DE2165111B2

DE2165111B2 - Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2165111B2
Application number: DE2165111A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kanagawa Ichikawa; Toyonosuke Zushi Kanagawa Kanemaru; Hiroshi Tokio Yamazoe
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB1363943A; DE2165111A1; JPS4935321B1; US3756911A

Description

Die Erfindung betrifft Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteile, welche durch Kompakteren und Sinterung eines pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Materials unter Bildung eines kohlenstoffhaltigen gesinterten Formstükkes, das nachfolgend als kohlenstoffhaltiges Material bezeichnet wird, und Imprägnieren des kohlenstoffhaltigen Materials 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, 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. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Gleitbauteils, welches nicht nur eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit und Selbstschmiereigenschaft besitzt, sondern auch eine hohe dynamische mechanische Festigkeit aufweist, die es ermöglicht, daß das Gleitbauteil scharfe Beanspruchungen durch Rotation, Stöße und Vibrationen aushält.

Kohlenstoffhaltige Materialien wurden bisher verschiedentlich als Maschinenteile aufgrund des hohen thermischen Widerstandes, der Abriebbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit, der hohen thermischen Leitfähigkeit und des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet. Hinsichtlich der. Festigkeit derartiger kohlenstoffhaltiger Materialien gibt es iedoch Grenzen, und die bisherigen kohlenstoffhaltigen Materialien besaßen keine ausreichend hohe mechanische Festigkeit.

Insbesondere gleiten die Gleitbauteile in den neuen Hochleistungsmaschinen nicht nur, sondern werden auch mit hoher Geschwindigkeit gedreht oder heftig vibriert und das bisweilen bei hohen Temperaturen.

Beispielsweise gleiten Bauteile wie Scheiteldichtungen in Drehmotoren oder Lager in Drehkompressoren auf einer Gieitoberfläche, beispielsweise der inneren Oberfläche des Motorgehäuses, während sie sich in hoher Geschwindigkeit drehen und heftig bei hoher Temperatür vibrieren. Deshalb müssen derartige Gleitbauteile ausgezeichnete Schmiereigenschaften, Abriebbeständigkeit, thermische Beständigkeit und andere physikalische oder mechanische Eigenschaften nicht nur unter statischen Bedingungen, sondern auch unter dynamisehen Bedingungen besitzen und insbesondere ist eine hohe dynamische mechanische Festigkeit wesentlich.

Die bisherigen Gleitbauteile können jedoch die vorstehenden Beanspruchungen nicht erfüllen.

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 besteht durch intensives Verkneten des erhaltenen Gemisches, erneute Pulverisierung des erhaltenen innigen Gemisches zu einer regelmäßigen Korngröße, Formung des kohlenstoffhal-

tigen Rohmaterials von regelmäßiger Teilchengröße — nachfolgend lediglich als pulverisiertes Pulver bezeichnet — in einer Form und Brennen der Form in einer Atmosphäre eines nicht oxidierenden Gases, beispielsweise in gasförmigem Stickstoff, in einem Ofen hergestellt Die bekannten Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteile 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 Abriebbeständigkeit, und eine Neigung zur Punktierung (Entwicklung von zahlreichen Nadellöchern). Insbesondere die Gleitbauteile, die aus einem Erdölkoks als kohlenstoffhaltigem Rohmaterial und einem Pech oder Teer als Binder gefertigt wurden, zeigen eine schlechte Abriebbeständigkeit und schlechte Beständigkeit gegsn Löcherbildung aufgrund des hohen Gehaltes an flüchtigem Material der Bindermaterialien.

Die Imprägnierung von gebrannten Kohlenstoffkörpern mit geschmolzenen Metallen ist aus der GB-PS 12 01 702 bekannt

Durch die schlechte Beständigkeit gegenüber Löcherbildung werden schließlich Risse und ein Bruch des Gleitbauteiles unter dynamischen Gebrauchsbcdingungen verursacht und es wird die Verwendung der Gleitbauteile in Maschinen oder Werkzeugen erschwert, in denen das Gleitbauteil bei Rotation mit hoher Geschwindigkeit stark vibriert wird. Dies wird insbesondere bei den neueren Hochgeschwindigkeits-• nnenverbrennungsmotoren, wie Drehmotoren, Drehkompressoren und ähnlichen Maschinen beobachtet.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung von Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteilen, die eine hohe Stabilität bei Gebrauch besitzen und frei von den vorstehend geschilderten Nachteilen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteil, erhalten durch Imprägnieren gebrannter Kohlenstoffkörper mit geschmolzenem Metal!, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gleitbauteil aus einem kohlenstoffhaltigen gesinterten Formkörper mit einer Porosität von 15 bis 50% besteht, bei dem mindestens 80% der Poren mit einem Nichteisenmetall oder einer Legierung gefüllt sind, wobei der Formkörper durch Kompaktieren und Sinterung einer gepulverten Kohle mit einem Gehalt an flüchtigem Material von 10 bis 45%, einem Gehalt an gebundenem Kohlenstoff von 50 bis 85% und einem Aschegehalt von 10% oder weniger und Teilchengrößen von 74 μηι oder weniger ohne Anwendung eines Binders erhalten wurde.

Vorzugsweise besteht darin das Nichteisenmetall oder die Legierung aus Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Ag-Zn, Ag-Pb, Sn-Sb, Al-Cu, Al-Mg, Al-Mn, Al-Si, Al-Sn, Al-Zn, Al-Mg-Si, 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-Ni, Cu-Pb-Si, Cu-Ni-Si₁Sn-Pb-Si₁Zn-Al-Cu₁Sn-Zn₁Sn-Al, Sn-Pb, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Cu, Pb-Cd, Ag-Al, _bo Ag — Cu oder Ag - Sn.

Ferner wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteiles geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß unter einem Druck von 49 bis 196 N/mm² eine pulverförmige b5 Kohle mit einem Gehalt an flüchtigem Material von 10 bis 45%, einem Gehalt an fixiertem Kohlenstoff von 50 bis 85% und einem Aschegehalt von 10% oder weniger und mit einer Teilchengröße von 74 μΐη oder weniger ohne Anwendung irgendeines Binders geformt wird, der erhaltene Formkörper zunächst bei 200 bis 900° C und dann bei 1200 bis 1400° C gebrannt wird und der entstandene Formkörper einer Porosität von 15 bis 50% mit einem Nichteisenmetall oder einer derartigen Legierung so imprägniert wird, daß mindestens 80% der Poren gefüllt sind.

Vorzugsweise wird dabei als Nichteisenmetall oder derartige Legierung eines der vorstehend aufgeführten Metalle oder Legierungen verwendet

Günstigerweise wird in der ersten Brennstufe die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 10°C/h auf 200°C, mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 2°C/h auf 500° C und mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 25°C/h, auf 900° C erhöht Vorzugsweise wird in der zweiten Brennstufe die Temperatur auf 1200 bis 1400° C mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30° C/h erhöht

Es wurde gefunden, 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 μΐη oder weniger, vorzugsweise 44 μΐη oder weniger, zerkleinert wird. Kohlenstoffhaltige Materialien mit einer Zusammensetzung außerhalb des vorstehenden Bereiches, insbesondere Kohlen mit einem Gehalt an flüchtigem Material von weniger als 10%, haben schlechte Selbstsintereigenschaften und solche mit einem Gehalt an flüchtigem Material von mehr als 45% ergeben ein gesintertes Formteil, das in starkem 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.

Vorzugsweise beträgt der Aschegehalt 5% oder weniger.

Im einzelnen wird das gefüllte kohlenstoffhaltige Material gemäß der Erfindung nach dem folgenden Verfahren hergestellt.

Zunächst wird eine Kohle mit einer Zusammensetzung innerhalb des vorstehenden Bereiches als Rohmaterial gewählt. Bituminöse Kohlen von höherem Ausmaß der Carbonisierung sind geeignet. Die Kohle wird mittels einer Schlagmühle oder Kugelmühle auf eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 150 μιτι oder weniger zerkleinert und mittels eines Luftsiebes zur Entfernung von Teilchen größer als 74 μίτι klassiert. Die pulverförmige Kohle wird dann beispielsweise mittels einer hydraulischen Presse zu einem Formkörper der gewünschten Form kaltgepreßt. Die Kaltpressung erfolgt hierbei unter solchen Bedingungen, daß ein Kompaktstück erhalten wird, welches ein gesintertes Produkt mit einer Porosität von 15 bis 50% umfaßt, da ein gesintertes Produkt mit einer Porosität von weniger als 15% ein metallgefülltes Produkt mit einer unzureichenden mechanischen Festigkeit aufgrund des niedrigen Metallgehalts und mit einer Neigung zur Löcherbildung ergibt, während andererseits bei einer Porosität von mehr als 50% ein metallgefülltes Produkt von niedrigen Selbstschmiereigenschaften aufgrund des übermäßig hohen Metallgehaltes erhalten wird, wodurch eine Blockierung des Gleitbauteiles an der

Gleitoberfläche verursacht wird Aus diesem Grunde wird ein Formdruck innerhalb des Bereiches von 49 bis 156 N/mm² bevorzugt Der auf diese Weise erhaltene Formkörper wird dann in zwei Stufen gesintert, wie nachfolgend erläutert wird.

Die erste Stufe dient zur Carbonisierung des Formkörpers, so daß bevorzugt die erste Sinterung unter relativ milden Bedingungen ausgeführt wird, da eine rasche Carbonisierung im kohlenstoiihaltigen Grundmaterial gemäß der Erfindung zu Rißbildung führt

Weiterhin wird es bevorzugt, die erste Brennstufe in einem inerten Gas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, auszuführen, um eine Oxidation zu verhindern, und die Temperatur in einer Geschwindigkeit von 5 bis 10°C/Stunde bis zu 200⁰C, 1 bis 2°G'Stunde bis zu 500⁰C und 10 bis 25°C/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 gemäß der Erfindung in starkem Ausmaß durch die Verfahrensbedingungen innerhalb dieses Temperaturbereiches beeinflußt werden.

Das Formstück, welches der ersten Sinterung unter den vorstehenden Bedingungen unterworfen wurde, wird dann einer zweiten Sinterung unterzogen, die zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Formkörpers dient.

Die zweite Brennstufe wird mit einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung von 20 bis 30°C/Stunde und bei einer maximalen Temperatur von 1200 bis HOO⁰C ausgeführt, wobei innerhalb dieses Temperaturbereichs des Brennens 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 Brennstufe können aufeinanderfolgend ausgeführt werden.

Der auf diese Weise erhaltene gesinterte Formkörper wird dann mit einem niedrigschmelzenden Nichteisenmetall oder einer Legierung imprägniert.

Das Nichteisenmetall oder die Legierung wird entsprechend den beim erhaltenen Körper gewünschten Eigenschaften gewählt, üblicherweise solche mit einem Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von 200 bis HOO⁰C.

Zur Imprägnierung wird der gesinterte Formkörper 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 Formkörper in ein Nichteisenmetall- oder Legierungsbad eingebracht. Das Imprägnieren kann unter Einleitung eines unter Druck stehenden nichtoxidierenden Gases (Stickstoff oder ähnliches Inertgas) über das geschmolzene Metall oder die Legierung erfolgen, wobei ein Druck von etwa 50 bis 150 bar angewandt wird.

Um ein Gleitbauteil von guter Qualtität zu erhalten, das eine ausreichende mechanische Festigkeit und hohe Lochbeständigkeit und verringerte Neigung zur Biokkierung besitzt, zu erhalten, müssen mindestens 80% der Poren in dem gesinterten Formkörper mit dem Metall oder der Legierung gefüllt sein.

Beispiel 1

Eine bituminöse Kohle mit einem flüchtigen Materialgehalt von 42,5%, einem Gehalt an gebundenem Kohlenstoff von 513% und einem Aschegehalt von 3,2% wurde getrocknet pulverisiert und klassiert und eine pulverförmige Kohle mit einer Teilchengröße von 44 bis ΙΟμπι erhalten. Die gepulverte Kohle wurde in einer senkrechte Presse mit einem Druck von 98 N/mm² zu einem Formkörper von 100 mm χ 100 mm χ 25 mm geformt Der Formkörper wurde dann allmählich erhitzt und bis zu einer maximalen Temperatur von 9O0°C während 2 Stunden

ίο in einer Atmosphäre von gasförmigem Stickstoff behandelt und anschließend bei 1350°C während 2 Stunden in einem direkten elektrischen Widerstandsofen gebrannt Von einer Anzahl der auf diese Weise erhaltenen gesinterten Formkörper wurde eines mit einer Porosität von 35% während 1 Stunde unter einem verringerten Druck von 5 Torr in einem Autoklaven gehalten und dann in ein Al-Si-Legierungsbad von 750⁰C während 5 Minuten unter einem Druck von 4,9 N/mm² zum Füllen von 98% der Poren in dem gesinterten Formkörper mit der Legierung eingetaucht Der aus dem Bad entnommene metallgefüllte Formkörper wurde zu 10 Stücken von jeweils 8 mm χ 15 mm χ 65 mm geschnitten. Die Eigenschaften dieses Materials sind in der Tabelle zusammengefaßt, ebenso wie die Eigenschaften des Materials der nachfo'genden Beispiele.

Beispiel 2

Eine bituminöse Kohle mit einem flüchtigen Materia!

gehalt von 19,8%, einen Gehalt an gebundenem Kohlenstoff von 72,1% und einem Aschegehalt von 5% wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 pulverisiert und zu einer Fraktion mit Teilchengröße von 74 bis 5 μπι klassiert. Die gepulverte Kohle wurde mit einem Druck von 196 N/mm² zu einem Formkörper von 100 mm χ 100 mm χ 25 mm gepreßt. Der Formkörper wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gebrannt und ein gesinterter Formkörper mit einer Porosität von 38% erhalten. Dieser gesinterte Formkörper 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.

Beispiel 3 bis 7

Getrennte Stücke des gleichen kohlenstoffhaltigen gesinterten Formkörpers wie in Beispiel 1 wurden in so einm Al-Bad (750°C), Al-Cu-Si-Bad (1000°C), Cu-Pb-Si-Bad (900⁰C), Pb-Sb-Bad (31O⁰C) oder Sb-Sn-Bad (550⁰C) in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingetaucht und die Probesiücke erhalten.

Beispiele 8und9 (übliche Produkte)

Ein übliches kohlenstoffhaltiges Material mit einer Porosität von 17 oder 31%, welches durch Formen und Brennen eines Gemisches eines pulverförmigen Erdölkokses und Pech und Teer als Bindemittel 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

b5 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.

Beispiel 10 bis 12 (Vergleichsbeispiele)

Aus den aus der gleichen Kohle nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellten gesinterten Formstücken wurden solche mit Porositäten von 10%, 60% und 40% gewählt. Die gesinterten Formstücke wurden in einem Al —Si-Legierungsbad bei 750° C so

gefüllt, daß im Fall des gesinterten Formstückes mit einer Porosität von 10% ein Betrag von 98% der Poren gefüllt war, im Fall des gesinterten Formstückes mit einer Porosität von 60% ein Betrag von 90% der Poren gefüllt war und im Fall des gesinterten Formstückes mit einer Porosität von 40% ein Betrag von 70% der Poren gefüllt war. Sämtliche metallgefüllten gesinterten Formstücke wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bearbeitet und die Versuchsstücke erhalten

	Beispiel Nr.	2	3	4	10	5	6
	1	3,83	1,93	2,02		3,64	2,93
Rohdichte	2,03	215	234	272	145	99
Biegungsfestigkeit	245					0,99 · 10⁸
(N/mm²)		15	40	10	50	80
Spezifischer elek	30
trischer Widerstand
(x 10"⁵U · cm)		7	6	7	6	6
Thermischer Aus-	6
dehnungs koeffizi ent
(x 10"7 C)		1,1	1,3	1,5	1,2	1,0
Abriebverlust*)	1,4	1	1	0	0	1
Ausmaß der	0
Löcherbildung**)		Cu-Al	Al	Al-Cu-Si	Cu-Pb-Si	Pb-Sb
Imprägniertes	Al-Si
Metall		38	30	45	26	15
Porosität des gesin	35
terten Formkörpers		85	93	90	95	91
Prozentsatz der mit	98
Metall gefüllten
Poren
	Beispiel Nr.	8	9	11	12
	7

3,12

109
1,09

10⁸

2,55 119 1,19

90

2,17	1,78
169	149
1,69 · 10⁸	1,49
100	200

10⁸

2,14	1,78
276	119
2,76 - 10⁸	1,19
5	10

blockiert
1

Rohdichte
Biegungsfestigkeit
(N/mm²)
Spezifischer elektrischer Widerstand
(XlO"⁵!.] · cm)

Thermischer Aus- 6 6 6 6

dehnungskoeffizient
(XlO"⁶/ C)

Abriebverlust*) 1,0 3,3 2,8 0,8

(am)

Ausmaß der 1 4 3 4

Löcherbildung*)

*) Der Abriebsversuch erfolgte in folgender Weise: Eine harte chromplattierte Stahltrommel von 300 mm Durchmesser wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 7,1 m/s 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 1400 min lang gegen die Umfangsoberfläche der Drehtrommel unter einer Federbelastung von 40 kg gepreßt, wobei fortgesetzt ein Schmieröl auf die Gleitoberfläche gegeben wurde, und es wurde der maximale Abriebverlust der Höhe mittels eines Mikrometers bestimmt.

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

5,5
0

Fortsetzung

ίο

	Beispiel Nr.	8	9
	7	Sb-Sn	Al-Si
Imprägniertes Metall	Sb-Sn	17	31
Porosität des gesin terten Formkörpers	18	90	98
Prozentsatz der mit Metall gefüllten Poren	88

10

Il

12

Es ergibt sich aus der vorstehenden Tabelle, daß der Abriebverlust der Materialien gemäß der Erfindung nur etwa halb so groß wie bei üblichen Produkten ist, d. h. die Materialien gemäß der Erfindung besitzen eine überlegene Abriebbeständigkeit. 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 aus der vorstehenden Tabelle abzulesen, daß die aus einem gesinterten Formkörper mit einer Porosität von weniger als 15% gefertigten Gleitbauteile

Al-Si Al-Si Al-Si

10 60 40

93

70

starke Löcherbildung entwickeln, solche aus einem gesinterten Formkörper 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, Abriebbeständigkeit, Lochbeständigkeit und thermischer Beständigkeit dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Kohlenstoff-Metall-Gieitbauteile, erhalten durch Imprägnieren gebrannter Kohlenstoffkörper mit geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitbauteil aus einem kohlenstoffhaltigen gesinterten Formkörper mit einer Porosität von 15 bis 50% besteht, bei dem mindestens 80% der Poren mit einem Nichteisenme- to tall oder einer Legierung gefüllt sind, wobei der Formkörper durch Kontaktieren und Sinterung einer gepulverten Kohle mit einem Gehalt an flüchtigem Material von 10 bis 45%, einem Gehalt an gebundenem Kohlenstoff von 50 bis 85% und einem Aschegehalt von 10% oder weniger und Teilchengrößen von 74 μπι oder weniger ohne Anwendung eines Binders erhalten wurde.

2. Gleitbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nichteisenmetall oder die Legierung aus Al, Zn, Cu. Pb, Sn, Ag-Zn, Ag-Pb, Sn-Sb, Al-Cu, Al-Mg, Al-Mn, Al-Si, Al-Sn, Al-Zn, Al-Mg-Si, 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-Ni, Cu-Pb-Si, Cu-Ni-Si, Sn-Pb-Si, Zn-Al-Cu, Sn-Zn, Sn-Al₁Sn-Pb₁Sn-Pb-Sb₁Sn-Sb-Cu₁Pb-Cd, Ag — Al, Ag—Cu oder Ag — Sn besteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff-Metall-Gleitbauteiles nach Anspruch 1 oder 2 durch Imprägnieren gebrannter Kohlenstoffkörper mit geschmolzenem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß unter einem Druck von 49 bis 196 N/mm² eine pulverförmige Kohle mit einem Gehalt an flüchtigem Material von 10 bis 45%, einem Gehalt an fixiertem Kohlenstoff von 50 bis 85% und einem Asch°gehalt von 10% oder weniger und mit einer Teilchengröße von 74 μπι oder weniger ohne Anwendung irgendeines Binders geformt wird, der erhaltene Formkörper zunächst bei 200 bis 900⁰C und dann bei 1200 bis 1400° C gebrannt wird und der entstandene Formkörper einer Porosität von 15 bis 50% mit einem Nichteisenmetall oder einer derartigen Legierung so imprägniert wird, daß mindestens 80% der Poren gefüllt sind

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Nichteisenmetall oder derartige Legierung Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Ag-Zn, Ag-Pb, Sn-Sb, 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-Cu, Sn-Zn, Sn-Al, Sn-Pb, Sn-Pb-Si, Sn-Pb-Sb, Sn-Sb-Cu, Pb-Cd, Ag - Al, Ag - Cu oder Ag - Sn verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Brennstufe die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 10°C/h auf 200⁰C, mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 2°C/h auf 500° C und mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 25³C/h auf 900° C erhöht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Brennstufe die Temperatur auf 1200 bis 1400⁰C mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30°C/h erhöht wird.