2. Verwendung einer L egierung
der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung im Gußzustand oder im gekneteten
Zustand als Werkstoff für die Herstellung von Bauteilen mit hoher Dauerstandfestigkeit
bedarfsweise bis mindestens 80 bis 100' C, wie Gitterplatten für Bleisammler,
Rohrleitungen, Strahlenschutzbauteile, Kabelmäntel, Gleitlager und Drucktypen und
als Lot zum Löten solcher Bauteile. 3. Verfahren zur Herstellung der Legierung
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Blei oder der Bleilegierung
zunächst der Lithiumanteil einlegiert und anschließend der Wasserstoffanteil in
diese Schmelze eingebracht wird, und zwar (a) durch Einleiten oder Darüberleiten
über die Badoberfläche von reinem Wasserstoff, wasserstoffhaltigem Gas oder Gasen,
welche durch Zersetzung Wasserstoff abgeben, oder (b) durch Berührung der
Schmelze mit festen oder flüssigen Stoffen und Erzeugen von Wasserstoff im Bereich
des Schmelzbades aus diesen Stoffen auf mechanischem, physikalischem, chemischem
und/oder elektrolytischem Wege. 4. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Blei oder der Bleilegierung der
Lithium- und Wasserstoffanteil gemeinsam in Form einer Verbindung oder über eine
gemäß Anspruch 3 hergestellte Vorlegierung zugesetzt werden. Blei und Bleilegierungen
schmelzen bei niedrigen Temperaturen, und sie zeigen bei Raumtemperatur im allgemeinen
eine geringe Kriechfestigkeit. Diese verschlechtert sich schon bei geringer Erhöhung
der Belastungstemperatur, so daß dem technischen Einsatz von Blei und zahlreichen
Bleilegierungen Grenzen gesetzt sind. Als zum Blei zulegierte Legierungselemente
zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften beschreibt die deutsche Patentschrift
476 259 für Traggerüste in elektrischen Sammlern die günstige Wirkung eines
Lithiumgehaltes von 2%. Eine Zugabe von Kalium, Natrium und Rubidium bis zu
1 1/o ergibt danach eine weitere Erhöhung der Härte und Festigkeit von solchen
Traggerüsten, und die Zugabe von Calcium, Barium, Strontium sowie Magnesium bis
zu 1 1/o soll sich günstig auf die Erhöhung der Zähigkeit auswirken. Wasserstoff
als Legierungselement wird in der deutschen Patentschrift 476 259
nicht erwähnt.
In der deutschen Patentschrift 630 666 wird das Legierungselement Lithium
bis 0,1 1/o als in Blei günstig für Kabelmäntel beschrieben sowie weitere
zusätzlich zum Lithium mögliche Legierungsgehalte bis 0, 18 % Kadmium und/oder
bis 0,5 Antimon. Mit oder ohne Kadmium und/oder Antimon soll auch Glühen,
Abschrecken und künstliches Altern im gepreßten Zustand der Legierung für Kabelmäntel
Anwendung finden. In der deutschen Patentschrift 630 666 wird in der Beschreibung
auf das ungewöhnlich feine Korn lithiumhaltiger Legierungen hingewiesen, das Schwingungsbeanspruchungen
gegenüber sich besser als bis zu diesem Zeitpunkt bekannte Bleilegierungen verhält.
Auf die Dauerstandfestigkeit wird nicht hingewiesen, und es wird auch darin nicht
von einer günstigen Auswirkung des Wasserstoffes als Legierungselement neben Lithium
in Blei berichtet, und es beziehen sich die Patentansprüche auf die Verwendung für
Kabelmäntel. Für Bleilagermetall wird in der deutschen Patentschrift 887416 ebenfalls
das Lithium mit 0,015% als Legierungselement zu Blei angegeben, hier neben anderen
Erdalkalimetallen in Mengen von vorzugsweise 1 bis 1,5 % Gesamterdalkalimetalle
und ge-
gebenenfalls ein oder mehrere Alkalimetalle wie Natrium, Kalium, wobei
Calcium und Barium gesondert beansprucht werden, sowie gegebenenfalls zusätzlich
Aluminium. In der deutschen Patentschrift 887 416 wird der Wasserstoff als
Legierungselement nicht erwähnt. Lithium wird als die Korrosionsfestigkeit verbessernder
teilweiser Ersatz darin für das die Korrosion fördernde Barium angegeben. Für bariumfreie
Legierungen wird in der österreichischen Patentschrift 106 208 neben Calcium
und Natrium auch das Lithium angegeben, und zwar je nach dem Calcium- sowie
Natriumgehalt, 0,0417o Lithium oder 0,05 1/o, Lithium. Im Vordergrund
der deutschen Patentschrift 887 416 stehen die Sicherung genügender Korrosionsbeständigkeit
sowie der Warmhärte und die Sicherun- aenüaender Gußhärte, auch nach mehrmaligem
Umschmelzen. Weder in der deutschen Patentschrift 476 259 noch in der deutschen
Patentschrift 630 666 und auch nicht in der deutschen Patentschrift
887 416 wird der Wasserstoff als Legierungselement in Verbindung mit Lithium
beansprucht, er wird auch nicht in den Beschreibungen erwähnt, und es finden sich
auch keine mittelbar dem Wasserstoff gewidmeten Angaben über dessen durch bewußte
Zugabe mögliche Legierungseffekte, wie er als nützliches und notwendiges Legierungselement
in Verbindung mit Lithium in Blei in den anschließenden Patentansprüchen auftritt.
Auch im Buch »Metallauß«, Herausgeber A. H. F. Go ederitz und J. Müller,
VEB Wilhelm Knapp Verlag, Halle (Saale). 1955, 11. Teil, S. 656 bis
658,
wird das Lithium in der dortigen zusammeiifassenden Darstellung in Kapitel
»Alkali - Erdalkali -Bleilagermetalle« an zwei Stellen erwähnt. Das Lithium
soll Blei schon bei Gehalten von 0,03 % Lithium in Blei erheblich härter
machen (S. 656,
7. Abschn.), außerdem sollen Natrium und Lithiumzusätze
die durch Calciumzusätze verstärkte Verkrätzung wieder verringern (S. 658,
4. Abschn.). Auch hier findet man keinen Hinweis auf den Wasserstoff als Legierungselement
in Blei oder in Bleilegierungen. Dies ist auch nicht befremdend, da Wasserstoff
sich in Blei sowohl im flüssigen wie im festen Zustand nicht löst. Dieses Verhalten
wird gemeinhin noch heute auf die Legierungen des Bleis übertragen,
von
denen man annimmt, sie könnten keinen Wasserstoff enthalten. Gemäß der Erfindung
wird durch die Zugabe von Lithium die Kriechfestigkeit von Blei etwas verbessert,
jedoch noch mehr durch zusätzliche Zugabe von Wasserstoff als Legierungselement
im flüssigen Zustand der PbLi-Legierun-. Der Wasserstoff wirkt sich durch Bindunc,
von Wasserstoff an Lithium aus, welche in der Legierungsschmelze erfolgt, und er
wirkt sich nach der anschließenden Erstarrung günstig aus auf die Dauerstandfestigkeit,
die Kornverkleineruna und die Erhöhung der Warmhärte im Guß- sowie im Knetzustand.
Der hierzu geeignete Li-Gehalt liegt bei 0,02 bis 0,04 Gewichtsprozent Li in dieser
Bleilegierung und die in diesen Legierungen vorhandene Wasserstoffmenge beträgt
etwa 1 cm3/100 g Pb-Legierung. Diese Legierungen zeichnen sich dadurch
aus, daß wesentliche Mengen an Wasserstoff erst nach dem Wiedererwärmen und Schmelzen
bei Temperaturen von 50 bis 1000 C
»über« dem Schmelzpunkt der Legierung
abgegeben im C
werden. Mittels Massenspektrograph ist belegt, daß zwei Bindunasforrnen
von Wasserstoff an Lithium C bestehen, wovon eine oberhalb des Schmelzpunktes, wie
angegeben, zerfällt und wobei große Mengen an "7 Wasserstoff frei werden. Der Temperaturbereich,
in dem der Wasserstoff entweicht, liegt somit genügend oberhalb des Schmelzpunktes
von durch PbUH-Vorlegierung veredelbaren Bleilegierungen, z. B. PbSn-Lotlealerunaen.
Die aünstiae Wirkuna einer zusätzlichen Wasserstoffbehandlung auf das Kriechverhalten
läßt sich sowohl bei Raumtemperatur feststellen als auch bei erhöhten Temperaturen
von 80
bis 100' C, was Bild 1 für 80' C-Kriechtemperatur
zeigt. In Bild 1 bedeuten - in ['/o] die Kriechdehnung im Dauerstandversuch
und t in [h] die Belastungsdauer. Ebenso wie für Raumtemperatur verbessert Lithium
den Kriechwiderstand auch bei 802 C. Dieser wird aber extrem aut, wenn Wasserstoff
zuaeue-M C C
ben wird. Auch nach 1000 Stunden Belastung bleibt die
Kriechdehnun- bei 801 C für PbLiH-Leolieruno, c e C
fast aleich
der Verlängerung nach erfolgter Be-C C C
lastuno, .e. Erfindungsgemäß wird
die hohe Kriechfestigkeit C
für Bleile ierungen dadurch gelöst, daß dem Blei
9 C
oder den Blei-Zinn-, z. B. -Lotlegierungen, das Lithium entweder als Reinmetall,
als Vorlegierung oder als chemische Verbindung zugesetzt wird. Dieser Blei-Lithium-Legierung
wird nun im fiüssigen Zustand Wasserstoff angeboten. Die günstigste Zugabetemperatur
liegt bei 400 bis 700' C. Die Zugabe von Wasserstoff kann erfolgen a) durch
Durchleiten von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Gas durch die Schmelze aus
lithiumhaltigem Blei oder Blei-Legierung, b) durch überleiten von Wasserstoff
oder wasserstoffhaltigem Gas oder einem Gas, welches durch Zersetzung Wasserstoff
abgibt, über die Schmelzenoberfläche oder c) durch Zugabe einer chemischen Verbindung
(z. B. TiH, oder andere wasserstoffhaltige Verbindungen oder solche enthaltende
Legierung a n ce ), welche in der Lage ist, Wasserstoff abzu-C, Oleben,
zur Schmelze oder d) durch Zugabe von Wasserstoff, der mechanisch, chemisch
oder elektrolytisch über Transportvoraänge in und aus Körpern, welche mit der Schmelze
in Berührung stehen, in die Schmelze übertritt und mit dieser rea-iert. Die Herstellung
anmeldungsgemäßer dauerstandfester Legierun-en kann auch durch die nachfolgende
Zugabe einer Blei-Li-Vorle-ierung, welche vorher durch eine der obengenannten Verfahren
mit Wasserstoff in Kontakt aekommen sind, zu Blei oder zu oder zu bekannten Bleilegierungen
erfolgen. Die Verwendung solcher Legierungen kann erfolaen als Werkstoff für die
Herstelluno, von Gittern für Bleisammler (Akkumulatoren), Rohrleitungen (z. B. Kühl-
und Heizschlangen), Strahlenschutzbauteile, Kabelmäntel (frei tragend oder fest
verleolt), C
Gleitlager, Drucktypen und als Lot zum Löten solcher Bauteile.
Der besondere Vorteil für die Verwendung dieser Legierungen besteht darin, daß die
gute Dauerstandfestigkeit bis mindestens 80 bis 1001 C erhalten bleibt.