Schwermetalle

Schwermetalle besitzen im Vergleich zu Leichtmetallen eine Dichte größer 5kg/dm³. Dazu zählen alle reinen Metalle und deren Legierungen, bei denen Eisen nicht den größten Anteil ausmacht.

Die Schwermetalle Kupfer und Kupferlegierungen

In der Geschichte der Menschen war Kupfer eines das ersten genutzten metallische Werkstoffe. Kupfer hatte jedoch nur eine geringe Festigkeit, weshalb es nur bedingt einsetzbar war. Durch die Entdeckung von Kupferlegierungen wie den Bronzen, die eine wesentlich höhere Festigkeit besitzen, konnten Gebrauchsgegenstände erstellt werden. Dies war der Beginn der “Bronzezeit”.

Heutzutage wird Kupfer aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit hauptsächlich in der Elektrotechnik eingesetzt. Auch die Wärmeleitfähigkeit ist sehr gut, weshalb es in Wärmetauschern für Verbrennungsmaschinen eingesetzt wird.

Aufgrund der geringen Festigkeit bei großer Zähigkeit lässt sich Kupfer ausgezeichnet plastisch verformen. Deshalb wird es auch in der formgebenden Industrie (Rohre, Drähte, Profile, usw.) verwendet.

Messing ist eine Kupferlegierung aus Kupfer und Zink. Durch den Zinkgehalt steigt die Festigkeit und die Härte. Messing wird z.B. als Tiefziehwerkstoff verwendet. Es ist in Lippenstift- oder Feuerzeughülsen zu finden (Kartusch-Messing – CuZn28).

Bronzen sind Legierungen aus Kupfer und Zinn. Im niedrig legierten Zustand (bis 6 % Zinn) werden sie z.B. als Drähte für Telefonleitungen verwendet. Höher legierte Bronzen (6 – 8 % Zinn) werden hauptsächlich zu Walzerzeugnissen verarbeitet.

Verwendung

• Elektrotechnik (Leitungen, Kabel, Leiterbahnen auf Leiterplatten, integrierte Schaltungen, Litze, Spulen)
• Fernmeldetechnik (Oberleitungen – Postbronze)
• Lasertechnik (Spiegel für CO2-Laser)
• Bauwesen (Kupferblech auf Dächern, Regenrinnen, Fallrohre)
• Fahrzeugbau (Kfz-Kühler)
• Wärme- und Kältetechnik (Wärmetauscherrohre, Durchlauferhitzer, Kühlergehäuse)
• Gleitlager
• Glockenbau
• Musikinstrumente
• Kunsthandwerk
• Münzen
• Halbleitertechnik
• Federn (Relais-Federn)
• Präzisionsteile (Bauteile für Uhren)
• Fittings und Armaturen
• Hülsen für Lippenstifte
• Feuerzeuge
• Kugelschreiberspitze

Halbzeuge

• Bänder
• Bleche
• Platten
• Drähte
• Rohre
• Profilstangen

Die Schwermetalle Zinn und Zinnlegierungen

Zinn besitzt eine geringe Festigkeit und hat für ein Nichteisenmetall eine niedrige Schmelztemperatur. Es ist gegen schwache Säuren und Alkalien beständig.

In der Lebensmittelindustrie wird Zinn als Weißblech (galvanische Verzinnung) für Konservendosen verwendet. Massive Bauteile werden durch Tauchen in flüssigem Zinn behandelt (Feuerverzinnung).

Zinnlegierungen können in Lagermetalle und Weichlote eingeteilt werden. Lagermetalle deshalb, weil durch den Zinn eine gute Notlaufeigenschaft sowie eine Mindestplastizität gewährleistet ist. Die Weichlote werden in der Elektrotechnik verwendet.

Verwendung

• Elektrotechnik (Lötzinn)
• Nahrungsmittelindustrie (Weißblech in Konservendosen)
• Chemische Industrie (Fungizide, Desinfektionsmittel)
• Glockenbau
• Kunsthandwerk
• Medaillen, Münzen

Halbzeuge

• Folien
• Bleche
• Bänder
• Platten
• Blöcke
• Profilstangen
• Drähte
• Lotfaden/ -stangen
• Pulver

Die Schwermetalle Zink und Zinklegierungen

Genau wie Zinn hat auch Zink eine niedrige Schmelztemperatur. Es besitzt außerdem gute Gießeigenschaften und eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegen athmosphärische Einflüsse.

An feuchter Umgebung reagiert es unter Bildung von Hybroxiden und Carbonaten und bildet dadurch eine Schutzschicht. In wässrigen Lösungen jedoch korrodiert es, da sich keine Schutzschicht bilden kann. Deshalb wird es, auch aufgrund seines gegen Eisen negativen Potenzials, als Opferanode für den Korrosionsschutz für Eisen eingesetzt.

Als Korrosionsschutz von metallischen Oberflächen wird zwischen

• galvanischem Verzinken (bei geringen Querschnitten) und
• Feuerverzinken

unterschieden.

Verwendung

• Korrosionsschutz (Opferanode, Feuerverzinken, galvanische Verzinkung, Spritzverzinken)
• Elektrotechnik (Batterien – Anodenwerkstoff)
• Bauwesen (Zinkblech zur Dacheindeckung, Regenrinnen, Fallrohre)
• Chemische Industrie (Reduktionsmittel in der organischen Chemie)
• Armaturen (Armaturenmessing)
• Münzen
• Lagerwerkstoff (Messinglager)
• Propeller für Sportboote in Süßwasser

Halbzeuge

• Bleche
• Tafeln
• Coils
• Profilstangen
• Drähte

Die Schwermetalle Blei und Bleilegierungen

Verwendung

• Nuklearmedizin (Bleischürzen als Strahlenschutz)
• Elektrotechnik (Kfz-Batterie – Blei als chemischer Energiespeicher)
• Militärtechnik (Mantelgeschosse – hohe Durchschlagskraft durch die hohe Dichte von Blei)
• Gewichte (Bleigewichte beim Tauchen)
• Legierungselement in Loten
• Drucktechnik (Letternmetall)

Halbzeuge

• Folie
• Bleche
• Bänder
• Platten
• Blöcke
• Drähte
• Strangpressprofile
• Stäbe
• Gussteile