Nach der Bronzezeit, die von etwa 3300 v. Chr. bis 1200 v. Chr. dauerte, fanden die Menschen verschiedene Metalle. Sie verwendeten diese Metalle für viele Zwecke. In späteren Epochen entwickelten sie diese verschiedenen Metalle für andere Anwendungen weiter. Aber moderne Wissenschaftler haben diese Metalle weiterentwickelt und neue Elemente entdeckt. Die großen Unternehmen verwenden diese Metalle heute in Tausenden von Anwendungen auf der Grundlage der Marktnachfrage.
Im heutigen Beitrag gehen wir auf die zwanzig beliebtesten Metalle in der industriellen Fertigung ein. Der Einfachheit halber haben wir die Listen in Eisenmetalle und Nichteisenmetalle unterteilt.
Drei Arten von Eisenmetallen.
Jedes Metall mit hohem Eisengehalt und magnetischen Eigenschaften ist ein Eisenmetall. Die Härte, Haltbarkeit und Zugfestigkeit von Eisenmetallen sind in der Fertigung weit verbreitet.
Ihre Eigenschaften eignen sich gut für Wolkenkratzer, Brücken, Eisenbahnen und Fahrzeuge. Sie kommen sowohl der Industrie als auch der Architektur zugute. Stahl, Gusseisen und Schmiedeeisen sind die drei am weitesten verbreiteten Arten von Eisenmetallen.
Stahl
Es handelt sich um eine Eisenlegierung, der einige Zehntel Kohlenstoff zugesetzt sind, um die Festigkeit und Bruchfestigkeit im Vergleich zu anderen Eisenarten zu erhöhen. Es gibt vier Arten von Stahl.
Kohlenstoffstähle: Kohlenstoffstahl hat ein stumpfes, mattes Aussehen und ist korrosiv. Es gibt drei Arten von Stahl mit niedrigem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt, wobei der niedrige Kohlenstoffgehalt etwa 0,30 Prozent, der mittlere 0,60 Prozent und der hohe 1,5 Prozent beträgt.
Legierte Stähle: Bei legiertem Stahl werden mehrere Metalle wie Nickel, Kupfer und Aluminium kombiniert. Legierte Stähle werden bevorzugt für Automobilteile, Rohrleitungen, Schiffsrümpfe und mechanische Projekte verwendet. Sie sind billiger und widerstehen der Korrosion besser. Die Konzentration der Bestandteile bestimmt die Festigkeit dieser Legierungen.
Rostfreier Stahl: Rostfreier Stahl ist bei weitem der beliebteste auf dem Markt. Diese Art ist glänzend und enthält 10 bis 20% Chrom als Hauptlegierungsbestandteil. Diese Mischung macht den Stahl korrosionsbeständig und lässt sich leicht in verschiedene Formen bringen.
Werkzeugstahl: Werkzeugstahl ist berühmt für seine Härte und seine Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Abrieb. Diese Metalle haben ihren Namen daher, dass sie häufig zur Herstellung von Metallwerkzeugen, wie z. B. Hämmern, verwendet werden. Sie enthalten Kobalt, Molybdän und Wolfram. Diese Elemente sind entscheidend für die Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit von Werkzeugstahl.
Anwendung: Bleche für tiefgezogene Karosserien, Geräte, Bauwesen, Eisenbahnschienen und Drähte.
Gusseisen
Es handelt sich um eine Eisenlegierung, die 2 bis 4% Kohlenstoff, unterschiedliche Mengen an Silizium und Mangan sowie Spuren von Schwefel und Phosphor enthält. Die Herstellung erfolgt in einem Hochofen durch Reduktion von Eisenerz.
Anwendung: Herstellung von Rohren, Maschinen, Autoteilen, Töpfen, Pfannen und Geschirr, Ankern für Schiffe usw.
Schmiedeeisen
Im Vergleich zu Gusseisen ist Schmiedeeisen eine Eisenlegierung mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt. Es handelt sich um eine halb geschmolzene Eisenmasse mit faserigen Schlackeneinschlüssen, die ihm eine "Maserung" verleihen, die wie Holz aussieht, wenn es geätzt oder bis zum Bruch verdreht wird.
Anwendung:
Herstellung von Rohren
Stangen für Stehbolzen
Motorbolzen
Nieten
Platten
Einzigartige Ketten
Kranhaken
Andere Schmiedeanwendungen
Siebzehnte Art von Nichteisenmetallen
Nichteisenmetalle sind Metalle oder Legierungen, die in der Metallurgie keine nennenswerten Mengen an Eisen enthalten. Diese Metalle sind für wichtige Eigenschaften unerlässlich. Sie bieten ein geringeres Gewicht, bessere Leitfähigkeit, nichtmagnetische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Sie sind oft teurer als Eisenmetalle.
Aluminium
Aluminium ist ein silbriges Metall, das weich und leicht ist. Es hat die Ordnungszahl 13 und gehört zur Bor-Gruppe des Periodensystems. Aluminium ist das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste und nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element. Es macht 8% des Gewichts der festen Oberfläche der Erde aus.
Aluminium ist sowohl ein hervorragender Wärme- als auch Stromleiter. Es ist ein Leichtmetall mit einem Drittel der Dichte und Steifigkeit von Stahl. Da es dehnbar und verformbar ist, kann es mit minimalem Aufwand bearbeitet, gegossen und extrudiert werden.
Anwendung:
Stromleitungen
Hochhäuser
Fensterrahmen
Unterhaltungselektronik
Haushalts- und Industriegeräte
Luftfahrzeugkomponenten
Komponenten des Raumfahrzeugs
Schiffe
Züge
Persönliche Fahrzeuge
Nickel
Es ist nicht möglich, das Adverb zu entfernen. Es hat einen silberweißen Farbton, eine glänzende Oberfläche und einen goldenen Schimmer. Die Menschen halten Nickel aufgrund seiner Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit für nützlich. Bergleute gewinnen Nickel aus zwei Arten von Erzen: magmatischen Sulfiden und Lateriten.
Nickel kann sich mit Stahl, Eisen, Kupfer, Chrom, Aluminium, Blei, Kobalt, Silber, Gold und anderen Metallen verbinden. So entstehen rostfreier Stahl, Gusseisen und andere Legierungen.
Nickel ist ein häufiger Bestandteil bei der Herstellung von Legierungen. Es ist auch wichtig für das Transportwesen, die Luft- und Raumfahrt, die Schifffahrt, die Architektur und Konsumgüter. Es ist nützlich bei der Herstellung von Besteck, Münzen, Magneten und anderen Metallen.
Kupfer
Cu ist ein Übergangsmetall mit der Nummer 29 im Periodensystem. Es hat ein Atomgewicht von 63,55 AMU und 29 Neutronen (atomare Masseneinheiten). Es ist ein dehnbares, verformbares, rötlich-goldenes Metall, das außerdem ein guter Wärme- und Stromleiter ist. Kupfer war das erste Metall, mit dem die Menschen umgingen, und es ist auch heute noch eines der am häufigsten vorkommenden Metalle.
**Anwendungen:** Kupfer wird häufig in Drähten, Kühlkörpern, Elektromagneten und Elektromotoren verwendet. Es wird auch in Bauteilen und Rohren verwendet. Kupfer ist in dieser Hinsicht besser als andere Metalle. Seine Luftoxidation schützt es vor weiterer Korrosion.
Messing
Messing ist ein rotes Buntmetall, das aus Kupfer- und Zinklegierungen hergestellt wird. Die Mischung von Kupfer und Zink verändert seine Eigenschaften und verleiht ihm unterschiedliche mechanische und elektrische Eigenschaften. Messing ist eine Substitutionslegierung. Das bedeutet, dass seine Atome sich in derselben Kristallstruktur gegenseitig ersetzen können.
Anwendungen: Messing lässt sich gut gießen und ist robust und attraktiv. Aufgrund seines hohen Kupfergehalts hat es außerdem antibakterielle Eigenschaften. Messing ist ein beliebtes Material für Musikinstrumente, dekorative Verzierungen, Verschlüsse, Geschosshülsen und vieles mehr.
Bronze
Bronze ist eine Metalllegierung, die hauptsächlich aus Kupfer besteht und 12% Zinn enthält. Daneben haben Aluminium, Arsen, Mangan, Phosphor und Silizium besondere Eigenschaften.
Zu den wichtigsten Arten von Bronzelegierungen gehören:
Verbleite Bronze
Phosphor Bronze
Aluminium-Bronze
Silizium-Bronze
Mangan-Bronze
Bronze hat viele besondere Eigenschaften, die sie für verschiedene Verwendungszwecke ideal machen, von der Kunst bis zur Computertechnik. Bronze hat einen rötlich-braunen Farbton, ist komplex und spröde und hat eine Schmelztemperatur von 950 Grad Celsius.
Anwendungen: Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich Bronze sowohl für praktische als auch für ästhetische Zwecke, z. B. in der Schifffahrt und Fischerei. Werften entscheiden sich bei vielen Booten und Schiffen für Beschläge und Propeller aus Bronze. Das liegt daran, dass Bronze eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Einige Bronzelegierungen eignen sich hervorragend für elektrische Anwendungen, da sie Strom gut leiten. Das Material hat eine geringe Metall-Metall-Reibung, was für hochbelastete Anwendungen wie Buchsen und Lager ideal ist. Dies gilt auch für die Verwendung in Buchsen und Lagern.
Zink
Zink (Zn) ist ein hervorragendes Metall, das in der Erdkruste vorkommt und eine Vielzahl von industriellen und biologischen Anwendungen hat. Bei Zimmertemperatur ist es spröde und blau-weiß, aber es glänzt, wenn man es poliert.
Zink ist ein Primärmetall, das hauptsächlich zum Verzinken von Stahl verwendet wird, um diesen vor Korrosion zu schützen. Zinklegierungen wie Messing werden in vielen Bereichen verwendet. Sie eignen sich hervorragend für korrosionsbeständige Schiffsteile und auch für Musikinstrumente.
Anwendungen: Verzinkter Stahl wird für Autokarosserien, Straßenbeleuchtungsmasten, Sicherheitsbarrieren und Hängebrücken verwendet.
Druckgussteile sind für die Automobil-, Elektro- und Eisenwarenindustrie von entscheidender Bedeutung. Sie benötigen eine Menge Zink. Messing, Neusilber und Aluminiumlot sind allesamt Legierungen, die Zink enthalten.
Zinkoxid ist in vielen Produkten enthalten. Dazu gehören Farben, Gummi, Kosmetika, Medikamente und Kunststoffe. Man findet es auch in Tinten, Seifen, Batterien, Textilien und elektrischen Geräten. In Leuchtfarben, Leuchtstoffröhren und Röntgenschirmen wird Zinksulfid verwendet.
Silber
Ag ist ein glänzendes weißes Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit und ästhetischer Ausstrahlung. Es gehört zusammen mit Gold und den Platingruppenmetallen zu den sogenannten Edelmetallen.
Mit Silber werden gedruckte elektrische Schaltungen hergestellt und elektronische Leiter durch Aufdampfen beschichtet. Der Grund dafür ist, dass Silber von allen Metallen die höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit hat. Es kann auch eine Legierung mit Nickel oder Palladium zur Verwendung in elektrischen Verbindungen aufweisen.
Anwendungen: Silber wird seit langem für die Herstellung von Münzen, Dekorationen und Schmuck verwendet. Die Menschen verwenden Silber als Katalysator. Es kann Ethylen mit hoher Effizienz in Ethylenoxid umwandeln. Diese Verbindung ist ein wichtiger Baustein für viele Chemikalien.
Gold
Au ist ein reichhaltiges, leuchtend gelbes Edelmetall, das zur Gruppe 11 (Ib) der Periode 6 gehört. Es hat mehrere Eigenschaften, die es im Laufe der Geschichte sehr wertvoll gemacht haben. Es hat eine schöne Farbe und einen hohen Glanz. Es ist nahezu unzerstörbar und sehr flexibel. In der Natur ist es meist in reiner Form zu finden. Gold hat eine Geschichte wie kein anderes Metall, da es seit Anbeginn der Zeit als wertvoll angesehen wird.
Anwendungen: Gold ist vor allem für die Herstellung von Geld, Dekorationen, Schmuck und Vergoldung bekannt. Grüngold ist eine beliebte Wahl für Schmuck. Es ist eine Legierung aus Gold, Silber und Kupfer mit Karatwerten zwischen 14 und 18 Karat.
Gold ist auch in der Textilbranche beliebt. In Elektronenröhren werden vergoldete Gitterdrähte verwendet. Diese Konstruktion erhöht die Leitfähigkeit und verringert die Sekundäremissionen.
Blei
Blei (Pb) ist ein Schwermetall, das eine höhere Dichte als die meisten anderen Metalle hat. Es ist weich und biegsam und hat einen niedrigen Schmelzpunkt. Blei ist silbrig mit einem Hauch von Blau, wenn es frisch geschnitten ist; es läuft zu einer grauen Farbe an, wenn es der Luft ausgesetzt wird.
Anwendungen: Wir verwenden Blei in:
Autobatterien
Pigmente
Munition
Kabelummantelung
Gewichte heben
Gewichtsgürtel für Taucher
Bleikristallglas
Strahlenschutz
Blei eignet sich für die Lagerung ätzender Flüssigkeiten. Der Architekt verwendet Blei in Glasfenstern und für Dächer.
Kobalt
Es ist ein wenig bekanntes Metall mit vielen Verwendungsmöglichkeiten, interessanten Fakten und einzigartigen Merkmalen. Es ist eines der Elemente des d-Blocks oder der Übergangsmetalle im Periodensystem.
Wie viele andere Übergangsmetalle kommt auch Kobalt in der Regel in Form einer Legierung vor. Kobalt wird in der Regel im Bergbau gewonnen. Der Kongo und Sambia auf dem afrikanischen Kontinent sind berühmt für den Kobaltabbau.
Anwendung: Da Kobalt, ebenso wie Eisen, magnetisch sein kann, ist die Herstellung von Magneten ein Beispiel für die Verwendung von Kobalt. Aber eine Legierung mit Aluminium und Nickel ergibt starke Magnete.
Hochtemperaturanwendungen wie Düsenturbinen und Gasturbinengeneratoren gehören ebenfalls zu den Einsatzgebieten von Kobalt. Sein attraktives Aussehen, seine Härte und seine Korrosionsbeständigkeit machen es zu einem beliebten Material für die Galvanotechnik.
Seit Jahrtausenden verwenden die Menschen Kobaltsalze in Farben, Porzellan, Glas, Töpferwaren und Emaillen, um schöne blaue Farben zu erzeugen. Einige Länder verwenden Kobalt-60, ein radioaktives Isotop, um Krebs zu heilen und Lebensmittel zu bestrahlen, um sie haltbar zu machen.
Platin
Platin ist ein nicht reaktives Metall, das in der Natur in geringen Mengen vorkommt. Es ist ein Edelmetall wegen seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, auch bei hohen Temperaturen. Mit einer durchschnittlichen Häufigkeit von etwa 5 μg/kg ist es eines der seltensten Elemente in der Erdkruste.
Nickel- und Kupfererze haben bestimmte Mengen. Der größte Teil des weltweiten Angebots, etwa 80%, stammt aus einheimischen Lagerstätten in Südafrika.
Anwendungen: Platin ist in der Schmuckindustrie weit verbreitet. Es wird vor allem in Katalysatoren für Autos, Lastkraftwagen und Busse verwendet. In der chemischen Industrie wird Platin als Katalysator für Salpetersäure, Silikon und Benzol verwendet. Auch Brennstoffzellen verwenden Platin als Katalysator, um ihre Effizienz zu steigern.
Platin wird auch häufig in der Elektronikbranche für Computerfestplatten und Thermoelemente verwendet. Optische Fasern und LCDs, Turbinenschaufeln, Zündkerzen, Herzschrittmacher und Zahnfüllungen werden alle aus Platin hergestellt.
Platinverbindungen sind für die Krebsbehandlung von entscheidender Bedeutung. Forscher verwenden sie sowohl in der Industrie als auch in der Biologie.
Zinn
Es ist ein korrosionsbeständiges, silbriges, weiches und verformbares Metall. Es bindet sich an eine Vielzahl von chemischen Molekülen. Cassiterit und Stannin sind die wichtigsten Zinnminerale. Man findet sie in Malaysia, Thailand, Zaire, Indonesien und Bolivien. Durch Reduktion von Kohle wird reines Zinn gewonnen. Dieses Datenblatt befasst sich mit den Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten von Zinn.
Anwendungen: Um Korrosion zu verhindern, muss es hochglanzpoliert werden und beschichtet andere Metalle, wie z. B. Zinndosen, die mit Zinn beschichteten Stahl haben. Zinnlegierungen, wie Weichlot, Zinn, Bronze und Phosphorbronze, werden ebenfalls für Zinn verwendet. Supraleitende Magnete müssen ebenfalls eine Niob-Zinn-Legierung enthalten.
Um eine ebene Oberfläche zu schaffen, stellen die Hersteller das meiste Fensterglas her, indem sie geschmolzenes Glas über geschmolzenem Zinn schweben lassen. Ein Sprühnebel aus Zinnsalzen bildet Beschichtungen auf der Glasoberfläche, die Strom leiten.
Wolfram
Es ist ein Übergangsmetall, das im Periodensystem in derselben Spalte wie Chrom und Molybdän steht. Das schwerste Mitglied dieser Gruppe ist Wolfram, das eine Atommasse von 183 Gramm pro Mol hat.
Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und verstärkt andere Metalle. In der Metallverarbeitung, im Bergbau und in der Erdölindustrie wird Wolframkarbid eingesetzt, weil es sehr hart ist. Durch Erhitzen von Wolfram- und Kohlenstoffpulver auf 2200 °C und deren Kombination entsteht das Material.
**Anwendungen:** Vor 1900 wurde Wolfram in Glühbirnenfäden verwendet. Viele Länder haben sie jedoch inzwischen aus dem Verkehr gezogen. Sie erzeugen im Vergleich zum Licht eine beträchtliche Menge an Wärme, weil sie nicht energieeffizient sind.
Wolfram und seine Legierungen werden in vielen Hochtemperaturanwendungen eingesetzt. Dazu gehören Lichtbogenschweißelektroden und Teile für Hochtemperaturöfen.
Schneid- und Bohrwerkzeuge aus Wolframkarbid sind außergewöhnlich. Dazu gehört ein neuer "schmerzfreier" Zahnbohrer, der sich mit sehr hoher Geschwindigkeit dreht. Für Leuchtstoffröhren werden häufig Kalzium- und Magnesiumwolframate verwendet.
Titan
Es ist ein leichtes, hochfestes, korrosionsarmes Strukturmetall, das als Legierung in Hochgeschwindigkeits-Luftfahrtkomponenten verwendet wird.
Es ist reichlich vorhanden und macht 0,44 Prozent der Erdkruste aus. Fast alle Gesteine, Sand, Ton und andere Böden enthalten das Metall in irgendeiner Form. Es kann auch in Pflanzen, Tieren, natürlichen Gewässern, Tiefseeaushub, Meteoriten und Sternen vorhanden sein.
Anwendungen: Viele Branchen verwenden Titanlegierungen. Sie schätzen sie wegen ihrer geringen Dichte und ihrer Fähigkeit, extremen Temperaturen zu widerstehen. Man findet sie in Flugzeugen, Raumfahrzeugen und Raketen. Auch Golfschläger, Laptops, Fahrräder und Krücken enthalten Titan.
In Kraftwerkskondensatoren wird Titan wegen seiner Korrosionsbeständigkeit verwendet. Es unterstützt auch Entsalzungsanlagen. Außerdem schützt es die Rümpfe von Schiffen, U-Booten und anderen Salzwasserstrukturen. Dies ist auf seine hohe Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser zurückzuführen.
Das Metall Titan verbindet sich gut mit dem Knochen. Daher wird bei chirurgischen Eingriffen häufig Titan verwendet. Dazu gehören Gelenkersatz, insbesondere Hüftgelenke, und Zahnimplantate.
Titan wird am häufigsten in Form von Titan(IV)-oxid verwendet. Es ist in einer Vielzahl von Produkten enthalten, z. B. in Anstrichmitteln, Künstlerfarben, Kunststoffen, Emaille und Papier. Da es die UV-Strahlung daran hindert, die Haut zu erreichen, enthalten auch Sonnenschutzmittel Titan.
Palladium
Es ist derzeit das teuerste der vier primären Edelmetalle. Der Preis des Metalls hat sich in weniger als einem Jahr verdoppelt und ist damit teurer als Gold. Es ist ein wichtiger Bestandteil von Abgasreinigungssystemen für Autos und Lastwagen.
In Autoabgaskatalysatoren wird Palladium mehr als jedes andere Material verwendet. Bestimmte Zahnfüllungen und -kronen sowie Schmuck. Laptops und Handys enthalten Keramikkondensatoren. Sie stellen eine Möglichkeit dar, Palladium in der Elektronik zu verwenden. Die Hersteller stellen sie aus Palladiumschichten her, die zwischen Keramikschichten eingebettet sind.
Uran
Es ist ein Schwermetall, das seit mehr als 60 Jahren als konzentrierte Energiequelle beliebt ist. Es ist in den meisten Gesteinen in Mengen von 2 bis 4 Teilen pro Million vorhanden und kommt in der Erdkruste ebenso häufig vor wie Zinn, Wolfram und Molybdän.
Anwendungen: Kernkraftwerke nutzen Uran zur Energieerzeugung als Kernbrennstoff. Wissenschaftler konzentrieren sich auf die Herstellung anderer synthetischer Transuranelemente aus dieser Substanz. Auch das Militär verwendet es für den Antrieb von Atom-U-Booten und Waffen.
Bismut
Das metallischste und am wenigsten häufig vorkommende Element der Stickstoffgruppe ist Bismut (Bi). Bismut ist ein hartes, sprödes, glänzendes Metall mit einer groben Kristallstruktur. Seine Farbe - grau-weiß mit rötlichem Schimmer - unterscheidet es von allen anderen Metallen.
Anwendungen: In Feuermeldern und Feuerlöschern sowie in elektrischen Sicherungen und Lötmitteln wird Wismut verwendet.
Zusammenfassung
Die Welt ist voll von Tausenden von unbekannten Metallen, die unsere Wissenschaftler noch nicht entdeckt haben. Wir warten immer noch auf diese unbekannten, ausgezeichneten Elemente, die wir in der Zukunft in vielen Industriezweigen verwenden können.
Der heutige Artikel konzentriert sich jedoch auf die zwanzig Metalle, die die Menschen weltweit am häufigsten verwenden. Wir haben sie in eisenhaltige und nicht eisenhaltige Gruppen eingeteilt. Außerdem haben wir die Anwendungen für jedes dieser Metalle aufgezeigt.