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LagermetalledesternärenSystemsKupfer-Antimon-Blei.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung von Lagermetallen des Systems Kupfer-Antimon-Blei, welche den teueren Lagermetallen des Systems Zinn-Antimon-Blei mit hohem Zinngehalt bei weitaus geringeren Gestehungskosten gleichwertig sind.
Einzelne Legierungen, die dem System Kupfer-Antimon-Blei angehören, sind von Charpy (Étude sur les alliages blancs dits Antifriction, Contrib. ä l'Etude des Alliages. 1901, S. 230) untersucht worden. Diese Untersuchungen haben sich ausschliesslich auf Legierungen mit einem sehr hohen Bleigehalt erstreckt. Eine Nutzanwendung für die Technik der Lagermetalle hat sich hieraus nicht ergeben,
Es wurde nun auf Grund sehr eingehender wissenschaftlicher Untersuchungen die überraschende Beobachtung gemacht. dass Legierungen dieses ternären Systems von ganz bestimmter Zusammensetzung als eine engbegrenzte Gruppe mit auffälligen Unterscheidungsmerkmalen aus der Gesamtheit der bezüglichen Legierungen hervortreten und dass die Eigenschaften dieser Legierungen sie zur Verwendung als Lagermetalle besonders geeignet erscheinen lassen.
In der Zeichnung ist das Diagramm des ternären Systems Kupfer-Antimon-Blei in gebräuchlicher Weise als Fläche eines gleichseitigen Dreiecks wiedergegeben, wobei jeder Punkt dieser Fläche einem bestimmten Mengenverhältnis der drei Komponenten in Prozenten entspricht. Die angestellten Untersuchungen haben zunächst gezeigt, dass die Verbindungslinie der Punkte A (13% Sb, 870/0 Pb, 00/0 Cu) und C (48'30/0 Cu, 51#5% Sb, 0% Pb) die Dreiecksfläche scharf in zwei Felder zerlegt, die Legierungen von sehr verschiedenem Verhalten einschliessen. Legierungen des unteren Feldes A CX Y mit mittlerem Blei-und Kupfergehalt können nicht hergestellt werden, weil Entmischung eintritt.
Bei sehr hohem Bleigehalt und bei hohem Kupfergehalt tritt zwar die Bildung einer Legierung ein, die entstehenden Legierungen sind aber als Lagermetalle nicht verwendbar, denn die bleireichen Legierungen sind zu weich. die kupferreichen Legierungen zu hart. Unterhalb der Grenzen A C liegen also bei diesem ternären System überhaupt keine für den vorgesehenen Zweck brauchbaren Mischungs- verhältnisse.
Aber auch die Legierungen des oberen Feldes A C Z zerfallen, entsprechend einschneidenden Unterschieden der kristallographischen Ausbildung des Gefüges, wiederum in zwei sehr scharf unterschiedene Gruppen. Das Gefüge aller Legierungen dieser Fläche ist insofern einheitlich, als es aus elementar ausgeschiedenen Antimon-Kristallen, aus CU2 Sb-Kristallen und aus einem Eutektikum von Blei und Antimon besteht. Es hat sich aber gezeigt, dass sich im Gefüge dieser Legierungen hinsichtlich der Beschaffenheit der Cu2Sb-Kristalle sehr einschneidende Verschiedenheiten bemerkbar machen. In dem von den Verbindungslinien der Punkte J (13% Sb,
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Felde scheiden sich nämlich die Cu2Sb-Kristalle in nadeliger Form aus.
Dementsprechend sind Legierungen dieses Feldes spröde und zur Verwendung als Lagermetalle kaum geeignet. Hingegen enthalten Legierungen des von den Verbindungslinien der Punkte l (13% Sb, 87% Pb, 00/oCu) B (600/0 Sb, 400/0 Cu, 00/0 Pb) und C (48-5"/, Cu. Sl-50/o Sb, 00/0 Pb) eingeschlossenen Feldes die Cu2Sb. Kristalle in rundlicher Form. Nach den angestellten Untersuchungen ist dieser Unterschied, der zufolge einer inneren Gesetzmässigkeit an die Zusammensetzungs-
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grenzen dieses Zustandsfeldes gebunden ist, dadurch zu erklären, dass sich in diesem Gebiete aus dem flüssigem Zustand vorerst Cu5Sb2 ausscheidet, welches Antimon gelöst enthält. Bei
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dieses Feldes nicht spröde sind und dass sie gute Festigkeitseigenschaften aufweisen.
Den Gegenstand der Erfindung bilden nun Lagermetalle, welche ihrer Zusammensetzung nach dem in der Zeichnung dargestellten, von den Linien A-B, B-C, C-A begrenzten Felde angehören und einen Gehalt von zozo Blei aufweisen. Legierungen dieses Zustandsfeldes, die weniger als 300/0 Blei enthalten, sind zu hart, Legierungen, welche mehr als 640/0 Blei enthalten, zu weich, um als Lagermetalle verwendbar zu sein.
Je mehr sich die Zusammensetzung dieser Legierungen der Bleigrenze von 64% nähert, um so grösser wird natürlich die Plastizität ; gleichzeitig nimmt aber die Eignung dieser Legierungen zu Lagermetallen in Ansehung der Festigkeitseigenschaften ab. Es wurde nun weiter gefunden, dass sich diese Legierungen jedoch dadurch vergüten lassen, dass man ihnen Kadmium, Arsen oder Quecksilber, einzeln oder kombiniert, zusetzt. Durch diese Zusätze gelingt'es ferner
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Ausführungsb <SEP> eispiele <SEP> :
<tb> a) <SEP> Legierungen <SEP> mit <SEP> einem <SEP> zwischen <SEP> 30-640/o <SEP> liegenden <SEP> Bleigehalt <SEP> ohne <SEP> härtende
<tb> Zusätze <SEP> :
<tb> 1. <SEP> 14#3% <SEP> Cu <SEP> 2. <SEP> 10#0% <SEP> Cu <SEP> 3. <SEP> 15-00/o <SEP> Cu
<tb> 30-7')/. <SEP> Sb <SEP> 30#0% <SEP> Sb <SEP> 40-0''/0 <SEP> Sb
<tb> 55#0% <SEP> Pb <SEP> 60-00/0 <SEP> Pb <SEP> 45#0% <SEP> Pb
<tb> b) <SEP> Gehärtete <SEP> Legierungen <SEP> mit <SEP> einem <SEP> zwischen <SEP> 30-64% <SEP> liegenden <SEP> Bleigehalt <SEP> ;
<tb> 4. <SEP> 10-80/, <SEP> Cu <SEP> 5. <SEP> 10-80/"Cu <SEP> 6. <SEP> 15-00/o <SEP> Cu
<tb> 26#7% <SEP> Sb <SEP> 26#7% <SEP> Sb <SEP> 40'0% <SEP> Sb
<tb> 61#5% <SEP> Pb <SEP> 59#5% <SEP> Pb <SEP> 43#0% <SEP> Pb
<tb> l <SEP> 0"/. <SEP> Cd <SEP> 3-00/0 <SEP> Hg <SEP> 2-00/, <SEP> Cd
<tb> r) <SEP> Gehärtetes <SEP> Lagermetall <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Gehalt <SEP> von <SEP> über <SEP> 640/o <SEP> Blei <SEP> :
<tb> 7. <SEP> 8#0% <SEP> Cu
<tb> 22#0% <SEP> Sb
<tb> 2#0% <SEP> Cd
<tb> 0#5 <SEP> % <SEP> As
<tb> 67-50/"pub
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lagermetalle des ternären Systems Kupfer-Antimon-Blei, dadurch gekennzeichnet. dass diese Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung dem von den Linien A-B, B-C.
C-A begrenzten Zustandsfelde innerhalb des Bereiches von 30-64% Blei angehören.