DE1758273A1

DE1758273A1 - Sinter-aluminium-legierung zur herstellung von auf gleitung beanspruchten gegenstaenden

Info

Publication number: DE1758273A1
Application number: DE19681758273
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Ing Dr Anderko; Karen Dipl-Ing Holve; Guenter Dipl-Ing Dr Koepke; Richard Dipl-Ing Dr Weber
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1968-05-04
Filing date: 1968-05-04
Publication date: 1973-08-16
Also published as: AT287329B; SE363849B; GB1234877A; FR2007843A1

Description

prov. Nr₈ 5583

Sinter-Aluminium-Legierung zur Herstellung von auf Gleitung beanspruchten Gegenständen

Die Steigerung der Leistungen im Motorenbau, insbesondere im Verbrennungskraftmaschinenbau, erfordert Lagerwerkstoffe, die hohen mechanischen Beanspruchungen bei gleichzeitig guten Gleiteigenschaften, insbesondere im Mischreibungsgebieij standhalten. Daraus erklärt sich der notwendige Übergang auf Aluminium-Lagerwerkstoffe an hochbeanspruchten Lagerstellen. Eine Kombination von guten mechanischen Eigenschaften und ausgezeichnetem Gleitvermögen ist bei Aluminium jedoch schwer zu verwirklichen₀ Aus diesem Grunde werden die Laufflächen meist mit einer galvanisch aufgebrachten Gleitschicht ("overlay") versehen, die sehr hohe Kosten verursacht« Es gibt aber auch Spezial-Aluminium-Legierungen, die es gestatten, auf galvanische Gleitechichten zu verzichten« Beispielsweise werden für diesen Zweck Aluminium-Legierungen mit Zinn-Gehalten verwendet, wobei mit der Steigerung des Gehaltes an Zinn die Gleiteigenschaften zwar verbessert, andererseits jedoch die mechanischen Eigenschaften verschlechtert werden. Außerdem ist es schwierig, Lagerwerkstoffe aus Aluminium mit höherem Zinngehalt zu Verbundlagern, beispielsweise mit einer Stahlstützschale, weiter zu verarbeiten.

Eine bekannte, hochfeste Lagerlegierung des Typs AlZn5CuMg hat z. B₀ eine Streckgrenze von über 10 kp/mm , jedoch selbst im weichgeglühten Zustand noch eine Härte von etwa 60 kp/mm · Dieser Umstand macht in hochbeanspruchten Lagern die Verwendung einer gesonderten Gleitschicht unumgänglich. Eine weichere La—

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gerlegierung, ζ. B. des Typs AlSn20, hat zwar auf Grund der geringeren Härte von etwa 35 kp/nm ein besseres Anpassungsvermögen, das u· a. ,ihre Unempfindlichkeit gegen Kantenpressungen und Fluchtungsfehler erhöht, jedoch muß diese Eigenschaft durch einen geringeren Streckgrenzenwert in Höhe von etwa 5 bis 6 kp/mm erkauft werden. Es ist bisher nicht gelungen, bei Aluminium-Lager Ie gierungen eine optimale Paarung von Härte und Streckgrenze zu erreichen, d. h· einen lagertechnisch erwünschten Härtebereich von 30 bis 45 kp/mm mit Streckgrenzenwerten von über 10 kp/mm zu erzielen·

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Sinter-AlumV-nium-Legierung für auf Gleitung beanspruchte Gegenstände vor, zu deren Herstellung neben Aluminium-Gries Pulver des Siliziums, des Kupfers und des Bleis bzw. dessen Legierungen verwendet werden· Als besonders vorteilhaft hat sich im Rahmen der Erfindung eine Legierung erwiesen, die aus Aluminium-Gries mit einer Korngröße unter 200 μπι, vorzugsweise unter 150 μια, aus Silizium- und Kupferpulver mit einer Körnung unterhalb 60 μιη, vorzugsweise unter 40 μιη sowie aus Blei- oder Bleilegierungspulver mit einer Körnung unter 60 μιη, vorzugsweise unter 30 μιη aufgebaut ist· Weiterhin ist es von Nutzen, wenn das Silizium-Pulver in Mengen von 1 bis 8 # bezüglich des Aluminiums der Legierung zugesetzt ist. Daneben kann das Kupfer-Pulver in Mengen bis zu 4 ^ bezüglich des Aluminiums der Legierung zugesetzt sein. Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung von Nutzen, wenn in dem Blei- bzw. in dem Bleilegierungepulver, das in Mengen zwischen 5 und 30 $> in der Legierung enthalten ist, noch bis zu 10 $> Zinn und/oder bis zu 5 i» Indium, Cadmium, Antimon und Kupfer enthalten sind, wobei die Gesamtmenge der Zusätze 15 ^, bezogen auf den Bleigehalt, nicht überschreitet. Auch kann das Silizium-Pulver ganz oder teilweise durch AIgO, in Mengen zwischen 0,5 bis 3 # ersetzt sein, dessen Korngrößen 0,5 bis 0,9 μιη, vorzugsweise 0,7 μιη betragen.

Als Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus den erfindungs-

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gemäßen Legierungen bietet sich, das Strangpreasen oder das Walzen an.

Neben den erfindungsgemäßen Legierungen zeigt die Erfindung damit ein Verfahren auf zur Herateilung von LagerIegierungen, deren Eigenschaften einen bedeutenden technischen Portschritt gegenüber dem bekannten Stand der Technik darstellen. Besonders hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang, daß das vorgeschlagene Herstellungsverfahren wesentlich unproblematischer als das für Al-Legierungen mit erhöhtem Zinngehalt erforderliche Gießverfahren ist. Darüberhinaus können auch die erfindungsgemäß hergestellten Legierungen selbst in höchst beanspruchten Lagerstellen ohne Overlay verwendet werden oder auch bei Mehrschichtlagern als overlay dienen.

Überraschenderweise zeigte es sich außerdem bei den erfindungsgemäßen Legierungen, daß auch bei hohen Gehalten an der niedrig schmelzenden Komponente und bei Verarbeitungstemperaturen, die oberhalb des Schmelzpunktes der niedrig schmelzenden Komponente liegen, eine sehr feine und gleichmäßige Verteilung der heterogenen Gefügebestandteile erzielt wird. Dies bewirkt die den gegossenen Legierungen gegenüber weit überlegenen mechanischen Eigenschaften.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es weiterhin möglich, das Zinn in das Blei, der in Ölsäuren wenig beständigen Komponente der Legierung, gezielt - d«, ho sehr wirksam und kostensparend - einzubringen und damit die Korrosionsbeständigkeit der Legierung deutlich zu verbessern. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Gießverfahren kommen besonders bei den angegebenen. Fb-haltigen Legierungen zur Geltung. Das Verfahren läßt sich aber selbstverständlich auch bei Legierungen anwenden, in denen die tieferschmelzende Phase ausschließlich oder überwiegend aus Zinn besteht.

Als Beispiele wurden folgende Legierungen hergestellt:

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AlPb5Si2| AlPbI0Si5, AlPbI5Si5, und zwar gemäß den nachstehend aufgeführten Schritten und Bedingungen:

Mischen der Pulver, ₂ Kaltpressen mit 2 t/cm , Strangpressen bei 390 0, Umf ormverhältnis: 74 : 1, Banddicke: 1,5 mm,

Die nachstehende Tabelle zeigt:

Streckgrenze, Härte, Warmhärte und Resthärte von aus Pulvermischungen stranggepreßten AlPbSi-Bändern ■

^σ *) 0,2

kp/mm

Härte HB 10/5-30

Preßzustand

♦)

Warmhärte ♦)
HB 5/5-180

100

200° C

Resthärte bei RT (HB1O/5-3O nach Prüfung der Wannhärte

10O⁰C

20O⁰C

AlPb5Si2 - 13,5 AlPbI0Si5 12,6 AlPbI5Si5 12,1

41,9 42,9 41,0

40,9 41,9 39,5

29.7 20,4 39,8 40,6

29.8 20,3 40,7 40,4 27,5 11,8 39,1 38,9

*) nach Glühung 1 h 350 C

Besonders bemerkenswert bei den erfindungsgemäßen Legierungen ist, daß die Streckgrenze im Verhältnis zur Härte sehr hoch ist und daß dabei die Warmhärte bei 100° 0 und 200° C noch auegezeichnete Werte aufweist. Heben ihren ausgezeichneten Gleiteigenschaften lassen sie sich auch gut plattieren.

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Claims

Patentansprüche:

ο Sinter-Aluminium-Iegierung für auf G-leitung beanspruchte Gegenstände, zu deren'Herstellung neben Aluminium-Gries Pulver des Siliziums, des Kupfers und des Bleis bzw_o dessen legierungen verwendet werden.
2. Sinter-Aluminium-Iegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet da-« durch, daß sie aus Aluminium-Gries mit einer Korngröße unter 200 μπι, vorzugsweise unter 150 μπι, aus Silizium- und Kupferpulver mit einer Körnung unterhalb 60 μπι, vorzugsweise unter 40 μια sowie aus Blei- oder Bleilegierungspulver mit einer Körnung unter 60 μπι, vorzugsweise unter 30 μια aufgebaut ist»
ο Sinter-Aluminium-Iiegierung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium-Pulver in Mengen von 1 bis 8 #, vorzugsweise 2 bis 6 $, bezüglich des Aluminiums der legierung zugesetzt ist.
4i> Sinter-Aluminium-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet« daß das Kupfer-Pulver in Mengen bis zu 4 ia bezüglich des Aluminiums der legierung zugesetzt ist.
5. Sinter-Aluminium-Iegierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Blei- bzw, in dem Bleilegierungspulver, das in Mengen zwischen 5 und 30 $> in der legierung enthalten ist, noch bis zu 10 $> Zinn und/oder bis zu 5 i» Indium, Cadmium, Antimon und Kupfer enthalten sind, wobei die Gesamtmenge der Zusätze 15 ^, bezogen auf den Bleigehalt, nicht überschreitet.
6. Sinter-Aluminium-Iegierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium-Pulver ganz

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oder teilweise durch AIgO, in Mengen zwischen 0,5 bis 3 # ersetzt ist, dessen Korngrößen 0,5 bis 0,9 Um, vorzugsweise 0,7 μπι betragen»
7. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Legierungen gemäß der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Strangpressen oder Walzen.

8, Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpressen oder Walzen bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der am niedrigsten schmelzenden Komponente erfolgt. .

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