DE4101620C2 - Kupferlegierung mit besserer Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zur Verwendung als Material für Gleit- und Schiebeelemente - Google Patents
Kupferlegierung mit besserer Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zur Verwendung als Material für Gleit- und SchiebeelementeInfo
- Publication number
- DE4101620C2 DE4101620C2 DE4101620A DE4101620A DE4101620C2 DE 4101620 C2 DE4101620 C2 DE 4101620C2 DE 4101620 A DE4101620 A DE 4101620A DE 4101620 A DE4101620 A DE 4101620A DE 4101620 C2 DE4101620 C2 DE 4101620C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sliding
- weight
- wear
- alloy
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 18
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 18
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 40
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 39
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 30
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 7
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910000897 Babbitt (metal) Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000001996 bearing alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000035929 gnawing Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 102220259718 rs34120878 Human genes 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
- F16C33/121—Use of special materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/23—Gas turbine engines
- F16C2360/24—Turbochargers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupferlegierung mit überlegener
Beständigkeit gegenüber Verschleiß
und Korrosion, die zur Verwendung als Material für ein
Gleit- bzw. Schiebeelement geeignet ist. Inbesondere ist
sie für Gleit- bzw. Schiebeelemente geeignet, die bei
scharfen Gleit- bzw. Schiebebedingungen verwendet werden,
wie z. B. die Gleitbüchsenlager von Turboladern.
Für Gleitbüchsenlager von Turboladern sind im
allgemeinen die folgenden Materialien (1) bis (3) bekannt:
(1) Freischneidmessing (JIS H3250), (2) Bleibronze (JIS
H5115) und (3) Niederreibungshochspannungsmessing,
beschrieben in JP-B2-53-44135 und JP-B2-56-11735.
Die AT 198 959 beschreibt Lagerlegierungen, die aus 3 bis
40% Blei, 0,1 bis 6% Silicium, 0,1 bis 5% Mangan, 0,1 bis
10% Zink und gegebenenfalls 0,1 bis 2% Magnesium, 0,1 bis
5% Nickel und/oder bis 2% Aluminium und Kupfer als Rest
bestehen.
Die DE-PS 7 64 372 beschreibt eine Kupferlegierung für Gleitelemente,
die aus mehr als 2 bis 8% Aluminium, 0,05 bis
1,5% Silicium, mehr als 3 bis 10% Mangan, 50 bis 70% Kupfer,
bis 10% Blei, 0,1 bis 5% Nickel und Zink als Rest besteht,
wobei Nickel als Bestandteil fehlen kann.
Eine Legierungszusammensetzung, wie sie der erfindungsgemäßen
entspricht, ist jedoch aus den zuletzt genannten Patentschriften
nicht zu entnehmen; sie weisen auch nicht die besondere
Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung
auf.
Die oben genannte Legierung (1) ist aber hinsichtlich ihrer
Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß und Ver
schleiß schlechter, wenn sie unter Grenzschmierungseigen
schaften verwendet wird. Die oben genannte Legierung (2)
kann bei Verwendung in zersetzten Schmierölen bei hoher
Temperatur keine genügend hohe Beständigkeit erreichen.
Schließlich kann die Legierung (3) gegenüber einem fres
senden Verschleiß keine zufriedenstellend hohe Beständig
keit zeigen, was auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist,
ihren Bleigehalt zu erhöhen. Dies ist auf die Tatsache zu
rückzuführen. daß diese Legierung ein Gefüge hat,
das aus einem Gemisch aus α- und β-Phasen oder nur
aus der β-Phase besteht.
In den letzten Jahren ist ein erheblicher Trend nach Super
ladungsmotoren entstanden. Dabei müssen Gleitbüchsenlager,
die in an Verbrennungsmotoren angehefteten Turboladern ver
wendet werden, unter scharfen Bedingungen, beispielsweise
hinsichtlich der Arbeitstemperatur, der Zuführungsgeschwin
digkeit von Schmieröl und der Zersetzung von Schmieröl, ar
beiten.
Im allgemeinen werden Gleitbüchsenlager auf hohe Tempera
turen, z. B. 400°C oder dergleichen, erhitzt, was auf die
Wärmeübertragung von der Turbine zurückzuführen ist. Daher
neigt der in Schmierölen enthaltene Schwefel, je nach der
Natur des Öls und der Temperatur, dazu, sich mit dem Kupfer
des Lagermaterials unter Bildung von Kupfersulfid (CuS)
umzusetzen. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche des
Lagermetalls eine schwarz gefärbte Schicht gebildet, die
hauptsächlich aus CuS besteht. Die schwarz gefärbte Schicht
wächst bei längerer Verwendung des Lagers fortschreitend an
und blättert schließlich von der Lageroberfläche ab, wo
durch die Lagerfunktion des Gleitbüchsenlagers schwerwie
gend beeinträchtigt wird.
Weiterhin können herkömmliche Lagermaterialien beim Ein
trocknen, d. h. wenn die Schmierung mit dem Schmieröl bei
hoher Temperatur wie 300°C oder höher unterbrochen wird,
keine zufriedenstellende Beständigkeit gegenüber einem
fressenden Verschleiß ergeben. So läuft - um es genauer zu
erläutern - ein Turbolader mit einem Gasturbinenflügel bzw.
-propeller, der durch die Energie des Abgases mit hoher
Temperatur und hohem Druck angetrieben wird, und ein
Kompressor, der durch den Turbinenpropeller angetrieben
wird, aufgrund seiner Trägheit nach Abstoppen des Motors
weiter, wodurch die Zufuhr von unter Druck gesetztem
Schmieröl beendigt wird. Daher muß der Turbolader ohne
Kühlung und ohne von dem Schmieröl resultierende Schmier
effekte weiterlaufen. Als Ergebnis wird die in dem Turbi
nengehäuse mit hoher Temperatur angestaute Wärmeenergie in
Bereiche mit niedrigeren Temperaturen übermittelt, wodurch
die Temperatur des Lagerteils erhöht wird. Aus diesem Grun
de muß daher das Lager eine hohe Beständigkeit gegenüber
einem fressenden Verschleiß im eingetrockneten Zustand bei
hoher Temperatur haben.
Bislang werden hauptsächlich Bleibronzesysteme, die Kupfer.
Blei und Zinn als Hauptkomponenten enthalten, und Frei
schneidemessinglegierungen, die Kupfer, Zink und Blei als
Hauptkomponenten enthalten, als Material für Gleitbüch
senlager von Turboladern verwendet. Gleitbüchsenlager aus
Legierungen des Bleibronzesystems fördern aber in uner
wünschter Weise die Bildung von schwarz gefärbten Schichten
aufgrund einer Umsetzung zwischen dem Schwefel des Schmier
öls und dem Kupfer in der Bronze bei Eintrocknungsbedin
gungen und bei hoher Temperatur von 300°C oder dgl. Dies
führt zu einem raschen Verschleiß der Lageroberfläche.
Andererseits zeigen
Freischneidelegierungen vom Messing
system, obgleich sie eine überlegene Korrosionsbestän
digkeit aufweisen, eine schlechtere Affinität gegenüber dem
Schmieröl nach Beendigung der Schmierung, was zu einem
verhältnismäßig frühen, fressenden Verschleiß oder zu einem
Festfressen führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Kupferlegie
rung zur Verfügung zu stellen, die als Material für ein
Gleit- bzw. Schiebeelement geeignet ist und die überlegene
Eigenschaften hinsichtlich des Verschleißes, insbesondere des fressenden
Verschleißes und der Korrosion besitzt und die scharfen Be
triebsbedingungen, d. h. einem Betrieb bei hoher Gleitge
schwindigkeit und hoher Temperatur bei hochkorrodierenden
Bedingungen, wie sie typischerweise bei Turboladerlagern
auftreten, gut widerstehen kann.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch
eine der folgenden erfindungsgemäßen Legierungen (a) bis
(d) gelöst.
- a) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.-% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Silicium, nicht weniger als 11,5 bis 25 Gew.-% Zink, 5 bis 18 Gew.-% Blei, Rest Aluminium und erschmel zungsbedingte Verunreinigungen, wobei das Blei in dem nur aus α-Phase bestehenden Gefüge der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist.
- b) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.-% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Silicium, nicht weniger als 11,5 bis 25 Gew.-% Zink, 5 bis 18 Gew.-% Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe: 0,02 bis 1,5 Gew.-% Magnesium und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Tellur und Rest Kupfer und erschmelzungs bedingten Verunreinigungen, wobei das Blei in dem nur aus α-Phase bestehenden Gefüge der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist.
- c) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.-% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Silicium, nicht weniger als 11,5 bis 25 Gew.-% Zink, 5 bis 18 Gew.-% Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe: 0,5 bis 3,0 Gew.-% Nickel und 0,3 bis 3,0 Gew.-% Aluminium, Rest Kupfer und erschmelzungsbe dingte Verunreinigungen, wobei das Blei in dem nur aus α-Phase bestehenden Gefüge der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist.
- d) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.-% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Silicium, nicht weniger als 11,5 bis 25 Gew.-% Zink, 5 bis 18 Gew.-% Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe: 0,02 bis 1,5 Gew.-% Magnesium und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Tellur, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe: 0,5 bis 3,0 Gew.-% Nickel und 0,3 bis 3,0 Gew.-% Aluminium, Rest Kupfer und erschmelzungs bedingten Verunreinigungen, wobei das Blei in dem nur aus α-Phase bestehenden Gefüge der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist.
Nachstehend werden die Funktionen der Legierungselemente
und die Gründe für die Begrenzung der einzelnen Elemente
näher erläutert.
Zink ist ein Element, das Festigkeit und Verschleißbestän
digkeit sowie Korrosionsbeständigkeit dem Schmieröl
verleiht. Der bevorzugte Gehalt dieses Elements hängt von
den Zinkäquivalenten der anderen Elemente ab, sollte aber
nicht weniger als 11,5 Gew.-% betragen, da die oben
beschriebenen Effekte bei Zinkgehalten von unterhalb 11,5
Gew.-% nicht nennenswert sind. Die Zugabemenge von Blei
(Pb), das herkömmlicherweise zur Verbesserung der Bestän
digkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß zugesetzt
wird. wird in unerwünschter Weise eingeschränkt, wenn das
Gefüge eine Mischphase von α und β hat. Daher muß als
Regel die erfindungsgemäße Legierung eine Einphasenstruktur
der α-Phase aufweisen. Damit ein Gefüge aus nur
α-Phase gewährleistet wird und damit die Anwesenheit der
minimalen Menge, z. B. 5 Gew.-% Blei in der α-Phase ermög
licht wird, sollte der maximale Gehalt an Zink auf 25 Gew.-%
festgesetzt werden.
Das Mangan setzt sich mit Silicium (Si) unter Bildung der
intermetallischen Verbindung Mn5Si3 um, die hinsichtlich
der Gleiteigenschaften überlegen ist, wodurch dieses
Element zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und
der Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß
beiträgt, während ein plastischer Fluß der Matrix im Falle
eines Metall-zu-Metall-Kontakts verhindert wird. Um einen
nennenswerten Effekt zu erzielen, sollte das Mangan in Men
gen von mindestens 1,0 Gew.-% enthalten sein. Andererseits
bewirkt ein über 3,5 Gew.-% hinausgehender Mangangehalt eine
Sättigung des Effekts und bewirkt weiterhin in unerwünsch
ter Weise eine Versprödung der Legierung.
Wie bereits zum Ausdruck gebracht wurde, setzt sich das
Silicium mit dem Mangan unter Bildung der intermetallischen
Verbindung Mn5Si3 um, die zu einer Verbesserung der Ver
schleißbeständigkeit und der Beständigkeit gegenüber einem
fressenden Verschleiß beiträgt. Der Gehalt an Silicium be
stimmt sich entsprechend dem Gehalt an Mn5Si3, der erhalten
werden soll. Das gesamte Silicium wird in die oben genannte
Verbindung umgewandelt, wenn das Verhältnis von Mangan
gehalt und Siliciumgehalt, ausgedrückt als Gewichtsver
hältnis, 1 : 0,3 beträgt. Daher sollte der Siliciumgehalt
mindestens 0,3 Gew.-% betragen. Andererseits bewirkt die
Zugabe von Silicium in einer Menge oberhalb der oberen
Grenze von 1,5 Gew.-% eine zu starke Auskristallisation von
freiem Silicium, was zu einer Versprödung der Legierung
führt.
Blei hat selbstschmierende Eigenschaften und kann durch die
Reibungswärme leicht aufgeschmolzen werden, so daß es sich
unter Bildung eines dünnen Films mit einer Dicke von mehre
ren Mikron auf der Gleitoberfläche ausbreitet. Hierdurch
wird die Beständigkeit gegenüber einem fressenden Ver
schleiß in erheblichem Ausmaß verbessert, und es wird
weiterhin eine gute Verarbeitbarkeit durch spanabhebende
Fertigung erzielt. Damit ein dünner Bleifilm mit einer
Dicke von mehreren Mikron gebildet werden kann, ist es
notwendig, daß der Bleigehalt mindestens 5 Gew.-% beträgt.
Andererseits bewirkt eine Erhöhung des Bleigehalts eine
Verminderung der Festigkeit der Legierung, so daß der
maximale Bleigehalt auf 18 Gew.-% festgesetzt wird. Der
Bleigehalt liegt daher im Bereich zwischen 5 und 18 Gew.-%.
Magnesium ist ein Element, das dazu wirksam ist, Blei
gleichförmig zu dispergieren und weiterhin die Matrix zu
verfestigen. Diese Effekte sind nicht nennenswert, wenn der
Magnesiumgehalt unterhalb 0,02 Gew.-% liegt. Andererseits
bewirkt die Zugabe von Magnesium in einer Menge von mehr
als 1,5 Gew.-% eine zu starke Kristallisation von zwischen
metallischen Verbindungen von Magnesium und Blei, wodurch
der durch Blei hervorgerufene Schmiereffekt verschlechtert
wird. Aus diesen Gründen ist der Magnesiumgehalt auf den
Bereich von 0,02 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% festgesetzt.
Das Vorhandensein einer geringen Menge von Tellur fördert
die gleichförmige Dispergierung von Blei und verbessert die
Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber einem fressenden
Verschleiß sowie die Korrosionsbeständigkeit der Legierung.
Diese Effekte sind jedoch nicht nennenswert, wenn der
Tellurgehalt unterhalb 0,1 Gew.-% liegt. Andererseits
bewirkt die Zugabe von Tellur in Mengen von mehr als 1,5
Gew.-% eine erhebliche Sättigung des Effekts, während die
Kosten in unwirtschaftlicher Weise erhöht werden. Daher
erfolgt die Zugabe von Tellur im Bereich von 0,1 bis 1,5
Gew.-%.
Nickel festigt die Matrix, so daß die Festigkeit der Legie
rung verbessert wird, während gleichzeitig die Verschleiß
festigkeit erhöht wird. Nickel erhöht auch die Rekristalli
sationstemperatur, so daß eine Vergrößerung der Kristall
körner während des plastischen Heißverformens verhindert
wird, Diese Effekte sind jedoch nicht feststellbar, wenn
der Nickelgehalt unterhalb 0,5 Gew.-% liegt. Andererseits
beeinträchtigt die Zugabe von Nickel im Überschuß von 3
Gew.-% in erheblicher Weise die Ermüdungsfestigkeit und die
Schlagfestigkeit der Legierung. Aus diesen Gründen wird der
Nickelgehalt im Bereich von 0,5 bis 3,0 Gew.-% festgesetzt.
Aluminium trägt ebenfalls zu einer Festigung der Matrix
bei. Dieser Effekt ist jedoch nicht nennenswert, wenn der
Aluminiumgehalt weniger als 0,3 Gew.-% beträgt. Andererseits
bewirkt ein Aluminiumgehalt von mehr als 1,5 Gew.-% in uner
wünschter Weise eine Versprödung und Vergröberung der Kri
stallkörner. Aus diesen Gründen wird der Aluminiumgehalt im
Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-% festgesetzt.
Nachstehend werden Beispiele für die erfindungsgemäße
Legierung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das zusammen mit Tabelle 4 die
Durchführung des Tests auf fressenden Ver
schleiß zeigt,
Fig. 2 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Tests
auf fressenden Verschleiß zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Ver
schleißfestigkeitstests zeigt, und
Fig. 4 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Kor
rosionsbeständigkeitstests zeigt.
Legierungen der Zusammensetzungen Nr. 1 bis 9 gemäß Tabelle
1 wurden durch ein kontinuierliches Gießverfahren herge
stellt und durch Extrudieren und Tiefziehen zu Barren mit
einem Durchmesser von 35 mm verformt. Die Barren wurden in
geeigneter Weise bearbeitet, um Probekörper für den Test
auf fressenden Verschleiß, den Verschleißtest und den
Korrosionstest zu ergeben.
Die Bedingungen der mit diesen Probekörpern durchgeführten
Tests sind in den Tabellen 2 bis 4 und der Fig. 1 gezeigt.
Die Ergebnisse des Tests auf fressenden Verschleiß und des
Verschleißtests sind in Fig. 2 bzw. 3 gezeigt. Repräsen
tative Werte der Ergebnisse des Korrosionstests sind in
Fig. 4 gezeigt.
Herkömmliche Legierungen der Zusammensetzungen Nr. 10 bis
13 gemäß Tabelle 1 wurden durch kontinuierliches Gießen,
Extrudieren und Tiefziehen zu Barren mit einem Durchmesser
von 35 mm verformt. Die so erhaltenen Barren wurden den
gleichen Tests wie die Probekörper des Testbeispiels 1
unterworfen. Die Bedingungen dieser Tests sind in den Ta
bellen 2 bis 4 und in Fig. 1 gezeigt, während die Test
ergebnisse in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind.
Obgleich die beschriebenen Tests mit Barren aus Legierungen
durchgeführt wurden, die durch kontinuierliches Gießen her
gestellt worden waren, werden naturgemäß die gleichen Vor
teile bei Verwendung von Legierungen erhalten, die durch
andere Gießverfahren, beispielsweise durch stationäres Gie
ßen, erhalten worden sind.
| Korrosionstest | |
| Testbedingungen | |
| Öl | |
| Eintauchen in Turboschmieröl (äquivalent zu 15 W-40) | |
| Testtemperatur | 130°C |
| Testzeit | 500 h, 1000 h |
(1) Aus dem Vergleich der Ergebnisse des in Fig. 2 darge
stellten Tests auf fressenden Verschleiß wird ersichtlich,
daß die erfindungsgemäße Legierung bis zu der Maximallast
von 50 N/mm² ohne Gefahr eines fressenden Verschleißes
eingesetzt werden kann. Dies steht im Gegensatz zu dem her
kömmlichen Freischneidemessing (Nr. 10) und dem Hochfe
stigkeitsmessing (Nr. 12 und 13).
(2) Die erfindungsgemäße Legierung zeigte beim Test auf
fressenden Verschleiß bei einer gegebenen Anzahl von Umdre
hungen in einem wirklichen Motor keinerlei Anzeichen für
einen fressenden Verschleiß. Der Motor enthielt ein Lager
aus der jeweiligen Legierung. Die Zufuhr von Schmieröl
wurde gemäß Tabelle 5 ein- und ausgeschaltet. Daraus
ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Legierung als Gleit-
bzw. Schiebematerial ein erheblich verbessertes Verhalten
aufweist, so daß zufriedenstellende Ergebnisse bei der Ver
wendung als Material für Gleitbüchsenlager erwartet werden
können.
(3) Wie aus Fig. 3 ersichtlich wird, die das Ergebnis des
Verschleißtests zeigt, zeigten die erfindungsgemäßen Legie
rungen gegenüber herkömmlichen Legierungen ein geringeres
Ausmaß an Verschleiß, wodurch eine überlegene Verschleiß
festigkeit erhalten wird. Der Verschleißtest wurde nach
einem Naßprozeß durchgeführt, bei dem ein Schmieröl verwen
det wurde. Weiterhin wurde ein durch Abschrecken gehärtetes
Lager, hergestellt aus der JIS S55C-Legierung, als gegen
überliegendes Gleitelement verwendet.
(4) Die erfindungsgemäßen Legierungen sind auch, wie aus
Fig. 4 ersichtlich ist, die die Ergebnisse des Korro
sionstests zeigt, hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit
herkömmlichen Legierungen überlegen.
Somit weist die erfindungsgemäße Kupferlegierung überlegene
Eigenschaften hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber
fressendem Verschleiß, der Verschleißbeständigkeit, der
Korrosionsbeständigkeit und der Verträglichkeit im Ver
gleich zu herkömmlichen Legierungen auf. Diese Eigen
schaften ergeben erhebliche Vorteile, und zwar insbesondere
dann, wenn das erfindungsgemäße Legierungsmaterial als Ma
terial für ein Gleit- bzw. Schiebeelement verwendet werden
soll, das ein verbessertes Verhalten und eine verbesserte
Lebensdauer haben soll, wie es beispielsweise bei einem
Gleit- bzw. Schiebeelement eines Turboladers der Fall ist.
Claims (4)
1. Kupfer-Zink-Legierung mit besserer Verschleiß- und
Korrosionsbeständigkeit zur Verwendung für Gleit- und Schiebeelemente,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
aus 1,0 bis 3,5 Gew.-% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Silicium,
nicht weniger als 11,5 bis 25 Gew.-% Zink, 5 bis 18 Gew.-%
Blei, und Kupfer als Rest mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen
besteht, wobei das Blei in dem nur aus α-Phase bestehenden
Gefüge der Legierung gleichförmig verteilt ist.
2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mindestens eine Komponente,
ausgewählt aus der Gruppe: 0,02 bis 1,5 Gew-% Magnesium
und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Tellur, enthält.
3. Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie
mindestens eine Komponente, ausgewählt aus der Gruppe: 0,5 bis 3,0 Gew-%
Nickel und 0,3 bis 1,5 Gew.-% Aluminium enthält.
4. Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mindestens eine Komponente,
ausgewählt aus der Gruppe: 0,02 bis 1,5 Gew-% Magnesium
und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Tellur, und mindestens eine Komponente,
ausgewählt aus der Gruppe: 0,5 bis 3,0 Gew.-% Nickel und
0,3 bis 1,5 Gew.-% Aluminium, enthält.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010556A JPH03215642A (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 非焼付性、耐摩耗性および耐蝕性に優れた摺動用銅基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4101620A1 DE4101620A1 (de) | 1991-07-25 |
| DE4101620C2 true DE4101620C2 (de) | 1994-09-29 |
Family
ID=11753529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4101620A Expired - Lifetime DE4101620C2 (de) | 1990-01-22 | 1991-01-21 | Kupferlegierung mit besserer Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zur Verwendung als Material für Gleit- und Schiebeelemente |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215642A (de) |
| KR (1) | KR930006211B1 (de) |
| DE (1) | DE4101620C2 (de) |
| GB (1) | GB2240785B (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015117972A2 (de) | 2014-02-04 | 2015-08-13 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Schmierstoffverträgliche kupferlegierung |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH083135B2 (ja) * | 1991-02-07 | 1996-01-17 | 大同メタル工業株式会社 | 耐摩耗性銅合金 |
| JP3718147B2 (ja) * | 2001-07-31 | 2005-11-16 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関用のターボ式過給機 |
| JP4289926B2 (ja) | 2003-05-26 | 2009-07-01 | 株式会社小松製作所 | 摺動材料、摺動部材および摺動部品並びにそれが適用される装置 |
| JP5111253B2 (ja) | 2008-06-20 | 2013-01-09 | 大同メタル工業株式会社 | 銅系摺動材料 |
| AT518177B1 (de) * | 2016-01-13 | 2017-08-15 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Mehrschichtgleitlager |
| DE202016102696U1 (de) | 2016-05-20 | 2017-08-29 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Sondermessinglegierung sowie Sondermessinglegierungsprodukt |
| JP6294555B1 (ja) * | 2017-11-20 | 2018-03-14 | 株式会社中村製作所 | アルミニウム合金製フローティングメタルベアリング |
| JP6294556B1 (ja) * | 2017-11-20 | 2018-03-14 | 株式会社中村製作所 | アルミニウム合金製フローティングメタルベアリング |
| CN110564904A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-13 | 本钢板材股份有限公司 | 一种自动补偿式活塞结构 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE764372C (de) * | 1940-04-07 | 1952-09-29 | Eugen Dr Vaders | Kupfer-Zinklegierung |
| AT198959B (de) * | 1954-08-17 | 1958-08-11 | Ver Wiener Metallwerke Ag | Kupferlegierung |
| JPS5135618A (ja) * | 1974-09-20 | 1976-03-26 | Daido Metal Co | Teimasatsukoryokuodogokin |
| JPS5247404A (en) * | 1975-10-09 | 1977-04-15 | Kubota Ltd | Rear wheel saporting device in tiller |
| JPS5344135A (en) * | 1976-09-14 | 1978-04-20 | Fujitsu Ltd | Function test equipment for logical operation circuit |
| JPS60174842A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-09 | Toyota Motor Corp | タ−ボチヤ−ジヤ用ベアリング材 |
| JPH0757899B2 (ja) * | 1985-07-10 | 1995-06-21 | 株式会社日立製作所 | 耐摩耗性銅合金 |
| JPS6313078A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Canon Inc | 電界カ−テン式現像装置 |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP2010556A patent/JPH03215642A/ja active Granted
-
1991
- 1991-01-18 KR KR1019910000791A patent/KR930006211B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-21 DE DE4101620A patent/DE4101620C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-22 GB GB9101342A patent/GB2240785B/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015117972A2 (de) | 2014-02-04 | 2015-08-13 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Schmierstoffverträgliche kupferlegierung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930006211B1 (ko) | 1993-07-09 |
| GB9101342D0 (en) | 1991-03-06 |
| KR910014528A (ko) | 1991-08-31 |
| JPH03215642A (ja) | 1991-09-20 |
| GB2240785A (en) | 1991-08-14 |
| DE4101620A1 (de) | 1991-07-25 |
| JPH0536486B2 (de) | 1993-05-31 |
| GB2240785B (en) | 1994-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3640698C2 (de) | ||
| EP1866451B1 (de) | Verwendung einer kupfer-zink-legierung | |
| DE3805794C2 (de) | Verschleißfeste Kupferlegierung | |
| DE69331529T2 (de) | Bearbeitbare kupferlegierungen mit erniedrigtem bleigehalt | |
| DE2928004C3 (de) | Verwendung einer zinnhaltigen Aluminiumlegierung | |
| DE4308371C2 (de) | Verschleißbeständige Legierung eines Gleitmaterials | |
| WO1999036210A1 (de) | Schichtverbundwerkstoff für gleitelemente und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE2809866C2 (de) | Lagerlegierung auf Aluminiumbasis | |
| DE4015593A1 (de) | Aluminiumlegierung | |
| DE10246848B4 (de) | Aluminiumlagerlegierungsprodukt | |
| EP3286348B1 (de) | Bleifreie sondermessinglegierung sowie sondermessinglegierungsprodukt | |
| DE102012204967A1 (de) | Kupfer-basiertes Gleitmaterial | |
| DE4243880A1 (de) | ||
| DE69802017T2 (de) | Al-Legierung mit Silizium für Kolben in Kraftfahrzeugen | |
| DE4121994A1 (de) | Kupfer-nickel-zinn-legierung, verfahren zu ihrer behandlung sowie ihre verwendung | |
| DE4101620A1 (de) | Kupferlegierung mit ueberlegener bestaendigkeit gegenueber fressendem verschleiss, verschleiss und korrosion zur verwendung als material fuer ein gleit- bzw. schiebeelement | |
| DE4323448C2 (de) | Aluminiumlegierung für mehrschichtige Gleitlager | |
| DE68918900T2 (de) | Lagerlegierung auf Al-Matrizen-Basis. | |
| EP1549863B1 (de) | Gleitlagerverbundwerkstoff | |
| DE3509944A1 (de) | Aluminiumlegierung | |
| DE4328612C2 (de) | Gleitlager für ein Gehäuse aus einer leichten Legierung | |
| EP3417083A1 (de) | Gleitelement aus einer kupfer-zink-legierung | |
| DE2255824A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer knetlegierung auf zinkbasis | |
| DE69814013T2 (de) | Aluminiumlegierung | |
| DE2742729A1 (de) | Weissmetall-lagerlegierungen auf zinnbasis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition |