Lithium

Metallurgie

Chemisches Element, Symbol Li, Alkalimetall, Leichtmetall.

Wegen seiner geringen Dichte wird Lithium als Legierungselement für ultraleichte Magnesiumwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, zum Beispiel Guss- und Knetwerkstoffe mit 14 % Li, Rest Mg, desgleichen für Aluminiumwerkstoffe, die 2 bis 4 % Li enthalten, für den Feinguss. Außerdem hat Lithium eine sehr hohe Sauerstoff- und Wasserstoffaffinität, sodass es vielfach auch als Desoxidationsmittel bei Kupferguss und verschiedenen Kupferlegierungen dient. Da Lithium wegen seiner geringen Dichte (sie beträgt rund halb so viel wie die des Wassers) im Metallschmelzen aufschwimmen würde, muss es in einer Folie oder Tube aus dem zu legierenden Grundmetall verpackt und mittels Tauchglocke in die Schmelze eingebracht werden. Außerdem ist Lithium an der Luft sehr reaktionsfreudig und zersetzt Wasser, wenn auch weniger stürmisch als andere Alkalimetalle. Für Desoxidationszwecke liefert die Schmelzmittelindustrie in Tuben oder Patronen verpacktes Lithium in verschiedenen Dosierungen, die vor Gebrauch auf etwas über 100 °C anzuwärmen sind, um alle Feuchtigkeit zu beseitigen. Zur Desoxidation von Kupferschmelzen rechnet man mit einem Zusatz von etwa 10 g/100 kg Cu. Lithium hat den Vorzug, die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer nur wenig zu beeinflussen, und wird deshalb als Desoxidationselement für Leitkupferguss verwendet, (Kupferguss).

Mit dem Zusatz von Lithium in Kupferschmelzen können folgende Reaktionen auftreten:

2Li + Cu2O → 2Cu + Li2O (1)

Li + H → LiH (2)

LiH + Cu2O → 2Cu + LiOH (3)

2Li + H2O → Li2O + H2 (4)


Die Reaktion (1) ist die Desoxidation von Kupfer-(I)-oxid (Cu2O) und die Reaktion (2) eine Entgasung, das heißt die Entfernung von Wasserstoff durch Hydridbildung. Mit der Reaktion (3) erfolgt auch eine Desoxidation des Kupfer-(I)-oxids, verbunden mit einer Umsetzung des Lithiumhydrids in Lithiumhydroxid, das sich ebenso leicht von der Kupferschmelze trennt wie Lithiumoxid (Li2O); beide (Li2O und LiOH) bilden eine gut abziehbare Schlacke. Die Reaktion (4) kann beim Gießen einer lithiumdesoxidierten Schmelze auftreten, wenn die Schmelze noch einen relativ hohen Lithiumüberschuss enthält, der mit der Luft- oder Formfeuchtigkeit reagieren kann, sodass Wasserstoff frei werden kann, der die Schmelze erneut begast.

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