DE3907310C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0425—Copper-based alloys
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/023—Hydrogen absorption
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
- C22C32/0068—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only nitrides
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgi
schen Herstellung von Legierungen auf der Basis von Kupfer
mit Anteilen an Chrom.
Bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Formteilen
aus Kupfer und dessen Legierungen wird als Basis bevorzugt
elektrolytisch hergestelltes Kupferpulver verwendet,
das aufgrund seiner Form und Struktur ein besseres Sinter
verhalten bei der Legierungsherstellung gewährleistet und
bessere Dichtewerte erbringt als nicht elektrolytisch, bei
spielsweise durch chemische Umsetzung, hergestelltes Kupfer
pulver. Es können jedoch auf diesem Wege auf der Basis von
Kupfer insbesondere mit sauerstoffaffinen Bestandteilen
keine Legierungspulver hergestellt werden. Daher wird als
Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kupferlegierungen das
elektrolytisch hergestellte Kupferpulver mit Pulvern der Hydride
der jeweiligen Legierungselemente,
wie z. B. Zirkoniumhydrid und/oder Titanhydrid
vermischt, kalt gepreßt und bei hohen Sintertempera
turen dichtgesintert. Hierbei zerfällt das Metallhydrid
unter Abspaltung von Wasserstoff zu feinen Metall
teilchen, die schnell in die Kupfermatrix eindiffundieren.
Jedoch können wichtige Legierungsgruppen des Kupfers, z. B.
mit Anteilen an Chrom, nicht auf diese Weise hergestellt
werden, da Chrom als Hydrid nicht einsetzbar ist. Es muß
demnach elementares Chrom in Pulverform zugemischt werden.
Dies ist z. B. auch im in der DE-PS 20 24 943 beschriebenen
Verfahren der Fall, bei dem ein Sinterwerkstoff in der oben
genannten Weise und Zusammensetzung für Elektroden zum
Widerstandsschweißen und für Funkenerosionsmaschinen
hergestellt wird.
Aufgrund seiner Oberflächenschichten und der geringen Lös
lichkeit von Chrom im Kupfer sind jedoch bei Zugabe von
elementarem Chrom in Pulverform grobe Einschlüsse von
elementarem Chrom in der resultierenden chromhaltigen
Legierung nicht vermeidbar. Derartige Einschlüsse stören
den Gefügeaufbau außerordentlich und führen zu erheblichen
Qualitätseinbußen der Legierungsprodukte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Legierun
gen auf Kupferbasis zu entwickeln, das den Einsatz von
Chrom unter Vermeidung der geschilderten Nachteile gestat
tet und sich auch insbesondere für die Verwendung des
elektrolytisch hergestellten Kupferpulvers eignet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst. Danach werden bei der pulvermetallurgischen Her
stellung der Legierungen anstelle von Pulvern elementaren
Chroms Pulver aus Chromnitrid zugesetzt. Dem Chromnitrid
pulver können prinzipiell Kupferpulver oder auch Kupfer
pulvergemischen mit weiteren Legierungselementen hinzuge
fügt werden. In jedem Fall ergibt sich, daß das Chromni
tridpulver zwar bis zu mittleren Temperaturen stabil ist,
jedoch bei den angewandten hohen Sintertemperaturen über
850°C unter Abgabe von Stickstoff in feinste Chromteilchen
zerfällt. Die Erfinder ermittelten, daß die Abspaltung des
Stickstoffs im Temperaturbereich zwischen cirka 850°C und
1070°C stattfindet. Außerdem wurde gefunden, daß die hier
bei entstehenden außerordentlich feinen Chromteilchen über
raschend gut in die Kupfermatrix eindiffundieren und sich
hervorragend in dieser lösen. Somit sind nicht nur störende
Chromeinschlüsse vollständig vermieden, sondern es sind
auch die Homogenität und Aushärtbarkeit der Legierung
wesentlich verbessert.
Von weiterem Vorteil ist, daß sich das erfindungsgemäße
Verfahren auch besonders gut mit elektrolytisch hergestell
tem Kupferpulver unter Zumischung der erwähnten Metallhy
dride durchführen läßt, da diese ebenfalls im angegebenen
Temperaturbereich während der Sinterung unter Abspaltung
von Wasserstoff zu feinteiligen Metall zerfallen. Die
feinen Metallteilchen diffundieren dabei gleich gut
wie die Chromteilchen in die Kupfermatrix ein, so daß
deren Lösung in der Kupfermatrix
bei denselben Sintertemperaturen erfolgt.
Bei Zugabe der im Anspruch 1 angegebenen Anteile an
Chromnitrid und weiteren Metallen, insbesondere in Form von
deren Metallhydriden, zum Kupferpulver konnten diese
Legierungen ohne jegliche störende Chromeinschlüsse
hergestellt werden, wobei sie entsprechenden
schmelzmetallurgisch hergestellten Legierungen
ebenbürtig waren. Darüber hinaus wiesen die
erfindungsgemäß hergestellten Legierungen eine erheblich
gesteigerte Erweichungstemperatur auf, die bis zu 150 Ka
über der der vergleichbaren schmelzmetallurgisch
hergestellten Legierungen lag. Zudem zeigten sie eine
bessere elektrische Leitfähigkeit auch gegenüber mit
elementarem Chrom auf pulvermetallurgischem Wege herge
stellten Legierungen entsprechender Zusammensetzung.
Vorzugsweise zu verwendende Teilchengrößen für das Kupfer- und
Chromnitridpulver bei der Herstellung von Cu-Cr-Zr-Ti-
Legierungen sind im Anspruch 2 angegeben. Die Sintertem
peratur beträgt für diesen Fall vorzugsweise 1050°C.
Zusammenfassend gilt, daß sich die erfindungsgemäß herge
stellten Legierungen außerordentlich gut zur wirtschaftli
chen Herstellung aushärtbarer Formteile eignen, die eine
gute Festigkeit, eine hohe Erweichungstemperatur sowie eine
gute thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell für
Kupferpulver oder Kupferpulvergemische
unterschiedlichster Art eignet und in jedem Fall die gute
Diffusion und Lösung des Chroms in der Kupfermatrix gewähr
leistet, wird im folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbei
spiel lediglich für den Fall elektrolytisch hergestellten
Kupferpulver erläutert.
Elektrolytisch hergestelltes Kupferpulver einer Teilchengröße
zwischen 50 µm und 250 µm wird mit Chromnitridpulver einer
Teilchengröße von 3 µm bis 6 µm und Titanhydridpulver und/oder
Zirkoniumhydridpulver einer in weiten Grenzen beliebigen
Teilchengröße vermischt. Das Mischungsverhältnis wird so ange
setzt, daß der Chromanteil in der Mischung 0,5 bis 2,5 Gew.% beträgt und die
Anteile des Zirkonium und/oder Titans jeweils 0,1 bis
7 Gew.% ergeben. Das so hergestellte Kupferpulvergemisch
wird z. B. kaltgepreßt und entweder
unter Schutzgas oder in reduzierender Atmosphäre bei einer
Temperatur von 1050°C gesintert, bei der sich besonders
gute Ergebnisse nachweisen ließen. Der Sin
terkörper wird abgeschreckt, umgeformt oder auch erst
nach dem Umformen abgeschreckt und anschließend zur Aushär
tung bei Temperaturen zwischen etwa 450°C und 550°C
angelassen.
Der angegebene Teilchengrößenbereich für das Kupferpulver
liefert erfahrungsgemäß eine zufriedenstellende Matrix. Die
Teilchengröße des Chromnitridpulvers sollte vorzugsweise
zwischen etwa 2 µm und 10 µm liegen, kann jedoch auch bis
zu über 50 µm betragen. Als Sintertemperatur, bei der
der Zerfall des Chromnitrids unter Abspaltung des Stick
stoffs auftritt und die Diffusion der Chromteilchen in die
Kupfermatrix schnell und gut erfolgt, sollten etwa 850
bis 1070°C gewählt werden. In diesem Bereich zerfallen
auch die Hydride der zusätzlichen Legierungsmetalle.
Claims (2)
1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Legierungen
auf Kupferbasis mit Chromanteilen durch Pressen und
anschließendes Sintern eines chromhaltigen Kupferpulverge
misch,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Chrom in Form von Chromnitridpulver einem an sich bekannten Pulvergemisch aus insbesondere elektrolytisch hergestelltem Kupfer und einem Metall oder mehreren weiteren Metallen, wie Zirkonium, Titan und Hafnium, vorzugsweise in Form von deren Hydriden, zugemischt wird,
daß das jeweilige Gemisch in bevorzugter Weise so angesetzt wird, daß die nach dem Sintern vorliegenden aushärtbaren Legierungen des Kupfers Chrom zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% und Zirkonium und/oder Titan jeweils zwischen 0,1 und 7 Gew.-% aufweisen, und
daß das gepreßte Gemisch in reduzierender oder inerter Atmosphäre bei Temperaturen zwischen etwa 850 und 1070°C, bei denen das Chromnitridpulver unter Abgabe von Stickstoff in feinste Chromteilchen zerfällt, die in die Kupfermatrix eindiffundieren und sich dort lösen, gesintert wird.
daß das Chrom in Form von Chromnitridpulver einem an sich bekannten Pulvergemisch aus insbesondere elektrolytisch hergestelltem Kupfer und einem Metall oder mehreren weiteren Metallen, wie Zirkonium, Titan und Hafnium, vorzugsweise in Form von deren Hydriden, zugemischt wird,
daß das jeweilige Gemisch in bevorzugter Weise so angesetzt wird, daß die nach dem Sintern vorliegenden aushärtbaren Legierungen des Kupfers Chrom zwischen 0,5 und 2,5 Gew.-% und Zirkonium und/oder Titan jeweils zwischen 0,1 und 7 Gew.-% aufweisen, und
daß das gepreßte Gemisch in reduzierender oder inerter Atmosphäre bei Temperaturen zwischen etwa 850 und 1070°C, bei denen das Chromnitridpulver unter Abgabe von Stickstoff in feinste Chromteilchen zerfällt, die in die Kupfermatrix eindiffundieren und sich dort lösen, gesintert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
da Titanhydridpulver und/oder Zirkoniumhydridpulver mit
Kupferpulver einer Teilchengröße zwischen vorzugsweise 15
und 250 µm und Chromnitridpulver einer Teilchengröße von 2
bis 50 µm, vorzugsweise 3 bis 6 µm, vermischt werden und
daß das gepreßte Gemisch bei vorzugsweise 1050°C gesintert
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3907310A DE3907310A1 (de) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von legierungen auf kupferbasis mit chromanteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3907310A DE3907310A1 (de) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von legierungen auf kupferbasis mit chromanteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3907310A1 DE3907310A1 (de) | 1990-10-11 |
DE3907310C2 true DE3907310C2 (de) | 1992-09-24 |
Family
ID=6375730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3907310A Granted DE3907310A1 (de) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von legierungen auf kupferbasis mit chromanteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3907310A1 (de) |
-
1989
- 1989-03-07 DE DE3907310A patent/DE3907310A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3907310A1 (de) | 1990-10-11 |
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