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Unveränderliche weiße inetallegierung Die Erfindung betrifft eine
unveränderliche weiße Metallegierung von dauernder Geschmeidigkeit, Streckbarken
und Dehnbarkeit und von hoher mechanischer Widerstandskraft. Die Legierung läßt
sich Metall auf Metall autogen schmelzen, wobei kein -fremdes Lötmetall nötig ist.
Sie läßt sich ebensogut heiß als kalt bearbeiten.
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Diese Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden
Elementen zusammengesetzt ist: Kupfer, Nickel, reines Zink, Aluminium, Magnesium,
Silicium, Mangan und Cadmium.
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In dieser Zusammensetzung sind die Mengen der fünf letzten Elemente:
Aluminium, Magnesium, Silicium, Mangan und Cadmium gering im Verhältnis zu den drei
ersten Elementen; Kupfer, Nickel und Zink, deren Verhältnismengen zwischen folgenden
Grenzwerten, auf die Gesamtlegierung bezogen, schwanken
| Kupfer ..... . ...... 65 bis 75 °/ |
| Nickel. . . . . . . . . . . . . 18 - 22 ° o |
| Zink . . . . . . . . . . . . . . 5 - 15%. |
Diese weiße Legierung soll die bisher bekannten weißen Metallegierungen, wie nicht
oxydierbarer Stahl, Maillechorts, sog. Neusilbermetalle u. dgl. ersetzen. Sie ist
aber hauptsächlich zum Ersatz von Messing, das mit Nickel-, Chrom- oder anderen
mehr oder weniger beständigen Metallüberzügen durch Galvanisation, Metallisierung
nach den Pistolenspritzverfahren S c h o o p , C e r b a usw., Zementierung usw.
versehen ist, geschaffen worden. Die Zusammensetzung der Legierung ist derart gewählt
worden, daß sie dieser wenigstens alle guten mechanischen Eigenschaften des Messings
erteilt, dessen Nachteile aber beseitigt. Zu diesen Nachteilen gehört u. a. das
zahlreiche Ausglühen, das die mechanische Verarbeitung des Messings benötigt, sowie
seine große Neigung, hart zu werden, die den größten Nachteil des Messings in seiner
industriellen Verwendung bildet.
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Die Verhältnismengen der Elemente Al, Mg, Si, Mn und Cd schwanken
zwischen folgenden Grenzwerten
| Al . . . . . . . . . . . o,oio bis o,2oo °% |
| Mg .......... o,oio - 0,200 0/0 |
| Si . . . . . . . . . . . o,oio - 0,080 °/o |
| Mn . . . . . . . . . . 0,010 - 0,200 °/° |
| °/°. |
| Cd . . . . . . . . . . . 0,010 - 0,100 |
Diese Elemente sind unentbehrlich, um der Legierung die kennzeichnenden Merkmale
zu erteilen.
Als besonders wertvolles Beispiel wird folgende Legierung
angegeben
| Kupfer . . . . . . . . . . . . . . 66,55404 |
| Nickel.............:. z8,2 0/0 |
| Zink . . . . . . . . . . . . . 14,5 0/0 |
| Aluminium . . . . . . . . . . . o,rgo 0/0 |
| Magnesium . . . . . . . . . . . o,xgo 0/0 |
| Cadmium . . . . . . . . . . . . o,098 0 /0 |
| Silicium . . . . . . . . . . . . . 0,0780/0- |
| Mangan . . . . . . . . . . . . . o,rgo |
| 100,000 |
Diese Legierung besitzt eine weiße unveränderliche Silberfarbe, ist rein beim Vergießen,
homogen, läßt sich sofort nach dem Vergießen zwischen einem Walzenpaar oder einer
Walzenstrecke walzen, wobei die Reduktionen größer sind als beim Messing; sie läßt
sich, ohne zu reißen, ziehen und durch Schlag und Schmieden pressen und verdichten,
und zwar bei einer Temperatur von etwa 750° C, die zur Verarbeitung des Messings
gebräuchlich ist.
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Zur Herstellung dieses Weißmetalls verfährt man folgendermaßen: Man
stellt zuerst Grundlegierungen Kupfer-Nickel (A) und Kupfer-Zink (B) her: die erste
(A) aus 666,6 Teilen Kathodenkupfer und 3333 Teilen Nickel; die zweite (B) aus 87,9,3
Teilen Kathodenkupfer und 17o,7 Teilen reinem Zink. Die Weißlegierung wird dann,
wie folgt, hergestellt: In einem Tiegel werden 59,18g Gewichtsteile der Grundlegierung
A und 40,391 Gewichtsteile der Grundlegierung B zusammengeschmolzen. In die Schmelze
wirft man gleichzeitig ioo g einer im Handel erhältlichen Kupfer-Manganlegierung
(so 0/0) und ioo g einer Kupfer-Siliciumlegierung, die ebenfalls im Handel erhältlich
ist (3o 0/0). Man rührt die Mischung und gibt ihr noch ioo g Aluminium und Zoo g
Magnesium bei.
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Hierauf wird wieder gerührt; dann nimmt man den Tiegel aus dem Ofen
und gibt endlich noch der Schmelze ioo g Kupfer-Cadmium von 50010.
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Nach nochmaligem Umrühren wird die obere Schicht der Schmelze abgeschöpft
und die Masse rasch vergossen, um ein zu starkes Abkühlen der Schmelze zu vermeiden.
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Alle diese Maßnahmen und ganz besonders die letzte, die stattfindet,
nachdem der Tiegel den Ofen verlassen hat, müssen sehr rasch ausgeführt werden.
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Verfährt man in der angegebenen Weise, so kann man den Schmelzverlust
auf einen Mittelwert von 1,2 0/0 herabmindern, während dieser Verlust bei allen
ähnlichen Legierungen 20/, übersteigt.
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Es empfiehlt sich überdies, die Legierung Kupfer-Cadmium besonders
herzustellen, indem man 5o Teile Kathodenkupfer und 50 Teile Cadmium verwendet,
da die im Handel erhältlichen Legierungen für die Genauigkeit der nötigen Verhältnismengen
keine genügende Gewähr leisten und nicht immer frei sind von schädlichen Verunreinigungen.
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Die Wirkung des Al, Mg, Si, Mn und Cd ist außerordentlich wichtig
unter der Bedingung, daß die verwendeten Mengen die obengenannten Grenzwerte innehalten.
Würde man von diesen Elementen z. B. ioo g mehr als die äußersten Grenzwerte verwenden,
so würde man eine unvollständige Legierung erhalten, die beim Heißwalzen brüchig
würde. Das Fehlen eines dieser Elemente würde für die Legierung ebenfalls schädlich
sein; die Vollkommenheit der Legierung wäre nicht erreichbar, und ihre Beschaffenheit
wäre schadhaft.
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Es ist bekannt, daß die Zugabe von Cadmium zum Kupfer, je näch den
verwendeten Verhältnismengen, eine brüchige oder eine geschmeidige und dehnbare
Legierung gibt. In kleinen Mengen verwendet, erhöht das Cadmium die Geschmeidigkeit
und Dehnbarkeit des Kupfers.
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Diese Wirkung wird noch in Gegenwart von geringen Mengen Mangan erhöht.
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Die Elemente Al, Mg, Si, Mn und Cd vor allem durch ihre Reaktion auf
die Grundlegierung Cu-Ni-Zn, dann durch gegenseitige Reaktionen bewirken, daß die
Endlegierung eine dauernde Geschmeidigkeit beibehält, die die Wirkungen des Hartwerdens
aufhebt. Sie behalten dabei ihre energische reduzierende Wirkung gegenüber den sich
bildenden Metallsalzen, die ohne die Einwirkung der fünf Elemente bestehen würden,
Eine Legierung, die z. B. nur aus Cu-Ni-Zn-AI-Fe-Si-Mg zusammengesetzt wäre, würde
wohl im kalten Zustande infolge geeigneten Ausglühens eine gute Geschmeidigkeit
aufweisen, aber im heißen Zustande würde sie reißen und zahlreiche Oxyde zum Schaden
der zu ihrer Bearbeitung verwendeten Werkzeuge verlieren. Diese Legierung hätte
also folgende Nachteile: Zunahme der Schmelzverluste; Zunahme der Abfallverluste
während der aufeinanderfolgenden Umbildungen; Beeinträchtigung der Umbildung im
heißen Zustandeund folglichErhöhung derUmbildungskosten; Beschädigung der Werkzeuge
durch Eindrücken von Oxyden in die Walzen der Walzwerke, was eine häufige Instandsetzung
dieser letzteren bedingt; Benötigung einer hohen Temperatur (rooo° C) für ihre Umbildung
im heißen Zustande, was ein Verbrennen des Metalls zur Folge hätte.
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Die Zusammensetzung des unveränderlichen Weißmetalls nach vorliegender
Erfindung ermöglicht dagegen: ein reines Vergießen des Metalls, wobei die i Gase
ausgetrieben werden; eine kräftige Behandlung, ebenso leicht,
wenn
nicht einfacher als die Behandlung eines reinen Metalls, wie z. B. Kupfer, bei gleicher
Arbeitsschnelligkeit und bei einer normalen Temperatur (75o°), die das Metall nicht
verbrennt.
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Zum Beweise dieser Aussagen soll folgendes Beispiel gelten: Ein Gußblock
von ioo kg Gewicht und go mm Durchmesser, rund oder vierkantig, in eine Güßform
gegossen, wird sofort beschrotet und während 30 Minuten wieder erwärmt. Dann
wird er im Walzwerk zwischen profilierten Walzen gewalzt, die das Metall rasch,
z. B. in 3 i/2 Minuten, zu einem Drahte von 8 mm Durchmesser reduzieren (Maximalreduktion
22 mm auf einmal: von 40 mm rund zu 18 mm oval). Dieser runde Draht von 8 mm Durchmesser
wurde nach Erkalten, ohne Ausglühen, weder vorher noch während des Ziehens, bis
zu einigen hundertstel Millimeter ausgezogen. Der gleiche Draht von 8 mm bis auf
3 mm ausgezogen hatte einen Zugwiderstand von 83 kg mm2 bei einer Dehnung von 40/0-Die
unveränderliche weiße Metallegierung nach vorliegender Erfindung läßt sich autogen
schweißen, und zwar ohne vorheriges Abbeizen oder Reinigen oder ohne Verwendung
von fremden Metallen oder besonderen Lötmetallen, was eine vollkommene Homogenität
der Legierung beweist.