DE245197C

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Publication number: DE245197C
Application number: DENDAT245197D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Läutern und Gießen von Metallen durch Zusatz einer Borverbindung und ist besonders anwendbar zum Gießen von Kupfer und Silber.

Es besteht seit Jahren ein Bedürfnis nach blasenfreien Kupfergüssen von hoher elektrischer Leitfähigkeit. Kupfer hat die Eigenschaft, in geschmolzenem Zustand Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenoxyd und andere Gase zu lösen; beim Abkühlen werden diese Gase frei und erzeugen dadurch Blasen in dem Guß. Dadurch wird die mechanische Festigkeit und die elektrische Leitfähigkeit von gegossenem Kupfer sowie auch Silber wesentlich beeinträchtigt. Weiter fließt das geschmolzene Kupfer, wenn es gelöste Gase enthält, nicht gut in die Form ein und gibt dadurch keine scharfen Abgüsse. Es ist bereits versucht worden, durch Zusätze von Aluminium, Magnesium, von phosphorhaltigen Stoffen u. dgl. zu dem geschmolzenen Kupfer die-Gase durch chemische Verbindung zu entfernen. Es haben aber alle diese Stoffe den Fehler, daß sie sich leicht mit Kupfer legieren und geringe .Spuren von ihnen im Kupfer die elektrische Leitfähigkeit desselben beträchtlich verringern.

Es ist auch¹ bereits vorgeschlagen, Bortrioxyd zum Raffinieren von Metallen zu verwenden; es ist auch weiter bekannt, daß reines Bor eine hohe Verwandtschaft zu Sauerstoff, Stickstoff und verschiedenen anderen Gasen besitzt und sich leichter mit Metallo-¹ iden als mit Metallen vereinigt. Diese Eigenschaften sowie die Fähigkeit, eine leicht schmelz- ,35 bare Schlacke von Borsäureanhydrid zu bilden," lassen Bor zur Herstellung von gesunden Kupfergüssen mit hoher Leitfähigkeit sehr geeignet erscheinen. Man kann blasenfreien / ' Kupferguß erhalten, wenn man zu gesclimolzenem Kupfer von gewöhnlicher chemischer' Reinheit eine geringe Menge Bor von etwa ¹Z₃₀ bis ¹Z_1n Prozent zusetzt bzw. eine Borverbindung, die eine entsprechende Menge Bor in reduziertem Zustand, also im Zustand geringerer Oxydation als B₂ O₃ enthält. Das gegossene Kupfer hat dabei eine elektrische Leitfähigkeit von 93 bis 96,5 Prozent nach V. D. E. Die Gußstücße geben alle Einzelheiten der Form genau wieder.

Die Verwendung von reinem Bor ist jedoch wegen des hohen Preises dieses Materials praktisch kaum brauchbar. . Andererseits ist Borsäureanhydrid, das billiger wäre, infolge seines hohen Sauerstoffgehalts ein weniger starkes Reduktionsmittel, also, zur Ausführung des Verfahrens weniger geeignet.

Nach der Erfindung wird nun ein Gemisch von Borsäureanhydrid und Magnesium verwendet. Bei der Reaktion dieser beiden Stoffe

ergibt sich ein Stoff von hohem Borgehalt, der außerdem je nach den Verhältnissen der Reaktion Magnesium oder Sauerstoff enthält. Dieser Stoff ist zur Ausführung des Verfahrens vollkommen geeignet. Wenn die Reaktion zwischen Borsäureanhydrid und Magnesium mit einem Überschuß von Borsäureanhydrid und bei einer Temperatur von 1300⁰C. oder mehr ausgeführt wird, so ist das Produkt wesentlieh frei von Magnesium. Es ist ein Stoff von etwas schwankender Zusammensetzung, der sich der Formel B₁0 nähert; er kann als Suboxyd von Bor bezeichnet werden. Dieser , Stoff ist infolge seiner niedrigen Oxydationsstufe ein Reduktionsmittel und wird ebenso wie reines Bor in die Form von Borsäureanhydrid 23_? O₃ verwandelt. Dasselbe gilt auch, wenn das Bor Magnesium enthält, was der Fall ist, wenn die oben genannte Reaktion ohne überschüssiges Borsäureanhydrid oder wenn sie bei einer verhältnismäßig niedrigeren Temperatur ausgeführt wird. Infolge der geringen Menge von Bor, die nach dem Verfahren zu dem Kupfer zugesetzt wird, ist die in das Kupfer eingeführte Menge von Magnesium vernachlässigbar klein und kann die Leitfähigkeit nicht herabsetzen. Auch die beim Schmelzen von Borsäureanhydrid und Magnesium unter Umständen entstehenden Stoffe, nämlich das Magnesiumborat und überschüssiges Borsäureanhydrid sind für den Kupferguß unschädlich.

Als zweckmäßige Art, das Bor in das Kupfer einzuführen, wird das Bor oder die Borverbindung bzw. das Gemisch in eine Kupferkapsel eingeschlossen, die dann in dem Schmelzgut herumgerührt wird, so daß die Reaktion zwischen Borsäureanhydrid und - Magnesium im Schmelzgut vor sich geht, ohne einen besonderen Vorbereitungsprozeß zu bilden.

Durch einen Zusatz von überschüssigem Bor wird das Kupfer nicht verschlechtert, da dieses sich mit dem Kupfer nicht verbindet. Entweder verbrennt das überschüssige Bor und sammelt sich als Schlacke an der Oberfläche des Kupfers an oder es bleibt in Spuren als. mechanische Beimischung in dem Kupfer, ohne seine Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Nach" dem Verfahren lassen sich Kupfergüsse von kompliziertester Form herstellen, wie beispielsweise die Joche von elektrischen Registrierinstrumenten. Solche wurden entweder in Sandformen oder in vorgewärmten eisernen Formen gegossen und waren in letzterem Falle so genau in allen Einzelheiten, daß nur wenig oder gar keine Nacharbeit vor ihrem Einbau in die Instrumente nötig war. Käfig- * anker für die Rotoren von Induktionsmotoren können sehr leicht in der Weise hergestellt werden, daß die Ringe und die Querstäbe mit einem einzigen Guß unmittelbar auf dem Ankerkern der Maschine gegossen werden.

Auch Kupferverbindungen, ζ. Β. Kanonenmetall oder Bronze, werden ebenfalls durch Zusatz geringer Mengen von Bor vor dem Gießen verbessert. Im allgemeinen ist die Be- ; handlung nach der Erfindung für alle geschmolzenen Metalle vorteilhaft, die Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff u. dgl., in Verbindung oder in freiem Zustand enthalten, jedoch in solcher Verbindung, daß das Bor sich nicht mit dem geschmolzenen Metall zu einem Borid verbindet. ,

Das Verfahren nach der Erfindung kann auch das jetzt gebräuchliche Verfahren des Polens ersetzen, ist leichter auszuführen als dieses und gibt gleichmäßigere und bessere Resultate.

Claims

PateNt-AnsPRUCH :

Verfahren zur Herstellung von blasenfreiem Metallguß, besonders Kupferguß, durch Zusatz einer Borverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß eine sauerstoffarme ';.' Borverbindung, ζ. B. Borsuboxyd, dem Gußmaterial zugesetzt wird, die entweder

■.;■:',■■ schon vorher oder im Bade selbst aus !sauerstoffreichen Borverbindungen, ζ. Β.

..·'". Borsäureanhydrid, und Reduktionsmitteln,

z. B. Magnesium, gewonnen wird. . .