DE4101620A1 - COPPER ALLOY WITH EXCELLENT RESISTANCE TO EFFECTIVE WEAR, WEAR AND CORROSION FOR USE AS A MATERIAL FOR A SLIDE OR COAT. SLIDING ELEMENT - Google Patents
COPPER ALLOY WITH EXCELLENT RESISTANCE TO EFFECTIVE WEAR, WEAR AND CORROSION FOR USE AS A MATERIAL FOR A SLIDE OR COAT. SLIDING ELEMENTInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kupferlegierung mit überlegener Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß, Verschleiß und Korrosion, die zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignet ist. Inbesondere ist sie für Gleit- bzw. Schiebeelemente geeignet, die bei scharfen Gleit- bzw. Schiebebedingungen verwendet werden, wie z. B. die Gleitbüchsenlager von Turboladern.The invention relates to a copper alloy with superior Resistance to eating wear, wear and corrosion, for use as a material for a Sliding or sliding element is suitable. In particular is they are suitable for sliding or sliding elements, which at sharp sliding or sliding conditions are used, such as B. the Gleitbüchsenlager turbochargers.
Für Gleitbüchsenlager von Turboladern sind sind im allgemeinen die folgenden Materialien (1) bis (3) bekannt: (1) Freischneidmessing (JIS H3250), (2) Bleibronze (JIS H5115) und (3) Niederreibungshochspannungsmessing, beschrieben in JP-B2-53-44135 und JP-B2-56-11735.For Gleitbüchsenlager of turbochargers are in the Generally, the following materials (1) to (3) are known: (1) free cutting brass (JIS H3250), (2) lead bronze (JIS H5115) and (3) low-friction high-voltage brass, described in JP-B2-53-44135 and JP-B2-56-11735.
Die oben genannte Legierung (1) ist aber hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß und Ver schleiß schlechter, wenn sie unter Grenzschmierungseigen schaften verwendet wird. Die oben genannte Legierung (2) kann bei Verwendung in zersetzten Schmierölen bei hoher Temperatur keine genügend hohe Beständigkeit erreichen. Schließlich kann die Legierung (3) gegenüber einem fres senden Verschleiß keine zufriedenstellend hohe Beständig keit zeigen, was auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, ihren Bleigehalt zu erhöhen. Dies ist auf die Tatsache zu rückzuführen. daß diese Legierung eine Mikrostruktur hat, deren Matrix aus einem Gemisch aus α- und β-Phasen oder nur aus der β-Phase besteht.The abovementioned alloy (1) is however in terms of their Resistance to galling wear and ver worse when they are under boundary lubrication is used. The above alloy (2) when used in decomposed lubricating oils at high Temperature does not reach a sufficiently high resistance. Finally, the alloy (3) can be compared with a fres Wear does not send a satisfying high resistance show what is due to the difficulty to increase their lead content. This is due to the fact too recirculate. that this alloy has a microstructure, their matrix of a mixture of α- and β-phases or only consists of the β-phase.
In den letzten Jahren ist ein erheblicher Trend nach Super ladungsmotoren entstanden. Dabei müssen Gleitbüchsenlager, die in an Verbrennungsmotoren angehefteten Turboladern ver wendet werden, unter scharfen Bedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Arbeitstemperatur, der Zuführungsgeschwin digkeit von Schmieröl und der Zersetzung von Schmieröl, ar beiten.In recent years, there is a significant trend for super Charge motors emerged. Sliding sleeve bearings, the ver in turbocharged engines attached turbochargers ver be used, in harsh conditions, for example in terms of working temperature, feed rate of lubricating oil and the decomposition of lubricating oil, ar BEITEN.
Im allgemeinen werden Gleitbüchsenlager auf hohe Tempera turen, z. B. 400°C oder dergleichen, erhitzt, was auf die Wärmeübertragung von der Turbine zurückzuführen ist. Daher neigt der in Schmierölen enthaltene Schwefel, je nach der Natur des Öls und der Temperatur, dazu, sich mit dem Kupfer des Lagermaterials unter Bildung von Kupfersulfid (CuS) umzusetzen. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche des Lagermetalls eine schwarz gefärbte Schicht gebildet, die hauptsächlich aus CuS besteht. Die schwarz gefärbte Schicht wächst bei längerer Verwendung des Lagers fortschreitend an und blättert schließlich von der Lageroberfläche ab, wo durch die Lagerfunktion des Gleitbüchsenlagers schwerwie gend beeinträchtigt wird.In general, Gleitbüchsenlager to high tempera turen, z. B. 400 ° C or the like, heated, indicating the Heat transfer from the turbine is due. Therefore The sulfur contained in lubricating oils, depending on the Nature of the oil and the temperature, in addition to the copper of the bearing material to form copper sulfide (CuS) implement. This way, on the surface of the Bearing metal formed a black colored layer, the mainly composed of CuS. The black colored layer grows with prolonged use of the camp progressively and finally flips off the bearing surface where by the bearing function of Gleitbüchsenlagers schwerwie is impaired.
Weiterhin können herkömmliche Lagermaterialien beim Ein trocknen, d. h. wenn die Schmierung mit dem Schmieröl bei hoher Temperatur wie 300°C oder höher unterbrochen wird, keine zufriedenstellende Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß ergeben. So läuft - um es genauer zu erläutern - ein Turbolader mit einem Gasturbinenflügel bzw. -propeller, der durch die Energie des Abgases mit hoher Temperatur und hohem Druck angetrieben wird, und ein Kompressor, der durch den Turbinenpropeller angetrieben wird, aufgrund seiner Trägheit nach Abstoppen des Motors weiter, wodurch die Zufuhr von unter Druck gesetztem Schmieröl beendigt wird. Daher muß der Turbolader ohne Kühlung und ohne von dem Schmieröl resultierende Schmier effekte weiterlaufen. Als Ergebnis wird die in dem Turbi nengehäuse mit hoher Temperatur angestaute Wärmeenergie in Bersiche mit niedrigeren Temperaturen übermittelt, wodurch die Temperatur des Lagerteils erhöht wird. Aus diesem Grun de muß daher das Lager eine hohe Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß im eingetrockneten Zustand bei hoher Temperatur haben.Furthermore, conventional storage materials at Ein to dry, d. H. if lubrication with the lubricating oil at high temperature such as 300 ° C or higher is interrupted, no satisfactory resistance to one resulting in eating wear. This is how it works - to be more specific explain - a turbocharger with a gas turbine wing or propeller powered by the energy of the exhaust gas Temperature and high pressure is driven, and a Compressor powered by the turbine propeller is due to its inertia after stopping the engine further, whereby the supply of pressurized Lubricating oil is quit. Therefore, the turbocharger without Cooling and without resulting from the lubricating oil lubrication effects continue. As a result, the in the Turbi housing with high temperature accumulated heat energy in Bersiche transmitted with lower temperatures, thereby the temperature of the bearing part is increased. For this reason Therefore, the bearing must have a high resistance to a seizure in the dried state have high temperature.
Bislang werden hauptsächlich Bleibronzesysteme, die Kupfer. Blei und Zinn als Hauptkomponenten enthalten, und Frei schneidemessinglegierungen, die Kupfer, Zink und Blei als Hauptkomponenten enthalten, als Material für Gleitbüch senlager von Turboladern verwendet. Gleitbüchsenlager aus Legierungen des Bleibronzesystems fördern aber in uner wünschter Weise die Bildung von schwarz gefärbten Schichten aufgrund einer Umsetzung zwischen dem Schwefel des Schmier öls und dem Kupfer in der Bronze bei Eintrocknungsbedin gungen und bei hoher Temperatur von 300°C oder dgl. Dies führt zu einem raschen Verschleiß der Lageroberfläche. Andererseits zeigen Freischneidelegierungen vom Messing system, obgleich sie eine überlegene Korrosionsbestän digkeit aufweisen, eine schlechtere Affinität gegenüber dem Schmieröl nach Beendigung der Schmierung, was zu einem verhältnismäßig frühen, fressenden Verschleiß oder zu einem Festfressen führt.So far, mainly lead-bronze systems, copper. Contain lead and tin as main components, and free Cutting brass alloys containing copper, zinc and lead as Main components included, as a material for Gleitbüch used by turbochargers. Slide bush bearing off Alloys of the lead ore system promote but in uner desirably the formation of black colored layers due to a reaction between the sulfur of the smear oil and the copper in the bronze at Eindrocknungsbedin conditions and at high temperature of 300 ° C or the like. This leads to rapid wear of the bearing surface. On the other hand show Free-cutting alloys from brass system, although they have a superior corrosion resistance have a poorer affinity to the Lubricating oil after completion of lubrication, resulting in a relatively early, guzzling or wear one Seizure leads.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Kupferlegie rung zur Verfügung zu stellen, die als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignet ist und die überlegene Eigenschaften hinsichtlich des Verschleißes, des fressenden Verschleißes und der Korrosion besitzt und die scharfen Be triebsbedingungen, d. h. einem Betrieb bei hoher Gleitge schwindigkeit und hoher Temperatur bei hochkorrodierenden Bedingungen, wie sie typischerweise bei Turboladerlagern auftreten, gut widerstehen kann.The object of the invention is therefore a new copper alloy available as material for a Sliding or sliding element is suitable and the superior Features in terms of wear, guzzling Wear and corrosion and has the sharp Be operating conditions, d. H. an operation with high slip speed and high temperature at highly corrosive Conditions typically found in turbocharger bearings occur, can resist well.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine der folgenden erfindungsgemäßen Legierungen (a) bis (d) gelöst.This problem underlying the invention is achieved by one of the following inventive alloys (a) to (d) solved.
- a) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.% Silicium, 10 bis 25 Gew.% Zink, 5 bis 18 Gew.% Blei, Rest Aluminium und erschmel zungsbedingte Verunreinigungen, wobei das Blei durch die Struktur der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist, und wobei die Legierung eine Mikrostruktur hat, deren Matrix nur aus α-Phase besteht.a) One for use as a material for a sliding or Sliding element suitable copper alloy with superior Properties regarding eating wear, wear Resistance and corrosion resistance from 1.0 to 3.5 % By weight of manganese, 0.3 to 1.5% by weight of silicon, 10 to 25% by weight Zinc, 5 to 18 wt.% Lead, balance aluminum and smelt contamination caused by the lead Structure of the alloy is uniformly distributed throughout and wherein the alloy has a microstructure whose Matrix consists only of α-phase.
- b) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.-Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.-Silicium, 10 bis 25 Gew.% Zink, 5 bis 18 Gew.-Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe 0,02 bis 1,5 Gew.% Magnesium und 0,1 bis 1,5 Gew.% Tellur und Rest Kupfer und erschmelzungs bedingten Verunreinigungen, wobei das Blei durch die Struk tur der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist, und wobei die Legierung eine Mikrostruktur hat, deren Matrix nur aus α-Phase besteht.b) One for use as a material for a sliding or Sliding element suitable copper alloy with superior Properties regarding eating wear, wear Resistance and corrosion resistance from 1.0 to 3.5 Mn-manganese, 0.3 to 1.5 wt. Silicon, 10 to 25 wt.% Zinc, 5 to 18 wt. Lead, at least one component, selected from the group 0.02 to 1.5 wt.% Magnesium and 0.1 to 1.5% by weight of tellurium and balance copper and melting conditional impurities, whereby the lead through the struk is uniformly distributed throughout the alloy, and wherein the alloy has a microstructure whose matrix consists only of α-phase.
- c) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.% Silicium, 10 bis 25 Gew.% Zink, 5 bis 18 Gew.% Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe 0,5 bis 3,0 Gew.% Nickel und 0,3 bis 3,0 Gew.% Aluminium, Rest Kupfer und erschmelzungsbe dingte Verunreinigungen, wobei das Blei durch die Struktur der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist und wobei die Legierung eine Mikrostruktur hat, deren Matrix nur aus α-Phase besteht.c) One for use as a material for a sliding or Sliding element suitable copper alloy with superior Properties regarding eating wear, wear Resistance and corrosion resistance from 1.0 to 3.5 % By weight of manganese, 0.3 to 1.5% by weight of silicon, 10 to 25% by weight Zinc, 5 to 18 wt.% Lead, at least one component, selected from the group 0.5 to 3.0 wt.% Nickel and 0.3 up to 3.0% by weight aluminum, balance copper and melting caused impurities, the lead being through the structure the alloy is uniformly distributed throughout and wherein the alloy has a microstructure whose matrix only out α-phase exists.
- d) Eine zur Verwendung als Material für ein Gleit- bzw. Schiebeelement geeignete Kupferlegierung mit überlegenen Eigenschaften bezüglich fressendem Verschleiß, Verschleiß beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus 1,0 bis 3,5 Gew.% Mangan, 0,3 bis 1,5 Gew.% Silicium, 10 bis 25 Gew.% Zink, 5 bis 18 Gew.% Blei, mindestens einer Komponente, ausgewählt aus der Gruppe 0,02 bis 1,5 Gew.% Magnesium und 0,1 bis 1,5 Gew.% Tellur, mindestens einer Komponente und ausgewählt aus der Gruppe 0,5 bis 3,0 Gew.% Nickel und 0,3 bis 3,0 Gew.% Aluminium, Rest Kupfer und erschmelzungs bedingten Verunreinigungen, wobei das Blei durch die Struk tur der Legierung hindurch gleichförmig verteilt ist und wobei die Legierung eine Mikrostruktur hat, deren Matrix nur aus α-Phase besteht.d) One for use as a material for a sliding or Sliding element suitable copper alloy with superior Properties regarding eating wear, wear Resistance and corrosion resistance from 1.0 to 3.5 % By weight of manganese, 0.3 to 1.5% by weight of silicon, 10 to 25% by weight Zinc, 5 to 18 wt.% Lead, at least one component, selected from the group 0.02 to 1.5 wt.% Magnesium and 0.1 to 1.5 wt.% Tellurium, at least one component and selected from the group 0.5 to 3.0 wt.% Nickel and 0.3 up to 3.0% by weight aluminum, balance copper and melting conditional impurities, whereby the lead through the struk is uniformly distributed throughout the alloy and wherein the alloy has a microstructure whose matrix consists only of α-phase.
Nachstehend werden die Funktionen der Legierungselemente und die Gründe für die Begrenzung der einzelnen Elemente näher erläutert.Below are the functions of the alloying elements and the reasons for limiting each element explained in more detail.
Zink ist ein Element, das Festigkeit und Verschleißbestän digkeit sowie Korrosionsbeständigkeit dem Schmieröl verleiht. Der bevorzugte Gehalt dieses Elements hängt von den Zinkäquivalenten der anderen Elemente ab, sollte aber nicht weniger als 10 Gew.% betragen, da die oben beschriebenen Effekte bei Zinkgehalten von unterhalb 10 Gew.% nicht nennenswert sind. Die Zugabemenge von Blei (Pb), das herkömmlicherweise zur Verbesserung der Bestän digkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß zugesetzt wird. wird in unerwünschter Weise eingeschränkt, wenn die Struktur eine Mischphase von α und β hat. Daher muß als Regel die erfindungsgemäße Legierung eine Einphasenstruktur der α-Phase aufweisen. Damit eine Mikrostruktur aus nur α-Phase gewährleistet wird und damit die Anwesenheit der minimalen Menge, z. B. 5 Gew.% Blei in der α-Phase ermög licht wird, sollte der maximale Gehalt an Zink auf 25 Gew.% festgesetzt werden.Zinc is an element that provides strength and wear resistance and corrosion resistance of the lubricating oil gives. The preferred content of this element depends on the zinc equivalents of the other elements, but should not less than 10% by weight, since the above described effects at zinc levels below 10 % By weight are not significant. The amount of lead added (Pb), which has traditionally been used to improve the stock added to a guzzling wear becomes. is undesirably restricted when the Structure has a mixed phase of α and β. Therefore, as Typically, the alloy according to the invention has a single-phase structure have the α-phase. Thus a microstructure of only α-phase is ensured and thus the presence of the minimum amount, e.g. B. 5 wt.% Lead in the α-phase made possible light, the maximum content of zinc should be 25% by weight. be fixed.
Das Mangan setzt sich mit Silicium (Si) unter Bildung der intermetallischen Verbindung Mn5Si3 um, die hinsichtlich der Gleiteigenschaften überlegen ist, wodurch dieses Element zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und der Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß beiträgt, während ein plastischer Fluß der Matrix im Falle eines Metall-zu-Metall-Kontakts verhindert wird. Um einen nennenswerten Effekt zu erzielen, sollte das Mangan in Men gen von mindestens 1,0 Gew.% enthalten sein. Andererseits bewirkt ein über 3,5 Gew.% hinausgehender Mangangehalt eine Sättigung des Effekts und bewirkt weiterhin in unerwünsch ter Weise eine Versprödung der Legierung.The manganese reacts with silicon (Si) to form the intermetallic compound Mn 5 Si 3 , which is superior in sliding properties, thereby contributing to the improvement of wear resistance and seizure resistance, while plastic flow of the matrix in the Fall of a metal-to-metal contact is prevented. In order to achieve a significant effect, the manganese should be contained in amounts of at least 1.0% by weight. On the other hand, a manganese content exceeding 3.5% by weight causes saturation of the effect and further undesirably causes embrittlement of the alloy.
Wie bereits zum Ausdruck gebracht wurde, setzt sich das Silicium mit dem Mangan unter Bildung der intermetallischen Verbindung Mn5Si3 um, die zu einer Verbesserung der Ver schleißbeständigkeit und der Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß beiträgt. Der Gehalt an Silicium be stimmt sich entsprechend dem Gehalt an Mn5Si3, der erhalten werden soll. Das gesamte Silicium wird in die oben genannte Verbindung umgewandelt, wenn das Verhältnis von Mangan gehalt und Siliciumgehalt, ausgedrückt als Gewichtsver hältnis, 1 : 0,3 beträgt. Daher sollte der Siliciumgehalt mindestens 0,3 Gew.% betragen. Andererseits bewirkt die Zugabe von Silicium in einer Menge oberhalb der oberen Grenze von 1,5 Gew.% eine zu starke Auskristallisation von freiem Silicium, was zu einer Versprödung der Legierung führt.As already stated, the silicon reacts with the manganese to form the intermetallic compound Mn 5 Si 3 , which contributes to an improvement in the wear resistance and the resistance to galling. The content of silicon be agrees according to the content of Mn 5 Si 3 , which is to be obtained. All the silicon is converted to the above-mentioned compound when the ratio of manganese content and silicon content in terms of weight ratio is 1: 0.3. Therefore, the silicon content should be at least 0.3 wt%. On the other hand, the addition of silicon in excess of the upper limit of 1.5% by weight causes excessive crystallization of free silicon, resulting in embrittlement of the alloy.
Blei hat selbstschmierende Eigenschaften und kann durch die Reibungswärme leicht aufgeschmolzen werden, so daß es sich unter Bildung eines dünnen Films mit einer Dicke von mehre ren Mikron auf der Gleitoberfläche ausbreitet. Hierdurch wird die Beständigkeit gegenüber einem fressenden Ver schleiß in erheblichem Ausmaß verbessert, und es wird weiterhin eine gute Verarbeitbarkeit durch spanabhebende Fertigung erzielt. Damit ein dünner Bleifilm mit einer Dicke von mehreren Mikron gebildet werden kann, ist es notwendig, daß der Bleigehalt mindestens 5 Gew.% beträgt. Andererseits bewirkt eine Erhöhung des Bleigehalts eine Verminderung der Festigkeit der Legierung, so daß der maximale Bleigehalt auf 18 Gew.% festgesetzt wird. Der Bleigehalt liegt daher im Bereich zwischen 5 und 18 Gew.%.Lead has self-lubricating properties and can by the Frictional heat can be easily melted, so that it is forming a thin film with a thickness of several The micron spreads on the sliding surface. hereby the resistance to a guzzling ver It is greatly improved, and it is furthermore a good machinability through cutting Production achieved. So that a thin lead film with a Thickness of several microns can be formed, it is necessary that the lead content is at least 5 wt.%. On the other hand, an increase in the lead content causes a Reduction of the strength of the alloy, so that the maximum lead content is set at 18% by weight. The Lead content is therefore in the range between 5 and 18 wt.%.
Magnesium ist ein Element, das dazu wirksam ist, Blei gleichförmig zu dispergieren und weiterhin die Matrix zu verfestigen. Diese Effekte sind nicht nennenswert, wenn der Magnesiumgehalt unterhalb 0,02 Gew.% liegt. Andererseits bewirkt die Zugabe von Magnesium in einer Menge von mehr als 1,5 Gew.% eine zu starke Kristallisation von zwischen metallischen Verbindungen von Magnesium und Blei, wodurch der durch Blei hervorgerufene Schmiereffekt verschlechtert wird. Aus diesen Gründen ist der Magnesiumgehalt auf den Bereich von 0,02 Gew.% bis 1,5 Gew.% festgesetzt.Magnesium is an element that is effective to lead uniformly disperse and continue to add the matrix solidify. These effects are not appreciable when the Magnesium content below 0.02 wt.% Is. on the other hand causes the addition of magnesium in an amount of more than 1.5% by weight excessive crystallization of between metallic compounds of magnesium and lead, thereby the lead caused by the lubricating effect deteriorates becomes. For these reasons, the magnesium content on the Range from 0.02% by weight to 1.5% by weight.
Das Vorhandensein einer geringen Menge von Tellur fördert die gleichförmige Dispergierung von Blei und verbessert die Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber einem fressenden Verschleiß sowie die Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Diese Effekte sind jedoch nicht nennenswert, wenn der Tellurgehalt unterhalb 0.1 Gew.% liegt. Andererseits bewirkt die Zugabe von Tellur in Mengen von mehr als 1,5 Gew.% eine erhebliche Sättigung des Effekts, während die Kosten in unwirtschaftlicher Weise erhöht werden. Daher erfolgt die Zugabe von Tellur im Bereich von 0,1 bis 1,5 Gew.%.The presence of a small amount of tellurium promotes the uniform dispersion of lead and improves the Toughness and resistance to a guzzling Wear and corrosion resistance of the alloy. However, these effects are not significant when the Tellurium content below 0.1 wt.% Is. on the other hand causes the addition of tellurium in amounts of more than 1.5 % Wt. A significant saturation of the effect while the Costs are increased uneconomically. Therefore the addition of tellurium is in the range of 0.1 to 1.5 Wt.%.
Nickel festigt die Matrix, so daß die Festigkeit der Legie rung verbessert wird, während gleichzeitig die Verschleiß festigkeit erhöht wird. Nickel erhöht auch die Rekristalli sationstemperatur, so daß eine Vergrößerung der Kristall körner während des plastischen Heißverformens verhindert wird, Diese Effekte sind jedoch nicht feststellbar, wenn der Nickelgehalt unterhalb 0,5 Gew.% liegt. Andererseits beeinträchtigt die Zugabe von Nickel im Überschuß von 3 Gew.% in erheblicher Weise die Ermüdungsfestigkeit und die Schlagfestigkeit der Legierung. Aus diesen Gründen wird der Nickelgehalt im Bereich von 0,5 bis 3,0 Gew.% festgesetzt.Nickel strengthens the matrix, giving the strength of the alloy tion is improved while at the same time the wear strength is increased. Nickel also increases the Rekristalli so that an enlargement of the crystal prevents grains during the plastic hot deformation However, these effects are not detectable when the nickel content is below 0.5% by weight. on the other hand affects the addition of nickel in excess of 3 Wt% significantly the fatigue strength and the Impact resistance of the alloy. For these reasons, the Nickel content in the range of 0.5 to 3.0 wt.% Set.
Aluminium trägt ebenfalls zu einer Festigung der Matrix bei. Dieser Effekt ist jedoch nicht nennenswert, wenn der Aluminiumgehalt weniger als 0,3 Gew.% beträgt. Andererseits bewirkt ein Aluminiumgehalt von mehr als 0,3 Gew.% in uner wünschter Weise eine Versprödung und Vergröberung der Kri stallkörner. Aus diesen Gründen wird der Aluminiumgehalt im Bereich von 0,3 bis 3,0 Gew.% festgesetzt.Aluminum also contributes to strengthening the matrix at. However, this effect is not significant when the Aluminum content is less than 0.3 wt.%. on the other hand causes an aluminum content of more than 0.3 wt.% in un desirably an embrittlement and coarsening of Kri stall grains. For these reasons, the aluminum content in the Range of 0.3 to 3.0% by weight.
Nachstehend werden Beispiele für die erfindungsgemäße Legierung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigen:The following are examples of the invention Alloy with reference to the drawings closer be wrote. Show it:
Fig. 1 ein Diagramm, das zusammen mit Tabelle 4 die Durchführung des Tests auf fressenden Ver schleiß zeigt, Fig. 1 is a diagram showing, together with Table 4 to carry out the test on eating Ver wear,
Fig. 2 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Tests auf fressenden Verschleiß zeigt, FIG. 2 is a graph showing the results of the consumptive wear test; FIG.
Fig. 3 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Ver schleißfestigkeitstests zeigt, und FIG. 3 is a graph showing the results of the wear resistance test; and FIG
Fig. 4 ein Diagramm, das die Ergebnisse des Kor rosionsbeständigkeitstests zeigt. Fig. 4 is a diagram showing the results of the Cor rosionsbeständigkeitstests.
Legierungen der Zusammensetzungen Nr. 1 bis 9 gemäß Tabelle 1 wurden durch ein kontinuierliches Gießverfahren herge stellt und durch Extrudieren und Tiefziehen zu Barren mit einem Durchmesser von 35 mm verformt. Die Barren wurden in geeigneter Weise bearbeitet, um Probekörper für den Test auf fressenden Verschleiß, den Verschleißtest und den Korrosionstest zu ergeben.Alloys of compositions Nos. 1 to 9 according to Table 1 were prepared by a continuous casting process provides and by extrusion and deep drawing with bars deformed a diameter of 35 mm. The bars were in Properly processed to test specimens for the test on gnawing wear, the wear test and the To give corrosion test.
Die Bedingungen der mit diesen Probekörpern durchgeführten Tests sind in den Tabellen 2 bis 4 und der Fig. 1 gezeigt. The conditions of the tests performed on these test pieces are shown in Tables 2 to 4 and FIG .
Die Ergebnisse des Tests auf fressenden Verschleiß und des Verschleißtests sind in Fig. 2 bzw. 3 gezeigt. Repräsen tative Werte der Ergebnisse des Korrosionstests sind in Fig. 4 gezeigt.The results of the seizure and wear test are shown in Figs. 2 and 3, respectively. Representative values of the results of the corrosion test are shown in FIG .
Herkömmliche Legierungen der Zusammensetzungen Nr. 10 bis 13 gemäß Tabelle 1 wurden durch kontinuierliches Gießen, Extrudieren und Tiefziehen zu Barren mit einem Durchmesser von 35 mm verformt. Die so erhaltenen Barren wurden den gleichen Tests wie die Probekörper des Testbeispiels 1 unterworfen. Die Bedingungen dieser Tests sind in den Ta bellen 2 bis 4 und in Fig. 1 gezeigt, während die Test ergebnisse in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind.Conventional alloys of Composition Nos. 10 to 13 shown in Table 1 were formed into ingots having a diameter of 35 mm by continuous casting, extrusion and deep drawing. The ingots thus obtained were subjected to the same tests as the test specimens of Test Example 1. The conditions of these tests are shown in Tables 2 to 4 and in Fig. 1, while the test results in Figs. 2 to 4 are shown.
Obgleich die beschriebenen Tests mit Barren aus Legierungen durchgeführt wurden, die durch kontinuierliches Gießen her gestellt worden waren, werden naturgemäß die gleichen Vor teile bei Verwendung von Legierungen erhalten, die durch andere Gießverfahren, beispielsweise durch stationäres Gie ßen, erhalten worden sind. Although the tests described have been made with ingots of alloys made by continuous casting, the same advantages are inherently obtained by using alloys obtained by other casting methods, for example by stationary casting.
1) Aus dem Vergleich der Ergebnisse des in Fig. 2 darge stellten Tests auf fressenden Verschleiß wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Legierung bis zu der Maximallast von 500 kp/cm2 ohne Gefahr eines fressenden Verschleißes eingesetzt werden kann. Dies steht im Gegensatz zu dem her kömmlichen Freischneidemessing (Nr. 10) und dem Hochfe stigkeitsmessing (Nr. 12 und 13).1) From the comparison of the results of the shown in Fig. 2 Darge presented test for seizure, it will be seen that the alloy according to the invention can be used up to the maximum load of 500 kgf / cm 2 without the risk of seizure. This is in contrast to the conventional free-cutting brass (# 10) and high-strength brass (# 12 and # 13).
2) Die erfindungsgemäße Legierung zeigte beim Test auf fressenden Verschleiß bei einer gegebenen Anzahl von Umdre hungen in einem wirklichen Motor keinerlei Anzeichen für einen fressenden Verschleiß. Der Motor enthielt ein Lager aus der jeweiligen Legierung. Die Zufuhr von Schmieröl wurde gemäß Tabelle 5 ein- und ausgeschaltet. Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Legierung als Gleit- bzw. Schiebematerial ein erheblich verbessertes Verhalten aufweist, so daß zufriedenstellende Ergebnisse bei der Ver wendung als Material für Gleitbüchsenlager erwartet werden können.2) The alloy of the invention showed in the test guzzling wear at a given number of revolutions in a real engine, there are no signs of a devouring wear. The engine contained a bearing from the respective alloy. The supply of lubricating oil was switched on and off according to Table 5. from that shows that the alloy according to the invention is used as a sliding or sliding material significantly improved behavior so that satisfactory results in Ver be expected as material for Gleitbüchsenlager can.
3) Wie aus Fig. 3 ersichtlich wird, die das Ergebnis des Verschleißtests zeigt, zeigten die erfindungsgemäßen Legie rungen gegenüber herkömmlichen Legierungen ein geringeres Ausmaß an Verschleiß, wodurch eine überlegene Verschleiß festigkeit erhalten wird. Der Verschleißtest wurde nach einem Naßprozeß durchgeführt, bei dem ein Schmieröl verwen det wurde. Weiterhin wurde ein durch Abschrecken gehärtetes Lager, hergestellt aus der JIS S55C-Legierung, als gegen überliegendes Gleitelement verwendet.3) As can be seen from Fig. 3, which shows the result of the wear test, the alloys according to the invention showed a lower degree of wear compared to conventional alloys, whereby a superior wear resistance is obtained. The wear test was performed after a wet process using a lubricating oil. Further, a quench hardened bearing made of the JIS S55C alloy was used as the opposite sliding member.
4) Die erfindungsgemäßen Legierungen sind auch, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, die die Ergebnisse des Korro sionstests zeigt, hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit herkömmlichen Legierungen überlegen.4) The alloys according to the invention are also, as can be seen from FIG. 4, which shows the results of the corrosion test, superior in terms of corrosion resistance to conventional alloys.
Somit weist die erfindungsgemäße Kupferlegierung überlegene Eigenschaften hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber fressendem Verschleiß, der Verschleißbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und der Verträglichkeit im Ver gleich zu herkömmlichen Legierungen auf. Diese Eigen schaften ergeben erhebliche Vorteile, und zwar insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße Legierungsmaterial als Ma terial für ein Gleit- bzw. Schiebeelement verwendet werden soll, das ein verbessertes Verhalten und eine verbesserte Lebensdauer haben soll, wie es beispielsweise bei einem Gleit- bzw. Schiebeelement eines Turboladers der Fall ist.Thus, the copper alloy of the present invention is superior Properties in terms of resistance to guzzling wear, wear resistance, the Corrosion resistance and compatibility in Ver equal to conventional alloys. This own There are significant benefits, in particular when the alloy material of the invention as Ma terial used for a sliding or sliding element This is an improved behavior and improved Lifespan, as it is for example at a Sliding or sliding element of a turbocharger is the case.
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