Die Welt der Werkstoffe, Nichteisenmetalle, Teil 3: Nickel und Kupfer

Summary

Dieses Video bietet einen Einblick in die Welt der Schwermetalle, insbesondere Nickel, Kupfer und deren Legierungen. Es erklärt die Verwendung von Nickel in Stählen und chemischen Anlagen, die Eigenschaften von Nickellegierungen und wie Kupferlegierungen in Elektrotechnik und Wärmeübertragung eingesetzt werden. Zudem werden die Herausforderungen bei der Verarbeitung von Kupfer und die Bedeutung von Reinheit und Verunreinigungen für die elektrische Leitfähigkeit diskutiert.

Takeaways

• 🔬 Nickel wird hauptsächlich als Legierungselement in Stähle verwendet, wobei nur 10-20% für Nickelwerkstoffe eingesetzt werden.
• 🌟 Nickelwerkstoffe zeichnen sich durch korrosionsbeständige Eigenschaften und hohe mechanische Festigkeiten aus, was sie für Anwendungen in der chemischen und petrochemischen Industrie geeignet macht.
• 🛡️ Nickelbasislegierungen sind aufgrund ihrer Passivschicht auch widerstandsfähig gegenüber nichtoxidierenden Säuren und schwachen Säuren.
• 🔩 Durch Kupferzusätze werden die Beständigkeit von Nickel gegenüber Chloridionen und Schwefelsäure erhöht, was die Anwendung in Meerwasserentsalzungsanlagen ermöglicht.
• 🌐 Die Ni-Cu-Legierung Monel, mit 68% Nickel und 30% Kupfer, ist aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber Chlorwasserstoffen bekannt.
• 🔥 Ni-Cr-Legierungen bieten erhöhte Zunder- und Warmfestigkeit in sowohl reduzierender als auch oxidierender Atmosphäre.
• 🛠️ Nickelbasislegierungen mit Chom und Molybdän sind für Anwendungen in extremen Korrosionsbedingungen verwendet, wo austenitische Edelstahl nicht ausreichen.
• 🚗 In der Automobilindustrie werden Nickellegierungen aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit im Triebwerksbau eingesetzt.
• ⚙️ Superlegierungen, speziell für Hochtemperaturanwendungen, sind in der Turbinenproduktion essentiell und zeichnen sich durch hohe Festigkeit bei Temperaturen über 700°C aus.
• 🔧 Kupfer und Kupferlegierungen sind aufgrund ihrer guten Umformbarkeit, elektrischen und wärmeleitenden Eigenschaften sowie Korrosionsbeständigkeit vielseitig verwendbar.
• ⚡ Kupfer ist aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit nach Silber das leitfähigste Material, aber seine Leitfähigkeit ist stark von der Reinheitsgrad abhängig.

Q & A

Welche Schwermetalle und Legierungen werden in dem Video thematisiert?

Das Video konzentriert sich auf Nickel, Kupfer sowie Zink und ihre Legierungen.

Wofür wird der Hauptteil des produzierten Nickels verwendet?

Der Hauptteil des produzierten Nickels wird als Legierungselement für Stähle verwendet, nur etwa 10-20% für die Herstellung von Nickelwerkstoffen.

Welche Eigenschaften zeichnen sich Nickelwerkstoffe aus?

Nickelwerkstoffe sind allgemein korrosionsbeständig und haben aufgrund der kubisch-flächenzentrierten Gitterstruktur hervorragende mechanische Eigenschaften, wie Festigkeiten auf Stahlniveau und hohe Zähigkeit.

In welchen Anwendungsbereichen werden Nickelbasis-Legierungen häufig eingesetzt?

Nickelbasis-Legierungen werden eingesetzt, wo Korrosionsbeständigkeit und hohe mechanische Eigenschaften gefordert werden, wie in Kühlern, Reaktionsgefäßen und Pumpen in der chemischen und petrochemischen Industrie.

Was ist ein spezifisches Merkmal von Nickel unter atmosphärischen Bedingungen?

Unter atmosphärischen Bedingungen bildet Nickel eine Passivschicht aus, was ihm eine Beständigkeit gegenüber nichtoxidierenden und schwachen Säuren gibt.

Was sind die Eigenschaften von Ni-Cu-Legierungen?

Ni-Cu-Legierungen sind sehr widerstandsfähig gegenüber trockenen, gasförmigen Halogenen, im Kontakt mit Chlorwasserstoffen sowie in alkalischen Lösungen.

Was ist Monel und in welchen Anwendungsbereichen wird es eingesetzt?

Monel ist eine 'natürliche' Legierung von 68% Nickel, 30% Kupfer und etwas Eisen, bekannt für ihre Beständigkeit gegenüber Chlorwasserstoffen und wird in Meerwasserentsalzungsanlagen und im chemischen Apparatebau eingesetzt.

Welche Eigenschaften zeichnen Ni-Cr-Legierungen aus?

Ni-Cr-Legierungen zeichnen sich durch erhöhte Zunder- und Warmfestigkeit aus, die in reduzierender wie oxidierender Atmosphäre gegeben ist, und sind aufgrund der Ausbildung fest anhafter Passivschichten bester Oxidationsangriffen widerstandsfähig.

Was sind die Hauptanwendungsgebiete von Nickelbasislegierungen mit Chom und Molybdän?

Nickelbasislegierungen mit Chom und Molybdän werden dort eingesetzt, wo die Beständigkeit hochlegierten austenitischen nichtrostenden Stählen nicht ausreicht, in oxidierenden sowie reduzierenden Korrosionsmedien, und sie bilden stabile Passivschichten aus.

Welche Rolle spielen Nickel-Basislegierungen im Triebwerksbau?

Im Triebwerksbau werden Nickel-Basislegierungen für die heißen hiteren Teile verwendet, die eine hohe Temperaturbeständigkeit benötigen, und werden in Form von Superlegierungen für Turbinenteile eingesetzt.

Welche Eigenschaften von Kupfer sind für seine Anwendungen wichtig?

Die elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Kaltumformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit von Kupfer sind die wichtigsten Eigenschaften für seine Anwendungen.

Was sind die Nachteile von Kupfer in Bezug auf seine Verarbeitung?

Die Gefahr der Wasserstoffaufnahme beim Schweißen und die schlechte Zerspanbarkeit sind die Hauptnachteile von Kupfer in Bezug auf seine Verarbeitung.

Wie wird die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer beeinflusst?

Die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer ist stark vom Reinheitsgrad abhängig und wird durch Verunreinigungen, insbesondere durch Elemente, die im Gitter eingebaut werden, beeinträchtigt.

Was ist die Bedeutung von Phosphor in Kupferlegierungen?

Phosphor ist ein wirksamer Desoxidationszusatz in Kupferlegierungen, der zur Verbesserung der Schweißbarkeit und Verringerung der Leitfähigkeit beiträgt.

Wie wird die 'Hydrogenkrankheit' von Kupfer beschrieben?

Die 'Hydrogenkrankheit' von Kupfer tritt auf, wenn Wasserstoff in sauerstoffhaltigem Kupfer diffundiert und zu Kupferoxydul reagiert, was zu inneren Drücken und Verlust der Festigkeit und Zähigkeit führt.

Welche Rolle spielt das Wiedemann-Franz-Gesetz für Kupfer?

Das Wiedemann-Franz-Gesetz zeigt die direkte Proportionalität zwischen elektrischer und Wärmeleitfähigkeit, was für die Anwendung von Kupfer in Wärmeübertragungsprozessen wichtig ist.