CH256276A - Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kupfer-Chrom-Legierungen und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand. - Google Patents

Description

  verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus     Kupfer-Chrom-Legierungen     und nach diesem Verfahren erhaltener Gegenstand.    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung von Gegenständen  aus     Kupfer-Chrom-Legierungen    durch Giessen  in Kokillen.

   Derartige Gegenstände besitzen  eine relativ hohe thermische     und/oder    elek  trische Leitfähigkeit und vermögen bei ihrer       Beanspruchung    ohne Härteverlust     und/oder          Festi        keitsverlust    hohen Temperaturen zu wi  derstehen; die erfindungsgemäss erzeugten Ge  genstände können somit     beispielsweise    für       Elektrodenenden    für Punkt-, Stumpf- oder       Nahtschweissung    und für     Zylinderkopfein-          sätze    für     Brennkra.ftmaschinen    Verwendung  finden.  



  Die Verwendung von     Kupfer-Chrom-Le-          gierungen,welche    eine geringe Menge Chrom  enthalten, für elektrische Kontakte und ähn  liche Zwecke ist wegen ihrer Hitzebeständig  keit,     Härte    und Beibehaltung .der elektrischen  und thermischen     Lötfähigkeit    bei erhöhten  Temperaturen bekannt, doch hat man bisher  diese Eigenschaften nur solchen Legierungen  zugesprochen, in denen der Chromgehalt die  Löslichkeit des Chroms im Kupfer nicht we  sentlich übersteigt. das heisst welche einen  Chromgehalt von zu zirka 1 % aufweisen.

    Ausserdem wurden solche Legierungen ge  wöhnlich nach doppelter Wärmebehandlung,  (las heisst nach einer     Lösungsglühung    bei an  nähernd 900' C oder mehr und einem Ab  löschen und altern bei 300 bis 700' C, ver  wendet, wobei der Zweck einer solchen    Wärmebehandlung darin besteht, ein Härten  der Legierungen durch Ausscheiden     des     Chroms aus der     übersättigten,    festen Lösung  zu bewirken.  



  Derart wärmebehandelte Legierungen zei  gen jedoch Neigung, die erworbenen Eigen  schaften unter der Einwirkung von hohen  Temperaturen zu verlieren. Ziel der vorlie  genden Erfindung ist die Schaffung von  Gegenständen aus harten     Kupfer-Chrom-Le-          gierungen,    welche ihre     Härteeigenschaften,     Hitzebeständigkeit und verhältnismässig hohe  thermische und elektrische Leitfähigkeit .auch  nach Anwendung höherer Temperaturen, als  jene, welche im Falle der oben     erwähnten,     wärmebehandelten Legierungen statthaft  sind, beibehalten.  



  Es wurde bereits vorgeschlagen, harte  Kupferlegierungen mit einem Chromgehalt  von 0,5 bis 20% zu bilden, in denen die     Dis-          pergierung    des Chroms im geschmolzenen  Metall durch zusätzliche Mittel, bestehend     au,;     einem Metall, wie Zink, oder verschiedenen  Oxyden oder Salzen, erleichtert wird. Eine 9  Teile     Kupfer    auf 1 Teil Chrom enthaltende       Legierung    wurde ebenfalls vorgeschlagen.  Diese früheren Vorschläge     enthalten    indessen  keinen Hinweis auf die Notwendigkeit der  Kontrolle besonderer Bedingungen während  dem     Fabrikationsprozess    zwecks Beibehaltung  der Eigenschaften der Legierungen bei erhöh  ten Temperaturen.

   Es wurde ferner vorge-      schlagen,     Hartguss    aus     Kupfer-Chrom-Legie-          rungen    mit 0,2 bis 2 % Chrom von hoher     e:lek-          triseher    und thermischer Leitfähigkeit zu er  zeugen, und zwar unter Auslassung der     Lö-          sungsglühung    und unter     Verwendung    von  nur einer Wärmebehandlung bei 300-700  C,  wodurch eine Ausscheidungshärtung erreicht  werden sollte.  



       Erfindungsgemäss    gelangt man durch     Ko-          killenguss    zu Gegenständen aus     Kupter-          Chrom-Legierurigen    mit einem Chromgehalt.  von 1 bis 35 %, welche sich für die genannten  Zwecke eignen, indem man die in die Kokille  gegossene Legierung von der Giesstemperatur  auf eine Temperatur, die 20 bis 100  C un  terhalb der     Solidustemperatur    der Legierung  liegt, mit einer Geschwindigkeit von min  destens 100  C pro Minute abkühlt.  



  Die Legierung wird zweckmässig bei einer  10 bis 50  C über der     Liquiduätemperatur     liegenden Temperatur in die Kokille gegossen  und vorzugsweise mit einer     Geschwindigkeit     von 200  C pro Minute von der Giesstempera  tur auf zirka 1050  C gekühlt.

   Für eine 1,5 %  Chrom enthaltende Legierung wird     man    bei  spielsweise zweckmässig eine Giesstemperatur  von 1100  C anwenden und die     Gusslegierung          innert        1/.1        Minute    auf 1050  C abkühlen,  während für eine 5 % Chrom enthaltende Le  gieTung     zweckmässigerweise    eine Giesstempe  ratur von 1250  C angewandt     und    die     Guss-          legierung    innerhalb 1 Minute auf 1050  C ge  kühlt     wird.    Bei mehr als 5 % Chrom enthal  tenden Legierungen ist das Giessen bei noch  höheren     Temperaturen    vorzunehmen.

   Die Le  gierung kann in einer     Eisen-,    Graphit- oder  mit Wasser gekühlten Kupfergiessform ge  gossen werden; nach Möglichkeit wird man  für dünne     Querschnitte    der gegossenen Ma  terialien sorgen, um einen maximalen Kühl  effekt zu gewährleisten, so dass sie vorzugs  weise Querschnitte von 1,27 bis 2,54 cm Dicke  aufweisen.  



  Bei Güssen mit grösseren     Dimensionen    kann  man die genannte,     bevorzugte    Kühlwirkung  nicht auf den ganzen Guss ausdehnen, doch  wird man danach trachten, diese Kühlwir  kung so weit als möglich zu erreichen. Ver-    möge dieser raschen Kühlung gelangt man  zu     äusserst    feinen und durch den ganzen     Guss-          quers-chnitt    gleichmässig verteilten, primären  Chrompartikeln, wobei gleichzeitig eine  dauerhafte Erhärtung erzielt wird.  



  Nachdem eine 20 bis 100 C     unterhalb    der       Solidustemperatur    der Legierung liegende  Temperatur     erreicht    ist, kann das     Gussmate-          rial    in beliebiger     Weise    gekühlt werden.  Zweckmässig wird man die weitere Kühlung  genügend langsam vornehmen, um eine     pral,:#-          tis    h vollständige Ausscheidung des Chroms  aus der übersättigten, festen Lösung sicher  zustellen.

   Das     Gussmaterial    kann aber auch  rascher gekühlt und eine vollständige Aus  scheidung des Chroms dadurch bewirkt wer  den, dass man die Legierung nachträglich bei  400 bis 750  C während einer Dauer von     1/s     bis 8 Stunden     ausglüht.    In     gewissen    Fällen  kann sich ein solches Ausglühen als erforder  lich erweisen, um eine maximale elektrische  und/oder thermische Leitfähigkeit der Legie  rung     sicherzustellen,    während in andern Fäl  len ein     derartiges.    Ausglühen durch geeigne  ten Kühlungsverlauf vermieden werden kann.  



  Die Legierungen enthalten zweckmässig  mehr als     3%    Chrom und dies insbesondere,  wenn sie für die Herstellung von Elektroden  spitzen verwendet werden.  



  Sowohl     Elektrodenspitzen    als auch die  andern eingangs erwähnten Gegenstände kön  nen direkt als     Gussstücke    gebildet werden oder  durch eine nachträgliche Bearbeitung des  Gusses.  



  Die vorliegende Erfindung eignet sich ins  besondere für die Herstellung von Elektroden  für die     Widerstandsschweissung.    Es wurde  festgestellt, dass Elektroden, welche aus  wärmebehandelten     Kupfer-Chrom-Legierun-          gen    mit einem Chromgehalt von bis zu 1 %  bestehen, bei starker Beanspruchung sich  rasch abnutzen, während die Lebensdauer von  erfindungsgemäss erzeugten Elektroden ver  möge der durch das fein     dispergierte    Chrom  verliehenen, dauernden Härte verlängert wird.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren eignet  sich ebenfalls zur Herstellung von Zylinder  kopfeinsätzen und     dgl.,    da deren Verwendung      höhere Arbeitstemperaturen im Zylinderkopf,       gestatten    und die     sehä.dliehe    Wirkung des  Hartlöten.; auf die Härte der Legierung       -wesentlich    geringer ist. als bei den bis  her verwendeten Legierungen mit     nied-          ri@@erem    Chromgehalt.     Aus    einem ähn  lichen Grunde eignen sich solche Legie  rungen ebenfalls z.

   B. für     Schneidwerkzeuge,     deren     Körper    aus einer     Kupfer-Chrom-Legie-          ruiig    und deren     Schneidteile    aus     @aufgelöte-          tem        Wolfram-Karbid    bestehen.  



  Obwohl verschiedene Anwendungen der       erfiridurigsgemä,ss    erhaltenen     Gegenstände    an  gedeutet wurden, soll die Erfindung selbst  verständlich nicht darauf beschränkt sein; die  Legierungen können für unzählige andere     An-          wendungsz-vecke,    bei     -welchen    die     Legierun-          gen    hohen Temperaturen ohne Einbusse an  mechanischen und physikalischen     Eigenschaf-          len    ausgesetzt werden, verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Gegenstän den aus Kupfer-Chrom-Legierungen mit einem Chromgehalt von 1 bis 35 % durch Ko- killenguss, dadurch gekennzeichnet, dass .die in die Kokille gegossene Legierung von der Griesstemperatur auf eine Temperatur, die 20 bis 100 C unterhalb der Solidustemperatur der Legierung liegt, mit einer Geschwindig- keit von mindestens 100 C pro Minute abge kühlt wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung mit einer 10 bis 50 C oberhalb der Liquidus- temperatur liegenden Temperatur gegossen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung mit einer Geschwindigkeit von 200 C pro Minute von der Giesstemperatur auf zirka 1050 C gekühlt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die weitere Küh lung dermassen langsam erfolgt, dass eine praktisch vollständige Ausscheidung des Chroms aus der übersättigten festen Lösung gewährleistet wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung einer naachträgliehen Ausglühbehandlung bei einer Temperatur von 400 bis 750 C wäh rendeiner Dauer von 1/s bisi 8 Stunden unter zogen wird.