DE567696C

DE567696C - Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit von Verbindungen von Metallen mit Silicium oder Phosphor bzw. von Legierungen mit einem 40% uebersteigenden Gehalt an diesen Verbiendungen

Info

Publication number: DE567696C
Application number: DEM113488D
Authority: DE
Inventors: Dr A Burkhardt; Dr G Sachs
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1931-01-10
Filing date: 1931-01-10
Publication date: 1933-01-07

Description

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit von Verbindungen von Metallen mit Silicium oder Phosphor bzw. von Legierungen mit einem 40°,''o übersteigenden Gehalt an diesen Verbindungen Es ist bekannt, daß die Verbindungen zwischen Metallen und Nichtmetallen, z. B. Phosphide, Silicide oder Carbide, im Gußzustande eine außerordentlich hohe Sprödigkeit aufweisen. Diese Sprödigkeit ist bei den reinen Verbindungen so stark, daß das Material kaum geritzt werden kann, ohne zu splittern. In weitem Umfange bleibt diese Sprödigkeit auch bestehen, wenn derartige Verbindungen zu einem erheblichen Prozentsatz, d. s. mehr als 40 °(0, in Legierungen mit Metallen enthalten sind. Wenn z. B. ein Phosphorkupfer mit mehr als 40 0/0 Kupferphosphid, das entspricht einem Phosphorgehalt von über 6 0;o, vorliegt, ist dieses Material so spröde, daß es durch kleine Schläge zertrümmert werden kann.
Es ist auch bekannt, Wolframcarbid mit niedrigschmelzenden Zusätzen bei Temperaturen dicht unter dem Schmelzpunkt zu pressen, um seine Festigkeit zu erhöhen. Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung dieses Verfahrens zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Siliciden, Phosphiden bzw. ihren hochprozentigen Legierungen. Diese Silicide und Phosphide bzw. ihre Legierungen, in denen sie zu mehr als 40 °l., enthalten sind, zeichnen sich durch eine Reihe besonders wertvoller Eigenschaften, wie hohe Härte, Korrosionsbeständigkeit usw., aus. Die Ausnutzung dieser guten Eigenschaften war bisher jedoch stark behindert, weil die Standfestigkeit der Produkte sehr gering war und eine Verarbeitung dieser Werkstoffe als ausgeschlossen galt.
Das Verfahren, diese Eigenschaften nutzbar zu machen, besteht dabei in einer mechanischen Verformung bzw. Durchknetung bei hohen Temperaturen bzw. bei Temperaturen, die dicht unter dem Schmelzpunkt liegen. Durch eine derartige Behandlung wird insbesondere die Festigkeit dieser Verbindungen außerordentlich gesteigert. Darüber hinaus erreicht man durch ein ein- oder mehrmaliges Durchkneten bei erhöhter Temperatur eine Art Duktilisierung, so daß es möglich wird, diese Verbindungen bzw. ihre Legierungen mit Metallen auch bei niedrigen Temperaturen anschließend zu verformen.
Es ist wohl vorgeschlagen worden, Kupfer mit Siliciumgehalten bis 6 °(o bei höherer Temperatur mechanisch zu verformen. Aus dem Diagramm der Kupfer-Silicium-Legierungen ergibt sich jedoch, daß hier eine Verbindung von Kupfer und Silicium, d. h. ein Kupfersilicid, nur bei gewöhnlichen Temperaturen vorhanden ist. Bei den vorgesehenen Arbeitstemperaturen ist jedoch diese Verbindung bereits nicht mehr beständig, vielmehr liegt lediglich eine Lösung des Siliciums in Kupfer vor. Das Verfahren zur Behandlung der Kupfer-Silicium-Legierungen beruht also nicht auf einer Verformung der Verbindungen als solcher, sondern auf einer Behandlung derartiger Legierungen bei Temperaturen, bei denen die Verbindung nicht mehr vorhanden ist. Eine Behandlung von Siliciumkupfer mit höheren Gehalten an Kupfersiliciden war dagegen nicht bekannt. Wendet man nun das Verfahren gemäß Erfindung auf Kupfer-Silicium-Legierungen mit einem erheblichen Gehalt an Kupfersilicid an, so ergibt sich überraschenderweise, daß selbst Legierungen mit 1o °1o Silicium bei Temperaturen von 73o° von 15 mm auf 2 mm heruntergepreßt werden können. Ein derartig hoher Siliciumgehalt bewirkt aber, daß lediglich Verbindungen von Cu, Si bzw. Cu, Si vorliegen. Die mechanische Verformung bewirkt dabei eine bedeutende Verbesserung der Festigkeit und ermöglicht die Verwendung der Verbindungen zu den verschiedenartigsten Zwecken.
Auch Phosphorkupfer galt bisher bei Gehalten über etwa 6 °/o Phosphor weder in kaltem noch in warmem Zustande für wälzbar.
Es wurde nun gefunden, daß auch Phosphorkupfer bei einer dicht unter dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur mechanisch verarbeitet wird. Der Schmelzpunkt des Eutektikums liegt bei etwa 7o7°. Verformt man das Phosphorkupfer mit Phosphorgehalten über 6 °1o bei Temperaturen etwa zwischen 65o und 700°, so wird das Material plastisch.
Besonders überraschend ist aber, daß man es anschließend innerhalb eines ziemlich weiten Temperaturintervalls, z. B. zwischen 4oo bis 6oo° C, auf jede beliebige Dicke auswalzen kann, d. h. daß die Plastizität dann erhalten bleibt. Bei höherprozentigen Phosphorgehalten, z. B. io °f" Phosphor, ist es erforderlich, die mechanische Vorbehandlung bei den kritischen Temperaturen intensiver zu gestalten, d. h. man muß ein Pressen vorausschicken, um dann ein weiteres Herunterwalzen zu ermöglichen. Auf diese Weise kann man selbst Phosphide bis 13 % Phosphorgehalt zu dünnen Blechen auswalzen.

Claims

PATENTANSPRÜCI3E: i. Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeiten von Verbindungen von Metallen mit Silicium oder Phosphor bzw. von Legierungen von Metallen mit einem ¢o % übersteigenden Gehalt an diesen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen bzw. ihre Legierungen im Gußzustande bei hohen, vorzugsweise dicht unter dem Schmelzpunkt liegenden Temperaturen durchgeknetet werden.
2. Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch i auf Phosphorkupfer mit über .1o °1o Kupferphosphid.