DE102016005340A1

DE102016005340A1 - Schreibfähige bleifreie Legierung

Info

Publication number: DE102016005340A1
Application number: DE102016005340.2A
Authority: DE
Inventors: Roman Klink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Eine schreibfähige Legierung umfasst eine Legierung mit einem Bi-Gehalt von 50 bis 90 Gewichtsprozent sowie im Übrigen Metalle der dritten und vierten Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente mit Ausnahme vom Blei. Damit wird eine bleifreie schreibfähige Legierung geschaffen

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine schreibfähige Legierung mit einem Gehalt an Wismut von 50 bis 90 Gewichtsprozent, die im Übrigen Metalle der dritten und vierten Hauptgruppe des Periodensystems mit Ausnahme von Blei aufweist.
Stand der Technik
Schreibfähige Legierungen sind auf Basis der Metalle hinlänglich bekannt. Vor allem werden Bleistifte seit langem verwendet, wobei allerdings die Inhaltsstoffe aufgrund des Bleis für Schreibspitzen zwar zulässig, aber als Werkstoff an sich grundsätzlich bedenklich sind. Ebenso kommen Metalle und deren Legierungen nicht in Frage, die nicht über ein ausreichendes Abriebverhalten verfügen, da sie dann nicht schreibfähig sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bleifreie schreibfähige Legierung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine schreibfähige Legierung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Durch Versuche hat sich herausgestellt, dass eine Legierung auf der Basis von Wismut eine gute Alternative zu Blei ist. Wismut ist insbesondere in der Kombination mit Metallen der dritten und vierten Hauptgruppe unter Ausnahme von Blei unbedenklich. Insbesondere sind die wesentlichen Inhaltsstoffe Wismut, Zinn, Gallium und Indium unbedenklich, da sie laut Reach nicht eingestuft sind.
Auf Zweikomponentenbasis haben sich vor allem Legierungen aus Wismut und Zinn oder Wismut und Gallium als geeignet gezeigt. Indium kann ebenso verwendet werden und kann in einer Dreikomponentenlegierung zum Beispiel mit Wismut und Zinn verwendet werden.
Vorteilhaft weist die Legierung einen Bi-Gehalt von 50 bis 90 Gewichtsprozent, einen Sn-Gehalt oder Ga-Gehalt von nicht größer als 50 Gewichtsprozent und einen In-Gehalt von 0 bis 30 Gewichtsprozent auf.
Besonders bevorzugt ist eine Legierung mit einem Bi-Gehalt von 50 bis 70 Gewichtsprozent und einem Sn-Gehalt von 30 bis 50 Gewichtsprozent, wobei besonders bevorzugt eine gut schreibende Legierung einen Bi-Gehalt von 60 Gewichtsprozent und einen Sn- Gehalt von 40 Gewichtsprozent hat.
Bei einem höheren Bi-Gehalt von 70 bis 90 Gewichtsprozent kann eine schreibfähige Legierung auch aus Wismut und Gallium legiert werden, wobei der Ga-Gehalt zwischen 10 bis 30 Gewichtsprozent beträgt. Besonders bevorzugt umfasst eine wenn auch etwas teurere, jedoch gut schreibende Legierung 90 Gewichtsprozent Wismut und 10 Gewichtsprozent Gallium.
Vorzugsweise weist bei einer Dreikomponentenlegierung die Legierung einen Bi-Gehalt von 50 bis 70 Gewichtsprozent, einen Sn-Gehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent und einen In-Gehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent auf.
Besonders bevorzugte Bereichsgrenzen liegen bei einer derartigen Legierung für den Bi-Gehalt zwischen 50 bis 60 Gewichtsprozent, beim Sn-Gehalt von 10 bis 20 Gewichtsprozent und beim In-Gehalt von 20 bis 30 Gewichtsprozent. Als eine hierin ganz besonders bevorzugte Legierung hat sich eine Legierung mit einem Bi-Gehalt von 57 Gewichtsprozent, einem Sn-Gehalt von 17 Gewichtsprozent und einem In-Gehalt von 26 Gewichtsprozent erwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Eine Legierung wurde mit einem Bi-Gehalt von 60 Gewichtsprozent und einem Sn-Gehalt von 40 Gewichtsprozent legiert und in Minenform gegossen. Die so erhaltene Mine schreibt gut. Besonders bevorzugt hat sich dabei erwiesen ein Wismut-Gehalt von bis zu 80 Gewichtsprozent, wobei der Abrieb weiter erhöht wird.
Beispiel 2
Eine schreibfähige Legierung wird mit einem Bi-Gehalt von 90 Gewichtsprozent und einem Ga-Gehalt von 10 Gewichtsprozent legiert und in Minenform gegossen. Die Mine schreibt und verfügt über einen ausreichenden Abrieb.
Beispiel 3
Bei einer Dreikomponentenlegierung wurden Wismut, Zinn und Indium legiert. Als geeignete Legierung wurde dabei ein Bi-Gehalt von 57 Gewichtsprozent, ein Sn-Gehalt von 17 Gewichtsprozent und ein In-Gehalt von 26 Gewichtsprozent für die Legierung verwendet und die so erhaltene Legierung als Mine gegossen. Denkbar ist hier auch ein höherer Bi-Gehalt von 60 Gewichtsprozent, ein Sn-Gehalt von 20 Gewichtsprozent und ein In-Gehalt von 20 Gewichtsprozent. Im Ergebnis schreibt die Mine sehr gut.
Sämtliche Legierungen, die in den Beispielen genannt sind, können dabei auf Blei verzichten. Die verbleibenden Inhaltsstoffe sind nach heutigem Stand unbedenklich.
Werden in den Legierungen weniger als 50 Gewichtsprozent Wismut bzw. mehr als 90 Gewichtsprozent Wismut verwendet, so schreiben die Legierungen zwar immer noch, aber nicht mehr so gut, sodass die Schreibfähigkeit in Frage gestellt ist. Bei einer Zwei-Komponenten-Legierung von Wismut und Zinn sind die Gehalte von 50 bis 80 Gewichtsprozent Bi besonders interessant, da sie die besten Schreibeigenschaften erzeugen.
Wird ein Gallium-Gehalt von mehr als 50 Gewichtsprozent verwendet, schreibt die Legierung schlechter. Dasselbe gilt grundsätzlich, wenn der Gallium Gehalt weniger als 5 Gewichtsprozent beträgt.
Indiumhaltige Legierungen sind grundsätzlich in dem gesamten Dreistoffsystem schreibfähig.
Mit Spurenelementen ist in dem Maß zu rechnen, wie unrein die verwendeten Rohstoffe sind. Zudem können beim Schmelzen und Gießen Spurenelemente zusätzlich eingebracht werden. In Versuchen hat sich jedoch ergeben, dass die Spurenelemente keine Bedeutung haben, solange ihr Gehalt so niedrig bleibt, dass er in den Schreiblegierungen das Verhalten nicht beeinflusst.

Claims

Schreibfähige Legierung, wobei die Legierung ein Bi-Gehalt von 50 bis 90 Gewichtsprozent sowie im Übrigen Metalle der dritten und vierten Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente mit Ausnahme vom Blei umfasst.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – einen Bi-Gehalt von 50 bis 90 Gewichtsprozent, – einen Sn-Gehalt oder Ga-Gehalt von nicht größer als 50 Gewichtsprozent, – einen In-Gehalt von 0 bis 30 Gewichtsprozent.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – einen Bi-Gehalt von 50 bis 80 Gewichtsprozent und – einen Sn-Gehalt von 30 bis 50 Gewichtsprozent.
Schreibefähige Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 60 Gewichtsprozent Bi und 40 Gewichtsprozent Sn enthält.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – einen Bi-gehalt von 70 bis 90 Gewichtsprozent, – einen Ga-Gehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 90 Gewichtsprozent Bi und 10 Gewichtsprozent Ga aufweist.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – einen Bi-Gehalt von 50 bis 70 Gewichtsprozent, – einen Sn-Gehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent, – einen In-Gehalt von 10 bis 30 Gewichtsprozent.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – einen Bi-Gehalt von 50 bis 60 Gewichtsprozent, – einen Sn-Gehalt von 10 bis 20 Gewichtsprozent, – einen In-Gehalt von 20 bis 30 Gewichtsprozent.
Schreibfähige Legierung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aufweist: – Einen Bi-Gehalt von 57 Gewichtsprozent, – einen Sn-Gehalt von 17 Gewichtsprozent, – einen In-Gehalt von 26 Gewichtsprozent.