1998 LS 8.1 Zusammensetzung schwer: Unterschied zwischen den Versionen

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== Zusammensetzung ==


=== Einleitung ===
=== Legierungsbestandteile, Hauptelement und Legierungselemente ===
Warum Legierungen vs Reinmetalle?


Kurze Info wie Legierungen hergestellt werden
Legierungen bestehen aus verschiedenen chemischen Elementen, von denen mindestens eines ein Metall sein muss. Dabei ist das Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement. Das Hauptelement einer Legierung legt die Basis-Eigenschaften wie Gitterstruktur und Festigkeit fest. Um diese Eigenschaften zu optimieren, werden zusätzliche Legierungselemente hinzugefügt. Die Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente. Legierungsbestandteile sind Hauptelement und Legierungselemente zusammen.  
… Schmelzen der Legierungsbestandteile und Gießen; anschließend testen der Eigenschaften
 
=== Zusammensetzung ===
 
==== Legierungselemente ====
Legierungen bestehen aus verschiedenen Elementen (siehe PSE) welche zusammengeschmolzen werden, wobei eins davon ein Metall sein muss. Dabei ist das '''Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement'''. Das Hauptelement hat normalerweise nicht alle Eigenschaften die wir brauchen, es ist z.B. es bricht leicht oder es ist nicht gut Verformbar. Die '''Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente'''. Alle Elemente in einer Legierung zusammen sind '''Legierungsbestandteile'''.


So gilt für eine Legierung mit der Zusammensetzung Au (Gold): 55 %; Ag (Silber): 29 %; Pd (Palladium): 10 % , Zn (Zink): 1,4 % folgendes:
So gilt für eine Legierung mit der Zusammensetzung Au (Gold): 55 %; Ag (Silber): 29 %; Pd (Palladium): 10 % , Zn (Zink): 1,4 % folgendes:
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|Pd, Ag, Zn
|Pd, Ag, Zn
|}
|}
Es handelt sich also um eine Goldlegierung mit den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.


==== Wirkung der Legierungsbestandteile ====
Es handelt sich also um eine Legierung mit dem Hauptelement Gold und den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.  
Die Legierungsbestandteile sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.


Die Legierungsbestandteile sind Gold, Silber, Palladium und Zink.


=== Wirkung der Legierungsbestandteile ===
Die Kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.


GOLD
Durch Klicken auf "Aufklappen" kannst du eine Tabelle mit typischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderung dieser Legierungsbestandteile sehen (viele Eigenschaften werden erst später in der Lernsituation behandelt):<ref>https://www.wegold.de/service/dokumente-downloads/formulare?task=document.viewdoc&id=1</ref>
Aufgrund der leichten Bearbeitbarkeit wird Gold in den meisten Dental-Legierungen als Hauptbestandteil verwendet. Es ist sehr korrosions-, anlauf- und mundbeständig, hat eine gute Festigkeit und senkt die Oxidation bei hohen Temperaturen. Gold beeinflusst das Schmelzintervall und den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Geschmeidigkeit von Gold ermöglicht das Ausschlagen von Blattgoldfolien bis zu 0,0001 mm sowie auch das Ziehen von Drähten bis zu 0,003 mm. Die Eigenschaft der Kohäsivität von Gold – die Möglichkeit, Gold kalt zu schweißen – wurde früher für gehämmerte Goldfüllungen oder für Goldstopffüllungen verwendet.


PLATIN
<div class="mw-collapsible mw-collapsed">
Die positiven Eigenschaften von Platin machen dieses Metall zu einem wichtigen Bestandteil in Dental-Legierungen. Platin steigert die Mundbeständigkeit der Legierung, dient als Kornfeiner und steigert die Härte. Stabilität und Warmfestigkeit werden angeho-
{| class="wikitable"
ben, während sich die Oxidschicht verringert. Reines Platin wird als „bleitote“ Platinfolie in der Dentalkeramik zum Anfertigen von Platinkäppchen oder als Löthilfe verwendet. Nach dem Walzen durch Ausglühen ist bleitote Platinfolie vollständig rekristallisiert und lässt sich weich und geschmeidig verarbeiten. Die Wegold Platinfolie verfügt über eine Stärke von 0,027 mm.
! Legierungsbestandteil
! Elementsymbol
! Eigenschaftsänderungen
|-
| Gold
| Au
| Leichte Bearbeitbarkeit, korrosions-, anlauf- und mundbeständig, gute Festigkeit, senkt Oxidation bei hohen Temperaturen, beeinflusst Schmelzintervall und Wärmeausdehnung.
|-
| Platin
| Pt
| Steigert Mundbeständigkeit, Kornfeiner, erhöht Härte und Stabilität, verringert Oxidschicht.
|-
| Palladium
| Pd
| Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, erhöht Schmelzintervall.
|-
| Silber
| Ag
| Steigert Härte, verbessert Fließverhalten beim Gießen, verbessert Lötfähigkeit, Oxidbildner, erhöht Wärmeausdehnung.
|-
| Kupfer
| Cu
| Steigert Härte und Festigkeit, bildet dunkelfarbiges Haftoxid, erleichtert Vergütbarkeit, hebt Wärmeausdehnung an, potenzielle Verfärbungen in Keramik.
|-
| Zink
| Zn
| Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelztemperatur, macht Schmelze dünnflüssiger, verbessert Fließfähigkeit.
|-
| Zinn
| Sn
| Verbessert mechanische Eigenschaften, steigert Härte und Festigkeit, verringert Kohlenstoffaufnahme, Haftoxidbildung, erhöht Benetzungsfähigkeit, verschiebt Wärmeausdehnung.
|-
| Indium
| In
| Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelzpunkt, erhöht Fließfähigkeit beim Gießen, verändert Wärmeausdehnung, Haftoxidbildung.
|-
| Iridium
| Ir
| Widerstandsfähiger als Platin, Kornfeinung von Gold-Legierungen, erhöht Warmfestigkeit und Vergütbarkeit, erhöht Schmelzintervall.
|-
| Titan
| Ti
| Verbessert Korrosions- und Anlaufbeständigkeit, Kornfeinung, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff, macht Legierungen fließfähiger.
|-
| Eisen
| Fe
| Haftoxidbildung, steigert Kornfeinung, erhöht Härte und Festigkeit.
|-
| Rhodium
| Rh
| Weißfärbend, feinkörniger, härter, chemisch beständiger, erhöht Fließfähigkeit und Vergütbarkeit.
|-
| Gallium
| Ga
| Senkt Schmelzintervall, verbessert Fließfähigkeit und Formfüllvermögen, dehnt sich beim Erstarren aus, verbessert mechanische Eigenschaften, hält Oxidfilm dünn.
|-
| Tantal
| Ta
| Extrem hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, Härtesteigerung, reduziert Schmelzintervall, macht Legierungen fließfähiger.
|-
| Ruthenium
| Ru
| Hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, stark härtender Effekt, verbessert Kriechfestigkeit, vermindert Spannungsrisse.
|-
| Mangan
| Mn
| Kornfeinung, steigert Festigkeit, erhöht Duktilität in Kombination mit Zink, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff und Schwefel.
|-
| Chrom
| Cr
| Unverzichtbar für Korrosionsbeständigkeit bei kobalt- und nickelhaltigen Legierungen, Schutz durch Chromoxide.
|-
| Kobalt
| Co
| Basismetall für Modellgusslegierungen, muss durch Chrom und Molybdän passiviert werden, Spuren von Nickel möglich.
|-
| Nickel
| Ni
| Basismetall für günstige Dentallegierungen, hohes Allergiepotenzial, Schleifstaub ist krebserregend.
|-
| Molybdän
| Mo
| Verbessert mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit in Kobalt- und Nickelbasis-Legierungen, essenziell für Menschen.
|}
 
</div>
 
 
So ergibt sich für die Au, Ag, Pd, Zn Legierung mit Gold als Hauptelement:
 
Palladium (Pd): Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, verbessert Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, und erhöht das Schmelzintervall.
 
Silber (Ag): Steigert Härte, verbessert das Fließverhalten beim Gießen, verbessert die Lötfähigkeit, wirkt als Oxidbildner, und erhöht die Wärmeausdehnung.
 
Zink (Zn): Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt die Schmelztemperatur, macht die Schmelze dünnflüssiger, und verbessert die Fließfähigkeit.
 
== Masse und Gewicht ==
[[File:Waage_Gewichtskraft.png|200px|mini| Die Waage misst die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird von der Waage in Kilogramm umgerechnet.]]
 
Masse und Gewicht werden häufig als Synonyme genutzt, jedoch gibt es einen wichtigen Unterschied.
 
Die Masse eines Körpers gibt an, wieviel "Stoff" (Atome) ein Körper enthält. Sie ist überall im Universum gleich. Auf der Erde und auf dem Mond.
 
Das Gewicht eines Körpers ist die Gravitationskraft, die auf ihn wirkt. Die Gravitationskraft kann sich je nach Ort unterscheiden. Die Gravitationskraft (auf der Erde die Erdanziehungskraft) ist z.B. in Nordrhein-Westfalen und in Berlin unterschiedlich.<ref>https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationszone</ref> So wiegt z.B. eine 70 kg Person in Berlin 16,4 g mehr als in Nordrhein-Westfalen. Auf dem Mond wiegt eine 70 kg Person übrigens nur 11,6 kg.
 
Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. Die Waage misst die Gewichtskraft und rechnet diese in Kilogramm um. Da für uns der Unterschied minimal ist, können wir im Dentallabor die Masse auch mit einer Waage bestimmen. Für uns gilt also "Die Masse eines Körpers auf der Erde entspricht in etwa dem Gewicht".
 
Massen und Gewichte werden in Kilogramm oder Gramm angegeben. Kilo steht für 1000, z.B.
1 Kilogramm = 1000 g; 1 Kilometer = 1000 Meter; 1 Kilokalorie=1000 Kalorien, 1 Kilobyte = 1000 Byte;  usw.


PALLADIUM
== Massenanteil in Legierungen ==
Palladium steigert die Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit. Das Metall homogenisiert die Legierung, steigert die Härte und Festigkeit, erhöht die Warmfestigkeit und erleichtert das Vergüten. Außerdem kann durch Zusatz von Palladium das Schmelzintervall angehoben werden.


SILBER
Die Zusammensetzung von Legierungen werden normalerweise in Massenanteil angegeben.
Silber steigert in Legierungen die Härte und verbessert das Fließverhalten beim Gießen deutlich. Außerdem wird die Lötfähigkeit verbessert. Bei Aufbrenn-Legierungen wird Silber als Oxidbildner und auch zum starken Anheben des Wärmeausdehnungskoeffizienten
verwendet.


KUPFER
Der Massenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis der Masse eines einzelnen Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung definiert. Der Massenanteil wird als Prozentsatz anzugeben. Die Berechnung des Massenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:
Als Legierungszusatz steigert Kupfer die Härte und Festigkeit der Legierung. Das Metall bildet bei Aufbrenn-Legierungen ein sehr dunkelfarbiges Haftoxid. Kupfer erleichtert die Vergütbarkeit der Legierung, versprödet sie und hebt den Wärmeausdehnungskoeffizi-
enten an. In der Keramik führt Kupfer nicht selten zu Verfärbungen.


ZINK
Durch den Zusatz von Zink in Legierungen verbessern sich die mechanischen Eigenschaften. Die Schmelztemperatur wird herabgesetzt und die Schmelze wird dünnflüssiger. Als Desoxidationsmittel verbessert Zink außerdem die Fließfähigkeit.


ZINN
Zinn bewirkt in Dental-Legierungen eine Verzerrung der Raumgitter und erzielt dadurch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Es steigert die Härte und Festigkeit, verringert die Kohlenstoffaufnahme und wird zur Haftoxidbildung bei Aufbrenn-Legierungen eingesetzt. Zinn erhöht zudem die Benetzungsfähigkeit in Loten und verschiebt den Wärmeausdehnungskoeffizienten nach oben. Zu große Anteile von Zinn führen zu Inhomogenität, Versprödung oder auch zu Warmbrüchigkeit. Früher wurde Zinn zum Herstel-
len einer schweren Unterkieferprothesenbasis verwendet. Auch heute noch werden Zinnfolien zum Abdecken und Hohllegen bestimmter Modell-Kieferbereiche verwendet.


INDIUM
<math>
Indium ist in modernen Edelmetall-Legierungen ein wichtiger Bestandteil. Es verzerrt die Gitter der Legierungen und bewirkt so eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Da Indium leicht fließt und den Schmelzpunkt absenkt, wird es zur Herstel-
\text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100
lung von Loten verwendet. So wird die Fließfähigkeit der Legierung beim Gießen erhöht und der Wärmeausdehnungskoeffizient nach oben verändert. Bei Aufbrenn-Legierungen bildet Indium ein Haftoxid, das zum Anhaften keramischer Massen an Metallen beiträgt.
</math>


IRIDIUM
Chemisch gesehen ist Iridium widerstandsfähiger als Platin. In der Zahntechnik wird Iridium zur Kornfeinung von Gold-Legierungen eingesetzt. Wegen seines hohen Schmelzpunktes, der weit über dem von Platin liegt, trägt es in Legierungen zur Ausbildung eines feinen Kornes bei. Die Warmfestigkeit und Vergütbarkeit werden deutlich verbessert und das Schmelzintervall durch den Zusatz von Iridium angehoben.


TITAN
Bei unserer Legierung mit den Legierungsbestandteilen Au (Gold) 55 %; Ag (Silber) 29 %; Pd (Palladium) 10 % , Zn (Zink) 1,4 % gilt für Gold:
Titan verbessert die Korrosions- und Anlaufbeständigkeit und trägt zur Kornfeinung der Legierung bei. Es dient als Haftoxid und bindet Sauerstoff. Durch Zusatz von Titan werden Legierungen fließfähiger.


EISEN
Eisen wird zur Haftoxidbildung bei Aufbrenn-Legierungen benötigt, steigert die Kornfeinung und damit die Härte und Festigkeit der Legierung.


RHODIUM
<math>
Rhodium wirkt als Zusatz von Edelmetall-Legierungen weißfärbend, indem es gelbe Farbe reduziert. Es macht die Legierungen feinkörniger, härter und chemisch beständiger. Darüber hinaus steigert das Metall die Fließfähigkeit sowie die Vergütbarkeit der Legierung.
Massenanteil_{\text{Gold}} = \frac{{55 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 55\%
</math>


GALLIUM
Als Legierungsbestandteil senkt Gallium das Schmelzintervall, verbessert die Fließfähigkeit und das Formfüllvermögen. Beim Erstarren dehnt sich Gallium um 3,3% aus. Durch eine Gitterverzerrung trägt es zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei. Gallium hält den Oxidfilm dünn, verbessert die Vergütbarkeit und hebt den Wärmeausdehnungskoeffizienten an.


TANTAL
<!--
Durch seinen extrem hohen Schmelzpunkt wird Tantal zur Kornfeinung und Härtesteigerung verwendet. Es reduziert das Schmelzintervall und macht Legierungen fließfähiger.
=== Besonderheiten ===


RUTHENIUM
Es ist wichtig zu beachten, dass der Massenanteil alleine nicht alle Eigenschaften einer Legierung beschreibt. Zwei Legierungen mit dem gleichen Massenanteil der Komponenten können sich in ihren mechanischen und chemischen Eigenschaften unterscheiden. Diese Unterschiede hängen von verschiedenen Faktoren wie der Kristallstruktur, Herstellungsmethode und Wärmebehandlung ab.
Durch den hohen Schmelzpunkt bewirkt Ruthenium in Edelmetall-Legierungen die Ausbildung eines feinen Kornes. Als Legierungsbestandteil hat Ruthenium einen stark härtenden Effekt. Bei hohen Temperaturen wirkt es oxidreduzierend, verbessert die Kriechfestigkeit und vermindert Spannungsrisse beim Erstarren der Schmelze.
-->


MANGAN
== Volumen ==
Mangan dient als Kornfeiner und steigert die Festigkeit. Im Zusammenhang mit Zink erhöht Mangan die Duktilität. Das Metall dient als Haftoxidbildner und bindet Sauerstoff und Schwefel.
[[File:Volumen_Würfel.png|400px|mini|links| Volumen in m<big><sup>3</sup></big>, dm<big><sup>3</sup></big> oder l und cm<sup>3</sup> oder ml]]
<br clear="all">Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt.  


CHROM
Volumen werden meist berechnet. Dafür kann man die ganzen Formeln aus der Geometrie endlich mal nutzen :-).
Für kobalt- und nickelhaltige Legierungen ist Chrom ein unverzichtbarer Zusatz, da diese Legierungen erst durch die Zugabe dieses Elements korrosionsbeständig werden. Dabei wird die Legierung durch eine dünne Schicht aus chemisch nahezu inerten Chromoxiden
geschützt. Im Gegensatz zu sechswertigem Chrom, das sich jedoch unter Mundbedingungen nicht bilden oder herauslösen kann, ist metallisches und dreiwertiges Chrom für den Menschen relativ harmlos. Wie verbreitet Allergien gegen Chrom sind, ist schwer ab-
zuschätzen, da fast ausschließlich Tests mit sechswertigem Chrom durchgeführt werden, die dann häufig positiv sind, da sechswertiges Chrom als höchst allergen gilt.


KOBALT
'''Einheiten des Volumens'''
Kobalt dient in Dentallegierungen hauptsächlich als Basismetall für Modellgusslegierungen. Kobalt an sich ist für den Einsatz in der Medizintechnik nicht beständig genug und muss durch Zugabe von Chrom und Molybdän passiviert werden. In sehr geringen Dosen
ist Kobalt für den menschlichen Organismus sehr wichtig, da es vor allem in Vitamin B12 vorkommt. Allerdings enthält Kobalt nahezu immer auch Spuren von Nickel. Selbst dentale Werkstoffe, die als „nickelfrei“ gekennzeichnet sind, dürfen weniger als 0,1% Nickel
enthalten. Das bedeutet, dass Patienten mit nachgewiesener Nickelallergie selbst auf diese Werkstoffe immunologisch reagieren können.


NICKEL
Größere Volumen werden in Kubikmetern (m<sup>3</sup>) (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde
Nickel wird unter anderem als Basismetall für sehr günstige Dentallegierungen und als Bestandteil in einigen Loten verwendet. Selbst Titan-Basis-Legierungen, die häufig in der Orthodontie Anwendung finden, enthalten Nickel. Für den Menschen ist Nickel das
Metall mit dem höchstem Allergiepotenzial bei Hautkontakt. Etwa 1/6 der weiblichen Bevölkerung ist bereits gegen Nickel sensibilisiert und könnte durch die Versorgung mit nickelhaltigen Legierungen immunologisch gefährdet sein. Der durch die Bearbeitung nickelhaltiger Legierungen entstehende Schleifstaub ist krebserregend. Daher ist insbesondere bei der spanenden Verarbeitung solcher Legierungen das Tragen einer Staubschutzmaske zu empfehlen.


MOLYBDÄN
Mittlere Volumen werden in Dezimetern (dm<sup>3</sup>) oder Liter (l) (beides 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter) angegeben. Man kauft z.B. einen Liter Milch
In Kombination mit Chrom sorgt Molybdän in Kobalt- und Nickelbasis-Legierungen für eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Molybdän als Element ist für den Menschen nachgewiesenermaßen
essenziell. Über Vergiftungen oder Allergien ist bisher nichts bekannt.


Kleinere Volumen werden in Kubikzentimetern (cm<sup>3</sup>) oder in Milliliter (ml) (beides 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter) angegeben. Z.B. nutzt man 20 ml Wasser auf 100 g Gips.


Die Zusammensetzung von Legierungen werden in Massenanteil angegeben.
== Volumenanteil ==
Die Zusammensetzung von Legierungen kann auch als Volumenanteil angegeben werden, dies ist allerdings eher unüblich, da man die Masse viel leichter bestimmen kann als das Volumen. Der Volumenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis des Volumens eines einzelnen Legierungsbestandteils zum Gesamtvolumen der Legierung definiert. Ähnlich wie der Massenanteil wird auch der Volumenanteil als Prozentsatz angegeben. Die Berechnung des Volumenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:


=== Massenanteil und Volumenanteil ===
Der Massenanteil eines Legierungselements wie Gold


ist das Verhältnis zwischen d


<math>
\text{Volumenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Volumen des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtvolumen der Legierung}}} \times 100
</math>


==== Masse ====
m=F/a


==== Gewicht(skraft) ====
relative Größe, F=m*a; F=m*g; Beispiel Astronaut


=== Volumen ===
Bei alkoholischen Getränken wird häufig ein Volumenanteile angegeben. So hat z.B. Vodka einen Alkohol Volumenanteil von 40 % %. Der selbe Vodka hat einen Alkohol Massenanteil von etwa 35 %. So hat man direkt das Gefühl mehr Alkohol für sein Geld zu bekommen ;-).


Den Raum den ein Körper einnimmt.
Länge, Fläche, Raum


Allgemein
<!--
m,m^2, m^3
== Verhältnisse ==
-,-,l


Zahntechnik
Ein Verhältnis ist eine Art, die Beziehung zwischen zwei Zahlen oder Mengen zu beschreiben. Es zeigt, wie oft eine Zahl in einer anderen enthalten ist. Verhältnisse helfen uns, die Welt besser zu verstehen und Entscheidungen zu treffen, ob in der Mathematik, in der Wissenschaft oder im täglichen Leben.
mm, mm^2, mm^3
-,-,ml


=== Massenanteil / Volumenanteil in % ===
- Proportionen
- Zähler und Nenner
Schauen wir uns näher das Verhältnis Massenanteil an. Auf der linken Seite der gleichung steht der Massenanteil. Auf der rechten Seite steht das Verhältnis der Masse des Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung. Im Zähler (oben im Bruch) die Masse des Legierungsbestandteils und im Nenner (unten im Bruch) die Gesamtmasse der Legierung.


Angaben in Prozent
Erhöht man die linke Seite, muss sich die rechte Seite auch erhöhen. Das geht indem sich der Zähler erhöht oder der Nenner kleiner wird.


Berechnung Angaben in Prozent mit dem Dreisatz
<math>
\text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100
</math>


-->


<!-- Quellen:
<!-- Quellen:
WeGold Legierungstabelle S 4-8
WeGold Legierungstabelle S 4-8
Craig’s RESTORATIVE DENTAL MATERIALS; Chapter 10; S 213-222
Craig’s RESTORATIVE DENTAL MATERIALS; Chapter 10; S 213-222
-->


 
=Einzelnachweise=
-->

Aktuelle Version vom 3. September 2023, 12:44 Uhr

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Zusammensetzung

Legierungsbestandteile, Hauptelement und Legierungselemente

Legierungen bestehen aus verschiedenen chemischen Elementen, von denen mindestens eines ein Metall sein muss. Dabei ist das Element mit dem größten Massenanteil das Hauptelement. Das Hauptelement einer Legierung legt die Basis-Eigenschaften wie Gitterstruktur und Festigkeit fest. Um diese Eigenschaften zu optimieren, werden zusätzliche Legierungselemente hinzugefügt. Die Elemente die hinzugefügt werden, nennt man Legierungselemente. Legierungsbestandteile sind Hauptelement und Legierungselemente zusammen.

So gilt für eine Legierung mit der Zusammensetzung Au (Gold): 55 %; Ag (Silber): 29 %; Pd (Palladium): 10 % , Zn (Zink): 1,4 % folgendes:

Hauptelement (größter Massenanteil) Legierungselement (nicht größter Massenanteil)
Au Pd, Ag, Zn

Es handelt sich also um eine Legierung mit dem Hauptelement Gold und den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.

Die Legierungsbestandteile sind Gold, Silber, Palladium und Zink.

Wirkung der Legierungsbestandteile

Die Kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.

Durch Klicken auf "Aufklappen" kannst du eine Tabelle mit typischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderung dieser Legierungsbestandteile sehen (viele Eigenschaften werden erst später in der Lernsituation behandelt):[1]

Legierungsbestandteil Elementsymbol Eigenschaftsänderungen
Gold Au Leichte Bearbeitbarkeit, korrosions-, anlauf- und mundbeständig, gute Festigkeit, senkt Oxidation bei hohen Temperaturen, beeinflusst Schmelzintervall und Wärmeausdehnung.
Platin Pt Steigert Mundbeständigkeit, Kornfeiner, erhöht Härte und Stabilität, verringert Oxidschicht.
Palladium Pd Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, erhöht Schmelzintervall.
Silber Ag Steigert Härte, verbessert Fließverhalten beim Gießen, verbessert Lötfähigkeit, Oxidbildner, erhöht Wärmeausdehnung.
Kupfer Cu Steigert Härte und Festigkeit, bildet dunkelfarbiges Haftoxid, erleichtert Vergütbarkeit, hebt Wärmeausdehnung an, potenzielle Verfärbungen in Keramik.
Zink Zn Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelztemperatur, macht Schmelze dünnflüssiger, verbessert Fließfähigkeit.
Zinn Sn Verbessert mechanische Eigenschaften, steigert Härte und Festigkeit, verringert Kohlenstoffaufnahme, Haftoxidbildung, erhöht Benetzungsfähigkeit, verschiebt Wärmeausdehnung.
Indium In Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt Schmelzpunkt, erhöht Fließfähigkeit beim Gießen, verändert Wärmeausdehnung, Haftoxidbildung.
Iridium Ir Widerstandsfähiger als Platin, Kornfeinung von Gold-Legierungen, erhöht Warmfestigkeit und Vergütbarkeit, erhöht Schmelzintervall.
Titan Ti Verbessert Korrosions- und Anlaufbeständigkeit, Kornfeinung, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff, macht Legierungen fließfähiger.
Eisen Fe Haftoxidbildung, steigert Kornfeinung, erhöht Härte und Festigkeit.
Rhodium Rh Weißfärbend, feinkörniger, härter, chemisch beständiger, erhöht Fließfähigkeit und Vergütbarkeit.
Gallium Ga Senkt Schmelzintervall, verbessert Fließfähigkeit und Formfüllvermögen, dehnt sich beim Erstarren aus, verbessert mechanische Eigenschaften, hält Oxidfilm dünn.
Tantal Ta Extrem hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, Härtesteigerung, reduziert Schmelzintervall, macht Legierungen fließfähiger.
Ruthenium Ru Hoher Schmelzpunkt, Kornfeinung, stark härtender Effekt, verbessert Kriechfestigkeit, vermindert Spannungsrisse.
Mangan Mn Kornfeinung, steigert Festigkeit, erhöht Duktilität in Kombination mit Zink, Haftoxidbildung, bindet Sauerstoff und Schwefel.
Chrom Cr Unverzichtbar für Korrosionsbeständigkeit bei kobalt- und nickelhaltigen Legierungen, Schutz durch Chromoxide.
Kobalt Co Basismetall für Modellgusslegierungen, muss durch Chrom und Molybdän passiviert werden, Spuren von Nickel möglich.
Nickel Ni Basismetall für günstige Dentallegierungen, hohes Allergiepotenzial, Schleifstaub ist krebserregend.
Molybdän Mo Verbessert mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit in Kobalt- und Nickelbasis-Legierungen, essenziell für Menschen.


So ergibt sich für die Au, Ag, Pd, Zn Legierung mit Gold als Hauptelement:

Palladium (Pd): Steigert Korrosions-, Anlauf- und Mundbeständigkeit, erhöht Härte und Festigkeit, verbessert Warmfestigkeit, erleichtert Vergüten, und erhöht das Schmelzintervall.

Silber (Ag): Steigert Härte, verbessert das Fließverhalten beim Gießen, verbessert die Lötfähigkeit, wirkt als Oxidbildner, und erhöht die Wärmeausdehnung.

Zink (Zn): Verbessert mechanische Eigenschaften, senkt die Schmelztemperatur, macht die Schmelze dünnflüssiger, und verbessert die Fließfähigkeit.

Masse und Gewicht

Die Waage misst die Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird von der Waage in Kilogramm umgerechnet.

Masse und Gewicht werden häufig als Synonyme genutzt, jedoch gibt es einen wichtigen Unterschied.

Die Masse eines Körpers gibt an, wieviel "Stoff" (Atome) ein Körper enthält. Sie ist überall im Universum gleich. Auf der Erde und auf dem Mond.

Das Gewicht eines Körpers ist die Gravitationskraft, die auf ihn wirkt. Die Gravitationskraft kann sich je nach Ort unterscheiden. Die Gravitationskraft (auf der Erde die Erdanziehungskraft) ist z.B. in Nordrhein-Westfalen und in Berlin unterschiedlich.[2] So wiegt z.B. eine 70 kg Person in Berlin 16,4 g mehr als in Nordrhein-Westfalen. Auf dem Mond wiegt eine 70 kg Person übrigens nur 11,6 kg.

Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. Die Waage misst die Gewichtskraft und rechnet diese in Kilogramm um. Da für uns der Unterschied minimal ist, können wir im Dentallabor die Masse auch mit einer Waage bestimmen. Für uns gilt also "Die Masse eines Körpers auf der Erde entspricht in etwa dem Gewicht".

Massen und Gewichte werden in Kilogramm oder Gramm angegeben. Kilo steht für 1000, z.B. 1 Kilogramm = 1000 g; 1 Kilometer = 1000 Meter; 1 Kilokalorie=1000 Kalorien, 1 Kilobyte = 1000 Byte; usw.

Massenanteil in Legierungen

Die Zusammensetzung von Legierungen werden normalerweise in Massenanteil angegeben.

Der Massenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis der Masse eines einzelnen Legierungsbestandteils zur Gesamtmasse der Legierung definiert. Der Massenanteil wird als Prozentsatz anzugeben. Die Berechnung des Massenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:


[math]\displaystyle{ \text{Massenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Masse des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtmasse der Legierung}}} \times 100 }[/math]


Bei unserer Legierung mit den Legierungsbestandteilen Au (Gold) 55 %; Ag (Silber) 29 %; Pd (Palladium) 10 % , Zn (Zink) 1,4 % gilt für Gold:


[math]\displaystyle{ Massenanteil_{\text{Gold}} = \frac{{55 \, \text{g}}}{{100 \, \text{g}}} \times 100 = 55\% }[/math]


Volumen

Volumen in m3, dm3 oder l und cm3 oder ml


Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt.

Volumen werden meist berechnet. Dafür kann man die ganzen Formeln aus der Geometrie endlich mal nutzen :-).

Einheiten des Volumens

Größere Volumen werden in Kubikmetern (m3) (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde

Mittlere Volumen werden in Dezimetern (dm3) oder Liter (l) (beides 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter) angegeben. Man kauft z.B. einen Liter Milch

Kleinere Volumen werden in Kubikzentimetern (cm3) oder in Milliliter (ml) (beides 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter) angegeben. Z.B. nutzt man 20 ml Wasser auf 100 g Gips.

Volumenanteil

Die Zusammensetzung von Legierungen kann auch als Volumenanteil angegeben werden, dies ist allerdings eher unüblich, da man die Masse viel leichter bestimmen kann als das Volumen. Der Volumenanteil in Legierungen wird als das Verhältnis des Volumens eines einzelnen Legierungsbestandteils zum Gesamtvolumen der Legierung definiert. Ähnlich wie der Massenanteil wird auch der Volumenanteil als Prozentsatz angegeben. Die Berechnung des Volumenanteils eines Legierungsbestandteils erfolgt durch die Formel:


[math]\displaystyle{ \text{Volumenanteil}_{\text{Legierungsbestandteil}} = \frac{{\text{Volumen des Legierungsbestandteils}}}{{\text{Gesamtvolumen der Legierung}}} \times 100 }[/math]


Bei alkoholischen Getränken wird häufig ein Volumenanteile angegeben. So hat z.B. Vodka einen Alkohol Volumenanteil von 40 % %. Der selbe Vodka hat einen Alkohol Massenanteil von etwa 35 %. So hat man direkt das Gefühl mehr Alkohol für sein Geld zu bekommen ;-).



Einzelnachweise

  1. ↑ https://www.wegold.de/service/dokumente-downloads/formulare?task=document.viewdoc&id=1
  2. ↑ https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationszone
Abgerufen von „https://www.wikidental.de/wikidental1/index.php?title=1998_LS_8.1_Zusammensetzung_schwer&oldid=5967“