Bronze

Bronze ist Kupfer, legiert mit etwas Zinn, meist etwa einem Zehntel. Sie ist härter als Kupfer, schmilzt bei niedrigerer Temperatur und füllt eine Form gut aus; seit dem 4. Jahrtausend v. Chr. gab sie einem ganzen Zeitalter von Werkzeugen, Waffen, Gefäßen und Statuen ihren Namen.

Was es ist

Bronze ist eine Legierung, ein Metall aus zwei oder mehr Elementen, hier vor allem Kupfer mit einem kleineren Anteil Zinn; das klassische Rezept sind etwa neun Gewichtsteile Kupfer auf einen Teil Zinn. Erhaltene antike Gegenstände enthalten etwa zwei Drittel bis 95 % Kupfer, manchmal auch andere Metalle wie Arsen, Blei oder Zink.

Zinn macht Kupfer härter, sodass eine Klinge die Schneide besser hält. Bronze schmilzt über einen Temperaturbereich um 950 °C, je nach Zinngehalt, reines Kupfer dagegen bei 1.085 °C; die niedrigere Temperatur erreicht ein Holzkohlefeuer mit Blasebalg leichter. Flüssige Bronze fließt außerdem gut in eine Form.

Wie es funktioniert

Reines Kupfer besteht aus Kristallen, deren Atomlagen leicht übereinander gleiten; deshalb lässt es sich biegen und verbeulen. Zinnatome sind größer. In das Kupfer eingestreut, verklemmen sie diese Lagen, sodass sich das Metall schwerer verbiegen und verbeulen lässt. Kaltes Hämmern härtet es weiter, sodass man eine Bronzeklinge gießen und dann an der Schneide durch Hämmern härten konnte.

Rohstoffe des bronzezeitlichen Handels: ein „Ochsenhautbarren“ aus Kupfer mit vier Griffen und Stücke von Zinn.

Der Zinngehalt bestimmt, wofür sich das Metall eignet. Bronze mit etwa 10 % Zinn war der Standard für gegossene Werkzeuge und Waffen; weichere Bronze mit etwa 6 % wurde zu Blech gehämmert. Glockenbronze hat mehr als 20 % Zinn: Sie ist hart und klingt gut, zerbricht aber, wenn sie fällt. Zu viel Zinn macht jede Bronze spröde.

Kupfer- und Zinnerze kommen selten am selben Ort vor. Kupfer wurde in vielen Gegenden abgebaut, auf Zypern besonders reichlich; Zinn kam aus weit weniger Regionen, etwa aus Cornwall, dem Taurusgebirge und Afghanistan oder seiner Nachbarschaft. Bronze hing deshalb an langen Handelswegen, und ein Ausfall der Zinnversorgung konnte die Herstellung weit entfernt zum Stillstand bringen.

Eine zweiteilige Steinform: Geschlossen bilden die beiden Hälften das Beil, das Metall wird am schmalen Ende eingegossen.

Einfache Formen wie Flachbeile goss man in offene Formen oder in zweiteilige Formen aus Stein oder Ton. Hohle oder fein gearbeitete Stücke ließen sich im Wachsausschmelzverfahren herstellen. Der Gießer modellierte den Gegenstand in Wachs über einem Tonkern, setzte Wachsstäbe an, aus denen der Eingusskanal wurde, und umhüllte alles mit feinem Ton. Beim Brennen der Form schmolz das Wachs heraus. Die in die heiße Form gegossene Bronze füllte den Raum, den das Wachs hinterlassen hatte, und nach dem Abkühlen wurde die Form zerschlagen. Kunstgießereien arbeiten bis heute so: Sie gießen die Bronze bei weit über 1.000 °C in eine Form, die vorher auf mehrere hundert Grad erhitzt wurde, damit sie nicht reißt.

Wie man sie herstellt

Bronze gießen heißt, mit Metall von über 1.000 °C umzugehen. Lernen Sie es in einem Gießkurs oder einer Schulwerkstatt bei einem erfahrenen Gießer, bevor Sie es anderswo versuchen. Die folgenden Schritte beschreiben einen kleinen Guss im Wachsausschmelzverfahren.

Das Modell formen. Formen Sie einen kleinen Gegenstand aus Gusswachs, massiv und nirgends dicker als ein Finger. Setzen Sie an der dicksten Stelle einen Wachsstab und einen Wachstrichter an: Daraus wird der Eingusskanal.

Einbetten. Setzen Sie den Wachstrichter auf einen Gummi-Gusskegel, stülpen Sie eine Stahlküvette darüber und füllen Sie sie mit einer für den Bronzeguss verkauften Einbettmasse aus Gips und Quarz; nach dem Abnehmen des Kegels bildet der Trichter die Eingussöffnung. Halten Sie sich beim Anrühren, Abbinden und Trocknen genau an die Angaben des Herstellers: Jedes System hat seine eigenen.

Ausschmelzen. Erhitzen Sie die Form kopfüber in einem Brennofen nach dem für die Einbettmasse vorgeschriebenen Brennplan, damit das Wachs ausläuft und die Form völlig trocken ist. Gießen Sie, solange sie heiß ist: Eine kalte oder feuchte Form kann reißen oder das Metall herausschleudern.

Das Metall schmelzen. Verwenden Sie fertige Gussbronze (Kupfer mit etwa 10 % Zinn) oder wiegen Sie sauberes Kupfer und Zinn im Verhältnis 9 zu 1 ab. Schmelzen Sie es in einem Ton-Graphit-Tiegel in einem Ofen mit Gebläse, geben Sie beim eigenen Legieren das Zinn zuletzt zu und ziehen Sie die Schlacke ab.

Gießen und nacharbeiten. Heben Sie den Tiegel mit geeigneten Zangen und gießen Sie in einem gleichmäßigen Strahl, bis der Trichter voll ist. Abkühlen lassen, die Form abschlagen, den Kanal absägen, dann feilen, ziselieren und polieren.

Sicherheit. Flüssiges Metall verursacht schwere Verbrennungen und Brände. Tragen Sie Schutzkleidung gegen Metallspritzer, einen Gesichtsschutz über einer Schutzbrille, Gießerhandschuhe und -stiefel, die Hose über den Stiefeln, damit kein Metall hineinläuft, und halten Sie Zuschauer fern. Alle Werkzeuge, Formen und Barren müssen völlig trocken sein: Ein Tropfen Wasser unter flüssigem Metall verdampft schlagartig und schleudert es heraus. Über trockenem Sand gießen, nie über Beton, und im Freien oder unter starker Absaugung arbeiten. Nie Schrott unbekannter Zusammensetzung schmelzen: Messing gibt Zinkdämpfe ab, und manche alten Legierungen enthalten Blei oder andere giftige Metalle. Einbettmasse und zerschlagene Formen setzen Quarzstaub frei: nass oder unter Absaugung anrühren und ausformen und einen zertifizierten, dicht sitzenden Atemschutz gegen feinen Quarzstaub tragen.

Geschichte und Entwicklung

Mit Arsen legiertes Kupfer wurde auf dem iranischen Hochland hergestellt, an Fundorten wie Tal-i Iblis, um 3800 bis 3400 v. Chr. Arsenkupfer ist hart, seine Dämpfe sind jedoch giftig. Die älteste bisher bekannte Zinnbronze ist eine Folie aus Pločnik in Serbien, die ihre Ausgräber auf etwa 4650 v. Chr. datieren, auch wenn der Fundzusammenhang angezweifelt wurde; sie wurde vermutlich aus einem Erz erschmolzen, das beide Metalle schon enthielt. Im Vorderen Orient lässt man die Bronzezeit um die Mitte des 4. Jahrtausends v. Chr. beginnen, zunächst vor allem mit Arsenkupfer; Zinnbronze wurde dort im 3. Jahrtausend zur üblichen Legierung. In China begann die Bronzezeit im frühen 2. Jahrtausend v. Chr.

Ein Ritualkessel der Shang-Zeit vom Typ ding. Chinesische Gießer gossen solche Gefäße in Formen, die aus vielen Tonteilen zusammengesetzt waren.

Das Wrack von Uluburun, das um 1300 v. Chr. vor der Südküste der Türkei sank, zeigt den Umfang dieses Handels. Sein Laderaum barg etwa 10 Tonnen zyprisches Kupfer, darunter rund 350 Ochsenhautbarren, und rund eine Tonne Zinn, ungefähr das Verhältnis zehn zu eins der Bronze. In China ließen die Höfe der Shang und Zhou Ritualgefäße für Opfer und Gräber gießen, in einem Verfahren mit Teilformen, das anderswo kein Gegenstück hatte.

Um 1200 v. Chr. unterbrachen Kriege und Wanderungen im östlichen Mittelmeerraum viele Handelswege; eine Erklärung lautet, dass Zinn knapp wurde, doch die Befunde sind von Region zu Region verschieden. Eisen, dessen Erz fast überall vorkommt, ersetzte die Bronze nach und nach bei Werkzeugen und Waffen, je besser die Schmiede es zu verarbeiten lernten. Bronze blieb in Gebrauch für Glocken, Statuen, Spiegel, Münzen und Schiffsbeschläge, heute auch für Lager, Federn und Teile, die dem Meerwasser widerstehen müssen.