DE653523C - Herstellung eines sauerstofffreien Kupfers hoher Leitfaehigkeit - Google Patents

Description

• Herstellung eines sauerstofffreien Kupfers hoher Leitfähigkeit Es ist bekanntgeworden, daß Kupfer, welches vollkommen sauerstoff- und gasfrei ist, schon im Gußzustand überraschend günstige Eigenschaften hat. Dieses Kupfer ist als D. O. Kupfer bekannt, jedoch nur mit einem erheblichen Überpreis erhältlich, weil seine Herstellung mit ganz besonderen Schwierigkeiten verbunden ist. Ein derartiges Kupfer hat z. B. eine Kerbschlagfestigkeit von 13 bis 14 mkg: mm= gegenüber einer Kerbschlag,-festigkeit von 2 bis 3 mkg mm2 von .Drahtbarren, die aus in üblicher Weise raffiniertem Elektrolytkupfer vergossen wurden. Auch der aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellte Draht hat dem aus gewöhnlichen Drahtbarren erzeugten Draht gegenüber noch beträchtliche Vorteile. So verhalten sich die Torsionswerte an 2mm-Drähteti etwa wie too : 5o. Es ist daher erklärlich, daß schon viel Versuche unternommen wurden, um sauerstofffreies Kupfer herzustellen. Die übliche Raffination hat bisher versagt, weil eine das gewöhnliche .Maß der Raffination übersteigende Desoxydation durch Polen dem Kupfer zu viel Gase zuführt so daß keine einwandfreien Barren mehxf gegossen werden können. Es wäre auf der anderen Seite wohl denkbar, das Kupfer im Vakuum zu entgasen. Dazu sind jedoch sehr kostspielige Einrichtungen erforderlich. Im allgemeinen würden dann die in den Hütten jetzt vorhandenen Schmelzeinrichtungen nicht mehr verwendet werden können. Weitere Versuche, derartiges Kupfer herzustellen, sind z. B. in der britischen Patentschrift 378 oo8 beschrieben. Auch hier läuft jedoch die Durchführung der Raffination auf die Einschaltung eines elektrischen Ofens hinaus, in dem unter Ausschaltung der Atmosphäre die Reduktion bis auf das erforderliche übertriebene Maß hin durchgeführt werden kann.
• Gemäß Erfindung ist es nun möglich, ein weitgehend desoxydiertes' gasfreies Kupfer ohne große Änderungen der bestehenden Hütteneinrichtungen und ohne allzu große Erhöhung der Herstellungskosten zu erzeugen.
• Die Erfindung besteht darin, das Kupfer in einem gewöhnlichen Raffinierofen zunächst in üblicher, Weise durch Einblasen von Luft von allen Verunreinigungen zu befreien tutd dann den von 1 Bade aufgenommenen Sauerstoff wiederum in an sich bekannter Weise durch Polen zu entfernen. Während man nun bisher dieses Polen nur bis zu einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,025 bis o,07% durchführte, wird gemäß Erfindung das Polen bis au einem Sauerstoffgehalt von nur o,oo5 bis o,oiolo weitergetrieben. Dabei nimmt naturgemäß das Kupfer Gase auf, für die es bei Abwesenheit von Sauerstoff ein besonderes Lösungsvermögen hat. Das überpolte Kupfer wurde daher allgemein als schlecht bezeichnet. Zur Beseitigung dieser Gase wird nun das Kupfer weiterhin mit Lithium behandelt. Es ist an sich bekannt, Lithium- zur Desoxydation bzw. Entschwefelung von Kupfer zu verwenden. Im vorliegenden Fall handelt es sich aber um ein Kupfer, leas von vornherein Schwefel- und sauerstofffrei ist. Es ist weiterhin nicht` mehr neu, daß Lithium in der Lage ist, Kupfer von Stickstoff oder überschüssigem Phosphor zu befreien. Nirgends ist aber bisher die Möglichkeit erwähnt, eine Herstellung von praktisch " Sauerstofffreiem Kupfer in der Art zu bewirken, daß das flüssige Kupfer überpolt und dann mit Lithitun entgast wird. Gerade dieses Verfahren hat aber den praktisch ungeheuer wichtigen Vorteil, daß man es in den üblichen, viele Tonnen fassenden Raffinieröfen ohne Schädigung der elektrischen Eigenschaften des erhaltenen Kupfers durchführen: kann. Das Verfahren ist wesentlich billiger, als wenn von vornherein mit Lithium allein desoxydiert würde, weil der hohe Preis des Lithiums einer Anwendung ih größerem Umfange entgegensteht.
• Gerade die Verbindung einer desoxydierenden Behandlung des Kupfers durch Polen mit .einer nachträglichen Entgasung durch Litliitun sichert auch im Gegensatz zu der Desoxydation des Kupfers mit Phosphor und der nachträglichen Entfernung dieses Elementes mit Lithium die Erhaltung einer elektrischen Leitfähigkeit, welche den gültigen Normen entspricht.
• Der Zusatz des Lithituns selbst kann bei dem .erfindungsgemäßen Verfahren entweder im Raffinierofen selbst oder in einem Gießkübel erfolgen. Von besonderer Wichtigkeit sind aber weiterhin die Maßnahmen, um den erreichten Zustand hochgradiger l'"einheit und Freiheit des Kupfers von Gasen beizubehalten. Zti diesem Zweck muß jede Berührung mit Luft bzw. Feuchtigkeit und gasabgebenden Stolfen verhindert werden. Es genügt z. B. nicht, daß der Gießkübel mit grober Holzkohle abgedeckt wird. Er mufi mit gepulverter glühender Holzkohle bedeckt werden. Dabei ist nicht etwa gemeint, daß die Holzkohle durch das Aufbringen auf das flüssige Kupfer ins C',lülicn kommt, wie es rcgclnüil.üg auch schon bisher der Fall ist. Es muß vielmehr die gepulverte Holzkohle einige Stunden vorher angezündet werden und. dann die so ausgeglühte Kohle zur Abdeckung des Gießkübels bzw. der Gießmulde verwendet werden.
• Schließlich ist es auch noch erforderlich, beim Gießen selbst je.en `Zutritt von Sauerstoff zum Kupferauuschalten. Zu diesem Zweck soll man, wie an sich .bekannt, Kohlenmonoxyd als Schutzgas mit einem solchen überdruck in die- Kokille eintreten lassen, daß der Gasstrahl an einer Seite der Kokille bis auf den Boden geht und dann umkehrend die verdrängte Luft vor sich hertreibt. Hier wird die Kokille vollständig ausgespült und dann beim weiteren Gießen in an sich bekannter Weise der Kupferstrahl von dem Schutzgas umhüllt.
• Wendet man alle vorstehend beschriebenen Regeln bei der Raffination des Kupfers an, so gelingt es, mit Hilfe der bisher üblichen Raffinationseinrichtungen ein so hochwertiges Erzeugnis zu erzielen, daß von einem wirklich überraschenden Fortschritt gesprochen werden kann. Bei der schnellen Entwicklung der Technik ist auch kein Zweifel darüber, daß für derartiges Kupfer neue große Anwendungsgebiete vorhanden sind. So spielen z. B. im Apparatebau Schwingungserscheinungen, dann bei Schraubenbefestigungen die Kerbwirkungen immer eine große Rolle. In der Rohrherstellung ist die Biegefähigkeit mittels Schweißbrennern von, Bedeutung. Die Nietung wird fast überall, z. B. bei Lokomotivfeuerbuchsen, immer mehr durch die Schweißung von Kupfer ersetzt. In allen Fällen handelt es sich in erster Linie dartun, das verwendete Kupfer mit besonders hoher Biegezahl, Torsionsfähigkeit und Kerbzähig-_ heit zu erhalten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜci-IE: i. Verfahren zur Herstellung eines sauerstofffreien Kupfers hoher Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer im Raffinierofen nach der normal durchgeführten Oxydation überpolt wird, so daß es nur noch _o,oö- bis o,oio'o Sauerstoff enthält, hierauf finit Lithititn entgast und dann unter sorgfältigem Ab-Z> gegenüber Luft durch Abdecken der Gießpfanne und Einführung neutraler Gase in die Gießmulde vergossen wird. a. Verfahren -gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das abdecken der Gießpfanne mit pulverisierter @lü@under-Hohlzkolile vorgenommen wird.