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Nur wenige Metalle blicken auf eine so bewegte, lange und vor allem vielfältige Geschichte zurück, wie Kupfer und die Legierungen aus Kupfer. Neben Messing, was gern auch als eines der ältesten Materialien bezeichnet wird, hat auch Bronze in unserer Geschichte einen hohen Stellenwert als Wegbegleiter des technischen Fortschrittes. Schon vor mehr als 5000 Jahren entwickelten die Menschen die Fähigkeit, Bronze herzustellen und zu verarbeiten. Doch auch heute noch hat Bronze eine wichtige Bedeutung, vor allem, wenn es um Klingelschilder für Ihre neue Türklingel geht. Nein, das ist nur Spaß. Natürlich können Sie bei uns Klingelschilder aus Bronzeguss erwerben, aber die herausragende Bedeutung hat Bronze dann doch eher in der Nachrichten- und Datenübertragung, in der Messtechnik, in der Unterhaltungsindustrie, der Haushaltselektronik und in der Automobilindustrie. Wir stellen Ihnen das tolle Material heute genauer vor.

Bronze – Legierung aus Kupfer und Zinn

Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn. Das Material hat eine warme weiche Farbe und hat dadurch eine ganz wunderbare Ausstrahlungskraft. Daher ist Bronze besonders auch für das Kunsthandwerk und die bildende Kunst interessant. Doch es ist kein reiner Werkstoff nur für die Herstellung von Kunst- oder Schmuckgegenständen. Bronze weist durch seinen Anteil an Zinn eine hohe Festigkeit auf, ist verschleißfest und beständig gegen Korrosion. Ist der Zinngehalt nicht gar so hoch, überzeugt das Material durch seine hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität. Außerdem verfügt das rötlich-braune Material über ganz hervorragende Feder- und Gleiteigenschaften sowie eine enorme Dauerschwingfestigkeit. Viele Glocken in Kirchen sind aus Bronze gefertigt.

Zusammensetzung von Bronzen

Bronze ist eine Legierung aus den beiden Hauptbestandteilen Kupfer (Cu) und Zinn (Sn). Technisch bzw chemisch betrachtet, sind aber alle Legierungen aus Kupfer mit anderen Metallen wie Blei oder Beryllium, Bronzen. Ausgenommen davon ist nur das Metall Zink, welches zusammen mit Kupfer die Legierung Messing ergibt und nicht zu den Bronzen gezählt wird. Alles über das Material Messing können Sie ein unserem Blogbeitrag Messing – Geschichte und Verwendungsmöglichkeiten nachlesen. Am häufigsten verwendet und somit umgangssprachlich mit Bronze gemeint, sind aber die Zinn-Bronzen. Neben den Zinnbronzen, mit denen wir uns in diesem Artikel hauptsächlich beschäftigen werden, gibt es unter anderem folgende weitere Bronzen:

Name Komponenten neben Kupfer Eigenschaften Verwendung
Aluminiumbronze

 

5 bis 10 Prozent Aluminium Sehr elastisch und zäh, korrosionsbeständig Schiffspropeller, Waagebalken und Federbleche
Bleibronze

 

Bis zu 26 Prozent Blei Meerwasserbeständig, leicht magnetisch, elastisch, verschleißfest Antike Münzbronze, Verbund- und Formgusswerkstoffe, Lagermetalle
Berylliumbronze (häufig auch Berylliumkupfer)

 

 2 Prozent Beryllium Sehr hart, giftig, teilelastisch Vor allem für Federn und Uhren
Konstantan 40 Prozent Nickel Leitfähigkeit ohne Temperaturabhängigkeit Elektrische Widerstände
Korinthisches Erz

 

Je 1-3 Prozent Gold und Silber, teils Arsen oder Eisen, wenig Zinn Patinaeffekt schwarz Statuen und Luxusartikel in der Antike, heute nicht mehr verwendet
Leitbronze

 

Magnesium und Cadmium, etwas Zink Elektrische Leitfähigkeit wie Kupfer, aber zugfester Starkstromanlagen, Freileitungen
Manganbronze

 

12 Prozent Mangan Hitzebeständig und korrosionsbeständig Elektrische Widerstände
Phosphorbronze

 

7 Prozent Zinn und etwa 0,5 Prozent Phosphor hohe Dichte und dadurch sehr hohe Festigkeit Achsenlager, Gitarrenseiten, zähfeste Maschinenteile
Rotguss Insgesamt zwischen 10 und 20 Prozent Zink, Zinn und Blei Gute Gießbarkeit und Gleiteigenschaften, korrosionsbeständig Armaturen, Kunstgegenstände, Gleitlager
Siliciumbronze 1 bis 2 Prozent Silicium Hohe Leitfähigkeit, extrem beanspruchbar (mechanisch und chemisch) Verschiedene Einsatzgebiete in der chemischen Industrie, Oberleitungen, Schleifkontakte

Exkurs in die Geschichte der Bronze

Die Verwendung von Bronze im Gegensatz zu reinem Kupfer hat sich in der Geschichte der Metallurgie schon sehr früh durchgesetzt. In der Zeit zwischen 2200 und 800 v. Chr. war es sogar das dominierende Material in quasi allen menschlichen Kulturen. Der Zeitraum, ein ganzes Zeitalter, hat man nach der Legierung benannt. Die Bronzezeit ist sicherlich jedem von Ihnen ein Begriff. In der Bronzezeit wurde die Legierung aber vor allem im Gussverfahren hergestellt. Die zweite Verarbeitungsform, das Warmwalzen und Strangpressen, wurde erst nach dem Ersten Weltkrieg bekannt. Beide Verarbeitungsarten werden wir im Weiteren noch genauer erläutern.

Der Fund der über 3600 Jahre alten bronzenen Himmelsscheibe von Nebra in Sachsen-Anhalt ist von besonderer kulturhistorischer Bedeutung. Sie stellt den frühesten Beleg für die Herstellung und Verwendung von Bronze als Werkstoff in unseren Breiten dar. Die ältesten Bronzegegenstände (um 3500 v. Chr. ) entdeckten Archäologen in ägyptischen Gräbern. Auch aus dem Reich der Sumerer (um 3000 v. Chr.), Indien und China sind Bronzegegenstände entdeckt worden. Es handelt sich bei den Bronzefunden vor allem um Schwerter, Münzen, Schmuck, Helme und Schilde, aber auch Spiegel und Öllampen sowie Werkzeug wie Äxte und Sicheln fertigte man aus Bronze. Und nicht zu vergessen, die vielen Bronzestatuen, die in der griechischen und römischen Antike gefertigt wurden.

Herleitung des Wortes Bronze

Unser deutsches Wort Bronze ist die Ableitung des französischen bronze. Dies wiederum führt über das mittellateinische bronzium zurück auf das lateinische aes Brundusi oder aes Brundusium. Die Bezeichnung leitet sich von den antiken Werkstätten in Brindis in Italien ab. Eine andere etymologische Auslegung geht davon aus, dass sich das Wort vom griechischen brontesium, was soviel wie donnertönend heißt, ableitet und führt die Verwendung von Bronze also auf die Herstellung von Bronzeglocken zurück.

Bronze giessen mit der Hand

Herstellung von Bronze

Die für die Herstellung von Bronze notwendigen Kupfererze werden sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gewonnen. Zu einem großen Teil ist dies Kupferkies, das heißt, das Begleitgestein muss erst noch abgetrennt werden. Nach dieser Flotation (Schwimmaufbereitung) hat man Konzentrate von Erz mit einem Kupfergehalt von 20 bis 30 Prozent. Bronze wird in zwei unterschiedlichen Verfahren verarbeitet. Beim einen spricht man dann von Knetlegierungen, beim anderen von Gusslegierungen.

Bronze als Knetlegierung

Bronze als Knetlegierung findet in vielen Bereichen Anwendung. Das ist den Werkstoffeigenschaften zuzuschreiben. Diese Bronzen haben gute Festigkeitseigenschaften und eine gute Leitfähigkeit für Strom und Wärme. Sie sind gut biegbar, seewasserbeständig und sind gegen Korrosion gut gerüstet. Knetlegierungen kommen bei der Fertigung von Bändern, Blechen, Rohren, Drähten und Stangen zum Einsatz. Zunächst werden die Bestandteile geschmolzen, legiert und dann gegossen. Daran schließen sich dann die Prozesse der Warm- oder Kaltumformung sowie Glühprozesse an. Die Umformungen werden durch Walzen, Ziehen oder Strangpressen erreicht.

Bronze als Gusslegierung

Gusslegierungen zeichnen sich durch einen recht kurzen Prozess vom Rohstoff zum fertigen Teil aus. Fertigungsteile aus dem Gussverfahren haben eine hohe Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Die Gestaltungsfreiheit im Gussverfahren ist enorm. Nach dem Schmelzen und Legierungen folgt in diesem Verarbeitungsverfahren der Guss. Gängige Gussverfahren sind der Sandguss, Strangguss, Vollformguss, Schleuderguss oder auch der Kokillenguss.

Bronze im ständigen Kreislauf des Recyclings

Bronze kann man, ohne dass sie an Qualität verliert, beliebig oft recyceln. Die Wiederverwertung ist schon seit Jahrtausenden ein fester Bestandteil des Umgangs mit der Legierung. Das Material zählt somit zu den Werkstoffen, die besonders dabei helfen, Energie zu sparen. Bei der Wiederverwertung entfällt der kosten- und arbeitsintensive Aufwand des Abbaus der Primärrohstoffe, deren Aufbereitung und  Transport. Außerdem ist der Energieeinsatz beim Einschmelzen und Neuverarbeiten nur ein Bruchteil von dem der Erstgewinnung aus den Konzentraten.

Klingelschild Bronzeguss

Anwendungsbeispiele für Bronze

Die Anwendungsbereiche für Bronze sind so vielfältig wie das Material. Einige von ihnen wollen wir Ihnen kurz noch mit auf den Weg geben. Dabei unterscheiden wir wieder in Knet- und Gusslegierungen.

Knetlegierungen werden häufig für Federn, Schrauben, Muttern und Bolzen in der Elektronik und Elektrotechnik verwendet. Auch Rohre und Behälter in der chemischen Industrie und Papierindustrie werden aus der Legierung CuSn4 hergestellt. Eine Knetlegierung mit einem höheren Zinngehalt ist das CuSn6. Diese findet ihre Anwendung beispielsweise in Drahtgeweben und Membranen, Zahnrädern, Buchsen und in der Relais- und Steckertechnik. Die Legierung mit einem einprozentigem Anteil von Aluminium wird für Kondensatorrohre genutzt.

Gusslegierungen bieten eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten. Sie finden sich im Maschinenbau, im Automobil- oder Schiffbau. Auch im Druckereiwesen, in der Papierherstellung und sogar in der Nahrungsmittelindustrie. Kennen Sie vielleicht die italienischen traditionellen Pasta-Hersteller? Viele von ihnen arbeiten noch mit uralten Bronzegussformen und zaubern mit deren Hilfe die vielfältigsten Formen der beliebten Nudeln. Fast alle Armaturen- und Pumpengehäuse in der Industrie und im Handwerk sind aus Gusslegierungen gefertigt. Unsere Klingelschilder sind im Übrigen auch aus Bronzeguss gefertigt. Fernab von der wirtschaftlichen und industriellen Nutzung ist der Bronzeguss aber vor allem in der Kunst zu einer großen Bedeutung gekommen. Kirchenglocken, Statuen und Skulpturen aus dem glänzendem Material überdauern schon Jahrhunderte, ach Jahrtausende!

 

Das Material Bronze – Eigenschaften und Verwendung
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