DE1294025B

DE1294025B - Verfahren zur Herstellung von dispersionsverfestigtem Blei

Info

Publication number: DE1294025B
Application number: DEA42826A
Authority: DE
Inventors: Roberts David Henry
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1962-05-21
Filing date: 1963-04-05
Publication date: 1969-04-30
Also published as: GB970259A; US3315342A; SE307678B

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von dispersionsverfestigtem Blei für industrielle Zwecke.

Die Eigenschaften des Bleis gestatten seine Verwendung in der elektrischen Industrie als Kabelummantelungen und im Batteriebau. Auch als Strahlenschutz ist es anwendbar. Weiterhin ist es wegen seines Korrosionswiderstands für die chemische Industrie geeignet. Jedoch besitzt es den Nachteil einer sehr niedrigen Zugfestigkeit; es besteht daher der Wunsch nach Blei mit größerer Festigkeit.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Blechen aus dispersionsverfestigtem Bleipulver durch Strangpressen mit nachfolgendem Walzen des Halbzeugs längs und quer zur Preßrichtung vorgeschlagen worden. Ein solches Walzen reißt die Oxidschicht auf den Bleiteilchen aiii, verteilt die Oxidfragmente innerhalb des Bleis und bewirkt eine Verschweißung der einzelnen Bleiteilchen miteinander.

Die Oxidschicht besteht im wesentlichen aus einem Oxid oder mehreren Oxiden des Bleis, doch können auch andere Verbindungen, wie Carbonate oder Hydroxyde des Bleis, in ihr vorkommen. In ähnlicher Weise sollen unter »Oxidteilchen« im folgenden Teilchen einer vorstehend beschriebenen Oxidschicht verstanden werden.

Es wurde nun gefunden, daß dispersionsverfestigtes Blei aus teilweise oxydiertem Bleipulver durch einfaches Strangpressen hergestellt werden kann, vorausgesetzt, daß der Verpressungsgrad so liegt, daß der Preßvorgang die Oxidschicht auf den Bleiteilchen aufbricht, die Oxidfragmente innerhalb des Bleis verteilt und die Verschweißung der Bleiteilchen miteinander bewirkt. Der Verpressungsgrad, dem die Bleiteilchen unterworfen werden müssen, hängt hauptsächlich von der mittleren Dicke der Oxidschicht auf den Teilchen ab. Der Anteil an dispergiertem Oxid im Preßhalbzeug und damit die Festigkeit desselben hängt von der mittleren Dicke der Oxidschicht und der mittleren Anfangsgröße der Teilchen ab. Je größer die mittlere Teilchengröße für eine gegebene Schichtdicke ist, desto geringer ist der Anteil des dispergierten Oxides im Preßhalbzeug, und umgekehrt. In einer typischen Ausführungsform für die Herstellung eines Preßhalbzeugs aus dispersionsverfestigtem Blei werden Bleiteilchen, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,053 mm hindurchgehen und eine mittlere Oxidschichtdicke von 0,3 μΐη besitzen, mit einem Verpressungsgrad von 20:1 stranggepreßt. Ein nachfolgendes Walzen des Preßhalbzeugs ist nicht notwendig.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von dispersionsverfestigtem Bleipulver, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Bleipulver einer mechanischen Bearbeitung unterworfen wird, wobei die Oxidschicht auf den Bleiteilchen aufgebrochen und die Oxidfragmente in die Bleiteilchen hineingedrückt werden, während auf den blanken Oberflächen eine weitere Oxydation stattfindet; darauf wird das Bleipulver stranggepreßt und Blei erhöhter ,60 Festigkeit gewonnen.

Eine für die Erfindung typiscHb mechanische Bearbeitung ist ein Mahlen des Bleipulvers in einer Vibrationskugelmühle, wobei das Blei nach dem Aufbrechen der Oxidschicht sofort wieder oxydiert.

Der Zweck der mechanischen Bearbeitung liegt in der Vermehrung des dispergierten Oxidgehalts des Bleipulvers, was sich in einer Festigkeitssteigerung auswirkt. Versuche haben gezeigt, daß eine im wesentlichen lineare Beziehung besteht zwischen der Zugfestigkeit des stranggepreßten Bleis und seines Gehalts an dispergiertem Oxid. Darüber hinaus wurde gefunden, daß für einen gegebenen Oxidgehalt das erfindungsgemäß dispersionsverfestigte, stranggepreßte Blei härter und dunkler ist als solches dispersionsverfestigtes Blei, das durch Strangpressen oberflächlich oxydierten Bleipulvers hergestellt ist.

In Gegenwart von Sauerstoff ist das Verfahren kontinuierlich. Ein Beweis hierfür ist, daß sich dann, wenn Bleipulver in einer luftdicht verschlossenen Kugelmühle behandelt wird, große Agglomerate bilden als Folge einer Kaltverschweißung der blanken, oxidfreien Bleioberflächen. Weiterhin haben Mahlversuche in einer Inertgasatmosphäre gezeigt, daß keine Oxydation eintritt und das aus diesem Pulver stranggepreßte Halbzeug nur eine sehr geringe Härtesteigerung zeigt. Diese geringe Vermehrung ist wahrscheinlich auf eine bessere Verteilung des anfänglich auf den Teilchen anwesenden Oxids im Preßhalbzeug als Folge der Zertrümmerung der Oxidschichten in der Kugelmühle zurückzuführen.

Versuche, eine wesentliche Vermehrung des dispergierten Oxids im stranggepreßten Blei und eine Härtesteigerung durch Erhöhung der Oxidschichtdicke der Bleiteilchen mittels Erhitzen des zu verpressenden Pulvers zu erhalten, hatten keinen Erfolg. Der Grund hierfür lag darin, daß die Oxidschichten zu dick waren und, wenn auch beim Strangpressen aufgebrochen, sie doch dazu führten, daß unzerstörtes Oxidnetzwerk im Preßhalbzeug verblieb.

Vorzugsweise wird für das Kugelmahlen eine Vibrationskugelmühle benutzt, weil sie eine rauhere Bearbeitung des Bleipulvers als eine einfache Kugelfallmühle zuläßt. Es wurde Bleipulver mit einem Oxidgehalt bis zu 7% stranggepreßt. Es ist indessen möglich, auch Pulver mit noch größerem Oxidanteil bei höherer Preßtemperatur strangzupressen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Beispiel besser verständlich:

a) I Volumen handelsüblichen, luftzerstäubten Bleipulvers einer Teilchengröße von maximal 53 um wird bei etwa 70⁰C während 6 Stunden auf einer Vibrationskugelmühle, die 1 Volumen Stahlkugeln von 12,7 mm Durchmesser enthält, gemahlen.

b) Das gemahlene Pulver wird bei 25° C zu einer Stange mit 2,54 mm Durchmesser verpreßt, wobei der Verpressungsgrad 40:1 ist (Verpressungsgrad = Verhältnis der Querschnittsfläche des Rezipienten zu der des Preßhalbzeugs).

Tabelle 1

Oxydationsrate für kugelvermahlenes Bleipulver in Sauerstoffatmosphäre

Chargengewicht

300 g

Mahldauer	Oxidgehalt
(Stunden)	<·/·)
0	0,9
1	1,7
2	2,4
3	3,1
4	3,8
5	4,8
6	5,8
7	6,8
8	7,7

Tabelle 2

Bruchdehnung <5 2,5 von Blei und dispersionsverfestigtem Blei

Werkstoff	Ange wandte Zug spannung (kp/mm²)	Zeit bis zum Bruch (Minuten)	0 2,5 (°/o)
Blei	0,91 0,98 1,05 1,41 2,11 2,74 2,81	200 30 8 kein Bruch nach 1000 Stunden 10 080 39 34	20 25 29,5 6,7 7,9
(geschmolzen und geknetet) Dispersions gehärtetes Blei 1,5% Oxydgehalt

IO

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Herstellung von dispersionsverfestigtem Blei. Sie kann as in gleicher Weise für die Herstellung von dispersionverfestigten Bleilegierungen angewendet werden. Indessen wurde gefunden, daß Teilchen von Bleilegierungen im allgemeinen weniger schnell oxydieren als reines Bleipulver, so daß Bleilegierungspulver längere Zeit der mechanischen Behandlung unterworfen werden muß als reines Blei, gegebenenfalls auch unter Bedingungen, die die Oxydationsrate der Legierungsteilchen erhöhen. Die Oxydationsrate der Legierungsteilchen kann durch höhere Mahltemperatur erhöht werden. Eine typische Legierung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren verfestigt werden kann, ist die sogenannte Kabelmantellegierung B mit 98,2 % Blei und 0,8% Antimon.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von dispersionsverfestigtem Blei, bei welchem Bleipulverteilchen, die eine Bleioxidschicht haben, stranggepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleipulver zuerst in einer Vibrations-Kugelmühle während kontinuierlicher Zufuhr von Sauerstoff zur Herstellung von Bleipulver, dessen Pulverteilchen sowohl Bleioxidteilchen in sich selbst als auch eine Oberflächenschicht aus Bleioxid aufweisen, gemahlen wird, und daß das Pulver dann mit einem Verpressungsgrad von wenigstens 20 :1 stranggepreßt wird, derart, daß ohne anschließende mechanische Weiterbehandlung ein Bleirohling, welcher eine im wesentlichen einheitliche Bleioxid-Dispersion besitzt, hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver stranggepreßt wird, dessen Teilchengrößen 53 Mikron nicht überschreitet und dessen Oberflächenschicht aus Bleioxid eine mittlere Dicke von 0,3 Mikron aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bleipulver, welches anfänglich aus Teilchen einer Größe von nicht größer als 53 Mikron besteht, 6 Stunden lang bei einer Temperatur von 70⁰C in einer Vibrations-Kugelmühle gemahlen wird, welche 1 Volumen Stahlkügelchen mit jeweils einem Durchmesser von 12,7 mm zu 1 Volumen Bleipulver enthält und daß das teilweise oxydierte Bleipulver bei einer Temperatur von 25⁰C mit einem Verpressungsgrad von 40:1 stranggepreßt wird.