Patent DE-102016008758-B4 (DE)
Title: Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung
Inventor: WEBER KAI
IPC: C22C9/04
Filed: 2016-07-18
Granted: 2020-06-25
Abstract: Hochfeste Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung mit ausgezeichneter Gießbarkeit, Warmumformbarkeit und Kaltumformbarkeit, hoher Beständigkeit gegen den abrasiven Verschleiß, adhäsiven Verschleiß und Fretting-Verschleiß sowie verbesserter Korrosionsbeständigkeit und Spannungsrelaxationsbeständigkeit, bestehend aus (in Gew.-%):
 2,0 bis 10,0 % Ni,
 2,0 bis 10,0 % Sn,
 0,01 bis 1,0 % Fe,
 0,01 bis 0,8 % Mg,
 0,01 bis 2,5 % Zn,
 0,05 bis 0,9 % Si,
 0,01 bis 0,4 % B,
 0,004 bis 0,3 % P,
 wahlweise noch bis maximal 2,0 % Co,
 wahlweise noch bis maximal 0,25 % Pb,
 Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen,
 dadurch gekennzeichnet,
 - dass das Verhältnis Si/B der Elementgehalte in Gew.-% der Elemente Silicium und Bor minimal 0,4 und maximal 8 beträgt;
 - dass nach dem Gießen mittels des kombinierten Gehaltes an Bor, Silicium und Phosphor in der Legierung folgende Gefügebestandteile vorliegen:
 a) Eine Si-haltige und P-haltige metallische Grundmasse mit, bezogen auf das Gesamtgefüge,
 a1) bis zu 30 Volumen-% ersten Phasenbestandteilen, die mit der Summenformel Cu h Ni k Sn m  angegeben werden können und ein Verhältnis (h+k)/m der Elementgehalte in Atom-% von 2 bis 6 aufweisen,
 a2) bis zu 20 Volumen-% zweiten Phasenbestandteilen, die mit der Summenformel Cu p Ni r Sn s  angegeben werden können und ein Verhältnis (p+r)/s der Elementgehalte in Atom-% von 10 bis 15 aufweisen und
 a3) einem Rest an Kupfer-Mischkristall;
 b) Phasen, die, bezogen auf das Gesamtgefüge,
 b1) mit 0,01 bis 10 Volumen-% als Si-haltige und B-haltige Phasen,
 b2) mit 1 bis 15 Volumen-% als Ni-Si-Boride mit der Summenformel Ni x Si 2 B mit x = 4 bis 6,
 b3) mit 1 bis 15 Volumen-% als Ni-Boride,
 b4) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Fe-Boride,
 b5) mit 1 bis 5 Volumen-% als Ni-Phosphide,
 b6) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Fe-Phosphide,
 b7) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Mg-Phosphide,
 b8) mit 1 bis 5 Volumen-% als Ni-Silizide,
 b9) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Fe-Silizide und/oder Fe-reiche Teilchen,
 b10) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Mg-Silizide,
 b11) mit 0,1 bis 5 Volumen-% als Cu-haltige und Mg-haltige Phasen und/oder Cu-haltige und Sn-haltige und Mg-haltige Phasen im Gefüge enthalten sind, die einzeln und/oder als Anlagerungsverbindungen und/oder Mischverbindungen vorliegen sowie von Zinn und/oder den ersten Phasenbestandteilen und/oder den zweiten Phasenbestandteilen ummantelt sind;
 - dass beim Gießen die Si-haltigen und B-haltigen Phasen, welche als Siliziumboride ausgebildet sind, die Ni-Si-Boride, Ni-Boride, Fe-Boride, Ni-Phosphide, Fe-Phosphide, Mg-Phosphide, Ni-Silizide, Fe-Silizide und/oder Fe-reichen Teilchen, Mg-Silizide sowie die Cu-haltigen und Mg-haltigen Phasen und/oder Cu-haltigen und Sn-haltigen und Mg-haltigen Phasen, die einzeln und/oder als Anlagerungsverbindungen und/oder Mischverbindungen vorliegen, Keime für eine gleichmäßige Kristallisation während der Erstarrung/Abkühlung der Schmelze darstellen, so dass die ersten Phasenbestandteile und/oder die zweiten Phasenbestandteile inselartig und/oder netzartig gleichmäßig im Gefüge verteilt sind;
 - dass die Si-haltigen und B-haltigen Phasen, welche als Borsilikate und/oder Borphosphorsilikate ausgebildet sind, zusammen mit den Phosphorsilikaten und Mg-Oxiden die Rolle eines verschleißschützenden und korrosionsschützenden Überzuges auf den Halbzeugen und Bauteilen der Legierung übernehmen.