DE1558707A1

DE1558707A1 - Aus dem Schmelzfluss oder durch Sintern hergestellte Kupferlegierungen mit 0,005 bis 2% Schwefel

Info

Publication number: DE1558707A1
Application number: DE19671558707
Authority: DE
Inventors: Dies Dr-Ing Kurt
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1967-09-12
Publication date: 1970-04-23

Description

Aus dem Schmelzfluß oder durch Sintern hergestellte Kupferlegierungen mit 0,005 bis 2 % Schwefel Es sind schwefelhaltige Kupferlegierungen mit weiteren Gehalten an Eisen, Nickel und Mangan bekannt, die zur Verwendung für auf Gleitung, Reibung und Verschleiß beanspruchte Gegenstände Verwendung finden (DAS 1 224 937). Es ist ferner bekannt, daß Zusätze von bis zu 1,5 % Schwefel zu Kupferlegierungen die Bearbeitbarkeit derselben und ihre Eignung für die Herstellung von Lagern verbessern. (USP 2 102 388), Mit der erheblichen und immer noch wachsenden Bedeutung der Massenfertigung werden jedoch an auf Abnutzung durch Gleitung, Reibung und Verschleiß beanspruchte Gegenstände immer höhere Anforderungen an die Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit, insbesondere durch Fließpressen gestellt, wobei an die so hergestellten Gegenstände bei mittlerer Härte noch hohe Anforderungen an den Abnutzungswiderstand gestellt werden.
Es wurde nun gefunden, daß bei Kupferlegierungen der genannten Art, die aus dem Schmelzfluß oder durch Sintein hergestellt werden und neben Kupfer 0"005 bis 2 % Schwefel, 0.009 bis 595 % Eisen und/oder 0,009 bis 1395 % Mangari und/oder 0,009 bis 1897 % Nickel und gegebenenfalls Zink bis 45 %, Zinn bis 14 %, Aluminium bis 12 %. Phosphor bis 092 %q Blei bis 3 %, Arsen-bis 3 % und Silizium bis 3 % die Bearbeitbarkeit, Verformbarkeit, ineb. durch Fließpressen, unter Erhalt und/oder Erhöhung des hohen Abnutzungswiderstandes bei Beanspruchung auf Gleitung, Reibung und'Verschleiß verbessert wird, wenn sie 0e005 bis 2 % Schwefel und gegebenenfalls anstelle oder zusätzlich zu einem oder mehreren der Metalle Eisen, Mangan, Nickel eines oder beide der Metalle Molvbdän, Wolfram enthalten, wobei der Gesamtgehalt der Legierungen an Molv.bdän 0,0075 bis 8 % und/cder des 1-liolfsrams 0,0187 bis 15975t70beträgt. I - Ganz besonders macht sich diese Verbesserung bemerkbar, wenn in solchen Legierungen der Schwefel in Form der Monosulfide eines oder mehrerer der Metalle Eisen, Mangan, Nickel und/oder eines oder beider der DisulfiÄde Z und/oder Wolfram-svorliegt.

des 1.,7ol-.Vbdäne Die Wirkung der Sulfide ist dabei nicht in jeder Richtung gleich. #7ährend Molybdänsulfid und Violframsulfid gegebenenfalls zusammen mit dem Überschuß der entsprechenden Metallanteile mehr den Abnutzungswiderstand verbessern, mirkt daz Monosulfid des Eisens in beiden Richtungen, d.h. sowohl bezüglich des Abnutzungswiderstandes, als auch bezüglich der Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit optimal. Das Vorhandensein der genannten Sulfide in den Legierungen wird am besten dadurch gesichert, daß sie dem Schmelzfluß oder dem zu sinternden Pulver in Su.I.fidform zugesetzt werden. Da der Schwefel dabei leicht abbrennen kann, ist es vorteilhaft, vor dem Zusatz der Sulfide-so stark mit Phosphor zu desoxydieren, daß noch ein Phosphorüberschuß bis etwa 0,2 Illof vorhanden ist. Die Zusammensetzung der Legierungan kann wie folgt liegen, wobei die besten Resultate erzielt worden, wenn der Schwefel im wesentlichen in Form eines der oben angeführten Sulfide vorliegts

Nr. S pe Mo w Mn Ni Zn Sn A!, Si Pb As Cu

1 09005 091 - - - - 4 0901 - 0901 - E.

2 0;01 0915 - - 095 ogi 10 - 091 095 - 0905

3 0905 00 - - 192 12 - - igl - 091

4 091 095 - - - - - -

5 092 097 - - 1,5 15 0903 195 093

6 0125 1 - - 292 005 20 - 2 - 0915

7 093 1,5 - - 094 31 090 002 -

8 0932 0956 - - - - - -

9 0964 - 0096 - -

10 ot63 - - 1984 -

11 193 291 - -

12 195 491 -

690 -

13 198

14 093 - 096

15 094 - - - ofe - - - -

16 0915 096 - 2t1 - - 096 - m

17 0e4 096 - 10 - 4 1,5 - -

s 0908 095 - - - 8 292 - - ff

9 0945 - - 8 25 - - 3 - -

)0 ooll Gg 098 40 - 196 097 098 -

Die Legierungen lassen sich durch Gießen, Verkneten oder Sintern

herstellen. Da die Schmelzen beim Erstarren sehr stark zum

Saugen neigen, ist Strangguß zweckmäßig. Um den Schwefelabbrand

einzudämmen bzw. zu verhindern, wird vorzugsweise unter Schutz-

gas erschmolzen oder vergossen. Bei der Herstellung der Legierun-

gen durch Sintern kann man Pulver entsprechender Zusammensetzung

und Korngröße mit den Sulfiden mischen, pressen und so sintern,

daß entweder poröse oder dichte Sinterteile entstehen. Es ist

auch möglich, zunächst schwefelfreie Sinterkörper entsprechender

Zusammensetzung auf diese Weise herzustellen und anschließend

diese Gegenstände in einei schwefelhaltigen Atmosphäre, z,B.

in Schwefelwasserstoff, bei erhöhter Temperatur unterhalb des

jeweiligen Bulfid-Schmelzpunktevy zu glühen, Durch die dabei

stattfindende Diffus.-.)n des Schwefels erzielt man hierbei eine

feine Verteilung der Sulfide in einer Schicht, deren Dicke von

der Glühdauer und Glühtemperatur g*bhängt. Diese Art der Herstel-

lung eignet sich besonders für die Sulfidierung von Molvbdän

undVoder Wolfram enthaltenden Sinterkörpern.

Die Herstellung der Legierungen und von Gegenständen daraus sei

anhand folgender#Beiapiele näher benehriebens

Beispiel 1

Bin* Kupferschmelze wird so stark deooxrd2rt, daß ein Reutphorphor-

gehalt von etwa 0,1 16 in der Schmelze verbleibt. Dann gibt mm

etwa 1 16 798 in Stückforn &x und sorgt beim Vorgieß» durch einen

Bohutzganachleier, daß ein Rentechwafolgehalt.von ungefähr 0,2 %

in der Scbmalze verbleibt. Die so entstehende 1a4Urmg mit

091 % Pq 092 % Sq 0962 % Foy Reut rupferglUt sich bei Texpere#uren'

um 9500 C.gut warm verkneten und durch Ziehen kaltverformen. Bei einer Härte um 120 kp/mm 2 beträgt die elektrische Zeitfähigkeit um 20 S mIMM 2 und läßt sich durch Glühen bei Temperaturen bis 5500C auf etwa 36 S m/mm 2 steigern. Die Bearbeitbarkeit und der Abnutzungswiderstand sind gegenüber Kupfer mehrfach erhöht. Die geglühte Legierung eignet sich auch zur Herstellung von Fließpreßteileno Beispiel 2 Im Strangguß wird eine in gleicher Art wie Beispiell hergeste21-te Legierung mit 0,2-% S) 027 % Fe, 2 % Mng 195 % Sit 0908.% Ase 0901 % A12 10 % Zn, Kupfer Rest, zu Rundblöcken vergossen und 0 auf einer Rohrpresse bei Temperaturen von 780 bis 850 0 verpreßt. Nach einer Kaltverformung können die Gegenstände bei Temperaturen zwischen 550 und 750 OC rekristallisierend geglüht werden.

Die Härte liegt danach um 90 kp/MM2 bei einer Leitfähigkeit um g S Wmm 2 , Bei der mechanischen Bearbeitung ergeben sichlbei der Verwendung eines-genuteten Stahles sehr spritzige Späneg wodurch sich die Gegenstände besonders für die Bearbeitung auf Automaten eignen.
Beispiel 3 Aus Kupfer- und Wolframpulver im M ischungsverhältnis 90:10 wurden Preßlinge mit einem Porenvolumen von 5 % hergestellt und nach dem Sintern bei 900 0 0 in H2 S so lange geglüht, daß eine innere Sulfidierung entetehtg die eine besonders feine Verteilung von WS2 in einer Yupfermatrix bewirkt. Die Abnutzung gegenüber Kupfer beträgt nur Bruchteile. Die Legierungen nach der Erfindung eignen sich in besonderem Maße für Gegenständet die gut bearbeitbax und/oder gut plastisch, insbesondere dur6h Fließpressen, verformbar sind und nach ihrer Bearbeitung und/oder Verformung bei mittlerer Härte hohe'Abnutzungswiderstände bei Beanspruchung auf Reibung, Gleitung und Verschleidbesitzen müssen. Die erfindungegemäßen Legierungen sind außerdem verwendbar für Gegenstände, die den vorgenannten Anforderungen auch in Gegenwart heißer, blei- und/oder schwefelhaltiger Gaseg z.B. Abgase von Verbrennungsmotoren, genügen müssen.

Claims

P a t o n t a n a p r ü c h e Aus dem Schmelzfluß oder durch Sintern hergestellte schwefel- haltige Küpferlegierungen mit 0,009 bis 595 % Eisen und/oder 09009 bis 1395 % Mangan und/oder 0,009 bis 1897 % Nickel und gegebenenfalls Zink bis 45 %t Zinn'bis 14 %, Aluminium bis 12 %q Phosphor bis 092 %t Blei bis 3 %t Arsen bis 3 % und Silizium bis 3 %. dadurch gekennzeichnet, daß sie 0105 bis 2 % Schwefel und gegebenenfalls anstelle oder zusätzlich zu einem oder mehreren der Metalle Eiseng Mangang Nickeln eines oder beide der Metalle Mblybdän, Wolfram enthalten, wobei der Gesamtgehalt der-Legierung an Mol:zbdän 0,0075 bis a % und/oder den Wolframs 090187 bis 15,75 % beträgt. 2. Legierungen nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnotg daß der Schwefel in Porm der Monosulfide eines oder mehrerer der I#, Metalle Eisen,9 Mangan, Nickel und/oder eines oder beider der 'Diaulfide -das Molvbdäno oder Wolframe vorliegt. 3. Herstellmg von Legierungen nach Anspruch 19 dadurch gekenn- zeichnet, daß die Sulfide als solche in die Schmelze bzw. das-Pulver eingebracht worden. 4. Herstellung von Iagierungen entsprechend Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Binführung der Sulfide in die Legie- zumgaschmeize unter Schutzgas erfolgt.

5. Herstellung von Legierungen nach Anspruch 1, durch Sintern*, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfide durch Diffusionsglühen entsprechend zusammengesetzter, schwefelfreier Legierungen in schwefelhaltiger Atmosphäre erzeugt werden. 6. Verwendung der Legierungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2 für die Herstellung von Gegenständen, die gut bearbeitbar und/oder gut plastisch, ineb. durch Fließpressen, verformbar sind und nach ihrer Bearbeitung und/oder Verformung bei mittlerer Härte hohen Abnutzungswiderstand bei Beanspruchung auf Reibung, Gleitung und Verschleiß besitzen müssen. 7. Verwendung der Legierungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2 für Gegenstände, die unter Einwirkung blei- und/oder schwefelhaltiger heißer Gaseg z.B'. Abgase von Verbrennungsmotoren, den Anforderungen nach Ansprüch 3 genügen müssen.