DE513623C

DE513623C - Bleilagermetall

Info

Publication number: DE513623C
Application number: DEM94251D
Authority: DE
Original assignee: MARTIN W NEUFELD DR ING
Current assignee: MARTIN W NEUFELD DR ING
Priority date: 1926-04-27
Filing date: 1926-04-27
Publication date: 1930-11-29

Description

Bleilagermetall Zusatz zum Patent 441071 In dem Patent 441 071 ist eine Legierung unter Schutz gestellt von der nachstehenden Zusammensetzung 0,5 °(o Calcium, o,5 °%o Natrium, o, i °/o Barium, o,i °/a Magnesium, 0,04"/" Aluminium, Rest Blei.
Diese Legierung, in der im übrigen das Barium auch ohne Beeinträchtigung der Härteeigenschaften durch Natrium ersetzt werden kann, enthält neben Magnesium auch Aluminium. Weitere fabrikatorische Arbeiten zeigten nun, daß die Eigenschaften derartiger Legierungen sowohl in bezug auf die Verwendung in kaltem Zustande wie auch in bezug auf das Verhalten beim Vergießen sehr wesentlich beeinflußt werden durch das Verhältnis zwischen Calcium, Aluminium und Magnesium. Es wurde gefunden, daß, um zu einem günstigsten Ergebnis zu gelangen, der Magnesiumgehalt ungefähr 1/4 bis 1/" des Calciumgehaltes und der Aluminiumgehalt die Hälfte des Magnesiumgehaltes betragen soll.
Bei der Verwendung von Legierungen, die nach dieser Regel hergestellt sind, ist die sehr wichtige Beobachtung gemacht worden, daß ein möglichst nicht unter die Grenze von o,o5 °/o herabgehender Aluminiumgehalt eine auffallende Schutzwirkung gegen die Oxydation der Legierungen bei hohen Temperaturen ausübt. Es ist praktisch erprobt, daß eine den obigen Regeln entsprechende zusammengesetzte Legierung mit dem Gehalt von 0,05 % Aluminium etwa 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 8oo° flüssig gehalten werden kann, ohne daß ein praktisch in Betracht kommender Abbrand der härtend wirkenden Legierungsbestandteile erfolgt.
Das Verhalten der Legierung unter diesen scharfen Versuchsbedingungen ergibt das Bild, daß sich auf der Oberfläche des flüssigen Metalls eine dünne, in sich geschlossene (gesinterte) Schlackenhaut bildet, die den weiteren Zutritt der oxydierenden Luft ausschließt. Erst wenn durch längere Einwirkung der Luft in hoher Temperatur der Abbrand von Aluminium so weit gesteigert ist, daß der Aluminiumgehalt unter die Grenze von 0,035 °/o gesunken ist, ergibt sich eine relativ rasch fortschreitende Oxydation, bei welcher dann mehr oder minder alle härtend wirkenden Legierungsbestandteile aus dem Metall herausbrennen.
Je höher der Aluminiumgehalt in praktisch erreichbaren Grenzen gewählt wird; um so günstiger gestaltet sich die vorerwähnte Schutzwirkung des Aluminiumgehaltes, so daß es beispielsweise möglich ist, eine Legierung mit etwa o, i °/o Aluminium eine Stunde lang von ungeschützter Oberfläche der oxydierenden Einwirkung der Luft bei ßoo° auszusetzen, ohne daß eine Verminderung der Kugeldruckhärte der gegossenen Legierung eintritt.
Die weiter oben angeführten Regeln über die einzuhaltenden Verhältniszahlen zwischen den Legierungsbestandteilen Aluminium-Magnesium und Magnesium-Calcium haben sich aus der Beobachtung ergeben, daß Blei-Magnesium-Legierungen mit höherem Gehalte an Magnesium zwar kurze Zeit nach dem Erschmelzen und Gießen hohe Härtezahlen zeigen, daß aber die Legierungen infolge von Umkristallisationserscheinungen zum Zerfallen neigen, und deshalb auch bei solchen Gehalten an Magnesium, bei denen ein wirklicher Zerfall der Legierung nicht. eintritt, eine Verminderung der Kugeldruckhärte im Laufe der Zeit zu beobachten ist. Bei Einhaltung der oben angegebenen Verhältniszahlen zwischen den drei Legierungsbestandteilen Aluminium, Magnesium und Calcium konnte dagegen eine Verminderung der Kugeldruckhärte auch während längerer Lagerzeit nicht festgestellt werden.
Dieses Ergebnis kann vielleicht dadurch erklärt werden, daß beim Hinzufügen von Aluminium zu einer Mägnesium-Blei-L e-gierung infolge der geringeren Affinität des Aluminiums zum Blei auch bei relativ geringerem Gehalte an Aluminium und Magnesium sich eine dem Typus Mg2 A13 entsprechende Verbindung aus Mg und A1 ergibt, die ihrerseits im überschüssigen Blei löslich ist und auf dieses härtend einwirkt. Im gleichen Sinne kann bei gleichzeitiger Anwesenheit von Magnesium und Calcium eine ternäre Verbindung zwischen Magnesium-Calcium-Blei gebildet werden, die ebenfalls im überschüssigen Blei löslich ist und härtend . wirkt und die bekannten Zerfallserscheinungen, die durch einen Magnesiumgehalt allein hervorgerufen werden, nicht zeigt.
Aus allen diesen Feststellungen und der daraus abgeleiteten Regel ergibt sich, daß der Aluminiumgehalt einer solchen Legierung zweckmäßig nicht unter o, r °/p gewählt wird, und dementsprechend wäre dann der Magnesiumgehalt auf o,a °%o nicht zu überschreiten. Der entsprechende Mindestgehalt an Calcium beträgt dann o,7 bis ö,$ °/a. Aber die fabrikatorische Herstellung einer Legierung mit o,r % Aluminium bereitet bereits erhebliche Schwierigkeiten.
Es ist schon lange bekannt, daß Blei mit einem erheblichen überschuß von A1 zusammengeschmolzen und kräftig durcbgerübrt imstande ist. 0,07 °/ä Al zu lösen. Ein solcher Gehalt von Al kann indessen nur erreicht werden, wenn unwirtschaftlich große Überschußmengen von Al mit dem Blei verschmolzen werden. Bei wirtschaftlicher Legierungstechnik müß es aber erstrebt werden, relativ hohe AI-Gehalte in der Legierung zu erreichen, ohne Verwendung von überschüssigem Al. Bei derartiger Ausführung der Legierungsarbeit kommt man im großen nicht wesentlich über den Gehalt von 0,04 °/o Al hinaus.
Es ist möglich, durch längeres Schmelzen bei hoher Temperatur diesen Legierungsgehalt weiter auf die Grenze von etwa o,o8 % zu steigern, wenn das A1 in Form einer Vorlegierung von Al-Mg oder Al-Ca zugesetzt wird. Aber auch diese Ausführung der Legierungsarbeit liefert noch nicht ein Wirtschaftlich günstiges Ergebnis. Wenn dagegen bei der Ausführung der Legierungsarbeit, d. h. beim Untertauchen von Al in ein größeres Bleibad, gleichzeitig möglichst innerhalb desselben Apparates mit dem zu legierenden Al metallisches Mg oder metallisches Ca in das Blei eingeführt wird, so ergibt sich eine überraschend günstig verlaufende Aufnahmefähigkeit des Bleis für Al. Es gelingt auf diesem Wege leicht, innerhalb weniger Minuten bei Anwendung mäßiger Legierungstemperaturen, beispielsweise 5oo°, zu Al-Gehalten von 0,2 °)n und mehr zu kommen. Die physikalisch-chemische Erklärung für diese auffallende überraschende Erscheinung kann darin erblickt werden, daß durch die im Augenblick des gleichzeitigen Untertauchens eintretende Erwärmung dieser Metalle eine stark exotherm verlaufende chemische Verbindung Al-Mg oder Al-Ca vor sich geht, durch deren Wirkung die Temperatur der Bleilegierung örtlich so stark erhöht wird, daß hierdurch eine rasche und leichte Aufnahme des Al durch das Bleibad erreicht wird.
Es ergibt sich aus dem Vorhergesagten nunmehr eine Abänderung der Legierungsgehalte des Patents 441 071 in folgendem Sinne, daß anzuwenden sind: etwa o,6ö bis o,65 °1o Na, 0,75 bis i'/,Ca, o,2o bis o,25 °/o Mg, o, i o °/o Al.
Eine derartige Legierung hat die vorerwähnten hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation und Festigkeit.
Infolgedessen ist es bei der Herstellung und dem Vergießen dieser Legierungen weder nötig, bestimmte Temperaturen genau einzuhalten, noch braucht man Schutzdecken aus Holzkohle o. dgl. anzuwenden: Die Legierungen können längere Zeit bei Gießtemperatur an der Luft stehengelassen werden, ohne daß eine Oxydation eintritt. Sie lassen .sich beliebig oft ohne Änderung ihrer Eigenschaften umschmelzen und sind selbst gegen Überhitzung unempfindlich.
Auch können bei der Gießarbeit und bei den Werkstättenarbeiten entstehende Abfälle gegebenenfalls nach Wiederherstellung der richtigen Zusammensetzung wieder eingeschmolzen werden.
Zur Beeinflussung der Dünnflüssigkeit der Schmelze können geringe Zusätze von Wismut oder Kupfer oder Zinn, etwa in der Größenordnung von o, i °i, zugesetzt werden. Es sind an sich, ebenso wie im Hauptpatente, zahlreiche Calcium-Blei-Legierungen vorgeschlagen worden, die Magnesium und Aluminium enthalten. Unter diesen ist auch gelegentlich eine Legierung veröffentlicht oder bekannt geworden, deren Zusammensetzung sich etwa im Rahmen der vorliegenden, unter Schutz gestellten Regel bewegt. Es ist aber nirgends offenbart, daß die Enthaltung des Verhältnisses zwischen Calcium, Aluminium, Magnesium nach einer bestimmten technischen Flegel zu einem für die Eigenschaften der Legierung und ihr Verhalten, insbesondere auch in der Hitze entscheidend wichtigen Resultat führt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Bleilegierungen mit härtenden Zusätzen von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie Magnesium und Aluminium und gegebenenfalls geringen .Zusätzen (etwa o, i °/") von Wismut, Kupfer oder Zinn, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Natrium von o,6 bis o,65 "/", Calcium von 0,75 bis o,i "j", Magnesium von 0,2 bis o,25 °/", Aluminium von o,io °/o mit der Maßgabe, daß das Verhältnis von Calcium zu Magnesium zu Aluminium sich etwa wie 8 zu 2 zu i verhält.
2. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Einführung von Aluminium dieses Metall gleichzeitig mit entsprechenden Mengen von Magnesium oder Calcium oder beiden in das Bleibad untergetaucht wird.