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lupferhaltiges Bleilagermetall und Verfahren zur Herstellung desselben.
Seit einigen Jahren sind an Stelle der früher ausschliesslich in Gebrauch befindlichen Zinnweiss- metalle Lagermetall aus gehärteten Bleilegierungen in Anwendung gekommen. Sie bestehen aus Blei, welches durch Hinzufügen von Erdalkali-oder Alkalimetallen gehärtet wurde. Die wissenschaftliche
Untersuchung dieser Legierungen hat gelehrt, dass in solchen Legierungen chemische Verbindungen von Blei mit den vorerwähnten Metallen vom Typus Pb3 Ca gebildet werden, die in der geschmolzenen Bleigrundmasse löslich sind, beim Abkühlen und Erstarren derselben aber entweder als primäre Kristalle oder in eutektischer Form zur Ausscheidung gelangen.
Diese Metallverbindungen des Bleies sind wesent- lich härter als reines Blei und bilden deshalb bei der Verwendung dieser Legierungen als Lagermetalle nach kurzem Einlaufen des Lagers die eigentliche Lagerlauffläche, auf welcher die Welle ruht. Die Wider- standfähigkeit einer derartigen Lagerfläche gegen Verschleiss beruht auf der Härte und Widerstands- fähigkeit dieser Metallverbindungen.
Es ist bereits versucht worden, solchen Legierungen das Metall Kupfer als solches oder in Form von
Kupferzinnlegierungen hinzuzufügen, um durch die Bildung von noch härteren Gefügebestandteilen die Widerstandsfähigkeit der Lauffläche gegen Verschleiss zu erhöhen. Der Erfolg ist im allgemeinen befriedigend, solange man nur geringe prozentische Anteile an Kupfer dem Metallbade hinzufügt ;
sowie man aber dieseZusätze erhöht, zeigen sichAusse'gerungserscheinungen, da die Ausscheidung der Kupfer kristalle aus der Bleilösung bereits bei relativ hoher Temperatur beginnt, ehe noch die Bleialkali-oder-
Erdalkaliverbindungen anfangen auszukristll'sieren. Die ganze Masse des Lagermetalles ist dann noch so dünnflüssig, dass die zur Aussehei dung gelangten Kupfer- oder Zinnkupferante ; le auch bei nur verhältnis- mäss : g kurze Zeit hindurch währendem Abstehen des geschmolzenen Lagermetalles in einem Schmelz- kessel, einer Giesskelle o. dgl. Gelegenheit haben, an die Oberfläche des Bades zu steigen und dort dick- flüssiger Legierungsanteile zu bilden.
Eingehende Versuche haben nun gelehrt, dass dieser Übelstand vermieden werden kann, wenn das Kupfer in Form einer Kupfer-Kalziumverbindllng CU4Ca oder einer entsprechenden Kupferverbindung der andern Erdalkali-oder Alkalimetalle in das Bad eingeführt wird. Es gelingt dann leicht, Legierungen der vorgenannten Art mit einem Gehalt von 4-6% oder mehr Kupfer zu erzeugen, die auch bei längerem Stehen in geschmolzenem Zustande nicht zur Entmischung neigen.
Die Erklärung für dieses auffallende Verhalten des Kupfers liefert die Betrachtung eines metallographischen Lichtbildes, aus welchem leicht zu ersehen ist, dass in solchen Legierungen das Kupfer in Form eines bis dahin unbekannten Legierungsbestandteiles, nämlich in kleinen lachsfarbenen Kristallen, enthalten ist, die ganz überwiegend in denjenigen Flächen des Schliffbildes auftreten, die von Bleikalziumkristallen oder ternären BleikalziumStrontiumkristallen gebildet werden. Enthält die Legierung auch das Metall Baryum, so ist die die Blei-
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kristallen.
Daraus geht hervor, dass aus der Gesamtlegierung während der Abkühlung die Kupferkalziumkristalle fast gleichzeitig mit den Bleikalziumkristallen zur Abscheidung gelangen und deshalb durch die grosse Menge der letzteren an einer Abscheidung durch Seigerung gehindert werden. Hiedurch entsteht ein ganz neuartiges Lagermetall, welches innerhalb der Bleikalziumkristalle in sehr grosser Zahl die kleinen, bedeutend härteren Kupferkalziumkristalle enthält. Diese letzteren bilden dann bei dem Lagermetall die eigentliche Lauffläche, die infolge der grossen Härte der Kupferkalziumkristalle einen bedeutend
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Verbindung des Bleies mit den Alkali-und Erdalkalimetallen enthält.
Wie die metallographisehe Untersuchung zeigt, werden Kupferkalziumkristalle nicht ohne weiteres gebildet, wenn man Kupfer einem fertig gebildeten Erdalkalilagermetall in Form von geschmolzenem Kupfer oder in Form einer hochtemperierten Auflösung von Kupfer in Blei einfach hinzufügt, man muss vielmehr dem Kupfer durch längeres Erhitzen des Metallgemisches auf hohe Temperatur Zeit lassen.
Kupferkalzium zu bilden.
Man gelangt dagegen auf einem andern Wege zu einer dauernd beständigen Aufnahme von Kupfer in eine derartige Legierung eines Lagermetalles, wenn man das Metall Kupfer bei ausreichend hoher Temperatur in Blei löst und in dieser Schmelze durch elektrolytische Abscheidung von Alkali-oder Erd- alkallmetallen e : nes der vorgenannten Lagermetall herstellt. Während der längeren Dauer der Einwirkung der in statu nascenili zur Ausscheidung gelangenden Alkali-oder Erdalkalimetalle auf das Bleibad finden die im Bleibade gelösten Kupferteile augenscheinlich ausreichend Gelegenheit, in chemische Bindung mit dem Metall Kalzium oder einem der andern elektrolytisch abgeschiedenen Metalle zu treten.
Aus der Tatsache, dass die auf diesem Wege gebildeten Metallverbindungen des Kupfers durch die grosse Menge des überschüssig anwesenden Bleies nicht wieder zerlegt werden, muss gefolgert werden, dass die chemische Verwandtschaft des Kupfers zu den elektrolytisch abgeschiedenen Metallen eine etwas grössere ist als diejenige des Bleies.
Dieser Überschuss an Verbindungsenergie ist indessen nicht gross genug, um die Entstehung der
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legierung zugesetzt wird.
Man kann dagegen zu einer praktisch sehr vollkommenen und bequemen Einführung des Kupfers in die Bleilagermetalle gelangen, wenn die letzteren durch Elektrolyse hergestellt werden und man dann dem Elektrolyten einen entsprechenden Zusatz eines für den hier vorliegenden Fall der Elektrolyse geeigneten Kupfersalzes gibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kupferhaltiges Bleilagermetall, welches durch die Einführung geringer Prozentsätze von Alkalioder Erdalkalimetallen gehärtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung das Kupfer in Form einer Verbindung mit dem härtenden Metall von dem Typus GU4 Ca enthält.
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