Aluminium
(von alumen,
Alaun,
[* 2] chem. Zeichen
Al,
Atomgewicht 27,1), ein Metall, das meist als vierwertiges Element angesehen
wird, jedoch stets als scheinbar sechswertiges Doppelatom auftritt; viele Forscher sind auch geneigt,
es als dreiwertig anzusehen. Im freien Zustande ist das Aluminium
bisher nicht aufgefunden worden, ist aber in seinen
Verbindungen, namentlich in Form von Silikaten, ungemein verbreitet und macht einen
Bestandteil vieler
Gebirgsarten aus. Als
Oxyd bildet das den
Rubin,
Saphir, Korund
[* 3] und Schmirgel, als unreines
Hydroxyd den
Bauxit, welcher heute das
wichtigste Rohmaterial zur
Darstellung der für die Aluminium
gewinnung verwendeten
Thonerde
(Aluminiumoxyd) ist, und als Aluminium
-Natrium-Fluorid
den auf Grönland in einem mächtigen Lager
[* 4] vorkommenden Kryolith. Als Thonerdesilikat findet sich das Aluminium
im
Thon, Mergel und in jeder
Ackerkrume, als
Thonerde-Alkalisilikat bildet es den Feldspat (s. d.). Im freien Zustande
ist das Aluminium
zuerst von Wöhler 1827 durch Reduktion von
Aluminiumchlorid mittels Kaliums als graues Pulver, 1845 von ihm in
Form kleiner, glänzender Metallkugeln erhalten worden.
Eigenschaften. In
Bezug auf
Farbe und
Glanz steht das in der Mitte zwischen
Silber und Platin, es ist härter als Zinn, weicher
als
Zink, kann aber beträchtlich gehärtet werden durch Zusatz geringer Mengen anderer Metalle (s.
Aluminiumlegierungen). Gegossen besitzt es die
Zugfestigkeit des
Gußeisens (12 kg pro 1 qmm), geschmiedet, gezogen oder gewalzt
erreicht es dagegen eine Festigkeit
[* 5] von 20 bis 27 kg pro 1 qmm. Das spec. Gewicht ist
2,64 gegossen, 2,7 geschmiedet oder gewalzt. Aluminium
ist daher dreieinhalbmal leichter als Kupfer
[* 6] und viermal leichter als
Silber.
Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 700° C. (dunkle Rotglut). Sein linearer Ausdehnungskoefficient zwischen 0° und 100° ist 0,0000206 für 1° C. Es ist nicht magnetisch, ein guter Leiter für Wärme [* 7] (50 Proz. Leitungsfähigkeit gegenüber Kupfer) und Elektricität (59 Proz. Leitungsfähigkeit gegenüber Kupfer), giebt beim Anschlagen, besonders in Form von Stäben, einen schönen hellen Ton. Es ist kalt sowie warm (bei etwa 300°) sehr gut schmiedbar, läßt sich zu dünnem Draht [* 8] ausziehen und wie Silber zu feiner Folie ausschlagen, ferner durch Stanzen, Treiben und Pressen in jede gewünschte Form bringen.
Das Löten ist bis jetzt etwas umständlich, indem es eine Vorbereitung der Lötflächen mit einem eigenen Aluminiumlot
erfordert.
An der Luft verliert das Aluminium
nur sehr langsam seinen
Glanz, indem es sich mit einer sehr feinen Oxydschicht überzieht, welche
das Metall vor weiterer
Oxydation schützt. Auch im geschmolzenen Zustande oxydiert es sich bei einer
Rotglut nicht übersteigenden
Temperatur nur wenig; bei höherer
Temperatur dagegen besitzt es große
Affinität zu Sauerstoff
und entzieht diesen sogar den
Oxyden anderer Metalle; es beruht hierauf seine Anwendung
als Raffinationsmittel für
Eisen,
[* 9] Stahl, Kupfer u. s. w. Von destilliertem Wasser wird es fast gar
nicht, von Brunnenwasser nur sehr langsam angegriffen.
Von Salpeter- und Schwefelsäure
[* 10] wird es langsam, von Salzsäure und Ätzalkalien rasch gelöst. Gegen Schwefelwasserstoff
ist es vollkommen unempfindlich. Von organischen Säuren, wie Essig-, Citronen- und
Weinsäure wird es zwar etwas angegriffen,
doch ist das bei den in der Praxis vorkommenden Verdünnungen so gering, daß es kein Hindernis für
die Anwendung des Aluminium
zu
Koch- und Trinkgeschirren bildet, zumal die
Aluminiumsalze vollkommen unschädlich sind. Aluminium
läßt
sich galvanisch vergolden, versilbern u. s. w., doch werden die betreffenden
Verfahren, welche solide, polierbare
Überzüge
ermöglichen und erst in jüngster Zeit gefunden wurden, noch geheim gehalten.
Die technische Darstellung des Aluminium gelang 1854 unter Zugrundelegung der von Wöhler entdeckten Methode dem Franzosen Sainte-Claire Deville, dessen Verfahren zuerst auf Devilles Fabrik in Glacière, dann bei Morin in Nanterre und schließlich bei Merle & Comp. in Salindres ausgeübt wurde. Letzteres Etablissement war lange Zeit die einzige Aluminiumfabrik und vermochte mit einer jährlichen Produktion von 2000 bis 3000 kg den Gesamtbedarf der Welt zu decken. Der Preis war bei dieser geringen Produktion entsprechend hoch. Eine Ermäßigung trat erst Ende der achtziger Jahre ein, als durch die Verbesserungen Rettos und Castners in der Natriumgewinnung die Herstellungskosten dieses Metalls bedeutend vermindert wurden.
Die Bestrebungen, Aluminium auf elektrolytischem Wege herzustellen, datieren schon vom Beginn dieses Jahrhunderts, indem bereits Davy, wenn auch ohne Erfolg, versuchte, aus der Thonerde auf diesem Wege ein Metall zu isolieren. Erst viel später (1852) gelang es Bunsen,aus Aluminium-Natriumchlorid Aluminium elektrolytisch abzuschneiden; doch konnte dessen Verfahren bei der damals schwierigen und kostspieligen Erzeugung mächtiger Ströme keine technische Bedeutung gewinnen. Eine Zeit lang war Bunsens Verfahren in der von Grätzel (1883) angegebenen Modulation in der Aluminium- und Magnesiumfabrik Hemelingen bei Bremen [* 11] in Anwendung, wurde jedoch bald verlassen.
Erfolgreicher waren zunächst die Versuche, Alummiumlegierungen auf elektrolytischem Wege zu gewinnen. Nach dem ältern Verfahren der Gebrüder Cowles (1885) wird der elektrische Strom durch ein Gemenge von Kupfer- oder Eisengranalien, Korund und Kohlenstaub geleitet; es bilden sich Legierungen des Aluminium mit Kupfer oder Eisen. Das kontinuierliche Verfahren Héroults (1880) besteht in der Elektrolyse [* 12] von geschmolzener Thonerde unter Benutzung eines Bündels von Kohlenplatten als positive und eines Bades von geschmolzenem Kupfer als negative Elektrode. Der elektrische Strom schmilzt und zersetzt zugleich die Thonerde, das abgeschiedene Aluminium reichert sich im Kupfer an, und die erhaltene Legierung wird von Zeit zu Zeit abgelassen, während frische Thonerde und Kupfer nachgefüllt wird. Beide Verfahren sind heute verlassen, hauptsächlich, weil man inzwischen die Herstellung der Legierungen durch Zusammenschmelzen der betreffenden Metalle mit reinem Aluminium für vorteilhafter anerkannt hatte.
Man suchte unterdessen auch das reine, unlegierte Aluminium auf elektrolytischem Wege herzustellen. Gleichzeitig und unabhängig voneinander waren der ¶
mehr
bereits erwähnte franz. Metallurg Héroult und der damalige Chemiker der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft, M. Kiliani, dazu gelangt, hierfür ein Verfahren ausfindig zu machen, das jetzt von der Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft Neuhausen (Schweiz) [* 14] und deren Schwestergesellschaft, der Societé électro-métallurgique francaise zu Froges (Depart. Isère), ausgeübt wird. Dasselbe, welches in seinen Einzelheiten geheim gehalten wird, beruht darauf, daß man zunächst den Prozeß durch Herstellung einer Kupferaluminiumlegierung einleitet, und später nur Thonerde nachfüllt. Indem man die zuerst gebildete Legierung absticht, erhält man später reines Aluminium. Neuerdings hat sich die Gesellschaft ein Verfahren patentieren lassen, nach welchem die Thonerde durch Aluminiumsulfid ersetzt wird.
In Amerika [* 15] ist das dem vorigen ähnliche Verfahren von Hall [* 16] auf dem Werke der Pittsburgh Reduction Company zu Kensington und neuerdings am Niagarafall in Anwendung. Das Verfahren besteht in der Elektrolyse geschmolzenen Kryoliths unter Erneuerung des Bades durch reine Thonerde. In Amerika ist die Pittsburgh Reduction Company die einzige Aluminiumfabrik. In England ist das Werk der British Aluminium Company am Foyersfall (Schottland) im Entstehen begriffen.
Statistisches. Der eigentliche Aufschwung der Aluminiumindustrie datiert seit dem Ende des Jahres 1891, als die Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft den Preis des Aluminium plötzlich auf 5 M. pro Kilogramm herabsetzte und sich ihm dadurch eine Reihe von neuen Verwendungen erschlossen. 1890 produzierte genannte Gesellschaft nur etwa 38 500 kg, 1891 bereits 165 169 kg, 1892 237 395 kg und 1893 437 476 kg. Die Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft benutzt einen Teil der Wasserkraft des Rheinfalls bei Neuhausen (4000 effektive Pferdestärken).
Die Preise des Aluminium seit seiner ersten technischen Herstellung zeigt folgende Tabelle:
Jahr | Fabrikant | Preis für 1 kg M. |
---|---|---|
1855 | Deville in Glaciere | 1000,00 |
1856 | " " " | 300,00 |
1857 | Morin in Nanterre | 240,00 |
1857-86 | Merle & Comp., Salindres | 100,00 |
1886 | Aluminium- und Magnesiumfabrik Hemelingen | 70,00 |
1888 | Alliance Aluminium Company | 47,50 |
Febr.1890 | Aluminium-Industrie-Aktien-Gesellschaft Neuhausen | 27,60 |
Sept.1890 | Dieselbe | 15,20 |
Febr.1891 | " | 12,00 |
Juli 1891 | " | 8,00 |
Nov. 1891-93 | " | 5,0 |
1894 | " | 4,0 |
1895 | " | 3,50 |
Verwendung. Aluminium findet als Ersatz für ein anderes Metall, Horn oder Holz [* 17] vielfach Verwendung zu Gebrauchs- und Luxusgegenständen, wie Schlüsseln, Kämmen, Griffeln, Federhaltern, Messerschalen, Tisch- und Tafelgeräten, Kochgeschirren, Trichtern, Dosen, Etuis aller Art, zu Artikeln für militär. Zwecke, wie Feldflaschen, Feldkesseln, Zeltbeschlägen, Steigbügeln, Hufbeschlägen, für marine und aeronautische Zwecke, wie Naphtha-, Segel-, Rettungs-, Torpedo-, Sportboote, Luftballonteile, zu Maschinenteilen für Weberei [* 18] und Spinnerei, zu Instrumenten verschiedener Art, wie Wagen und Gewichten, Fernrohren und Operngläsern, Telegraphen-, Telephon-, geodätischen und photogr. Apparaten, zu Kanülen, Spritzen, Gebißplatten, zu Musikinstrumenten und Teilen von solchen, wie Klavierrahmen, Mundstücken, Trommeln, zu Blattmetall und Bronzefarbe, als Reduktionsmittel in chem. Fabriken und als Raffinationsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie. -
Vgl. Mierzinsky, Die Fabrikation des Aluminium (Wien [* 19] 1885);
Anton, Das Aluminium, specielle Anweisungen, Bezugsquellen u. s. w. (Lpz. 1892);
Minet, L'A., fabrication, emploi, alliages (Par. 1892).