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Verfahren zur Herstellung sehr feinkörniger Kupferlegierungen mit
geringen Gehalten an Aluminium, Silicium und Eisen Gegenstand vorliegender Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung von sehr feinkörnigen, als Nebenbestandteile außer
Silicium und Eisen insbesondere Aluminium enthaltenden Kupferlegierungen, welche
sich vor allem durch große Widerstandsfähigkeit gegen mechanische, thermische sowie
chemische Beanspruchung und Formbeständigkeit beim Vergießen auszeichnen.
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Im wesentlichen besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß
der durch Zusammenschmelzen von Kupfer, Silicium und Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen
erhaltenen Schmelze Eisen oder eine entsprechende Menge einer Eisenlegierung in
Pulverform sowie Fluoride, insbesondere Doppelfluoride, und gleichzeitig geringe
Mengen von Aluminiumpulver zugesetzt werden.
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Die Mengen der Einzelkomponenten für die gemäß Erfindung herzustellenden
Legierungen können dabei je nach den gewünschten Eigenschaften der Legierung innerhalb
gewisser 'Grenzen schwanken. So kann z. B. der Gehalt an Kupfer 87 bis 930o, vorzugsweise
98 bis 92°o, der Gehalt an Aluminium 3 bis 90-o, vorzugsweise 6 bis 70%, der Gehalt
an Silicium 1,25 bis 2,50/0, vorzugsweise 1,5
bis a, 5 0 0, und der Gehalt
an Eisen i bis 30,'o, vorzugsweise 1,5 bis a%, betragen.
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Eine nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Legierung hat z.
B. folgende Zusammensetzung: Kupfer 9o, i °:ö, Aluminium 6, i q.0:0, Silicium i,
7 60'o, Eisen i,640 0, Mangan o, 0 5 0'0. Das Eisen kann in Form gewöhnlichen billigen
Eisenpulvers oder in Form pulveriger Eisenlegierungen oder auch in Form billiger
eisenhaltiger Abfallprodukte in die Legierung eingeführt werden. Man kann z. B.
Eisenpulver, welches aus Gußeisenspänen gewonnen ist, anwenden. Als Eisenlegierungen
kommen z. B. Ferrosilicium und Ferromangan in Betracht, durch deren Anwendung zugleich
andere wertvolle Bestandteile, wie Silicium und Mangan, in die Legierung eingeführt
werden. Weiterhin können Legierungen, wie Ferrotitan, Ferrobor, Ferrosiliciumzirkon
o. dgl., angewendet werden. In manchen Fällen hat es sich gezeigt, daß durch Verwendung
von Stoffen oder Legierungen, welche neben Eisen noch gewisse Nebenbestandteile
enthalten, vorteilhafte Wirkungen erzielbar sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Legierungen kann man z.
B. derart verfahren, daß man zuerst das anzuwendende Kupfer einschmilzt, hierzu
die erforderliche Menge von Silicium gibt, alsdann das Aluminium z. B. als Metall
oder in Form einer geeigneten Legierung, z. B. als Aluminium-Silicium-Legierung,
Kupferaluminium o. dgl., in die Schmelze einführt und schließlich das Eisenpulver
bzw. die pulverige Eisenlegierung sowie Fluoride, insbesondere in Form von Doppelfluoriden,
wie z. B. Natrium-Silicium-Fluorid oder Natrium-Aluminium-Fluorid, sowie Aluminiumpulver
zusetzt. Man kann auch das
Silicium gleichzeitig mit dem Eisen z.
B. in der Weise einf'ü'hren, daß man einer durch Zusammenschmelzen von Kupfer und
Aluminium erhaltenen Legierung Ferrosilicium in Pulverform zusetzt. Es hat sich
als besonders wichtig erwiesen, das Eisen bzw. die eisenhaltige Legierung, wie z.
B. Titaneisen, erst zum Schluß zuzugeben, d.'h. die anderen Zusatzstoffe, insbesondere
das Aluminium, vorher in die Schmelze einzutragen.
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Die Anwesenheit von Fluoriden und Aluminiumpulver begünstigt einerseits
im beträchtlichen Maße die Legierung des an sich schwer mit den anderen Stoffen
zu legierenden Eisens, während anderseits durch die Anwesenheit der Fluöride der
Vorteil erzielt wird, daß störende Stoffe, wie z: B. in den Ausgangsstoffen vorhandenes
oder während des Legierens gebildetes Aluminiumoxyd; von dem Doppelfluorid aufgenommen
und in die Fluoridschläcke übergeführt wird. Die Mengen des anzuwendenden Fluorids
richten sich nach den übrigen Arbeitsbedingungen: 1n gegebenen Fällen kann man bereits
durch Anwendung verhältnismäßig geringer Mengen gute Erfolge erzielen.
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Man verfährt z. B. derart; daß man iöo Teile Eisenpulver mit 25 bis
5o Teilen Natrium-Siliciumfluorid innig mischt, wobei der Mischung noch geringe
Mengen von Aluminiumpulver, z. B. 5 bis i o Teile Aluminiumpulver, einverleibt werden.
Das der Kupfer-Aluminium-Silicium-Legierung einzuverleibende Eisen wird alsdann
in passenden Mengenverhältnissen in Form einer derartigen Eisen-Fluorid-Aluminiumpulver-Mischung
in den Schmelzprozeß eingeführt, und zwar zweckmäßig ebenfalls an letzter Stelle.
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Außer den vorstehend erwähnten Legierungsbestandteilen kann man in
gegebenen Fällen auch noch andere Metalle oder sonstige Hilfsstoffe, wie z. B. Titan,
Bor, Zirkon o. dgl:, in die Legierung einführen und hierdurch die Eigenschaften
derselben, gegebenenfalls nach gewünschter Richtung hin, modifizieren.
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Die nach der Erfindung hergestellten Legierungen sind sehr feinkörnig
und von ausgezeichneter Festigkeit, großer Dehnbarkeit, insbesondere Hitzebeständigkeit
und Widerstandsfähigkeit gegen korrodierende Einflüsse der verschiedensten Art,
insbesondere solche chemischer Natur.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Legierungen können nach üblichen
mechanischen, thermischen und mechanisch-thermischen Methoden, z. B. Schmieden,
Pressen, Ziehen, Walzen u. dgl:, weiterverarbeitet werden. Durch Anwendung üblicher
thermischer oder mechanischer Vergütungsmethoden oder von Vergütungsmethoden beider
Art können die Legerungen oder daraus hergestellte Gegenstände noch veredelt und
verbessert werden. Als besonderer Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens ist es
anzusehen, daß die danach hergestellten sehr feinkörnigen Legierungen eine ausgezeichnete
Gießfähigkeit aufweisen, durch welche es u. a. möglich ist, Gußstücke mit stark
verschiedenen Wandstärken in Form eines einheitlichen Gusses herzustellen, was bekanntlich
bisher bei derartigen Legierungen große Schwierigkeiten bereitete. Dabei ermöglicht
die Erfindung die Herstellung von Gußstücken, welche nur in äußerst geringem Mäße
schwinden und in dieser Beziehung gutem Rotguß gleichkommen.
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Weitere Vorzüge der Erfindung bestehen darin, daß auf die Mitwirkung
teurer Hilfsstoffe, wie z. B. Zinn, verzichtet werden kann und durch Einführung
des sehr billigen Eisens die Herstellung der Legierung verbilligt und diese zugleich
verbessert wird.