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Aluminium - Aluminiumlegierungen

bogens zersetzen. Den elektrischen Schmelzofen zeigt Fig. 2 im Längsschnitt, Fig. 3 im Querschnitt. Derselbe besteht aus einem Kasten von 1,5 m Länge, 30 cm Breite und 30 cm Tiefe, dessen Boden A und Seitenwände B aus starken, feuerfesten Steinen gebildet werden und der oben durch einen schweren gußeisernen Deckel C mit Flammlöchern o zum Entweichen der Gase verschließbar ist. An den beiden schmalen Seiten befinden sich Offnungen zum Einführen der Kohlenelektroden E. Auf die Sohle des Ofens kommt zunächst eine Lage Holzkohlenpulver, welches zur Verhinderung des Zusammenbackens mit Kalkwasser imprägniert ist. Darauf werden die Elektroden einander bis auf einige Zoll genähert und der Ofen mit Kohlenstaub gefüllt bis auf den Raum D, welcher zur Aufnahme der Schmelzbeschickung dient. Das Ganze überschüttet man mit grobem Kohlenklein und setzt dann den Deckel auf. Die Beschickung besteht zur Darstellung von Aluminiumbronze aus einem Gemenge von Kupfergranalien, Korundstücken und gröblich zerkleinerter Holzkohle. Die Reaktion verläuft bei einer Stromstärke von etwa 1500 Ampère unter Entwickelung von Kohlenoxyd und einem weißen Rauch. Man zieht nun die Elektroden etwas auseinander und gibt weitere Beschickung auf. Damit die herausgezogenen glühenden Elektroden an der Luft nicht verbrennen, bringt man an den beiden schmalen Ofenwänden mit Kupfergranalien gefüllte Lagerbüchsen F an, welche die Elektroden schnell abkühlen. Hat sich nach wiederholter Beschickung eine genügende Menge Metall im Ofen angesammelt, so leitet man den Strom in einen andern Ofen und läßt den ersten erkalten. Man findet dann eine weiße Aluminiumbronze mit 15-35 Proz. A., welche weiterhin mit mehr Kupfer zusammengeschmolzen wird, und eine beträchtliche Menge Kohlenstoffaluminium mit 30-60 Proz. A. Das Kilogramm 10proz. Aluminiumbronze, welches bisher in Amerika nicht unter 12,5 Mk. verkäuflich war, wird angeblich von Cowles für 5,8 Mk., in einzelnen Fällen sogar für 4,4 Mk. geliefert. Der bei dem Cowlesschen Verfahren verlaufende Prozeß ist noch nicht ganz sicher erklärt. Offenbar kommt in erster Linie die sehr hohe Temperatur in Betracht, bei welcher sich der Reduktionsprozeß vollzieht, der in gewöhnlichen Ofen nicht erreichbar ist, und der hier durch die in der Schmelzhitze stattfindende elektrolytische Wirkung des Stroms kräftig unterstützt wird. Auf einem englischen Werk, welches mit einem ähnlichen Apparat arbeitet und auch Ferroaluminium darstellt, berechnet man den elektrischen Kraftaufwand für 1 kg A. zu durchschnittlich 50 Pferdekraft pro Stunde. Die Zersetzung des Aluminiumoxyds durch Kohle erfordert theoretisch 5560 Wärmeeinheiten. Werden die 50 Stundenpferde durch eine Dampfmaschine geliefert, so sind mindestens 75 kg Kohle, entsprechend etwa 560,000 Wärmeeinheiten, erforderlich. Es ergibt sich hiernach nur 1 Proz. der theoretischen Leistung. Kleiner hat vorgeschlagen, nach dem Cowlesschen Verfahren nicht Aluminiumoxyd, sondern Kryolith zu zersetzen. Es ist aber beachtenswert, daß elektrolytisch hergestelltes A. thatsächlich noch immer nicht im Handel ist (die Cowlessche Bronze kann dabei nicht in Frage kommen), anscheinend weil die elektrolytische Herstellung dieses Metalls wegen praktischer Schwierigkeiten überhaupt nicht vorteilhaft ist. Man ist zum Natriumverfahren zurückgekehrt, zieht aber dem Chloraluminium jetzt das Fluoraluminium vor. Das Castnersche Verfahren der Natriumdarstellung dürfte dabei der Aluminiumindustrie wesentliche Vorteile gewähren. Das A. des Handels enthält:

^[Liste]

Aluminium 92,97 96.25 92,00 97,20

Eisen 4,88 3,29 7.55 2,40

Silicium 2,15 0,45 0,45 0,25

Löst man A. in Salzsäure unter Zusatz einiger Tropfen Salpetersäure, verdampft die Lösung auf dem Wasserbad zur staubigen Trocknis, befeuchtet den Rückstand mit Salzsäure und erwärmt mit Wasser, so bleibt Kieselsäure ungelöst zurück. Aus dem Filtrat fällt Schwefelwasserstoff schwarzes Schwefelkupfer, und aus dem Filtrat von letzterm, welches nach Schwefelwasserstoff riechen muß, fällt nach Zusatz von Ammoniak und Schwefelammonium grün-schwarzes bis schwarzes Schwefeleisen. Auf diese Weise kann man auch die Verunreinigungen des Aluminiums quantitativ bestimmen, nur befreit man das Filtrat vom Schwefelkupfer von Schwefelwasserstoff, setzt Schwefelsäure und etwas reines Zink zu und titriert das gebildete Eisenoxydulsalz mit übermangansaurem Kali. Vgl. Mierzinsky, Die Fabrikation des Aluminiums und der Alkalimetalle (Wien 1885); Richards, A., its history, occurrence, etc. (Lond. 1886).

Aluminiumlegierungen. Von den A. bleiben die Aluminiumbronzen noch immer am wichtigsten. Härte und Sprödigkeit derselben nehmen im allgemeinen mit dem Gehalt an Aluminium zu. Da sich die Bronze gegenüber schneller und langsamer Abkühlung umgekehrt wie Stahl verhält, so muß man dieselbe, wenn man sie recht weich haben will, schnell abkühlen, sehr langsam dagegen, wenn auf großen Härtegrad Wert gelegt wird. Um letztern zu erlangen, kann man die Bronze in Holzkohlenpulver bis zur Rotglut erhitzen und sie darin so langsam wie möglich abkühlen lassen. Zum Walzen und Drahtziehen bestimmte Bronze gießt man dagegen in eiserne Koquillen. Billiger als die Bronzen stellen sich die Aluminiumkupferzinklegierungen. Eine solche aus 63 Kupfer, 33,66 Zink und 3,33 Aluminium eignet sich gut zum Schmieden und Gießen, ist leichter und widersteht äußern Einflüssen besser als Messing. Ein wegen seiner Härte zu Schrauben sehr geeignetes Metall erhält man aus Aluminiumbronze mit Messing in verschiedenen Gewichtsverhältnissen. Eine Legierung aus 10 Zinn und 90 Aluminium ist weißer als letzteres, wenig schwerer (spez. Gew. 2,85) und gegen die meisten Einflüsse widerstandsfähiger. Sie läßt sich leichter verarbeiten und ohne besondere Vorbereitung ebenso leicht löten wie Messing. Sie eignet sich also sehr gut, das Aluminium selbst zu ersetzen. Eine Nickelaluminiumbronze ist hart, sehr politurfähig, schön weiß, sehr widerstandsfähig gegen atmosphärische Einflüsse und gegen Flüssigkeiten des menschlichen Körpers; sie wird daher für chirurgische Apparate empfohlen. Auch eine Legierung aus 10 Nickel, 90 Kupfer und 0,165 Aluminium ist empfohlen worden. Ferroaluminium, eine Eisenaluminiumlegierung, hat vielleicht eine große Zukunft, da geringe Mengen derselben den Stahlguß dünnflüssiger machen. Zur Darstellung dieses Mitisgusses erhitzt man Stahl oder Schmiedeeisen in Tiegeln sehr stark und setzt dann 0,1-0,5 Proz. Aluminium (in Form eines 7-8 Proz. Aluminium enthaltenden Ferroaluminiums) zu. Dadurch wird der Schmelzpunkt um 200° erniedrigt und das Metall mithin sehr leichtflüssig. Der Stahl läuft in die feinsten Formkanäle aus, entläßt aber hierbei gasförmige Einschlüsse und wird daher auch dichter als gewöhnlicher Stahlguß. Seine Bruchfestigkeit soll 65 kg auf 1 qmm betragen.