DE300699C

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AUSGEGEBEN AM 3. APRIL 1922

Die Erzeugung von Legierungen hat man bisher praktisch meist nur in der Weise ausgeführt, daß die Metalle geschmolzen wurden. Die Zufügung von Bestandteilen auf anderem Wege, wie etwa die Aufnahme von Kohlenstoff durch Glühen von kohlenstoffarmem Eisen in Holzkohle usw., betrifft ein wesentlich anderes Gebiet. Ist man jedoch gezwungen_; die Legierungskompönenten flüssig zu machen, so kann

ίο man zwar durch kleine Kunstgriffe geringe Verschiebungen im gegenseitigen Verhalten der Komponenten zustande bringen, keinesfalls ist jedoch ein prinzipielles Beeinflussen ihrer metallurgisch feststehenden Beziehungen möglich.

So ließen sich beispielsweise Eisen und Kupfer zu gleichen Teilen nicht unmittelbar legieren. Außer ihnen gibt es noch eine Reihe von Metallen, welche sich entweder gar nicht oder nicht in allen Verhältnissen miteinander mischen; in gleicher Weise sind die Eigenschaften, Farbe usw. festgelegt.

Das vorliegende Verfahren löst nun die Aufgabe, auch solche Metalle miteinander zu vereinigen, welche auf den bisher bekannten Wegen nicht zusammenzubringen waren, bzw. ihnen solche Eigenschaften zu geben, welche sie nach ihrer im geschmolzenen Zustand erfolgten Vereinigung entweder gar nicht oder in wenig ausgeprägter Weise hatten. Es soll an dem Bcispiel der Herstellung einer Eisenkupferlegierung beschrieben werden, gilt jedoch auch für andere Metalle.

Man preßt zunächst aus dem Pulver des höher schmelzenden Grundmetalls, in vorliegendem Beispiel aus Eisenpulver, einen Stab, Barren usw., worauf die Stücke zweckmäßig gesintert werden, so daß man je nach den Bedingungen oft ein Eisenstück von völlig metallischem Aussehen erhält, welches sich auf Hochglanz polieren läßt.

Hat man jedoch beim Pressen nicht zu starken Druck angewendet, so stellt sich die völlig unerwartete und überraschende Erscheinung ein, daß, wenn' man den so behandelten Stab usw. in ein Bad eines geschmolzenen, gut flüssigen Metalles mit nicht zu großer Oberflächenspannung, wie etwa Kupfer, taucht und wenn dieser die Temperatur des Kupferbades annimmt, er ein vollständig kupferartiges Aussehen erhält, welches nicht etwa bloß an der Oberfläche bemerkbar ist, sondern sich auf jedes Partikelchen des Eisens erstreckt.

Der Bruch eines solchen Stabes zeigt durchaus gleichmäßiges, kupferrotes Aussehen, während von dem enthaltenen Eisen nichts zu sehen ist.

Die Analyse ergibt, daß etwa 30 bis 60 Prozent und noch mehr Kupfer neben 70 bis 40 Prozent und noch mehr Eisen vorhanden sind.

Auch ergibt sich völlig unerwartet, daß sich ein solches Produkt in jeder Weise durch Schmieden, Walzen und Ziehen bearbeiten läßt, was um so mehr überrascht, als der Hauptbestandteil bei der Vereinigung in nicht geschmolzenem Zustande vorhanden war und Kupfer schon durch einen geringen Eisenzusatz hart und spröde wird. Auch hierbei erhält man

ein Aussehen, welches, oft schön gefärbt, das Vorhandensein des Eisens durchaus nicht erkennen läßt. ' ■

Durch das geschilderte Verfahren, das sich auf fast alle Metalle mit geringer Oberflächenspannung erstreckt, ergibt sich nun eine Möglichkeit, Metalle miteinander in Legierung zu bringen, welche sich sonst nur in geringen Mengen oder überhaupt nicht legieren, sei es

ίο wegen ihrer geringen metallurgischen Legierungsaffinität wie bei dem oben ausführlich besprochenen System Kupfer-Eisen, Messing-Eisen, Zink-Eisen, Wismuth-Eisen, Silber^Nikkei u.a.m., sei es wegen ihrer verschiedenen

iS spezifischen Gewichte usw.

Ferner ergibt das Verfahren eine Möglichkeit, Eigenschaften hervortreten zu lassen, welche bei den üblichen metallurgischen Verfahren mehr oder weniger beeinflußt werden. Beispielsweise ist es bekannt, daß Eisen ebenso wie Nickel sehr stark färben. Ein Überschuß • von 60 bis 50 Prozent Eisen würde mithin 40 bis 50 Prozent Kupfer fast völlig färben; außerdem würde die Kupfereisenlegierung spröde und unbearbeitbar sein. Die physikalischen Eigenschaften, beispielsweise die elektrische und Wärmeleitfähigkeit, würden leiden, die chemische Angreifbarkeit gefördert oder doch nicht gemindert werden u. a. m.

Das ist bei den nach dem vorliegenden Verfahren gewonnenen Legierungen jedoch nicht der Fall, vielmehr ist man hier imstande, die Eigenschaften einer Legierungskomponente in bezug auf Farbe, chemisches, physikalisches und schließlich mechanisches Verhalten hervortreten zu lassen. Beispielsweise geben etwa 40 bis 50 Prozent Kupfer dem Eisen eine entsprechend, rötliche Farbe und statten . es mit Eigenschaften aus, die dem Kupfer angehören, wobei besonders die vorzügliche Bearbeitungsfähigkeit hervorgehoben werden soll.

Um die Farbe noch deutlicher hervortreten zu lassen, ist es zweckmäßig, mit Säuren abzureiben bzw. zu übergießen. Hierbei tritt jene Farbe hervor, welche dem Metall ohne Eisen allein eigen ist, also die von Messing, Bronze usw.

Schließlich bietet das neue Verfahren auch die Möglichkeit, solche Legierungen zu verformen, welche sich normal nicht herstellen lassen, beispielsweise deshalb, weil sie zu stark lunkern ; es ist klar, daß das neue Verfahren diesen Nachteil zu vermeiden imstande ist.

Selbstverständlich hängen die einzelnen Arten von Erzeugnissen von dem Korn und dem Druck beim Pressen des Grundkörpers, von der Höhe der Temperatur beim Erhitzen desselben sowie des flüssigen Metalls und der Länge des Zusammenbringens mit ihm ab, wobei vorteilhaft im Vakuum gearbeitet wird, ferner von einzelnen Zusätzen, die man den Metallen des Grundkörpers zugeben kann, welche den Zweck haben, das flüssige Metall gewissermaßen anzulegieren. Hierzu kann man selbstverständlich das gleiche Metall bzw. die gleiche Legierung zur Anwendung bringen, aus der auch das Tauchbad besteht, und man kann derart verfahren, daß man beispielsweise das Eisenpulver in eine entsprechend dosierte elektropositive Lösung eines elektropositiven Metails, ζ. B. von Kupfer, einschüttet, aus der das Kupfer niedergeschlagen wird und — eine äquivalente Menge Eisen geht dafür in Lösung — somit jedes einzelne noch verbleibende Eisenpartikelchen überzieht. Hierbei kann es jedoch erfolgen, daß sich das Preßstück, zumal, wenn es nicht besonders hoch gepreßt und erhitzt war oder es anderseits zu lange in dem überhitzten Tauchbade gelassen wurde, völlig homogen bis zu ganz erheblichen Prozentsätzen im Schmelzbade auflöst und Legierungen resultieren, welche, wie Kupfer-Eisen, Eisen-Zink usw., sonst gar nicht oder sehr schwer zu erhalten sind. Auch gelingt es auf diese Weise, Metalle, wie Chrom, in nicht unerheblichen Mengen in ein geschmolzenes Metall einzuführen. Das gleiche gilt auch, wenn der Tauchprozeß zu lange ausgeübt oder das Bad zu stark überhitzt wird. Endlich ist auch die Zusammensetzung des Schmelzbades nicht gleichgültig; beispielsweise darf es keine zu große Oberflächenspannung besitzen, weil sonst der Effekt nicht restlos erzielt wird, und man muß geeignete Zusätze hinzugeben, etwa einen kleineren Prozentsatz des Grundmetalles u. a. m. Nachträgliche Erhitzung, oft über den Schmelzpunkt des Kupfers hinaus und vorteilhaft im Wasserstoffstrome, tragen schließlich ziur besseren Arbeitsfähigkeit der beschriebenen Metallmischungen bei. ■

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Metallmischungen, dadurch gekennzeichnet, daß das höher schmelzende Metall, wie Eisen, Nickel, Chrom, in kleinstückiger, insbesondere Pulverform, unter Druck gemischt oder ungemischt zu einem Körper von verhältnismäßig kleinem Raumgewicht gepreßt und erhitzt und dann in das Schmelzbad des anderen Metalls oder der Legierung getaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchprozeß im Vakuum vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkomposition zweckmäßig im Wasserstoffstrom nachgeglüht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu pressenden Metallpulver solche Metallzusätze ge-

macht werden, welche sich mit den Metallen des Schmelzbades besonders gut legieren bzw. die gleichen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulver usw. durch Eintragen in die Salzlösung des elektropositiveren Metalles mit jenem überzogen werden.

6. Metallmischung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus 10 bis 60 Prozent Eisen und dem Rest aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.