-
Verfahren zur -Herstellung von Kupferlegierungen, bestehend aus Kupfer,
Kadmium und lnagnesium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Legierungen des Kupfers mit Kadmium und Magnesium, die sich besonders für elektrische
Freileitungen eignen. Gemäß der Erfindung wird das Verfahren in der Weise ausgeführt;
daß das geschmolzene Kupfer durch Zusatz von Kadmium vor Beigabe des Magnesiums
so desoxydiert wird, daß aller Sauerstoff der Kupferverbindungen (Kupferoxyd bzw.
Oxydul) entfernt wird, während die für die Legierung erforderliche Menge Kadmium
erhalten bleibt. Es liegt auch im Sinne der Erfindung, wenn ein Teil des Legierungskadmiums
erst nach dem Magnesiumzusatz aufgegeben wird. Diese Arbeitsmethode hat nach Untersuchungen
des Erfinders vor anderen Methoden den Vorzug, daß sie eine größere Gewähr für die
Erzielung gleichmäßiger Resultate in bezug auf die Zusammensetzung und die elektrischen
und mechanischen Eigenschaften der Legierung bietet. Es mag dabei bemerkt werden,
daß dieses nur in seiner Gesamtheit die guten Resultate ergebende Verfahren sich
freilich im einzelnen an bekannte Methoden der Metallurgie: der Legierungen anlehnt.
So ist bei der Darstellung von Kupferlegierungen die De.soxydation durch Zufügung
von solchen desoxy dierenden Metallen bekannt, deren überschuß über die zur Desoxydation
nötige Menge die Eigenschaften der gewünschten Legierung nicht nachteilig beeinflui3t.
Es ist auch bekannt, Magnesium zu einer Legierungsmasse zuzufügen, welche Kupfer
enthält und die bereits durch ein anderes Metall, nämlich Mangan, desoxydiert ist.
Auch Kadmium ist schon als Desoxydationsmittel zur Herstellung von Bronzen für Telegraphendrähte
benutzt worden, doch ist von andern von der Verwendung des Kadmiums als Desoxydationsmittel
abgeraten worden. Im Verfahren der vorliegenden Erfindung hat sich aber Kadmium
in Hinblick auf das Endziel gut bewährt. Di« Grundsätze des vorliegenden Verfahrens-
sind sowohl bei der Herstellung von Hauptlegierungen als von vorbereitenden Zwischenlegierungen
zu beobachten. Für eine Zwischenlegierung wird man am besten folgende Zusammensetzung
wählen: 15,5 Teile Kupfer, 3,-- 5 Teile Magnesium und 5 Teilei Kadmium.
Diese Legierung wird dadurch hergestellt, daß, man das Kupfer erhitzt und, sobald
:es zu schmelzen beginnt, einen Teil des vorgewärmten Kadmiiuns vorsichtig, damit
es möglichst wenig spritzt, dazugibt. Die ganzes Menge des Magnesiums wird - gleichfalls
angewärmt - hierauf zur Schmelzei beigegeben. Diese Beigabe macht das Metallbad
teigig, das nun neuerlich erwärmt werden muß, dann wird der übriggebliebene Teil
des Kadmiums beigesetzt. Wenn die ganze Legierung dünnflüssig geworden ist, wird
das Metall in dünne Platten gegossen, die sich leicht in kleine Stücke zerschlagen
lassen, und damit ist die Vorbereitung für den Gebrauch,
wie er
in den nachstehenden Zeilen b,eschrleben wird, fertig.
-
Will .man z_..g: -- einep. Bronzeingot aus einer Hauptlegierung, herstellen
von etwa 27 spez. Widerstand und 7o kg Festigkeit, so werden 8o kg Kupfex eingeschmolzen,
bis zur Gußtemperatur, eher mit einer leichten überhitzung. In dieses Kupferbad
werden Zoo g von einer desoxydierenden Legierung, die aus 9o Teilen Kupfer und io
Teilen Kadmium besteht, eingebracht, wodurch der gesamte Sauerstoff aus dem Kupferbad
entfernt wird. Zu diesem auf diese Weise hergestellten Kupferbad werden 2 bis 2i/2
kg von der vorher beschriebenen Zwischenlegierung eingebracht, nachdem sie sorgfältig
angewärmt, in Blätter von Elektrolythkupfer eingepackt und an einem etwa 1/2 Zoll
starken Kupferdraht befestigt wurde. Mit diesem Drahe wird das Paket rasch bis auf
den Boden des Tiegels hinabgestoßen. Da nun das Bad schon seines Sauerstoffes beraubt
ist, findet das Magnesium nicht mehr den Sauerstoff, um mit der Kieselsäure des
Tiegels eine Vierbindung einzugehen. Das Magnesium wird dadurch verhindert, sich
zu verschlacken und außer der fäuligen Zähflüssigkeit auch noch Metallverluste zu
verursachen. Eine so hergestellte Legierung kann auf gewöhnliche Weise in die Form
vergossen werden.
-
Eine zweite Methode, eine Kupferlegierung mit demselben Resultat herzustellen,
besteht darin, daß man sich eine Zwischenlegierung von gleichen Teilen Kupfer-Kadmium
sowie eine Hilfslegierung von 9o % Kupfer und io % Kadmium herstellt und in dünne
Platten vergießt und zerschlägt, wie vorher beschrieben.
-
Auf je ioo kg Kupfer ist ein Kilogramm von der vorerwähnte. Zwischenlegierung
(50 0!o Kupfer, 50 % Kadmium) und ¢0o g Magnesium in Würfeln oder Barren einzuwägen.
Wenn das Kupfer geschmolzen ist und Zoo g von der Kupferlegierung von, 9o % Kupfer
und io % Kadmium zur Desoxydation beigeschmolzen sind, wird das vorher gewärmte
Magnesium vorsichtig beigegeben, und nachdem die Oberfläche des Bades leicht abgeschöpft
ist, wird das i kg von der Zwischenleigierung, 50 0(o Kadmium, 5o % Kupfer, wie
schon früher erwähnt, in elektrolytischem Kupferblech eingewickeltund auf den Boden
des Tiegels gestoßen. Der Inhalt des Tiegels wird nach dem Abschöpfen und Umrühren
rasch ausgegossen. Wenn in dieser )Veise gearbeitet wird, so müssen von der in Anteil
genommenen Menge mindestens 98 % vorhanden sein; ist dies nicht der Fall, so ist
es ein Beweis, daß Kadmium und auch Magnesium durch zu langes Erhitzen oder aus
anderen Ursachen in Verlust geraten sind. Zur Vorsicht wäre zu bemerken, daß die
Formen, in welche die Legierung gegossen wird, vorsichtig angewärmt und mit Lebertranöl
sorgfältig angestrichen werden müssen. Die Formen müssen aber nach dem Anstrich
vollständig abgetrocknet sein.
-
Um in der Folge härtere oder weichere Legierungen herzustellen, ist
die prozentuelle Beigabe der Zwischenlegierung zu erhöhen oder zu erniedrigen und
kann gesagt werden, daß für 8o kg Kupfer dieser Zusatz 2 bis 3 kg beträgt. Die weicheren
Legierungen haben selbstverständlich bei geringerer Festigkeit einen kleinen elektrischen.
Widerstand. Die Bronzeingots müssen, wenn sie verwalzt werden sollen, vorsichtig
erhitzt und auf. eine Temperatur gebracht werden, die nicht höher sein darf als
bei guter Kupferrotglut, etwa 85o° C.