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Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumpulver, insbesondere Aluminiumbronzepulver
Dien Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumbronzefarben
in einer besonderen Gasatmosphäre.
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Es sind bisher zwei Verfahren in dieser Richtung bekanntgeworden.
Bei dem einen findet die Herstellung der Bronzeplättchen in der atmosphärischen
Luft statt, bei dem andern geschieht dies unter Benutzung einer indifferenten Atmosphäre,
als welche vornehmlich Stickstoff in Frage kommt.
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Auch Atmosphären, die aus einer Mischung von Kohlensäure und Stickstoff
bestehen, sind schon benutzt worden.
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Infolge der starken Verwandtschaft von Aluminium zum Sauerstoff treten
bei der Herstellung der feinen Bronzepulver in Luft häufig Explosionen auf. Aus
diesem Grunde pflegt man entweder die Oxydation durch Drosselung des Sauerstoffzutritts,
wie bei Feinstampfen und stark gefüllten Poliermühlen, zu verzögern, oder aber man
läßt, wie beim Absaugesystem, die erste schnelle Oxydation an den einzelnen Staubteilchen
vor sich gehen, während sie in einem Überfuß von Luft schweben, der sie stark kühlt.
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Wenn man die Aluminiumbronze in einer indifferenten Atmosphäre, z.
B. Stickstoff, erzeugt, so * hat man für die Beseitigung der Explosionsgefahren
bei der Herstellung der Bronze, ein nachträglich auftretendes, nicht zu unterschätzendes
Gefahrenmoment eingetauscht. Die an der Luft hergestellte Bronze überzieht sich
nämlich bekanntlich mit einer hauchdünnen Schicht von Aluminiumoxyd, die nach ihrer
Bildung als Schutzschicht wirkt und die Einwirkungsmöglichkeit weiteren Sauerstoffes
auf das Aluminium herabsetzt bzw. verhindert. Diese Schutzschicht kann aber der
Bronze, welche in einer Atmosphäre von technischem Stickstoff erzeugt ist, fehlen.
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Gemäß der Erfindung wird nun eine indifferente Atmosphäre mit einem
Zusatz von etwa i bis 3% Sauerstoff benutzt, welche die Bedingung erfüllt, daB auf
der einen Seite so viel Sauerstoff vorhanden ist, daß die Bildung der Oxydschutzhäutchen
erfolgen kann, auf der anderen -Seite aber nur so wenig Sauerstoff, -däß die Möglichkeit
einer Explosion .ausgeschlossen ist.
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Die Benutzung von Sauerstoff zur nachträglichen Färbung von Metallpulvern
durch oberflächliche Oxydation mit Hilfe planmäßiger Erbitzung ist bekannt. Auch
hat man bereits Wolframsäure in der Rotglut mit einem Wassersto$strom.behandelt,
welchem Wasserdampf als Schutzgas beigemengt war, um eine Reduzierung der Wolframsäure
herbeizuführen.
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Die Erfindung betrifft demgegenüber die mechanische Erzeugung und
Bearbeitung von Aluminiumpulver unter Ausschaltung von Explosionsgefahren. und .gleichzeitiger
Erzeugung eines gegen Selbstentzündung in weitgehendem Maße gesicherten Pulvers.
Auch handelt
es sich nicht darum, eine Reduzierung, sondern eine
Oxydierung stattfinden zu lassen. Auch gelangen nicht besonders hohe Temperaturen
zur.-Anwendung, sondern nur solche, wie sie bei dein. Ärbeitsprozeß von selbst entstehen.
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Die genannten geringen Mengen von Sauerstoff genügen für die Erzeugung
einer Schutzschicht auf dem Aluminiumpulverteilchen, weil die schutzbedürftigen.
Oberflächen: der Aluminiumteilchen während der Fabrikation des Pulvers oder während
des Poliervorganges entstehen, so daß die Einwirkung sich über eine geraume Zeit
verteilt.
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Es hat sich auch .gezeigt, daß-diese Sauerstoffmengen in der Atmosphäre,
in welcher das Pulver erzeugt oder bearbeitet wird, nicht in der Lage sind, Explosionen
hervorzurufen, weil die Verdünnung des Sauerstoffes zu stark ist und deshalb nur
Jas Auftreten einer langsam. und allmählich verlaufenden Reaktion gestattet. _ Als
indifferentes Gas wird in erster Linie Stickstoff benutzt mit dem genannten bestimmten
Zusatz von Sauerstoff. Statt des Stickstoffes können auch andere - Gase, wie z.
B. Kohlensäure oder Verbrennungsgase u. dgl., benutzt werden. Statt des Sauerstoffes
können diesen Gasen auch andere gasförmige Bestandteile beigemischt werden, welche
.an das fein, verteilte -Aluminium Sauerstoff abzugeben in der Lage sind, z. B..
Wasserdampf, -welcher durch .feines Aluminiumpulver leicht gespalten Wird. _ Erfindungsgemäß
beträgt der Gehalt an Sauerstoff, welcher dem indifferenten Gas zugesetzt wird,
wie schon erwähnt, etwa i bis 3%. In diesem Rahmen richtet sich der Zusatz nach
der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials und besonders nach der Feinheit des herzustellenden
Endproduktes. Ein feineres Pulver. besitzt natürlich eine beträchtlich gr'ö-Bere
Oberfläche als ein gröberes. Die Erzeugung der S.chutzoxydschicht bedarf-daher bei
feinerem Pulver größerer Mengen Sauerstoff, als dies bei dem gröberen der Fall ist.
Wichtig ist auf j eden - Fall, daß die Sauerstoffmenge so bemessen wird, -daß sie
zur Schutzoxydbildung ausreicht, das Auftreten von Explosionen jedoch nicht zuläßt,
Diese Bedingungen werden innerhalb der angegebenen Grenzen mit großer Sicherheit
-erfüllt, auch wenn es -sich um die. Herstellung besonders feinen Pulvers, sog.
Schliff, handelt, das besonders Neigung zur .Selbstentzündung, aufweist.
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Das Verfahren kann in den verschiedenartigsten Maschinen Anwendung
finden, die zur Herstellung von Aluminiumpulver bzw. anderen ähnlichen Metallpulvern
benutzt werden. Es kommen nur hinreichend geschlossene -Maschinen in Frage, um eine
schädliche Veränderung der Atmosphäre im Innern durch zutretende äußere Luft zu
verhindern.
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Besonders vorteilhaft hat sich das Verfahren bei den Maschinen erwiesen,
in welchen sich die-Gasfüllung in dauernder Bewegung befindet und das Gas in sich
.wiederholenden Kreisläufen bewegt wird. Hierbei wird der gesamte Inhalt an Sauerstoff
zur Mitwirkung herangezogen, so daß-der Gehalt der Atmosphäre an Sauerstoff besonders
klein bemessen werden kann.
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Vornehmlich eignen sich daher für Ausführung des Verfahrens Maschinenanlagen,
bei denen ein umlaufender Blaswind insbesondere »für Austragung der fertigen Teilchen
Senutzung findet, wie solche z. B. in dem Patent . 5 i i 369 veranschaulicht sind.
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Zur Aufrechterhaltung einer Atmosphäre von gleichbleibendem Sauerstoffgehalt
ist es notwendig, den verbrauchten Sauerstoff durch neuen zu -ersetzen: - Dies kann
am einfachsten dadurch geschehen, daß in die Maschinenanlage neuer: Sauerstoff-
eingeleitet wird. Da es nun aber Schwierigkeiten bietet, den jeweiligen Sauerstoffgehalt
während des Betriebes der Anlage festzustellen, und infolgedessen die Gefahr auftaucht,
daß gelegentlich zuviel Sauerstoff vorhanden ist, so erweist es sich als 'besonders
vorteilhaft, nicht lediglich Sauerstoff;. sondern das benutzte Gasgemisch bestimmter-
Zusammensetzung- nachzufüllen und eine entsprechende Menge dien alten Füllung entweichen
zu lassen, -und zwar vorteilhaft durch einen Flüssigkeitsabschluß bekannter Art,
-der den Rücktritt von Luft in die Maschine verhindert. Durch Zwischenschaltung
zweckentsprechender Einrichtungen, z. B. Filtertücher, wird dafür gesorgt, daß keine
Teilchen des Metallpulvers mitausgeblasen werden.
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Man erreicht auf diese Weise, ohne daß die Explosionsgefahr steigt,
die Sicherheit, daß stets die richtige Sauerstoffmenge vorhanden ist, was für die
Gleichmäßigkeit der erzeugten Ware von Belang ist.
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Durch diese allmähliche Erneuerung der Gasfüllung in der Maschinenanlage
ist es auch möglich, die ' Oxydbildung in gewünschtem Maße zu regulieren. Es kann
auch mit einer besonders sauerstoffarmen Gasfüllung gearbeitet werden, zwecks weiterer
Herabsetzung der Zündungsgefahr, ohne daß deshalb die zu .erzeugende Oxydmenge heruntergesetzt
zu werden braucht. Bei Maschinen, die längere Zeit außer Betrieb gesetzt sind, bat
man die Gewähr, daß sich in der Zwischenzeit infolge von Undichtigkeiten keine Luft
anzusammeln. vermag.
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Praktisch nimmt man natürlich das Ausblasen des Gasgemisches und das
Einblasen
frischen Gasgemisches kontinuierlich vor, was in besonderen
Fällen jedoch auch mit Unterbrechungen stattfinden kann.
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Besonders vorteilhaft erweist sich auch die Anwendung des neuen Verfahrens
bei .dem an sich bekannten Polieren der Bronzeblättchen. Auch hier ist die Erzeugung
einer Oxydschicht wichtig. In diesem Falle dient letztere aber nicht nur als Schutzhaut,
sondern sie -vermittelt auch die Entstehung von Verbindungen des Aluminiums mit
der Fettsäure, die zum Polieren benutzt wird. Bei Verwendung von Stearinsäure als
Poliermittel bildet sich nach einiger Zeit ein Überzug von Aluminiumsteaxat auf
denPulverteilchen. Diese Schicht ist wichtig für das Bronzepulver, weil unter ihrem
Einf3.uß das sog. Schwimmen der MetallteilchenimAnstrichlack zustande kommt.
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Das Bronzepulver ist dadurch gekennzeichnet, daß seine einzelnen Pulverteilchen
die Gestalt außerordentlich. dünner Blättchen besitzen. Die Vorteile des neuen Verfahrens
wirken sich aber natürlich auch auf andere Aluminiumpulverarten aus, deren einzelne
Teilchen diese Gestalt nicht aufweisen. Ausführungsbeispiiel In einer Plätttrommel,
wie sie das Patent 511 369 veranschaulicht, -- mit einem Rauminhalt von rund
i ooo 1, werden bei kontinuierlicher Beschickung und Entleerung 35 bis ¢o kg kleingerissener
Aluminiumfolie auf Bronze mit einer stündlichen Ausbeute von rund io kg verarbeitet.
Die Maschine wird mit Stickstoff gefüllt, welcher rund 3 % Sauerstoff enthält. Aus
der Maschine läßt man stündlich 2500 1 der Gasfüllung entweichen und führt die gleiche
Menge neu zu. Bei Benutzung einer Folie mit einem Oxydgehalt von i/2 % als Ausgangsmaterial
erhält man im kontinuierlichen Betriebe eine Bronze mittlerer Feinheit, welche 3
bis 40/0 Oxyd aufweist.