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Inhaltsverzeichnis.

Seite   

Einleitung.   2

Historisches  zur Bronze.  3

  Überblick zur Verwendung von Kupfer und Zinn in der Antike.  10

Begriffsbestimmung  der Bronze.  11

Charakteristik  der die Legierung Bronze bildenden Metalle Kupfer und Zinn.  15

Das  Legierungsmetall Kupfer.  15

Das  Legierungsmetall Zinn.  18

Die  Legierungselemente Phosphor, Zink, Blei, Nickel, Eisen und andere Elemente.  22

Die  industrielle Herstellung und Behandlung der Zinnbronzen.  23

Knetlegierungen.   23

Gusslegierungen.   24

Kurzer  allgemeiner Überblick zum gegenwärtigen Bronzeeinsatz.  25

  Überblick zu den gängigen, genormten Kupfer-Zinn-Knet- und Gußlegierungen.  26

Anwendungsbeispiele  für Bronzen.  27

Literaturempfehlungen  zur Bronze.  28

Vita  des Autors.  31

Ver  öffentlichungen des Autors.  32

Abstract   35

Im Beitrag wird die aus dem einzig rot aussehenden Buntmetall Kupfer mit dem zu der Gruppe der sieben Metallen der Antike gehörenden silbrig schimmernden Zinn entstehende Bronze betrachtet.

Behandelt werden die Begriffsbestimmung der Bronze, die Charakteristik der die Legierung Bronze bildenden Metalle Kupfer und Zinn, außerdem ist Bedeutsames zu diesen beiden Elementen in Thesen gefaßt. Vermittelt wird auch die Bedeutung der Legierungselemente Phosphor, Zink, Blei, Nickel, Eisen und einiger anderer Elemente für den Gebrauchswert der Zinnbronzen. Ebenso wird ihre industrielle Herstellung und Behandlung kurz dargestellt. Zum Inhalt gehört gleichsam ein Überblick zur Verwendung von Kupfer und Zinn in der Antike und Gegenwart. Eingebunden in diese Publikation ist auch eine kurze Übersicht zu den gängigen, genormten Kupfer-Zinn-Knet- und Gußlegierungen. Überdies werden in dieser Veröffentlichung dem Leser auch einige Literaturempfehlungen zur Bronze gegeben.

Der Gebrauch der Bronze ist uralt, ihre Herstellung reicht bis in die ältesten Zeiten hinauf und erforderte sowohl für Geräte und Waffen sowie Schmuck und Kunstartikel mannigfache Erfahrungen. Gefundene Pfeilspitzen weisen auf die Verwendung von Zinn in Bronzen um 4000 v. u. Z. hin. Solche enthielten bisweilen auch Blei, eine zu dieser Zeit rein zufällige Beimischung bzw. als Verunreinigungen auch die Metalle Zink, Eisen, Silber. Alte indische Bronzen haben sogar bis acht Prozent Eisen, altjapanische ebenso Anteile von Silber, Gold. Zur Bronze kam es, als die Erzkünstler nach Wegen suchten, das schwer schmelzbare Kupfer brauchbarer zu machen. Erzielt wurde es mit den zur Verfügung stehenden Metallen und Erzen. Wo Zinn fehlte, nutzten sie auch Blei-, Zink-, Antimon- oder Arsenerze [1]. Mittels Gießen entstanden Metallartikel bedeutend schneller, einfacher, in nur einem Arbeitsgang [2].

Genutzt wurde Bronze früh von Assyrern, Chinesen, Babyloniern, Indern, Persern, Ägyptern. Letztere stellten sie 2000 [3] bzw. um 1500 v. u. Z. [4] her. Aus allen diesen Kulturen sind Bronzeerzeugnisse überliefert [3], wie Nadeln, Pinzetten, Äxte, Beile, Sicheln, Keile, Reife, Armspiralen, Wendelringe etc. [4]. Zur Meisterschaft entwickelte sich das Bronzegießen in China um 1550 v. u. Z. Nachweislich wurde es da ab 1500 v. u. Z. mit höchstem Aufwand für Form, Dekoration, Beschriftung betrieben [5]. Über Bronze schreibt Homer (etwa im 8. Jh. v. u. Z.) in dem Poem des Krieges 'Ilias' und dem des Friedens 'Odyssee', speziell über den vom hüftlahmen Gott der Schmiede Hephaistos gefertigten Bronzeschild des Achilles [6]. Ihre schönste Ausbildung erfuhr die Bronze in Griechenland, wo seit der Mitte des 5. Jh. v. u. Z. gegossene Statuen entstanden. Am geschätzten war die Bronze von Korinth, Delos, Ägina [7].

Als bedeutsam von einst gelten zwei etwa zwei Meter große griechische Bronzestatuen, die 1972 auf dem Grund des Ionischen Meeres bei Riace gefundenen wurden. Mit ihnen werden die Grundregeln griechischer Kunst, die 'taxis' und der 'kosmos', sowie ihre unvergleichlichen antiken Meisterwerke, Zivilisation, Kultur belegt [*]. Welche enormen Bronzemengen es im Altertum (um 780 v. u. Z.) gab, darüber wird in [4] berichte. So soll ein assyrischer König in Mussasis 108 Tonnen Barren, 25.212 Schilde und Helme, 304.412 Schwerter, Bögen, Pfeile und andere Waffen wie auch eine 1.800 Kilogramm schwere Kupferstatue des Herrschers Argischti (Argišti, 8. Jh. v. u. Z.) erbeutet haben. Sehr viel Bronze (über 12.500 Kilogramm) sollen auch 292 v. u. Z. beim 30 Meter hohen Koloß von Rhodos verarbeitet worden sein [6].

Zu den bekanntesten antiken Bronzen zählen eine Quadriga von vor 2.000 Jahren in Venedig, die Reiterstatue des Kaisers Mark Aureli, der kapitolinische Dornauszieher, der Septimius Servus in Rom, die beiden Ringer, der schlafende Satyr in Neapel, der betende Knabe in Berlin, die vier Rosse aus byzantinischer Zeit (395-642) [1], [6], die Himmelsscheibe von Nebra (D) [8], der Sonnenwagen von Trundholm (DK) [9]. Aus dem Mittelalter (13. Jh.) ragt der 400 Tonnen bronzene Buddha der japanischen Pagode Todaidschi heraus [6].

[1] Meyers Lexikon, Bronze, Zweiter Band, Sp. 916/917, Leipzig: Bibliographisches Institut 1925. [2] Einsiedel, R.: Kunsthandwerkliche Kupferschmiedearbeiten, Leipzig: Fachbuchverlag 1988. [3] Schilling, M.: Glocken und Glockenspiele, Rudolstadt: Greivenverlag 1985.

[4] Lietzmann, K.-D.; Schlegel, J.; Hensel, A. Metallformung, Leipzig: Dt. V. f. Grundstoffindustrie 1983. [5] Wilsdorf, H.: Montanwesen - Eine Kulturgeschichte, Leipzig: Edition Leipzig 1987. [6] Spiridonov, A. A.: Kupfer in der Geschichte der Menschheit, Leipzig: Dt. Verl. f. Grunstoffindustrie 1982. [7] Meyers Konversations-Lexikon, Bronze, Dritter Band, S. 459/461, Leipzig: Bibliographisches Institut 1886. [8] Himmelsscheibe von Nebra, de.wikipedia.org/wiki/Himmelsscheibe_von_Nebra, 09.09.2010. [9] Sonnenwagen von Trundholm, de.wikipedia.org/.../Sonnenwagen_von_Trundholm, 09.09.2010. [*] de.wikipedia.org/wiki/Bronzestatuen_von_Riace; www.g26ch/italien_kunst_08.html, 09.09.2010.

- 4 -Bei der Himmelsscheibe, einer zwei Kilogramm schweren, mehrfach warmgeschmiedeten und wärmebehandelten Bronzeplatte mit Einlegeapplikationen aus unlegiertem Goldblech, handelt es sich um eine Bronze mit einem sehr geringen 2,5 % Zinnanteil und einen für die Bronzezeit typisch hohen 0,2 % Arsengehalt. Anhand der mit gefundenen, untersuchten zwei Bronzeschwerter, zwei Beile, einem Meißel, mehrerer Bruchstücke spiralförmiger Armreife und Holzresten, wird vermutet, daß sie etwa um 1600 v. u. Z. vergraben wurde. Ihr datiertes archäologisches Alter liegt vermutlich zwischen 2100 v. u. Z. bis 1700 v. u. Z. [1], [2]. Beim Sonnenwagen, dem Solvognen, handelt es sich um eine etwa 60 Zentimeter lange, aus gegossenen Bronzeteilen zusammengesetzte Skulptur aus der Zeit um 1400 v. u. Z. [3], [2].

Während die Zinnverwendung in China und Indien seit dem 3. Jt. v. u. Z., in Ägypten ab dem 2. Jt. v. u. Z. nachweisbar ist, erscheint es in Mitteleuropa (Schweiz, Schottland, Schweden, Irland, Pommern, Dänemark) um 1800 v. u. Z. Genauerere Datierungen sind schwer, weil aus dem Altertum nur wenige Zinngegenstände erhalten geblieben sind, da eine Vielzahl von ihnen durch Plünderungen der Kulturstätten der Antike verloren gingen, meist unansehnlich oder unmodern gewordene Stücke wieder eingeschmolzen wurden [4], [5], aber auch ein Teil materialbedingt auch durch Zinnpest zerfallen ist [4] bis [7].

Zinnerzeugnisse tauchen in der alten Welt erst wieder im 4. Jh. v. u. Z. in Form von sakralen Grabbeigaben auf. Ebenso wurde in der griechischen und römischen Kultur aus diesem Metall Zinn Tischgerät erschmolzen, die Technik des Verzinnens von Münzen, das Löten von bleiernen Wasserleitungen und Spiegeln entwickelt. Und durch Schriften des berühmten griechischen Arztes Hippokrates (460-370) ist belegt, daß Zinn das gesündeste Metall jener Zeit war und aus ihm folglich ärztliche Geräte und Instrumente daraus gefertigt wurden [8].

Echte Bronzen, sind bis auf die Beile von Non Nok Tha (Thailand) anfangs selten [8], denn die um 3000 v. u. Z. möglicherweise in Tepe Yahya bei Kerman (Iran) geschmiedete bronzene Messerklinge enthielt neben 1,1 % Arsen nur 3 % Zinn, ein Meißel 3,7 % Arsen, eine Ahle 0,3 %. Ob die Struktur der ältesten Bronzeobjekte mit Arsen, das weiches Kupfer (Brinellhärte 30) erst zur Bronze (Brinellhärte 120 bis 230) macht, bewusst hergestellt wurde oder zunächst immer nur eine glückliches Zufallsprodukt war [4], [7], ist bisher nicht eindeutig geklärt. Einen zur Härtung gerade ausreichenden Arsengehalt von 0,8 % weist eine frühe Ahle aus Çayönü (Ober-Mesopotamien) auf, während eine dort mit gefundene Nadel arsenfrei war. Nach [4] soll es auch Bronzen mit bis zu 12 % Arsenanteil gegeben haben. Ebenso sollen auch nickelhaltige Erze bewusst beigefügt worden sein [8].

Als sicher angenommen wird [4], daß bei den Churritern, Semitern, Hethitern, Sumerern, Assyrern, Juden, Ägyptern die Metallformung von Kupfer und der später vermutlich zufällig entdeckten Bronzen bekannt war und mit hoher Kunstfertigkeit betrieben wurde.

[1] Himmelsscheibe von Nebra, de.wikipedia.org/wiki/Himmelsscheibe_von_Nebra, 09.09.2010. [2] Bronze, de.wikipedia.org/wiki/Bronze, 09.09.2010.

[3] Sonnenwagen von Trundholm, de.wikipedia.org/.../Sonnenwagen_von_Trundholm, 09.09.2010. [4] Lietzmann, K.-D.; Schlegel, J.; Hensel, A. Metallformung, Leipzig: Dt. V. f. Grundstoffindustrie 1983. [5] Meyers Konversations-Lexikon, Bronze, 3. Band, Seiten 459/461, Leipzig: Bibliographischen Instituts 1886. [6] Einsiedel, R.: Kunsthandwerkliche Kupferschmiedearbeiten, Leipzig: Fachbuchverlag 1988. [7] Engels, S.; Nowak, A.: Auf der Spur der Elemente, Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie 1983. [8] Wilsdorf, H.: Montanwesen - Eine Kulturgeschichte, Leipzig: Edition Leipzig 1987.

- 5 -Im 3. bis 2. Jt. v. u. Z. kamen die Kupfer-Zinn-Legierung mit zumeist 10 % Zinn hinzu. So wurde im Königsfriedhof von Ur (Irak) und bei Kish (Iran) Bronzegeräte gefunden, die sowohl Arsen und Zinn enthalten. Zinngehalte von 12 % waren seltener, und ägyptische Bronzen hatten teils Zinngehalte von 2 bis 16 % [1]. Mit Normalbronze wurde eine Legierung bestehend aus 86,6 Kupfer, 6,6 Zinn, 3,5 Blei und 3,3 Zink um 1885 bezeichnet [2].

Warum Arsen schließlich durch das kostbare Zinn ersetzt wurde, ist bis heute noch unklar [1]. Womöglich spielte auch die Farbgebung von Arsen, das der Bronze ein silbriges Aussehen, und von Zinn, welches ihr ein goldenes Aussehen gibt [2], eine Rolle. Hinzuzufügen ist, Bronze ist mit 99 bis 90 Prozent Kupfer kupferrot oder dunkel rotgelb, mit 88 orangegelb, mit 85 rein gelb, mit 80 gelblichweiß, von da an weiß, bei 50 bis 35 grauweiß, bei noch geringerem Kupfergehalt wieder weiß und zinnähnlich [1], [3] bis [5]. Zur spürbaren Ablösung der Kupferlegierungen mit Arsen, Antimon, Silber, Blei durch Zinn kam es erst von 2500 bis 1500 v. u. Z. mit dem einsetzenden Fernhandel von Erzen und Metallen [1] bis [5].

Es war auch die Zeit, wo Schmelzer, Schmiede, Bronzearbeiter dieser frühen Zeit erkannten, daß sich zinnärmere Legierungen (< 6 %) noch kalt durch Hämmern härten bzw. zinnreichere (> 8 %, günstiger bis 13 %) besser schmelzen und gießen sowie in der Hitze (500 bis 600 °C) durch Schmieden bearbeiten und ebenso mit zunehmenden Zinngehalt (> 6 %), sinkendem Schmelzpunkt (< 850 °C) meist, da sie von Natur aus härter waren, weniger bis gar nicht kalt hämmern lassen. Aus der Empirie erwuchs die Erkenntnis, daß sich Bronzen mit Zinngehalten von 10 bis 14 Prozent kalt bearbeitbar sind, und diese Zusammensetzung wurde zur Regel [2].

Sehr zeitig war auch eine Hartbronze bekannt, die für Prägestempel und Feilen genutzt wurde. Von ihr ist nicht bekannt, wie die Härte (chemisch oder mechanisch) erzielt wurde [4]. Etwa ab 1300 v. u. Z. orientierte sich die Verwendung von Bronze insbesondere auf die Herstellung von Gegenständen (wie Gefäße, Münzen, Utensilien, Standbilder, Reliefs, Glocken, Waffen, Geschütze), welche zu diesem Zeitpunkt aus Eisen schwer oder gar nicht gegeben war [4]. Bronzegießer schufen stets Bestaunenswertes, so auch die Zarenkanone (die größte bronzene Feuerwaffe mit einem Kaliber von 82 cm) wie auch die 1735 gegossene größte Glocke der Welt (Höhe 6,14 m, Durchmesser 6,60 m, Masse 202 t) im Moskauer Kreml [3], [6].

Bronzen zu Münzen und Medaillen verarbeitet, enthalten fünf bis zwölf Prozent Zinn, die englische oft ein wenig Blei oder Zink, französische meist fünf Prozent Zinn. Spiegelmetall enthält etwa 30 bis 39 % Zinn, oft auch Zink, Arsen, Silber, Nickel, z. B. Teleskopspiegel aus 68,82 % Kupfer; 31,18 % Zinn, Hohlspiegel aus 69 % Kupfer und 28,7 % Zinn sowie mit 38,8 % Zinn; 2,2 % Zink; 1,9 % Arsen. Letzteres macht die Bronze dichter, fester, erhöht die Lichtreflektion und zeichnet sie durch weiße Farbe, höchste Politur aus [1], [7]. Auch Zusätze von etwa zwei Prozent Nickel, Platin oder Silber erhöhen das Bronzereflektionsvermögen [7].

Mit der Industrialisierung im 19. Jahrhundert nahm der Bronzebedarf speziell in Frankreich,

[1] Meyers Konversations-Lexikon, Bronze, 3. Band, Seite 459/461, Leipzig: Bibliographischen Instituts 1886. [2] Lietzmann, K.-D.; Schlegel, J.; Hensel, A. Metallformung, Leipzig: Dt. V. f. Grundstoffindustrie 1983. [3] Engels, S.; Nowak, A.: Auf der Spur der Elemente, Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie 1983. [4] Wilsdorf, H.: Montanwesen - Eine Kulturgeschichte, Leipzig: Edition Leipzig 1987. [5] Spittel, M.: Metalle im Altertum, Wiss. U. Fortschritt 15(1965), H. 10, S. 442.

[6] Spiridonov, A. A.: Kupfer in der Geschichte der Menschheit, Leipzig: Dt. Verl. f. Grunstoffindustrie 1982. [7] Meyers Lexikon, Zweiter Band, Bronze, Sp. 916/1917, Leipzig: Bibliographisches Institut 1925.

- 6 -Österreich, Deutschland, zu. Im Mittelpunkt standen Erzeugnisse wie Spiegel, Kaminvasen, Kaminvorsetzer, Ofenschilde, Kronleuchter, Spiegel, Blumenbecken, Arm-, Stand- sowie Wandleuchter, Standuhren, Teller, Wandteller, Lampen, Vasen, Bowlen, Kannen, Kassetten, Schreibintenour, Fahnenhalter, Türgriffe, Beschläge etc. Neben Gegossenem etablierte sich auch Gestanztes aus Bronze, was möglich wurde durch die Einführung von zinn- und zinkhaltigerer, dem Messing nahestehender, relativ weicher, preiswerter zu bearbeitenden Bronze. Hergestellt wurden aus diesem stanzbaren Material u. a. verzierte Gebrauchs- und Ziergeräte, wie Teekessel, Kaffemaschinen, Schlüsseln [1] bis [3].

Späte große Bronzearbeiten sind die krönende 8,30 Meter hohe, 35 (40) Tonnen [4], [5] schwere, vergoldete Skulptur Viktoria auf der von 1864 bis 1873 erbauten 66,89 Meter hohen Berliner Siegessäule, das 45,16 Meter hohe Monument El Ángel de la Independencia [6] mit der vergoldeten 6,70 Meter hohen, sieben Tonnen schweren Statue in Mexiko-Stadt beim Paseo de la Reforma, das Reitermonument Kurfürst Friedrich Wilhelm II. (1620-1688), der alte Fritz, Unter den Linden in Berlin, wofür lt. Rechnungen 524 Zentner Kupfer und Messing und 50 Zentner Zinn gekauft wurden [7], das 7,10 Meter hohe, rund 40 Tonnen schwere Karl-Marx-Monument, der Nischel, in Chemnitz [8]. Letztendlich gilt es hier auch das 68 Meter hohe, einhundert Tonnen schwere, aus 108 Segmenten bestehende US Marine Corps War Memorial aus Bronze in Brooklyn, New York, das breit als die berühmteste Bronzestatue in den USA und der Welt gilt [9], [10], [11], hier aufzuführen.

Und auch dies sollte noch ausgesprochen werden, mit der Verfügbarkeit der Bronze entwickelten sich sowohl die blanken Waffen, wie Äxte, Pfeile, Spieße, Speere, Lanzen, Schwerter, Dolche etc., wie auch die schützenden Teile der Bewaffnung, wie Helme, Schilde, Harnische, Panzerungen. Hergestellt wurden diese Waffen von Metallformern mit hohem Wissen und Können beim Umgang mit Bronzen. Schwertschmiede bzw. Schwertfeger waren es, die diese bronzenen Kampfwaffen über Jahrtausende hinweg weiterentwickelten [3], [10].

Da schon von diesen Waffenschmieden frühzeitig erkannt wurde, daß die Festigkeit von Bronzeklingen gesteigert werden kann, wenn sie warm behandelt und kalt hämmern werden, waren diese kaltverfestigten Bronzen bis in die 2. Hälfte des 1. Jahrtausends v. u. Z. noch härter als das aufkommende Eisen [3], [12]. Somit waren da die Bronzewaffen auch noch die entscheidenden blanken Waffen. Mit den aufkommenden Schusswaffen in der Mitte des 14. Jahrhunderts in Verbindung steht ein deutlicher Rückgang von diesen, ob aus Bronze, ob aus Eisen, Gusseisen bzw. Stahl. Dank der Bronzegießer und Waffenschmiede blieben blanke Jahrhunderts in Verbindung steht ein deutlicher Rückgang von diesen, ob aus Bronze, ob aus

[1] Meyers Konversations-Lexikon, Bronze, III. Band, S. 459/461, Leipzig: Bibliographischen Instituts 1886. [2] Meyers Lexikon, Zweiter Band, Bronze, Sp. 916/917, Leipzig: Bibliographisches Institut 1925. [3] Lietzmann, K.-D.; Schlegel, J.; Hensel, A. Metallformung, Leipzig: Dt. V. f. Grundstoffindustrie 1983. [4] Berliner Siegessäule, de.wikipedia.org/wiki/Berliner_Siegessäule, 06.09.2010. [5] Restaurierung der Berliner Siegessäule, mdr sachsenspiegel vom 02.09.2010. [6] El Ángel de la Independencia, de.wikipedia.org/…/ El_Ángel_de_la_Independencia, 06.09.2010. [7] Einsiedel, R.: Kunsthandwerkliche Kupferschmiedearbeiten, Leipzig: Fachbuchverlag 1988. [8] Karl-Marx-Monument, de.wikipedia.org/wiki/Karl-Marx-Monument, 18.09.2010. [9] US Marine Corps War Memorial,de.wikipedia.org/./United_States_Marine_Corps_War_Memorial, 6.9.10. [10] United States Marine Corps War Memorial ..., www.flickr.com/photos/wallyg/3655504025/, 06.09.2010. [11] The Marine Corps War Memorial, www.marines.mil/unit/barracks/pages/warmemorial.aspx , 06.09.2010. [12] Engels, S.; Nowak, A.: Auf der Spur der Elemente, Leipzig: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie 1983.