Das Aluminium
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Fortschritte und Erfindungen der Neuzeit.
Item hat’s einen Stein secundi ordinis, das klein magisterium, auch weiße Tinctura genannt, allwelcher die wunderliche Krafft hat, eine materiam, wo kein Sylber darinnen ist, in pur rein Sylber zu verwandeln.“ Dieser zweite Lehrsatz der alchimistischen Träumereien hat durch die neuere Chemie in gewisser Hinsicht seine Bestätigung gefunden. Vor uns liegt, metallisch und silberglänzend, dargestellt aus der weißen Tinktura, das „Silber aus Lehm“. Freilich, Silber ist’s nicht, sondern das heute so viel genannte, dem Silber täuschend ähnliche Aluminium, das sich dem Aussehen nach von dem Silber nur durch einen ins Blaue spielenden Farbenton unterscheidet. Seine hervorragende Eigenschaft ist jedoch das geringe Eigengewicht, welches es vor allen andern beständigen Metallen voraus hat.
Das Aluminium gehört zu den auf der Erde am weitesten verbreiteten Stoffen, thatsächlich finden wir es überall „auf der Straße“; in jedem Stück Ackererde, im Lehm und Thon ist es enthalten, ferner im Feldspath, im Schmirgel, im Alaun und in einer Menge anderer Mineralien. Einige der letzteren gehören sogar zur besseren Gesellschaft, denn es zählen darunter der Rubin, Turmalin, Saphir, Granat und Corund.
Freilich merkt man diesen strahlenden Steinen ihre Verwandtschaft mit dem verachteten Erdenklos nicht an. Noch weniger wird man vermuthen, daß sie das undurchsichtige Metall Aluminium enthalten; ebensowenig wie man es dem Kochsalze unserer Hausfrauen ansieht, daß es – in ähnlicher Weise – aus einem silberähnlichen Metalle, dem Natrium, und dem giftigen, zerstörenden Gase, dem Chlor, besteht.
Die chemische Freundschaft, welche das Aluminium mit verschiedenen Stoffen geschlossen hat, um die genannten Verbindungen zu bilden, ist eine so innige, daß es der ganzen List des Chemikers bedurfte, um diese Freundschaft zu trennen und das Aluminium für sich abzuscheiden. Dies Kunststück gelang zuerst im Jahre 1827 dem Göttinger Professer Wöhler. Dieser stellte zunächst durch Ausscheidung anderer Stoffe eine Verbindung von Aluminium mit Chlor dar, brachte das pulverförmige Gemenge mit dem vorhin erwähnten metallischen Natrium zusammen und glühte das Gemisch mit Kohlenpulver. Seine Vermuthung, daß das Natrium alles Chlor an sich reißen und das Aluminium als Metall ausscheiden würde, fand Wöhler bestätigt. Allmählich gelang es ihm auch, das anfänglich nur in sehr feinen Kügelchen ausgeschiedene Alumimum zu größern Stücken zu vereinigen.
Nachdem so die Möglichkeit der Darstellung des metallischen Aluminiums erwiesen war, bemühte sich in den fünfziger Jahren der französische Gelehrte Saint-Claire Deville, eine fabrikmäßige Gewinnung desselben ausfindig zu machen. Unter reichlicher Unterstützung des Kaisers Napoleon III., der seine Gardekürassiere mit Aluminiumpanzern zu bekleiden hoffte, erreichte er es wirklich, in der Anlage zu Juvelle Aluminium in größeren Mengen darzustellen. Allein der Preis des Fabrikates, der sich auf 2000 Franken für das Kilo stellte, gestattete keine weitgehende Verwendung. Die hohen Kosten aber entstanden aus dem zu diesem Verfahren erforderlichen Natrium, von welchem das Kilo etwa auf 300 Franken zu stehen kam. Da aber zu 1 Kilo Aluminium etwa 3 Kilo Natrium verwendet wurden, so ist der Gesammtpreis wohl erklärlich.
Zwar machten Netto, Castner und Webster Fortschritte in der Richtung auf eine billigere Gewinnung, indem sie leichter zu verarbeitende Verbindungen des Aluminiums wählten und auch verbesserte Oefen anwandten; doch wurde dadurch an den bisherigen Verhältnissen wenig geändert.
Die große Wendung in der Aluminiumfabrikation, die es ermöglichte, das Kilo des Metalls nunmehr zu 8 Mark (nach der neuesten uns vom Neuhausener Aluminiumwerke zugegangenen Nachricht sogar zu 5 Mark) herzustellen, wurde erst dadurch angebahnt, daß Héroult das zuerst von Bunsen im kleinen ausgeführte elektrolytische Verfahren an die Stelle des bisherigen rein chemischen setzte und für das Großgewerbe ausbildete. Die wunderbare Kraft der Elektricität, die imstande ist, das Wasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen, ist auch geeignet, den Thon in seine Bestandtheile zu trennen. Wenn es denselben mit Millionen von Schwingungen in der Sekunde durchzittert, so scheidet sich auch der metallische Theil aus dem Thone ab. Gleichzeitig liefert der elektrische Strom auch die Wärme, welche das Rohmaterial zur Gewinnung des Aluminiums zum Schmelzen bringt, sodaß es in großen Stücken gewonnen wird.
Die hervorragendste Fabrik zur Darstellung des Aluminiums ist zur Zeit diejenige der Aluminium-Industrie-Aktien-Gesellschaft in Neuhausen in der Schweiz. Die zum Betriebe erforderliche Kraft liefert der Schaffhausener Rheinfall, dem die Gesellschaft in der Sekunde 20000 Liter Wasser entnehmen darf, die bei einem Falle von 20 Metern Höhe gegen 4000 Pferdekraft liefern können. Von dieser Kraft wird zur Zeit etwa die Hälfte von Turbinen aufgenommen und durch Dynamomaschinen in elektrische Energie verwandelt. Die erzeugte Elektricitätsmenge scheidet geheimnißvoll in aller Stille täglich 800 Kilo Aluminium aus. Das einzige Geräusch, welches bei dieser Arbeit entsteht, ist das sanfte Schnurren der umgehenden Dynamomaschinen und das Schleifen der Drahtbürste auf den Kupferringen.
In der Neuanlage zu Neuhausen befinden sich zwei größere und eine kleinere Dynamomaschine, die von je einer Turbine von 600 bezw. 300 Pferdekraft betrieben werden.
[890] Man kann sich von der Größe der ersteren Dynamos – der bis jetzt größten Gleichstrommaschinen der Welt – eine Vorstellung machen, wenn man bedenkt, daß der Ring für die Magnete ohne die Wickelung 12000 Kilo wiegt. Er hat 3,60 Meter äußeren Durchmesser und liegt wagerecht über der Turbine. Die inwendig liegende Trommel hat 2,43 Meter Durchmesser und ist auf der verlängerten Turbinenachse angebracht. Im Vergleich zu den gewöhnlichen Dynamos mit senkrecht umgehender Trommel, wie sie zum Betriebe von Kraft- und Lichtmaschinen verwendet werden, liegt hier ein wahrer Riesenapparat vor.
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Elektrischer Apparat zur Herstellung des Aluminiums.
Um unseren Lesern eine Vorstellung zu geben, wie die Umwandlung des Rohmateriales und die Ausscheidung des Aluminiums vor sich geht, verweisen wir auf unsere Abbildung. Rechts an der Figur sieht man zwei Kupferseile, die mit Plus (+) und Minus (-) bezeichnet sind; sie kommen von der Dynamomaschine und sind von dem elektrischen Strome durchflossen. Der Plusdraht biegt sich nach oben und ist mittels vier Litzen in einen Kupferring geleitet, der einen Kohlencylinder (Graphit oder Gaskohle) umschließt. Letzterer ist in einem mit Kohle ausgefütterten Schmelzofen der Höhe nach durch ein Handrad verstellbar. Auf dem Boden des Schmelzofens befindet sich ein Metallstopfen, der mit dem anderen, dem Minusdrahtende verbunden ist. Der Ofen ist mit Thonerde angefüllt. Setzt man nun die Drahtleitung mit der Dynamomaschine in Verbindung, so durchstreicht der Strom die Leitung und den Ofen. Auf dem Wege von dem Kohlencylinder (+) zum Metall (-) wird die Thonerde vom Strome getroffen, sie wird zunächst geschmolzen und damit die Möglichkeit herbeigeführt, daß sowohl die Abscheidung des Aluminiums als auch das Zusammenfließen desselben erfolgen kann. An der linken Seite des Ofens befindet sich eine Abstichöffnung zum Ablassen des fertigen Aluminiums.
Mittels einer ähnlichen Methode wird auch die Legierung des Aluminiums mit verschiedenen Metallen, insbesondere die Legierung mit Kupfer, die sogenannte Aluminiumbronze, gewonnen. Um letztere haben sich die Gebrüder Cowles sehr verdient gemacht.
So einfach das Verfahren sich ansieht, so war doch der Weg bis zu dessen Durchführung ein sehr schwieriger und mühevoller, und die tüchtigsten Metallurgen haben sich um die Lösung dieser Aufgabe bemüht, die ihre ganz besonderen, eigenthümlichen Schwierigkeiten bot. Der Erfolg ist der, daß das Aluminium nunmehr eine achtungswerthe Stellung in der Reihe der Metalle einnimmt und je länger je mehr einnehmen wird.
Einige Eigenschaften, den metallischen Glanz und das geringe Eigengewicht, haben wir schon erwähnt. Das Aluminium wiegt ziemlich genau nur ein Drittel des Eisens; daher wird man es zu solchen Zwecken verwenden, die geringes Gewicht erfordern. Es hat einen vorzüglichen Klang, läßt sich leicht schmelzen (bei 700° Celsius), ist unempfindlich gegen trockene und feuchte Luft, behält also Glanz, und Politur. Schwefelwasserstoff, der bekanntlich das Silber sofort schwärzt, übt keinen Einfluß aus auf Aluminium. Zudem läßt es sich in der Kälte wie in der Wärme schmieden und walzen, es läßt sich stanzen, drücken und löthen. Infolge dieser Eigenschaften ist das Aluminium zu einer unzähligen Menge von Geräthschaften verwendbar. Auch für Küchengeschirre ist es empfohlen worden, weil es neben dem geringen Gewichte die gute Eigenschaft habe, von organischen Säuren, als Essig, Weinsäure, Säure von Früchten u. dergl., nicht an gegriffen zu werden, und weil etwa sich bildende Aluminiumsalze verhältnißmäßig unschädlich seien. Die Versuche darüber haben indessen zu einem abschließenden Ergebniß noch nicht geführt, sodaß vorderhand noch Vorsicht geboten ist.
Es wurde uns zu weit führen, wenn wir alle Fälle der Verwendung des Aluminiums aufzählen wollten; wir beschränken uns darauf, noch den ausgedehnten Gebrauch für kunstgewerbliche Gegenstände zu erwähnen, von deneb die Ausstellung in Frankfurt eine reiche Auswahl bot.
Eine weitere wichtige Verwendung hat das Aluminium in Form der erwähnten Aluminiumbronze gefunden. Dies Rohmaterial ist außerordentlich beständig und kann durch Bearbeitung auf die Härte und Festigkeit des Stahles gebracht werden. Bei der leicht ausführbaren Schmelzung dient die Aluminiumbronze zu solchen Maschinenteilen, an welche besonders hohe Forderungen bezüglich der Festigkeit gestellt werden, wie Zahnstangen, Knetmaschinen, Hebewerke, Schiffsschrauben und dergleichen. Drähte von Aluminiumbronze leiten die Elektricität sehr gut, rosten nicht, sind leicht und stark; daher sind diese Drähte auch zu Seilen für Aufzüge aller Art zu empfehlen.
Die feinsten Meßinstrumente und Gradeintheilungen, wie sie für die Marine und die Astronomie gebraucht werden, fertigt man vorzugsweise aus Aluminiumbronze, weil sich die Ringe mit den Kreiseintheilungen nicht ungleichmäßig ziehen, sondern stets unverändert bleiben. Dies ist aber für genaue Messungen eine unerläßliche Bedingung. Einige der Aluminium-Kupferlegierungen zeichnen sich durch ihre Aehnlichkeit mit Gold besonders aus.
Einen ausgedehnten Gebrauch macht man neuerdings von dem Aluminium als Reinigungsmittel für Metalle. Lange waren die vorzüglichen Eigenschaften des unter dem Namen Mitisguß eingeführten Eisengusses bekannt, welcher sich durch Weichheit, Festigkeit und vor allem dadurch auszeichnete, daß er keine Blasen und undichte, unreine Stellen zeigte, an welchen beim gewöhnlichen Eisenguß meist kein Mangel ist. Diese vorzüglichen Eigenschaften verdankt der Mitisguß einem kleinen Zusatze von Aluminium. Dieser bildet, dem schmelzenden Gußeisen eingerührt, mit dessen schädlichen Verunreinigungen sofort eine dünnflüssige Schlacke, welche an die Oberfläche steigt und entfernt werden kann. In ähnlicher Weise wird auch Kupfer gereinigt.
Es ist natürlich, daß die guten Eigenschaften und der gute Ruf des Aluminiums auch oft zu Mißbräuchen führen: man lasse sich deshalb durch den Namen nicht bestechen, denn schon muß der Name „Aluminium“ für Dinge Reklame machen, die mit Aluminium nichts zu thun haben.