DE764372C

DE764372C - Kupfer-Zinklegierung

Info

Publication number: DE764372C
Application number: DEV36629D
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr Vaders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-04-07
Filing date: 1940-04-07
Publication date: 1952-09-29

Description

Kupfer-Zinklegierung Der Ersatz zinnhaltiger Kupferlegierungen durch zinnfreie Legierungen mit einer Reihe von anderen Legierungsbestandteilen ist in den letzten Io bis 2o Jahren ein Problem ge wesen, für das die verschiedensten Lösungen empfohlen, worden sind.
Da die Kupfer-Zinnlegierungen, d. h. also die Bronzen, für zahlreiche Zwecke Verwendung gefunden haben und noch finden, mußten auch viele zinnfreie Legierungen entwickelt werden, die an die Stelle der teuereren zinnhaltigen Legierungen treten sollten. Diese neuen Legierungen erreichen aber nur zum Teil die guten Eigenschaften der Kupfer-Zinnlegierungen.
Wohl das wichtigste Gebiet, auf dem zinnhaltige Kupferlegierungen vorherrschend waren; ist dass der Lager. Wenn auch inzwischen einige zinkhaltige Kupferlegierungen für Lagerzwecke, Verwendung finden, so glaubt man auch heute noch, daß bei schwerbelasteten Lagern und vor allen Dingen auch bei hohen Geschwvindigkeiten der Welle nur Kupfer-Zinnlegierungen mit mindestens 8 bis g%o Zinn verläßlich seien. Das gleiche gilt für andere auf Gleitung beanspruchte Maschinenteile, wie z. B. Schneckenräder, Zahnräder, Gleitschuhe usw.
An zinkhaltigen sind für die gleichen Zwecke vor allen Dingen solche in Vorschlag gebracht worden, die neben Silicium Mangan enthielten. Auch geringe Zusätze an Aluminium sind bei den bekannten Legierungen vorhanden. Einige dieser bekannten Legierungen enthalten auch Blei zur Erzielung besserer Gleiteigenschaften.
Von diesen bekannten Legierungen unterscheidet sich die Legierung gemäß Erfindung durch zwei wesentliche Merkmale. Sie hat erstens einen verhältnismäßig niedrigen Kupfergehalt, zweitens besitzt sie bei gleicher Wirtschaftlichkeit im Vergleich mit den bekannten Legierungen bessere Gleiteigenschaften. Der Kupfergehalt der neuen Legierung beträgt 5o bis 70% bei weiteren Zusätzen von mehr als 2 bis zu 8%ö Aluminium, o,o5 bis I,5% Silicium, mehr als 3 bis Io% Mangan, Rest Zink. Weiter können in der Legierung zugegen sein bis zu io% Blei und o,I bis 5% Eisen, Nickel und Kobalt, von denen jedes Metall einzeln oder zu mehreren zulegiert werden kann. Der Rest bestellt in jedem Fall aus Zink. Die einzelnen Zusätze müssen so erfolgen, daß die Legierung weder zu spröde wird noch ungünstige Gleiteigenschaften besitzt. Es dürfen also bei den niedrigsten Kupfergehalten nicht etwa die höchsten Gehalte an Aluminium oderSilicium vorhanden sein, sondern diese Höchstgehalte sind selbstverständlich nur bei den Höchstgehalten an Kupfer zulässig. Da Mangan und Nickel bei Kupfer-Zinklegierungen Kupfer zu ersetzen vermögen, können diese Bestandteile auch bei niedrigeren Kupfergehalten zugegen sein. Vor allen Dingen das Nickel ist in den Fällen von Bedeutung, in denen bei niedrigen Kupfergehalten verhältnismäßig hohe Bleizusätze gemacht werden sollen, da bekanntlich das Nickel die regelmäßige Verteilung des Bleies in Kupferlegierungen begünstigt. Kobalt kann hierbei ganz oder zum Teil an die Stelle von Nickel treten. Eise kann bei allen nach der Erfindung möglichen Legierungen in der Menge zugegen sein, in der es als Verunreinigung vorhanden ist.

Die Abhängigkeit der Höhe der Zusätze von Aluminium und Silicium, welche die stärksten Veränderungen bei Kupfer-Zinklegierungen nach der Erfindung hervorrufen, vom Kupfer- bzw. Zinkgehalt geht aus der nachstehenden Zusammenstellung hervor. Die einzelnen Gruppen können außerdem Mangan vorzugsweise in Höhe von o.5 bis 8% unabhängig von der jeweiligen Höhe des Kupferzusatzes enthalten, neben Eisen, Nickel und Kobalt in der beanspruchten Menge.

AI Si Mn Clu Ni Co Zn

%'a % %o %o o%o % °%o

über 2-d 0,05-I >3-8 5o-6o o Rest

- 2-4 o,o5-I >3-8 50-60 O,I-5 -

- 2-4 o,o5-I >3-8 50-6o o,I-3 -

über 2-6 o,o5-I,5 >3-8 6o-65 Rest

- 2-6 o,o5-I,5 >3- 8 6o-65 o,I-5 -

- 2-6 o,o5-I,5 >3- 8 6o-65 o,I-3 -

I

3-7 o,o5-I,5 >3-8 65-7o Rest

3-7 0,05-1,5 >3-8 65-70 o,1-5 -

3-7 0,05-1,5 > 3-8 65-70 O,1-3 -

%tahlweise Pb o -Zo 0,.0

Fe o, Z- 5 0. o

Weiter werden noch die besonderen Zusammensetzungen von Legierungen gemäß der Erfindung als Beispiele nachstehend aufgeführt.

_ Al Si Mn Cu Pb Fe Ni Co Zn

0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0

2,5 0,I 5 54 0,I-5 Rest

2,5 11,I 5 54 2 0,I-5 -

2,5 0,I 5 54 4 0,I-5 I -

3 0,I 5 54 2 0,I-5 -

3 0,I 5 54 4 0I-5 I _

4 0,05 5 53 0,I-5 -

4 0,o5 8 55 0,I-5 _

4 0,05 8 55 2 0,I-5 -

4 11,o5 8 55 4 0,I-5 I

4 0,05 8 55 6 o,I-5 2 -

2,5 0,I 3,5 55 0,I-5 -

2,5 0,I 3,5 55 2 o,I-5 _

2,5 0,I 3,5 55 4 0,I-5 I -

3 0,I 4 60 0,I-5 -

3 0,I 5 60 0,I-5 -

3 0,I 8 60 0,I-5 -

3 0,I 8 60 2 0,I-5

3 0,I 8 60 4 0,I-5

3 0,I 8 60 6 0,I-5 I,5 -

4 0,05 8 60 0,I-5 -

4 0,05 8 611 2 0,I-5 -

4 0,05 8 60 4 0,I-5 -

4 0,05 8 60 6 0,I-5 I 0,5 -

5 0,05 >3-8 60 0-6 0,I-5 0,0I-5 -

5 0,05-I >3-8 65 desgl. desgl. desgl. -

0,05-I > 3-8 70 -

3 0,5 >3-4 60 - - - -

3 0,5 >3-4 65-70 - - -

4 0,5 > 3-4 611-7o - - - -

5 0,I 8-Io 60-7o -

Die Legierungen mit höheren Aluminium-und Mangangehalten sind besonders korrosionsbeständig. Es sind zwar Legierungen ähnlicher Zusammensetzung für Zwecke, in denen es auf Korrosionsbeständigkeit ankommt, schon empfohlen worden, jedoch haben, derartige Legierungen meistens Gehalte an Aluminium und Mangan in Höhe von nur a bis 3%.

Weiter eignen sich die bleihaltigen Legierungen nach der Erfindung in besonderem Maße für die Herstellung von Lagerbuchsen aller Art auf Automaten. Der Bleizusatz hat also in diesen Legierungen nicht nur den Zweck, die, Lagereigenschaften günstig zu beeinflussen,sondern auch die Verspanbarkeit zu verbessern. Die Rohre für die Herstellung von Buchsen können entweder gegossen oder auch auf der Strangpresse gepreßt werden. Für dieses Verfahren eignen sich allerdings nur solche Legierungen, die einen geringeren Bleigehalt besitzen. Sehr gut geeignet sind die Legierungen zur Herstellung von Schleudergußkörpern wie, Ringen und Zylindern für die Herstellung solcher Buchsen, deren Durchmessec für das Strangpreßverfahren zu groß sind. Ferner können auch Preßteile aus dem Legierungen nach der Erfindung hergestellt werden, was aber die Verwendung von Legierungen mit möglichst niedrigem Bleigehalt zur Voraussetzung hat.
Die Legierungen nach der Erfindung lassen sich durch eine Wärmebehandlung so verändern, daß neben einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften auch die Gleiteigenschaften begünstigt werden. Die Wärmebehandlung besteht in einem Abschrecken der Legierungen von 7oo bis 8oo° C und einem Wiedererwärmen während mindestens 3 Stunden auf Zoo bis 5oo° C.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Legierungen, bestehend aus mehr als 2 bis zu 8% Aluminium, 11;o5 bis 1,5% Silicium, mehr als 3 his io%. Mangan, 511 bis 70°/o Kupfer, Rest Zink, vorzugsweise für die Herstellung von auf Gleitung beanspruchten Maschinenteilen, wie Lager, Schneckenräder, Zahnräder, Gleitschuhe tt. dgl. _
2. Legierungen nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen Bleizusatz bis Io% vorwiegend für den in Anspruch I genannten Zweck.
3. Legierungen nach Anspruch I und oder 2, gekennzeichnet durch einen Zusatz von o,I bis 5%o Eisen, Nickel oder Kobalt, einzeln oder zu mehreren, vorwiegend für den in Anspruch I genannten Zweck.
4. Legierungen nach Anspruch I bis 3. gekennzeichnet durch eine Wärmebehandlung, bestehend in einem Abschrecken nach Erhitzen auf 7oo bis 8oo° C, gegebenenfalls einem Wiedererwärmen über mehr als 3 Stunden hei einer Temperatur von 200 bis 500° C. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind in Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden Österreichische Patentschrift Nr. Io2 792; schweizrerische Patentschrift Nr. I48 824; britische Patentschrift Nr. 352 639; Zeitschrift für Metallkunde I923, S. 8o bis 83.