ist der Pulveranteil mit einem Durchmesser von weniger als 48 μΐη nicht größer als etwa 0 bis etwa 0,4 Gewichtsprozent. In der nachstehenden Tabelle I sind drei Beispiele von in Helium zerstäubtem Aluminiumpulver in Prozentsätzen der Teilchendurchmesser aufgeführt.

Tabelle I
Siebanalyse (in %)

Siebanalyse (in %) Teilchendurchmesser in μαι	A	Pulverart B	C
über 149 ·.	0,501 41,5 49,8 8,03 0,250 0	2,0 35,4 44,0 16,9 1,31 0,402	1,73 22,98 48,5 18,6 1,16 0,302
149 bis 105 105 bis 74 74 bis 52,8 52,8 bis 44 unter 44

Diese Pulver sind von Feinteilen frei, so daß beim Pressen eine Formwandanlagerung verhindert wird. Außerdem wurde festgestellt, daß die Fließgeschwindigkeit von in Luft zerstäubten Pulvern um einen Faktor von etwa 2 geringer ist, was dazu führt, daß in einer gegebenen Zeit in einer automatischen Presse weniger Preßkörper hei gestellt werden können. Zur Herstellung des in Helium zerstäubten Aluminiumpulvers größerer Dichte wird geschmolzenes Aluminium in einer Heliumatmosphäre zerstäubt und in der gleichen Atmosphäre abgekühlt, so daß eine Oxydation verhindert wird.

Auch das Kupferpulver muß verhältnismäßig grob und von guter Reinheit sein. Außerdem soll es eine hohe Dichte und eine gute Fließgeschwindigkeit aufweisen. Besonders bewährt hat sich ein elektrolytisch gewonnenes Kupferpulver (Type »0«), das bei der Siebanalyse 60 bis 75% Teile mit einem Teilchendurchmesser von 177 bis 140 μπι, 20 bis 35 % Teile mit einem solchen von 149 bis 100 μΐη und höchstens 0,25 % Teile mit einem solchen von 100 bis 74 μπι aufweist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Al-Cu-PuI-vergemisch ein Schmiei mittel, vorzugsweise »Sterotex«, zuzusetzen, das in kleinen Mengen ausschließlich zum Zwecke der Beseitigung von Preßform-Reibungsproblemen und zur Verhinderung einer Pulveranlagerung in der Preßform zugegeben wird, wobei die Beigabe von mindestens 1 Gewichtsprozent »Sterotex «- Pulver der Anlagerung entgegenwirkt, während bei 2% eine optimale Verdichtung erzielt wurde. »Sterotex« ist der Handelsname eines durch die Firma »Capital City Products Co.« in Columbus, Ohio, erzeugten raffinierten Pflanzenöls.

Im allgemeinen wird das Schmiermittel der Metallpulvermischung in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozent zugesetzt.

Zur Herstellung eines Lagers mit einem Außendurchmesser von 19,07 mm und einem Innendurchmesser von 11,66 mm wird die pulverisierte Mischung zunächst in eine Preßform eingebracht und ein Kernzapfen zur Herstellung des erforderlichen Innendurchmessers eingesetzt. Zur gleichmäßigen Verdichtung über den gesamten Preßkörper verwendet man für das obere und untere Preßformteil den gleichen Preßhub. Preßdichten von 69 bis 89 % der theoretischen Dichte (2,74 g/cm³) werden bei Preßdrücken von 465 bis 1085 kp/cm² erzielt. Es ist keine weitere Schmierung erforderlich als die durch das »Sterotex« in der Pulvermischung vorgesehene Schmierung.

Der auf diese Weise aus der Preßform erhaltene Preßkörper ist trotz des niedrigen Preßdruckes ausreichend verfestigt um, ohne auseinanderzufallen, weiterverarbeitet bzw. gesintert zu werden.

Der zur Sinterung entwickelte Ofen ist in F i g. 1 veranschaulicht und enthält eine isolierte Kammer 10, in die sich ein Behälter 11 einsetzen läßt und die mit einem geeigneten Heizelement 12 sowie einem Umwälzventilator 13 versehen ist. Wie in F i g. 2 im einzelnen dargestellt, hat der Behälter 11 die Form eines geschlossenen zylindrischen Behälters, dessen vorderes Ende aus dem Ofen herausragt und durch einen mit einer Dichtung 15 versehenen abnehmbaren Verschluß 14 verschlossen ist. Über eine Einlaßleitung 16 wird der Behälter mit z. B. Wasserstoff gespült, wobei der Wasserstoff über einer Austrittsdüse 17 abgebrannt wird. Die Temperatur in dem Behälter wird, wie in F i g. 2 dargestellt, mit Hilfe eines ummantelten Thermoelementes 18 gemessen. Der Verschluß ist mit drei Bohrungen 16 a, YIa und 18 a zur Aufnahme der durch ihn hindurchtretenden Rohre versehen.

In den Behälter 11 wird angrenzend an sein hinteres Ende ein Schiffchen 28 eingesetzt, das mit einem abnehmbaren Deckel 19 versehen ist, wobei aus dem Deckel Festlegestifte 20 herausstehen, die in entsprechende Öffnungen in den Seitenwänden des Schiffchens zum Halten des Deckels aufgenommen werden können. Das Schiffchen ist durch eine Abteilwand 21 in einen Hauptabschnitt für die Unterbringung der zu sinternden Preßkörper 22 und in einen mit Aluminiumpulver gefüllten Nebenabschnitt aufgeteilt, in dem das Aluminiumpulver wie ein »getter« zur Aufnahme von Sauerstoff und Feuchtigkeit wirkt.
Die Pfeile in F i g. 2 geben die Richtung des Wasserstoffstromes in dem Behälter an. Das abgedeckte Schiffchen 28 ist nicht gegen den Wasserstoff abgeschlossen, wobei aber ein freies Umwälzen sowie eine Turbulenz des Gases im Inneren des Schiffchens unterbunden ist. Man hat festgestellt, daß die Verwendung von dickwandigen Eisenschiffchen und -deckein für die Erzeugung von reinen gesinterten Lagern, die von jeder Verunreinigung frei sind, wesentlich ist. Dünnwandige Schiffchen und Deckel sind deshalb weniger geeignet als dickwandige, da ein dickwandiges Material das innerhalb des Ofens auftretende Temperaturgefälle aufnehmen kann, wodurch eine Lunkerbildung innerhalb des Sinterkörpers vermieden wird.

Der vorstehend beschriebene Ofen dient als Beispiel, weshalb auch andere Ofenanordnungen, beispielsweise Tiegelöfen, verwendbar sind, solange das vorstehend

Tabelle III Übersicht der Sinterdichten und der Zugfestigkeiten für verschiedene

Temperatur (^l)	Preßdichte	Sinterdichte (in %)	Type »0«	Type »90«	—
in ⁰C	in%	67,5	—	—
590	69	67 bis 69	—
595	69	73,6 bis 74,8²)	—
600	77	73,1 bis 73,7	73,4 bis 73,6
601	73	75,4 bis 76,4	74 bis 77,1
601	77	68 bis 69	66 bis 67
605	69	72,5 bis 73,5	73 bis 73,5
605	73	75,1 bis 75,8	72,1 bis 75,1
605	77	73,9 bis 74,2	73,9 bis 74,9
606	73	75,5 bis 76,8	75,5 bis 78,6
606	77	72,5 bis 73,4	73,0
610	73	75,4 bis 76,0	72,1 bis 74,6
610	77	75,0 bis 75,9²)	—
612	77	71,0	—
615	69	72,3 bis 72,7	71,5 bis 72,3
615	73	72,4 bis 75,7	78
615	77	71,8 bis 73,6	70,8 bis 74,0
620	73	74,0 bis 76,2	80
620	77	72,7 bis 76,0	72,9 bis 74,5
625	73	73,5 bis 76,1	81
625	77	76,5 bis 78,1
630	77	80,1 bis 82,1
630	81

^x) Sinterzeit in allen Fällen 1 Stunde.
*) Gesintert in einem Hochleistungsofen.

beschriebene Prinzip beibehalten wird. Beispielsweise kann ein Ofen mit einem Transportband in Verbindung mit Schiffchen verwendet werden.

Die in Tabelle II angegebenen Ergebnisse gelten für ein mit 4% Kupferpulver der Type »0« gemischtes, in Helium zerstäubtes Aluminiumpulver, aus dem die Feinstanteile entfernt worden sind, das in der vorstehend beschriebenen Weise verdichtet worden ist. Preßkörper mit Preßdichten von 69, 73 und 77°/o der theoretischen wurden im Eisenschiffchen bei Temperaturen von 588 bis 595°C gesintert. Die Zugfestigkeit sowie die Maßhaltigkeit waren ausgezeichnet.

Tabelle II

Preßdichte
in ⁰A,

Sintertemperatur
in ⁰C

588

590

592 bis 595

Zugfestigkeit

in kp/mm²

X 10-²

1,89 bis 1,11 2,05 bis 2,4
2,49 bis 3,04

Maßabweichungen

in mm χ 10~² Außen- j Innendurchmesser

2,5 5,08 15,2

2,5 7,6

Es sei bemerkt, daß sich bei den in der Tabelle II aufgeführten Ergebnissen die Endabmessungen um einige Bruchteile von Millimeter gedehnt haben. Daraus ergibt sich, wie nachstehend gezeigt wird, eine gute Preßformbarkeit.

Die Tabelle III veranschaulicht den Unterschied in den Ergebnissen zwischen der Verwendung eines groben Kupferpulvers der Type »0« und einem nachstehend mit Type »90« bezeichneten feineren Kupferpulver (0,1% von 177 bis 149, 0,5% von 149 bis 100,

ίο höchstens 4,0% von 100 bis 74, höchstens 1,5% ^vor* 74 bis 56, 2 bis 7% von 56 bis 44, mindestens 90% unter 44 μπα Teilchendurchmesser). In beiden Fällen betrug der Prozentsatz an Kupfer in der Mischung, bezogen auf das Aluminium, gewichtsmäßig 2%·

Es zeigt sich, daß unabhängig von der Zugfestigkeit mit dem Pulver der Type »0« eine ausgezeichnete Maßhaltigkeit erzielt wird. Unter den gleichen Sinterbedingungen zeigte das Pulver der Type »90« ein übermäßiges Schrumpfen.

Zur Veranschaulichung der Sinterwirkung bei Verwendung kleinerer oder größerer Anteile von Kupfer faßt die Tabelle IV die mit 0 bis 4% Kupfer der Type »0« in einem Bereich von 0 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Aluminiumpulver, erzielten Ergebnisse zusammen.

Temperaturen und Preßdichten (2% Cu enthaltende Al-Sinterkörper)

Zugfestigkeit in kp/mm²	Type »0«	Type »90«	—	Maßabweichungen in	im Außendurchmesser
0,805	—.	—	Type »0«
1,364	—	+0,076 /+0,127
4,83 bis 5,789²)	—	+0,025 /+0,152
1,974 bis 2,513	1,568 bis 2,373	+0,058 /+0,102^a)
2,296 bis 2,618	0,013 bis 0,014	+0,025 /+0,076
2,366 bis 2,716	1,582 bis 1,764	+0,025 /+0,0508
1,645 bis 1,855	0,91 bis 1,106	+O,O5O8/+O,152
1,415 bis 2,765	0,007 bis 0,0138	+0,0254/+0,076
1,708/2,424/3,766	1,568 bis 2,562	+0,0508/+0,1016
2,205 bis 2,926	0,0146 bis 0,0162	-0,0508/+0,0254
2,044 bis 2,058	0,938 bis 1,116	0,000 /+0,025
1,344 bis 1,47	0,0074 bis 0,0078	+ 0,025 /+0,1016
0,007 bis 0,008	—	+0,025 /+0,0508
0,013	—	+0,0254/+0,1016²)
3,066 bis 3,619	2,142 bis 2,499	-0,076 /-0,254
0,0072 bis 0,0087	0,0159	' —
5,53 bis 6,776	5,012 bis 6,02	+0,0254/+0,0762
3,57 bis 4,326	0,0173	-0,1016/+0,1016
0,014 bis 0,010	4,704 bis6,C9	+0,0254/+0,127O
4,41 bis 4,62	0,0189	-0,1778/+0,076
0,018 bis 0,0138	+0,0254/+0,0762
0,0157 bis 0,0159	-0,1016/-0,279
-0,0254/+0,1778
Type »90«

—
—
+0,0508/+0,0762
-0,4064/-0,0762
+0,0152/+0,254
+0,0762/+0,1016
-0,1778/+0,1778
+0,0508/+0,0762
-0,432 /-0,0254
+0,0762/+0,1524
-0,0508/+0,2794
—
—
+0,127 /+0,1778
-0,4826/-0,2286
+0,0254/+0,2794
-0,4826/-0,635
-0,01016/+0,1778
-0,3048/-0,9398
—
—

009 524/164

Tabelle IV

	Zugfestigkeit	Preß	Sinter	Sinter
ίη^Ρ«/Γ	in kp/mm²	dichte	dichte	temperatur
O	χ ΙΟ"²	in g/cm³	in g/cm³	in ⁰C
1	1,44*	77	80	650
ΐγ₄	0,48	73	72,5	640
ΐγ₂	1,10	77	—	615
I³A	1,36	77	—	615
2	1,56	77	—	615
2 γ₄	1,89	77	75,7	615
3	2,13	77	—	615
4	3,74	77	85,4	620
3,04	77	—	592 bis 595

* Proben zeigten eine übermäßige Schrumpfung.

fläche durch Glätten oder Verschleiß schwieriger zu schließen sind, so daß z. ß. im Betrieb und bei Veränderung der Lager durch stetigere Schmierung ein größerer Sicherheitsfaktor entsteht.
Ferner ist die pv-Temperatur um so niedriger, je besser die Oberflächen-Endbearbeitung und je gleichmäßiger die Abmessungen sind. Dies erfolgt durch Glätten, durch das die Ungleichmäßigkeit in den Abmessungen ausgeglichen wird und das zu einem glatt

ίο polierten Laufspiegel des Lagers führt.

Unter pv-Temperatur wird die Gleichgewichtstemperatur verstanden, die sich bei einer aus dem porösen Material geformten und mit einem Schmiermittel imprägnierten Radnabe einstellt, wenn die Nabe auf einer Achse unter einer bestimmten Belastung und mit einer bes'immten Geschwindigkeit umlauf!.

Aus der Tabelle IV geht hervor, daß eine geeignete Festigkeit bei gleichzeitiger Maßhaltigkeit bei einem Kupfergehalt zwischen 1,25 und 2,25% erzielt wird.

Es wurde festgestellt, daß durch Sintern oberhalb der eutektische!! Temperatur, jedoch unterhalb der für eine Legierung derselben Zusammensetzung wie das Pulvergemisch ermittelten Solidustemperatur in Gegenwart von vorzugsweise sehr trockenem Wasserstoff mit einem Taupunkt von 62,2— bis 73,3 ⁰C, die Lunkerfreiheit und Maßhaltigkeit günstig beeinflußt werden konnte.

Zusätze von Kupfer bis zu 5,7% zum Aluminiumpulver (die maximale Löslichkeit von Kupfer in Aluminium bei der eutektischen Temperatur) ergeben für eine kurze Zeit ein Eutektikum bei 548°C. Diese flüssige Phase (Al-Cu) zieht sich offenbar unter Kapillarwirkung durch das gesamte Gefüge des Preßkörpers und trägt jedes restliche Aluminiumoxid auf der Oberfläche der Aluminiumteilchen ab. Während dieser Frühstadien des Sintervorgangs dehnt sich der Preßling scheinbar aus, wobei das Dehnungsmaß vom Kupfergehalt abhängig ist, der die oberhalb der eutektischen Temperatur vorhandene Menge der flüssigen Phase beeinflußt.

Bei zu großen Zusätzen von Kupfer und einer Endsintertemperatur unterhalb der Soliduslinie erhält man einen stark expandierten Sinterkörper. Wenn die Sintertemperatur sich der Solidustemperatur nähert und/ oder sie überschreitet, tritt bei einem solchen Kuofergehalt schnell ein Schrumpfen ein, so daß nur eine geringe oder keine Maßhaltigkeit erzielt wird.

Ganz allgemein führen Kupferzusätze zu Aluminiumpulver zu einem schnelleren Sintern und ergeben bei niedrigeren Sintertemperaturen bessere Festigkeiten, als es bei ungemischten Aluminiumpulvern der Fall ist. Kupferzusätze schränken außerdem eine Verunreinigung durch Sulfide oder Oxide ein, die an den Pulveroberflächen vorhanden sein könnten, und ermöglichen außerdem ein Sintern von Niederdruck-Preßkörpern.

Zusätze von feinem Kupferpulver führen zu größerer Verdichtung und zu feineren Poren. Große, regellos verteilte Poren sind für den Betrieb der Lager insofern zweckmäßig, als die großen Poren Öl speichern, das den durch die feineren Teilchen gebildeten Kapillaren zugeführt werden kann. Außerdem hat diese Art von Gefüge den Vorteil, daß die großen Poren an der Ober-

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung poröser, gesinterter Formkörper aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung mit guten Festigkeitseigenschaften und hoher Maßhaltigkeit durch Pressen eines aus Aluminium und Kupfer bestehenden Pulvergemisches in die gewünschte Form und anschließende Sinterung des Preßlings, dadurch gekennzeichnet, daß man ein verhältnismäßig grobes Pulvergemisch mit einem Teilchendurchmesser von mindestens 48 μπα verwendet, das als Hauptbestandteil in einem inerten Gas zerstäubtes Aluminium und daneben bis 5% Kupfer enthält, daß man das Pulvergemisch vor dem Erhitzen unter Anwendung eines Preßdruckes von 465 bis 1085 kp/cm² formt und den Preßkörper in einem dickwandigen Eisenschiffchen mit ebensolchem Deckel auf eine oberhalb der eutektischen Temperatur und unterhalb der Solidustemperatur des jeweiligen Gemisches liegende Sintertemperatur von etwa 550 bis 625⁰C erhitzt und die Erhitzungsgeschwindigkeit so wählt, daß eine flüssige Kupfer-Aluminiiim-Zwischenphase entsteht, die sich beim Erreichen des Gleichgewichts wieder verfestigt, daß man zur Vollendung der Sinterung die Sintertemperatur lange genug aufrechterhält und die Sinterung im Vakuum oder in einer inerten Gas- odei Wasserstoffatmosphäre durchführt, deren Taupunkt mindestens —62,2°C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung eines porösen Produktes ein Pulvergemisch mit einem Kupfergehalt von 1,25 bis 2,25% verarbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pulvergemisch mit einem Teilchendurchmesser von 149 bis 48 μΐη und einem Oxidgehalt von weniger als 0,3 % verarbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Pulvergemisch vor dem Pressen ein organisches Schmiermittel in Mengen bis zu 3% zumischt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Pulver ein Legierungspulver entsprechender Zusammensetzung verarbeitet.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 4 zur Herstellung von Gleitlagern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen