DE832803C - Verwendung sauerstoffreicher Metalle fuer Gleitzwecke - Google Patents

Description

• Verwendung sauerstoffreicher Metalle für Gleitzwecke 1)ie l'rfindung bezieht sich auf unlegierte und legierte Metalle mit den üblichen technischen Verutireinigungen, denen dlurchBeimischen vonSauerstoff in eutektisch feiner Verteilung hohe Laufeigenschaften bei geringer Abnutzung verliehen werden können.
• 1)ie Verwendung von sauerstoffreichen Metallen wurde bisher in der 'rechnik wegen mangelnder Verformbarkeit im kalten und warmen Zustand und geringer mechanischer Festigkeit abgelehnt. Einige Vorschläge, den Sauerstoff in Form von Rost oder Schlacken in das, Metall zu bringen, haben aus den obengenannten Gründen. zu keiner praktischen Verwendung geführt. Es ist auch vorgeschlagen #vorden, sauerstoffreiche Metallpulver zu sintern. Da aber bei diesem Verfahren die Oxyde -während des Sititerns absichtlich reduziert werden, ist im Endprodukt der Sauerstoff gar nicht mehr enthalten. Die Mängel der geringen Verformbarkeit von Metallen, die den Sauerstoff in Form von Rost, Schlacken oder in grober Verteilung enthalten, lassen sich erfindungsgemäß vermeiden, wenn man den Sauerstoff in Gehalten zulegiert, die ein eutektisches Gefüge mit seiner außerordentlic,h feinen, Verteilung der beiden Komponenten ergeben. Metalle mit eutektisch feiner Verteilung des Sauerstoffs lassen sich befriedigend kalt- und warmverformen und zeigen überraschend licohe Laufeigenschaften. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Lagerrnetallen, wie z. B. Weißmetall oder Bleibronze, haben die Lagerwerkstoffe mit Sauerstoff in eu#tektisch feinerVerteilung eine sehr hohe Wec#hselfestigkeit, die sie besonders tür hochbeanspruchte Motorenlager brauchbar machen. Da beim Legieren mit Sauerstoff in eutektisch feiner Verteilung keine Härtung des Grundgefüges auftritt, weil, wie es am Beispiel der Systeme Kupfer-Sauerstoff und Nickel-Sauerstoff am leichtesten ersichtlich ist, die Sauerstoffverbindungen im Grundmetall nicht löslich sind, vermögen #sich die erfindungsgemäßen Werkstoffe dem Wellenmaterial gut anzuschmiegen, wodurch sie unempfindlich gegen Kantenpressungen werden. Wesentlich ist ferner, daß sich die eutektisch feine Verteilung des Sauerstoffs auf über 50% des Gefüges erstreckt. Einzelne gröbere sauerstoffreiche Gefügeteile in der sonst eutektisch feinen Grundmasse haben keine nachteilige Wirkung. jedoch soll der Sauerstoff nicht das Zweifache des zur eut-ektisch feinen Verteilung benötigten Sauerstoffgehaltes überschreiten. Der Sauerstoff kann an das Grundmetall oder bei Legierungen an eine oder mehrere Legierungskomponenten gebunden sein. Bei Mehrstoffverbindungen muß der Sauerstoff nicht an das Grundmaterial gebunden sein, sondern es kann auch eine Bindung an einen weiteren Legierungsbestandteil stattfinden, der in solcher Menge zugesetzt wird" daß gerade der gesamte Sauerstoff von diesem Legierungsbestandteil gebunden wird und somit keine Härtung des Grundgefüges eintritt. Durch die Bindung des Sauerstoffs an verschiedene Legierungsbestandteile ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, Sauerstoffverbindungen verschiedener Härte und verschieden hohen Schmelzpunktes in eutektisch feiner Verteilung in den Grundwerkstoff einzubringen.
• Wie ein solch-er Werkstoff auf dem Schmelzwege hergestellt werden kann, sei am Beispiel des Kupfers erläutert. Beispielsweise setzt man Kupferschrott in einen mit saurer Auskleidung ver'sehenen Schmelzofen ein, schmilzt# den Einsatz unter oxydierender Behandlung, die aus einem Ein- oder Aufblasen von Luft in oder auf das Schmelzbad oder einer Rotation des Schmelzofens bestehen kann, so lange nieder, bis alle Verunreinigungen des Kupfers in die Schlacke übergegangen sind und dann vorn Schmelzbad entfernt werden können. Während des Oxydationsvorganges kann die Schmelze bis zu, i % 02 aufnehmen. Um den Sauerstoffgehalt auf die eutektische Menge von 0,4 0/0 0, zu reduzieren, wird durch Polen oder durch Aufbringen von Holzkohle auf das Bad der Sauerstoffgehalt auf das gewünschte Maß vermindert. Die eutektisc#he Sauerstoff-Kupfer-Schmelze wird dann unter Vermeidung weiterer Sauerstoffaufnahme in mit beispielsweise durch Calciumphosphat geschützte Kokillen vergossen. In üblicher Weise werden die Barren dann aus der Gießhitze oder nach dem Erkalten durch Schrnieden, Walzen oder Strangpressen zu Vormaterial für die Lagerherstellung weiterverarbeitet. Weiterhin ist es auch möglich, einer sauerstofffreien Schmelze Kupferoxyduil oder Kupferoxyd mit 0,40/0 02 in Pulverform beizufügen, um ohne weiteres Zutun zu dem Endprodukt mit eutektisch feiner Verteilung des Sauerstoffs zu komm-en. Mau, kann aber auch beispielsweise reines Elektro'-lytIkupfer einsetzen und die oxydierende Behandlung nur so lange fortsetzen, bis der eutektische Sauerstoffg,chalt erreicht ist. Die weitere Verarbeitung erfolgt dann wie oben geschildert. Für die Herstellung erfindungsgemäßer Werkstücke aus Kupfer soll der Sau-erstoffgehalt 0,2% nicht unterschreiten und o,8 % nicht üb-erschreiten. Durch Einbringen von beispielsweise Blei oder Eisen in das geschmolzene sauerstoffhaltige Kupfer in solcher Menge, daß der Sauerstoffgehalt des Grundmaterials gerade abgebunden wird, können im Endprodukt Sauerstoffverbindungen v#ersc,hieden hoher Härte und vcrsctliieden hohen Schmelzpunktes erhalten werden. Ferner kann man einer sauerstofffreien Kupferschmelzc z. B. Eisenoxyd oder Bleioxyd in Pulverform beimischen und durch mechanische Hilfsmittel, wie z. B. Umrühren oder Beschallung der Schmelze mit Ultraschall, für eine feine Verteilung der Zusätze im Gußbarren sorgen.
• Außer der Herstellung auf dem Schmelzwege lassen sich Werkstoffe für Gleitzwecke mit eutelktisch feiner Verteilung des Sauerstoffs auch durch Sintern oder durch Sintern mit anschließender Diffusion erzeugen. Beim Sintern ist die eutektisch feine Verteilung des Sauerstoffs durch entsprechende Feinheit der zu mischenden Komponenten mit den bekannten Verfahren der Sintertechnik her-zustellen. Sauerstofffreie Sinterkörper können durch Diffusion mit feinverteiltem Sauerstoff angereichert werden, indem man zunächst von einem aus feinem NIetallpulver hergestellten Preßling ausgeht und diesen beispielsweise kurzzeitig durch Hochfrequenzstrom bis unter den Schmelzpunkt erhitzt, wodurch auch der Sauerstoff in feiner Verteilung radial ins Inn#ere der feinen Metallkörper eindringt. Die gleichfalls eingetretene Oberflächenoxydation kann durch eine entsprechende Reduktion wieder beseitigt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung von Metallen und Legierungen mit den üblichen technischen Verunreinigungen und einem auf dem Schmelzwege eingebrachten Sauerstoffgehalt, der in eutektisch feinerVerteilung vorliegt, insbesondere Kupfer-Sauerstoff- und Nickel-Sauerst#off-Legierungen für auf Gleitung, Reibung und Verschleiß beanspruchte Werkstücke.
2. 2. Verwendung von sauerstoffhaltigen Werkstoffen nach Anspruch i, deren Sauerstoffgehalt den zur reineutektisch feinen Verteilung benötigten Cychalt nicht mehr als 500/0 unterschreitet und nicht mehr als 2oo% überschreitet, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 3. Verwendung von sauerstoffreichen Metal * len nach Anspruch 2, den-en ein weiterer Legierungsbestandteil in solcher Höhe zugefügt ist, daß der Sauerstoffgehalt des Grundmaterials gerade abgebunden ist, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 4. Verwendung eines Werkstoffes nach Anspruch 3, dessen Sauerstoffverbindunig eine vom Gruridwerkstoff verschiedene Härte aufweist, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 5. Verwendung eines Werkstoffes, nach Anspruch 3, dessen Sauerstoffverbindung einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Grundwerkstoff bat, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 6. Verwendung von Werkstoffen nach den Ansprüchen i bis 5, die aus Metallpulver hergestellt und auf dem Sinterwege mit dem üblichen Porenvolumen weiterverarbeitet worden sind, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 7. Verwendung von Werkstoffen nach Anspruch 6, deren Poren mit metallischen oder nichtmetallischen Stoffen, die im Grundmetall -nicht löslich sind und einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall haben, ausgefüllt sind, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. 8. Verwendung von Werkstoffen, bei denen der Grundwerkstoff durch Sintern mit einem gewissen Porenvolumen hergestellt und dann auf dem Diffusionsweg, durch Erhitzen kurz unterhalb des Schmelzpunktes, mit Sauerstoff angereichert ist, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. g. Verwendung von Werkstoffen nach Anspruch 6, bei denen die bei Sinterwerkstoffen sonst üblichen Poren durch Didhtpr-essen be- seitigt sind, für den im Anspruch i angegebenen Zweck.