DE2120260A1 - Reibwerkstoff auf Basis von Sinterbronze - Google Patents
Reibwerkstoff auf Basis von SinterbronzeInfo
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Description
Anmelderin Jurid Werke GmbH
Glinde bei Hamburg
Akte 230
Akte 230
meine Akte 711/71
Reibwerkstoff auf Basis von Sinterbronze
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibwerkstoff mit hohem Reibwert, geringem Verschleiß und geringster Korrosionsanfälligkeit.
Reibwerkstoffe mit hohem Reibwert und geringem Verschleiß sind bekannt, z.B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 533 278
der Anmelderin. Diese Reibwerkstoffe sind auf. Basis von Sintereisen
aufgebaut und haben neben ihren guten Reibeigenschaften den Nachteil, dass sie nicht frei von Korrosionsanfälligkeit
sind, so dass ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt sind.
Geringe Korrosionsanfälligkeit weisen die bekannten Reibwerkstoffe
auf Basis von Bronze auf. In diesen sind jedoch zur Erzielung ausreichend hoher Reibbeiwerte als sogenannte Reibstützer
z.B. Quarzsand, Korund, Silikate und andere Oxyde eingebaut, die zwar den Eigenverschleiß der Werkstoffe ver-
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mindern, aber - was nachteilig ist - zu Gegenangriff führen,
d.h. der Verschleiss des Gegenwerkstoffes, z.B. des Bremstrommel- bzw. Brems Scheibenwerkstoffes wird unverhältnismässig
gross bei Einsatz dieser Reibwerkstoffe in z.B. Kraftfahrzeugen, wo normalerweise als Gegenwerkstoff Grauguss, Temperguss
oder Stahlguss verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reibwerkstoff zu schaffen, der unter den gleichen Einsatζbedingungen gute
Reibeigenschaften, jedoch keine nennenswerte Korrosion aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels des erfindungsgemäßen Reibwerkstoffes
auf Basis von Sinterbronze mit einem Zusatz von Titan und/oder einem Metall aus der VI., VII. und/oder VIII.
Gruppe des Periodischen Systems von 4 - 15 % und einem Zusatz
an Graphit von 5 - 25 % und an Kupfer oder einer der bekannten
Bronzen mit Ausnahme der binären Bleibronzen von 60 - 91 %,
welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Graphit darin zu 20 - 8O % aus Kunstgraphit, Rest Naturgraphit, besteht.
Wie überraschend gefunden wurde, ist es bei einem solchen Sinterbronze-Reibwerkstoff
möglich, hervorragende Reibeigenschaften, die gegenüber sonstigen Bronzen wesentlich verbessert sind, dadurch
zu erreichen, daß man in Verbindung mit Naturgraphit Kunstgraphit in dem angegebenen Mengenverhältnis einsetzt.
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Wenn in einem Reibwerkstoff die anteilige Kunstgraphitmenge bei sonst gleichen Verhältnissen kleiner als erfindungsgemäß
angegeben, also kleiner als 20$ des Graphits, gewählt wird,
dann wird der Reibwert zu niedrig und der Werkstoff ist außerdem nur schlecht sinterbar«. Wenn man den Anteil an Kunstgraphit
höher als 80 % wählt, dann machen sich ungünstige Reibeigenschaften
bemerkbar, es tritt z.B. das als "stick-slip" bekannte Verhalten auf.
Als besonders zweckmäßig wird Elektrographit, insbesondere hartgebrannter
Elektrographit als Kunstgraphit für den erfindungsgemäßen Reibwerkstoff vorgesehen; der Naturgraphit ist vorteilhaft
lamellarer Graphit. Sowohl Kunstgraphit als auch Naturgraphit sollten vorteilhaft in einer Teilchengröße von
60 - 800 /um vorliegen.
Elektrographite haben bekanntermaßen relativ hohe Reibwerte
(/U= grosser als 0,3 )* verglichen mit Naturgraphit ( Ai =
kleiner als 0,16). Die sogenannten hartgebrannten Elektrographite, die gegenüber dem normalen Elektrographit eine 7-8 mal
größere Härte aufweisen, haben besonders hohe Reibwerte und sehr niedrigen Verschleiss. Wie gefunden wurde, eignen sie sich in
Verbindung mit Naturgraphit dazu, ohne Gegenangriff auf das Gegenmaterial, wie er bei den bekannten Reibwerkstoffen, die Oxyde
enthalten, auftritt, als Bestandteil der erfindungsgemäßen Reibwerkstoffe.
Wie festgestellt wurde, bedarf es der angegebenen Mengenverhältnisse
von Elektrographit zu Naturgraphit, d.ho es wollte ein optimales
prozentuales Mengenverhältnis Elektrographit/Naturgraphit
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von 5J5 % zu 47 % eingehalten werden, um einen erfindungsgemäßen
Reibwerkstoff mit konstant hohem Reibwert, geringem Verschleiß und niedrigstem Gegenangriff zu erhalten»
Wie weiterhin überraschend gefunden wurde, ist es durch Verwendung
einer Sinterbronze aus Cu und Co, bei welcher der Zusatz von Co zum Ca 6,25 % ausmacht, möglich, dem erfindungsgemäßen
Sinterbronze~Reibwerkstoff besonders ausgezeichnete Reibeigenschaften
zu verleihen« Sehr gute Werte wurden .erhalten mit einem
erfindungsgemäßen Reibwerkstoff folgender Zusammensetzung:
Kupfer 80 % (Korngröße 5 - 80/Um),
Kobalt 5 % tKorngröße I5 - 55/UnO,
Kunstgraphit 8 i> (Korngröße 100 - ^OOyum),
lamellarer Naturgraphit 7 % (Korngröße 100 - 300/Um).
Ein so zusammengesetzter erfindungsgemäßer Reibwerkstoff zeigte auf einem Teilbelagprüfstand günstigere Werte, d.h. geringeren
Verschleiß und besonders gleichmäßigen Reibwertverlauf, gegenüber solchen Reibwerkstoffen mit Bronzen, bei denen anstelle von
Kobalt Wismut oder Zinn vorhanden sind» Die Anmelderin ist der Ansicht, daß diese besondere Verbesserung der Reibeigenschaften
zurückzuführen ist auf die Bildung von α-Mischkristallen, wie sie bekannterweise bei Temperaturen über rund 10000C zwischen
Kobalt und Kupfer aufzutreten pflegt, denn bei diesen Temperaturen ist Kobalt mit ca. 5 % als α-Mischkristall im Kupfer löslich.
Wahrscheinlich führt der α-Mischkristall zu einer Verminderung der an sich vom Kupfer bekannten Neigung zur sogenannten
Verschweißung bei Reibungsvorgängen.
Das Kupfer wird im erfindungsgemäßen Reibwerkstoff zweckmässig
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in einer Korngrösse von 10 - 500 /um vorzugsweise 15 - 80 /um
eingesetzt. Wenn Kobalt vorhanden ist, sollte dieses vorteilhaft in Korngrössen von J5 - 200 /Um, vorzugsweise 15 - 55 /um
vorliegen.
Der erfindungsgemässe Reibwerkstoff ist sehr einfach verarbeitbar.
Er lässt sich durch ein vergleichsweise wenig aufwendiges übliches Kaltpressverfahren fertigen. Neben den
verbesserten Gebrauchseigenschaften der erfindungsgemässen
Reibwerkstoffe best*"ehen die zusätzlichen Vorteile einer beachtlichen
Gewichtsersparnis und einer vereinfachten und damit technisch weniger aufwendigen Herstellungsmöglichkeit.
Aus folgenden Bestandteilen
Kupferpulver, Teilchengrösse 50 /um, 80 Gew.-^,
Kobaltpulver, Teilchengrösse J50 /um, 5 Gew.-^,
hartgebrannter Elektrographit
Teilchengrösse 200 /um, 8 Gew.-% und
lamellarer Naturgraphit
Teilchengrösse 250 /Um, 7 Gew.-^
wurde ein erfindungsgemässer Reibwerkstoff wie folgt hergestellt:
die pülverförmigen Bestandteile wurden miteinander vermischt und bei einem Druck von 2-4 Mp/cm kalt vorgepresst
j danach wurde bei 600 - 800 C vorgesintert. Anschliessend
wurde mit einem Druck von 2-4 Mp/cm nachgepresst und danach bei einer Temperatur von 1100 - 1200°C fertiggesintert.
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-D-
Nach dem Sintern wurde bis auf ein Restporenvolumen von weniger als 10$ bei einem Pressendruck von 2-4 Mp/cm fertiggepresst (kalibriert). Danach lag das Fertigteil vor. Dieses
hatte ein gegenüber bekannten Sinterbronze-Reibwerkstoffen niedrigeres Gewicht und einen geringeren Gegenangriff und
gegenüber bekannten Sintereisenwerkstoffen eine wesentlich erhöhte Korrosionsbeständigkeit.
Der so hergestellte erfindungsgemässe Reibwerkstoff wurde mit
üblichem Sintereisen-Reibwerkstoff im Kesternich nach dem Schwitzwasser-Wechselklima-Test
gemäss DIN 5OO17-SFW geprüft. Dazu wurden die Proben (es wurden vier Proben des gemäss Beispiel 1
hergestellten erfindungsgemässen Reibwerkstoffes und vier Proben
von üblichem Sintereisen-Reibwerkstoff untersucht) nach jeder Runde getrocknet und gewogen und die Gewichtszunahme ermittelt.
Die Werte sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen:
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| 1 | -P bO | DIN 50017 ( I | • | > Runden] | • | U | • | |
| 2 | ο k 2 Ή O <S-h |
U | U Φ | 3 | -P Φ Φ | 3 | ||
| 5 | £ >:3 | ■Ρ Φ Φ | • Ö | ■Ρ Φ Ό | •Ö | XJ1O «d O Ü •HXJ 3 |
||
| 4 | Φ U | ° _ El •Η XJ 3 |
XJtJ d ο 3 •η χι ft; |
son; | ||||
| ο iz; | 10 | O Ph | £ opt; | Φ | &ο | Φ | Φ cö · | φ |
| 11 | 70,80 | Φ <8 · | O | Φ CO · | O | |||
| CM | 12 | 70,38 | 0,21 | OfiOl | 0,35 | 71,09 | 0,41 | |
| 15 | 71,78 | 70,95 | 0,18 | 71,05 | 0,31 | 70,62 | 0,56 | |
| 72,50 | 70,51 | 0,18 | 70,60 | 0,32 | 72,05 | 0,58 | ||
| 69,40 | 71,91 | 0,21 | 72,01 | 0,30 | 72,75 | 0,55 | ||
| 69,45 | 72,65 | 0,07 | 72,72 | 0,13 | 69,50 | 0,14 | ||
| 68,70 | 69,45 | 0,05 | 69,49 | 0,10 | 69,52 | 0,10 | ||
| 69,76 | 69,49 | 0,04 | 69,52 | 0,09 | 68,77 | 0,10 | ||
| 68,73 | 0,06 | 68,76 | 0,17 | 69,89 | 0,19 | |||
| 69,80 | 69,88 | |||||||
Die Proben Nr. 1, 2, 3 und 4 bestanden aus üblichem Sintereisen-Reibwerkstoff;
die Proben Nr. 10, 11, 12 und 13 bestanden aus gemäss dem beschriebenen Beispiel hergestelltem erfindungsgemässem
Reibwerkstoff.
Die verringerte Korrosionsanfälligkeit des erfindungsgemässen
Reibwerkstoffes gegenüber dem üblichen Sintereisen-Reibwerkstoff
(beschrieben in der DAS 1 535 278 der Anmelderin) ist offensichtlich.
Es wurden ferner Proben auf einem Teilbelagseheibenbremsprüfstand
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nach einem in der Automobilindustrie üblichen Programm geprüft.
Als Gegenwerkstoff (Trommelmaterial) wurde Grauguss (GG 26)
verwendet.
Der erfindungsgemässe Reibwerkstoff hatte einen mittleren Reibwert
Ai =» 0,46, einen Eigenverschleiss von 1,7 g und einen
Abrieb "der Gegenscheibe von 0,4 g.
Ein üblicher Reibwerkstoff auf Bronzebasis, der einen Reibwert
αχ = 0,42 bei folgender Zusammensetzung
| Cu | = 74 |
| Sn | - 6 |
| Pb | » 5 |
| Fe | - 5 |
| C | - 7 |
hatte, wurde nach dem gleichen Programm geprüft, und es
ergaben sich folgende Werte:
Eigenversehleiss « 5*6 g»
Abrieb der Gegenseheibe = 6,1 g.
Eigenversehleiss « 5*6 g»
Abrieb der Gegenseheibe = 6,1 g.
Ausserdem zeigte das Gegenmaterial bei dem Vergleichswerkstoff starke Riefen, die beim erfindungsgemässen Reibwerkstoff
nicht auftraten.
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Claims (5)
- PatentansprücheReibwerkstoff auf Basis von Sinterbronze mit einem Zusatz von Titan und/oder einem Metall aus der VI., VII. und/oder VIII. Gruppe des Periodischen Systems von 4 - 15 Ji und einem Zusatz an Graphit von 5 - 25 % und an Kupfer oder einer der bekannten Bronzen mit Ausnahme der binären Bleibronzen von 60 - 91 %» dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit in dem Reibwerkstoff zu 20 - 80 % aus Kunstgraphit besteht.
- 2. Reibwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstgraphit Elektrographit und der Naturgraphit lamellarer Graphit ist.
- j5. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennaeichnet, daß der Kunstgraphit hartgebrannter Elektrographit ist.
- 4. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstgraphit und der Naturgraphit in einer Teilchengrößevon 60 - 800 /um vorliegen«,
- 5. Reibwerkstoff nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:Kupfer Kobalt Kunstgraphit80 % ( Korngröße
5 % ( Korngröße
8 % ( Korngröße■lamellarer Naturgraphit5 - 80 /um), 15 - 55 /um), 100- 300 /um),% ( Korngröße 100- ,"500 /um).209848/0 P1
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
| EI | Miscellaneous see part 3 | ||
| EILA | Invalidation of the cancellation of the patent | ||
| EF | Willingness to grant licences | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |