Titel: | Beiträge zur Metallurgie des Kupfers; von Hrn. A. Dick. |
Fundstelle: | Band 141, Jahrgang 1856, Nr. LIV., S. 208 |
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LIV.
Beiträge zur Metallurgie des Kupfers; von Hrn.
A. Dick.
Aus dem Philosophical Magazine, Juni 1856, S.
409.
Dick, Beiträge zur Metallurgie des Kupfers.
Die folgenden Untersuchungen wurden im metallurgischen Laboratorium des Museums der
praktischen Geologie zu London, auf Veranlassung von Dr.
Percy angestellt; sie bezweckten hauptsächlich, die
Ursachen der charakteristischen Eigenschaften des gewöhnlichen „zähen
Gaarkupfers“ (tough pitch copper) und des
„überpolten oder zu stark geschäumten Kupfers“ (overpoled copper) zu ermitteln.
Ehe wir in die Details der Versuche eingehen, wird es zweckmäßig seyn, denjenigen
Theil des Waleser Flammofen-Schmelzprocesses kurz zu beschreiben, welchen man das Raffiniren
Bei den Waleser und überhaupt den Flammofen-Hüttenprocessen wird das
Gaarmachen des Rohkupfers Raffiniren genannt. Da
aber die Ausdrücke Gaarkupfer, übergaares Kupfer
etc. deutschen Metallurgen geläufiger sind, als raffinirtes, überraffinirtes
etc., so behalten wir jene bei und bemerken es zur Vermeidung von
Mißverständnissen.H. nennt, wobei das Kupfer in dem genannten Zustande dargestellt wird.Die Waleser Kupferhüttenprocesse wurden sehr vollständig von dem
französischen Oberbergingenieur und Professor Leplay in Paris beschrieben: „Beschreibung der
Hüttenprocesse, welche in Wales zur Darstellung des Kupfers angewendet
werden. Deutsch von C. Hartmann“
Leipzig 1851.H. Ein unreines, das sogenannte Blasenkupfer, das
Product des Rohkupferschmelzens, wird in der oxydirenden Atmosphäre eines Flammofens
lange Zeit geschmolzen erhalten. Die Producte sind Kupfer, welches Oxydul aufgelöst
enthält und eine an Kupferoxydul reiche Schlacke. Der Zweck dieses Processes ist, so
vollständig als möglich durch Oxydation die letzten Spuren verschiedener Metalle und
den Schwefel zu entfernen, welche nach der vorhergehenden Behandlung in dem Kupfer
zurückgeblieben sind. Das auf diese Weise mit Oxydul gesättigte Kupfer wird trockenes oder übergaares
Kupfer (dry copper) genannt. Die Schlacke wird
dann abgehoben und Anthracit auf die Oberfläche des geschmolzenen Kupfers geworfen.
Durch diese Mittel wird das Oxydul reducirt, und die Wirkung wird dadurch
vervollständigt, daß man das eine Ende eines Pols, d.h. einer Stange von grünem oder
lufttrockenem Holz, unter die Oberfläche des geschmolzenen Metalles steckt und
dasselbe umrührt. Die durch die Zersetzung des Holzes erzeugten Gase veranlassen
eine Art von Aufkochen, wodurch jeder Theil des Metalles schneller und vollkommener
mit dem Anthracit in Berührung gebracht wird, als dieß sonst der Fall wäre. Wenn das
Kupfer seine größte Zähigkeit und Geschmeidigkeit erreicht hat, so wird es in Formen
ausgeschöpft und kommt als „zähes Gaarkupfer“ (tough pitch copper) in den Handel. Wenn das Polen oder
Schäumen über einen gewissen Punkt fortgesetzt wird, so verliert das Metall viel von
seiner Zähigkeit und Geschmeidigkeit und ist unter der Benennung
„überpoltes Kupfer“ (overpoled
copper) bekannt.
Uebergaares Kupfer (dry
copper). – Bestimmung des Oxydulgehalts.
– Das zu diesen Versuchen angewendete Kupfer wurde im Jahre 1848 auf der
Hafodhütte bei Swansea, in Gegenwart des Dr. Percy dargestellt.
a) Durch Erhitzen eines bekannten
Gewichts übergaaren Kupfers in Wasserstoffgas und Wägen des entstandenenWassers. – Ein Stückchen von dem Block
abgeschnittenes Kupfer wurde so dünn als möglich ausgewalzt und dann in kleine
Stückchen zerschnitten; 132,34 Gran wurden in eine Röhre von böhmischem Glas
gebracht, die mit einer abgewogenen Röhre, welche Chlorcalcium enthielt, verbunden
wurde. Ein Strom von trockenem Wasserstoffgas wurde dann durch beide Röhren
geleitet, und nachdem alle Luft aus denselben vertrieben war, wurde die das Kupfer
enthaltende Röhre erhitzt. Nachdem die Temperatur die Rothglühhitze erreicht hatte,
besaß das entweichende Gas deutlich den Geruch von Schwefelwasserstoff und es wurde
auch mit Bleiessig getränktes Papier durch das entweichende Gas sogleich geschwärzt.
Diese Entstehung von Schwefelwasserstoff beweist, daß das mit Oxydul gesättigte
Kupfer noch eine Spur von Schwefel in irgend einer Form enthält. Im Verlauf des
Versuches bildete sich ein geringes metallisches Sublimat in dem kältern Theil der
Röhre – dieser Theil war immer noch zu warm, als daß sich Arsenik hätte
verdichten können – und man fand, daß dasselbe Blei enthält. Seine Menge war
jedoch zu gering, als daß man sehr genaue Versuche damit hätte anstellen können.
Nachdem man den Versuch noch einige Zeit fortgesetzt hatte, wurde die Chlorcalcium
enthaltende Röhre abgenommen und nach ihrem Erkalten gewogen. Das Gewicht des
Wassers war 1,93 Gr., entsprechend 10,21 Proc. Oxydul im übergaaren Kupfer. –
Bei einem andern Versuch mit 136,41 Gran desselben übergaaren Kupfers erhielt man
1,82 Gr. Wasser, entsprechend 9,34 Proc. Oxydul. Zu Anfang des Versuchs wurde wieder
Schwefelwasserstoff wahrgenommen. Das angewendete Wasserstoffgas war ganz frei von
geschwefeltem Wasserstoff und auch von Wasser. Die abweichenden Resultate beweisen,
daß das Verfahren nicht hinlängliche Genauigkeit gewährt.
b) Durch Schmelzen eines bekannten
Gewichts übergaaren Kupfers in Wasserstoffgas und Bestimmung des Sauerstoffs
mittelst des Verlusts. – Man verwendete zu diesem Versuche einen
kleinen Stourbridge-Tiegel mit durchlöchertem Deckel; er wurde mittelst einer
kleinen Porzellanröhre, die durch das Loch im Deckel ging, mit Wasserstoffgas
gefüllt erhalten, während er mit Holzkohlen in einem zweckmäßigen Ofen zum Glühen
gebracht war. Man erlangte nur ungenügende Resultate, denn als das übergaare Kupfer
auf diese Weise geschmolzen wurde, spratzte es stark und die umhergeworfenen
Kügelchen konnten von dem Innern des Deckels und des Tiegels nicht alle gesammelt
werden. Dieses Spratzen erfolgte aber auch dann, als der Tiegel nur sehr langsam und
nach und nach erhitzt wurde und es rührte wahrscheinlich von dem Entweichen des durch die
Reduction des Oxyduls entstandenen Wassers her.
c) Durch den Verlust auf nassem
Wege. – Ein gewogener Theil des übergaaren Kupfers wurde in
Salpetersäure aufgelöst, die Lösung mit Aetzkali gefällt und dann gekocht. Der
Niederschlag wurde auf einem Filter gesammelt, gewaschen, geglüht und gewogen.
Darauf wurde er mit Salpetersäure versetzt, abgedampft und geglüht, bis sein Gewicht
constant war. Aus dem erhaltenen Oxyd wurde das Metall berechnet, und die Differenz
zwischen dem Gewicht desselben und demjenigen des übergaaren Kupfers als Sauerstoff
angenommen. Dieses Verfahren liefert nicht absolut richtige Resultate, weil das
übergaare Kupfer nicht ein Gemisch von absolut reinem Kupfer und Oxydul ist, sondern
auch geringe Mengen von Blei, Antimon und andern Metallen beigemischt enthält,
welche wegen der Verschiedenheit ihrer Atomgewichte Einfluß auf die Resultate haben;
der Fehler ist jedoch nur ein geringer. Bei einem Versuch gaben 10,73 Gr. übergaares
Kupfer 13,18 Gr. Oxyd; bei einem andern 9,17 Gr. Metall 11,26 Gr. Oxyd. Nach dem
ersten Versuch enthielt also das übergaare Kupfer 98,09 Proc. reines Kupfer; nach
dem zweiten Versuch belief sich der Gehalt auf 98,01 Procent. Die als Sauerstoff
angenommene Differenz entspricht beim ersten Versuch 17,04 und beim zweiten 17,74
Proc. Kupferoxydul.
Zähes gaares Kupfer (tough pitch
copper). – In diesem Zustande besitzt das Metall, wie in gewissen
Zuständen chemisch reines Kupfer, den höchsten Grad der Geschmeidigkeit und
Dehnbarkeit bei allen Temperaturen. Bekanntlich kann zähes gaares Kupfer nur unter
besonderen Bedingungen umgeschmolzen werden, ohne seine Geschmeidigkeit oder
Streckbarkeit theilweise zu verlieren. Karsten
(Metallurgie, Bd. V S. 253 f. f.) zeigte, daß es Kupferoxydul enthalte und daß
dieses wesentlich ist, um dem nachtheiligen Einfluß fremder Metalle auf seine
Streckbarkeit entgegenzuwirken. Es ist daher einleuchtend, daß zähes gaares Kupfer
nicht umgeschmolzen werden kann, ohne einen Theil seiner Geschmeidigkeit zu
verlieren; denn wenn die Atmosphäre eine reducirende ist, so wird das Oxydul
reducirt und das Metall erlangt die Sprödigkeit des überpolten Kupfers; ist die
Atmosphäre hingegen eine oxydirende, so bildet sich zuviel Oxydul und das Metall
wird so spröde wie übergaares Kupfer. Die nachstehenden Versuche beziehen sich auf
diesen Gegenstand. Das dabei benutzte zähe Gaarkupfer rührte entweder von Blöcken
oder Güssen der Hafod-Hütte, oder von im Handel befindlichem Draht und Blech
her.
Zähes Gaarkupfer von Blöcken war, nachdem man es in Wasserstoffgas geschmolzen hatte,
so spröde, daß es sogleich zersprang, als es bei gewöhnlicher Temperatur
gehämmert wurde, und seine Sprödigkeit war in der Hitze noch bedeutender.
Verschiedene Muster von Blech und Draht zeigten sich bei gleicher Behandlung stets
mehr oder weniger spröde, besonders wenn man sie in der Wärme hämmerte. Mehrere,
unter einer Holzkohlendecke geschmolzene Stücke zeigten eine ähnliche Veränderung;
und daß dieselbe nicht von Kohlenstoff herrührte, welchen das Metall aufgenommen
hatte und der nachtheilig auf die Geschmeidigkeit desselben einwirkte, wird später
vollkommen bewiesen werden. Ich muß jedoch hier bemerken, daß galvanoplastisches
Kupfer, welches fast chemisch rein war, nach dem Schmelzen unter Holzkohlen
vollkommen geschmeidig blieb.Das verwendete Kupfer war von den HHrn. Ellington
und Comp. zu Birmingham dargestellt. Die bei diesen und den nachstehenden Versuchen verwendete Holzkohle war
vorher mit Salzsäure digerirt und dann sorgfältig mit Wasser gewaschen worden, damit
nicht eine Wirkung vorhandener Asche auf das Metall bei Gegenwart von Kohlenstoff
stattfinden konnte.
Nachweisung der Gegenwart von Kupferoxydul in zähem
Gaarkupfer.
a) Durch Erhitzen eines bekannten
Gewichts in Wasserstoffgas und Wägen des erzeugten Wassers. – Das
Metall wurde in Wasserstoffgas bis zum Rothglühen erhitzt, wobei sich Wasser
bildete. Darauf wurden Versuche angestellt, um das Verhältniß des Oxyduls auf
dieselbe Weise zu bestimmen, wie unter a) bei dem
übergaaren Kupfer, und die erhaltenen Resultate waren eben so abweichend und
ungenügend. Beim Beginn eines jeden Versuchs zeigte sich eine Spur von
Schwefelwasserstoff, wie bei der Behandlung des übergaaren Kupfers; ferner
überzeugte ich mich durch Auflösen des zähen Gaarkupfers in Salpetersäure und
Prüfung der Lösung auf Schwefelsäure, daß dasselbe eine Spur von Schwefel enthält.
Auch bildete sich ein geringes metallisches Sublimat, welches bleihaltig war, eben
so wie bei den Versuchen mit übergaarem Kupfer. Der höchste nach diesem Verfahren
gefundene Oxydulgehalt war 2,95 Procent.
Wenn man Kupferdraht oder Kupferblech auf angegebene Weise behandelt, so erleiden sie
eine bemerkenswerthe Veränderung. Nachdem sie in Wasserstoffgas geglüht worden
waren, zerbrachen sie sogleich beim Biegen und verloren ihre glänzende Oberfläche.
Die Biegsamkeit des Drahtes oder Bleches konnte durch Ausglühen bis zur Rothgluht in
Wasserdampf (welcher angewendet wurde, weil er weder oxydirend noch reducirend
wirkt) nicht wieder
hergestellt werden. Die Biegsamkeit ging ebenso verloren, wenn statt des
Wasserstoffgases Kohlenoxyd- oder Steinkohlengas angewendet wurde. Dieser
Verlust der Biegsamkeit rührt offenbar von der Porosität her, welche durch die
Reduction des im Kupfer enthaltenen Oxyduls veranlaßt wurde, und er muß von der
Sprödigkeit unterschieden werden, welche durch das Schmelzen des Drahtes oder Blechs
in einem dieser Gase entstand. Denn wenn das Metall zuerst in einem dieser Gase
geschmolzen und dann ausgewalzt wird (was geschehen kann, obgleich das Metall kleine
Kantenrisse erhält), so findet man, daß das auf diese Art erhaltene Blech durch
Erhitzen in den Gasen nicht im geringsten verändert wird. Ueberdieß wird
galvanoplastisches Kupfer, welches kein Oxydul enthält, durch Erhitzen in einem
dieser Gase nicht verändert.
b) Durch Schmelzen eines bekannten
Gewichts Kupferdraht in Wasserstoffgas und Bestimmung des Sauerstoffes durch den
Verlust. – Es fand dasselbe Sprechen, Streuen oder Spritzen statt,
wie beim übergaaren Kupfer, jedoch in geringerem Grade, dennoch aber hinreichend, um
das Verfahren unzuverlässig zu machen.
c) Durch Schmelzen eines bekannten
Gewichts Kupferdraht unter Holzkohle und Bestimmung des Sauerstoffes als
Verlust. – Selbst wenn die Hitze nur nach und nach einwirkte, fand
zuweilen dasselbe Spritzen statt, weßhalb auch die im Tiegel verbliebenen Holzkohlen
nach Beendigung des Versuches stets durch Decantiren ausgewaschen wurden, um die
Kügelchen, welche sie enthielten, zu gewinnen; waren diese wägbar, so wurden sie dem
Gewicht des Königs beigefügt. Der Verlust, welchen das Kupfer durch diese Behandlung
erlitt, wurde als Sauerstoff angenommen. Daß das Metall nicht soviel Kohlenstoff
aufnimmt, daß derselbe einen wesentlichen Einfluß auf die Resultate hätte, wird
weiterhin nachgewiesen werden. Zu der nachstehenden Bestimmung des Oxydulgehalts
wurden zwei verschiedene Drahtstücke angewendet, welche wir mit A und B bezeichnen wollen.
A war ein dickerer Draht als B.
A. 218,24 Gr., Verlust beim Schmelzen unter Holzkohle
0,76 Gr., welche 3,10 Proc. Oxydul entsprechen.
B. 176,48 Gr., Verlust durch Schmelzen unter Holzkohle
0,635 Gr., welche 3,21 Proc. Oxydul entsprechen. Bei einem andern Versuch mit 200,68
Gr. belief sich der Verlust auf 0,765 Gr., entsprechend 3,37 Proc. Oxydul.
Nach Karsten beträgt der Oxydulgehalt des zähen
Gaarkupfers unter 2 Proc.; meine Versuche zeigen aber, daß das Oxydul jetzt in dem
englischen Gaar- oder raffinirten Kupfer in größerer Menge vorkommt.
Obgleich im Vorhergehenden angenommen wurde, daß der Sauerstoff als Oxydul vorhanden
ist, so dürfte doch nicht sämmtlicher Sauerstoff in diesem Zustande im Kupfer
enthalten seyn; denn das im Handel vorkommende Kupfer enthält geringe Quantitäten
verschiedener Metalle, gewöhnlich Blei oder Antimon, oder beide, welche darin als
Oxyd und nicht als Metall vorkommen können. In dem oben mit A bezeichneten Kupferdraht wurden 0,17 Proc. Blei gefunden, indem man ein
bekanntes Gewicht desselben in Salpetersäure auflöste, die Lösung mit Schwefelsäure
bis zur Trockne abdampfte und die Salzmasse in Wasser auflöste. Das zurückgebliebene
schwefelsaure Blei wurde dann auf einem Filter gesammelt, mit Wasser gewaschen und
unter den gewöhnlichen Vorsichtsmaßregeln geglüht. Dieser Draht enthielt kein
Antimon. Sein specifisches Gewicht war 8,853. In dem mit B bezeichneten Stück fand man auf dieselbe Weise 0,29 Proc. Blei, und 0,31
Proc. Antimon; das Antimon wurde von dem Kupfer dadurch abgeschieden, daß man die
gemengten Schwefelmetalle mit Schwefelammonium digerirte, welches einen Ueberschuß
von Schwefel enthielt. Das specifische Gewicht dieses Stückes war 8,733. In einem
Stück Kupferblech wurden 0,27 Proc. Blei, aber kein Antimon gefunden. Alle diese
Stücke bekamen Kantenrisse, wenn sie nach dem Schmelzen unter Holzkohlen, bei der
Dunkelrothgluht gehämmert wurden. Kalt können sie hingegen gehämmert werden, ohne im
geringsten Risse zu bekommen. Die den Versuchen unterzogenen Stücke wogen ungefähr
150 bis 200 Gran; größere Stücke dürften sich vielleicht schwieriger ohne Risse
hämmern lassen. Aehnliche Stücke wie die erwähnten, welche von Güssen der Hafodhütte
abgehauen worden waren, bekamen sogar Risse, als sie, nach dem Schmelzen in
Wasserstoffgas oder unter Holzkohlen, kalt gehämmert wurden. Der Bleigehalt dieses
Kupfers wurde nicht bestimmt. Es wurdet! auch keine vollständigen Analysen von dem
als Draht oder Blech vorkommenden Kupfer gemacht; und die dem Verfasser bekannten,
von andern Chemikern herrührenden, erwähnen des Sauerstoffs als Bestandtheil nicht.
Dagegen werden in einigen dieser Analysen, sonderbarer Weise, Metalle wie Kalium,
Calcium und Magnesium als in dem Kupfer vorkommend aufgeführt! In russischen
Kupfermünzen fand man einen Sauerstoffgehalt, allein bei dieser Kupfersorte scheint
er der Geschmeidigkeit weniger nachtheilig zu seyn, als beim englischen Kupfer; denn
wenn das Oxyd im russischen Kupfer durch Schmelzen unter Holzkohle reducirt wird, so
kann das Metall selbst in der Rothglühhitze gehämmert werden, ohne viel Risse zu
bekommen. Dieß weist auf eine größere Reinheit hin, obgleich dieselbe noch nicht so
bedeutend ist, als beim galvanoplastischen Kupfer.
Einige Versuche wurden in der Absicht gemacht, ein Verfahren aufzufinden, um zähes
Gaarkupfer, ohne Vermehrung oder Verminderung seines Oxydulgehaltes, zu schmelzen;
denn wenn man ein solches Verfahren besäße, so wäre ein Umschmelzen dieses Kupfers
ohne nachtheilige Folgen für seine Geschmeidigkeit möglich. Die beiden angewendeten
Substanzen waren gewöhnliches Kochsalz (nicht reines Chlornatrium) und Chlorcalcium.
Das Verfahren bestand darin, das Salz zu schmelzen und das Metall hineinzutröpfeln.
Man fand, daß galvanoplastisches Kupfer, auf diese Weise geschmolzen, nachher sowohl
dunkelrothglühend als kalt gehämmert werden konnte, ohne an den Kanten die
geringsten Risse zu bekommen; daß hingegen gewöhnlicher Kupferdraht, nachdem er so
geschmolzen war, in der dunkeln Rothglühhitze gehämmert, Risse bekam. Bei Anwendung
bekannter Gewichte von Kupferdraht ergab sich ein bedeutender Gewichtsverlust. So
verlor bei dem einen Versuch der Draht B durch das
Schmelzen unter Kochsalz 2,44 Proc., bei einem andern Versuch 2,05 Proc., und bei
einem dritten Versuch, in einer Temperatur welche gerade hinreichte um ihn zu
schmelzen, belief sich der Verlust auf 1,35 Proc. Als das Salz, in welchem das
Metall geschmolzen worden war, in Wasser aufgelöst wurde, blieb eine unlösliche
Substanz zurück, welche Kupfer und Chlor enthielt, die ich aber nicht weiter
untersuchte. Bei Anwendung von Chlorcalcium war der Gewichtsverlust weit größer, er
belief sich in einem Falle auf 7,17 Proc. Mit gewogenen Mengen von
galvanoplastischem Kupfer wurden keine ähnlichen Versuche angestellt.
Das beste Verfahren, Kupfer auf einen Sauerstoffgehalt zu prüfen, besteht darin,
einen Streifen desselben von der Dicke eines Sechspence-Stücks in einer
Reductionsatmosphäre beiläufig eine halbe Stunde lang zu glühen und dann zu
untersuchen, ob er seine Biegsamkeit vollkommen beibehielt, was bei einem
beachtenswerthen Sauerstoffgehalt nicht der Fall seyn wird. Die Verminderung des
specifischen Gewichts in Folge der Porosität, welche durch die Reduction des Oxyduls
veranlaßt wird, werde ich später besprechen, bei der Wirkung des Ammoniaks auf
rothglühendes Kupfer.
Ueberpoltes Kupfer. – Man nimmt allgemein an, daß
die Sprödigkeit des überpolten Kupfers von einem Gehalt an Kohlenstoff herrührt. In
allen Stücken die der Verfasser untersuchte, oder durch Schmelzen von zähem
Gaarkupfer, oder käuflichem Draht und Blech in Holzkohle selbst herstellte, fanden
sich Blei oder Antimon, oder beide. Auch ergaben Versuche, daß der Zusatz dieser
Substanzen zu reinem Kupfer in demselben Verhältniß wie sie in überpoltem Kupfer
vorkommen, ausreicht um dem vorher reinen Kupfer die Sprödigkeit des überpolten zu
ertheilen. Verschiedene andere Substanzen, die ebenfalls in dem überpolten Kupfer vorkommen können, wurden
aufgesucht und Versuche angestellt, um ihre Wirkung kennen zu lernen, wenn sie
reinem Kupfer beigemischt werden.
Wirkung des Stickstoffs. – Ein geringer Gehalt an
Stickstoff soll das Kupfer sehr spröde machen. Man soll Stickstoffkupfer erhalten,
wenn man trockenes Ammoniakgas über rothglühenden Kupferdraht leitet; das Metall
soll dadurch am absoluten Gewicht zunehmen und an specifischem abnehmen. Es scheint
sich jedoch bei diesem Verfahren keine solche Verbindung zu bilden. Es ist richtig,
daß Ammoniak, über rothglühenden Kupferdraht geleitet, denselben sehr spröde macht;
dieß rührt aber offenbar von der Reduction des Oxyduls, und nicht von einer
Stickstoff-Absorption her; denn wenn man Ammoniakgas Aber rothglühenden Draht
leitet, der aus galvanoplastischem Kupfer verfertigt worden ist, welches kein Oxydul
enthält, so bleibt der Draht unverändert. Oder wenn man den im Handel vorkommenden
Draht zuerst in Wasserstoff oder unter Holzkohlen schmilzt, um das Oxydul zu
reduciren, ihn dann auswalzt und hernach der Einwirkung von Ammoniakgas in der
Rothglühhitze unterzieht so bleibt er vollkommen unverändert. Bei den über diesen
Gegenstand angestellten Versuchen fand ich stets, wenn der Draht durch die
Einwirkung von Ammoniakgas in der Rothglühhitze seine Biegsamkeit verlor, daß
derselbe an Gewicht abgenommen hatte und sein specifisches Gewicht vermindert, auch
Wasser gebildet worden war. Wenn der Draht seine Biegsamkeit nicht verlor, so hatte
sich das absolute und das specifische Gewicht nicht verändert und kein Wasser
gebildet.
Zähes Gaarkupfer, d.h. Kupfer mit Oxydulgehalt, erhält, wenn man es der Wirkung des
Ammoniak- oder irgend eines andern reducirenden Gases in der Rothglühhitze
unterzieht, auf der Oberfläche ein anderes Ansehen, wegen der entstandenen schwachen
Porosität; eine vorher polirte Oberfläche wird matt. Wird der Versuch lange genug
fortgesetzt, um das Oxydul selbst in der Mitte des angewandten Metallstücks zu
reduciren, so kann es alsdann vollständig in Pulver verwandelt werden, durch mäßiges
Stoßen und Reiben im Mörser. Hat sich aber die Einwirkung des Gases nicht bis ins
Innere ausgedehnt, so verbleibt ein Korn zähen Metalls, von welchem die veränderten
Theile durch Hin- und Herbiegen des Stückes abbrechen. Bemerkenswerth ist,
daß das oxydulhaltige Kupfer durch Ammoniak spröder gemacht wird als durch irgend
ein anderes von den versuchten reducirenden Gasen; daß aber die Veränderung nur
durch Reduction des Oxyduls erfolgt, scheint durch die Thatsache bewiesen zu werden,
daß Kupfer ohne Oxydulbeimischung beim Erhitzen in Ammoniakgas nicht verändert wird.
Quantitative Versuche, um genau zu ermitteln ob jede Spur von Oxydul durch Erhitzen des
Drahtes in Ammoniakgas reducirt wird, wurden nicht gemacht; es ist hieß aber
wahrscheinlich, weil der Draht, wie schon bemerkt, weit weniger biegsam ist, als
wenn er eben so lang in Wasserstoffgas erhitzt wurde. Das specifische Gewicht des
Drahtes B hatte sich durch Glühen in Ammoniak von 8,733
auf 8,64 vermindert.
Wirkung des Siliciums. – Berzelius hat zuerst
nachgewiesen, daß wenn man ein Gemenge von fein zertheiltem Kupfer, Kieselerde und
Holzkohle stark glüht, eine Verbindung von Kupfer und Silicium erhalten wird. Es war
daher nicht unwahrscheinlich, daß überpoltes Kupfer etwas Silicium enthält, weil
kohlige und kieselige Substanzen mit demselben in Berührung sind, wenn es sich im
Ofen im überpolten Zustande befindet. Ich untersuchte daher das überpolte Kupfer auf
einen Siliciumgehalt, indem ich es in Salpetersäure auflöste, die Lösung zur Trockne
abdampfte und den Rückstand erhitzte bis das salpetersaure Kupfer zersetzt war. Das
Oxyd hinterließ aber beim Auflösen in Salzsäure keine Kieselerde. Es wurden jedoch
einige Versuche angestellt, um die Eigenschaften des Siliciumkupfers näher kennen zu
lernen, und um zu sehen, ob es sich zu irgend einem praktischen Zweck eignet. Dem
Ansehen nach ist es bronzeartig, hat aber eine blaßrothe Färbung, wodurch es sich
von der Bronze unterscheidet. Es ist härter als Kupfer und zäher als Bronze. Eine
Probe, in welcher die Analyse 1,82 Proc. Silicium nachwies, hatte ein specifisches
Gewicht von 8,70. In der Kälte konnte das Siliciumkupfer durch Hämmern und Walzen
gestreckt werden, aber in dunkler Rothglühhitze gehämmert, bekam es sogleich Risse.
Durch Hämmern wurde es hart und durch Ausglühen wieder weich. In Salpetersäure
getaucht, wurde es schwarz, behielt aber seine Farbe, wenn etwas Flußsäure mit der
Salpetersäure vermischt wurde. Es wurde ein Medaillon davon gegossen; das Metall
zeigte sich strengflüssiger als Bronze, und die Oberfläche des Gusses war gut.
Wirkung der Kohle. – Man hat angenommen, daß der
Kohlenstoff die Ursache der Sprödigkeit des überpolten Kupfers sey. Nach Karsten
(Metallurgie, Bd. V S. 246) sind 0,05 Proc. Kohle hinreichend, um Schiefern oder
Kantenrisse beim Hämmern des Kupfers im heißen Zustande zu erlangen. Er fügt hinzu,
daß durch Kohle der nachtheilige Einfluß geringer Mengen von Blei, Antimon etc. auf
die Geschmeidigkeit des Kupfers erhöht werde.
Es wurden sehr viele Versuche angestellt, um die Wirkung der Kohle auf das Kupfer zu
ermitteln. Es würde unnütz seyn, sie alle zu beschreiben, und wir begnügen uns
diejenigen mitzutheilen, aus denen sich bestimmte Folgerungen machen lassen.
Eine Quantität fein zertheilten Kupfers (best selected
– bestes ausgewähltes – von den HHrn. Newton, Keats und Comp.) wurde mit Holzkohlenpulver
vermengt und mehrere Stunden lang stark geglüht, um die Wirkung der Kohle auf das
Kupfer zu erfahren. Die Metallkügelchen wurden hernach unter Holzkohle
zusammengeschmolzen. Das auf diese Weise behandelte Metall konnte kalt zu Blech
ausgewalzt und zu Draht ausgezogen werden, wogegen es in der Hitze Kantenrisse
bekam. Bei der Analyse dieses Kupfers fand man eine nicht unbedeutende
Silicium- und eine geringe Phosphor- und Eisenmenge. Diese Metalle
scheinen hauptsächlich von der angewendeten Holzkohle herzurühren.
Man fand, daß kleine Stückchen galvanoplastisches Kupfer, nachdem sie unter Holzkohle
geschmolzen worden waren – welche wie gewöhnlich vorher mit Salzsäure
digerirt und mit Wasser ausgewaschen worden war – ohne Risse zu bekommen,
sowohl glühend als kalt gehämmert werden konnten.
Ein Gemenge von ziemlich großen Stücken galvanoplastischen Kupfers und
Holzkohlenpulver wurde etwa eine halbe Stunde lang der Temperatur der beginnenden
Weißglühhitze ausgesetzt. Der Inhalt des Tiegels wurde dann mit einem Stück Holz
umgerührt, damit das Metall zu Boden sank, worauf es in einen eisernen Einguß
ausgegossen und zu Draht ausgezogen wurde. Der nachstehende ähnliche Versuch wurde
zu gleicher Zeit angestellt.
Mehrere Stücke galvanoplastischen Kupfers wurden in einen Tiegel gethan, der im
Innern mit Holzkohlenpulver bekleidet war und dann ungefähr eine Stunde lang der
beginnenden Weißglühhitze ausgesetzt. Man ließ dann den Ofen, welcher den Tiegel
enthielt, nach und nach erkalten, so daß das Metall, unter den günstigsten
Umständen, bei allen zwischenliegenden Temperaturen Kohlenstoff aufnehmen konnte, da
es auf allen Seiten mit Kohle umgeben war. Das Metall wurde unter ähnlichen
Umständen umgeschmolzen und der so erhaltene König in eine kleine Form ausgegossen
und dann zu Blech ausgewalzt und zu Draht ausgezogen. Dieß geschah auf gewöhnliche
Weise; die Walzarbeiter und Drahtzieher wurden aber ersucht, ein Urtheil über die
Beschaffenheit des Metalles abzugeben. Dasselbe lautete dahin, daß zwar der Guß
nicht gut, aber das Metall zu jedem Zweck geeignet sey. Es scheint aus diesem
Versuch hervorzugehen, daß der Kohlengehalt des Kupfers es nicht spröde machen kann,
und daß das Metall in diesem Falle weit leichter Kohle aufnehmen konnte, als während
der kurzen Periode, welche zwischen der Zeit verläuft, wo das Kupfer sich im zähen
gaaren und im überpolten Zustande bei dem Raffinirprocesse befindet, so daß
erwiesenermaßen die Sprödigkeit des überpolten Kupfers nicht von der Kohle herrührt.
Eine sehr auffallende Wirkung der Kohle auf einen wie gewöhnlich ausgeführten Guß
wird unten besprochen werden. Ob die im überpolten Kupfer enthaltene Kohle die
nachtheiligen Wirkungen der stets vorhandenen fremdartigen Metalle auf die
Geschmeidigkeit des Metalles noch erhöht, habe ich nicht näher untersucht. Wenn
zähes Gaarkupfer – welches, da es Oxyd enthält, keine Kohle enthalten kann
– in Wasserstoff geschmolzen wird, so wird es spröde, eben so als wenn es
unter Holzkohle geschmolzen wäre; aber den Unterschied der Sprödigkeit zu erkennen,
das erfordert eine größere Erfahrung, als sie der Verfasser besitzt.
Eine große Reihe von Versuchen wurde in der Absicht angestellt, zu bestimmen, ob in
dem unter Holzkohlen geschmolzenen Kupfer wirklich Kohlenstoff enthalten sey. Von
diesen Versuchen wollen wir die entscheidendsten mittheilen, woraus man ersehen
wird, daß die Frage noch nicht gelöst ist. Galvanoplastisches Kupfer wurde unter
Holzkohle geschmolzen und dann ausgewalzt. Nachdem das Blech mit Salpetersäure und
durch Kochen in einer Lösung von Aetzkali gereinigt worden war, wurde es in
Eisenchlorid aufgelöst. Man ließ die Lösung einen oder zwei Tage ruhig stehen, damit
sich eine geringe Menge von einer suspendirten Substanz absetzen konnte, welche
durch Decantiren ausgewaschen wurde. Getrocknet hatte sie eine dunkle bläulichgraue
Farbe. Diese Substanz wurde nun mit etwas kurz vorher ausgeglühter Glätte vermengt
und das Gemenge in einer kleinen Röhre geglüht. Es entstanden mehrere kleine
Kügelchen von weichem Blei. Da die Substanz, von der man annehmen konnte, daß sie
Kohle sey, oder wenigstens solche enthalte, vorher nicht auf
Halb-Schwefelkupfer untersucht worden war (welches, wenn es gegenwärtig
gewesen wäre, etwas Bleioxyd reducirt haben würde), so kann dieser Versuch allein
nicht als entscheidend angesehen werden.
Ungefähr 672 Gran galvanoplastisches Kupfer, welche unter Holzkohlen geschmolzen
worden waren, wurden als Feilspäne mit frisch geglühtem chromsaurem Blei vermengt
und das Gemenge in einer Verbrennungsröhre, die mit gewogenen Liebig'schen Kalikugeln verbunden war, erhitzt, indem man die Verbrennung
wie bei einem organischen Körper bewerkstelligte. Man sah in der Kalilösung keine
Gasblasen aufsteigen. Am Ende des Versuchs sog man etwas Luft durch den Apparat und
die Kalikugeln wurden dann wieder gewogen. Ihre Gewichtszunahme betrug nur 0,115 Gr.
Nimmt man dieselbe als Kohlensäure an, so entspricht dieß 0,031 Gr. Kohlenstoff in
672 Gr. Kupfer. Dieser Versuch ist auch nicht entscheidend.
Ein Stück des Blechs, welches von dem oben erwähnten Guß (galvanoplastisches Kupfer
mit Holzkohlenpulver geschmolzen) ausgewalzt worden war, wurde durch Kochen in
Aetzkali gereinigt; es wog 221,10 Gran. Man legte es in eine Platinschale, welche in
einer Lösung von schwefelsaurem Kupfer mit freier Schwefelsäure untergetaucht wurde.
Die Platinschale wurde dann mit dem positiven Pol einer galvanischen Batterie
verbunden, und eine mit dem negativen Pol verbundene Kupferplatte über der Schale in
der Kupfervitriollösung angebracht. Das Ganze wurde zum Schutz gegen Staub zugedeckt
und sich selbst überlassen, bis der Rückstand in dem Schälchen sehr gering war. Er
enthielt noch etwas metallisches Kupfer, welches durch Behandlung mit einer
Eisenchloridlösung die etwas freie Salzsäure enthielt, weggeschafft wurde. Der
Rückstand wurde dann durch Decantiren ausgewaschen, getrocknet und gewogen. Er hatte
eine sehr dunkelgraue, fast schwarze Farbe und wog 0,08 Gr. Als ein Theil desselben
auf einem kleinen Platinblech geglüht wurde, entwickelte er einen schwachen und
eigenthümlichen Geruch, glühte einen Augenblick und hinterließ einen geringen
unverbrennlichen Rückstand. Ein anderer Theil, welcher 0,012 Gr. wog, wurde auf ein
sehr kleines Stückchen Platinblech gelegt und dasselbe in eine kleine Glasröhre
gesteckt, deren eines Ende in eine Aetzbarytlösung getaucht wurde, welche gegen den
Luftzutritt geschützt war; das andere Ende dieser Glasröhre wurde mit einem Apparat
verbunden, der einen sehr schwachen, vollkommen kohlensäurefreien Luftstrom liefern
konnte. Man ließ solche Luft durch die Röhre, welche das Platinblättchen enthielt,
so wie auch in die Barytlösung strömen, und überzeugte sich, daß keine Trübung der
Flüssigkeit veranlaßt wurde. Darauf wurde derjenige Theil der Röhre, wo sich das
Platinblech mit dem Pulver befand, mittelst einer Weingeistlampe erhitzt. Zuerst
entwickelte sich ein sehr schwaches Sublimat mit Schwefelgeruch, welches sich in dem
kältern Theil der Röhre verdichtete. Als das Platinblech mit dem Pulver rothglühend
geworden war, veranlaßte jedes Luftbläschen, welches durch das Barytwasser strömte,
einen Niederschlag. Nach kurzer Zeit wurde der Apparat auseinander genommen und die
Barytlösung mit überschüssiger Salzsäure versetzt, wodurch sich der Niederschlag mit
Aufbrausen auflöste. Der Rückstand auf dem Platinblech wog 0,003 Gr. Er hatte eine
hellröthliche Farbe und löste sich fast gänzlich in Salzsäure auf; der unlösliche
Theil war wahrscheinlich eine Spur von Kieselerde, welche als Silicium in dem Kupfer
enthalten war und von der Holzkohle herrührte, die, obgleich man sie mit Salzsäure
und Wasser ausgewaschen hatte, doch nicht chemisch rein war. Die Lösung enthielt
eine Spur von Eisen, gab aber keine blaue Farbe mit Ammoniak. Der einzige schwache
Punkt dieses sonst entscheidenden Experimentes ist der, daß der Niederschlag, welcher sich
in der Barytlösung bildete, schwefligsaurer und nicht kohlensaurer Baryt seyn
konnte; dieß ist um so wahrscheinlicher, weil zu Anfang des Versuchs ein geringes
Sublimat mit Schwefelfarbe beobachtet wurde. Das bei dem vorhergehenden Versuch
angewandte Kupfer wurde daher auf Schwefel untersucht, indem man es in Königswasser
auflöste und alsdann die Lösung mit überschüssiger Salzsäure kochte, um alle
Salpetersäure auszutreiben. Die Schwefelsäure in der Lösung wurde alsdann gefällt
und als schwefelsaurer Baryt gewogen. Man fand, daß das Kupfer 0,05 Proc. Schwefel
enthielt. Die sehr ähnliche Reaction, welche Schwefel und Kohle bei dem
vorhergehenden Versuch hervorbringen mußten, wurde damals übersehen, daher es noch
eine unentschiedene Frage ist, ob Kupfer, wenn es unter Holzkohle geschmolzen wird,
irgend einen Kohlegehalt aufnimmt. Der Verfasser beabsichtigt über diesen Punkt neue
entscheidende Versuche anzustellen. Der Schwefel welchen das Kupfer enthielt, konnte
von dreierlei Quellen herrühren; diese sind: die angewendete Holzkohle, die
Atmosphäre des Ofens, oder die geringe Menge der Flüssigkeit, aus welcher das Kupfer
durch die Batterie gefällt worden und die in dessen Poren zurückgeblieben war. Die
Holzkohle wurde in Salzsäure gekocht und mit Wasser gewaschen, konnte daher keine
Schwefelverbindungen enthalten; da jedoch eine große Quantität angewendet wurde, um
das Metall beim Schmelzen vom Zusammenlaufen abzuhalten, so ist es möglich, daß die
geringe, aber wichtige, oben erwähnte Schwefelmenge von dieser Quelle herrührte.
Veränderungen im Ansehen und den Eigenschaften des Kupfers,
welches auf verschiedene Weise geschmolzen und gegossen worden ist.
Wenn galvanoplastisches Kupfer in Wasserstoffgas geschmolzen und abgekühlt worden
ist, so kann es sowohl glühend als auch kalt, ohne Kantenrisse zu bekommen,
gehämmert werden. Es ist gleich geschmeidig, mag es nun in Holzkohlen, oder in
Spiegelglas, oder in Kochsalz geschmolzen worden seyn.
Wurde es unter Holzkohlen geschmolzen und im Tiegel erkalten gelassen, so ist die
Oberfläche des Metallstücks immer mit krystallinischen Zeichen bedeckt, besonders
die obere Fläche, in deren Mitte sich stets eine Vertiefung befindet, welche von dem
Schwinden des Metalles während des Erstarrens herrührt. In dieser Vertiefung zeigt
sich gewöhnlich eine Anzahl krystallinischer Punkte. Das Ansehen des unter
Holzkohlen geschmolzenen Kupfers hängt von verschiedenen Umständen ab. Einer
derselben verdient besonders erwähnt zu werden, da er zu den charakteristischen
Zeichen des überpolten Kupfers gehört, nämlich das „Steigen in der
Form“, d.h. die Eigenschaft desselben, sich beim Erkalten in den Formen,
in welche es gegossen worden ist, auszudehnen.
Wenn unter Holzkohlen geschmolzenes Kupfer unter den gewöhnlichen Umständen in eine
Form gegossen wird, so entwickelt der Einguß beim Abkühlen ein Gas, wodurch zuweilen
kleine Metallkügelchen in die Höhe getrieben werden, und es erstarrt der Guß mit
einer zwar sehr rauhen aber ziemlich ebenen Oberfläche. Manchmal werden keine
Kügelchen in die Höhe geworfen und der Guß kühlt sich mit einer glatten Oberfläche
ab; sie ist aber auch in diesem Fall nicht eben, denn im Augenblick der Erstarrung
wird ein Theil des noch flüssigen Metalles von der Mitte des Gusses nach der Mitte
der obern Fläche gedrängt und bildet dort einen Streifen. Wenn solche Güsse
zerbrochen werden, so haben sie ein verschiedenartiges Ansehen. In dem erstem Fall,
wo sie mit rauher Oberfläche erstarrten, zeigt der Bruch zahlreiche röhrenförmige
Vertiefungen mit glatten und metallglänzenden Oberflächen. Die allgemeine Richtung
dieser Höhlungen geht von den Seiten und dem Boden des Gusses nach der Mitte der
obern Oberfläche, also dem Theil, welcher zuletzt erstarrte. Viele derselben können
von den Seitenwänden nach der Oberfläche verfolgt werden, wo sie in kleinen Kratern
endigen, die von dem entweichenden Gas im Augenblick des Erstarrens des Gusses
gebildet werden. Zu diesen größern Höhlungen kommen noch zahllose kleinere, die nur
mittelst einer Loupe wahrgenommen werden können, mit deren Hülfe man auch die
Porosität der ganzen Masse erkennt. Im letztern Fall, wo der Guß mit einer glatten
Oberfläche und mit einem Streifen auf deren Mitte erstarrt, ist das Bruchansehn ein
etwas anderes. Es zeigen sich dann keine größeren Höhlungen, sondern es ist die
ganze Substanz des Metalles gleichartig porös, was man schon mit unbewaffnetem Auge
erkennen kann.
Zwischen diesen beiden extremen Fällen kommen alle Uebergänge vor. Manche haben
zahlreiche kleine Poren und dabei eine glatte und ebene Oberfläche. Andere haben
wenige und große Poren und eine glatte Oberfläche mit einem Streifen auf deren
Mitte. Das specifische Gewicht eines kleinen Gusses, der durch Schmelzen von
galvanoplastischem Kupfer unter Holzkohle und durch Ausgießen unter gewöhnlichen
Umständen erhalten war, und welcher dieses Ansehen hatte, betrug 7,851. Andere Güsse
haben zahlreiche große Poren unter den kleinen und eine sehr rauhe Oberfläche,
veranlaßt durch die kleinen Krater, aus denen das Gas entwich. Das specifische
Gewicht eines Stücks von einem kleinen, gleich den vorhergehenden dargestellten
Gusse, der dieses Ansehen hatte, wurde = 8,211 und dasjenige eines andern Stückes
von demselben Gusse = 8,285 gefunden. Es ist demnach das spec. Gewicht nach dem
Grade verschieden, in
welchem diese Höhlungen bei der Bestimmung desselben mit Wasser angefüllt werden.
Das angewendete Verfahren bestand darin, das Metallstück in siedendes Wasser zu
tauchen und es dann in und mit demselben kalt werden zu lassen. Man fand dabei
höhere Resultate, als wenn dasselbe Kupferstück unter einer entleerten
Luftpumpenglocke in Wasser gelegt wurde; die Ausfüllung der Poren war jedoch nie
vollkommen, da sie nicht miteinander in Verbindung stehen. Als Ursache der bekannten
Gasentwickelung hat man angenommen, daß von dem geschmolzenen Kupfer Sauerstoff
aufgelöst und während der Erstarrung ausgetrieben wurde. Es scheint jedoch gewiß zu
seyn, daß dieses Gas kein Sauerstoff ist, weil „übergaares“ und
„zähes gaares Kupfer,“ die doch sicher Sauerstoff
enthalten, beim Erstarren keinen entwickeln; auch haben die Wände der Poren, wenn
ein Guß von einander gebrochen wird, vollkommenen Metallglanz, was nicht der Fall
seyn könnte, wenn bei der Temperatur in welcher sie gebildet wurden, Sauerstoff mit
ihnen in Berührung gewesen wäre. Das Gas scheint entweder Kohlensäure, oder
Kohlenoxyd, oder schweflige Säure zu seyn, wie die nachstehenden Versuche
zeigen.
Wenn ein Stück Kupfer unter Holzkohlen geschmolzen und im Tiegel erkalten gelassen
wird, so findet man, daß das Ansehen des Bruches, obgleich die Abkühlung und andere
Dinge darauf ihren Einfluß äußern, niemals eine Spur von Porosität zeigt; wogegen,
wenn das Metall, statt sich im Tiegel abzukühlen, unter gewöhnlichen Umständen in
eine Form ausgegossen wird, der Bruch porös ist. In letzterm Falle wird jedoch das
Resultat von einem andern Element afficirt, nämlich von der Luft, durch welche das
Metall aus dem Tiegel in die Form fließt und derjenigen welche auch nach dem Guß in
der Form mit seiner Oberfläche in Berührung steht. Dadurch verbindet sich ein Theil
des Kupfers mit Sauerstoff, und weil sich dieses mit einem andern Theil des Kupfers
vermischt, der noch Kohle oder Schwefel enthält, so entsteht das Gas, welches die
Porosität veranlaßt. Auffallend ist es, daß das Gas gerade in dem Moment des
Erstarrens entweicht, oder nur in diesem zu entweichen scheint. Daß aber die
Gasentwickelung wirklich von der erwähnten Reaction herrührt, beweist folgende
Thatsache. Wenn Kupfer unter Holzkohle geschmolzen und in einer Atmosphäre von
Steinkohlengas in eine mit solchem Gas gefüllte Form statt unter den gewöhnlichen
Umständen ausgegossen wird, so erstarrt das Metall mit einer glänzenden und glatten
Oberfläche und zeigt auf dem Bruche durchaus keine Poren. Statt einer Erhöhung auf
der obern Fläche, wie sie sich beim Guß unter freiem Luftzutritt zeigt, findet man
eine Vertiefung. Letztere zeigt sehr deutlich die krystallinische Structur des
Metalles; denn während der auf die Erstarrung folgenden Schwindung, scheint der noch flüssige Theil in
den centralen des Gusses gezogen worden zu seyn. Die Bewegungen verschiedener Theile
des Metalles während des Erstarrens, wodurch Theile die Sauerstoff enthalten, mit
solchen die einen Kohlen- und Schwefelgehalt haben, vermischt werden, sind
wohl eine von den Ursachen, weßhalb das entwickelte Gas dann besonders bemerklich
wird. Der verschiedenartige Erfolg, je nachdem man das Metall in eine oxydirende
oder eine reducirende Atmosphäre ausgießt, wurde sehr häufig beobachtet; man war auf
diese Weise im Stande, aus einem und demselben Tiegel den einen Guß porös und den
andern dicht auszuführen und zwar sogleich nach einander.
Will man das unter Holzkohle geschmolzene Kupfer vollkommen frei von Poren oder
Blasen darstellen, so müssen die größten Vorsichtsmaßregeln getroffen werden, um die
Luft auszuschließen. Das von dem besten Erfolge begleitete Verfahren bestand darin,
den Tiegel mit einem genau passenden und an der Peripherie mit zwei Oeffnungen
versehenen Deckel zu verschließen. Auf die Form wurde ein ebenfalls mit zwei Löchern
versehener Deckel von Eisenblech gelegt und dieselbe mit Steinkohlengas gefüllt
erhalten, von welchem ein Strom durch die eine Oeffnung eindrang und durch die
andere wieder entwich. Wenn das Metall in dem Tiegel geschmolzen war, so wurde es
durch die eine Oeffnung in dem Deckel desselben in die Form ausgegossen. Die
geringe, hierbei durch die andere Oeffnung eindringende Luftmenge wurde durch die
Kohle sofort desoxydirt, während das Metall verhindert war beim Uebergang aus dem
Tiegel in die Form Sauerstoff zu absorbiren, weil der Ausguß in einem Kohlengasstrom
erfolgte; bei der getroffenen Anordnung des Tiegels konnte das Metall nämlich nur
durch das Gas fallen und die atmosphärische Luft gar nicht einwirken. Das auf diese
Weise gegossene Kupfer hat auf dem Bruch im Allgemeinen das Ansehen von zähem
Gaarkupfer. Es läßt sich auch dadurch mit einer dichten Textur darstellen, daß man
in die Form etwas feines Holzkohlenpulver wirft und den Tiegel jener so nahe als
möglich hält, so daß das Metall beim Guß nur eine ganz kurze Zeit lang der Luft
ausgesetzt ist, denn sobald es den Boden der Form erreicht, wird seine Oberfläche
mit Kohlenpulver bedeckt. Das beschriebene Verfahren, das Kupfer, nachdem es unter
einer Holzkohlendecke geschmolzen worden ist, in einer
Steinkohlengas-Atmosphäre auszugießen, um einen dichten Guß zu erhalten,
dürfte sich mit Erfolg beim Guß der Walzen für Kattundruckereien, oder anderer
Gegenstände die einer großen Dichtigkeit bedürfen, anwenden lassen.
Die verschiedenartige Structur des dicht oder porös (blasig) gegossenen Kupfers
veranlaßt auch noch andere Verschiedenheiten, z.B. in der Farbe. Dieß hängt von der Art
ab, wie das Licht auf die Bruchfläche fällt. In gewissen Stellungen gleicht die
Farbe der Bruchoberfläche eines porösen Gusses derjenigen eines Gusses mit dichter
Textur, sie zeigt aber nicht den Seidenglanz. Wenn hingegen der Bruch des porösen
Gusses eine solche Stellung hat, daß das auf ihn einfallende Licht in die kleinen
Blasenräume dringt und von denselben gegen den Beobachter reflectirt wird, so zeigt
er eine schöne röthliche Farbe, welche die Bruchfläche eines dichten Gusses in
keinem Lichte wahrnehmen läßt. Dieß rührt offenbar von den zahlreichen Reflexionen
des Lichts in den Blasenräumen her, wodurch seine Farbe weit dunkler wird.
Mag nun aber das Kupfer dicht oder blasig seyn, so scheint es doch gleiche
Geschmeidigkeit und Dehnbarkeit zu besitzen; denn die Sprödigkeit des überpolten
Kupfers rührt, wie schon bemerkt, von Uneinigkeiten in dem Metall und nicht von
seiner blasigen oder porösen Struktur her. Es wurden keine Versuche gemacht, um zu
ermitteln ob der aus einem blasigen Guß dargestellte Draht eine eben so große
Zähigkeit besitzt wie der aus einem dichten Guß gezogene, und eben so wenig über die
Einwirkung ätzender Flüssigkeiten auf das aus solchen Güssen ausgewalzte Blech. Ein
vor dem Hämmern oder Walzen in einen Schraubstock eingespannter und mit
Hammerschlägen behandelter blasiger Guß zerbricht weit leichter, als ein gleich
behandelter dichter Guß.
Das specifische Gewicht des unter Holzkohle geschmolzenen und auf verschiedenartige
Weise behandelten galvanoplastischen Kupfers ersieht man
aus nachstehender Tabelle:
Stück von einem unter gewöhnlichen
Umständen gegossenen und daher blasigen
Guß
8,535
Ein anderes Stück von demselben Guß
8,505
Draht von demselben Guß, vor dem
Ausglühen
8,916
Derselbe Draht nach dem Ausglühen
8,919
Stück von einem Guß, der in einer Form
gemacht wurde, die soviel Kohlenpulver enthielt,
daß die Oberfläche des Metalles bedeckt und die
Luft ausgeschlossen werden konnte
8,946
Ein anderes Stück von demselben Guß
8,952
Stück von einem andern Guß, welcher auf
gleiche Weise ausgeführt wurde
8,922
Draht von dem letztern Guß, vor dem
Ausglühen
8,952
Draht, verfertigt aus Kupfer, welches in
einem Tiegel der Holzkohle enthielt, geschmolzen
worden und darin erkaltet war, vor dem
Ausglühen
8,937
Derselbe Draht nach dem Ausglühen
8,930
Stück von einem in einer
Steinkohlengas-Atmosphäre
bewirkten Guß
8,948
Ein anderes Stück von demselben Guß
8,958
Aus meinen Versuchen ergibt sich: 1) daß zähes Gaarkupfer ein Kupfer ist, welches
soviel Sauerstoff enthält, daß er 3 bis 3,5 Procent Kupferoxydul entspricht, und
außerdem geringe Mengen fremdartiger Metalle, wie Blei, Antimon, oder beide, und daß
das Vorhandenseyn einer gewissen Sauerstoffmenge in solchem Kupfer für die
vollkommene Geschmeidigkeit desselben nothwendig ist;
2) daß die Sprödigkeit des überpolten Kupfers nicht von Kohle, sondern von den
fremdartigen Metallen herrührt, die in dem zähen Gaarkupfer vorkommen, deren Einfluß
auf die Geschmeidigkeit des Metalles nicht mehr durch die Sauerstoffverbindungen
entgegengewirkt wird, indem diese durch den Kohlenstoff reducirt worden sind)
3) daß die poröse oder blasige Structur des überpolten Kupfers durch eine Reaction
zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff oder Schwefel veranlaßt wird (denn der bei den
Waleser Kupferhüttenprocessen angewendete Anthracit ist schwefelhaltig); der
Kohlenstoff und Schwefel werden nämlich von dem Metall im Ofen und der Sauerstoff
beim Gießen absorbirt, was eine Gasentbindung veranlaßt;
4) daß das Kupfer mit einer dichten Structur gegossen werden kann, wenn man
Vorsichtsmaßregeln anwendet, um die Luft abzuhalten; indem man z.B. die Form mit
Steinkohlengas füllt und das Metall so ausgießt, daß es durch Kohlengas und nicht
durch Luft fällt;
5) daß die Porosität nicht die Ursache der Sprödigkeit des überpolten Kupfers
ist;
6) daß das specifische Gewicht des unter Holzkohlen geschmolzenen und mit einer
blasigen Structur gegossenen Kupfers, durch Ausziehen desselben zu Draht vergrößert
und fast so groß wird als dasjenige des aus dichtem Guß dargestellten Drahtes;
7) daß das specifische Gewicht des Kupfers, welches unter einer Holzkohlendecke
geschmolzen und mit dichter Structur gegossen ist, durch Ausziehen desselben zu
Draht nicht vergrößert wird, und daß das specifische Gewicht des Drahtes vor und
nach dem Ausglühen dasselbe ist.