Klassifizierung und Eigenschaften von NE-Metallen

Klassifizierung von NE-Metallen

NE-Metalle (Nichteisenmetalle) werden in Schwermetalle, Leichtmetalle und Ultraleichtmetalle unterteilt. Im Allgemeinen sind NE-Metalle weich und besitzen eine geringe mechanische Beständigkeit. Ihre Eigenschaften lassen sich jedoch durch das Legieren mit anderen Metallen verbessern.

Zinn (Sn)

Zinn ist ein eher seltenes Metall in der Erdkruste und wird oft in Bergwerken gewonnen. Das am häufigsten industriell genutzte Zinnerz ist das Metalloxid in Form von Kassiterit. Die wichtigsten Merkmale sind:

• Farbe und Glanz: Reines Zinn ist sehr hell. Bei Raumtemperatur oxidiert es an der Außenseite und verliert seinen Glanz.
• Verformbarkeit: Bei Raumtemperatur ist es sehr geschmeidig und weich, in der Hitze jedoch zerbrechlich und spröde.
• Zinnpest: Unterhalb von -18 °C beginnt es sich zu zersetzen; dieser Vorgang wird als Zinnpest bezeichnet.
• Zinnschrei: Beim Biegen hört man ein knisterndes Geräusch, den sogenannten Zinnschrei.

Kupfer (Cu)

Kupfererze werden als gediegenes Kupfer, Sulfide (Kupfersulfid) oder Oxide (Cuprit) abgebaut. Die Merkmale sind eine hohe Dehnbarkeit (es können sehr feine Fäden gewonnen werden) und eine gute Schmiedbarkeit (Formbarkeit). Zudem besitzt Kupfer eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Zink (Zn)

Zink ist seit dem Altertum bekannt, konnte jedoch lange Zeit nicht von anderen Faktoren isoliert werden, weshalb es erst im 17. Jahrhundert in reinem Zustand gewonnen wurde. Die wichtigsten Mineralien bei der Gewinnung sind Zinkblende und Galmei.

• Korrosionsbeständigkeit: Es ist höchst resistent gegen Oxidation und Korrosion an der Luft und im Wasser, jedoch wenig resistent gegen Säuren und Salze.
• Wärmeausdehnung: Es hat den höchsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aller Metalle.
• Temperaturverhalten: Bei Raumtemperatur ist es spröde, zwischen 100 und 150 °C ist es jedoch sehr formbar.

Blei (Pb)

Blei erlangte bereits während der Römerzeit und verstärkt ab dem 19. Jahrhundert große Bedeutung. Das am häufigsten verwendete Bleierz ist Bleiglanz, welches aus Bleisulfid besteht. Die wichtigsten Merkmale sind:

• Beschaffenheit: Es ist formbar und weich.
• Oxidation: Frisch geschnitten ist es grauweiß und sehr hell. Es oxidiert leicht an der Luft und bildet ein basisches Karbonat, das es schützt.
• Säurebeständigkeit: Es widersteht Salzsäure und Schwefelsäure, wird jedoch von Salpetersäure und Schwefeldampf angegriffen.

Aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische und chemische Einflüsse hat Blei viele Anwendungen in reiner Form oder als Legierung: Herstellung von Farben, Beschichtungen für Rohre und Behälter sowie Schutz gegen nukleare Strahlung.

Aluminium (Al)

Aluminium ist das am häufigsten vorkommende Metall in der Natur. Industrielle Komponenten sind Lehm, Schiefer, Feldspat etc. Es wird in der Natur nicht in reinem Zustand, sondern kombiniert mit Sauerstoff und anderen Elementen gefunden. Das Erz, aus dem Aluminium gewonnen wird, heißt Bauxit; es besteht aus Tonerde und ist rötlich.

• Eigenschaften: Es ist sehr leicht und rostfrei, da es an der Luft eine schützende Oxidschicht bildet.
• Leitfähigkeit: Es ist ein guter elektrischer und thermischer Leiter. Es wird häufig für elektrische Leitungen verwendet, da es wenig wiegt.
• Verarbeitung: Es ist sehr formbar und dehnbar. Zur Verbesserung der Härte und Festigkeit wird es meist legiert.

Titan (Ti)

Titan ist ein Bestandteil fast aller vulkanischen Gesteine. Die Extraktion ist ein komplexer Prozess; die Mineralien, aus denen es gewonnen wird, sind Rutil und Ilmenit.

• Eigenschaften: Es ist ein weiches, silberfarbenes Metall, das Oxidation und Korrosion besser widersteht als Edelstahl.
• Mechanik: Seine mechanischen Eigenschaften sind denen von Stahl ähnlich oder sogar überlegen, mit dem Vorteil, dass es diese bis zu 400 °C beibehält.

Wegen seiner geringen Dichte und hohen mechanischen Festigkeit wird es hauptsächlich in der Luftfahrt für Strukturen und Maschinenelemente verwendet. Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften wird es oft mit Chrom und Vanadium legiert. Es wird auch für Turbinenschaufeln sowie in Form von Oxid- und Pulverbeschichtungen als Antioxidans eingesetzt.

Magnesium (Mg) - Ultraleichtmetall

Die wichtigsten Mineralien für dieses ultraleichte Metall sind Carnallit, Dolomit und Magnesit. Es besitzt folgende Eigenschaften:

• Entzündbarkeit: In flüssigem Zustand oder als Pulver ist es leicht entzündlich.
• Farbe: Es hat eine silberweiße Farbe.
• Verformbarkeit: Es ist wenig formbar und dehnbar, aber fester als Aluminium.
• Anwendung: Es findet häufig Verwendung in der Luftfahrt.