DE2255990C2

DE2255990C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kupfer und Nickel enthaltenden Metallgegenstandes

Info

Publication number: DE2255990C2
Application number: DE2255990A
Authority: DE
Inventors: Terence Michael Cadle; Trevor Keith Coventry Warwickshire Johnson; Martyn Stuart Lane
Original assignee: Brico Engineering Ltd
Current assignee: Federal Mogul Coventry Ltd
Priority date: 1971-11-20
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1983-11-24
Also published as: JPS5210403B2; ES408762A1; JPS4863905A; ZA728023B; GB1404137A; IT973562B; AU462658B2; DE2255990A1; AU4900472A

Description

35 bis 45%	Kupfer
8 bis 10%	Chrom
2 bis 4%	Eisen
2 bis 3%	Silicium,
1,5 bis 2,5%	Bor
0,5 bis 1 %	Kohlenstoff
Rest Nickel

hergestellt wird.

3. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallgegenstand aus 40% Kupfer, 8,5% Chrom, 2,9% Eisen, 2,5% Silicium, 3,3% Bor, 0,8% Kohlenstoff, 43% Nickel hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorlegierungspulver mit 14,2% Chrom, 4,8% Eisen, 4,2% Silicium, 3,8% Bor, 1% Kohlenstoff, Rest Nickel verwendet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sintermetallgegenständen.

Es ist aus der US-PS 28 68 667 bekannt, einen gesinterten Gegenstand aus einer relativ harten Legierung, bestehend aus

Kohlenstoff	0,30-1,00%
Chrom	8-18%
Nickel	65-85%
Bor	2-4,5%
Eisen	1,25-5,50%
Silicium	1,25-5,50%
Kobalt	bis zu 1,50%

mit einem relativ weichen Metallpulver, z. B. Nickel, Kobalt oder Eisen (rostfreier Stahl) zu mischen und als Spritzmasse auf Oberflächen metallischer oder nichtmetallischer Gegenstände aufzutragen.

Der Sintervorgang soll bei dieser bekannten Sinterlegierung unterhalb der Schmelztemperatur beider Legierungspulver erfolgen, und zwar ist eine maximale Temperatur von 1010⁰C vorgesehen.

Dieses bekannte Verfahren führt zu einem grobporigen metallischen Gegenstand, wobei die Poren miteinander verbunden sind und so Zwischenräume zwischen den metallischen Bestandteilen bilden. Diese grobkörnige Ausbildung führt wegen der Zwischenräume zu einer relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit.

Die Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Metallgegenstand herzustellen, der durch eine geringe und voneinander getrennte Porigkeit eine gute Leitfähigkeit besitzt
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale, d. h. durch die Anwendung von Kupferpulver in Kombination mit der an sich bekannten Nickel-Chrom-Vorlegierung und durch Erwärmung in einem Temperaturbereich zwischen 1050 und 1100⁰C 15 bis 60 Minuten lang.

Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, wo maximale Temperaturen von 1010° C zugelassen werden, wird erfindungsgemäß bewußt eine höhere Temperatur benutzt, die zum Schmelzen der beiden

in Pulver führen kann, wobei jedoch die Legierungszusammensetzung einen Schmelzpunkt besitzt, der höher liegt als die gewählte Temperatur, so daß sich eine mit Nickel angereicherte Legierungsphase und Zwischenbereiche ergeben, in denen das Kupfer teilweise in der Vorlegierung gelöst ist und die Vorlegierung teilweise in Kupfer gelöst ist.

An der Zwischenfläche zwischen der flüssigen Nickel-Chrom-Bor-Legierung und den festen Kupferpartikeln erfolgt demgemäß eine Lösung der beiden

■to Bestandteile ineinander, wodurch die Kupfer-Nickel-Legierung geschaffen wird, die einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt, der höher liegt als der Schmelzpunkt der Komponenten. Die Kupfer-Nickel-Legierung dichtet das reine Kupfer von der flüssigen Legierung ab.

Der Erfindung liegt demgemäß die Erkenntnis zugrunde, daß die Temperatur insgesamt über die Schmelztemperatur von Kupfer (1084⁰C) auf etwa 1100°C erhöht werden kann, ohne daß die Gesamtmasse des Preßkörpers flüssig wird und die Form verliert.

Beim Abkühlen erfolgt eine geringe Schrumpfung, was zu einer geringen Porosität mit getrennten, d. h. nicht ineinander übergehenden Poren führt.

Durch die Erfindung wird ein Aufbau erreicht, der durch Gießen einer Legierung mit den gleichen Legierungsbestandteilen nicht erzeugt werden könnte.

Der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren

hergestellte Gegenstand hat eine gute thermische Leitfähigkeit, weil die Poren, die wie im bekannten Falle zur Schmierung herangezogen werden können, einzeln in der Oberfläche enthalten sind, die dadurch eine durchgehende metallische Wärmeleitung gewährleistet. Die Härte des Gegenstandes bleibt bei hohen Temperaturen erhalten und trotzdem ist der Gegenstand relativ gut schmiedbar.

t>5 Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Nachstehend wird ein AusführungsbeisDiel des

erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Es wird ein Vorlegierungspulver folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten hergestellt:

Chrom 10-18%

Eisen 2-6%

Silicium 2—6%

Bor 2-6%

Kobalt 0,5-2%

Nickel Rest (außer Verunreinigungen und Spurenelementen)

Eine in den angegebenen Bereichen liegende Vorlegierung mit optimalen Eigenschaften hat die folgende Zusammensetzung:

Der gesinterte Gegenstand besitzt folgende Zusammensetzung:

Chrom

Eisen

Silicium

Bor

Kobalt

Nickel

14,2%

4,8%

4,2%

3,8%

1,0%

Rest

Dieses Vorlegierungspulver wird mit einem Kupferpulver in einer Menge zwischen 20 und 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung vermischt.

Diese Mischung wird dann bei einem Druck zwischen 463,3 N/mm² und 695 N/mm² gepreßt, und die gebildeten Preßkörper werden durch einen Tunnelofen mit reduzierender Atmosphäre hindurchgeleitet, wobei der Temperaturgradient im Tunnelofen so gewählt ist, daß die Preßkörper progressiv auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 1050° und 1100° C erwärmt werden. Auf dieser Temperatur werden die Gegenstände 15 Minuten bis 1 Stunde lang gehalten. Dann werden sie durch eine Zone des Ofens geleitet, in der die Temperatur progressiv absinkt. Die Preßkörper besitzen beim Austritt aus dem Ofen eine Temperatur von weniger als 200°C. Die bevorzugte Zeitdauer, während der die Festkörper in dem Temperaturbereich zwischen 1050° und HOO⁰C gehalten werden, beträgt eine halbe Stunde.

Kupfer	20-50%
Chrom	5-14,5%
Eisen	1 -4,8%
Silicium	1 -4,8%
Bor	1 -4,8%
Kobalt	0,1-1,8%
Nickel	31-67%

(Daneben Verunreinigungen und Spurenelemente).

Dabei liegt die Zusammensetzung des Metallgegenstandes vorzugsweise in den folgenden Bereichen:

Kupfer	35-45%
Chrom	8-10%
Eisen	2-4%
Silicium	2-3%
Bor	1,5-2,5%
Kupfer	0,5-1,0%
Nickel	35-50%

(Daneben Verunreinigungen und Spurenelemente).

Ein nach derzeitigen Erkenntnissen optimaler Gegenstand wird durch die folgende Zusammensetzung erreicht:

Kupfer	40%
Chrom	8,5%
Eisen	2,9%
Silicium	2,5%
Bor	2,3%
Kobalt	0,8%
Nickel	43,0%

Die thermische Leitfähigkeit derartiger Metallgegenstände ist außerordentlich hoch und sie besitzen auch eine große Härte, selbst nach einer mehrstündigen Wärmebehandlung. Außerdem ist die Schmiedbarkeit ausgezeichnet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Kupfer und Nickel enthaltenden Metallgegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammensetzung aus

20-50% Kupfer Rest Nickel Chrom 5-14,5% Chrom h Mischen eines Vorlegi Eisen 1 -4,8% Eisen 10-18% Silicium 1 -4,8% Silicium 2-6% Bor 1 -4,8% Bor 2-6% Kohlenstoff 0,1-1,8% Kohlenstoff 2-6% Rest Nickel 0,5-2%

mit 20—50 Gewichtsprozenten Kupferpulver (bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung) gewonnen wird, die Mischung gepreßt und auf eine Temperatur zwischen 1050⁰C und 1100°C 15 bis 60 Minuten lang erwärmt wird.

2. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallgegenstand aus