DE2165111A1

DE2165111A1 - Kohlenstoff-Metall-Kompositionsgleitbauteile und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2165111A1
Application number: DE19712165111
Authority: DE
Inventors: Motosaburo Yokohama Kanagawa; Yamazoe Hiroshi Tokio; Takehara Toshihiko Yokohama Kanagawa; Yamaguchi (Japan)
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1972-08-31
Also published as: GB1363943A; DE2165111B2; JPS4935321B1; US3756911A

Description

Kohlenstoff-Metall-Kompositionsgleitbauteile und Verfahren zu deren Herstellung

Erfindungsgernäß werden die Kohlenstoff-Metall-Kompositionsgleitbauteile von verbesserten dynamischen mechanischen Festigkeiten aus fein zerteilter Kohle mit einer Teilchengröße von 74 Mikron oder weniger und einem Gehalt von 10 bis 45.$ an flüchtigem Material, einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 50 bis 85 % und einem Arjchegchalt von 10 % oder weniger durch Kontaktieren der fein zerteilten Kohle, Sinterung des erhaltenen "oriwV.orpirs zur Bildung eines porösen kohlenstoffhaltigen Körpers und Imprägnierung des porösen Körpers mit einem geschmolzenen Metall oder geschmolzenen Legierung unter Bildung des Kohlenstoff-Metall-Kompositionsnaterials erhalten.

DA ο L'rl'iridurig betrifft Gleitbauteile aus Kohlenstoff -I-iot&ll-KomposJ tionr.mas£eri, welche durch Kompaktioru:.·:., xvaO ointerung «ines pulverförmlgen kohlenstoff-

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haltigen Materials unter Bildung eines kohlenstoffhaltigen gesinterten Formstückes, das nachfolgend als kohlenstoffhaltiges Material bezeichnet wird, und Imprägnierung des kohlenstoffhaltigen Materi als mit einem Nicht-Eisenmetall erhalten wurde, sowie mit einem Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein als Gleitbauteile in Maschinen und Werkzeugen verwendbares Material insbesondere ein metallgefülltes kohlenstoffhaltiges Material, das beispielsweise in Lagern oder Dichtungen verwendet wird, die beim Gebrauch intensiv vibrieren und sich mit hoher Geschwindigkeit drehen oder als Lager für eine mit hoher Geschwindigkeit unter hohen Temperaturbedingungen rotierende Welle dienen, d.h. Kohlenstoff-Metall-Kompositionsgleitbauteilen, die nachfolgend meist als Gleitbauteile bezeichnet werden, und eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Gleitbauter'.l, welches nicht nur eine ausgezeichnete Abriebsbeständigkeit und Selbstschmiereigenschaft besitzt, sondern auch eine hohe dynamische mechanische Festigkeit aufweist, die es ermöglicht, daß das Gleitbauteil scharfe Bedingungen der Rotation, der Stöße und der Vibrierungen aushält.

Kohlenstoffhaltige Materialien wurden bisher verschiedentlich als Maschinenteile aufgrund des hohen thermischen Widerstandes, der Abriebsbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit, der hohen thermischen Leitfähigkeit und des niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten verwendet. Hinsichtlich der Festigkeit derartiger kohlenstoffhaltiger Materialien gibt es jedoch Grenzen und die bisherigen kohlenstoffhaltigen Materialien besaßen nicht eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit, die sie zum Gebrauch als Maschinenteile, wie Gleitbauteile, unter scharfen Bedingungen des Gebrauches goeig-

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net machten, wobei Vibrierungen und Schläge darauf erfolgen.

Insbesondere gleiten die Gleitbauteile in den neuen hochwirksamen Maschinen nicht nur, sondern werden auch mit hoher Geschwindigkeit gedreht oder heftig vibriert und das bisweilen unter hohen Temperaturbedingungen. Beispielsweise gleiten Bauteile wie Scheiteldichtungen in Drehmotoren oder Lager in Drehkompressoren auf einer Gleitoberfläche beispielsweise der inneren Oberfläche des Motorgehäuses, während sie sich in hoher Geschwindigkeit drehen und heftig bei hoher Temperatur vibrieren. Deshalb müssen derartige Gleitbauteile ausgezeichnete Schmiereigenschaften, Abriebsbeständigkeit, thermische Beständigkeit und andere physikalische oder mechanische Eigenschaften nicht nur unter statischen Bedingungen sondern auch unter dynamischen Bedingungen besitzen und insbesondere ist eine hohe dynamische mechanische Festigkeit wesentlich. Die bisherigen Gleitbauteile können jedoch die vorstehenden Anfordernisse der dynamischen Eigenschaften nicht erfüllen, da sie unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren unter kinetischen Bedingungen entwickelt wurden.

Die kohlenstoffhaltigen Materialien wurden bisher durch Vermischen eines kohlenstoffhaltigen Rohmaterials, das aus Kohle, Koks,Erdölkoks, Ruß, Kokskohle, Anthrazit, vorerhitzter Kokskohle oder Anthrazit oder Gemischen hiervon und einem Binder, beispielsweise aus einem Pech, Teer oder einem synthetischen Harz in einem bestimmten Verhältnis, intensivem Verkneten des erhaltenen Gemisches, erneute Pulverisierung des erhaltenen innigen Gemisches zu einer regelmäßigen Korngröße, Formung des kohlenstoffhaltigen Rohmateriales von regelmäßiger Teilchengröße,

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das nachfolgend lediglich als pulverisiertes Pulver bezeichnet wird, in einer Form und Backen der Form in einer Atmosphäre eines nicht oxidierenden Gases, beispielsweise in- gasförmigem Sticks-faff, in einem Ofen hergestellt. Die bekannten Kohlenstoff -Metall-Kompositionsgleitbauteile als Dichtungen oder Lagerbauteile in Maschinen und Werkzeugen wurden durch Füllen des kohlenstoffhaltigen Materials mit einem Nicht-Eisenmetall, beispielsweise Zinn oder Blei, hergestellt. Derartige Gleitbauteile besitzen jedoch eine schlechte Abriebsbeständigkeit und eine Neigung zur Punktierung (Entwicklung von zahlreichen Nadellöchern), insbesondere die aus einem Erdölkoks als kohlenstoffhaltigem Rohmaterial und einem Pech oder Teer als Binder gefertigten, die eine schlechte Abriebsbeständigkeit und schlechte Beständigkeit gegen Löcherbildung aufgrund des hohen Gehaltes an flüchtigem Material der Bindermaterialien zeigen.

Durch die schlechte Löcherbildungsbeständigkeit wird Rißbildung und schließlich Bruch des Gleitbauteiles unter dynamischen Gebrauchsbedingungen verursacht und die Anwendung der Gleitbauteile in Maschinen oder Werkzeugen erschwert, worin das Gleitbauteil heftig unter Rotierung mit hoher Geschwindigkeit vibriert wird. Dies ist noch stärker der Fall in den neueren ^r^-fbrt-+sv^ Hoengeschwindigkeits-Innenverbrennungsrnotoren, v/ie Drehmotoren, Drehkompressoren und ähnlichen Maschinen.

Infolge der Suche nach Gleitbauteilen, die das Gleiten unter scharfen und heftigen Bedingungen von Hochgeschwindigkeitsdrehung und -vibration aushalten, wurde gefunden, daß ein Gleitbauteil mit ausreichenden Selbstschmiereigenschaften, der die dynamischen Gebrauchsbe-

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dingungen erfüllt, erhalten wird, wenn als kohlenstoffhaltiges gesintertes, mit dem Nicht-Eisenmetall zu füllende;. 'i"£f·; Ttarv^fccpe*- ein gesinterterTFbw^klc,»-^^- -verwendet wird, das aus Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 10 bis 45 %_t einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 50 bis 85 % und einem Aschegehalt von 10 % oder weniger gefertigt wurde und daß eine Kohle mit einer Zusammensetzung innerhalb des vorstehenden Zusammensetzungsbereiches eine sehr gute Verarbeitungsfähigkeit ohne Zuhilfenahme irgendeines Binders vermutlich aufgrund des geeigneten Gehaltes an flüchtigem Material hat. Die mechanische Festigkeit der Gleitbauteile wird erhöht, wenn die Kohle auf eine Teilchengröße von 74 Mikron oder weniger, vorzugsweise 44 Mikron oder weniger, zerkleinert wird. Kohlenstoffhaltige Materialien mit einer Zusammensetzung außerhalb des vorstehenden Bereiches, insbesondere Kohlen mit einem flüchtigen Materialgehalt '■ von weniger als 10 ⁰A_t haben schlechte Selbstsintereigenschaften und solche mit einem flüchtigen Materialgehalt von mehr als 45 % ergeben ein gesintertes Kompaktstück, das in starkern Ausmaß durch Expansion und Schrumpfung während der Sinterung verformt wird und eine verschlechterte mechanische Festigkeit aufweist. Ein aus einer Kohle mit einem Aschegehalt von mehr als 10 % gefertigtes kohlenstoffhaltiges Material besitzt eine Neigung zur Schädigung der gegenüberstehenden Gleitoberfläche beim Gebrauch als Gleitbauteil.

Die vorliegende Erfindung beruht auf den vorstehenden Feststellungen und die Gleitbauteile gemäß der Erfindung bestehen aus einem kohlenstoffhaltigen Grundmaterial, welches durch Kontaktieren und Sinterung einer gepulverten

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Kohle rait einem flüchtigen Materialgehalt von 10 bis 45 ⁰A₉ einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 50 bis 85 % und einem Aschengehalt von 10 % oder weniger, vorzugsweise 5 .% oder weniger, und mit einer Teilchengröße von 74 Mikron oder weniger, vorzugsweise 44 Mikron oder weniger und einem in das kohlenstoffhaltige Grundmaterial ''ompro^-. YvjLrWv^· und darin verfestigtes ^i^ifv^c^i^material, das aus einem niedrigschmelzencbn Nicht-Eisenmetall besteht.

Das metallgefüllte kohlenstoffhaltige Material ge-" maß der Erfindung wird nach dem folgenden Verfahen hergestellt.

Zunächst wird eine Kohle mit einer Zusammensetzung innerhalb des vorstehenden Bereiches als Rohmaterial gewählt. Bituminöse Kohlen von höherem Ausmaß der Carbonisierung sind üblicherweise als Kohlen mit der vorstehenden Zusammensetzung geeignet. Die Kohle wird mittels einer Schlagmühle oder Kugelmühle zu einer durchschnittlichen won etwa 15Q_Micron_oder_ weniger/ leiTchengröße/mittels "eines Luftsiebklassifizierers zur Entfernung von Teilchen gröber als 74 Mikron (3£*>mesh Tyler) klassifiziert und dadurch·eine homogene pulverförmige Kohle erhalten. Die pulverformige Kohle wird ψ dann beispielsweise mittels einer hydraialisehen Presse zu einem ^Fovw^'iripÄ-r . der gewünschten Form kaltgepreßt. ' Die Kaltpressung erfolgt hierbei vorzugsweise unter solchen Bedingungen, daß ein Kompaktstück erhalten wird, welches ein gesintertes Produkt mit einer Porosität von 15 bis 50 % erhalten wird, da ein gesintertes Produkt mit einer Porosität von weniger als 15 % ein metallgefülltes Produkt mit einer unzureichenden mechanischen Festigkeit aufgrund des niedrigen Metallgehaltes und mit einer Neigung zur Löcherbildung ergibt, während andererseits bei einer Porosität von mehr als 50 % ein

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metallgefüHtes Produkt von niedrigen Selbstschmiereigenschaften aufgrund des übermäßig hohen tmpm^nUr\^j ■ Metallgehaltes erhalten wird, wodurch eine Blockierung des Gleitbauteiles an der Gleitoberfläche verursacht wird. .Aus diesem Gesichtspunkt wird ein Formdruck innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 2 t/cin bevorzugt. Der auf diese Weise erhaltene Formkörper wird dann vorzugsweise in zwei Stufen gesintert, wie nachfolgend erläutert wird.

Die erste Stufe dient zur Carbonisierung des "Fc.*-*^-^.-körpers, so daß bevorzugt die erste Sinterung unter relativ milden Bedingungen ausgeführt wird, da eine rasche Carbonisierung im kohlenstoffhaltigen Grundmaterial gemäß der Erfindung die Strömung einer großen Menge des darin enthaltenen flüchtigen Materials unter Verursachung von Rißbildung aufgrund der Unterschiede der thermischen Expandierbarkeit zwischen dem flüchtigen Material und dem fixierten Kohlenstoff einschließlich weiterer nicht flüchtiger Materialien behindert und das Strömen des flüchtigen Materials durch das Fb^köt-^wrs, -behindert, so daß die Wirkung des flüchtigen Materials als Binder nicht voll entwiekelt wird.

Weiterhin wird es bevorzugt, die erste Sinterung in einem inerten Gas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, auszuführen, um eine Oxidation zu verhindern, und die Temperatur in einer Geschwindigkeit von 5 bis ΐσΰ/Stunde bis zu 2OCFC, 1 bis 2 °C/Stunde bis zu 50O⁰C und 10 bis 25^cc/Stunde bis zu 900⁰C zu erhöhen. In dieser Stufe muß die Temperaturerhöhung zwischen 200⁰C und 500⁰C sorgfältig geregelt werden, da innerhalb dieses Temperaturbereiches die Strömung des flüchtigen Materials am kräftigsten ist und die Eigenschaften des Endproduktes

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gemäß der Erfindung in starkem Ausmaß durch die Arbeitsbedingungen innerhalb dieses Temperaturbereiches beeinflußt werden.

Das ψί&TVv₁SiVCjJC_-. ,, welches der ersten Sinterung unter den vorstehenden Bedingungen unterworfen wurde, v/ird dann einer zweiten Sinterung unterzogen, die zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des f^rw\V£c;r^ar_s " dient.

Die zweite Sinterung wird mit einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung von 20 bis 30°c/Stunde und bei einer k maximalen Temperatur von 1200 bis 1400⁰C ausgeführt, wobei innerhalb dieses Temperaturbereichs der Sinterung die Härte und Festigkeit des Kohlenstoffes die höchsten Werte annimmt, und das Material gemäß der Erfindung von guter Qualität ergibt.

Die erste und die zweite Sinterung, die vorstehend ausgeführt wurden, können aufeinanderfolgend ausgeführt werden.

Der dabei erhaltene gesinterte ForvrnVCbr-jpcY-.. hat eine ausgezeichnete Festigkeit und Härte und eine Porosität von 15 bis 50 % und kann in der folgenden Infiltrationsstufe durch gute Imprägnierung mit einem niedrigschmelzenden Nicht-Eisenmetall verstärkt v/erden. ) Der auf diese Weise erhaltene gesinterte Fb\-w\- .*

körper wird dann mit einem niedrigschmelzenden Nicht-Eisenmetall oder einer Legierung imprägniert oder gefüllt.

Das Nicht-Eisenmetall oder die Legierung v/ird entsprechend den beim erhaltenen Kompositionskörper gewünschten Eigenschaften gewählt und kann aus einer Vielzahl von Nicht-Eisenmetallen und Legierungen gewählt werden, obwohl üblicherweise solche mit einem Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von 200 bis 11OQC gewählt

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werden. Als Nicht-Eisenmetalle oder Legierungen werden günstigerweise beispielsweise Al und Al-Cu, Al-Mg, Al-Si, Al-Sn, Al-Zn, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Si, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg und ähnliche Al-Legierungen, Cu und Cu-Be, Cu-Mg,. Cu-Mn, Cu-Pb, Cu-Si, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Sn-P, Cu-Sn-Pb, Cu-Sn-Ni, Cu-Pb-Si, Cu-Ni-Si und ähnliche Cu-Legierungen, Zn und Zn-Al-Cu und ähnliche Zn-Legierungen, Pb und Pb-Cd und ähnliche Fb-Legierungen, Sn und Sn-Zn, Sn-Sb, Sn-Pb, Sn-Pb-Sb (Weißmetall) und ähnliche Sn-Legierungen, Ag-Al, Ag-Cu, Ag-Pb, Ag-Sn, Ag-Zn und ähnliche Ag-Legierungen verwendet werden.

Bei der Metallfüll- oder-imprägnierstufe wird der gesinterte tw-w&örper unter einen verringerten Druck, vorzugsweise von 5 bis 0,5 Torr zur Entfernung der in den Poren enthaltenen Gase gebracht und anschließend wird der evakuierte gesinterte ' ttjrv^körper in dem geschmolzenen Nicht-Eisenmetall oder dem Legierungsbad zur ~V'pv&>p w-t-uariu des Metalles oder der Legierung in den'Fbv-v«- körper eingesetzt. Die Metallfüllung kann unter Einleitung eines unter Druck stehenden nicht oxidierenden Gases (Stickstoff oder ähnliches Inertgas) über das geschmolzene Metall oder die Legierung erfolgen, wobei hierauf ein Druck von etwa 50 bis 150 atm. zur Unterstützung bei der Imprägnierung des geschmolzenen Metalles oder der geschmolzenen Legierung in die Poren des gesinterten . Fo^körpers angewandt wird.

Um ein Gleitbauteil von guter Qualität zu erhalten, das eine ausreichende mechanische Festigkeit und hohe Lochbeständigkeit und verringerte Neigung zur Blockierung besitzt, zu erhalten, sollten mindestens OO % der Poren in dem gesinterten f<>Vnrjkörper mit dem Metall oder der

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Legierung gefüllt sein.

Beispiel 1

Eine bituminöse Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 42,5 %, einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 51 »3 % und einem Aschegehalt von 3»2 % wurde verwendet, getrocknet, pulverisiert und klassifiziert und eine pulverförmige Kohle mit einer Teilchengröße von 44 bis 10 Mikron erhalten. Die gepulverte Kohle wurde in einer senkrechte Presse mit einem Druck von 1,0 t/cm zu einem C; Po.-^körper von 100 mm χ 100 mm χ 25 mm ße-^WwA;. '_ ;·· Der . Forvvvkörper wurde dann allmählich erhitzt und bis zu einer maximalen Temperatur von 900⁰C während 2 Stunden in einer Atmosphäre von gasförmigem Stickstoff gebacken und anschließend bei 1350⁰C während 2 Stunden in einem direkten elektrischen Widerstandsofen gebacken. Von einer Anzahl der auf diese Weise erhaltenen gesinterten ^ ^fvv^körper wurde eines mit einer Porosität von 35 % verwendet und der gesinterte Kompaktkörper während 1 Stunde unter einem verringerten Druck von 5 Torr in einem Autoklaven gehalten und dann in einem geschmolzenen Al-Si-Legierungsbad von 75O⁰C während 5 Minuten unter einem Druck von 50 kg/cm zum Füllen von 98 % der Poren in dem gesinterten ^"rnkörper mit der Legierung eingetaucht. Der aus dem Bad entnommene metallgefüllte gesinterte Kav-kwkörper wurde zu lOStücken des Materials gemäß der Erfindung von jeweils 8 mm χ 15 mm χ 65 mm geschnitten. Das Material wurde der Bestimmung der Eigenschaften unterzogen; die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

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Beispiel 2

Eine bituminöse Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 19,8 %, einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 72,1 % und einem Aschegehalt von 5 % wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 pulverisiert und zu einer Fraktion mit Teilchengrößen von 74 bis 5 Mikron klassifiziert. Die gepulverte Kohle wurde mit einem Druck von 2,0 t/cm zu einem JFb.-^vkörper von 100 mm χ 100 mm. χ 25 mm gepreßt. Der Tt>v-vAkörper wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gebacken und ein gesinterter Fonm~ -~j körper mit einer Porosität von 38 % erhalten. Dieser gesinterte . /Fot-mkörper wurde in einem Autoklaven unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1-behandelt, in einem Cu-Al-Legierungsbad unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 eingetaucht und zu 9 Stücken des Materials gemäß der-Erfindung von jeweils 8 mm χ 15 mm χ 65 mm geschnitten. Die durchschnittlichen Eigenschaften . des Materials sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Beispiel 3 bis 7

Getrennte Stücke des gleichen, kohlenstoffhaltigen gesinterten ' "Fbvl^körpers wie in Beispiel 1 wurden in einem Al-Bad (750⁰C), Al-Cu-Si-Bad (100CK!), Cu-Fb-Si-Bad (9θσο), Pb-Sb-Bad (31OT) oder Sb-Sn-Bad (550^C) in der gleichen V/eise wie in Beispiel 1 eingetaucht und die Probestücke erhalten. Die Eigenschaften der Probestücke sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

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Beispiele 8 und 9 (übliche Produkte)

Ein übliches kohlenstoffhaltiges Material mit einer Porosität von 17 oder 31 %t welches durch Formen und Bakken eines Gemisches eines pulverförmigen Erdölkokses und Pech und Teer als Binder hergestellt worden war, wurde mit einer Sb-Sn-Legierung wie in Beispiel 7 oder einer Al-Si-Legierung wie in Beispiel 1 gefüllt. Das kohlenstoffhaltige Material mit einer Porosität von 17 % wurde mit der Sb-Sn-Legierung so gefüllt, daß 90 % der Poren gefüllt waren und das andere Material wurde mit der Al-Si-Legierung so gefüllt, daß 98 % der Poren gefüllt waren, wie in Beispiel 1. Die Eigenschaften der erhaltenen■metall gefüllten kohlenstoffhaltigen Materialien sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Beispiel 10 bis 12 (Vergleichsbeispiele)

Aus den aus der gleichen Kohle nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellten gesinterten ^Fb.-m~.. C stücken wurden solche mit Porositäten von 10 %, 60 % und 40 % gewählt. Die gesinterten " "3Fofwv_Stücke wurden in einem Al-Si-Legierungsbad bei 750⁰C so gefüllt, daß im Fall des gesinterten Fövvnstückes mit einer Porosität von 10 % ein Betrag von 98 % der Poren gefüllt war, im Fall des gesinterten . Forwvstückes mit einer Porosität von 60 % ein Betrag von 90 % der Poren gefüllt war und im Fall des gesinterten ^.rvyvstückes mit einer Porosität von 40 % ein Betrag von 70 % dessen Poren gefüllt war. Sämtliche metallgefüllten gesinterten "^orwvstücke wur-

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den in der gleichen Weise v/ie in Beispiel 1 bearbeitet und die Versuchsstücke erhalten. Die mit diesen Versuchsstücken bestimmten Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle angegeben.

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ο
co

Beispiel Nr.	1	2	3	Al	4	VJl	6	7	8	9	10	11	12
Spezifisches Massen- gevilcht	2,03	3,83	1,93	30	2,02	3,64	2,93	3,12	2,55	2,17	1,78	2,14	1,78
Biegungsfestigkeit (kg/cm2)	2500	2200	2400	93	2800	1500	1000	1100	1200	1700	1500	2800	1200
SOezifische Leit fähigkeit (x10-5 -cm)	30	15	40	10	50	80	60	90	100	200	5	10
thermische Expansions koeffizient (x10~^b/°C)	6	7	6	7	6	6	6	6	6	6	12	6
Abriebsverlust (Mikron*)	1,4	1.1	1,3	1.5	1,2	1,0	1,0	3,3	2,8	0,8	blok-	5,5
Ausmaß der Löcher bildung**	0	1	1	0	0	1	1	4	3	4	kiert 1	0
"~3\v,orv-Utf>ljrt-W.5; Metall	Al-Si	Cu-Al	Al-Cu-Si	Cu-Pb-Si	Pb-Si	Pb-Sn	Sb-Sn	Al-Si	Al-Si	Al-Si	Al-Si
Porosität des gesin terten Fcv.-ws_körpers (SO	35	38	45	26	15	18 ■	17	31	10	60	40
Prozentsatz der mit Me tall gefüllten Poren	98		90	95	91	88	90	98	93	90	70 > I

Der Abriebsversuch erfolgte in folgender Weise: Eine harte chromplattierte Stahltrommel von 300 mm Durchmesser wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 7,1 m/Sek. gedreht und ein rundes Ende eines Probestückes (Stärke 8 mm, Höhe 15 mm, Länge 65 mm, Kanten eines Endes mit einem Radius von 4 mm abgerundet) wurde gegen die Umfangsoberflache der Drehtrommel unter einer Fe+O derbelastung von 40 kg gepreßt, wobei fortgesetzt ein Schmieröl Mobile Nr. 40 Oil, auf die ^ Gleitoberfläche gegeben wurde, während eines Zeitraums von 1400 Minuten fortgesetzt und der ^rjn maximale Abriebsverlust der Höhe mittels eines Mikrometers (x 1000) bestimmt. -^

Der Zustand der Entwicklung der Nadellöcher auf der Abriebsoberfläche der Probestücke nach dem Abriebsversuch wurde mit dem unbewaffneten Auge untersucht und die Ergebnisse in 6 Stufen von Zahlenwerten von 0 (keine Nadellöcher beobachtet) bis 6 (Anordnungen von Nadellöchern unter Bildung kraterartiger Einbrüche) bewertet.

Es ergibt sich aus der vorstehenden Tabelle, daß der Abriebsverlust der Materialien gemäß der Erfindng nur etwa die Hälfte der üblichen Produkte ist, d.h. die Materialien gemäß der Erfindung besitzen eine überlegene Abriebsbeständigkeit. Das Material gemäß der Erfindung ist auch hinsichtlich der Löcherbildungsbeständigkeit überlegen, wie sich aus einem Vergleich des Zustandes des Abriebes der Gleitoberflächen ergibt. Es ist auch festzustellen aus der vorstehenden Tabelle, daß die aus einem gesinterten t-or^^ü^r mit einer Porosität von weniger als 15 % gefertigten Gleitbauteile starke Löcherbildung entwickeln, solche aus einem gesinterten 1Ft>v^:™Vi]£t-ipa.Y- mit einer Porosität von mehr· als 50 % Blockierung verursachen und solche mit einem Metallfüllungsprozentsatz (Prozentsatz der mit Metall gefüllten Poren) von weniger als 80 % stark abgenützt werden.

' Wie vorstehend angegeben, stellen die erfindungsgemäßen Materialien ideale Gleitbauteile mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Abriebsbeständigkeit, Lochbeständigkeit und thermischer Beständigkeit dar.

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Claims

Patentansprüche

"Jiürvnkörper, der durch Tbi-vw*^ »'..« und Sintern einer pulverförmigen Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 10 bis 45 %, einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 50 bis 85 % und einem Aschegehalt von 10 % oder weniger und einer Teilchengröße von 74 Mikron oder weniger und "iwipT^^tM-uvuA eines Nicht-Eisenmetalles oder einer derartigen Legierung in den kohlenstoff- m haltigen gesinterten ^©,-wckörper erhalten wurde.
2. Gleitbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität des kohlenstoffhaltigen gesinterten ^or^yvkörpers 15 bis 50 % beträgt.
3. Gleitbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nicht-Eisenmetall oder die Legierung aus Al, Zn, Cu, Al-Cu, Al-Mg, Al-Mn, Al-Si, Al-Zn, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Si, Al-Zn-Mg, Cu-Be, Cu-Mg, Cu-Mn, Cu-Pb, Cu-Si, Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Sn-P, Cu-Sn, Cu-Sn-Pb, Cu-Sn-Wi, Cu-Pb-Si, Cu-Ni-Si, Zn-Al, Zn-Cu, Zn-Al-Cu, Sn-Zn, Sn-Al, Sn-Pb, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Cu, Pb-Cd, Pb-Sb-Sn, Ag-Al, Ag-Cu oder Ag-Sn besteht.

^
4. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff-Metall-Kompositionsgleitbauteiles, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Druck von 0,5 bis 2 t/cm eine pulverförmige Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 10 bis 45 %_f einem fixierten Kohlenstoffgehalt von 50 bis 85 % und einem Aschegehalt von 10 % oder veniger und mit einer Teilchengröße von 74 Mikron oder weniger ohne Anwendung irgendeines Binders * cy«-^O*-wyVr-",L wird, der erhaltene Fcrw»._;.:

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körper zunächst bei 200 bis 90O⁵C und dann bei 1200 bis 1400⁰C gebacken wird und ein Nicht-Eisenmetall oder eine derartige Legierung in den gesinterten f ^ -J^o.»~v*\.körper j urv%«i*;^.VM_<i.rf~* wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Nicht-Eisenmetall oder derartige Legierung Al, Zn, Cu, Al-Cu, Al-Mg, Al-Mn, Al-Si, Al-Sn, Al-Zn, Al-Cu-Mg, Al-Cu-Si, Al-Mg-Si,- Al-Zn-Mg, Cu-Be, Cu-Mg, Cu-Mn, Cu-Pb, Cu-Si, Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Sn-P, Cu-Sn, Cu-Sn-Pb, Cu-Sn-Ni, Cu-Pb-Si, Cu-Ni-Si, Zn-Al, Zn-Cu, Zn-Al-Cu, Sn-Zn, Sn-Al, Sn-Pb, Sn-Pb-Si, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Cu, Pb-Cd, Pb-Sb-Sn, Ag-Al, Ag-Cu

oder Ag-Sn verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesinterter ^br.wvkörper mit einer.Porosität von 10 bis 50 % aus den gesinterten ., fbrwvkörpern gewählt wird und der gewählte gesinterte .. tWvwkörper mit dem Nicht-ELsenmetall oder derartigen Legierung gefüllt wird..
7. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe des Backens die Temperatur in einer Geschwindigkeit von 5 bis lO^c/ de bis zu 200⁰C, in einer Geschwindigkeit von 1 bis 2°C/Stunde bis 500⁰C und in einer Geschwindigkeit von 10 bis 25°C/Stunde bis 90O³C erhöht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe des Backens die Temperatur in einer Geschwindigkeit von 20 bis Stunde erhöht wird.

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