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Bleilagermetall. Seit einigen Jahren sind an Stelle der früher ausschließlich
in Gebrauch befindlichen Zinnweißmetalle Lagermetalle 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 Pb3Ca gebildet werden, die in der geschmolzenen
Bleigrundmasse löslich sind, beim Abkühlen und Erstarren derselben entweder als
primäre Kristalle oder in eutektischer Form zur Ausscheidung gelangen. Diese Metallverbindungen
des Bleies sind wesentlich härter als reines Blei und bilden deshalb bei der Verwendung
dieser Metalle als Lagermetalle nach kurzem Einlaufen des Lagers die eigentliche
Lagerlauffläche, auf welcher die Welle ruht.
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Die Widerstandsfähigkeit einer derartigen Lagerfläche gegen Verschleiß
beruht -auf der Härte und Widerstandsfähigkeit dieser Metallverbindungen.
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Es ist bereits versucht worden, solchen Metallen das Metall. Kupfer
als solches oder in Form von Kupfer-Zinn-Legierungen hinzuzufügen, um durch die
Bildung von noch härteren. Gefügebestandteilen die Widerstandsfähigkeit der Lauffläche
gegen Verschleiß zu erhöhen.
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Der Erfolg ist im allgemeinen befriedigend, solange man nur geringe
prozentische Anteile an Kupfer dem Metallbade hinzufügt; sowie man aber diese Zusätze
erhöht, zeigen sich Ausseigerungserscheinungen, da die Ausscheidung der Kupferkristalle
aus der Bleilösung bereits in relativ hoher Temperatur beginnt, ehe noch die Bleialkali-
oder -,erdalkaliverbindungen anfangen auszukristallisieren. Die ganze Masse des
Lagermetalls ist dann noch so dünnflüssig, daß die zur Ausscheidung gelangten; Kupfer
oder Zinnkupferanteile auch bei nur verhältnismäßig kurze Zeit hindurch währendem
Abstehen der geschmolzenen. Lagermetalle m einem Schmelzkessel, einer Gießkelle
@o. dgl. Gelegenheit haben, an die Oberfläche des Bades zu steigen und dort dickflüssigere
Legierungsanteile zu bilden.
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Eingehende Versuche haben nun gelehrt, daß dieser Übelstand vermieden
werden kann, wenn das Kupfer in Formeiner Kupfer-Kalzium-Verbindung (Cu4Ca) oder
einer entsprechenden Kupferverbin=dung der anderen Erdalkali- oder Alkalim-etalle
in das Bad eingeführt wird.
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Es gelingt dann. leicht, Legierungen der vorgenannten Art mit einem
Gehalt- von q. bis 6 Prozent oder mehr Kupfer zu erzeugen, die auch bei längerem
Stehen in geschmolzenem Zustand-- nicht zur Entmischung neigen. Die Erklärung für
dieses auffallende Verhalten des Kupfers liefert die metallographische Untersuchung
eines Lichtbildes, aus welchem leicht zu ersehen ist, daß in solchen Legierungen
das Kupfer in Form eines neuen, 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 Bleikalzium-Strontium-Kristall,en. _ gebildet werden. Enthält die
Legierung auch das Metall Barium, so ist die die Bleikalziumkristalle umhüllende
eutektische Bleibariumlegierung fast vollkommen frei von Kupferkalziumkristallen.
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Aus der vorbeschriebenen Eigenschaft des Schliffbildes 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. Hierdurch entsteht ein ganz neuartiges Lagermetall, welches innerhalb der
Bleikalziumkristalle in sehr großer Zahl die kleinen, sehr viel härteren Kupferkalziumkristalle
enthält.
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Diese letzteren bilden dann bei dem Metall die eigentliche Lauffläche,
die infolge der großen Härte der Kupferkalziumkristalle einen sehr viel größeren
Widerstand gegen Verschleiß besitzt als eine Legierung, die als Härtungsbestandteile
nur die Verbindung des Bleies mit den Alkali- und Erdalkalimetallen enthält.
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Es ist bemerkenswert, daß, wie die metallograpllische Untersuchung
lehrt, Kupferkalzium'-kristalle nicht gebildet werden, wenn man Kupfer einem fertig
gebildeten Erdalkalilagermetall hinzufügt, gleichgültig, ob diese Einführung in
der Form von geschmolzenem Kupfer oder in Form einer hoch temperierten Auflösung
von Kupfer in Blei bewirkt wird.
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Man gelangt dagegen auf einem zweiten Wege zu einer dauernd beständigen
Aufnahme von Kupfer in eine derartige Legierung eines Lagermetalls, wenn man das
Metall Kupfer in ausreichend hoher Temperatur in Blei löst und in dieser Schmelze
auf dem Wege der Ausführung einer elektrolytischen Abscheidung von Alkali- oder
Erdalkalimetallen eines der vorgenannten Lagermetalle herstellt.
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Während der längeren Dauer der Einwirkung der in statu nascendi zur
Abscheidung gelangenden Alkali- oder Alkalierdmetalle auf das Bleibad finden die
im Bleibade gelösten Kupferteile augenscheinlich ausreichend Gelegenheit, in chemische
Bindung mit dem Metall Kalzium oder einem der anderen 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.
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Dieser überschuß an Verbindungsenergie ist indessen nicht groß genug,
um die Entstehung der entsprechenden Kupfermetallverbindungen zu ermöglichen, wenn
das Metall Kupfer der gehärteten Bleilegierung zugesetzt wird.
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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.