Kupfer wird in der Elektro- und allgemeinen Installationstechnik, in der Bauindustrie, im Kesselbau und für Präzisionsteile, Münzen, Essbesteck, Kunstgegenstände, …
“Er ist es, Der vom Himmel Wasser herabkommen läßt; davon habt ihr zu trinken, und davon (wachsen) Bäume, unter denen ihr (euer Vieh) frei weiden laßt.
Er läßt euch damit Getreide wachsen, und Ölbäume, Palmen, Rebstöcke und von allen Früchten. Darin ist wahrlich ein Zeichen für Leute, die nachdenken.”(16:10-11)
„Wir werden sie Unsere Zeichen überall auf Erden und an ihnen selbst sehen lassen, damit ihnen deutlich wird, daß es die Wahrheit ist…“.(49:53)
“Und die Sonne eilt dem ihr gesetzten Ziel zu. Das ist die Anordnung des Erhabenen, des Allwissenden.”36|38|
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Kupfer – vom Handwerk bis zur Hochtechnologie
Kupfer wird in der Elektro- und allgemeinen Installationstechnik, in der Bauindustrie, im Kesselbau und für Präzisionsteile, Münzen, Essbesteck, Kunstgegenstände, Musikinstrumente und vieles mehr verwendet. Es ist ein relativ teures Metall. Der Preis auf dem Weltmarkt betrug im August 2011 ca. 9.200 US-Dollar/to, dies sind nach aktuellem Wechselkurs 7.127 €/to. Im Januar 2015 betrug der Preis 5.237 €/Tonne.
Für öffentliche und individuelle Heizungsanlagen und Wasserversorgung (Armaturen) entsteht Bedarf an Kupferrohren.
Insgesamt sind gemäß Fachpresse im Jahr 2008 in einem Auto rund 25 kg Kupfer enthalten. Für Elektroautomobile rechnen gleiche Quellen mit einem Mehrbedarf von 40 kg Kupfer je Fahrzeug. Sollte der Durchbruch für die Elektromobilität kommen, so ist für die dazu notwendige Erzeugung von Fahrzeug-Akkumulatoren mit einer erhöhten Nachfrage nach Kupfer zu rechnen.
Im Kunsthandwerk wird Kupferblech getrieben, das heißt durch Hämmern verformt, was aufgrund seiner Weichheit leicht möglich ist. Auch Dächer werden mit Kupferblech gedeckt, worauf sich dann eine beständige grünliche Patina bildet, die aus verschiedenen basischen Kupferhydroxiden bzw. Kupfercarbonaten besteht. Diese oft fälschlich auch als „Grünspan” (siehe Kupferacetat) bezeichnete Patina schützt das darunterliegende Metall gut vor weiterer Korrosion, so dass Kupferdächer eine Lebensdauer von mehreren Jahrhunderten haben können.
Kupferschmiede
Die Kupferschmiedekunst im engeren Sinn, d. h. das Treiben von unlegiertem Kupfer zu Gefäßen, Waffen, Reliefs, Figuren und Statuen, wurde schon von den Assyrern, später in größerer Vollendung von den Griechen betrieben. In Rom gehörten die Kupferschmiede zu den ältesten Zünften, die bis in die Königszeit hinaufreichten. Doch wurde das reine Kupfer im allgemeinen Gebrauch bald durch Legierungen verdrängt.
Man trieb (hämmerte) das Kupfer auch über Holzkernen, denen man die beabsichtigte Gestalt gegeben hatte. Eine wichtige Rolle spielte das Kupfer bei der Technik des Grubenschmelzes. Auch bei emaillierten Geräten wurden die sichtbaren Kupferteile vergoldet. Die Renaissance bevorzugte den Erzguss und die Edelschmiedekunst, wodurch die Kupferschmiedekunst in den Hintergrund gedrängt und auf die Anfertigung von Gefäßen und Geräten für den bürgerlichen Gebrauch beschränkt wurde.
Kupferblech ist ein durch Walzen hergestellter Werkstoff. Er findet Verwendung beim Decken von Dachflächen, Dachentwässerungen oder für Dachklempnerarbeiten. Aus Kupferblech können Dachrinnen und Fallrohre hergestellt werden, aber auch Wetterhähne und Abdichtungen. Kupferbleche sind aufgrund ihrer Langlebigkeit von über 200 Jahren bei Bauherren und Architekten sehr beliebt. Das metallblanke Kupfer bildet an trockener Luft innerhalb weniger Stunden einen Oxidfilm aus Kupfer(I)-oxid, der mit dem bloßen Auge noch nicht wahrnehmbar ist. Dieser Film stabilisiert die Oberfläche des Kupfers bereits merklich gegenüber den Einwirkungen der Atmosphäre.
Durch die gute Wärmeleitfähigkeit wurden dicke Kupferbleche früher zu Pfannen und Töpfen verarbeitet. Noch heute werden Kupferleitungen und große Kupfergefäße in Destillerien, Brauerein und für die Käseherstellung im großen Stil eingesetzt.
Elektroindustrie
Nach Silber besitzt Kupfer noch vor Gold die höchste Leitfähigkeit für elektrischen Strom, vereint mit ausgezeichnetem Korrosionswiderstand, Festigkeit, Formbarkeit und guter Verarbeitbarkeit, um nur einige der Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen zu nennen. (Quelle: KME)
In der Elektroindustrie wird, den vielfältigen Anforderungen entsprechend, ein sehr breites Spektrum an Kupferwerkstoffen eingesetzt – reines Kupfer ebenso wie eine Vielzahl seiner Legierungen. In erster Linie wird Kupfer in unlegierter Form zu Kabeln, Leiterseilen, Drähten, Schienen, Bändern, Transformatorenwicklungen, Drosseln und Spulen, Anodenkörper von Magnetrons und anderen Bauteilen der Elektrotechnik verarbeitet.
Drähte und Litzen aus sog. Oxygen Free Copper (OFC, engl. für Sauerstoff-freies Kupfer mit einer Reinheit von > 99,99 %) haben ein sehr feinkörniges Kristallgefüges und eine besondere hohe Ermüdungsbruchfestigkeit. Sie werden für mechanisch hochbeanspruchte Kabel und Leitungen eingesetzt. Für Oberleitungen werden Legierungen von Cu und Magnesium verwendet.
Werden außer an die Leitfähigkeit auch noch besondere Anforderungen an die mechanische Festigkeit oder an die Verschleißbeständigkeit gestellt, lassen sich die Eigenschaften des Kupfers in dieser Hinsicht durch Legierungselemente noch erheblich steigern. Leider sind die Leitfähigkeiten von Legierungen stets wesentlich niedriger als die der reinen Metalle. Deshalb werden als optimale Kompromisse eine Vielzahl niedriglegierter Kupferwerkstoffe angeboten. Insgesamt gehen zwischen 50% und 65% der gesamten Kupfer-Produktion als Leiterwerkstoffe in die Elektrotechnik. (Quelle: Deutsches Kupferinstitut)
Sollte der Durchbruch für die Elektromobilität kommen, so ist für die dazu notwendige Erzeugung von Fahrzeug-Akkumulatoren mit einer erhöhten Nachfrage nach Kupfer zu rechnen.
Leiterplatten
Eine Leiterplatte (Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung; englisch printed circuit board, PCB) ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Nahezu jedes elektronische Gerät enthält eine oder mehrere Leiterplatten.
Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, leitenden Verbindungen (Leiterbahnen). Als isolierendes Material ist faserverstärkter Kunststoff üblich. Die Leiterbahnen werden zumeist aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt.
Kupferverbindungen
Kupferverbindungen kommen in Farbpigmenten, als Toner, in medizinischen Präparaten und galvanischen Oberflächenbeschichtungen sowie als Fungizide für den Pflanzenschutz zum Einsatz.
Kupferlegierungen
Die Legierungen des Kupfers haben die Entwicklung der Kultur der menschlichen Gesellschaft wesentlich mitbestimmt. Kupfer ist das Metall mit den ältesten und auch heute noch mit den meisten Legierungen. Eine ganze Zeitepoche – die Bronzezeit – ist nach der Legierung des Kupfers mit Zinn benannt worden. Das Zinn verbessert die Vergießbarkeit des Kupfers und verleiht der Bronze eine für Werkzeuge und Waffen notwendige hohe Härte und Festigkeit. Kupferlegierungen werden wegen ihrer guten Eigenschaften, wie Farbe, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit gerne vielfältig eingesetzt. Man unterscheidet Knetlegierungen (Messing und Neusilber) und Gusswerkstoffe (Rotguss, Bronzen): Knetlegierungen werden durch plastisches Umformen (Warmumformen: Walzen, Schmieden usw. oder Kaltumformen: Drahtziehen, Hämmern, Kaltwalzen, Tiefziehen usw.) in die gewünschte Form gebracht, während Gusswerkstoffe meist nur schwer oder gar nicht plastisch formbar sind. Der römische Schriftsteller C. Plinius Secundus d.Ä. beschreibt in seiner Naturalis Historiae verschiedene Kupferlegierungen für Gefäße, Statuen, Schmuck und deren Eigenschaften. Im Mittelalter verleihen die Kupferlegierungen der Entwicklung einen entscheidenden Schub. Spezielle Zünfte der Gelbgießer (Messing), der Rotgießer (Rotguss), der Glocken- und Geschützgießer, sind mit den Legierungen des Kupfers beschäftigt. In der Neuzeit sind die Entdeckung und Erschmelzung neuer Metalle (Nickel, Aluminium) mit der Verwendung neuer Kupferlegierungen verbunden. (Quelle: wikipedia: Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar)
Kupfer mit Nickel legiert, ergab das korrosionsbeständige im Behälterbau und im Münzwesen verwendete Kupfernickel. Mit Nickel und Zink konnte man eine dem Silber vergleichbare Legierung, das Neusilber, herstellen. Die Aluminiumbronze eroberte sich nach anfänglichen Schwierigkeiten durch ihre Eigenschaften der hohen Verschleiß-, mechanischen und Korrosionsfestigkeit ein gewaltiges Anwendungsfeld.
Eine weitere Etappe in der Verwendung von Kupferlegierungen war zweifellos die technische Nutzung des elektrischen Stromes und dessen Transports mittels Kupferkabel- und Drähte. Hier kam die hohe elektrische Leitfähigkeit des Kupfers zur Geltung. Bestimmte Elemente, die die Festigkeit steigern ohne dabei die Leitfähigkeit zu weit herabzusetzen, wie Beryllium für leitendes Federmaterial oder Silizium für Fahrdrähte und Stromabnehmer, wurden eingeführt. Vielfältig ist der Gebrauch von Kupferlegierungen mit speziellen magnetischen und elektrischen Eigenschaften für die Elektronik, Luft- und Raumfahrt.
Schmuckindustrie und Münzherstellung sind auch in der Neuzeit starke Anwender der Kupferlegierungen. Allein mit Zink legiert läßt sich eine ganze Farbpalette von Rot über Gold, Gelb und Weiß erzeugen. Im Münzwesen werden die ursprünglichen Gold-, Silber- und Kupfermünzen durch gleichaussehende Kupferlegierungen Nordisch Gold und Kupfernickel ersetzt.
Gegenstände mit silberweißem oder edelstahlartigem Erscheinungsbild sind in Wirklichkeit oft hoch kupferhaltige Legierungen, wobei die kupfereigene Farbe durch ausreichenden Nickelzusatz verschwindet.
Viele Münzwerkstoffe sind auf Kupferbasis hergestellt, so ist das „Nordisches Gold“ genannte Metall der goldfarbigen Teile der Euromünzen eine Kupfer-Zink-Aluminium-Zinn-Legierung. Die Münzmetalle der bis 2001 gültigen 1-DM-Geldstücke sowie die hellen Anteile der Euromünzen bestehen aus Kupfernickel-Legierungen.
Bronze
Die traditionellen Anwendungsbereiche von Bronze sind Glocken und vergleichbare Klanginstrumente nichtchristlicher Religionen, Statuen von Lebensgröße bis zur Überdimensionierung und seit Erfindung des Schießpulvers Geschütze, Sakrale Kunstgegenstände. Bekannt sind historische Bronzetüren, wie die Bernwardstür im Hildesheimer Dom, Massenprodukte wie Kleinbronzen, Gedenktafeln und gegossene oder geprägte Medaillen (Bronzemedaille bei sportlichen Wettkämpfen), langstarke Musikinstrumente wie Schlagzeugbecken und Hi-Ha sowie antike bis neuzeitliche Münzen.
Bronzen und Bronzelegierungen als Teil moderner Techniken sind Kupfer-Zinn-Legierungen für unterschiedliche Techniken; sie werden auch mit ebenso unterschiedlichen Legierungselementen den gestellten Forderungen angepasst. Der Zusatz von Nickel erhöht bei Gusslegierungen die Zähigkeit, bei Knetlegierungen die Festigkeit, Blei ist unverzichtbarer Bestandteil aller Lagerlegierungen, im Gefüge als metallisches Blei ausgeschieden, stützt es die für Lager wichtige Notlaufeigenschaft.
Ein weites Einsatzgebiet für Kupfer-Zinn-Legierungen ist der Maschinen- und Werkzeugbau, aber auch für Feder- und Kontaktelemente in der Elektrotechnik und Elektronik, z.B. in Schaltkreisfassungen mit vergoldeter Federbronze. Chemische und Nahrungsmittelindustrie nutzen die Korrosions- und Verschleißfestigkeit.
Zur Herstellung von Propellern und Schiffsschrauben für Seeschiffe sind klassische Zinnbronzen nicht geeignet, man setzt an ihrer Stelle Aluminium-Mehrstoffbronzen ein, die sich im Kontakt mit Seewasser kavitations- und korrosionsbeständig zeigen.
Ebenso, wie aus anderen Metallen und Legierungen Fein- und Feinstgranulate hergestellt werden – verbreitet als „Metallpulver“ bezeichnet (Kupferpulver, Aluminiumpulver)- so auch aus Bronze. Pyrophore Eigenschaften machen alle Metallpulver zum Bestandteil von Feuerwerkskörpern, wichtiger ist aber, dass sie die Technik des Pulverflammspritzens zur Herstellung dreidimensionaler Gegenstände ermöglichen. Durch zusätzliches heißisostatisches Verpressen (Sintern) werden hierbei Eigenschaften eines Metallmodells erzielt und damit bei der Fertigung von Prototypen und Kleinserien Zeit und Kosten eingespart.
Messing
Solange man rein empirisch Kupfer zusammen mit Zinkspat schmelzen musste, um Messing herzustellen, waren anspruchsvolle Verwendungen nicht möglich. Man beschränkte sich vornehmlich auf Schmuck, Kult- und Kunstgegenstände. Dieser und andere Anwendungsbereiche sind dem Messing bis ins 21. Jahrhundert vornehmlich für die goldfarbigen Legierungen geblieben, also Griffe und Beschläge, auch wegen deren bakterizider Eigenschaften.
Die Einsatzmöglichkeiten von Messing sind vielfältig, und dies vor allem unter Berücksichtigung der sich durch ihren Zinkgehalt und damit die Phasenbildung voneinander unterscheidenden Guss- und Knetlegierungen, von Sondermessingen hier ganz abgesehen.
Technische Bedeutung hat Messing dort, wo gleichzeitig gute elektrische Leitfähigkeit und mechanische Stabilität wichtig sind. Antennen und Hohlleiter werden aus Messing gefertigt. Für Steckverbinder finden Pins aus Messingdraht Verwendung. Dazu können auch Messingdrähte mit galvanisierter Oberfläche eingesetzt werden.
Aus einer Guss-Legierung mit 39 % Zink, 3 % Blei, Rest Kupfer, dem sogenannten Armaturenmessing, werden in der Sanitärinstallation endkonturnahe Armaturen und Formstücke hergestellt; wegen der guten Zerspanbarkeit wird es dem sonst aus Knetmaterial hervorgehenden Automatenmessing zugeordnet. Die gegenüber einem reinen Alpha-Messing geringere Korrosionsfestigkeit, selbst gegenüber chloridfreiem Leitungswasser, nimmt man dabei in Kauf.
Messinglegierungen zählen auch zu den für Lager geeigneten Werkstoffen.
Hochfeste Messinglegierungen mit mehr als 32,5 % Zink und resultierender Ausbildung einer Betaphase können als gegossene Propeller für Sportboote in Binnengewässern verwendet werden, für Betrieb in Seewasser als korrodierendem Medium sind sie ungeeignet.
Vielfältig eingesetzt werden in reiner Alphaphase erstarrende Messing-Knetlegierungen mit max. 58 Teilen Kupfer, Rest Zink einschließlich zwei Prozent Blei. Die Einsatzmöglichkeiten für Guss- wie Knetlegierungen erweitern sich erheblich, wenn außer 1–2 % Blei noch weitere Elemente legiert werden. Insbesondere Aluminium (erhöhte Verschleißfestigkeit) und gegebenenfalls zusätzliche 5 % Nickel (Schiffspropeller) erweitern den Einsatzbereich von Messingen erheblich. Auch Silizium und Mangan zählen hierzu.
Messing mit einem Zinkgehalt von 30% und der daraus resultierenden guten Kaltverformbarkeit, wird dazu verwendet um Patronenhülsen zu fertigen.
“Der Kupferpreis kennt derzeit nur die Richtung nach oben. “
“Am Montag stieg der Preis für eine Tonne des Industriemetalls auf den höchsten Stand seit etwa zehn Jahren. An der Rohstoffbörse in London wurde ein Höchststand von 9650 Dollar markiert. Das ist der höchste Stand seit Mitte 2011.”
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„Dies ist Allahs Schöpfung. Zeigt mir nun, was andere außer Ihm geschaffen haben.“ (11:31)
„…So sei denn Allah gepriesen, der beste Schöpfer.“(35:14)
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https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Kupfer/Verwendung
„…So sei denn Allah gepriesen, der beste Schöpfer.“(35:14)