DE2319711A1 - Lead-antimony-arsenic alloys - used for constructional elements requiring high creep strength - Google Patents

Lead-antimony-arsenic alloys - used for constructional elements requiring high creep strength

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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C11/00Alloys based on lead
    • C22C11/08Alloys based on lead with antimony or bismuth as the next major constituent

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Abstract

The alloys contain 1-12 wt.% Sb, 0.1-0.5 wt.% Sb, 0.1-0.5 wt.% As, and have previously been used in lead accumulators. Optional additional alloying elements are Cu(0.01-0.1%), Ag (-0.025-0.6%) and Sn(0.003-0.03%) + S (0.002-0.012%). Creep strengths (1000 hrs) are 2-2.5 kg/mm2 which only decrease slowly with increasing load application time.

Description

Anwendung eines Blei-Gußwerkstoffs DTe Erfindung betrifft die Anwendung eines Blei-Gußwerkstoffs der Zusammensetzung 1 bis 12 Gew.% Antimon, 0,1 bis 0,5 Gew,' Arsen, Rest Blei0 Bleiwerkstoffe werden wegen ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber Schwefelsäure, im großen Umfang im chemischen Apparatebau in Form von stranggepreßten Rohren und Profilen, Blechen, Guß stücken und als Oberflächenschutz (Homogenverbleiung) eingesetzt. Die hohe Korrosionsbeständigkeit einerseits und die gute Verarbeitbarkeit aufgrund der großen Duktilität, verbunden mit einem hohen spezifischen Gewicht, machen Blei auch zu einem ausgezeichneten und vielseitig erprobten Werkstoff für das Bauwesen. Für diesen Einsatzzweck hat sich besonders mit Kupfer legiertes Blei wegen seiner Beständigkeit gegen thermische Wechselbeanspruchung als sehr vorteilhaft erwiesen. Application of a lead cast material DTe invention relates to the application of a lead cast material of the composition 1 to 12% by weight of antimony, 0.1 to 0.5 Weight, arsenic, remainder lead0 Due to their excellent corrosion resistance, lead materials are especially to sulfuric acid, to a large extent in chemical apparatus engineering in the form of extruded pipes and profiles, sheet metal, cast pieces and as surface protection (Homogeneous lead) used. The high corrosion resistance on the one hand and the good processability due to the high ductility, combined with a high specific weight, make lead an excellent and well-tried one Construction material. For this purpose, copper has been used in particular Alloyed lead because of its resistance to thermal cycling Proven to be very beneficial.

Beispiele für Anwendungen sind Abdeckungen von Dächern, Dichtungen und Isolierungen0 Abflußrohre und Abflußbogen aus Blei haben sich aufgrund ihrer Haltbarkeit und wegen der Geräuschminderung von strömendem Wasser seit langer Zeit bewährt. Blei und Bleilegierungen sind aufgrund ihrer hohen Dichte und Ordnungszahl die bevorzugten Werkstoffe zur Abschirmung von Gammastrahlen. Blei wird im Strahlenschutz iOaO als Blech, als Ziegel oder in Form der Homogenverbleiung angewendet. Darüberhinaus wird Blei und dessen Legierungen in Form von Elektroden für galvanische und elektrolytische Bäder benutzt, Die vergleichsweise geringe Zeitstandfestigkeit der Bleiwerkstoffe führt jedoch dazu, daß diese häufig mit Verstärkungselementen, beispielsweise aus Stahl, versehen oder ihre Wanddicken besonders groß gewählt werden müssen, um eine hohe Lebensdauer zu erreichen, Es liegt auf der Hand, daß die Herstellung und Verarbeitung solcher Bleiwerkstoffe mit einem relativ hohem Aufwand verbunden ist. Examples of applications are roof coverings, seals and insulation0 Drain pipes and drain elbows made of lead have become due to their Durability and because of the noise reduction of flowing water for a long time proven. Lead and lead alloys are popular because of their high density and atomic number the preferred materials for shielding gamma rays. Lead is used in radiation protection OK as sheet metal, as a brick or in the form of homogeneous lead. Furthermore becomes lead and its alloys in the form of electrodes for galvanic and electrolytic Baths used, The comparatively low creep strength of the Lead materials, however, mean that these often with reinforcing elements, for example made of steel, or their wall thicknesses have to be chosen to be particularly large To achieve a long service life, it is obvious that the manufacture and Processing such lead materials is associated with a relatively high effort.

Um das zu vermeiden, ist deshalb versucht worden, dispersionsgehärtete Bleiwerkstoffe mit erhöhtem Kriechwiderstand zu entwickeln0 Obwohl dieses im Prinzip als gelungen zu bezeichnen ist, haben sich dispersionsgehärtete Bleiwerkstoffe bisher in der Praxis generell nicht durchsetzen können, da ihre Herstellung nicht nur mit einem beachtlichen Aufwand, sondern auc smit mangelnder Treffsicherheit verbunden ist0 Zum andern weisen dispersionsgehärtete Bleiwerkstoffe eine in keiner Weise befriedigende Schweißbarkeit auf 0 Die Erfindung hat sich deshalb die' Aufgabe gestellt, Bleiwerkstoffe für eine hohe Zeitstandfestigkeit erfordernde Konstruktionselemente zu finden, die einmal einen hohen Kriechwiderstand besitzen und zum andern leicht und ohne besonderen Aufwand herstellbar und verarbeitbar sowie aufgrund ihrer sonstigen Eigenschaften, wie Korrosionswiderstand, Schweißbarkeit, für den technischen Einsatz brauchbar sind.In order to avoid this, attempts have been made to use dispersion-hardened To develop lead materials with increased creep resistance0 Although this in principle Can be described as successful, dispersion-hardened lead materials have so far in practice generally not be able to prevail, since their production not only with a considerable effort, but also associated with a lack of accuracy ist0 On the other hand, dispersion-hardened lead materials do not show any satisfactory weldability to 0 The invention has therefore set itself the 'task of Construction elements that require lead materials for high creep strength to find, which on the one hand have a high creep resistance and on the other hand easy and can be produced and processed without any special effort, as well as due to their other properties Properties such as corrosion resistance, weldability, for technical use are useful.

Die Aufgabe wird durch die Verwendung eines für Bleiakkumulatoren bekannten Bleigußwerkstoffs der Zusammensetzung 1 bis 12 Gew.5'o Antimon, 0,1 bis 0,5 Gew.% Arsen, Rest Blei, gelöst, Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, daß dieser Blei-Gußwerkstoff einen für Bleiwerkstoffe außerordentlich hohen Kriechwiderstand aufweist und somit für die Herstellung von Konstruktionselemente mit hoher Zeitstandfestigkeit geeignet ist0 Es ist zwar bekannt, daß Antimon die mechanischen Eigenschaften des Bleis im Hinblick auf eine größere Härte sowie Zugfestigkeit und Arsen den Kriechwiderstand des Bleis verbessern, doch ist die Möglichkeit, eine derart hohe Zeitstandfestigkeit damit zu erreichen, an keiner Stelle vorbeschrieben oder für die Fachwelt nahegelegt0 Dafür spricht auch, daß nämlich die Fachwelt, um die Zeitstandfestigkeit von Bleiwerkstoffen zu erhöhen, den mit einem erheblichen Aufwand und mit Unsicherheiten verbundenen Weg der Dispersionshärtung gegangen ist0 Der erfindungsgemäß verwendete Blei-Gußwerkstoff besitzt eine Zeitstandfestigkeit, die derjenigen technisch bauch-~ barer dispersionsgehärteter Bleiwerkstoffe voll entspricht0 Dabei werden für die Zeitstandfestigkeit QB/1000 bei 2 B/1000 bei Raumtemperatur Werte von 2 bis 2,5 kg/mm erreicht. In der folgenden Tabelle ist die Zeitstandfestigkeit QB/1000 von fünf Blei-Antimon-Arsen-Legierungen wiedergegeben: NrO Legierung Zeitstandfestikeit B/1000 (kg/mm²) 1 PbSb5AsO,1 2,0 2 PbSb7As0,12 2,1 3 PbSb7As0,17 2,2 4 PbSb6AsO,25 2,3 5 PbSb6AsO,40 2,5 Mit weiter zunehmender Beanspruchungsdauer sinken diese Werte vergleichsweise nur geringfügig abO So hat beispielsweise ein Konstruktionselement, bestehend aus einem Bleiwerkstoff der Zusammensetzung 6 GewO% Antimon, 0,25 Gew.% Arsen und Rest Blei, eine Zeitstandfestigkeit QB/1000 von 2,3 kg/mm2, die für eine Zeitstandfestigkeit dB/5000 nur auf einen Wert von 2,1 kg/mm2 abfällt0 Bei dispersionsgehärteten Bleiwerkstoffen ist es zwar möglich, höhere Werte für die Kriechfestigkeit zu erzielen, doch hat das die Nachteile sinkender Duktilität und abnehmender Korrosionsbeständigkeit zur Folge.The job is done by using a lead acid battery known lead casting material of the composition 1 to 12 Gew.5'o antimony, 0.1 to 0.5% by weight arsenic, remainder lead, in solution, namely it was surprisingly found that that this lead cast material has an extraordinarily high creep resistance for lead materials has and thus for the Manufacture of construction elements with high creep rupture strength is suitable0 It is known that antimony is the mechanical properties of lead in terms of greater hardness and tensile strength and arsenic improve the creep resistance of lead, but the possibility is one To achieve such a high creep rupture strength with it is not described above at any point or suggested for the professional world0 This is also supported by the fact that the professional world, in order to increase the creep strength of lead materials with a considerable The effort and uncertainty associated with dispersion hardening has been taken0 The lead cast material used according to the invention has a creep rupture strength, that of those technically buildable ~ dispersion-hardened lead materials corresponds to 0 The creep strength is QB / 1000 at 2 B / 1000 at room temperature Values of 2 to 2.5 kg / mm are achieved. In the table below is the creep rupture strength QB / 1000 reproduced from five lead-antimony-arsenic alloys: NrO alloy creep strength B / 1000 (kg / mm²) 1 PbSb5AsO, 1 2.0 2 PbSb7As0.12 2.1 3 PbSb7As0.17 2.2 4 PbSb6AsO, 25 2.3 5 PbSb6AsO, 40 2.5 These values decrease with increasing exposure time comparatively only slightly abO For example, a construction element Consists of a lead material with a composition of 6% by weight antimony, 0.25% by weight Arsenic and the rest lead, a creep rupture strength QB / 1000 of 2.3 kg / mm2, which is for a Creep strength dB / 5000 only drops to a value of 2.1 kg / mm20 For dispersion-hardened lead materials it is possible to achieve higher creep resistance values, but has the disadvantages of decreasing ductility and decreasing corrosion resistance Episode.

Bei Erhöhung des Arsengehaltes sind noch höhere Zeitstandfestigkeiten möglich, Andererseits werden mit den üblichen Blei-Knetlegierungen für die Zeitstandfestigkeit zur 2 B/1000 Werte von 1,5 kg/mm2 normalerweise nicht erreicht.If the arsenic content is increased, the creep strengths are even higher possible, on the other hand with the usual wrought lead alloys for the creep rupture strength zur 2 B / 1000 values of 1.5 kg / mm2 are normally not achieved.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß dem Blei-Gußwerkstoff noch 0,01 bis 0,1 Gew.% Kupfer zur Kornfeinung sowie zur Verbesserung der Gießbarkeit und Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit zugesetzt sind.Another embodiment of the invention is that the lead cast material still 0.01 to 0.1 wt.% copper for grain refinement and to improve castability and increase in corrosion resistance are added.

Ferner kann der Blei-Gußwerkstoff zur weiteren Erhöhung der an und für sich guten Korrosionsbeständigkeit noch Silber in Mengen von 0,025 bis 0,6 Gew.0/c enthalten0 Von Vorteil für die Gießbarkeit, insbesondere bei Antimongehalten von weniger als 5 bis 6 GewO%, können Zusätze von 0,003 bis 0,03 Gew.% Zinn und 0,002 bis 0,012 Gew.% sein. Bei guter Gießbarkeit ist zugleich eine ausgezeichnete Schweißbarkeit des Blei-Gußwerkstoffs gegeben, Die mit Hilfe der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen also darin, daß Formteile und Konstruktionselemente hoher Zeitstandfestigkeit aus für Bleiakkumulatoren bekannten Bleiwerkstoffen auf einfache und billige Weise hergestellt werden können, wobei die Herstellung im Formguß oder im Formatguß erfolgt. Wird letzterer beispielsweise als Strangguß vorgenommen, lassen sich u.aO auch Rohre und Profile großen Längen/Durchmesser-Verhältnisses erzeugen.Furthermore, the lead cast material can be used to further increase the on and for itself good corrosion resistance and silver in amounts of 0.025 to 0.6% by weight / c contained0 Advantageous for pourability, especially with antimony contents of less than 5 to 6% by weight, additives of 0.003 to 0.03% by weight tin and 0.002 to 0.012 wt.%. With good castability, there is also excellent weldability of the lead cast material given, the advantages that can be achieved with the aid of the invention are therefore that molded parts and structural elements of high creep strength from lead materials known for lead accumulators in a simple and cheap way can be produced, the production taking place in die casting or format casting. If the latter is made as a continuous casting, for example, pipes can also be used and produce profiles with a large length / diameter ratio.

PatentansprücheClaims

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE 1) Anwendung eines Blei-Gußwerkstoffs der Zusammensetzung 1 bis 12 Gew,Sd Antimon, 0,1 bis 0,5 Gew.% Arsen, Rest Blei, für Konstruktionselemente hoher Zeitstandfestigkeit.PATENT CLAIMS 1) Application of a lead cast material of the composition 1 to 12 wt., Sd antimony, 0.1 to 0.5 wt.% Arsenic, remainder lead, for construction elements high creep strength. 2) Blei-Gußwerkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis 0,1 Ges.% Kupfer.2) lead cast material according to claim 1, characterized by a content from 0.01 to 0.1 total percent copper. 3) Blei-Gußwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,025 bis 0,6 Gew.% Silber.3) lead cast material according to claims 1 and 2, characterized by a content of 0.025 to 0.6% by weight silver. 4) Blei-Gußwerkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,003 bis 0,03 Ges0% Zinn.4) lead cast material according to one or more of claims 1 to 3, characterized by a content of 0.003 to 0.03 Ges0% tin. 5) Blei-Gußwerkstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,002 bis 0,012 Gew.% Schwefel,5) lead cast material according to one or more of claims 1 to 4, characterized by a content of 0.002 to 0.012% by weight sulfur,
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0071001A1 (en) * 1981-06-03 1983-02-09 Rsr Corporation Low antimony lead-base alloy
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CN103361515A (en) * 2012-07-30 2013-10-23 江苏南瓷绝缘子有限公司 Preparation method and application of alloy adhesive formula

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