Metalle und Werkstoffkunde: Eigenschaften und Gewinnung

Eigenschaften und Gewinnung wichtiger Metalle und Werkstoffe

Zinn (Sn)

Gewinnung: Zinn wird aus Kassiterit gewonnen. Es hat eine brillante Farbe, ist formbar und bei Raumtemperatur sehr weich und empfindlich. Bei Hitze wird es spröde und bei -18 °C brüchig. Das graue Pulver wird als Zinn(IV)-oxid (Pst d Sn) bezeichnet und erzeugt beim Biegen das sogenannte Zinngeschrei.

Legierungen: Bronze, Weichlot, niedriger Schmelzpunkt.

Gewinnungsprozess: Schreddern, Mahlanlagen, Abtrennung der Gangart, Flotation, Oxidation in einem Ofen, um die Erde zu reduzieren, und Reduktion des Metalls auf 99 % Sn.

Aluminium (Al)

Eigenschaften: Es wird aus Bauxit gewonnen, ist sehr korrosionsbeständig (rostfrei), ein guter elektrischer und thermischer Leiter, formbar und sehr dehnbar.

Bayer-Verfahren (Alternative Methoden):

• 1. Die Bauxitmine transportiert das Material zur Weiterverarbeitung.
• 2. Zerkleinern zu feinem Pulver.
• 3. Das Pulver wird in Silos gelagert.
• 4. Verbrauch im Mischer mit Natronlauge, Kalk und heißem Wasser, um das Bauxit zu lösen.
• 5. Erhitzer.
• 6. Wärmetauscher für Rückstände, kühlt die Lösung ab.
• 7. Zugabe von Wasser, Aluminiumoxid fällt auf den Boden aus.
• 8. Das Material wird gefiltert.
• 9. Erhitzen im Ofen zur Beseitigung der Feuchtigkeit.
• 10. Kühlung bei Umgebungstemperatur.
• 11. Das Aluminiumoxid wird in geschmolzenem Kryolith gelöst und durch Elektrolyse in Aluminium und Sauerstoff zerlegt.

Legierungen: Al + Cu + Silizium. Gewinnung durch Spritzguss.

Glas

Es wird durch das Mischen von Quarzsand und Kalk-Natron-Karbonat gewonnen. Es ist schwer, transparent, hart und ungreifbar für Säuren sowie thermisch und elektrisch isolierend.

Feuerfeste Werkstoffe (Refraktorio)

Hergestellt aus Ton mit Oxiden von Thorium, Beryllium und Zirkonium. Sie werden bei 1300 °C gebrannt und langsam abgekühlt. Verwendung für feuerfeste Ziegel und Elektrokeramik.

Feinkeramik

Ton gemischt mit Metalloxiden, gebrannt bei 1300 °C. Durch die Zugabe von Meersalz bildet sich an der Berührungsstelle mit dem Ton eine glasartige, dünne Schicht aus Alkalisilikaten (Glasur).

Kupfer (Copp)

Präsentiert eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Weiches, rotes Metall mit intensivem Glanz. Sehr dehnbar für elektrische Kabel und formbar. Verwendung in der Herstellung von Motoren, Telefonie und Spulen. Verschiedene Kupferlegierungen.

Messing

Legierung aus Kupfer und Zink. Herstellung von Rohren, Türklinken und Schrauben.

Bronze

Kupfer und Zinn. Verwendung für Zahnräder und Glocken.

Cupro-Aluminium

Cu + Zink: Schiffsschrauben, Turbinen etc.

Blei

Wird aus Bleiglanz gewonnen. Blasse und graue Farbe, formbar. Sehr beständig gegen Schwefelsäure (H2SO4), schlechter Wärme- und Elektrizitätsleiter. Anwendung in Reinform: Rostschutzfarben, Rohre und Batterieummantelung. Legierungen: Lötzinn.

Zink

Wird aus Galmei gewonnen und ist weich. Beständig gegen Oxidation und Korrosion in Luft und Wasser, anfällig für Säuren und Salze. Sehr formbar bei einer Dilatation zwischen 100 und 150 °C. Verwendung für Zamak (Al + Cu + Zn) für hochwertige Oberflächengussteile, Präzisionsformen sowie Bleche für Dachrinnen und Ziegel. Galvanisierung und elektrolytische Verzinkung zur Beschichtung von Metallen.

Titan

Wird aus Ilmenit und Rutil gewonnen. Silberglänzende, harte, sehr widerstandsfähige Farbe. Einsatz in der Industrie, Raumfahrt, für medizinische Prothesen und alternative architektonische Strukturen. Die Gewinnung ist teuer.

Magnesium

Wird aus Carnallit, Dolomit und Magnesit gewonnen. Glänzendes, silberähnliches Metall, formbar, weich, nicht sehr duktil. Reagiert heftig mit Sauerstoff und wird in der Pyrotechnik verwendet. Seine sehr leichten Legierungen werden in der Luftfahrt eingesetzt.