Was sind die Nichteisenmetalle? - Ein vollständiger Leitfaden

Was sind Nichteisenmetalle?

Nichteisenmetalle sind Legierungen oder Metalle, die keine nennenswerten Mengen an Eisen enthalten. Alle reinen Metalle sind Nichteisenelemente, mit Ausnahme von Eisen (Fe), das auch Ferrit genannt wird, vom lateinischen „Ferrum“, was „Eisen“ bedeutet.

Nichteisenmetalle sind in der Regel teurer als Eisenmetalle, werden aber wegen ihrer wünschenswerten Eigenschaften verwendet, darunter geringes Gewicht (Aluminium), hohe Leitfähigkeit (Kupfer), nichtmagnetische Eigenschaften oder Korrosionsbeständigkeit (Zink).

Einige Nichteisenmaterialien werden in der Eisen- und Stahlindustrie verwendet, beispielsweise Bauxit, das als Flussmittel in Hochöfen verwendet wird. Andere Nichteisenmetalle, einschließlich Chromit, Pyrolusit und Wolframit, werden zur Herstellung von Eisenlegierungen verwendet. Viele Nichteisenmetalle haben jedoch niedrige Schmelzpunkte, wodurch sie für Anwendungen bei hohen Temperaturen weniger geeignet sind.

Es gibt eine Vielzahl von Nichteisenwerkstoffen, die alle Metalle und Legierungen abdecken, die kein Eisen enthalten. Wichtige Nichteisenmetalle sind Aluminium, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Titan und Zink sowie Legierungen wie Messing.

Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin und exotische oder seltene Metalle wie Kobalt, Quecksilber, Wolfram, Beryllium, Wismut, Cer, Cadmium, Niob, Indium, Gallium, Germanium, Lithium, Selen, Tantal, Tellur, Vanadium und Zirkonium sind ebenfalls eisenfrei. Sie werden normalerweise durch Mineralien wie Sulfide, Carbonate und Silikate gewonnen. Nichteisenmetalle werden in der Regel durch Elektrolyse veredelt.

Der Unterschied zwischen Eisen- und Nichteisenmetallen besteht darin, dass Eisenmetalle Eisen enthalten. Eisenmetalle wie Gusseisen oder Kohlenstoffstahl haben einen hohen Kohlenstoffgehalt, der sie im Allgemeinen anfällig für Rost macht, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Dies gilt jedoch nicht für Schmiedeeisen, das aufgrund seiner Reinheit rostbeständig ist, und Edelstahl, der durch das Vorhandensein von Chrom vor Korrosion geschützt ist.

Alte Geschichte

Nichteisenmetalle waren die ersten Metalle, die von Menschen für die Metallurgie verwendet wurden. Gold, Silber und Kupfer existierten in ihrer ursprünglichen kristallinen und doch metallischen Form. Diese Metalle, obwohl selten, könnten in Mengen gefunden werden, die ausreichen, um die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich zu ziehen.

Sie sind weniger anfällig für Sauerstoff als die meisten anderen Metalle und können sogar in verwitterten Aufschlüssen gefunden werden. Kupfer war das erste Metall, das geschmiedet wurde; es war weich genug, um durch Kaltschmieden zu verschiedenen Objekten verarbeitet zu werden, und konnte in einem Schmelztiegel geschmolzen werden. Gold, Silber und Kupfer ersetzten einige der Funktionen anderer Ressourcen wie Holz und Stein, da sie für unterschiedliche Zwecke in verschiedene Formen gebracht werden können.

Aufgrund ihrer Seltenheit wurden diese Gold-, Silber- und Kupferartefakte als Luxusartikel behandelt und mit großer Sorgfalt behandelt. Die Verwendung von Kupfer läutete auch den Übergang von der Steinzeit zur Kupferzeit ein. Die Bronzezeit, die auf die Kupferzeit folgte, wurde erneut durch die Erfindung der Bronze eingeläutet, einer Legierung aus Kupfer mit dem Nichteisenmetall Zinn.

Recycling und Umweltschutz

NE-Schrotte werden aufgrund ihrer umfangreichen Verwendung in der Regel recycelt. Die Sekundärstoffe im Schrott sind für die Metallurgie von entscheidender Bedeutung, da sie häufig für die Produktion neuer Metalle benötigt werden. Einige Recyclinganlagen schmelzen und gießen NE-Materialien um; Die Krätze wird vor Ort gesammelt und gelagert, während die Metalldämpfe gefiltert und gesammelt werden.

Nichteisenmetallschrott wird aus Industrieschrott, Partikelemissionen und Schrott veralteter Technologie (z. B. Kupferkabel) gewonnen.

Verwendung und Eigenschaften

Nichteisenmetalle werden für eine Vielzahl von gewerblichen, industriellen und privaten Anwendungen verwendet. Dies kann eine sorgfältige Materialauswahl entsprechend ihrer mechanischen Eigenschaften erfordern, einschließlich der Frage, wie leicht das Metall geformt werden kann und ob diese Eigenschaften dabei verändert werden.

Viele der Eigenschaften von Eisenmetallen finden sich in Nichteisenmaterialien wieder, beispielsweise können Aluminium- oder Titanlegierungen in einigen Fällen Stahl ersetzen, und die magnetischen Eigenschaften von Eisen können durch Kobalt, Nickel oder Seltenerdelemente nachgeahmt werden wurden legiert.

Da Nichteisenmetalle jedoch oft teurer sind, werden sie eher wegen ihrer einzigartigen Eigenschaften als einfach als Ersatz für Stahl verwendet. Zu diesen Attributen gehören geringere Gewichte, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und nichtmagnetische Eigenschaften. Nichteisenmetalle sind tendenziell auch weicher und formbarer als Eisenmetalle, was bedeutet, dass sie auch ästhetische Anwendungen wie Gold und Silber bieten können.

Zu den Eigenschaften von Nichteisenmetallen gehören:

• Einfach herzustellen (einschließlich Bearbeitbarkeit, Gießen und Schweißen)
• Hohe Korrosionsbeständigkeit
• Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit
• Geringe Dichte
• Nicht magnetisch
• Bunt

Gängige Nichteisenmetalle und Legierungen

Da sie alle Metalle enthalten, die kein Eisen enthalten, gibt es viele verschiedene Nichteisenmetalle und Legierungen.

Wichtige Liste von Nichteisenmetallen:

• Aluminium,
• Kupfer,
• Führung
• Nickel,
• Zinn,
• Titan,
• Zink

• Messing.
• Gold,
• Silber,
• Platin
• Kobalt,
• Quecksilber,
• Wolfram

• Beryllium,
• Wismut,
• Cer,
• Kadmium,
• Niob,
• Indium,
• Gallium,

• Germanium,
• Lithium,
• Selen,
• Tantal,
• Tellur,
• Vanadium
• Zirkonium

Hier sind einige der Eigenschaften und üblichen Verwendungen einiger der gebräuchlicheren Nichteisenmetalle:

1. Kupfer

Kupfer wird seit Tausenden von Jahren von Menschen verwendet und ist in der Industrie immer noch weit verbreitet. Die Zugabe von Kupferlegierungen, Messing (Kupfer und Zink) und Bronze (Kupfer und Zinn) hat die Verwendungsmöglichkeiten für dieses Nichteisenmetall weiter erweitert (Einzelheiten zu diesen Legierungen siehe unten).

Zu den Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen gehören eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Duktilität.

Diese Eigenschaften haben es Kupfer und seinen Legierungen ermöglicht, für Wärmetauscher und Heizkessel, als elektrischer Leiter in Leitungen oder Motoren, als Bedachungsmaterial, für Sanitärarmaturen sowie für Kochtöpfe und Statuen verwendet zu werden. Kupfer oxidiert auch zu einer grünen Farbe.

2. Aluminium

Aluminium ist ein wichtiges Metall, das aufgrund seines geringen Gewichts und seiner einfachen Bearbeitbarkeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird. Obwohl es sich um ein relativ teures Material handelt, ist Aluminium auch das Basismetall für viele Legierungen.

Aluminium ist korrosionsbeständig und ein guter Wärme- und Stromleiter (wenn auch weniger gut als Kupfer) sowie eine gute Duktilität und Verformbarkeit. Aluminium muss möglicherweise geglüht werden, da es nach der Kaltumformung hart wird.

Das leichte Aluminium macht es perfekt für Luft- und Raumfahrt- und Automobilanwendungen sowie für den Marineeinsatz in Yachten. Aluminium findet sich auch in Fahrradrahmen, Töpfen und Getränkedosen.

3. Führen

Blei wurde im Laufe der Jahrhunderte für eine Reihe von Anwendungen verwendet, darunter für Kugeln, in Kraftstoffen und sogar in Farben. Es wurde jedoch festgestellt, dass es ungesund ist, wenn es in die Atmosphäre freigesetzt wird, während andere Anwendungen den Benutzern ebenfalls Schaden zufügten.

Blei ist das schwerste gewöhnliche Metall und korrosionsbeständig. Es reagiert auch nicht mit vielen Chemikalien und ist weich und formbar.

Obwohl viele seiner früheren Verwendungen nicht mehr erlaubt sind, wird Blei immer noch häufig für Batterien, Stromkabel und Säuretanks verwendet.

4. Zink

Zink wird seit Jahrhunderten als Legierungselement verwendet, insbesondere zum Legieren von Stahl für eine Reihe von Zwecken sowie zum Legieren von Kupfer zur Herstellung von Messing.

Verzinkungsmaterialien mit Legierungselementen bieten ihnen eine größere Rostbeständigkeit und ermöglichen ihre Verwendung für Maschendrahtzäune, Leitplanken, Hängebrücken, Laternenpfähle, Metalldächer, Wärmetauscher und Autokarosserien. Zink wird auch als Opferanode im kathodischen Korrosionsschutz (KTL) und als Anodenmaterial für Batterien verwendet. Zinkoxid wird auch als weißes Pigment in Farben und zur Wärmeverteilung bei der Gummiherstellung verwendet.

5. Silber

Silber wird seit Jahrhunderten als Edelmetall verwendet. Mit der höchsten elektrischen Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Reflexionsfähigkeit aller Metalle ist Silber auch weich und formbar, wenn es erhitzt wird, und ist sehr korrosionsbeständig.

Silber wird für Juweliere und Währungen verwendet, findet sich aber auch in Sonnenkollektoren, zur Wasserfiltration, in elektrischen Kontakten und Leitern sowie für Buntglas und sogar in speziellen Süßwaren.

6. Gold

Gold ist ein weiteres Edelmetall, das für Juweliere und Münzen verwendet wurde. Es ist das formbarste aller Metalle und außerdem duktil und beständig gegen Korrosion und viele andere chemische Reaktionen.

Aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit wurde Gold in Computergeräten sowie zur Infrarotabschirmung, zur Herstellung von farbigem Glas, für Blattgold und auch zur Zahnrestaurierung verwendet.

7. Titan

Titan wurde erstmals 1791 entdeckt und bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Dichte aller metallischen Elemente. Unlegiert ist es so stark wie manche Stähle, aber weniger dicht.

Es kann mit Metallen wie Eisen und Aluminium legiert werden, um starke und dennoch leichte Legierungen für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, die Landwirtschaft, das Militär, die Medizin und den Sport herzustellen sowie für Juweliere und Mobiltelefone verwendet zu werden.

Was ist der Unterschied zwischen Eisen- und Nichteisenmetall?

Die einfache Antwort ist, dass Eisenmetalle Eisen enthalten und Nichteisenmetalle nicht. Die ausführlichere Antwort lautet, dass Eisenmetalle und Nichteisenmetalle jeweils ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften haben. Diese Eigenschaften bestimmen die Anwendungen, für die sie am besten geeignet sind.

Nichteisenmetalle werden seit Beginn der Zivilisation verwendet. Die Entdeckung von Kupfer im Jahr 5.000 v. Chr. markierte das Ende der Steinzeit und den Beginn der Kupferzeit. Die spätere Erfindung von Bronze, einer Legierung aus Kupfer und Zinn, leitete die Bronzezeit ein.

Die Verwendung von Eisenmetallen begann um 1.200 v. Chr., als die Eisenproduktion alltäglich wurde. Dies leitete die Eisenzeit ein.