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Verfahren zur Herstellung von goldfarbigem Eisen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von goldfarbigem Eisen mit dauerhaftem Glanz. Das
Verfahren besteht darin, daß nichtrostendes Eisenpulver, das durch Behandlung von
Eisenpulver mit metallischem Calcium erhalten wurde, mit Bleioxyd oder einem Oxyd
eines Rotmetalls, wie Kupfer, allein oder in Mischung mit anderen Metalloxyden gemischt
und das Gemisch gesintert wird.
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In den bisherigen zahlreichen Bemühungen zur Herstellung von goldfarbigem
Metall wurde hauptsächlich versucht, über Kupferlegierungen zum Ziel zu kommen.
Hierbei war es jedoch äußerst schwierig, einen dauerhaften Glanz zu erzielen. Gegenstand
der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung eines neuartigen, billigen goldfarbigen
Metalls, das hauptsächlich aus Eisen besteht und einen dauerhaften Glanz und hohe
Anlaufbeständigkeit aufweist.
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Als Ausgangsstoff für das Verfahren gemäß der Erfindung dient ein
nichtrostendes Eisen, das durch Behandlung von Eisenpulver mit Calcium hergestellt
wird, wobei die im Eisen enthaltenen Verunreinigungen in das Calcium übergehen.
(Die Behandlung des Eisenpulvers mit Calcium für sich allein ist nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.) Geeignet für Zwecke der Erfindung ist ein Eisenpulver,
das etwa folgende Verunreinigungen enthält: C ................. 0,10 bis
0,300/0 S ................. 0,08 bis 0,10% P ................. 0,05 bis 0,10% Si
................ 0,25 bis 0,30% Mn ............... 0,50 bis 0,60 olo Als
Calciurnpulver wird vorzugsweise ein Produkt verwendet, das durch Mahlen eines durch
Reduktion oder Elektrolyse erhaltenen metallischen Calciums in einer Prallmühle,
unter Argon auf eine Teilchengröße von 0,076 mm hergestellt wird.
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Zur Herstellung des nichtrostenden Eisenpulvers werden 20 bis 30 Gewichtsprozent
des metallischen Calciums mit dem Eisenpulver gemischt. Das Gemisch wird in der
Regel bei Raumtemperatur stehengelassen und in kurzen Zeitabständen gerührt, um
die Berührungsflächen zu wechseln. Nach etwa 24 Stunden ist die Reaktion beendet.
Anschließend wird das schwerere Eisenpulver durch Schlämmen vom Calciumpulver abgetrennt.
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Das erhaltene Eisenpulver hat einen dauerhaften starken Glanz und
hohe Korrosions- und Anlaufbeständigkeit sowie Warmfestigkeit. Beispielsweise zeigt
es keine Korrosion, wenn es 6 Monate der Luft ausgesetzt wird. Außerdem tritt nur
geringer Gewichtsverlust ein, wenn es bei 20° C in Schwefelsäure mit einer Konzentration
von 30 Gewichtsprozent getaucht wird im Gegensatz zu unbehandeltem Material, das
sich völlig auflöst. Das Pulver enthält nur noch folgende Verunreinigungen: C .................
0,05 bis 0,15% S
................. 0,02 bis 0,05 % P ................. 0,02
bis 0,04% Si ................ 0,03 bis 0,12% Mn ............... 0,10 bis 0,20% Zur
Erzielung des Goldtons wird das nichtrostende Eisenpulver mit einem roten Metalloxyd
gemischt und gesintert. Geeignet sind die Oxyde von Blei und Kupfer, die allein
oder in Mischung mit anderen Metalloxyden, z. B. Oxyden von Zinn, Kobalt, Mangan,
Chrom, Eisen, Nickel, Wolfram, Osmium usw., verwendet werden. Der mit den verschiedenen
Oxyden erzielte Goldton ist in nachstehender Tabelle angegeben.
| und- Farbton des Produktes |
| Zugesetztes Oxyd farbe |
| Bleirot ............ Rot zu hell |
| Kupferoxydul ...... Rot zu tief |
| Kupferoxydul |
| Zinnoxydul ...... Rot sehr stark goldähn- |
| lich |
Beträgt die Menge des zugesetzten Farbstoffs mehr als drei Tausendstel,
ist der Farbton zu dunkel. Liegt die
Menge zwischen drei Tausendstel und
ein Tausendstel, wird das Produkt goldfarbig. Bei Mengen unter ein Tausendstel wird
der Farbton zu hell.
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Bei Verwendung von unreinem Bleioxyd ist der Goldton trotz sorgfältigen
Arbeitens nicht klar. Mit Kupferoxyd allein ist der Farbton zu tief, während ein
guter Goldglanz erzielt wird, wenn eine sehr geringe Menge Zinnoxyd oder Manganoxyd
zugesetzt wird.
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Übersteigt die Sintertemperatur 1300° C, wird ein blasser, stumpfer
Farbton erhalten. Wird unter 800° C gesintert, ist das Produkt glanzlos und hat
einen unreinen Farbton.
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Gemäß der Erfindung wird bei Verwendung des obergenannten Oxydgemisches
ein gleichmäßiger Farbton erzielt, wenn das Gemisch in Inertgasatmosphäre, beispielsweise
Argon, auf etwa 1000° C erhitzt, gekühlt und zur Verwendung pulverisiert wird.
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Das nichtrostende Eisenpulver wird mit dem Oxyd innig gemischt. Das
Gemisch wird in eine Form gepreßt und 2 bis 6 Stunden bei geeigneter Temperatur
unter Inertgas oder Vakuum gesintert. Bei langsamem Abkühlen stellt sich bei 75
bis 85° C der Goldton ein. Wird der Sinterkörper in einer Schmiedemaschine bearbeitet,
kann das Material an Stelle von Kupfer zur Herstellung von Maschinenteilen und Instrumenten
dienen, die eine höhere Härte als Kupfer aufweisen. Die aus dem gemäß der Erfindung
hergestellten Metall gefertigten Teile verfärben sich in Seewasser und anderen Salzlösungen
nicht. Sie haben eine hohe Korrosionsbeständigkeit und gegenüber normalem Eisen
die zweifache Anlaufbeständigkeit. Beispiel 1 Späne von Schwedenstahlbarren werden
gut entölt, gereinigt und in einer Zerkleinerungsvorrichtung, z. B. einem Kollergang,
auf eine Teilchengröße von 0,064 mm gemahlen. 10 kg des Eisenpulvers werden in einem
mit Platin ausgekleideten Eisenbehälter mit 2,5 kg metallischem Calciumpulver unter
Argon gut gemischt und 24 Stunden stehengelassen. Während dieser Zeit wird alle
2 Stunden gerührt, um die Reaktion zu beschleunigen. Hiernach wird das Calcium durch
Schlämmen abgetrennt.
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Das mit Calcium behandelte Eisenpulver weist einen starken Glanz auf
und enthält noch folgende Verunreinigungen: C ........................ 0,080/0 S
........................ 0,04% P ........................ 0,04% Si ........................
0,02% Mn ...................... 0,09% 10 kg des Eisenpulvers werden mit 0,02 kg
Bleirot gut gemischt. Das Gemisch wird in einer Presse unter einem Druck von 3000
bis 3500 kg/cm2 gepreßt und geformt. Der Preßling wird in einem Magnesiumoxydtiegel
unter Argon oder Vakuum allmählich auf 800° C erhitzt und 5 Stunden gesintert.
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Der Sinterkörper wird nach Abkühlen auf 300° C in einer Schmiedemaschine
bearbeitet. Das Produkt, das nach langsamem Abkühlen in 5 Stunden erhalten wird,
ist goldfarbig und hat ein Gewicht von 10 kg. Beispiel 2 Eine Mischung aus 90% Cu20,
10% SnO und einer sehr geringen Menge Mn20s wird in einem Magnesiumoxydtiegel 1
Stunde auf 1000° C erhitzt, nach dem Kühlen pulverisiert und als farbgebendes Mittel
verwendet. 20 g dieses Pulvers und 10 kg des mit Calcium behandelten Eisenpulvers
werden gut gemischt. Die Mischung wird in einer Presse unter etwa 3000 bis 3500
kg/cm2 gepreßt und geformt. Der Preßling wird in einem Magnesiumtiegel 2,5 bis 3
Stunden unter Argon oder Vakuum bei 800° C gesintert. Der Sinterkörper wird nach
Abkühlen auf 300° C in einer Schmiedemaschine bearbeitet.
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Das Produkt zeigt, nachdem es bei langsamem Abkühlen eine Temperatur
von 75 bis 80° C erreicht hat, einen ausgezeichneten Goldton. Sein Gewicht beträgt
10 kg. Da es im wesentlichen aus Eisen besteht, hat es eine höhere Härte als Kupferlegierungen.
Seine Zugfestigkeit und sonstigen Eigenschaften sind ausgezeichnet. So beträgt die
Zugfestigkeit 30 kg/mm2 und die Dehnung 15 % gegenüber 12 kg/ mm2 bzw. 8% bei normalem
Sintereisen. Insbesondere zeigt das Produkt eine hohe Beständigkeit gegenüber Seewasser
und anderen Salzlösungen, wie beispielsweise eine 20%ige Ammoniumnitratlösung, in
die es jeweils einen Monat eingetaucht wurde. Die Anlaufbeständigkeit ist gegenüber
normalem Eisen doppelt so hoch; denn das goldfarbige Eisen gemäß der Erfindung läuft
erst bei 500° C an, während normales Eisenbereits bei 200° C anläuft.