Tauglichkeit des Aluminiums zu Gefässen. Tauglichkeit des Aluminiums zu Gefässen. Obwohl sich mit der Zeit immer deutlicher herausgestellt hat, dass die Hauptnutzung des Aluminiummetalls in seiner metallurgischen Verwendung beruht, wird man doch voraussichtlich auch fernerhin viele Geräte des täglichen oder gewerblichen oder wissenschaftlichen Gebrauchs daraus herstellen, zu denen es sich durch sein geringes spezifisches Gewicht empfiehlt. Von vielen Stellen aber, deren sich das Aluminium beim ersten, allseitigen Sturm lauf auf das industrielle Gebiet zu bemächtigen strebte, wird es fernerhin nicht allein durch den ihm augenblicklich missgünstigen Modegeschmack ausgeschlossen werden, sondern auch seiner leichten chemischen Angreifbarkeit halber und wegen aller hierdurch gegebenen Unannehmlichkeiten. So scheint es sogar aus der militärischen Ausrüstung verdrängt werden zu sollen, nachdem die französische Heeresverwaltung, die mit ersichtlicher Vorliebe für das leichte Metall es in grosser Ausdehnung eingeführt und zu Näpfen sowohl für den Soldaten wie für das Lager, zu Viertelmassen, Kochtöpfen und den Wasserkästen der Cisternenwagen benutzt hatte, bei der Expedition nach Madagaskar trübe Erfahrungen damit gemacht hat. Die Menschheit lässt sich bekanntlich immer erst durch die praktischen Erfahrungen belehren; dass es solcher aber auch in diesem Fall gar nicht erst bedurft hätte und die eingetretenen Uebelstände als notwendige Ausflüsse der durch wissenschaftliche Versuche bestimmten Eigenschaften des benutzten Metalls anzuerkennen sind, weist mit verstecktem Humor A. Ditte nach, der hierüber der französischen Akademie (C. r. 1899, 793) Mitteilung gemacht hat. Zu den Gefässen wird fast nie reines Aluminium, sondern zumeist, und das war auch bei den in Frage gekommenen der Fall, mit Kupfer legiertes verwandt; gerade die Legierung aber ist noch hinfälliger und leichter zersetzbar als das gediegene Aluminiummetall. Die französische Heeresverwaltung hat zweierlei Bleche verarbeitet; das eine, aus dem die Gefässkörper hauptsächlich hergestellt wurden, enthielt 3% Kupfer und daneben dessen Verunreinigungen, wie 0,29 bis 0,37% Eisen, 0,37 bis 0,54% Silicium und Spuren von Kohlenstoff, im anderen, das zu den Ringen und Ketten der Näpfe, den Henkeln der Kochtöpfe u.a.m., also zum „Zubehör“ diente, betrug die Menge des Kupfers 5 bis 6% und die der genannten Verunreinigungen zusammen noch nicht 1%. Die durch wissenschaftliche Untersuchung der beiden Bleche bestimmten Eigenschaften, aus denen man die bei der Benutzung gesammelten Erfahrungen zu erklären vermag, sind nun folgende. Erhitzt man die Bleche auf dunkle Rotglut, so verändern sie ihr Gefüge und ihre Oberfläche wird runzlig und blasig; schreckt man sie nach dem Erhitzen in kaltem Wasser ab, so nehmen sie ein verworren-körniges, krystallinisches Gefüge an, bedecken sich mit feinen Kritzeln, werden brüchiger und zeigen in den beim Abschrecken entstandenen Rissen glänzende Ränder und grobes Korn. Das abgeschreckte Blech zeigt gegenüber chemischen Einwirkungen ein etwas anderes Verhalten als das nicht abgeschreckte, das sich z.B. in auf 2% verdünnter Schwefelsäure nur sehr langsam auflöst unter Entwickelung einiger Wasserstoffblasen und sich da mit einer zunächst grauen, später schwarzen, nicht anhaftenden Schicht fein verteilten Kupfers mit eingesprengtem Eisen und Silicium bedeckt, worunter die schön weisse, aber matte und von lauter feinen, fühlbar untereinander gleich grossen Rauhigkeiten gebildete Oberfläche sich mit kleinen dunklen Punkten bestreut zeigt, die aus Kupfer bestehen. Beim abgeschreckten Bleche dagegen geht die Auflösung unter gleichen Umständen etwas schneller von statten, so dass die Oberfläche nach einigen Tagen moiriert aussieht und von Kritzeln und feinen Spalten bedeckt wird, die durch den schwarzen Niederschlag, der in sie eindringt, recht auffällig hervortreten; betrachtet man sie unter dem Mikroskop, so beobachtet man eine Art von Netz, gebildet von emporragenden weisseren Partien und gelblichen seichten Vertiefungen, die durch ein System von mehr oder minder feinen Spalten voneinander getrennt werden; die Zersetzung der Legierung hat da begonnen mit einer Trennung in Schuppen und Blättchen, die sofort bereit sind, sich unter der Wirkung des Wasserstoffgases oder der Thonerde abzuheben, die bei der Umwandlung des Aluminiums entstehen. Die gleichen Erscheinungen findet man auch an nicht abgeschreckten Blechen in dem Falle, dass die Erhitzung beinahe den Schmelzpunkt erreicht hatte und die Abkühlung an der Luft schnell erfolgte. Unter Mitwirkung der atmosphärischen Luft greifen auch Alkalikarbonate in verdünnter, 2%iger Lösung, 8 g Salz im Liter haltiges Wasser, eigentliches oder verdünntes Meerwasser die Aluminiumlegierungen bei gewöhnlicher Temperatur heftig an; schon nach einigen Stunden ist deren Oberfläche von einer schrittweise wachsenden Thongallertschicht bedeckt, die sich zum Teil in weisse Klümpchen von dreifach gewässerter Thonerde umsetzt, während die salzigen Lösungen alkalinisch werden. Schliesslich zeigt die Oberfläche überall dort, wo sie von der Flüssigkeit berührt wurde, eine Hülle weisser, mehliger, wenig aneinander haftender Thonerdeklümpchen, unter der sich ein ganz dünner gelblicher, anhaftender, ungleichartiger Ueberzug aus Thonerde mit etwas Kupfer, Eisen und Silicium findet. Setzt man eine polierte Aluminiumplatte der Einwirkung einer der genannten Flüssigkeiten aus, so wird die Politur sofort zerstört und bedeckt sich die Oberfläche mit einem weissen Schleier aus körniger, krystallinischer Thonerde; wäscht man ihn mit Hilfe sehr verdünnter Schwefelsäure weg, so findet man die weisse, durch den Zusammenschluss feiner Rauhigkeiten matte Oberfläche übersäet von dunkeln Punkten, deren grösste die mattrote Färbung des reinen Kupfers deutlich erkennen lassen. Aehnlich und beinahe ebenso intensiv sind die Zersetzungserscheinungen an den auf Madagaskar gebrauchten Aluminiumgeräten. Während die mit einem Teerüberzug versehene Aussenseite eines Blechstückes von einem Cisternenwagen nur sehr geringe Veränderungen aufweist, ist die mit dem Wasser in Berührung gewesene Seite bis in grosse Tiefe umgewandelt, grau, ein Gemenge von Metall mit fest anhaftender Thonerde. Bis zu einer gewissen Tiefe hat das Blech Schichtung angenommen und ist infolgedessen in Lamellen und Blättchen spaltbar; es ist leicht zerbrechlich und erscheint die von Blättchen und Körnern gebildete Bruchfläche sandig. Nimmt man das Mikroskop zu Hilfe, so erkennt man, dass das stark angefressene Metall teilweise von Krystallen oder kleinen Haufen von dreifach gewässerter Thonerde bedeckt wird; entfernt man diese durch Waschen mit ganz verdünnter Schwefelsäure, so zeigt die Metalloberfläche Hohlräume und kleine, glänzend weisse Vorragungen, die oft den Eindruck abgerundeter und verunstalteter Krystalle machen. Die vieleckigen Vertiefungen erinnern an von losgelösten Krystallen hinterlassene Eindrücke. Die Flächen der Erhöhungen und Vertiefungen sind äusserst fein durchlöchert, entweder infolge der beginnenden Oxydation des Aluminiums oder der Einwirkung des zum Abwaschen benutzten angesäuerten Wassers. Die Masse der dem Metall beigemengten Thonerde erweist sich jedoch im ganzen gering; sogar in den am stärksten umgewandelten Partien beträgt sie nicht über 13 bis 14% der Gesamtmasse, was also der Oxydation von etwa 5% Aluminium entspricht. Erscheint demnach der Betrag der chemischen Umwandlung geringfügig, so wirkte diese dennoch deshalb unheilvoll, weil hierbei das Aluminiumblech sein Gefüge und damit zugleich seine Eigenschaften änderte, z.B. auch die ihm ursprünglich eigene Zerreissfestigkeit verlor. Taucht man es jetzt in kaltes, angesäuertes Wasser, so zeigt es ein von dem oben mitgeteilten abweichendes Verhalten: es wird schneller zersetzt, wobei sich von ihm ein metallischer Staub ablöst, der aus undeutlich polyedrischen Körnern mit mehr oder weniger abgerundeten Ecken und Kanten und ganz fein durchlöcherten Flächen besteht. An den Polyedern erkennt man rechte Winkel und durch das Zusammenstossen von drei geradlinigen Kanten gebildete Spitzen mit drei gleichwinkligen Flächen, die wahrscheinlich einem Rhomboeder oder einem rhomboidalen Dodekaeder angehören. Je tiefer die Zersetzung des Bleches vorschreitet, desto langsamer wird sie, desto geringer auch die Menge des sich ablösenden Metallstaubes, und nach einer gewissen Zeit vollzieht sich die Auflösung wie bei neuem Bleche, wobei sich die Oberfläche mit einem schwarzen Ueberzuge aus fein verteiltem Kupfer bedeckt. Bringt man ein Bruchstück von dem verdorbenen Bleche in destilliertes Wasser, so wird dieses schwach alkalinisch durch die Aufnahme der ganz geringen Mengen von Chlor, Thonerde und Natron. Hieraus darf man folgern, dass das im Wasserkasten während seines Gebrauches enthalten gewesene Wasser Spuren von Salz besessen hat, was ja bei der Mehrzahl der Flusswasser der Fall ist; vielleicht hat auch der Cisternenwagen einmal zum Transport von sogar schwach brackischem Wasser gedient; jedenfalls ist das Metall in Gegenwart des Sauerstoffs und der Kohlensäure aus der Atmosphäre angegriffen worden, und von dem Zeitpunkte des Beginns der Umwandlung an trug das „kranke“ Metall den Zersetzungskeim in sich. Die weitere Entwickelung der Krankheit ist leicht zu begünstigen; dazu genügt es, ein Stück des angegriffenen Bleches mit ein wenig Wasser der Einwirkung der Luft auszusetzen: da wird das Wasser alkalinisch; schon nach 24 bis 48 Stunden schwimmen Thonerdeflocken in dieser Flüssigkeit und bilden eine leichte Schicht auf der Oberfläche des Blechstückes; dann wächst die Schicht weiter, es bilden sich nach und nach anwachsende weisse Massen von dreifach gewässerter Thonerde und die Umänderung des kranken Metalls greift allmählich um so weiter in die Tiefe, je länger der Versuch andauert. Aehnlicher Art sind die Verderbniserscheinungen an Näpfen, Viertelmassen und Kochtöpfen; auch da ist das angegriffene Metall mit wasserhaltiger Thonerde gemengt, brüchig, von narbiger, rauher Oberfläche und deutlich blätterigem Gefüge, wenngleich diese Eigenschaften nicht so sehr in die Augen fallen wie bei dem dickeren Bleche, das zu den Wasserkästen genommen war; doch liessen sich auch hier polyedrische Körner mit fein durchlöcherten Flächen nachweisen. Die Verrottung des Bleches dieser Gefässe kann von der Einführung gesalzener Speisen in deren Inneres herrühren, wodurch das poröse Metall mit Salz mehr oder weniger infiziert wurde, das die Luft zur Einwirkung veranlasste, deren einmal begonnener Angriff dann Fortschritte machen konnte; thatsächlich ergab ein Versuch, dass destilliertes Wasser durch ein Blechstück von einem verdorbenen Napfe alkalinisch gemacht wurde, ebenso wie dies durch ein Stück vom Wasserkasten erfolgt war; mithin waren auch in ihm alkalinische Substanzen enthalten, die Krankheitskeime für das Metall, und pflanzte sich auch am Napf bleche die Oxydation bei Berührung mit Wasser fort; es bedeckte sich mit dickeren Thonerdeklümpchen auf den dem Flüssigkeitsspiegel nahen Stellen, wo die atmosphärische Luft am leichtesten zutreten kann, und schritt die Verrottung allmählich weiter. Eine andere die Oxydation begünstigende Ursache scheint im Gefüge des verrotteten Metalls selbst zu liegen. Es konnte ja vorkommen, dass Flüssigkeit enthaltende, zur Erwärmung aufs Feuer gestellte Gefässe vergessen wurden oder für einige Stunden sich selbst überlassen werden mussten, so dass in solchem Falle nach der Verdampfung der Flüssigkeit der Gefässboden bis zu einer der Dunkelrotglut oder sogar dem Schmelzpunkte nahen Temperatur erhitzt wurde und danach mehr oder weniger jäh abkühlte entweder infolge des Erlöschens des Feuers oder des Eingiessens von kaltem Wasser oder des Eintauchens in solches. Da nun geglühtes und abgeschrecktes Blech, wie oben mitgeteilt ist, ausser grobkörnigem Gefüge auch eine mit Rissen ganz bedeckte Oberfläche erhält, konnten alle verderblichen Reagentien viel leichter als in neues Blech eindringen. Demnach lassen sich alle Verrottungsfälle von Aluminiumgefässen, die in Europa wie in den Kolonien vorgekommen sind, sehr wohl aus den Eigenschaften des Aluminiummetalls und der geringe Kupfermengen enthaltenden Legierungen desselben erklären. Unter den mannigfaltigen Einwirkungen, die von Flusswasser, von mehr oder minder brackischem Wasser, von Meerwasser, von reiner oder, wie in der Nähe der Küsten, von mit Salzteilchen geschwängerter Luft, von gesalzenen und von durch Essig oder Fruchtsäfte gesäuerten Speisen und Nahrungsmitteln, von salzigen Flüssigkeiten und Substanzen, wie Weinstein, Sauerkleesalz u.a.m., ausgehen, wird eben die Oberfläche des Aluminiums angegriffen und die begonnene Verrottung kann sich im Trocknen fortpflanzen mit Hilfe der entstandenen, mehr oder weniger mit alkalinischen Substanzen getränkten Thonerdeklümpchen und mittels der ununterbrochenen Aufeinanderfolge exothermischer Reaktionen, die an allen von jenen Klümpchen bedeckten Stellen vor sich gehen. Ditte macht noch auf eine andere und von den erwähnten ganz verschiedenartige Zerstörungsursache aufmerksam, deren Wirkungen nicht zu gering zu schätzen sein möchten, die aber nur den Legierungen, nicht dem gediegenen Aluminium gefährlich werden kann: nämlich auf die elektromotorischen Kräfte, die bei der Berührung verschiedenartiger Metalle auftreten. Sieht man von den in ganz untergeordneten Mengen gegenwärtigen „Verunreinigungen“ durch Eisen, Silicium u.a.m. ab und zieht nur das legierte Kupfer in die Betrachtung, so erscheint es in Rücksicht auf die Verbrennungswärmen von Aluminium und Kupfer ganz naturgemäss, dass dieses beim Angriff durch verschiedene Reagentien schwieriger gelöst wird als jenes und mithin in Gestalt dunkler, über die Aluminiumoberfläche hin verstreuter Punkte zurückbleibt. Diese bilden aber mit dem unterliegenden Aluminium und den sie nässenden Flüssigkeiten galvanische Ketten oder Säulen, deren elektrische Wirkungen an der weiteren Auflösung des Aluminiums als des leichter angreifbaren Elementes mitwirken. Auch im Kontakt der beiden Legierungen von 3 und 6% Kupfer entwickelt sich elektromotorische Kraft und erreicht der Betrag dieser verschiedenen Energien oft nahezu den von gewissen gebräuchlichen galvanischen Säulen. G. Manoeuvrier bestimmte die Spannung einer mit Meerwasser Angefeuchteten Säule, in der 3% Kupferhaltiges Aluminium auf Kupfer und wiederum 6% Kupferhaltiges Aluminium auf Kupfer folgte, zu 0,505, 0,486 und 0,488 Volt; liess er das reine Kupfer weg und bildete er die Säule nur aus den beiden Legierungen (und Meerwasser), so ging allerdings die Spannung auf 0,4 Volt zurück. Da diese Kräfte im geschlossenen Bogen wirken und keinen erheblichen Widerständen begegnen, müssen ihre Wirkungen sehr beträchtlich sein. Auf diese Weise vermag die Elektrizität mitzuwirken an der Zersetzung von Aluminiumgegenständen, die benetzt werden von einer Flüssigkeit, welche das Aluminium mit oder ohne Hilfe der atmosphärischen Gase anzugreifen vermag. Schliesslich zeigt Ditte, dass zu den mannigfaltigen Feinden des von irgend welchem schützenden Ueberzuge entblössten Aluminiums als ein die Erhaltung der Gefässe sehr gefährdender Umstand noch die Reinigung hinzutritt. Hierzu sind saure Flüssigkeiten, die ja auch die fetten Substanzen nicht annehmen, an sich nicht geeignet, noch weniger aber alkalinische, die dem eben erwähnten Zwecke sehr dienlich wären, denn diese greifen nicht nur das Metall im kalten und noch stärker im warmen Zustande an, sondern sie schlüpfen auch an Stellen, von denen sie nicht wieder vertrieben werden können, nämlich unter alle um- oder zurückgeschlagenen Blechteile und in jeden Spalt oder zufällige Rauhigkeit. Dort werden sie zurückgehalten durch Flächenadhäsion und Kapillarkräfte und nagen am Aluminium, wobei sie Thonerdeklümpchen bilden, die von Natronaluminat durchtränkt bleiben u.s.w.; da Luft und Feuchtigkeit in diese Schlupfwinkel einzudringen vermögen, dauert in ihnen die Oxydation langsam und heimlich an und zerstört nach und nach das Metall. Doch sogar die mechanischen Reinigungsweisen, das Waschen und Reiben mit kaltem oder warmem Wasser und mit feinem Sande, deren Wirkungen an sich als ungenügende zu bemängeln sind, haben für die Erhaltung der Gefässe Uebelstände im Gefolge. Sie sind besonders schwierig in allen winkligen Partien auszuführen, und vermag sich da der feine Sand oft Schlupfwinkel zu schaffen, in die alkalinische Flüssigkeiten nachdringen und fette Substanzen oder mit Keimen und Bazillen aller Art beladene Speisereste verschleppen können. So fand sich z.B. unter den Aluminiumblättern, die den Deckelring der Soldatennäpfe festhalten, eine ganze Füllung von erdiger Masse und organischen Stoffen. Solche Ablagerungen mögen ebenso wie eine dünne Fettschicht auf der ganzen Aluminiumoberfläche die Erhaltung der Gefässe ungemein begünstigen, indem sie die Gefässwände vor den chemischen Angriffen der Flüssigkeiten schützen, aber sie stellen dafür ernstliche Missstände dar in Bezug auf Hygieine und Sauberkeit. In Erwägung aller angeführten Eigenschaften wird man fernerhin gut thun, die Verarbeitung des Aluminiums zu Geräten auf solche zu beschränken, die durch die Umstände beim Gebrauch nicht leicht gefährdet werden. Diese Warnung Ditte's vor der Verarbeitung des Aluminiums zu allerlei Geräten, die wegen der Natur ihres Metalls sich den Umständen nicht gewachsen zeigen, hat nun keinen Geringeren als den berühmten Chemiker Henri Moissan zum Widerspruche veranlasst. In der nächsten Sitzung der Akademie legte auch er Gefässe vor, die beim Expeditionscorps auf Madagaskar mehrere Monate lang im Gebrauch gewesen waren und sich zwar voller Beulen und geschwärzt, aber noch heil und verwendungsbereit erwiesen, verlas eine grosse Reihe von Zeugnissen, in denen die Truppenteile jenes Corps ihre grosse Zufriedenheit mit den Aluminiumgeräten aussprachen, und schrieb die Mängel im allgemeinen den reichlichen Verunreinigungen an Eisen und Silicium zu, mit denen die 1893 hergestellten Aluminiumbleche noch behaftet gewesen seien, während das jetzt verwandte Produkt viel reiner sei; ausserdem möchte ein Zusammentreffen ungewöhnlich ungünstiger Umstände die Schuld tragen an der schnellen Zersetzung der von Ditte das vorige Mal vorgelegten Gefässe. Für Trink-, Ess- und Kochgeschirre empfehle sich das Aluminium ungemein wegen seiner Leichtigkeit, wegen der Ungiftigkeit seines Oxydes und wegen der leichten Prägbarkeit, die alle Lötarbeit unnötig mache; diesen Vorzügen gegenüber erscheine die chemische Empfindlichkeit als ein untergeordnetes Uebel, das um so weniger das Urteil beeinflussen dürfe, als der von ihr hervorgerufene dünne Ueberzug von Thonerde, sowie der von Fett den Geräten zum Schutz diene. Wesentliche Vorzüge besässen die Aluminiumgefässe insbesondere gegenüber den bisher gebräuchlichen aus Weissblech, die schon wegen der Rostbildung unleidig seien, deren Verzinnung oft Bleivergiftungen verschulde und bei denen alle Lötstellen den chemischen Zersetzungen die gewünschten Angriffspunkte böten. Seine eigene Küche sei seit drei Jahren mit Kasserollen und sonstigen Gefässen aus Aluminium ausgestattet, die sich sehr gut bewährt hätten. Den Widerspruch einer solchen Autorität durfte Ditte natürlich nicht unbeachtet lassen; in der Sitzung vom 17. April hielt er sein Urteil in vollem Umfange aufrecht. Wenn Moissan meine, dass nur die reichlichen Beimengungen von Eisen und Silicium die Schadenstifter seien, so befinde er sich damit im Irrtume; auch wären die zu den Versuchen benutzten Stücke von Aluminiumblech, an denen er den Gang der Zersetzung demonstriert habe, nicht etwa vor längerer Zeit fabriziert worden, sondern seien moderne Produkte und stammen aus der von Moissan selbst als beste empfohlenen Bezugsquelle. Jedenfalls übten metallische Beimengungen einen unheilvollen Einfluss aus, was erkläre, dass über die aus ganz reinem Aluminiumbleche hergestellten Feldflaschen niemals und von keiner Seite geklagt worden sei; alle anderen Gefässe zur Feldausrüstung würden aber aus Legierungen mit 3 oder mit 6% Kupfer verfertigt. Seine Aufgabe sei auch nicht gewesen, über die Dauer und Haltbarkeit der Aluminiumausrüstungsgegenstände ein bestimmtes Urteil abzugeben, und liege es ihm ferne, der Militärverwaltung die Verwendung des Aluminiums abzuraten, da in diesem besonderen Falle die Leichtigkeit des Metalls von ganz erheblichem Werte sei; die Gewichtsersparnis in der Ausrüstung des Feldsoldaten durch Aluminiumgeräte an Stelle solcher aus schwereren Materialien komme ja entweder der Krafterhaltung des Mannes oder der Vermehrung seiner Patronenzahl zu gute. Deshalb habe er, Ditte, sich darauf beschränkt, der Militärverwaltung Vorschläge zu machen, die bezwecken, die mechanische Reinigung der Gefässe zu erleichtern und die chemische Zersetzung zu verzögern, nämlich die Gefässe ohne spitze und enge innere wie äussere Winkel und Ecken zu gestalten, ferner Nietbleche, Umfaltungen oder Umschläge des Bleches, sowie Randreife möglichst zu vermeiden und die Gefässe nur aus einer einheitlichen Legierung zu verfertigen. Die Erfahrungen, die er selbst mit Küchengeräten gemacht habe, könne er im Gegensatze zu Moissan nicht als erfreulich bezeichnen, denn es stelle sich immer bald der fettige, unappetitliche Ueberzug ein, der auch in hygieinischer Beziehung sehr bedenklich sei; ihn wiesen auch die von Moissan der Akademie als Belegstücke guter Erhaltung vorgelegten Gefässe auf, die auf Madagaskar benutzt worden waren. Dieser Ueberzug lasse sich sauber nur entfernen durch gründliches Aufwaschen mit sodahaltigem Wasser, aber alkalinische Flüssigkeiten dieser Art seien eben die schlimmsten chemischen Feinde des Aluminiums. O. L.