DE2251909A1

DE2251909A1 - Sintermetallgegenstand sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2251909A1
Application number: DE2251909A
Authority: DE
Inventors: Terence Michael Cadle; Edwin Bruce Farmer
Original assignee: Brico Engineering Ltd
Current assignee: Federal Mogul Coventry Ltd
Priority date: 1971-10-23
Filing date: 1972-10-23
Publication date: 1973-04-26
Also published as: AU4782172A; AU466216B2; JPS5323761B2; IT966411B; JPS4850907A; DE2251909C2; SE391951B; ZA727376B; FR2157563A5; US3829295A; GB1399812A

Description

Dipl. Ing.C.Walladi

Dipl. Ing. G. Koch ^ _{0KT 1972}

Dr. T. Haibach
3 München 2

Kauflngerstr.8,Tel.24027S A2

Brico Engineering Limited,
Coventry, England, Großbritannien

Sintermetallgegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Sintermetallgegenstand aus einem mit Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis infiltrierten baw, imprägnierten Sinterskelett,.sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Bei einem derartigen Sinfcermetallgegenstand ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Sinterskeletfc die Zusammensetzung 1,5 bis 2,0 Oew.5 Nickel, 0,3 bis 0,7 % Molybdän, 1 - 2 $ Kupfer, 0,1 bis 0,3 % Kohlenstoff, insgesamt nicht mehr als 2 % Mangan, Silicium, Schwefel und Phosphor, Rest Risen ( bis auf Unreinheiten und Spurenelemente) besitzt und daß der Gegenstand nach der Imprägnierung Oberflächen" bzw.- einsätzgehärtet ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß das Sinterskelett im wesentlichen 1_;,75 % Nickel, 0,5 % Molybdän, 1,5 % Kupfer, 0,25 % Kohlenstoff aufweist,

Dia Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sinl.KFinetallgegensfcandes; danach tut vorgesehen, JjB man ein flinterskeLett der Zusammensetzung 1,5 bis 2,0 Gew.?

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Nickel, 0,3 bis 0,7 % Molybdän, 1 bis 2 Jf Kupfer, 0,1 bis 0,3 % Kohlenstoff, inagesamt nicht mehr de 2 % Mangan, Silioium, Schwefel und Phosphor, Reet Fisen (neben Unreinheiten und Spurenelementen) herstellt, daß man das Sinterskelett mit dem Kupfer bzw. der Legierung auf Kupferbesis in einer M?nge »wischen 8 Jf und 25 Jt des Skelette imprägniert bzw. infiltriert, und daß man den imprägnierten Gegenstand oberflachen- bzw. einsatzhärten

Vorzugsweise wird das Sinterskelett mit 1Ί S Kupfer o4#r einer Legierung auf Kupferbasis imprägniert bzw. infiltriert.

Im folgenden wird ein AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Sintergegenatänden beschrieben.

Es wird von einer Vorlegierung oder Teilvorlegierung in Porm eines Pulvera mit Teilchengrößen kleiner als 100 B.S. Maschenzahl und der folgenden Zusammensetzung ausgegangen:

Ni 1,5-2 %

Mo 0,3 - 0,7 %

Cu 1,0 -2,0ί Mn, Si, S, P insgesamt nicht mehr als 2 %

Pe Rest

(sämtliche Proaentangaben in der vorliegenden Beschreibung sind Gewichtsprozente).

Dieses Vorlegierungs- oder Teilvorlegierungs-Pulver wird mit 0,1 bis 0,4 % (bezogen auf das Gewicht des Vorlegierungspulvers) Kohlenstoff in Form von Graphit,und vorzugsweise mit einem kleinen Anteil,beispielsweise von 1 Jt, eines geeigneten Gleitmittels, wie beispielsweise Zinkstearat, gemischt. Die Bestandteile werden in ein tr geeigneten Mischvorrichtung gründlich durchmischt.

Diaoes Gemisch wird dann In einer geei^naten palvermetallurgischen

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Presse mit einem Druck von 30 bis k5 Brit.Tonnen/Quadratzoll verpreßt und in einer ScliutzgasatmoSphäre, beispielsweise einer reduzierenden Atmosphäre aus getrocknetem, gekrackten Ammoniak oder einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre eines endothermischen Gases, 20 big 30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 1090⁰C bie il20°C gesintert. Das Gleitmittel verflüchtigt sich während des Sinterpro2esse3„

Dieses Sint^rerzeugnis bzw. -Skelett wird sodann mit Kupfer oder einer Kupferlegierung in einer Menge von 8 bis 25 % (bezogen auf das Gewicht des Körpers) infiltriert; hierzu kann der Körper beispielsweise in eine geeignet© Form, deren Wäride über den Körper hinausragen, eingelegt und Kupfer- oder Kupferlegierungspulver zwischen den Formwandungen über den.Sinterkörper geschichtet werden. Sodann wird dar Körper in einem Ofen auf eine beträchtlich, über den Schmelzpunkt des Kupfers bzw. der Kupferlegierung liegende Temperatur erhitzt_s derart, daß das gesamte geschmolzene Kupfer bzw, die geschmolzene Kupferlegierung in die Poren des Sinterkörper^ eindringt; die Dauer der Erhitzung ist so gewählt_s daß das Kupfer bzw. die Kupferlegierung den Körper gleichmäßig und einheitlieh durchdringen kann.

Geeignete Kupferlegierungen sind Kupfer mit 3 % Kobalt oder Kupfer mit 5 % Eisen und 5 % Mangan.

Nach der Infiltration wird der Körper sodann einer Oberflächenbzw. Einsatzhärtung, beispielsweise einer Karburier-₉ Nitrier- oder irgendeiner anderweitigen bekannten Form der Kohlenstoff-Oberflächen- bzw. Einsat zMrtung unterworfen.

Bei einem speziellen Beispiel enthielt das Vorlegierungspulver 1,75 % Nickel, 0,5 % Molybdän, 1,5 K Kupfer und wurde mit 0,25 % Graphit und 1 % Zinkstereat gemischt. Nach der Sinterung in der

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oben angegebenen Weite wurde das Skelett mit 1*1 K Kupfer imprägniert.

Die Zugfestigkeit des Erzeugnissee ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle:

Zustandsbedlngungs Zugfestigkeit:

•-■•V

gesintert 27 Brit. Tonnen/Quadrateoll

gesintert und eins&tz-

gehärtet / Λ6 Brit. Tonnen/Quadratzoll

gesintert, imprägniert

und einsatzgehärtet 65 Brit. Tonnen/Quadratsoll

Wie ersichtlich, weist das Sintererzeugnis, naohdem es in der beschriebenen Weise mit Kupfer infiltriert bzw. imprägniert wurde, und nachfolgender Oberflächen- bzw. Einsatehärtung, eine wesentlich höhere Zugfestigkeit auf als; bei Oberflächen- bzw. Einsatihärtung ohne Infiltration (Imprägnierung). '.. ;

Dies steht im Gegensatz zur Erwartung; beispielsweise erhält man für eine Legierung der Zusammensetzung 10 bis 20 % Kupfer; 0,1 bis 0,5 % Kohlenstoff; Mangan, Silicium zusammen weniger als 2 %, Rest Eisen, die folgenden Werte:

Zustandbedingung: Zugfestigkeit:

gesintert 27 Brit. Tonnen/Ouadratzoll

gesintert und einsatz-

gehärtet H Brit. Tonnen/Quadratzoll

gesintert, imprägniert

und einsatzgehärtet 40 Brit. Tonnen/Quadratzoll

Anderweitige physikalische Eigenschaften von erfindungegemäßen Erzeugnissen wurden wie folgt bestimmt:

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Dichte: 7,0 bis 8,0 g/cm⁵ Querbruchmodul: 270.000 p.a.i. Schlagfestigkeit

(Charpy, kerblos) 27 Fuß Brit. Pfund.

Patentansprüche:

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Claims

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PATENTANSPRUCHS

1. Sintermetallgegenstand aus einen mit Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis infiltrierten bzw. imprägnierten Sinterskelett, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterekelett die Zusammensetzung 1,5 bis 2,0 Qew.g Nickel, 0,3 bis 0,7 % Molybdän, 1 - 2 % Kupfer, 0,1 bis 0,3 % Kohlenstoff, insgesamt nicht mehr als 2 % Mangan, Silicium, Schwefel und Phosphor, Rest Eisen (bis auf Unreinheiten und Spurenelemente), besitzt und daß der Gegenstand nach der Imprägnierung oberflächen- bzw. einsatzgehärtet 1st.

2. Sintermetallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterskelett im wesentlichen 1,75 t Nickel, 0,5 % Molybdän, 1,5 % Kupfer, 0,25 % Kohlenstoff aufweist.

3· Sintermetallgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß der Anteil der Kupfer- bzw. Kupferlegierungsimprägnierung 8 bis 25 Gew. Ji des Skeletts beträgt.

4. Sintermetallgegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit 14 Qew.f Kupfer oder Kupferlegierung imprägniert ist.

5. Sintermetallgegenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er duroh Aufkohlen oberflächengehärtet ist.

6. Sintermetallgegenstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Nitrierhärtung oberflächengehärtet ist.

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— H "

7. Verfahren stir Herstellung eines Sintermetallgegenstandes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nan ein Sinterskelett der Zusammensetsung 1,5 bis 2,0 Gew.% Nickel, 0,3 bis 0,7 % Molybdän, 1 bis 2 Ji Kupfer, 0,1 bis 0,3 % Kohlenstoff, insgesamt nicht mehr als 2 % Mangan, Silicium, Schwefel und Phosphor, Rest Eisen (neben Unreinheiten und Spurenelementen) herstellt, daß man das Sinterskelett mit dem Kupfer bzw. der Legierung auf Kupferbasis in einer Menge zwischen 8 % und 25 % des Skeletts imprägniert bzw. infiltriert, und daß man den imprägnierten Gegenstand oberflächen- bzw. einsatzhärtet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Skelett aus einer pulverförmigen Vorlegierung oder Teilvorlegierung der Bestandteile zusammensintert..

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vorlegierungspulver mit der erforderlichen Menge Graphit mischt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß man das Vorlegierungspulver mit i % Zinkstearat mischt.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennseichnet, daß man ein Vorlegierungs- oder Teilvorlegierungspulver mit Korngrößen kleiner als Maschenzahl 100 (British Standard) verwendet.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch vor dem Sintern mit 30 bis Il5 Brit. Tonnen/Quadrat zoll verpreßt,

13« Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Gemisches nach

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ORiOtNAL INSPECTED

Pressung in einer reduzierenden Atmosphäre aus getrocknetem gekracktem Ammoniak oder einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre eines endothermischen Gases erfolgt.

Ι.Ί. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Gemisches 20 bis 30 Minuten bei einer Temperatur im Bereich von 1090⁰C bis 1120⁰C erfolgt.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 1*1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand durch Aufkohlen oberflächenhärtet.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis Ik_t dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand durch Nitrierhärtung oberflächenhärtet.

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ORIGINAL INSPECTED