DE1558706C3

DE1558706C3 - Verwendung von Kupferlegierungen

Info

Publication number: DE1558706C3
Application number: DE1558706A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 6380 Bad Homburg Dies
Original assignee: Vereinigte Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Vereinigte Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE1558706A1; DE1558706B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Kupferlegierungen, bestehend aus 0,04 bis 3,4% Silizium'und 0,05 bis 0,5% Sauerstoff, die noch bis zu 2% Eisen, bis zu 5% Molybdän, bis zu 10% Wolfram, bis zu 45% Zink, bis zu 14% Zinn, bis zu 12% Aluminium, bis zu 10% Mangan, bis zu 15% Nickel, bis zu 15% Blei und bis zu 3% Arsen einzeln oder zu mehreren enthalten können und auf dem Schmelz- oder Sinterweg hergestellt worden sind, ι >

In der deutschen Patenschrift 832 803 sind säuerstoffhaltige Kupferlegierurigen beschrieben, bei denen u. a. der Sauerstoff durch ein weiteres Element abgebunden ist. Als hierfür geeignete Elemente werden Blei und Eisen genannt. Außerdem wird der Vorschlag gemacht, statt von sauerstoffhaltigem Kupfer auszugehen und Blei oder Eisen hinzuzufügen, von einer sauerstofffreien Kupferschmelze auszugehen und dieser Eisenoxyd oder Bleioxyd in Pulverform beizumischen.

Diese Kupferlegierungen haben sich in den Fällen gut bewährt, in denen die Bearbeitbarkeit und Härte dem jeweiligen Verwendungszweck entsprachen. Der Verschleißwiderstand der aus diesen Legierungen hergestellten Gegenstände ist jedoch so hoch, daß sich insbesondere bei Massenfertigungen die Werkzeuge viel zu schnell abnutzen. Zu häufige Unterbrechungen des Arbeitsrhythmus, hohe Werkzeugkosten und dergleichen sind die Folge. Mit der ständig wachsenden Bedeutung der Massenfertigung auf den Anwendungsgebieten dieser Legierungen werden immer höhere. Anforderungen an die Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit, z. B. durch Fließpressen bei mittlerer Härte und hohem Abnutzungswiderstand gestellt.

ίο Die Erfindung befaßt sich im engeren Sinne mit der Aufgabe, Kupferlegierungen zu finden, die eine verbesserte Bearbeitbarkeit und plastische Verformbarkeit aufweisen, die den Anforderungen moderner Massenfertigung genügen und eine ausreichend hohe Härte und einen hohen Abnutzungswiderstand besitzen. Es wurde nun gefunden, daß diese Eigenschaften erzielt werden, wenn Kupferlegierungen der Zusammensetzung 0,04% bis 3,4% Silizium und 0,05 bis 0,5% Sauerstoff, Rest Kupfer, die noch bis zu 2% Eisen,

ao bis zu 5% Molybdän, bis zu 10% Wolfram, bis zu 45% Zink, bis zu 14% Zinn, bis zu 12% Aluminium, bis zu 10% Mangan, bis zu 15% Nickel, bis zu 15% Blei und bis zu 3% Arsen einzeln oder zu mehreren enthalten können, zur Herstellung von auf Reibung, Gleitung und damit verbundenem Verschleiß beanspruchten Teilen, die eine mittlere Härte aufweisen müssen, verwendet werden. Die außer Silizium genannten Zusätze ändern die guten Eigenschaften nicht oder nur unwesentlich. Kupfer als Rest wird vorzugsweise in der üblichen Reinheit von 99,5% zulegiert, die genannten Beimengungen an Arsen und Blei können jedoch bereits in dem Kupfer enthalten sein.

Kupferlegierungen dieses Typs mit der Zusammensetzung 1 bis 5% Silizium, 1 bis 7% Aluminium, 0,05 bis 1 % Aluminiumoxyd, Rest Kupfer, sind aus der deutschen Patentschrift 823 351 für die Herstellung von elektrischen Widerstandskörpern bekannt.

Die verwendeten Legierungen müssen auch für auf Reibung, Gleitung und damit verbundenem Verschleiß beanspruchte eine mittlere Härte aufweisende Teile geeignet sein, wenn auf diese blei- und/oder schwefelhaltige Gase, z. B. Abgase von Verbrennungsmotoren, einwirken.

Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn mindestens ein Teil des Siliziums mit dem vorhandenen Sauerstoff in der Legierung in Form von Siliziumdioxyd vorliegt. Diese Bestandteile werden z. B. in Form von Siliziumdioxyd in die Kupferlegierungen eingebracht. Besonders gute Wirkung zeigen Kupferlegierungen, in denen das Siliziumdioxyd in der Form des Beta-Tridymits vorhanden ist. Die Kupferlegierungen zeigen dann eine optimale Kombination von Bearbeitbarkeit und Abnutzungswiderstand bei guter Verformbarkeit und Härte.

Die Küpferlegierungen können z. B. wie folgt zusammengesetztsein:

1. 0,08 % Sauerstoff, 0,07 % Silizium, Rest
Kupfer

2. 0,15 % Sauerstoff, 2 % Nickel, 0,13 % Silizium,
Rest Kupfer

3. 0,35 % Sauerstoff, 5 % Nickel, 0,3 % Silizium,
Rest Kupfer

Die Sauerstoff und Silizium enthaltenden Kupferlegierungen lassen sich auf einfache Weise durch Gießen oder durch Sintern herstellen.

Der Siliziumdioxydanteil kann insbesondere bei Sinterteilen auch durch Diffusionsglühung einer ent-

sprechenden Kupfer-Silizium-Legierung bei hohen Temperaturen erzeugt werden.

Kupferlegierungen nach der Erfindung wurden z. B. wie folgt hergestellt:

1. Eine Mischung von zwei Teilen Beta-Tridymit mit 98 Teilen Tombak (10% Zn, Rest Cu) wurde bei 900°C zu Formungen gepreßt und gesintert und anschließend dicht gepreßt. Durch Fließpressen ließen sich diese Sinterteile z. B. zu Ventilführungen für Verbrennungsmotoren verarbeiten.

2. Ein durch Pressen und Sintern hergestelltes Sinterteil von geringem Porenvolumen aus einer Legierung aus 0,05 % Silizium, Rest Kupfer, wurde 15 Stunden bei einer Temperatur von 950° C in einer Sauerstoffatmosphäre bei einem Druck von 0,05 Torr geglüht und anschließend durch Fließpressen zu Gegenständen verpreßt, die auf Abnutzung beansprucht wurden. Die in dem Fließpreßteil noch vorhandenen Poren verbesserten die Notlaufeigenschaften erheblich und erleichterten die Bearbeitung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Kupferlegierungen, bestehend aus 0,4 bis 3,4% Silizium, 0,05 bis 0,5% Sauerstoff, Rest Kupfer, die noch bis zu 2% Eisen, bis zu 5% Molybdän, bis zu 10% Wolfram, bis zu 45% Zink, bis zu 14% Zinn, bis zu 12% Aluminium, bis zu 10% Mangan, bis zu 15% Nickel, bis zu 15% Blei und bis zu 3% Arsen einzeln oder zu mehreren enthalten können, die auf dem Schmelzoder Sinterwege hergestellt worden sind, zur Herstellung von auf Reibung, Gleitung und damit verbundenem Verschleiß beanspruchten Teilen, die eine mittlere Härte aufweisen müssen.

2. Verwendung von Kupferlegierungen der Zusammensetzung nach Anspruch 1 für Teile die unter Einwirkung von blei- und/oder schwefelhaltigen Gasend z. B. den Abgasen von Verbrennungsmotoren, den im Verwendungszweck von Anspruch 1 angegebenen Anforderungen genügen müssen.

3. Verwendung von Kupferlegierungen der Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei denen zumindest ein Teil der Silizium- und Sauerstoffge-■ halte als Siliziumdioxyd vorliegen, für den Zweck nach Anspruch 1 oder 2.

4. Verwendung von Kupferlegierungen der Zusammensetzung nach Anspruch 2, in denen das Siliziumdioxyd in der Modifikation des Beta-Tridymits vorliegt, für den Zweck nach Anspruch 1 oder 2.

5. Verfahren zur Herstellung von nach den Ansprüchen 1 bis 4 zusammengesetzten und verwendeten, durch Sintern erzeugten Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffanteil in aus den sauerstoffreien Legierungen durch Sintern entsprechend zusammengesetzter Metallpulver oder Metallpulvergemische hergestellte Formlinge oder Gegenstände durch Diffusionsglühen in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre eingebracht wird.