Kupfer
Mehr als nur schöne Patina
Seine vielseitigen Einsatzmöglichkeiten machen Kupfer zum Universalwerkstoff des öffentlichen Lebens: Denkmäler – Wasserleitungen – Dächer.
Die Begriffe Kupfer- und Bronzezeit kennt man aus dem Geschichtsbuch, aus Filmen oder Videospielumsetzungen. Warum diese Zeitalter so heißen, ergibt sich aus den hauptsächlich in dieser Zeit entdeckten und entwickelten Werkstoffen – Kupfer und Bronze. Diese waren prägend für die Entwicklung von Werkzeugen, Kunstwerken und auch Waffen. Heute hat sich eine Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe aus den damaligen Anfängen entwickelt und wird jetzt in den verschiedensten technischen Bereichen eingesetzt.
Das Metall Kupfer kennt nahezu jeder wegen seiner rötlichen Farbe und von den grünen bzw. türkisfarbenen Dächern mancher Kirchen. Hat eine Kirche ein Kupferdach, so zählt sie mit Sicherheit zu den optischen Highlights eines jeden Ortskerns.
Die typisch grünliche Färbung des Kupfers, die mit der Zeit durch Oxidation entsteht, ist häufig durchaus erwünscht. Auch im Kunstguss wird das Kupfer wegen seiner Patina, die auch Edelrost genannt wird, geschätzt. So ist zum Beispiel die Freiheitsstatue vor der Küste von New York City nicht etwa grün angestrichen. Die Farbe entstammt auch hier dem oxidierten Kupfer, aus dem ihre Außenhaut besteht.
Mit einer Schmelztemperatur von 1.085 °C, liegt das Kupfer zwischen Aluminium und Gusseisen und ist mit einer Dichte von 8,9 kg/dm³ schwerer als die beiden anderen Metalle. Kupfer zählt also zu den Schwermetallen. Bei den Eigenschaften zeichnet es sich sowohl durch die sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit als auch durch die hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Moment – gerade hieß es
doch noch, dass die Farbe des Kupfers sich durch Korrosion ändert und nun steht hier etwas von hoher Korrosionsbeständigkeit? Ganz einfach zu erklären; Die dünne Schicht grünlicher Patina dient dem
restlichen Kupfer als Schutzschicht gegen weitere Korrosion, vergleichbar mit einer Schicht Lack.
Die hervorragende elektrische Leitfähigkeit des Kupfers wird vor allem für Stromkabel genutzt, aber auch ganze Bauteile, die Strom führen sollen, werden gegossen. Dazu zählen zum Beispiel Teile von Elektromotoren. Auch in der Tontechnik werden Leitungen aus Kupfer bevorzugt, weil diese speziell bei hochwertigen Soundanlagen für einen noch besseren Klang sorgen.
Die hohe Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ermöglichen für den Werkstoff ein sehr breites Anwendungsgebiet, da es sich gut als Material für Wärmetauscher und Kühlkörper eignet. Hier ist vor allem die chemische Industrie der größte Anwender. Aber auch Wasserleitungen im Haus werden aus Kupfer und seinen Legierungen gefertigt. Vor einigen Jahrzehnten wurden diese Leitungen noch aus Blei hergestellt. Gerade bei Trinkwasserleitungen ergaben sich daraus schwere gesundheitliche Risiken. Daher ist man auf Kupfer als geeigneteren Werkstoff für Trinkwasserleitungen umgestiegen, nicht nur weil man keine Bleivergiftung vom morgendlichen Kaffee mehr bekommt, sondern auch, weil Kupfer eine weitere, äußerst interessante Eigenschaft hat: Es wirkt antibakteriell. So werden in vielen Krankenhäusern bereits die Griffe an den Betten der Patienten mit Kupfer beschichtet.
Zu den drei wichtigsten Legierungselementen des Kupfers zählen Zinn, Zink und Aluminium. Legiert mit Zink ergibt sich Messing, das z.B. für Zapfhähne verwendet wird. Auch hier macht man sich die antibakteriellen Eigenschaften zunutze, genauso wie in der restlichen Lebensmittelindustrie. Auch am heimischen Gasgrill findet man Messing: Die Gasventile bestehen aus diesem Werkstoff. Denkt also vielleicht mal beim nächsten Grillabend bei einem kühlen Bier an den Werkstoff Messing!
Kupfer und Zinn legiert man zu Bronze: Vor allem Statuen und andere Kunstobjekte werden aus diesem Werkstoff hergestellt, gut erkennbar am grünlich/türkisen Anlauf.
Mit Aluminium als Legierungselement ergibt sich eine sehr gute Salzwasserbeständigkeit. Die großen Schiffe nutzen für ihren Antrieb gewaltige Schiffsschrauben, die aus sogenannter Aluminiumbronze gegossen werden.
Ihr seht also, wie vielseitig Kupfer einsetzbar ist. Vor allem durch seine vielen Legierungen, Eigenschaften und die dadurch entstehende Anwendungsvielfalt ist das Metall aus unserem alltäglichen Leben nicht wegzudenken!