Wie wird Bronze hergestellt?

Die Erfolgsgeschichte des Werkstoffs Bronze ist inzwischen über 5.000 Jahre alt uns auch ihr haben wir unseren technologischen Fortschritt zu verdanken, sodass wir wären sicherlich nicht dort wären, wo wir jetzt sind. Doch was genau ist Bronze und wie wird die Kupferlegierung überhaupt hergestellt? Das erklären wir Ihnen in diesem Artikel.

Bronze – eine Definition

Als „Bronze“ bezeichnet man zunächst einmal einen Sammelbegriff für alle Legierungen, die mindestens 60 Prozent Kupfer enthalten – mit einer Ausnahme: Wird Zink als Legierungszusatz verwendet, spricht man von Messing. Der Begriff Bronze bedeutet jedoch nicht immer dasselbe. Spricht man von Bronze im zeitgeschichtlichen Zusammenhang oder in Bezug auf Kunstwerke, die daraus gefertigt sind, ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn gemeint.

Im metallurgischen Bereich ist das anders, denn hier wird der Legierungszusatz an den Anfang des Begriffs gestellt. Beispiele dafür sind:
 

  • Aluminiumbronze
  • Berylliumbronze
  • Bleibronze
  • Manganbronze
  • Nickelbronze
  • Phosphorbronze
  • Siliziumbronze
  • Zinnbronze

Die Bezeichnungen geben somit unmittelbar Aufschluss darüber woraus die jeweilige Bronze zusammengesetzt ist.
 

Die Herstellung von Bronze

Unter den Kupferlegierungen macht Bronze weit abgeschlagen hinter Messing den geringsten Teil aller in Deutschland hergestellten Kupferlegierungen aus – nach Schätzungen des Deutschen Kupferinstituts etwa 14 Prozent. Wie bereits erwähnt handelt es sich bei Bronze um eine Legierung, die aus aus dem Grundstoff Kupfer und weiteren Metallen hergestellt. Bei der täglichen Anwendung in etlichen Bereichen von Industrie und Handwerk kommt der Werkstoff jedoch nur im seltensten Fall bloß als Zweitstofflegierung zum Einsatz.

Bronze wird in zwei Arten von Legierungen eingeteilt: Knetlegierungen und Gusslegierungen. Bei der Herstellung beziehungsweise dem Schmelzen von sowohl Knet- als auch Gusslegierungen, wird in der Regel ähnlich verfahren. Neben Reinmetallen oder fertig legiertem Blockmetall wird hierbei ebenso auf Recyclingmaterial, zum Beispiel Stanzabfälle oder Neuschrotte zurückgegriffen. Mitunter kommt dazu aber auch Hüttenkupfer und Reinzinn zum Einsatz.

Durch das Zulegieren von weiteren Metallen können die Materialeigenschaften dem späteren Anwendungszweck entsprechend angepasst und verbessert werden. Phosphor etwa erhöht die Verfestigungsfähigkeit einer Bronze-Knetlegierung, senkt jedoch ihre elektrische Leitfähigkeit. Legierungszusätze von Nickel hingegen steigern die Korrosionsbeständigkeit und sorgen bei Gussteilen dafür, dass die Festigkeit nicht so stark von der Wanddicke abhängt. 

Geschmolzen werden die Metalle in Induktionsöfen, von wo aus die Schmelze in Gießöfen überführt werden. Die Temperatur beim Gießvorgang liegt dann etwa zwischen 1.150 und 1.250 °C. Die Bronzeherstellung umfasst jedoch nicht nur das Gießen der Legierungen allein. Die Fertigungsschrittebis zum Endprodukt, sprich Halbzeugen aus Bronze, unterscheiden sich bei Bronzeguss- und knetlegierungen deutlich.

Nach der Herstellung kommt die Verarbeitung

Eine Bronze-Knetlegierung durchläuft noch einige Arbeitsschritte, bis aus ihr Bronze-Halbzeug, wie etwa ein Bronzeband, -blech oder -draht gefertigt ist. Wie der Begriff „Knetlegierung“ bereits andeutet, wird die in Barren- oder Strangform gegossene Bronze durch Umformprozesse „durchgeknetet“ also in die spätere Form gebracht. Beispiele für diese Prozesse sind:

  • Warmwalzen
  • Biegen
  • Kanten
  • Ziehen
  • Bördeln
  • Schmieden
  • Strangpressen

Bronze-Knetlegierungen haben dank ihrer Materialeigenschaften ein enorm breites Anwendungsspektrum und lassen sich in nahezu allen Industriezweigen finden, vor allem im elektrotechnischen Bereich. Sie sind je nach Zusammensetzung hervorragende Wärme- und und Stromleiter, korrosions- und seewasserbeständig, haben gute Federeigenschaften und lassen sich ebenso gut in Form biegen.

Im Vergleich zu Knetlegierungen ist der Weg von der Gusslegierung zum Endprodukt  sehr frei in den Konstruktions- und Gestaltungsmöglichkeiten, als auch zugleich deutlich kürzer und prozessärmer. Das liegt schlichtweg daran, dass sich die gewünschten Teile bereits endformnah beziehungsweise endformfertig gießen lassen.

Maßgeblich für die Materialeigenschaften ist hier in erster Linie der Zinngehalt, doch durch das Zulegieren weiterer Elemente können auch hier gewünschte Änderungen hinsichtlich der späteren Anwendung bzw. Bearbeitung eingebracht werden. Die Vorteile einer Bronze-Gusslegierung zeigen sich wie folgt:

  • Gute Weichlötbarkeit
  • Gute Gleit- und Notlaufeigenschaften
  • Sehr hohe Korrosionsbeständigkeit
  • Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Einflüsse.

Ähnlich wie beim Aluminium überziehen sich Bronze-Gusswerkstoffe mit einer dichtenSchutzschicht, deren Schutzwirkung mit steigendem Zinngehalt zunimmt.