DE486451C

DE486451C - Unveraenderliche weisse Metallegierung

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Publication number: DE486451C
Application number: DEP59742D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-11-03
Filing date: 1929-02-24
Publication date: 1929-11-18

Description

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.
Diese Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Elementen zusammengesetzt ist: Kupfer, Nickel, reines Zink, Aluminium, Magnesium, Silicium, Mangan und Cadmium.
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.

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.

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.
Hierauf wird wieder gerührt; dann nimmt man den Tiegel aus dem Ofen und gibt endlich noch der Schmelze ioo g Kupfer-Cadmium von 50010.
Nach nochmaligem Umrühren wird die obere Schicht der Schmelze abgeschöpft und die Masse rasch vergossen, um ein zu starkes Abkühlen der Schmelze zu vermeiden.
Alle diese Maßnahmen und ganz besonders die letzte, die stattfindet, nachdem der Tiegel den Ofen verlassen hat, müssen sehr rasch ausgeführt werden.
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.
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.
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.
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.
Diese Wirkung wird noch in Gegenwart von geringen Mengen Mangan erhöht.
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.
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.
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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: x. Unveränderliche weiße Metallegierung, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung von 65 bis 75 °% Kupfer, 18 bis 22 °/o Nickel, 5 bis 15 °% Zink, o,oio bis o,2oo °/o Aluminium, o,oio bis o,2oo % Magnesium, o,oio bis o,o8o °/o Silicium, o,oio bis o,2oo °/o Mangan, o,oio bis o,ioo °/o Cadmium.
2. Legierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie die einzelnen Metalle in folgenden Prozentsätzen enthält Kupfer 66,554 °/o. Nickel 18,2oo °/o, Zink 14,500 °/o, Aluminium o,igo °/o, Magnesium . o,igo °%, Cadmium o,og8 °/o, Silicium o,o78 %, Mangan o,igo °%,