1998 LS 8.1 Zusammensetzung schwer
Zusammensetzung
Legierungsbestandteile, Hauptelement und Legierungselemente
--- Bild/Video/Animation Legierungsherstellung
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:
| Hauptelement (größter Massenanteil) | Legierungselement (nicht größter Massenanteil) |
|---|---|
| Au | Pd, Ag, Zn |
Es handelt sich also um eine Goldlegierung mit den Legierungselementen Silber, Palladium und Zink.
Wirkung der Legierungsbestandteile
Die kombination von Legierungsbestandteilen sollen die Eigenschaften der Legierung verbessern.
So wird durch Zugabe von Platin beispielsweise die Chemische Beständigkeit, Härte und Festigkeit erhöht. Andere Elemente beeinflussen den Schmelzintervall, die Wärmeausdehnung, das Fließverhalten beim Gießen, die Verformbarkeit und viele mehr.
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. |
Die Zusammensetzung von Legierungen werden in Massenanteil angegeben.
Masse und Gewicht
Masse und Gewicht werden häufig als Synomyme 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.
Masse und Gewicht werden normalerweise mit einer Waage gemessen. 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
Definition
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]
Beispiel
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
--- Bild Volumen
Das Volumen ist ein Maß für den Raum, den ein dreidimensionales Objekt einnimmt.
Einheiten des Volumens
Größere Volumen werden in Kubikmetern (1 Meter mal 1 Meter mal 1 Meter) angegeben. Man kauft z.B. Kubikmeter Erde oder eine Heizung für 100 Kubikmeter.
Mittlere Volumen werden in Dezimetern oder Liter (beides 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter mal 10 Zentimeter) angegeben. Man kauft z.B. einen Liter Milch
Kleinere Volumen werden in Kubikzentimetern oder in Milliliter (beides 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter) angegeben. Z.B. nutzt man 20 ml Wasser auf 100 g Gips.
Kubikzentimeter und Milliliter
Es ist wichtig zu beachten, dass ein Kubikzentimeter (cm³) und ein Milliliter (ml) das gleiche Volumen repräsentieren. Diese Einheiten sind im Alltag und in der Wissenschaft weit verbreitet und werden oft austauschbar verwendet.
[math]\displaystyle{ 1 \, \text{cm}^3 = 1 \, \text{ml} }[/math]
Beispielsweise könnte die Kapazität eines Messbechers sowohl in Millilitern als auch in Kubikzentimetern angegeben werden, da beide Einheiten gleichwertig sind.
Volumenanteil
Der Volumenanteil ist eine Größe, die angibt, welcher Prozentsatz des Gesamtvolumens einer Mischung von einem bestimmten Bestandteil eingenommen wird.
Formel
Der Volumenanteil \( \phi \) einer Komponente \( x \) in einer Mischung wird mit folgender Formel berechnet:
[math]\displaystyle{ \phi_x = \left( \frac{{\text{Volumen von } x}}{{\text{Gesamtvolumen der Mischung}}} \right) \times 100 }[/math]
Anwendungsbeispiel: Alkoholgehalt
Ein alltägliches Beispiel für die Angabe des Volumenanteils ist der Alkoholgehalt in alkoholischen Getränken. Der Alkoholgehalt wird üblicherweise in Volumenprozent (Vol.-%) angegeben. Ein Bier mit einem Alkoholgehalt von 5 Vol.-% besteht zu 5 % seines Volumens aus Alkohol.
[math]\displaystyle{ \text{Alkoholgehalt in Vol.-%} = \left( \frac{{\text{Volumen des Alkohols}}}{{\text{Gesamtvolumen des Getränks}}} \right) \times 100 }[/math]
Den Raum den ein Körper einnimmt. Länge, Fläche, Raum
Allgemein m,m^2, m^3 -,-,l
Zahntechnik mm, mm^2, mm^3 -,-,ml
Massenanteil / Volumenanteil in %
Massenanteil = Masse des Legierungsbestandteil in g / Gesamtmasse in g
Au 55 % = Verhältnis 55/100 sind Gold
Berechnung mit dem Dreisatz