Wissensplattform→Materialkunde→Metalle

MATERIALKUNDE · BEREICH 04 · METALLE

Metalle.
Nicht nur Edelstahl.

Vom Eisenwerkstoff bis zum Blattgold: Erst Element, Legierung, Überzug und Finish auseinanderhalten – dann Reinigungsmethode und Mechanik festlegen.

00.1 · ZUERST RICHTIG EINORDNEN

Element, Legierung,
Überzug oder Lack?

Die Ordnungszahl gehört nur zu einem chemischen Element. Stahl, Edelstahl, Messing und Bronze sind Legierungen. Verchromt, vernickelt, eloxiert oder verzinkt beschreibt dagegen häufig ein Oberflächensystem.

ELEMENTeine Atomsorte

Zum Beispiel Fe 26, Al 13 oder Zn 30. In der Praxis kann das Bauteil trotzdem legiert oder beschichtet sein.

LEGIERUNGmehrere Elemente

Edelstahl und Messing haben keine gemeinsame Ordnungszahl. Sorte und Zusammensetzung bestimmen die Beständigkeit.

ÜBERZUGdünne Funktionsschicht

Chrom, Nickel, Zink oder Gold können nur die sichtbare Deckschicht bilden. Der Träger reagiert bei Fehlstellen anders.

FINISHdas reale Reinigungsmaterial

Gebürstet, poliert, patiniert, eloxiert, lackiert oder pulverbeschichtet: Das Finish setzt die mechanischen Grenzen.

00.2 · METALLGRUPPEN

Mehrere Systeme.
Bewusst überlappend.

Die Begriffe sortieren nach Grundmetall, Dichte, chemischem Verhalten oder Handwerkstradition. Ein Werkstoff kann deshalb in mehreren Gruppen zugleich stehen.

01Eisen als Basis

Eisenmetalle

Eisen · Stahl · Edelstahl

Werkstofffamilie nach dem Grundmetall. Rostverhalten, Legierung und Beschichtung entscheiden.

02kein Eisen als Hauptbestandteil

Nichteisenmetalle

Aluminium · Zink · Kupfer · Titan

Sehr breite Sammelgruppe – von reaktivem Magnesium bis zu edlem Gold.

03Dichte meist unter 5 g/cm³

Leichtmetalle

Magnesium · Aluminium · Titan

Die Einteilung beschreibt die Dichte, nicht automatisch Reinigungsbeständigkeit oder Gefahrlosigkeit.

04Dichte meist über 5 g/cm³

Schwermetalle

Zink · Kupfer · Nickel · Blei

Eine Dichteklasse. Sie sagt allein nichts über Giftigkeit aus – Blei ist kritisch, Zink nicht gleichartig zu bewerten.

05Praxisbegriff

Buntmetalle

Kupfer · Messing · Bronze

Im Handwerk meist Kupfer und Kupferlegierungen; die genaue Verwendung des Begriffs kann variieren.

06chemisch vergleichsweise reaktionsträge

Edelmetalle

Silber · Gold · Platin

Edel heißt nicht kratzfest. Dünne Vergoldungen und weiches Silber reagieren empfindlich auf Mechanik.

07Grenzbereich zwischen Metall und Nichtmetall

Halbmetalle

Silicium · Germanium · Antimon

Chemische Stoffklasse, aber keine typische gemeinsame Reinigungsoberfläche. Bauteile werden nach dem realen Verbundsystem gereinigt.

00.3 · KORROSIONSSCHUTZ

Korrosion verhindern.
Nicht nur Rost wegwischen.

Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung. Schutz funktioniert deshalb entweder über den passenden Werkstoff, eine Schutzschicht, eine gute Konstruktion oder eine kontrollierte elektrochemische Wirkung.

01Legierung und Eigenbeständigkeit

Werkstoff passend wählen

Chromhaltige rostfreie Stähle oder geeignete Aluminiumlegierungen können eine Passivschicht bilden (sehr dünne schützende Oxidschicht). Die genaue Sorte muss zur Feuchte-, Salz- und Chemiebelastung passen.

02Verzinken, Vernickeln, Verchromen

Metallisch überziehen

Eine Metallschicht trennt den Grundwerkstoff von der Umgebung. Zink kann Stahl zusätzlich als Opfermetall schützen; Kratzer, Poren und Kanten bleiben entscheidende Schwachstellen.

03Eloxieren, Passivieren, Phosphatieren

Oberfläche umwandeln

Die Metalloberfläche wird chemisch oder elektrochemisch in eine Schutzschicht umgewandelt. Eloxal ist eine solche Oxidschicht auf Aluminium – keine aufgeklebte Folie.

04Lack, Pulverlack, Beschichtung

Barriere aufbringen

Ein geschlossener Film hält Wasser, Sauerstoff und Salze vom Metall fern. An Rissen, Schnittkanten und abgeplatzten Stellen kann Korrosion unter dem Film weiterlaufen.

05konstruktiver Korrosionsschutz

Bauteil trocken planen

Wasser ableiten, Spalten und Schmutznester vermeiden, belüften und unterschiedliche Metalle elektrisch trennen. So entsteht möglichst selten ein Elektrolyt (leitfähiger Feuchtigkeitsfilm).

06Opferanode oder Fremdstrom

Kathodisch schützen

Das zu schützende Metall wird zur Kathode (Ort der schützenden Teilreaktion). Das Verfahren wird beispielsweise bei Tanks, Rohrleitungen und großen Stahlkonstruktionen eingesetzt – es ist keine Reinigungsmaßnahme.

07Reinigung und Instandhaltung

Schutz erhalten

Ablagerungen und Salze materialgerecht entfernen, klar nachspülen, trocknen und beschädigte Schutzschichten rechtzeitig reparieren. Sauber allein bedeutet noch nicht korrosionsgeschützt.

DER ELEKTROCHEMISCHE KREISLAUF

Wo Metall verschwindet – und wohin die Elektronen gehen.

Elektrochemische Korrosion besteht aus gekoppelten Teilreaktionen. Dafür braucht es einen anodischen und einen kathodischen Bereich, eine leitfähige Verbindung im Metall sowie einen Elektrolyten (elektrisch leitfähige Flüssigkeit). Die Bereiche können auf zwei verschiedenen Metallen oder dicht nebeneinander auf demselben Metall liegen.

01
Anode: Metall löst sich
An der Anode (Bereich der Metallauflösung) geben Metallatome Elektronen ab und gehen als positiv geladene Metallionen in den Elektrolyten über. Genau dort entsteht der eigentliche Metallverlust.
M → Mⁿ⁺ + n e⁻
02
Elektronen fließen
Die frei gewordenen Elektronen bewegen sich innerhalb des leitfähigen Metalls von der Anode zur Kathode. Sie wandern nicht durch den Wasserfilm.
Anode → Metall → Kathode
03
Kathode: Gegenreaktion
An der Kathode (Bereich der Gegenreaktion) werden die Elektronen verbraucht. In neutralem, sauerstoffhaltigem Wasser entstehen dabei häufig Hydroxidionen (negativ geladene Teilchen aus Sauerstoff und Wasserstoff).
O₂ + 2 H₂O + 4 e⁻ → 4 OH⁻
04
Ionen schließen den Kreis
Im Elektrolyten (elektrisch leitfähiger Feuchtigkeitsfilm) bewegen sich Ionen (elektrisch geladene Atome oder Moleküle). Metallionen können anschließend mit weiteren Stoffen Korrosionsprodukte wie Rost bilden.
Feuchte + Ionen = leitfähiger Weg

WAS BESCHLEUNIGT?

Feuchtigkeit, gelöste Salze – besonders Chloride (Salze der Salzsäure) –, saure Belastung, höhere Temperatur, Schmutz- und Feuchtenester (Stellen, an denen Ablagerungen und Wasser lange bleiben), beschädigte Schutzschichten sowie der Kontakt ungeeigneter unterschiedlicher Metalle können den Angriff verstärken.

WAS HILFT IN DER REINIGUNG?

Salz und Ablagerungen materialgerecht entfernen, klar nachspülen, Wasser aus Fugen und Spalten aufnehmen, trocknen und beschädigte Schutzschichten melden. Reinigen repariert keinen Materialverlust, kann aber einen leitfähigen Feuchtigkeits- und Salzfilm beseitigen.

00.4 · METALLATLAS

Rohmaterial plus
reale Anwendung.

Die eigens generierten, fotorealistischen Lehrbilder zeigen links Werkstoff oder Halbzeug und rechts eine typische gebaute Oberfläche. Sie sind keine Produktfotos.

01Element

Eisen

Grundelement der Eisenwerkstoffe

SYMBOL: Fe
ORDNUNGSZAHL: 26
GRUPPE: Eisenmetall

Werkstoff	Typ	OZ	erste Einordnung	Reinigungsgrenze
Eisen	Element	26	Eisenmetall · Schwermetall	Säuren als Rostlöser im Unterhalt
Stahl	Legierung	—	Eisenmetall · Legierung	unbekannte Beschichtung alkalisch entfetten
Edelstahl Rostfrei	Legierung	—	Eisenmetall · Legierung · passiviert	Salzsäure und chloridhaltige Reiniger
Aluminium	Element	13	Nichteisenmetall · Leichtmetall	stark alkalische Grundreiniger
Magnesium	Element	12	Nichteisenmetall · Leichtmetall	starke Säuren oder Laugen
Zink	Element	30	Nichteisenmetall · Schwermetall	saure Sanitärreiniger
Kupfer	Element	29	Nichteisenmetall · Buntmetall · Schwermetall	Patina eigenmächtig entfernen
Messing	Legierung	—	Nichteisenmetall · Buntmetall · Legierung	Säure und Ammoniak ohne Freigabe
Bronze	Legierung	—	Nichteisenmetall · Buntmetall · Legierung	Metallpolitur ohne Zielvereinbarung
Chrom & Chromschicht	Oberflächensystem	24	Übergangsmetall · Schwermetall · Überzug	Scheuermilch und harte Pads
Nickel & Nickelschicht	Oberflächensystem	28	Übergangsmetall · Schwermetall · Überzug	Scheuernde Pads
Zinn	Element	50	Nichteisenmetall · Schwermetall	Scheuerschwämme
Titan	Element	22	Nichteisenmetall · Leichtmetall · Übergangsmetall	fluoridhaltige Reiniger
Silber	Element	47	Edelmetall · Schwermetall	Scheuermittel
Gold	Element	79	Edelmetall · Schwermetall	Scheuern und Polieren
Blei	Element	82	Nichteisenmetall · Schwermetall · Gefahrstoffrelevant	trocken kehren oder bürsten

Metalle.Nicht nur Edelstahl.

Eisenmetalle

Nichteisenmetalle

Leichtmetalle

Schwermetalle

Buntmetalle

Edelmetalle

Halbmetalle

Werkstoff passend wählen

Metallisch überziehen

Oberfläche umwandeln

Barriere aufbringen

Bauteil trocken planen

Kathodisch schützen

Schutz erhalten

Anode: Metall löst sich

Elektronen fließen

Kathode: Gegenreaktion

Ionen schließen den Kreis

Eisen

Stahl

Edelstahl Rostfrei

Aluminium

Magnesium

Zink

Kupfer

Messing

Bronze

Chrom & Chromschicht

Nickel & Nickelschicht

Zinn

Titan

Silber

Gold

Blei

Kapitel 01 · Eisen.

Metalle.
Nicht nur Edelstahl.