Rozsdamentes fémek: cink, alumínium, réz és ólom
Építőfémek 2. rész: Az acél a leggyakoribb fém, amelyet építőanyagként használnak. De természetesen nem az egyetlen. Olyan alternatívákat is alkalmaznak, mint a cink, alumínium, réz és ólom. A vashoz és az acélhoz képest sokkal kevésbé érzékenyek a rozsdára (korrózióra). Itt vannak ezen építőfémek legfontosabb tulajdonságai és alkalmazási területei.
A természetben a cink többnyire szulfidként, karbonátként vagy szilikátként kötődik, és finoman eloszlik az érckőben. A 18. század közepe óta az ember bányászta ezeket az érceket, hogy kinyerje belőlük a tiszta fémet. A legfontosabb előállítási módszert nagyjából két lépésben írják le: Először az ércek pörkölésével nyerik a cink-oxidot, majd ezt az anyagot koksz hozzáadásával újramelegítik, amely tiszta cinket eredményez.
A cink egy viszonylag olcsó anyag, amely könnyen feldolgozható és gyorsan oxidfelületet képez a levegőben, amely nagyon jól védi az alatta lévő fémet a rozsdától. Ezen tulajdonság miatt főleg korróziógátló szerként használják az építőiparban. Az acéltermékeket gyakran horganyzzák. Tehát a felületükön cink van bevonva, hogy megvédje őket a rozsdásodástól.
De az építőiparban tiszta cinklemezeket is használnak, bár nem olyan gyakran, mint az acél vagy az alumínium. Használják például tetőfedéshez, ereszcsatornákhoz, esőcsövekhez, külső ablakpárkányokhoz vagy homlokzati burkolatként. Ehhez azonban általában nem tiszta cinket, hanem cinkötvözeteket használnak. A szabvány itt a titán-cink, amely kis mennyiségben tartalmaz rézet, titánt és alumíniumot is. Ezáltal kevésbé törékeny és még jobban ellenáll a korróziónak.
alumínium
A könnyűfém alumínium még gyakrabban fordul elő a földkéregben, mint a vas, de anyagként csak a 19. század második fele óta használják. Ennek oka, hogy ennek az elemnek a létezésére csak 1825-ben került sor. Ezenkívül viszonylag nagy mennyiségű villamos energiára van szükség az alumínium előállításához, és csak a 19. század folyamán vált technikailag használhatóvá.
Az alumíniumot elsősorban vörös bauxitból, alumíniumtartalmú agyagból nyerik. Az alumínium-hidroxidot először nátrium-hidroxid hozzáadásával izolálják, majd rotációs kemencében víztelenítik. Ez porított alumínium-oxidot képez. Ezt az anyagot az olvadt kriolittal együtt elektrolízissel tiszta alumíniumra és oxigénre osztják. Ehhez az iparnak nagy mennyiségű villamos energiára van szüksége.
A vas/acél mellett manapság az alumínium a leggyakrabban használt építőipari fém. Például ablakkeretekhez és párkányokhoz, redőnyökhöz, ajtókhoz, homlokzati burkolatokhoz és tetőburkolatokhoz használják. A fém egyik legnagyobb előnye a könnyű súlya. Az alumínium csak körülbelül fele olyan nehéz, mint az acél. Mivel viszonylag puha, hidegen és melegen is formázható, jól feldolgozható. Például hegeszthető, forrasztható, szegecselt és ragasztható is. Ezenkívül az összes itt bemutatott építőfémhez hasonlóan az alumíniumot oxidációs réteg védi a korróziótól. Végül az anyag különféle módon ötvözhető, így magasabb keménységű fokozatok is lehetségesek.
réz
Templom tető rézből, tipikus zöld patinával. Fotó: Rolf Handke/www.pixelio.de
Jóval azelőtt, hogy az ember felfedezte volna a vasat, már rézet használt anyagként. A Kr. E. 5000 és 3000 közötti időszak A világ számos régiójában ma rézkornak nevezik. Az alapanyag megtalálható a természetben, ércanyagba ágyazva és tiszta formában, rézvörös és fényes fémes „rögökként”. A vas felfedezése után azonban a réz építőanyag jelentősége jelentősen csökkent. Az anyag az áram korában reneszánszát élte meg. A réz villamos energiát vezet, mint más fémek (az ezüstön kívül), ezért a tápkábelek szabványos anyagává vált. Nem utolsósorban ennek a tulajdonságnak köszönhetően a féldrágakő fém is viszonylag drága.
Az építőiparban a réz különösen a csövek és a tetők anyagaként található meg. A réztetőket rendkívül tartósnak tartják, különösen olyan csodálatos épületeken, mint a templomok, sok helyen csodálkozhat rajtuk. Zöld patinájuk alapján felismerheted őket. A levegővel érintkezve a réz két védőréteget képez: először egy oxidréteget, egy kicsit később pedig a zöld színű bevonatot, amely rézsókból áll. Egyébként a réz néhány jól ismert ötvözet kiindulási anyaga is. Így készül a bronz rézből, ha ónnal és ólommal keverik. A sárgaréz pedig réz-cink ötvözet.
Az ólom is az egyik ősi fémanyag, amelyet az ember ismer. A rómaiak például nagy mennyiségű vízvezeték előállítására használták. A középkor óta az ólomércekből nyert anyagot egyre inkább használják az ablaküvegek ereszcsatornáihoz és rúdjaihoz is. A tetőburkolatok pedig hengerelt ólomlemezekből készülnek. Az építkezésen kívül a fém ismert például az elemek és a benzin alkotóelemeként. Sugárvédelmi anyagként pedig atomerőművekben és röntgentechnikában használják. A ceruza ólma viszont egyáltalán nem ólomból, hanem grafit és agyag keverékéből készül.
Az ólom korrózióálló és ugyanakkor nagyon puha fém. Nem csak hidegen formázható, hanem nagyon könnyen vágható is - akár a körmével is megkarcolhatja. Forrasztható is. Tehát valójában ideális anyag - különösen kis területeken történő kültéri alkalmazásokhoz. Az ólmot ezért a római korban nemcsak az építőiparban használták széles körben, hanem korunk 1970-es évekig is. Időközben azonban felismerték, hogy a fém egy környezeti toxin, amely komolyan károsíthatja mind az embereket, mind a természetet. Ezért manapság a legtöbb területen megpróbálják az ólmot más anyagokkal helyettesíteni. Új ólom ivóvízcsövek telepítése 1973 óta tilos Németországban. 2013 vége óta ebben az országban a háztulajdonosok is kötelesek a régi ólomcsöveket kicserélni.