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. Verwendung von Legierungen: Legierungen bestehen aus mehreren Metallen, die durch ein Schmelzverfahren miteinander gemischt werden. Diese Legierungen haben andere Eigenschaften als die Metalle, aus denen sie bestehen. Aufgrund dieser Eigenschaften finden Legierungen andere Verwendung als die „reinen“ Metalle, hervorzuheben ist ihre erhöhte Beständigkeit gegenüber von Umwelteinflüssen. Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn, auch möglich ist die Mischung mit Zink, dabei ändern sich die Eigenschaften der Bronze. Daneben gibt es noch die Aluminiumbronze, die aus mindestens 20% Aluminium besteht und die bekannteste, die Zinnbronze, die als Glocken, als Becken, im Kunstguss und als Zahnräder Verwendung findet. Bronze, mit verschiedenen Zusätzen, findet außerdem noch als elektrischer Leiter, Federn, funkenfreie Werkzeuge, Widerstände und als zähe Maschinenbauteile Verwendung. Bekannt ist Bronze auch aus dem Sport, als Medaille für den dritten Platz. Bronze ist demnach sehr flexibel einsetzbar, zumindest mit Zusatz von bestimmten anderen Metallen, die die Eigenschaften der Bronze verändern, und auch noch schön anzusehen. Es gleicht einem Edelmetall, ist es chemisch gesehen allerdings nicht, deswegen findet es Verwendung im Sport für den dritten Patz als Medaille. Messing ist eine Kupfer-Zink-Legierung, die mindestens aus 50% Kupfer besteht. Messing wird als Verzierung und für Beschläge verwendet, wegen seiner goldähnlichen Farbe. Außerdem werden viele Blechblasinstrumente aus Messing gefertigt. Die technische Anwendung von Messing beschränkt sich auf die gute Leitfähigkeit und die Stabilität des Messings. Außerdem besitzt Messing auch eine gute korrosionschemische Eigenschaft, das heißt, Messing korrodiert nicht so leicht wie seine Bestandteile Kupfer und Zinn. Es ist außerdem noch üblich, die verschiedenen Legierungen mit anderen Metallen zu mischen, um bestimmte gewünschte Ergebnisse des Produktes zu erhalten. Der Zusatz von Nickel oder Osmium bewirkt eine höhere Festigkeit. Wismut hat in Legierungen die Eigenschaft den Schmelzpunkt zu senken. Verwendung dafür findet man beim Weichlöten. Eisen oder auch Aluminium ist sehr anfällig für Korrosion, deswegen überzieht man durch die Galvanisierung die Metalle mit einer Zink-Legierung. Diese bewirkt eine durch das Zink gebildete Oxid- oder Hydroxid - Schicht einen Schutz für das darunter liegende Metall. Dadurch ist das Metall vor Korrosion geschützt. Einen weiteren Schutz vor Korrosion gibt außerdem noch die Lackierung eines Metalls und die Nähe einer Opferanode. Während das Lackieren von Metallen ein weit verbreitetes – allerdings nur bedingt taugliches – Schutzverfahren darstellt, sind die Kenntnisse über die Wirkung einer Opferelektrode eher gering. c. Ein besonderer Korrosionsschutz, die Opferanode Die Opferanode ist eine Anode aus einem unedlen Metall, mit dessen Hilfe man die Korrosion eines Werkstücks verhindern kann. Die Opferanode wird elektrisch mit dem Werkstück verbunden. Dabei ist zu beachten, dass das Werkstück aus einem gemäß der 26 elektrochemischen Spannungsreihe edleren Metall als die Opferanode besteht. Die Opferanode löst sich dabei mit der Zeit auf, indem sie oxidiert wird. Die Elektronen aus dieser
Oxidation gehen auf das Werkstück über, das damit negativ geladen ist. Durch diese Aufladung mit Elektronen wird die Korrosion verhindert, da Metalle nicht so leicht korrodieren, wenn sie negativ geladen sind. Allerdings wird die Opferanode mit der Zeit verbraucht, da das unedlere Metall Elektronen abgibt und damit die Oxidation des edleren Metalls verhindert. Die Opferanode findet bei Schiffen aller Art Verwendung. Wenn ein Schiff im Wasser fährt, wird der Metallrumpf des Schiffes permanent angegriffen. Das kann zu großen Schäden führen. Deswegen baut man besonders an große Schiffe eine Opferanode. Diese löst sich im Wasser auf. Das Schiff nimmt keinen Schaden mehr. Allerdings muss die Opferanode einmal in einem Jahr oder wenn ein Wechsel des Einsatzgebietes eines Schiffes stattfindet, gewechselt werden. Falls keine große Abnutzung an der Anode festgestellt wird, muss man auf Fehlersuche gehen. Diese Fehler können sein: Es besteht keine elektrisch leitfähige Verbindung zu dem zu schützenden Metall. Abb. 20: Opferanode am Rumpf eines Schiffes Es wurden für die Anode nicht die richtigen Metalle eingesetzt, die Opferanode ist nicht unedler als das zu schützende Metall. Das Metall an der Anode ist elektrolytisch minderwertiger als der Elektrolyt, bei Schiffen das Natriumchlorid im Meer. Die Anode wurde gegen den Elektrolyt geschützt, zum Beispiel beim Einbau der Anode und der Lackierung des Schiffes danach. Die Zusammensetzung einer Opferanode ist für den Einsatz eines Schiffes genau berechnet. Die Anoden dürfen nicht unedler sein als der vorhandene Elektrolyt, d.h. das Salz des befahrenen Meerwassers. Versuche zur Konservierung von Metallen Um die Verfahren der Metallkonservierung besser verstehen zu können, haben wir selbst einige Versuche durchgeführt. a. Galvanisierung Chemikalien: Kupfer(II)-sulfat (Xn), Essigsäure (w = 5 %) (Xi), destilliertes Wasser, Ethanol (F), Eisenstück, Kupferblech Geräte: Becherglas (100 ml), Gleichstromquelle, Kabelmaterial Abb. 21: Galvanisieren mit einer Kupfersulfatlösung Versuchsdurchführung: 27 Zuerst werden 10 g Kupfersulfat in 50 ml destilliertem Wasser gelöst. Dazu werden noch 5 ml Essigsäure gegeben. Es ist zu prüfen, ob die Metallelektroden sauber und fettfrei sind. Ist dies
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