DE2040052A1

DE2040052A1 - Verfahren zur Herstellung einer homogenen Kupfer-Blei-Legierung

Info

Publication number: DE2040052A1
Application number: DE19702040052
Authority: DE
Inventors: Lundin Charles E; Robert Turkisher
Original assignee: Colorado Springs National Bank
Current assignee: Colorado Springs National Bank
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1970-08-12
Publication date: 1972-01-13
Also published as: NL167474B; NL7011934A; DE2040052C3; NL167474C; FR2101293A5; BE754769A; DE2040052B2

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, K5ln

Anlage Aktenzeichen

zeir Eingabe vom Non» d. Anwi.

Colorado Springs National Bank

Verfahren zur Herstellung einer homogenen Kupfer-Blei-Legierung

Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen« insbesondere auf Kupfer-Blei-Legierungen sowie auf Verfahren zu ihrer Herstellung und auf ihre Verwendungszwecke· Die hierin verwendete Bezeichnung "homogen" soll eine verbesserte Legierung mit einer feinen und gleichmäßigen Dispersion der Hiasen bedeuten.

Es wurden bereits Versuche angestellt, um homogen dispergierte Rjpfer-Blei-Legierungen herzustellen, um zu Legierungen zu konmen, die eine hohe thermische Leitfähigkeit, einen niedrigen elektrischen Widerstand und einen niederen Reibungs-Kbeffizienten haben. Diese Eigenschaften

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sind für Metalle sehr wünschenswert, die zur Herstellung von Lagern oder als lagermaterialien oder als trockene Schmiermittel oder als Additive zu flüßigen oder viskosen Schmiermitteln auf Petroleumoder Pflanzenbasis verwendet werden sollen. Bei Versuchen, homogen dispergierte Rupf er-Blei-Legierungen herzustellen, sind jedoch bislang viele Probleme noch nicht gelöst worden· Das grundlegende Problem bei diesen Legierungen ist es eine massive Trennung und Seigerung des Kupfers und des Bleis zu verhindern. Diese Tendenz zur Trennung und Seigerung nimmt zu, wenn der Bleigehalt in der Kupfer-Blei-Legierung ansteigt. Ein weiteres mit der Verwendung der bekannten Legierungen verbundenes Problem liegt darin, daß selbst dann, wenn anfangs eine Homogenität vorliegt, das Blei unter hoher Belastung und bei hohen Temperaturen die Tendenz aufweist, sich von dem Kupfer abzutrennen. Schließlich ist es noch ein weiterer Nachteil der bekannten JCupfer-Blei-Legierungen, daß das Blei dazu neigt, beim Umschmelzen und Umgießen in andere Gestalten und Formen, sich von dem Kupfer abzutrennen.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Kupfer-Blei-Legierung mit verbesserter Phasen-Homogenität zur Verfügung zu stellen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Kupfer-Blei-Legierung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Trennung und Seigerung des Bleis von dem Kupfer beim Aufschmelzen verringert ist.

Schließlich soll gemäß der Erfindung noch eine homogene Kupfer-Blei-Legierung zur Verfügung gestellt werden, welche zur Herstellung von Lagern, als Lagermaterial und zur Verwendung als trockenes Schmiermittel oder als Additiv zu Schmiermitteln auf Petroleum- und Pflanzenbaus geeignet ist.

Dies wird gemäß der Erfindung durch den Zusatz wirksamer Mengen eines Homogenitäts-Förderers zu dem geschmolzenen Metall erreicht. Der Förderer beeteht im wesentlichen aus elementarem Kohlenstoff und einer Alkali-

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oder Erdalkali-Metallverbindung, die sich bei den Schmelzbedingungen während des Legierens und Gießens des Kupfers und des Bleis unter Bildung eines Gases umsetzen· Der durch den Förderer bewirkte Mechanismus liegt in der Inokulierung einer feinen Dispersion der Bleiteilchen in einer Kupfermatrix· Beispiele für solche Verbindungen sind Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat·

Kupfer-Blei-legierungen werden gemäß der Erfindung in verschiedenen Verhältnissen von Kupfer zu Blei hergestellt. Die Verhältnisse können nach Wunsch nach den spezifischen Anwendungszwecken variiert werden. Es wurde gefunden, daß Legierungen von erheblicher Brauchbarkeit solche sind, die 5 bis 55 # Blei und 95 bis 45 % Kupfer enthalten. Das Problem " der Trennung und der Seigerung des Bleis und des Kupfers ist bei einem hohen Bleigehalt am stärksten. Der Fröderer gemäß der Erfindung entfaltet daher seine größte Nützlichkeit bei Bleigehalten von 20 bis Ψ5 %, Wenn die Sohmiereigenschaften der Legierung gesteigert werden sollen, dann sollte der Anteil des Bleis in dem höheren Bereich liegen. Wenn es gewünscht wird die Festigkeit des Materials zu erhöhen, dann sollte ein geringerer Anteil des Bleis verwendet werden. Zur bekannten Verstärkung bestimmter Eigenschaften können weitere Elemente, wie Zink, Zinn, Nickel etc. in Mengen bis zu etwa 10 Gew.-% der Legierung zugesetzt werden.

Was den Homogenitäts-Förderer der Erfindung betrifft, wurde {festgestellt, Λ . daß als elementare Kohlenstoff-Komponente vorzugsweise fein gepulverter Graphit eingesetzt wird. Obgleich auch gröberer Kohlenstoff verwendet werden kann, neigen doch die größeren Teilchen dazu, die Wirksamkeit des Verfahrens zu verringern, was wahrscheinlich auf das verringerte Verhältnis der Oberfläche zu dem Volumen zurückzuführen ist. Andere Kohlenstoff-Formen umfassen Knochenkohle, Ruß, Holzkohle und dergleichen.

Die Alkalimetallverbindung kann Lithium, Kalium oder Natrium (oder ein anderes Metall der Gruppe Ia des Periodensystems) sein, und zwar vorzugsweise als Garbonat. Die Erdalkali-Metallverbindung kann Calcium,

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Strontium oder Barium (oder ein anderes Metall der Gruppe 2a des Periodensystems) sein, und zwar vorzugsweise als Carbonat. Es können auch Mlsohungen von Alkali- und Erdalkali-Metallverbindungen verwendet werden, z.B. Gemische aus Natrium- und Calciumoarbonat. Die Menge des verwendeten Homogenitäts-Förderers muß mindestens diejenige sein, die die Bildung eines gleichförmig dispergierten Gemisches von Blei und Kupfer gewähr- , leistet, welches sich bei der Verfestigung nicht auftrennt. Es wurde gefunden, daß ein besonders bevorzugter Bereich etwa 1 bis 5 g Kohlenstoff- oder Graphitpulver und etwa J> bis 15 g der Metallverbindung pro 0,454 kg der Legierung ist. Unter diesem Anteil werden Verbesserungen in der Homogenität erhalten, aber die Wirkung ist geringer, wenn eine viel kleine PördererMenge verwendet wird. Höhere Mengen des Homogenitäts-Förderers werden beispielsweise bei 10 g Graphit und JO g Metallverbindung pro 0,454 kg erhalten. Obgleich diese und selbst größere Mengen eine verbesserte Legierung gemäß der Erfindung ergeben, ist doch die Verwendung von größeren Mengen aus wirtschaftlichen Erwägungen weniger attraktiv. Der maximale Anteil des Förderers ist durch die charakteristischen Erfordernisse der Legierung und durch wirtschaftliche Erwägungen bestimmt.

Vermutlich zersetzt sich der Förderer teilweise unter Bildung von Gasen, die einen Rühr- und Kernbildungseffekt ergeben. Ferner ist anzunehmen, daß auch der untersetzte Teil des Förderers Stellen für die Kernbildung liefert. Das Carbonat schmilzt unter dem Reaktions-Temperaturbereich und zersetzt sich bei höheren Temperaturen zu gasförmigem Kohlenmonoxid und dem jeweiligen Metalloxid. Das Oxid wird seinerseits durch den Kohlenstoff unter Bildung von weiterem Kohlenmonoxid und von Metall reduziert. Das Metall kann auch oberhalb seines Siedepunkts vorliegen und in gasförmiger Form freigesetzt werden. Die kombinierte Wirkung der Gase ergibt einen heftigen RUhreffekt. Diese Rührung setzt sich während der AbkUhlungsstufe fort und man nimmt an, daß die Rührung in dieser Stufe am wirksamsten ist. Die Rührung verhindert die rohe Trennung der Blei- von der Kupfer-Phase und ergibt weiterhin mehr Kembildungsstellen für die festen kupfer-reichen Dendriten. Die weiteren Kernbildungestellen bewirken, daß das verfestigte Gefüge feinkörnig ist und sie gestatten eine wirksamere und homogenere Einschließung der Bleiphase in der Kupfermatrix. Die Inokulierung findet auch duroh nicht umgesetztes (oder teilweise umgesetztes)

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Carbonat und Graphit während des Rührens der Schmelze statt. Die Inokulierung durch diese Teilchen, die nicht vollständig zu Gasen zersetzt sind, ergibt Stellen für die Kernbildung und das Wachstum der feinen Bleiteilehen« Die kombinierte Wirkung beschleunigt eine regellose feinkörnige Dispersion des Bleis in dem Kupfer, welche für die optimalen Eigenschaften und Erfordernisse einer Lagelegierung obligatorisch ist. Ein weiterer Vorteil der Freisetzung von Kohlenmonoxid oder von gasförmigem Metall ist es, daß über der Legierung während der Verflüssigung und Verfestigung eine reduzierende Atmosphäre gebildet wird, die fast vollständig die Oxidation der Legierung durch die Luft verhindert. Es ist somit nicht notwendig, künstliche Sohutzatmosphären zu verwenden, um schwere Oxidationsverluste des Metalls zu verhindern. Jedoch können gewünschtenfalls zusätzlich zu der Schutzdeoke des Systems inerte Atmosphären verwendet werden.

Durch das Verfahren der Erfindung ist eine neue Kupfer-Blei-Legierung erhältlich, die eine feinere und gleichförmigere Dispersion des Bleis in dem Kupfer hat. Die Zusammensetzung der Legierung beträgt 5 his 55 %» vorzugsweise 20 bis 45 % Blei, 95 bis 45 $6, vorzugsweise 80 bis 55 % Kupfer, bis zu 10 % andere Metalle, vorzugsweise Zink und/oder Zinn sowie nur geringere Mengen von anderen Metallen und Spurenmengen des Homogenitäts-Förderers· Die durchschnittliohe Teilchengröße des Bleis in der Kupfermatrix liegt im Durehmesser zwischen 0,002 mm bis 0,020 mm. Es treten auch größere Teilchen des Bleis auf, jedoch findet nur eine ™

sehr geringe Trennung statt, welche nicht schädlich ist« Eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,002 mm bis 0,010 mm für Kupfer-Blei-Legierungen mit 20 bis 45 % Blei ergibt eine ausgezeichnete Legierung gemäß der Erfindung. Die durchschnittliche Teilchengröße bleibt innerhalb der obigen Bereiche, selbst nach dem Äufsohmelzen und dem Umgießen der Legierung, obgleich eine geringfügige Agglomerierung stattfinden kann.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung ist die Aufschmelzfähigkeit der Kupfer-Blei-Legierung ohne erhebliche Trennung. Dieser

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Effekt ist besonders erwünscht, wenn das Material als eine feste Zaggel hergestellt wird, welche danach in die gewünschte Form gegossen werden soll. Die Aufsohmelzfähigkeit ohne dne unerwünschte Trennung oder Seigerung kann auf die Reste des in der Legierung verbleibenden Homogenitäts-Förderers zurückzuführen sein oder eine Punktion der Feinheit der ursprünglichen Dispersion sein.

Obgleich der Homogenitäts-Förderer bei der Verbesserung der Homogenität der Legierung einen anhaltenden Effekt aufweist, kann es nach auffe einanderfolgenden Aufsohmelzungen oder wenn die ursprüngliche Legierungsmischung über einen ausgedehnten Zeitraum geschmolzen bleibt zweckmäßig sein, den Homogenitäts-Förderer in Teilmengen zuzusetzen. Wenn beispielweise die Legierung für einen Zeitraum von 10 Minuten bis zu 1 Stunde geschmolzen bleibt, dann sollte vor dem Gebrauch (z.B. vor dem Gießen) der Legierung eine zweite Zugabe des Förderers in einer Menge innerhalb des bevorzugten wirksamen Bereichs erfolgen.

In Kombination mit dem oben beschriebenen Homogenitäts-Förderer können weitere Additive eingesetzt werden. So können z.B. 1 bis 10 g eines Metallphosphats verwendet werden, z.B. ortho-Bleiphosphat, ortho-Kupfer(lI)phosphat oder ortho-Zinnphosphat.

Wf Bei einem Verfahren zur Herstellung der Legierung gemäß der Erfindung wird die gewünschte Kupfermenge in einen Graphittiegel überführt und unter Verwendung eines Induktionserhitzers auf eine Temperatur von I25O bis I35O C erhitzt; Nachdem das Kupfer geschmolzen ist und die geeignete Temperatur, z.B. von etwa 1275 C erreicht hat, werden das Blei und der Homogen!täts-Förderer zu der Schmelze, vorzugsweise unter Rühren, zugesetzt. Nach der heftigen Durchmischung des flüssigen Gemisches erfolgt die Bildung von Gas. Die Temperatur des Gemisches wird mindestens 1 Minute, vorzugsweise J> Minuten, zur Erzielung bester Ergebnisse beibehalten. Die Sohmelze wird dann durch ihre Verfestigungs-

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Temperatur abkühlen gelassen, während welcher Zeit die Durchmischung weitergeht. Nach der Verfestigung läßt man die Temperatur der Legierung, vorzugsweise nicht zu langsam auf Umgebungswerte absinken. Überraschenderweise ist trotz des während der Verfestigung der Schmelze freigesetzten Gases die entstandene feste Struktur des Barrens pcrositätsfrei. Nachdem das Gemisch geformt ist, kann es bei den üblichen Temperaturen, wie 1000 bis HOO⁰C, gegossen werden.

Die nach dem vorstehenden Verfahren hergestellten neuen Kupfer-Blei-Legierungen haben die Struktur-Eigenschaften, die zur Herstellung von optimalen Anti-Reibungseigenschaften erforderlioh sind. Die Reinheit ist hoch, da die Legierung gründlich entoxidiert worden ist· Auch ist der Homogenitäts-Förderer durch emissions-spektroskopische Anlysenmethoden fast nicht entdeokbar. Die Bleiphase ist fein und regellos durch die Kupfermatrix hindurch dlspergiert. Diese Paktoren tragen während der Lebensdauer der Lagerlegierung zu einem niedrigen Reibungs-Koeffizienten bei. Die Legierungen besitzen auch eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen elektrischen Widerstand. Darüber hinaus können sie ohne Verlust ihrer überlegenen Anti-Äeibungseigenschaften gesintert, gedreht und auf sonstige Weise verarbeitet werden.

Die Legierung gemäß der Erfindung ist besonders als Lageroberfläche geeignet. Sie ist zum Gebrauch geeignet, wenn hohe oder niedrige Temperaturen und hohe Beanspruchungen vorliegen. Die meisten Standardmethoden zur Herstellung von Lagern und LageroberflÄchen können verwendet werden. Das Lager kann durch Gießtechniken, wiesle nachstehend näher erläutert werden sollen, hergestellt werden. Darüber hinaus sind auch pulver-metallurgische Arbeitsweisen geeignet. Als Beispiel kann beim Verbinden der Legierung gemäß der Erfindung mit Stahl die Legierung unter Verwendung einer Atomisierungsmethode gepulvert werden. Der Stahl wird erhitzt, bis er blau wird (ungefähr j5l6°C) und das aus der Legierung hergestellte Pulver wird dann auf die Metalloberfläche aufgesprüht. Die Hitze von der Oberfläche des Stahls bindet nach dem Kontakt die Kupfer-Blei-Legierung auf den Stahl. Die gepulverte Legierung kann

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auch auf eine Stahlrückseite aufgesintert werden, um eine dickere Lageroberfläche zu erzielen. Die Verbindung istst&rk genug, um hohen Beanspruchungen zu widerstehen, die von den Lagerkräften herrühren, wobei ausgezeichnete Lagereigenschaften zur Verfügung gestellt werden.

Eine weitere Weise, in welche die Legierung gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann, ist der Zusatz zu Schmiermitteln. Die Legierung wird In Pulverform mit anderen Schmiermitteln, wie Fetten und Ölen in Mengen vorzugsweise von Spurenmengen bis etwa 115/4 g pro 0,454 kg Fett oder Öl zugesetzt. Dabei wird eine Kombination eines Schmiermittels erhalten, welches die bewegenden Teile vollkommen bedeckt und dadurch die Lebensdauer dieser Teile erhöht. Die Wartungskosten werden gleichfalls verringert. Die Legierung ist von Wert, wenn die Schmiermittel-Kombination in abgedichteten Einheiten verwendet wird, In welchen ein häufiger Wechsel des Schmiermittels unwirtschaftlich ist. Gemäß der Erfindung werden die verbesserten Ergebnisse über längere Zeiträume erhalten, wenn in der Legierung höhere prozentuale Anteile von Blei verwendet werden. Die Legierungen gemäß der Erfindung können auch für Schießwaffen eingesetzt werden, z.B. für Kleinwaffen-Munltion, rotierende Reifen für großkalibrige Patronen oder auf den Innenflächen von Gewehrlaufen.

Die Erfindung soll in den Beispielen näher erläutert werden.

Beispiele 1 bis 6

Bei diesen Beispielen enthielten die Legierungen Kupfer und Blei im Gewichtsverhältnis von 60:40. Das Gesamtgewicht Jedes Barrens betrug 0,115 kg. Das Kupfer wurde in einem Tiegel in einem Induktionsofen auf etwa 1275°C erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde das restliche Blei zu dem Kupfer zusammen mit den in der untenstehenden Tabelle aufgeführten Komponenten gegeben. Die Anteile der zugefügten Komponenten sind in g pro O_#454 kg der Gesamtmiechung aus Kupfer und Blei angegeben. Die Ergebnisse sind als prozentuale Trennung der Legierungsmetalle angegeben.

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Tabelle

Beispiel	2	Na₂CO	-	2,3	Graphitpulver
1 (Kontroll	3
probe)	4
VJl	22,5	-
6	22,5	6,8
4,5	4,5
12,5
4,5

Prozentuale Trennung

100

5-10 0 0

25 20

Die Beispiele 3 und 4 ergaben Legierungen mit geeigneter Qualität für Lagermaterialien.

Beispiel 7

Aus 0,998 kg Graphit und 2,18 kg Natriumcarbonat wurde ein pulverförmiges .Gemisch hergestellt. Das Gemisch wurde zu einer geschmolzenen Legierung aus etwa 20 % Blei, 4 % Zink, 75 % Kupfer und geringen Mengen Antimon, Nickel und anderen Bestandteilen gegeben. Das Bad enthielt etwa l8l kg Metall von etwa 1260 bis I316 C. Das geschmolzene Metall wurde sodann auf die herkömmliche Weise zentrifugal zu einem Motorlager gegossen. Das Gießen erfolgte glatt und das geschmolzene Metall strömte sehr gut unter dem Zentrifugierungsdruck. Nach dem Abkühlen % wurde das Lager in einer Presse zerbrochen und die Innenstruktur wurde visuell untersucht. Es wurde beobachtet, daß eine ausgezeichnete Dispersion der Bestandteile der Legierung erhalten worden· war.

Beispiel 8

68,4 g Kupfer wurden in einem Graphittiegel bei 1300⁰C mit einer Lepel-Induktionseinheit geschmolzene. Sodann wurden 45,6 g Blei zugegeben. Ein Gemisch aus 2 % Na₃CO (2,28 g) und 0,5 % gepulvertem Graphit (0,57 g) wurde zugefügt und das Gemisch wurde 2 Minuten bei I3OO C gehalten.

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Sodann wurde es in einen anderen kalten Graphittiegel gegossen. Die erhaltene Legierung wurde abgekühlt und auf eine Trennung untersucht. Es wurde gefunden, daß das Blei gut in der Legierung verteilt war.

Beispiel 9

68,4 g Kupfer wurden in einem Graphittiegel bei 13(X)⁰C mit einer Lepel-Induktionseinheit geschmolzen. Hierzu wurden 45,6 g Blei zugegeben. Ein Gemisch aus 2 % CaCO (2,28 g) und 0,5 % gepulvertem Graphit (0,57 g) wurde zugegeben und das Gemisch wurde 2 Minuten auf 15CK)⁰C gehalten ^ und sodann in einen anderen kalten Graphittiegel gegossen. Es wurde ein ausgezeichnetes Produkt erhalten, ohne daß eine ernstzunehmende Trennung der Komponenten stattgefunden hatte.

Beispiel 10

4,08 kg Kupfer wurden in eine Induktionsheizeinrichtung überführt und auf I5OO C erhitzt. Zu dem geschmolzenen Kupfer wurden 2,72 kg Blei und ein Gemisch aus 68,1 g Natriumcarbonat und 34,1 g gepulvertem Graphit gegeben. Die Schmelze wurde 2 Minuten unter Rühren mit einem Graphitstab auf 1294 C gehalten. Sie wurde sodann in eine gespaltene Graphitform mit einem Durchmesser von 7»62 cm gegossen. Das Gußteil wurde 1 Stunde abkühlen gelassen und sodann entfernt. Das Gußteil B zeigte an der Außenoberfläche keine Bleiausschwitzung. Es wurde zerspalten und untersucht. Die physikalische Untersuchung zeigte keine Abtrennung des Bleis. Die photo-mikrographlsche Untersuchung des Gefüges zeigte eine feine Dispersion der Bestandteile.

In den beigefügten Mikrofotographien besitzt die Figur 1 eine Vergrößerung von 5Ox und die Figur 2 eine Vergrößerung von 250x. Die Mikrophotographien wurden vom Boden des Barrens aufgenommen, wo die Trennung und Seigerung normalerweise stärker als im oberen Teil betraohtet werden.

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Von der Teilchengröße wurde eine geradlinige Analyse durchgeführt und der Abstand der Probe in der Mikrophotographie dargestellt»

Die Muster wurden in einem Mikroskop mit einem Filar-Okular, das in mm . kalibriert war, gemessen. Willkürliche Querlinien wurden in linearer Weise über die Oberfläche der metallographisch vorbereiteten Oberfläche gelegt. Es wurden drei Querlinien gelegt mit etwa 200 Messungen pro Querlinie. Sodann wurde ein Muster mit einer zu der ursprünglichen Oberfläche senkrechten Oberfläche hergestellt und zwei weitere Querlinien wurden mit 200 Messungen pro Querlinie durchgeführt. Die erhaltenen Werte wurden statistisch untersucht. Die Standard-Abweichungen wurden errechnet. Sie sind untenstehend dargestellt.

Querlinien senkrecht zu der Barrenaohse

durchschnittl. Standard- durchschnittl. Standard-Teilchengröße Abweichung Teilchenabstand Abweichung

Querlinie Nr. 1 0,0043 mm 0,0020 mm 0,0086 mm 0,0096 mm Querlinie Nr. 2 0,0043 mm 0,0021 mm 0,0085 mm · 0,0082 mm Querlinie Nr. 3 0,004? mm 0,0030 mm 0,0086 mm 0,0080 mm

Querlinien parallel zu der Barrenachse

Querlinie Nr. 1 0,0039 mm 0,0018 mm 0,0069 mm 0,004-7 mm Querlinie Nr. 2 0,0037 mm 0,0015 mm 0,0069 mm 0,0045 mm

Beispiel 11

Die Arbeitsweise des Beispiels 10 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß als Zusatzstoffe 136 g Calciumcarbonat und 34 g gepulvertes Graphit verwendet wurden. Es wurde ein ausgezeichneter Barren erhalten, der bei makroskopischen und mikroskopischen Untersuchungen keine Auftrennung zeigte.

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Beispiel 12

Die Arbeitsweise des Beispiels 10 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Förderer aus 1J56 g Lithiumcarbonat und 34 g gepulvertem Graphit bestand. Die Sohmelze wurde in eine Graphitform gegossen, die mit Sand umgeben war, was ein langsameres Abkühlen des Gußteils ergab. Das Guß-* teil ergab ein annehmbares Lagermaterial, das jedoch eine geringe Trennung zeigte.

Beispiel 13

Die Arbeitsweise des Beispiels 10 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 5*44 kg geschmolzenes Kupfer hergestellt wurden und daß hierzu 1*36 kg Blei, 0,07 kg Zinn, 136 g Natriumcarbonat und 34 g gepulvertes Graphit zugesetzt wurden. Das erhaltene Gußteil wurde makroskopisch und mikroskopisch untersucht und zeigte keine Trennung.

Beispiele 14 bis 16

Es wurden 3 Gußteile jeweils mit einem Gewicht von 6,80 kg hergestellt. Als Zusatzstoffe wurden 136 g Natriumcarbonat und 34 g Graphit in jedem Beispiel verwendet. Die Verhältnisse Kupfer zu Blei betrugen©:40, 70:30 und 80:20. Jedes fertige Gußteil wurde sodann getrennt geschmolzen und in einen Stickstoffstrom mit hoher Geschwindigkeit gegossen, um ein feines Pulver zu erhalten. Die Pulver wurden gesintert und auf die herkömmliche Weise zu Lagerringen verdichtet. Die Lager wurden photomikrographisch untersucht und zeigten eine feine Dispersion der Bestandteile. Dies beweist die ausgezeichnete AufschmelzungsfEiligkeit der Legierungen gemäß der Erfindung und die Fähigkeit, Pulver für eine weite Vielzahl von industriellen Anwendungszwecken zu liefern. Das Pulver braucht nicht aus der Sohmelze des Gußteils hergestellt zu werden, sondern kann auch direkt aus einem Gemisch des geschmolzenen Metalls und des Förderers hergestellt werden.

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Die hierin verwendete Bezeichnung "Trennung bzw. Seigerung" soll sich auf Bleiteilchen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 1 mm beziehen. Die Legierungen der Erfindung besitzen nur eine geringe Trennung, vorzugsweise von etwa Null Proeento Die massive Trennung, die ohne den Homogenitäts-Förderer gemäß der Erfindung auftritt, zeigt sich normalerweise als Ausschichten des Bleis. Eine geringere Trennung ergibt sich durch Bleiteilchen mit einer Größe von etwa 0,5 mm_o Dies ist jedoch kein schwerwiegendes Problem, wenn diese Teilchen gut dispergiert sind und weniger als 5 f° des Blei-Volumens ausmachen.

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Claims

20400C

Patentansprüche

Io Verfahren zur Herstellung einer homogenen Kupfer-Blei-Legierung durch Zusatz einer wirksamen Menge eines Homogenitäts-Förderers zu einem Gemisch aus geschmolzenem Blei und Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer elementaren Kohlenstoff und eine Alkali- oder Erdalkali-Metallverbindung, die sich unter Bildung eines Gases umsetzen kann, umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Bleis und Kupfers mindestens eine Minute nach der Zugabestufe auf etwa 1250 bis 1350 C gehalten wird und daß danach die geschmolzene Legierung abgekühlt wird.
3 t Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Förderers 1 bis 10 g Kohlenstoff und 3 bis 30 g der Metallverbindung pro 0,454 kg der Legierung beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer fein gepulvertes Graphit und Natriumcarbonat ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Graphits mindestens 1 g und derjenige des Natriumcarbonats mindestens 3 g pro 0,454 kg der Legierung ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer fein gepulverter Graphit und Calciumcarbonat ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Graphits mindestens 1 g und derjenige des Caloiumcarbonats mindestens 3 B pro 0,454 kg der Legierung 1st.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Metallverbindung ein Carbonat eines Metalls aus den Gruppen la und 2a des Periodensystems ist.
9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung etwa 20 bis 45 % Blei enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bis zu 10 % eines Metalls aus der Gruppe Zinn, Zink und deren Gemischen enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus geschmolzenem Blei und Kupfer in einen bewegenden Gasstrom eingegossen wird, um ein fein verteiltes Pulver zu bilden.
12. Verwendung einer Blei-Kupfer-Legierung,, welche nach dem Verfahren gemäß einem der vorherstehenden Ansprüche hergestellt ist, zur Herstellung von Lageroberflächen.
13. Verwendung einer Kupfer-Blei-Legierung, welche nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist, als Zusatz zu flüssigen Schmiermitteln.
lh. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Schmiermittel ein Öl oder Fett ist.
15. Verfahren zur Herstellung einer Verschleiß fläche aus einer homogenen Kupfer-Blei-Legierung auf einem Wandelement, dadurch gekennzeichnet, daß man das Element auf eine hohe Temperatur erhitzt und daß man auf die Versohle iß fläche des erhitzten Elements eine nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 11 hergestellte Kupfer-Blei-Legierung in gepulverter Form aufbringt.

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16. Homogene Rupfer-Blei-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie Spurenreste eines Homogenitäts-Förderers aus elementarem Kohlenstoff und einer Alkali- oder Erdalkali-Metallverbindung, die zur Umsetzung unter Bildung eines Gases imstande ist, enthält·
17· Legierung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 5 bis 55 % Blei und etwa 95 bis 45 % Kupfer enthält, wobei das Blei in Form einer feinen Dispersion in einer Kupfer-Matrix vorliegt und daß der durchschnittliche Durchmesser der Bleiteilchen zwischen etwa 0,002 ram und 0,02 mm liegt.
18. Legierung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 20 bis 45 % Blei umfaßt, wobei das Blei in Form einer feinen Dispersion in einer Kupfer-Matrix vorliegt und daß der durchschnittliche Durchmesser der Bleiteilchen zwischen etwa 0,002 mm und 0,01 mm liegt.

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