Aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken
Metalle als Baustoff: Eigenschaften & Verwendung bei Heimwerker-Projekten
- Aktualisiert: 26.04.2023
- 17:44 Uhr
Das Wichtigste in Kürze
Was ist Metall und wie können Sie den Baustoff richtig bearbeiten?
Welche Eigenschaften haben Metalle?
Welche Metallarten gibt es?
Metall ist für Heimwerker ein anspruchsvolles Material, das sich mit etwas Übung aber dennoch gut verarbeiten lässt. Jedes Metall hat dabei ein anderes Einsatzgebiet. Aluminium ist beispielswiese für die Ausgestaltung von Dachrinnen gut geeignet, weil es witterungsbeständig ist und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Massiver ist dagegen Eisen, das sich aber nur durch Schweißen richtig formen lässt. In diesem Ratgeber bekommen Sie eine kompakte Übersicht über die gängigsten Metallarten und ihre Bearbeitung.
Was ist Metall?
Metalle sind chemische Elemente, die in der Regel gut elektrisch leitfähig sind und auch eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen. Wie z.B. Gold, Silber und Titan verfügen sie über einen metallischen Glanz und sind meist gut verformbar. Viele Metalle eigenen sich deshalb gut als Werkstoffe im DIY, in der Elektrotechnologie und im Baugewerbe.
Etwa 80 % aller chemischen Elemente im Periodensystem sind Metalle. In der Natur gibt es sie als Reinmetalle oder in sogenannten Legierungen. In einer Legierung sind mehrere metallische Elemente miteinander vereint.
Aus unserem Alltag sind Metalle nicht mehr wegzudenken. Sie werden bereits seit über 7000 Jahren für Bauvorhaben und als Tausch- und Zahlungsmittel verwendet. Seit mindestens 3000 Jahren kennt die Menschheit auch Legierungen. Zu den ersten gefundenen Metallen gehört das Gold, aber auch Silber, Kupfer und Stahl wurden sehr früh entdeckt und nutzbar gemacht. Nach und nach erfanden die Menschen Techniken der Metallgewinnung und der Verarbeitung. Heute lässt sich anhand des Stahlverbrauches eines Landes dessen Industrialisierungsgrad ablesen.
Das sind die wertvollsten Metalle: In diesem Clip sehen zeigen wir Ihnen die teuersten Metalle und welche Eigenschaften diese so begehrenswert für die Industrie machen.
Im modernen Alltag existieren zahlreiche Verwendungsbereiche für Metall
- Fahrzeugs- und Schiffsbau (Stahl)
- Maschinenbau (Stahl)
- EDV- und Haushaltsgeräte (Aluminium)
- Kabel- und Leiterplatten (Kupfer)
- Batterien & Akkus (Lithium)
- Schmuckindustrie (Gold)
- Medizintechnik (Platin)
Diese Liste lässt sich beliebig verlängern. Da Metalle in der Ausprägung ihrer Eigenschaften sehr unterschiedlich sein können, existieren entsprechend viele Nutzungsmöglichkeiten. Während Stahl ein Synonym für Härte ist, schmilzt Quecksilber als Metall schon bei Raumtemperatur.
Wissenswertes: Wie werden Metalle gewonnen?
Viele Metalle befinden sich in der Form von Erzen in der Erdkruste. Dazu gehören Aluminium, Magnesium und Natrium. Das Metall ist hier noch mit Gestein vermischt. Um diese Verbindung zu trennen, existieren verschiedene Verfahren. Je nach Art des Metalls werden chemische Reaktionen erzeugt, um die Metalle von dem Gestein zu extrahieren und sie am Ende in Reinform zu gewinnen.
Was ist eine Legierung?
Eine Legierung ist eine Mischung aus mindestens zwei verschiedenen chemischen Elementen, von denen eines ein Metall sein muss. Bronze besteht zum Beispiel aus Kupfer und Zinn. Eine solche Legierung wird erzeugt, wenn die Eigenschaften beider Metalle zusammen eine bessere Leistung erbringen können. Sie werden hauptsächlich durch das Zusammenschmelzen der Stoffe oder durch Diffusion erzeugt. In einigen Fällen werden auch Nichtmetalle wie Bor oder Kohlenstoff in die Legierung mit aufgenommen. Das ist unter anderem bei Stahl und Bronze der Fall.
Welche Eigenschaften haben Metalle?
Metalle haben durch die sogenannte Metallbindung besondere Eigenschaften, die bei den einzelnen Metallen unterschiedlich ausgeprägt sind:
➜ Haltbarkeit
Metalle sind in der Regel sehr robust und widerstandsfähig gegenüber Verschleiß und Schäden, was sie zu einer guten Wahl für DIY-Projekte macht, die eine hohe Belastbarkeit erfordern.
➜ Metallischer Glanz
Die Metallbindung ist für den metallischen Glanz verantwortlich. Metallatome haben eine hohe Anzahl von freien Elektronen, die sich innerhalb des Metallkristalls frei bewegen können. Wenn Licht auf die Oberfläche des Metalls trifft, wird es von diesen Elektronen absorbiert und in alle Richtungen reflektiert, was zu einem metallischen Glanz führt.
➜ Elektrische Leitfähigkeit
Die Elektronen in den Metallen können in eine Richtung wandern und so Strom weiterleiten. Silber und Kupfer besitzen eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit. Blei oder Titan leiten elektrischen Strom deutlich schlechter.
➜ Wärmeleiter
Viele Metalle sind ein guter Wärmeleiter. Das gilt vor allem für Gold und Silber.
➜ Hoher Schmelzpunkt
Ein Großteil der Metalle besitzen hohe Schmelz- und Siedetemperaturen. Daher müssen häufig hohe Temperaturen erzeugt werden, um Metalle zum Schmelzen zu bringen.
Ausnahme
Quecksilber liegt schon bei Raumtemperatur in flüssigem Zustand vor.
➜ Verformbarkeit
Metalle sind in ihrer Struktur gitterförmig angelegt. Dadurch lassen sich viele Metalle sehr gut Formen, ohne dass sie dabei zerstört werden.
Welche Metallarten gibt es?
Die meisten der bekannten chemischen Elemente gehören zu den Metallen. Es existiert folglich eine Vielzahl an unterschiedlichen Metallarten und Legierungen auf der Welt. Im Folgenden haben wir eine Übersicht über ein paar der wichtigsten Metallarten und ihre Eigenschaften zusammengestellt.
- Kupfer (Cu)
Kupfer ist ein sehr guter Leiter für elektrische Energie und wird daher häufig für die Herstellung von Kabeln verwendet. Auch die kleinen Cent-Münzen bestehen aus dem rötlich schimmernden Metall.
- Eisen (Fe)
Eisen ist das häufigste Element in der Erdkruste. Es hat eine hohe Dichte, ist gut verformbar und hat eine gute elektrische Leitfähigkeit. Eisen wird in vielen verschiedenen Formen und Legierungen verwendet, darunter Stahl, Gusseisen und rostfreier Stahl.
- Aluminium (Al)
Aluminium ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste und wird heute für viele Alltagsprodukte verwendet. Aufgrund seiner Leichtigkeit ist es Bestandteil von Getränkedosen und Fahrradzubehör. Es lässt sich sehr gut recyclen.
- Lithium (Li)
Als Bestandteil von Batterien und Smartphones ist Lithium aus dem modernen Alltag nicht mehr wegzudenken. Es ist anders als andere Metalle sehr weich und aufgrund der geringen Dichte auch sehr leicht.
- Gold (Au)
Gold gehört zu den teuersten Metallen der Welt. Es ist korrosionsbeständig und wird vor allem in der Schmuckindustrie, in der Elektroindustrie und als internationales Zahlungsmittel verwendet.
- Platin (Pt)
Als Edelmetall ist Platin noch wertvoller als Gold und gilt daher als ideale Wertanlage. Es wird in Katalysatoren, in der Medizin und der Labortechnik verwendet. Beliebt ist Platin auch wegen seines hellen Glanzes.
Einteilung der Metalle nach ihren Eigenschaften
Metalle können anhand ihrer Eigenschaften unterschiedlich klassifiziert werden. Für die Einteilung existieren zwei verschiedene Möglichkeiten: Die Einteilung der Metalle nach Ihrer Dichte oder ihrer Reaktivität.
- Einteilung nach Dichte
Werden Metalle nach ihrer Dichte klassifiziert, dann teilen sie sich in Leicht- und Schwermetalle auf. Leichtmetalle wie Aluminium besitzen eine Dichte unter 5g/ cm3. Schwermetalle wie Blei liegen bei über 11g/ cm3. - Einteilung nach ihrer Reaktivität
Als leicht oxidierbar werden Metalle bezeichnet, die im Kontakt mit der Luft Oxide oder im Kontakt mit Wasser Hydroxide bilden. Sie werden auch unedle Metalle genannt. Edle Metalle geben ihre Valenzelektronen schwerer ab. Daher oxidieren sie auch nicht so leicht.
So können Sie Metall richtig bearbeiten
Es gibt ganz unterschiedliche Möglichkeiten der Metallbearbeitung – viele davon können Sie auch in der heimischen Werkstatt durchführen. Passendes Werkzeug ist entweder griffbereit oder kann sich jeder aus dem Baumarkt leihen. Metalle können Sie biegen, fräsen, verschrauben, schweißen und löten. Wie Sie Metall richtig trennen oder es verschweißen, lesen Sie in der folgenden Übersicht.
Metall trennen: So geht’s richtig
Das "Anreißen" von Metallen bezieht sich auf das Einschneiden oder Anritzen der Oberfläche eines Metalls. Beim Anreißen wird normalerweise ein scharfes Werkzeug wie eine Feile oder ein Anreißstift verwendet, um eine Linie auf der Metalloberfläche zu ziehen. Diese Linie kann dann als Leitfaden für weitere Schritte dienen.
Das Metall selbst trennen Sie je nach Dicke und Materialqualität mit einer Blechschere oder einem Bolzenschneider. Bei größeren Materialstärken kommen andere Werkzeuge wie eine Säge oder ein Winkelschleifer zum Einsatz. Müssen Rohre abgetrennt werden, gelingt dies am besten mit einem speziellen Rohrschneider.
Tipp: Trennen beschichteter Metalle
Wenn Sie beschichtete Metalle voneinander trennen wollen, dann sollte die Beschichtung vor der Bearbeitung entfernt werden. Sie wird später mit einem Reparaturanstrich wieder aufgetragen.
Metall schweißen: darauf sollten Sie achten
Mit ein wenig Übung und handwerklichem Geschick braucht sich niemand vor einfachen Schweißarbeiten zu fürchten. Damit können Sie viele kleine Reparaturen an metallischen Verbindungen einfach selbst durchführen. Metall fügt sich sehr schnell. Wird es erhitzt und anschließend wieder zusammengebracht, dann entsteht daraus wieder eine sehr feste und sichere Verbindung. Wichtig ist eine Schutzausrüstung, um keine Verletzungen davonzutragen. Daneben benötigen Sie ein Schweißgerät und entsprechendes Schweißzubehör.