DE69909812T2 - Verschleissfeste Kupferlegierung für Auftragsschweissen auf Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Verschleissfeste Kupferlegierung für Auftragsschweissen auf Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine verschleißfeste Kupferlegierung.
  • Diese Erfindung betrifft ebenfalls Auftragsschweißen einer Kupferlegierung zur Erzeugung eines Ventilsitzes in einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors.
  • Ein Verfahren zur Erzeugung eines Ventilsitzes für ein Einlaßventil oder Austrittsventil eines Verbrennungsmotors ist bekannt, bei dem Kupferlegierungspulver durch einen Laserstrahl aufgelöst und auf einem Zylinderkopfgrundmetall entlang eines Randes einer Einlaßöffnung oder Austrittsöfnung angesammelt wird.
  • Als ein Beispiel einer derartigen pulverförmigen Legierung offenbart JP-A-08-35027, veröffentlicht durch das japanische Patentamt 1996, ein Pulvermaterial aus einer Kupferlegierung, die in der Hochtemperaturvenchleißbeständigkeit ausgezeichnet ist.
  • Gemäß Tests, die von den Erfindern durchgeführt wurden, zeigte ein unter Verwendung dieses Pulvermaterials erzeugter Ventilsitz überlegene Verschleißfestigkeit, aber sporadisch traten nach der Schweißaufbringung Mikrorisse in dem Ventilsitz auf.
  • JP-A-02-179839 offenbart eine heiß verarbeitbare Kupferlegierung, enthaltend 3–10 Gew.-% Ni, 0,7–2,5 Gew.-% Si, 2–6 Gew.-% Al, 0,1–1,0 Gew.-% Cr und gegebenenfalls 0,05–0,5 Gew.-% mindestens eines von Zr, Ti und Nb.
  • EP-A-344 310 offenbart eine abriebfeste Kupferlegierung mit 1 bis 5% Ni, 0,2 bis 5% Si und mindestens einem Anteil von bis zu 1% B, bis zu 2% P und bis zu 3% Mn.
  • Es wäre wünschenswert, imstande zu sein, eine verschleißfeste Kupferlegierung bereitzustellen, in der sich selten Mikrorisse bilden. Es wäre ebenfalls wünschenswert, imstande zu sein, die Qualität eines Ventilsitzes eines Verbrennungsmotor zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine verchleißfeste Kupferlegierung bereit, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1–7 angegeben ist.
  • Die Basis der Erfindung ist eine abriebfeste Kupferlegierung, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si) und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) besteht.
  • Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe) und 1,5 Gew.% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe), 1–5 Gew.-% Chrom und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 1–5 Gew.-% Chrom, 0,5–0,9 Gew.-% Aluminium (Al) und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe), 0,5–0,9 Gew.% Aluminium (Al), 5–15 Gew.-% Cobalt (Co) und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal(Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe), 0,1–1,0 Gew.% Phosphor (P) und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine abriebfeste Kupferlegierung bereit, die aus Kupfer (Cu), 6–9 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si), 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe), 1–5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,5 – 0,9 Gew.-% Aluminium (Al), 0,1 – 1,0 Gew.-% Phosphor (P), 1– 10 Gew.-% Mangan (Mn), 0,01–0,1 Gew.-% Seltenerdmetall und 1–5 Gew.-% eines Materials besteht, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal(Ta), Niobium (Nb) und Vanadium (V) ausgewählt ist.
  • Die vorstehenden Kupferlegierungen werden vorzugsweise in der Form von Pulver zum Auftragsschweißen unter Verwendung eines Laserstrahls bereitgestellt.
  • Ein derartiges Auftragsschweißen wird vorzugsweise zuw Erzeugung eines Ventilsitzes von Einlaßund Austrittsventilen verwendet, die in einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeordnet sind.
  • Die Einzelheiten ebenso wie weitere Kennzeichen und Vorteile dieser Erfindung werden in der übrigen Beschreibung angegeben und werden in den begleitenden Zeichnungen gezeigt.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Anteils eines Ventilsitzes eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors.
  • 2 ist eine Tabelle, die die Zusammensetzung von Proben der Kupferlegierungspulvermaterialien zeigt, die von den Erfindern vorgeschlagen werden, wobei nur die Proben #13–15 gemäß dieser Erfindung sind.
  • 3 ist eine Tabelle, die die Zusammensetzung von Vergleichsproben zeigt, die von den Erfindern zum Zweck des Vergleichs angegeben werden.
  • 4 ist eine Tabelle, die die charakteristischen Eigenschaften der Ventilsitze zeigt, die aus den Pulvennaterialien der 2 hergestellt sind.
  • 5 ist eine Tabelle, die die charakteristischen Eigenschaften der Ventilsitze zeigt, die aus den Pulvermaterialien der 3 hergestellt sind.
  • Bezugnehmend auf 1 der Zeichnungen sind Ventilsitze 2 für Einlaßventile und Austrittsventile in einem Zylinderkopf 1 eines Verbrennungsmotors erzeugt. Der Ventilsitz 2 ist durch Auftragsschweißen von Kupferlegierungspulver 4 mit der Zusammensetzung der Proben #1–#15 in 2 in dem Rand einer Öffnung 3 in dem Grundmaterial des vorgefertigten Zylinderkopfs 1 erzeugt.
  • Das Kupferlegierungspulver 4 wird von einer Pulverzuführungsdüse 5 auf den Rand der Öffnung 3 geliefert.
  • Der Aufbau aus Kupferlegierung wird mit einer Dicke von 3 mm oder mehr auf dem Rand des Lochs 3 erzeugt, indem dieses Pulver durch einen Laserstrahl aus einem Kohlendioxid-Laserelement 6 unter den folgenden Bedingungen bestrahlt wird.
    Laserausgangsleistung = 5,0 kW
    Arbeitsgeschwindigkeit = 1,0 m/min
    Schutzgas = Ar
    Schutzgasströmungsgeschwindigkeit = 20 Liter/min
  • Das Grundmetall des Zylinderkopfs 1 wird in einer Al-Cu-Mg-Legierung, spezifiziert durch AC2A, gegossen, welche eine Aluminiumgußlegierung, spezifiziert durch JIS-H-5202, ist. Dieser Zylinderkopf 1 ist für einen Vier-Zylinder-Reihenmotor mit oben liegenden Doppelnocken (DOHC) und umfaßt in jedem Zylinder vier Löcher 3 für Einlaßventile und Austrittsventile.
  • Das Kupferlegierungspulver 4 wird wie folgt erzeugt. Zuerst wird geschmolzene Kupferlegierung entsprechend einer der Proben #1–#15 (#13–#15 sind Vergleichsproben), angegeben in der Tabelle der 2, in einem Graphittopf eines Hochfrequenzinduktionsofens hergestellt. Danach läßt man die geschmolzene Kupferlegierung vom Boden des Topfes abfließen, und „Gaszerstäubung" wird durchgeführt, wobei ein Gas in die geschmolzene Kupferlegierung, welche abfließt, geblasen wird, um die Legierung zu einem Pulver zu pulverisieren. Entwässerung, Entgasung und Klassierung der Teilchen wird dann durchgeführt, um ein Pulver für Schweißaufbringung zu erhalten.
  • Ein allgemeines Kennzeichen der in den Proben #1–#15 der 2 angegebenen Kupferlegierungspulver ist, daß sie 6–15 Gew.-% Nickel (Ni), 1–5 Gew.-% Silicium (Si) und 1–5 Gew.-% von mindestens einem von Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) umfassen.
  • Nickel (Ni) ist ein nützliches Element für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Ventilsitzes 2.
  • Indem Nickel (Ni) auf 9 Gew.-% oder weniger herabdrückt wird, können sporadisch in der Schweißaufbringungsschicht erzeugte Mikrorisse verringert werden.
  • Wenn der Gehalt an Nickel (Ni) höher als 9 Gew.-% ist, nimmt die Anzahl der Mikrorisse zu, aber durch weitere Zugabe von Phosphor (P) oder Mangan (Mn) können 9–15 Gew.-% Nickel (Ni) die Verschleißfestigkeit der Legierung verbessern, während die Anzahl von Mikrorissen in einen annehmbaren Bereich herabgedrückt wird, wie durch die Proben #13–#15 gezeigt wird. Nickel (Ni) und Silicium (Si) bewirken die Ablagerung harter Silicide, aber wenn Nickel (Ni) weniger als 6 Gew.-% ist, wird die Ablagerung harter Silicide verringert, und hohe Verschleißfestigkeit wird nicht länger erhalten.
  • Silicium (Si) ist für die Ablagerung harter Silicide erforderlich und ist für die Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Ventilsitzes 2 nützlich. Wenn der Gehalt an Silicium (Si) kleiner als 1 Gew.-% ist, nimmt die Ablagerungsmenge harter Silicide ab, aber wenn der Gehalt 5 Gew.-% überschreitet, verbessert sich die Verschleißfestigkeit nicht in starkem Maße, und Mikrorisse neigen tatsächlich dazu, sich leichter zu bilden.
  • Durch die Zugabe von 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe) oder 1–5 Gew.-% Chrom (Cr) kann die Verschleißfestigkeit verbessert werden, wie durch die Proben #4–#15 der 2 gezeigt wird. Diese beiden erhöhen die Raumtemperatwhärte und die Hochtemperaturhärte der Schweißaufbringung eines Ventilsitzes. Wenn die Zugabemenge kleiner als die vorstehend erwähnten unteren Grenzen ist, kann weder von Eisen (Fe) noch von Chrom (Cr) eine merkliche Wirkung erhalten werden. Wenn jedoch die oberen Grenzen überschritten werden, gibt es keine große Verbesserung der Härte, während sich leicht Mikrorisse bilden.
  • Wenn 0,5–0,9 Gew.-% Aluminium (Al) zugesetzt werden, wird die Raumtemperaturhärte erhöht, und es wird eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit erhalten, wie durch die Proben #6, #7 und #12– #15 gezeigt wird.
  • Wenn jedoch Aluminium (Al) weniger als 0,5 Gew.-% ist, ist die Wirkung gering. Oberhalb von 0,9 Gew.-%, z. B. bei 1–3 Gew.-%, nimmt die Raumtemperatwhärte ab und es bilden sich leicht Mikrorisse.
  • Wenn 5–15 Gew.-% Kobalt (Co) zugesetzt werden, werden Klumpen harter Silicide abgelagert und hauptsächlich wird die Raumtemperatwhärte erhöht, wie durch die Proben #7 und #10 – #12 gezeigt wird. Dies ist bei der Verbesserung der Verschleißfestigkeit eines Ventilsitzes des Austrittsventils wirksam. Wenn jedoch der Gehalt an Kobalt kleiner als 5 Gew.-% ist, ist die Wirkung gering, und wenn er 15 Gew.% überschreitet, bilden sich leicht Mikrorisse. Man beachte, daß die Proben #13–15 kein Kobalt enthalten.
  • Wenn 0,1–1,0 Gew.-% Phosphor (P) zugesetzt werden, nimmt die Viskosität ab, wenn das Pulver schmilzt, wie durch die Proben #8–#15 gezeigt wird, somit werden Klumpen harter Silicide gleichmäßig abgelagert, wenn die Schweißaufbringung durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl erzeugt wird, und die Bildung von Mikrorissen wird unterdrückt. Wenn jedoch der Gehalt an Phosphor (P) kleiner als 0,1 Gew.% ist, ist die Wirkung gering, und wenn er 1,0 Gew.-% überschreitet, wird kein weiterer Vorteil erhalten.
  • Wenn 1,0–10,0 Gew.-% Mangan (Mn) zugesetzt werden, wird die Bildung von Mikrorissen unterdrückt, wie durch die Proben #9–#12, #14 und #15 gezeigt wird. Wenn jedoch der Gehalt an Mangan (Mn) kleiner als 1 Gew.-% ist, ist die Wirkung gering, und wenn er 10 Gew.-% überschreitet, wird kein weiterer Vorteil erhalten.
  • Wenn 0,01–0,1 Gew.-% Seltenerdmetalle (REM), umfassend Mischmetall, zugesetzt werden, wird die Bildung von Mikrorissen unterdrückt, wie durch die Proben #10–#12 und #15 gezeigt wird. Wenn jedoch der Gehalt an Seltenerdmetall (REM) kleiner als 0,01 Gew.-% ist, ist die Wirkung gering, und wenn er 0,1 Gew.-% übertrifft, wird kein weiterer Vorteil erhalten.
  • Die verbleibenden Komponenten der Proben #1–#15 der 2 sind Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  • Die Erfinder haben für jede Probe 100 der Zylinderköpfe 1 vorbereitet, und Auftragsschweißen in sechzehn Öffnungen 3 in jedem der Zylinderköpfe 1 durchgeführt.
  • Auftragsschweißen wurde auch unter Verwendung der Vergleichsproben #1–#12 durchgeführt, die nicht gemäß dieser Erfindung sind und die die in 3 angegebenen Zusammensetzungen haben.
  • Vergleichsprobe #11 entspricht der Kupferlegierung, die in dem vorgenannten Hei 8-35027 des Stands der Technik offenbart ist.
  • Die Vergleichsproben #1–#10 und #12 wurden von den Erfindern für Vergleichszwecke zusammengestellt und entsprechen nicht notwendigerweise dem Stand der Technik.
  • Der Rest der Zusammensetzungen der Proben #1–#12 der 3 umfaßt ebenfalls Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  • Der durch das vorstehende Verfahren erhaltene Zylinderkopf 1 wurde durch mechanische Bearbeitung auf vorbestimmte Abmessungen und Oberflächenrauhigkeit fertiggestellt.
  • Zwanzig der Zylinderköpfe 1, die jeweils sechzehn Ventilsitze haben, die so unter Verwendung des gleichen Pulvers erzeugt wurden, wurden entsprechend jeder der vorstehenden Proben und Vergleichsproben ausgewählt, und die Anzahl der Mikrorisse wurde untersucht, indem eine Farbkontrolle auf der Schweißaufbringungsschicht von insgesamt 320 der Löcher 3 für jeden Fall durchgeführt wurde.
  • Die Ergebnisse sind in den 4 und 5 angegeben.
  • Die Vickers-Härte der Schweißaufbringung, die eine signifikante wechselseitige Beziehung mit der Verschleißfestigkeit des erzeugten Ventilsitzes hat, wurde bei Raumtemperatur und bei einer hohen Temperatur von 400°C gemessen.
  • Was die Proben #1–#3 und Vergleichsproben #1–#4, die eine Vickers-Härte von weniger als Hv150 haben, anbetrifft, wurde die Schweißaufbringung nur in dem Ventilsitz des Einlaßventils durchgeführt.
  • Die Ergebnisse der Messungen sind in den 4 und 5 angegeben.
  • Für jede Probe und Vergleichsprobe wurden Zylinderköpfe, bei denen keine Mikrorisse gefunden worden waren, dem folgenden Motortest unterworfen.
    Motor = 1998-cm3-Vierrylinder-DOHC-Reihenmotor
    Kraftstoff= reguläres reines Benzin
    Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors = 6000 U/min
    Material des Einlaßventils = hitzebeständiger Stahl entsprechend JIS SUH11
    Material des Austrittsventils = hitzebeständiger Stahl entsprechend JIS SUH36
    Motorbelastung (Drosselklappenöffnung) = 4/4
    Testzeit = 100 Stunden
  • Nach dem Test wurde die Verschleißtiefe des Ventilsitzes und der Ventildichtungsfläche gemessen.
  • Die Meßergebnisse sind in den 4 und 5 angegeben.
  • Aus den Testergebnissen verringerte sich die Anzahl der Ventilsitze mit Mikrorissen für die Proben #1–#15 im Vergleich mit den Vergleichsproben #1–#12.
  • Die Tiefe des Verschleißes des Ventilsitzes und der Ventildichtungsfläche nach dem Motortest war für die Proben #1–#15 ebenfalls kleiner als für die Vergleichsproben #1–#12.
  • Bei einem Ventilsitz, erzeugt unter Verwendung der Proben #1–#15, war die äußere Erscheinung der Reibungsgleitteile fast glatt, und es wurden keine Verschleißdefekte oder Gruben, die einen Verlust an Verschlußdichtigkeit des Ventilsitzes bewirken würden, beobachtet.
  • Andererseits war für die Vergleichsprobe #1, bei der der Gehalt an Nickel (Ni) kleiner als 6 Gew.% war, die Härte Hv200 bei Raumtemperatur außerordentlich niedrig, und die Verschleißtiefe des Ventilsitzes war sehr hoch, da die Verschleißfestigkeit unvollkommen war.
  • Die Verschleißtiefe der Ventildichtungsfläche war wegen wiederholten Klebens und Ablösens des Abriebpulvers auf der Ventildichtungsfläche ebenfalls groß.
  • In einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #2, bei der der Gehalt an Nickel (Ni) 10 Gew.-% oder mehr war und weder Phosphor (P) noch Mangan (Mn) vorhanden waren, gab es eine große Anzahl von Mikrorissen, und die Verschleißtiefen des Ventilsitzes und der Ventildichtungsfläche aufgrund des Tests waren hoch. Weiterhin wurde in einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #12, bei der Phosphor (P) und Mangan (Mn) zugesetzt sind, aber der Gehalt an Nickel (Ni) 15 Gew.-% überschreitet, hohe Verschleißfestigkeit erhalten, aber eine beträchtliche Anzahl der Ventilsitze hatte Mikrorisse.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #3, bei der der Gehalt an Molybdän (Mo) und Wolfram (W) kleiner als 1 Gew.-% war, gab es wenig Ablagerung harter Silicide, und angemessene Verschleißfestigkeit wurde nicht erhalten. Dieser Ventilsitz hatte deshalb eine große Verschleißtiefe, und eine ringförmige Rille wurde in dem Ventilsitz erzeugt. Die Verschleißtiefe der entsprechenden Ventildichtungsfläche war ebenfalls hoch.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #4, bei der die Gesamtmenge an Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) 5% überschritt, gab es eine große Anzahl von Mikrorissen, wie im Fall des Ventilsitzes gemäß der Vergleichsprobe 2. Obgleich Motortests durchgeführt wurden, bei denen Zylinderköpfe verwendet wurden, in denen keine Mikrorisse entdeckt worden waren, war die Verschleißtiefe des Ventilsitzes und der Ventildichtungsfläche aufgrund des Tests hoch.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe 5, bei der der Gehalt an Eisen (Fe) 1,5% überschritt und der Gehalt an Chrom (Cr) 5% überschritt, war die Verschleißtiefe des Ventilsitzes groß wie im Fall der Ventilsitze gemäß den Vergleichsproben #2 und #4.
  • Es hat den Anschein, daß ein hoher Gehalt an Eisen (Fe) oder Chrom (Cr) bei der Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit nicht wirksam ist.
  • Für einen Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #6, bei der der Gehalt an Aluminium (Al) 1,3% betrug, wurde das gleiche Ergebnis erhalten wie für die Ventilsitze gemäß den Vergleichsproben #2 und #4.
  • Die Anzahl der Mikrorisse war für diese Vergleichsprobe #6 am höchsten. Bei dem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #6 fiel die Hochtemperaturhärte im Vergleich zu der Raumtemperaturhärte beträchtlich, wie in 5 angegeben ist. Deshalb war die Verschleißtiefe des Ventilsitzes und der Ventildichtungsfläche des Austrittsventils, das eine hohe Temperatur erreicht, ziemlich groß.
  • Für einen Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #7, bei der der Gehalt an Kobalt (Co) 15 Gew.-% überschritt, wurden die gleichen charakteristischen Eigenschaften erhalten wie für einen Ventilsitz gemäß den Vergleichsproben #2, #4, #5 und #6.
  • Die Vergleichsprobe #8 war ein Kupferlegierungspulver, bei dem der Gehalt an Nickel (Ni), Silicium (Si), Molybdän (Mo), Eisen (Fe) und Chrom (Cr) der der Kupferlegierung gemäß dieser Erfindung war, zu der weniger als 0,1% Phosphor (P), weniger als 1% Mangan (Mn) und weniger als 0,01% Seltene Erden (REM) zugesetzt worden waren.
  • In einem Ventilsitz, der unter Verwendung dieses Kupferlegierungspulvers erzeugt wurde, gab es keine besondere Abnahme der Verschleißfestigkeit, aber es gab zahlreiche Mikrorisse.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe #9 mit einer zu der von Vergleichsprobe #8 identischen Zusammensetzung, in der der Gehalt an Phosphor (P) auf mehr als 1,0 Gew.-% erhöht worden war, gab es wenig Mikrorisse, aber die Verschleißfestigkeit war nicht hoch genug.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe 10 mit einer zu der von Vergleichsprobe 8 identischen Zusammensetzung, in der der Gehalt an Mangan (Mn) auf mehr als 1,0 Gew.-% erhöht worden war, gab es ebenfalls keine große Verbesserung im Vergleich zu Vergleichsprobe 8.
  • Bei einem Ventilsitz gemäß der Vergleichsprobe 11, entsprechend der Kupferlegierung, die in Tokkai Hei 8-35027 des obenerwähnten Stands der Technik offenbart ist, gab es eine beträchtliche Anzahl von Mikrorissen.
  • In einem Ventilsitz, erzeugt mit der Kupferlegierung der Proben #1–#12 gemäß der vorliegenden Erfindung, wurde eine ausgezeichnete Qualität sowohl hinsichtlich der Anzahl der Mikrorisse als auch der Verschleißtiefe erhalten.

Claims (10)

  1. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); wahlweise 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); wahlweise 0,01–0,1 Gew.-% eines Seltenerdmetalls; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  2. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe) wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); wahlweise 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); wahlweise 0,01–0,1 Gew.-% eines Seltenerdmetalls; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  3. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe) 1–5 Gew.-% Chrom (Cr); wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); wahlweise 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); wahlweise 0,01–0,1 Gew.-% eines Seltenerdmetalls; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  4. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; 1–5 Gew.-% Chrom (Cr); 0,5–0,9 Gew.-% Aluminium (Al); wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); wahlweise 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); wahlweise 0,01–0,1 Gew.-% eines Seltenerdmetalls; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  5. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; wahlweise 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe) wahlweise 0,5–0,9 Gew.-% Aluminium (Al); wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  6. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0,1–1,0 Gew.-% Phosphor (P); wahlweise 5–15 Gew.-% Kobalt (Co); wahlweise 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); wahlweise 0,01–0,1 Gew.-% eines Seltenerdmetalls; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  7. Abriebfeste Kupferlegierung, bestehend aus: 6–9 Gew.-% Nickel (Ni); 1–5 Gew.-% Silicium (Si); 1–5 Gew.-% eines Materials, das unter Molybdän (Mo), Wolfram (W), Tantal (Ta), Niob (Nb) und Vanadium (V) oder einer Kombination davon ausgewählt ist; wahlweise: 0,5–1,5 Gew.-% Eisen (Fe), 1–5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,5–0,9 Gew.-% Aluminium (Al), 5–15 Gew.-% Kobalt (Co), 0,1–1,0 Gew.-% Phosphor (P), 1–10 Gew.-% Mangan (Mn); 0,01–0,1 Gew.-% Seltenerdmetall; und im übrigen aus Kupfer (Cu) und Verunreinigungen.
  8. Abriebfeste Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Pulvers.
  9. Verfahren zum Auftragschweißen, bei dem ein Kupferlegierungspulver durch einen Laserstrahl bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferlegierungspulver eine abriebfeste Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
  10. Motorzylinderkopf mit einem Ventilsitz, der mit einer abriebfesten Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 plattiert ist.
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