Titel: Karsten, über Metalllegirungen.
Autor: Karsten, Carl Johann Bernhard
Fundstelle: 1839, Band 72, Nr. XXXIII. (S. 128–132)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj072/ar072033

XXXIII. Ueber Metalllegirungen, besonders über die Legirung aus Kupfer und Zink. Von Karsten.16)

Die unter dem Namen des Messing eine häufige Anwendung findende Legirung des Kupfers mit Zink ist längst bekannt, denn so alt die Kenntniß vom Kupfer ist, eben so weit reicht auch die Kunde vom Messing. Erst seit etwa vier Jahrhunderten weiß man indeß, daß das Messing eine Legirung aus Kupfer und Zink ist. Als eine aus festen und unabänderlichen Verhältnissen seiner Bestandtheile zusammengesezte Legirung kann jedoch das Messing nicht betrachtet werden, indem man auf den Messinghütten dem Kupfer um so mehr Zink zuzusezen pflegt, je reiner beide Metalle von fremden Beimischungen sind. Reines Kupfer kann 1 bis 2 1/2 Proc. Zink im Messing mehr aufnehmen als unreines Kupfer, und wird doch noch ein besseres Product liefern als dieses. Im Allgemeinen läßt sich annehmen, daß das verkäufliche Messing aus 71,5 Kupfer und 28,5 Zink, und das sogenannte Rothmessing (der Tombak), welcher gleichfalls auf den Messinghütten dargestellt wird, aus 84,5 Kupfer und 15,5 Zink besteht. Unter allen Legirungen des Kupfers mit Zink, von 6 Mischungsgewichten Kupfer und 1 M. G. Zink an, bis zu gleichen Mischungsgewichten beider Metalle, gibt es keine Legirung, die größere Festigkeit besäße als das gewöhnliche Messing und der Tombak. Die Legirung aus gleichen M. G. beider Metalle ist schon so spröde, daß sie sich unter den Walzen und unter den Hämmern nicht mehr zu Blechen ausdehnen läßt, ohne durch starke Risse unbrauchbar zu werden. Die reine messinggelbe Farbe scheint gewissermaßen in Verbindung mit der Festigkeit derjenigen Metallgemische zu stehen, bei denen das Verhältniß des Zinkes zum Kupfer größer wird, als es im Messing vorhanden ist. Die röthliche Farbe des Rothmessings läßt sich aus dem überwiegend vorwaltenden Verhältnisse des Kupfers erklären, welches seine eigenthümliche rothe Farbe geltend macht. Aber diese rothe Farbe der Legirungen kommt wieder viel stärker zum Vorschein, wenn das Verhältniß des Zinkes zum Kupfer größer wird wie bei dem Messing. Bei einem Verhältnisse von 1 M. G. Zink zu 2 M. G. Kupfer (das Messing besteht etwa aus 2 M. G. Zink zu 1 M. G. Kupfer) tritt die rothe Farbe der Legirung schon stark hervor, und bei gleichen Mischungsgewichten beider Metalle ist sie am lebhaftesten. Daß eine Legirung aus 50 Theilen Kupfer und 50 Theilen Zink bedeutend |129| dunkler ist und ungleich mehr Roth in der Färbung zeigt, als ein aus 80 Th. Kupfer und 20 Th. Zink zusammengeseztes Metallgemisch, verdient alle Aufmerksamkeit und entbehrt einer genügenden Erklärung. Merkwürdig ist das chemisch-elektrische Verhalten dieser Legirungen. Alle Legirungen aus Kupfer und Zink, in welchen nicht mehr Zink als 1 M. G. desselben mit 1 M. G. Kupfer verbunden ist, scheinen sich gegen Säuren, sowohl für sich als in der galvanischen Kette, nicht anders zu verhalten als reines Kupfer. Schwerlich hätte man erwarten können, daß das Zink seinen ausgezeichnet starken elektrisch-positiven Charakter auch dann noch gänzlich zu verlieren scheint, wenn es nur mit einem gleichen Mischungsgewicht Kupfer verbunden ist. Nach der gewöhnlichen Annahme hätte die Auflösbarkeit des Zinkes in Säuren durch die Verbindung mit Kupfer, besonders wenn lezteres nicht in größerer Menge als in gleichen M. G. beider Metalle vorhanden ist, sogar erhöht werden müssen, weil sich das Kupfer in Combination mit dem Zink ausgezeichnet negativ verhält. Aber alle diese Legirungen reagiren gar nicht auf die Kupfersalze und lösen sich in den Säuren entweder gar nicht oder gänzlich, aber niemals theilweise auf; sie verhalten sich wie reines Kupfer, und der Zinkgehalt der Legirung bleibt, wenn er auch bis zu 50 Proc. steigt, ganz unthätig.

Unter den Legirungen aus Zink und Kupfer, bei denen das Zink den vorwaltenden Bestandtheil ausmacht, gibt es keine einzige, die hinreichende Festigkeit zur Bearbeitung unter den Walzen und Hämmern besäße. Alle Legirungen von 11 M. G. Zink und 10 M. G. Kupfer an, bis zu denen aus 9 M. G. Zink und 1 M. G. Kupfer, sind so spröde, daß sie zum Theil nicht einmal zum Guß oder zur Darstellung von gegossenen Waaren brauchbar sind. Den höchsten Grad der Sprödigkeit besizen die Gemische aus 1 1/2 und aus 2 M. G. Zink zu 1 M. G. Kupfer. Diese Gemische haben muschlige Bruchflächen und sehen Schwefelmetallen ähnlicher als einem Gemisch aus zwei Metallen. Das Kupfer scheint seinen färbenden Einfluß noch bis zu dem Verhältnisse von 1 M. G. zu 1 1/2 M. G. Zink zu äußern; dann aber, und vielleicht noch etwas früher, verschwindet die, röthliche Färbung gänzlich und wird durch eine blaugraue verdrängt.

Die Legirungen, in denen das Verhältniß der gleichen Mischungsgewichte beider Metalle durch einen größeren Zinkgehalt derselben überschritten ist; verhalten sich ganz anders als die vorigen zu den Säuren und zu den Kupfersalzen. Sie zersezen die lezteren und ändern sich dabei ganz in Kupfer um. In den Säuren, in welchen das Kupfer und die Legirungen bis zu gleichen Mischungsgewichten von Kupfer und Zink nicht aufgelöst werden, lösen sich die Legirungen auf, jedoch |130| in dem Verhältniß langsamer und schwieriger, je größer der Kupfergehalt ist. Weil die Legirungen aber auf die Kupfersalze reagiren, so schlagen sie das von den Säuren mit aufgelöste Kupfer wieder. Wenn daher weniger Säure angewendet wird, als zur Auflösung der Legirung erforderlich ist, oder wenn die Auflösung in einer Säure stattfindet, welche das Kupfer nicht angreift; so gibt im ersten Falle die Legirung so viel Zink ab, als zum Niederschlagen des aufgelösten Kupfers erforderlich ist, und im lezten Falle bleibt der ganze Kupfergehalt der Legirung als ein braunrothes Pulver, ohne metallischen Glanz, so vollständig zurük, daß sich in der Flüssigkeit keine Spur von Kupfer auffinden läßt. Aus dem Verhalten aller dieser Legirungen läßt sich der Schluß ziehen, daß sie wahre chemische Verbindungen und nicht etwa Gemenge von einer bestimmten Legirung mit dem im Ueberschusse vorhandenen Metall sind. Alle Gemische, die nur etwas mehr als 1 M. G. Zink zu 1 M. G. Kupfer enthalten, würden, wenn sie Gemenge wären, von den Säuren, namentlich von der Schwefelsäure und von der Salzsäure, nur theilweise aufgelöst werden können. Die Säuren würden den Ueberschuß an Zink auflösen und die nach einem bestimmten Verhältnis zusammengesezte in der Säure unauflösliche Legirung zurüklassen müssen. Eben so würden die Gemische die Kupfersalze nur theilweise, nämlich in so fern als sie einen Ueberschuß an Zink enthalten, zersezen können. Aber die Auflösung dort und die Zersezung hier sind ganz vollständig. Es ist immer merkwürdig, daß die verdünnte Schwefelsäure, welche das Kupfer gar nicht angreift, eine vollständige Auflösung in Metallmischungen mit Zink bewirkt, in welchen über 24 Proc. Kupfer enthalten sind. Es ist nicht zweifelhaft, daß bei der unter dem Namen der Scheidung durch die Quart bewirkten Scheidung des Goldes vom Silber durch Salpetersäure, ein ähnliches Verhalten der Gold- und Silberlegirungen zur Salpetersäure stattfindet, wie die Legirungen von Kupfer und Zink zur Schwefelsäure darbieten. Daß dort die Salpetersäure durch das Gold von der Einwirkung auf das Silber, so wie hier die Schwefelsäure durch das Kupfer von der Einwirkung auf das Zink, auf eine rein mechanische Weise abgehalten würde, wenn die Mischung dort zu wenig Silber und hier zu wenig Zink enthält, ist eine Erklärungsart, die jezt schwerlich mehr befriedigen kann.

Die Kupfersalze werden von den Legirungen aus Kupfer und Zink nicht zersezt, so lange dieselben keinen größeren Zinkgehalt haben als derjenige ist, welcher dem gleichen M. G. beider Metalle entspricht. Aber bei einem nur unbedeutend größeren Zinkgehalt tritt sogleich die Reduktion der Kupfersalze ein, und diese hörte nicht etwa |131| auf, wenn die Legirung einige Zeit lang wirksam gewesen ist, sondern sie schreitet so lange fort, bis die Legirung vollständig zerlegt ist. Wäre das Metallgemisch bei diesem Proceß nur durch den überschüssigen Gehalt an Zink wirksam, so würde ein Zeitpunkt eintreten müssen, wo die Legirung zu dem Verhältniß von gleichen M. G. Zink und Kupfer gelangt ist, also zu einem Verhältniß, bei welchem, wenn es ursprünglich vorhanden ist, eine Einwirkung auf die Kupfersalze gar nicht mehr stattfindet. Dieß Verhalten der Kupfer- und Zinklegirungen gab Veranlassung zu der Untersuchung, ob Legirungen aus anderen Metallen vielleicht ein ähnliches Gesez befolgen möchten. Es fand sich, daß Legirungen von Kupfer und Silber die Auflösungen von salpetersaurem Silberoxyd nicht zersezen, wenn der Silbergehalt der Legirung etwa 78 Proc. oder darüber beträgt. Das Kupfer, welches bekanntlich das salpetersaure Silberoxyd mit derselben Heftigkeit zersezt, mit welcher der Kupfervitriol durch Zink zerlegt wird, verhält sich ganz unthätig in den Legirungen mit Silber, so lange es nicht in einem größeren Verhältniß als in dem von 22 Proc. in der Metallmischung vorhanden ist. Geht der Kupfergehalt des Silbers über dieses Verhältniß hinaus, so tritt die Reduktion des Silbers aus der salpetersauren Auflösung sogleich ein, jedoch um so schwieriger und langsamer, je ärmer an Kupfer die Legirung ist. Diese wird dabei in derselben Art vollständig zersezt, in welcher es bei den Legirungen von Kupfer und Zink mit den Kupfersalzen der Fall ist, so daß das legirte Silber die Zerlegung des salpetersauren Silberoxydes immer noch bewirkt, wenn die Legirung auch schon ungleich mehr als 78 Proc. Silber enthält, in so fern dieses Verhältniß nur kein ursprüngliches gewesen ist. Eine Legirung aus gleichen Mischungsgewichten Silber und Kupfer besteht aber aus etwa 77,2 Proc. Silber und 22,8 Kupfer, so daß sich die Legirungen aus Silber und Kupfer zu den Silbersalzen genau so verhalten, wie die Legirungen aus Zink und Kupfer zu den Kupfersalzen.

Sehr wahrscheinlich wird sich bei allen Verbindungen von zwei Metallen, besonders von solchen, die in einem starken elektrischen Gegensaz zu einander stehen, allgemein das Verhalten zeigen, daß das eine Metall in der Legirung bis zu einem gewissen und bestimmten Mischungsverhältniß das andere gegen die Einwirkung derjenigen Säure schüzt, in denen das eine von beiden nicht auflöslich ist; daß bei einem jenes Verhältniß übersteigenden Gehalt des in der Säure auflöslichen Metalles, auch das andere von der Säure mit aufgenommen wird, und daß die Salze, welche das negativere Metall mit den Säuren bildet, von dem positiveren Metall in der Legirung, bis zu einem gewissen Mischungsverhältniß mit dem negativen Metall, |132| gar nicht zersezt werden, daß aber über dieses Verhältniß hinaus die Zersezung der Salze durch das positivere Metall dergestalt eintritt, daß die Legirung selbst vollständig dabei zerlegt wird.

Auffallend ist der Einfluß, den sehr geringe Beimischungen von anderen Metallen auf die Festigkeit eines Metalles zu äußern vermögen. Sehr geringe Beimischungen von Kupfer, Blei, Eisen, Queksilber und Zinn vermindern die Festigkeit in einem mehr oder weniger bedeutenden Grade, und beschleunigen oder verzögern die Auflösung in Säuren. Sehr wenig Kupfer und sehr wenig Eisen, dem Zink beigemischt, beschleunigen die Auflösung. Nächst dem Queksilber vermindert besonders das Blei die Auflösbarkeit des Zinkes in verdünnter Schwefelsäure. Weil das im Handel vorkommende Zink fast niemals ganz frei von einem Bleigehalt ist, so eignet sich das ungereinigte Zink zum Volta'schen Apparat in der Regel besser als das in Schwefelsäure schneller auflösliche gereinigte Zink.

Verhandlungen der Berliner Akademie der Wissenschaften.

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