DE526499C - Verfahren zum Einbringen von Mangan und Eisen in Kupfer oder Messing - Google Patents

Description

• Verfahren zum Einbringen von Mangan und Eisen in Kupfer oder Messing Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hochwertigen Sondermessingen nach einem neuen Verfahren, welches den Umweg über Vorlegierungen teilweise oder ganz vermeidet und dabei die Zusatzstoffe in größter Reinheit der Grundlegierung zuführt.
• Das Neue besteht darin, daß die Bildungswärme der chemischen Kristalle A1Cu3, A1Cu und AI., Cu sowie die Reduktionswärme zum Einlegieren der schwer schmelzbaren Stoffe Fe, Mn usw. ausgenutzt wird, wodurch auf einen Arbeitsgang, höchstens zwei Arbeitsgänge, eine vollkommen homogene Legierung von höchstem Reinheitsgrad erzielt wird. Weiter wird durch den hohen Reinheitsgrad der Zusatzstoffe das Material außerordentlich stark beeinflußt, so daß schon Zusätze von o,o5 bis o,5 0/,genügen, um Festigkeitswerte zu erreichen, welche Sondermessingen mit Zusätzen bis zu 7,5 °/o unter Verwendung von aluminothermisch erzeugten Rohstoffen nicht nachstehen.
• Nach den Autoren Dr. W. Claus in »Die Betriebspraxis der Eisen-, Stahl- und Metallgießerei« Heft q. und Ernst A. Schott »Die Metallgießerei« ist bekannt, daß nur diejenigen Sondermessinge (nach Dr. W. Claus, S. 92) hohe Festigkeitswerte erreichen, welche aus den reinsten Rohstoffen erzeugt werden. Nun haben aber, insbesondere das kohlefreie Eisen und Mangan, die Eigenschaft, sehr hohe Schmelzpunkte zu besitzen (Eisen mit 2,5 % C Schmelzpunkt iioo Grad, kohlefreies Eisen Schmelzpunkt 152o Grad). Dieser Umstand bedingt, da die Kupfer- oder Kupferzinkschmelzen nicht allzusehr erhitzt werden dürfen, wenn sie nicht durch die Gase Sauerstoff und Schwefeldioxyd Schaden erleiden sollen, daß eine Reihe von Vorlegierungen erzeugt werden müssen, -in welchen sich die Stoffe Eisen und Mangan langsam lösen, ohne daß ihr Schmelzpunkt erreicht wird. Um aber wiederum eine vollständige Lösung zu erreichen, ist ein länger anhaltendes Erhitzen des Bades nötig, da die Lösung nur langsam vor sich geht. Dieses Schmelzverfahren verteuert aber nicht unerheblich die Herstellung infolge der Arbeitsgänge und der aufzubringenden Wärmemengen.
• Das neue Verfahren arbeitet nun so, daß auf eine normal erhitzte Kupfer- oder Kupferzinkschmelze, welche mit einer Natriumschlacke (NaOH, NaF, Kryolith usw.) abgedeckt sein muß, zuerst ein Gemisch MnO., -f- Aluminiumspäne -1- eine geringe Menge &agnesiumspäne gebracht wird. Durch das Mg wird das Aluminium entzündet und verbrennt zu A1.,03, wobei das Aluminium dem MnO, den Sauerstoff entzieht,wodurch wiederum sehr reines Mangan, nur durch Spuren von Aluminium verunreinigt, frei wird und mit einer Temperatur von etwa 30oo Grad in das darunterliegende Bad in Form von Kügelchen sinkt. Infolge der hohen Temperatur des Mangans löst sich dasselbe sofort in der Kupfer- oder Kupferzinkschmelze auf, nachdem die Metallkügelchen vorerst infolge ihrer Schwere die Natriumschlackendecke durchwandern, wodurch das feine, die Kügelchen umgebende A1,03 Häutchen, das sonst das Zusammenschmelzen erschweren, wenn nicht ganz verhindern würde, gelöst wird. Als nächster Faktor kommt nun ein Gemisch von FeO oder Fe2O3 usw. + Aluminiumspäne -j- Magnesiumspäne auf das Bad. Es wiederholt sich nun der Vorgang wie unter MnO" nur daß hier das Eisen in das Bad hinabsinkt. Da nun das Kupfer spezifisch schwerer ist als das Eisen oder Mangan, schwimmen evtl. nicht gelöste Kügelchen auf dem Bad bzw. halten sich im oberen Teil desselben auf. Durch die hohe Temperatur bei der Reduktion wird der obere Teil des Bades erhitzt, gleichzeitig aber durch die Tonerde und Natriumschlacke vor Oxydation geschützt, wodurch die verbleibenden Metallteilchen sofort gelöst werden. Der Zusatz von Aluminium erfolgt nach der Reduktion, denn dadurch entsteht nochmals Wärme. und wird durch diese eine homogene Legierung gewährleistet. Dieses Verfahren bietet obendrein noch den Vorteil; daß immer eine gleichmäßig zusammengesetzte Legierung erzeugt wird, da man die Mangan- und Eisenmengen vorher genau stöchiometrisch berechnen kann und der Abbrand gleich null wird, da das reduzierte Metall mit der Luft nicht in Berührung kommt. Durch diese Arbeitsmethode wird an Wärmemengen sehr gespart, und man kommt bei Schmelzmengen bis zu iooo kg ohne Vorlegierung aus. Bei großen Mengen wird die auf dem- Bad- -entstehende AI203=Schicht, die ` man bei kleinen Gefäßen leicht und öfter entfernen kann, evtl. zu stark. Daher empfiehlt sich bei größeren Mengen der Bequemlichkeit halber die Anwendung einer Vorlegierung oder besser das gleichzeitige Legieren neben der Hauptschmelze eines Kupferbades öder Kupferzinkbades mit Mangan, Eisen, Aluminium usw. nach oben beschriebenem Verfahren, welches dem Hauptbad entweder fest oder flüssig zugefügt wird. Das noch ungebundene A1,03 wird mit Hilfe von NaOH oder NaF restlos abgebunden und entfernt.
• An Hand von Untersuchungen konnte festgestellt werden, daß das auf die oben beschriebene Art und Weise hergestellte Sondermessing bei einer Zusammensetzung von 59% Cu, 0,1% Al, 0,09°/o Fe; 0,0q.0/, Mn und 4o,770/0 Zn eine Zerreißfestigkeit von 43 kg/xnm2, q.10/0 Dehnung und 107 kg/mm2 Härte besitzt (Prüfung der Techn. Hochschule, Charlottenburg). Nach E. A. Schott, S. 204 und 2,05, haben nach dem bekannten Verfahren hergestellte Sondermessinge mit einer Zusammensetzung von 56445% Cu, 40% Zn, 0,3050% Al, 1,990% Ni und 1,260% Fe 45 kg/mm2 Zerreißfestigkeit bei 3o0/, Dehnung. Hieraus ergibt sich, daß nach dem neuen Verfahren hergestellte Legierungen bei nahezu gleicher Festigkeit gegenüber dem bekannten Verfahren bedeutend geringere Zusätze benötigen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE; 1. Verfahren zum Einbringen von Mangan und Eisen in Kupfer oder Messing, dadurch gekennzeichnet, daß Oxyde des Mangans oder Eisens mit einem Gemisch von Aluminium mit-1VTägnesiürri äüf- der Oberfläche einer natriumsalzhaltigen, die Schmelze des Grundmetalls bedeckenden Schlackenschicht zur Reduktion gebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man bei großen Schmelzmengen in "einem besonderen Gefäß eine konzentrierte Mischung von Kupfer, Zink, Eisen, Aluminium usw. herstellt und diese der Hauptschmelze zusetzt.