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Verfahren zur Gewinnung von Mischzinn aus Legierungen von Blei und
Zinn Den Gegenstand der Erfindung bilden ein Verfahren zur Gewinnung von Mischzinn
aus Legierungen von Blei und Zinn, die daneben andere Metalle, insbesondere Antimon
oder Kupfer oder diese beiden Metalle, enthalten sowie öfen zur Ausführung dieses
Verfahrens.
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Es hat sich ergeben, daß sich aus den oben angegebenen Metallegierungen
einzelne ihrer Bestandteile oder Legierungen anderer, aber ganz bestimmter Zusammensetzung
in der Weise gewinnen lassen, daß man zunächst die gesamte Legierung zum Schmelzen
bringt und dann langsam abkühlen läßt. Hierbei kristallisieren gewisse Bestandteile
der Legierungen einzeln oder im Gemisch miteinander aus, während andere Bestandteile
in flüssigem Zustande bleiben und in diesem aus dem Schmelzofen abgestochen werden
können. Zur Ermöglichung des Abstichs muß das Metallbad eine gewisse Tiefe haben,
damit sich die festen und die flüssigen Anteile gut voneinander scheiden können.
Durch geeignete Auswahl der Temperaturen und der Zusammensetzung des Einsatzes hat
man es in der Hand, hierbei Einzelbestandteile oder Legierungen von bestimmter Zusammensetzung,
insbesondere eutektische Gemische von bestimmtem Schmelzpunkt, zu gewinnen.
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Wenn man beispielsweise eine Legierung von Zinn, Antimon, Blei und
Kupfer, wie sie als Abfall von Lagermetallen vorkommt, in der angegebenen Weise
einschmilzt und die Schmelze langsam erkalten läßt, so scheiden sich Antimon und
Kupfer in festem Zustande aus, während Zinn und Blei mit einem praktisch zu vernachlässigenden
Gehalt an Antimon bzw. Antimon und Kupfer in flüssigem Zustande bleiben. Dieses
flüssige Gemisch bildet das sogenannte Mischzinn, das als Grundstoff für Lötzinn
dient.
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Wenn man das Ausgangsmaterial so gewählt hat, beispielsweise durch
Mischung von Abfallstoffen verschiedener Zusammensetzung, daß sich in der Schmelze
Zinn und Blei indem Verhältnis ihrer praktisch eutektischen Mischung befinden, so
findet praktisch eine vollständige Trennung der eutektischen Mischung von Zinn und
Blei mit dem erwähnten geringfügigen Gehalt an Antimon oder Antimon und Kupfer einerseits
und des Kupfers und Antimons andererseits statt. Selbstverständlich wird auch in
dem Falle, daß Zinn oder Blei im Überschuß vorhanden ist, die eutektische Mischung
gebildet und kann abgestochen werden. In diesem Falle tritt aber ein Verlust an
dein betreffenden Metall ein, da dieser Überschuß sich, dann mit dem Antimon und
Kupfer zusammen in festem Zustande ausscheidet.
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Die angegebene Arbeitsweise kann auch dazu dienen, um bleifreie oder
bleiarme Lagermetalle o. dgl. herzustellen. Zu diesem Zweck muß man den Einsatz
so wählen, daß er einen ausreichenden Kupfergehalt hat und einen großen Überschuß
an Zinn enthält. Es gelingt dann die vollständige Entfernung des Bleis, indem man,
die beim Abkühlen der geschmolzenen
Masse flüssig bleibende und
das gesamte Blei oder doch dessen wesentliche :Menge enthaltende Mischung absticht
und eine Legierung von Zinn, Antimon und Kupfer zurilekbehält.
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In analoger Weise kann die Zerlegung anderer Legierungen bewirkt werden;
die geeigneten Zusammensetzungen des Einsatzes und die anzuwendenden Temperaturen
müssen dann für den Einzelfall durch Vorversuche festgestellt werden. Voraussetzung
ist, daß die außer Blei und Zinn in den als Ausgangsstoffe dienenden Legierungen
oder Legierungsgemischen enthaltenen Metalle einen höheren Schmelzpunkt haben als
die (.gegebenenfalls geringfügige Mengen anderer Metalle enthaltende) eutektische
Mischung von Blei und Zinn. Beispiel i Gewinnung von Mischzinn Ein Einsatz folgender
Zusammensetzung: Zinn 440/0, Blei 32°l0, Antimon 2o°/0, Kupfer 40/0 wird geschmolzen
und die Schmelze auf i82° abgekühlt. Eine Mischung von 55 Teilen Zinn und 4i,4 Teilen
Blei mit einem noch zulässigen Gehalt von o, i Teil Kupfer und 3,5 Teilen Antimon
bleibt flüssig und wird abgestochen, der Rest des Antimons und Kupfers bleibt in
festem Zustande zurück. Beispiel 2 -Herstellung eines bleiarmen Lagermetalls Ein
Einsatz von 70% Zinn, 13"/" Blei, 1:20/" Antimon, 59, Kupfer wird eingeschmolzen
und die Schmelze auf i82° abgekühlt. Aus roo Teilen des Einsatzes erhält man in
Form der flüssig bleibenden Mischung 3o Teile Mischzinn (55 Teile Zinn, 41,4 Teile
Blei mit dem zulässigen Gehalt von o,1 % Kupfer und 3,5 % Antimon) und 70 Teile
des in fester Form, ausscheidenden Lagermetalls mit einem Gehalt von 76 0/0 Zinn,
16 % Antimon, 7 04 Kupfer und 1 0/0 Blei. Beispiel 3 Ein Einsatz von 46'10 Zinn,
340/" Blei, :2o0/" Antimon wird geschmolzen und die Schmelze auf 182° abgekühlt.
Die Mischung von 55 Teilen Zinn und 444 Teilen Blei mit einem noch zulässigen Gehalt
von 3,5 Teilen Antimon bleibt flüssig und wird abgestochen, während die Hauptmenge
-des Antimons in festem Zustande zurückbleibt.
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Die Ausführung des Verfahrens kann in Flammöfen geschehen, die jedoch
von den üblichen Flammöfen insofern abweichen müssen, als die Abmessungen, insbesondere
die Tiefe des Herdes, so groß sein müssen, daß die Abkühlung der geschmolzenen Masse
so langsam fortschreitet, daß die Abscheidung der kristallisierenden Bestandteile
von den flüssig bleibenden eintreten kann und nicht die ganze Masse durchweg erstarrt.
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Beispielsweise kann man um ihre Längsachse drehbare zylindrische Öfen
verwenden, wie sie als Kupferschmelzöfen verwendet werden.
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Ein solcher Ofen ist in der Zeichnung in Abb. i im Schnitt dargestellt.
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Der Ofen besteht aus einem Mantel i, der mit einem feuerfesten Futter
:2 versehen ist. Die Stirnseiten des Ofens sind bis etwa zwei Drittel Höhe mit einer
feuerfesten Ausmauerung 3 versehen, oberhalb deren auf der einen Seite die Flamme
des nicht dargestellten Gasbrenners in den Ofen eintritt, während auf der anderen
Seite die Verbrennungsprodukte abziehen. Das Schmelzgut wird durch eine Einsatzöffnung
4 eingebracht und die Heizvorrichtung angestellt. Wenn die ganze Masse geschmolzen
ist, wird die Heizung abgestellt und der Ofen langsam abkühlen gelassen. Da die
Abkühlung von allen Seiten erfolgt, .so findet die Kristallisation in der Außenschicht
5 statt, während der Kern 6 flüssig bleibt. Sobald die Abkühlung genügend vorgeschritten
ist, was durch Pyrometer festgestellt werden kann, wird ein genügend weit in das
Ofeninnere hineinragendes Abstichrohr 7 geöffnet, so daß der flüssige Kern, da die
kristallinische Außenschicht porös ist, unter dem Einfluß des Atmosphärendruckes
abfließen kann. Um .den flüssigen Kern vollständig zu entfernen, wird der Ofen,
der auf Rollen 8 gelagert ist, mittels eines geeigneten Antriebes entsprechend gedreht.
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Besonders bewährt hat sich ein Ofen derjenigen Bauart, die in Abb.
2 im Schnitt dargestellt ist.
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Der Ofen, der zweckmäßig rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt
hat, besteht aus einem aus feuerfestem Mauerwerk g hergestellten Herd von wesentlich
größerer Tiefe i als bei den üblichen Flammöfen. Der Einsatz erfolgt durch eine
Öffnung 1o, die Beheizung erfolgt durch Gasbrenner 1i, die über den Umfang des Ofens
verteilt und, wenn dieser rechteckigen Querschnitt hat, zweckmäßig je i am Ende
einer Wand mit der Mündung annähernd parallel zur benachbarten Wand angebracht sind.
Hierdurch wird eine Drehflamme erzeugt, die die ganze Oberfläche des Einsatzes gleichmäßig
bespült und deren Ver- i brennungsprodukte durch einen Schornstein 12 abziehen-Nachdem
der Einsatz geschmolzen ist, läßt man die Schmelze abkühlen. Da die Abkühlung, im
vorliegenden Falle nur von der Oberfläche her erfolgt, so sammeln sich die kristallisierenden
Bestandteile in einer oberen
Schicht 13 an, während die flüssig
bleibenden Bestandteile sich bei i¢ im unteren Teil des Herdes sammeln und -durch
eine Abstichöffnung 15 in einem Kessel 16 abgestochen werden können. Die Sohle des
Herdes muß natürlich, wie angedeutet, Gefälle nach der Abstich5ffnung hin haben.