Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle. Chemische Formel: Lateinische Bezeichnung: Englische Bezeichnung:

Transkript

1 Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle Materialbeschrieb Zinn ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Sn und der Ordnungszahl 50. Zinn gehört zu den NE-Schwermetallen (Nichteisen-Schwermetallen). Zinn wird aus Zinnerzen gewonnen, am häufigsten aus Zinnstein, seltener aus Weissbleierz. Zinn, Blei, Antimon und ihre Legierungen gehören zu den Weissmetallen. In reiner Form wird Zinn als Basiselement oder als Legierungselement verwendet. Zinn war bereits im Altertum bekannt. Zinn ist ein niedrigschmelzendes, silberweisses, glänzendes Metall. Es ist weich, sehr dehnbar und verursacht beim Biegen ein Geräusch, den sogenannten Zinnschrei. Bei Temperaturen über 161 C wird es spröde und lässt sich bei 200 C pulverisieren. Zinn ist besser giessbar als Blei und besitzt eine höhere Festigkeit. Es lässt sich leicht zu dünnen Folien (Stanniol 0,008 mm) walzen und bei 100 C zu Draht ziehen. Am häufigsten findet man Zinn als Korrosionsschutz (Verzinnung, Galvanik) auf anderen Metallen. Reinzinn wird als Verpackungsmaterial in Form von Folien (Stanniol, heute meist durch Aluminiumfolien ersetzt) und Tuben eingesetzt. Als Legierung ist es seit Jahrhunderten das Material, aus dem Orgelpfeifen gegossen werden. Im Apparatebau wird Zinn für Rohrleitungen (Bier und andere Getränke) verwendet. Aus Weissblech, einem verzinnten Stahl, werden Konserverdosen hergestellt. Im Kunsthandwerk wird reines Zinn zu Zinngeschirr verarbeitet; weiter findet es Anwendung im Lötzinn und als wichtiges Legierungsmetall. Chemische Formel: Lateinische Bezeichnung: Englische Bezeichnung: Sn stannum tin Hintergrund Etymologie: MATERIAL ARCHIV / 5

2 Der Begriff Zinn entwickelte sich nach der länglichen Form der Zinnbarren, aus der althochdeutschen Bezeichnung «zein» für Stäbchen. Soziologie: Die ältesten verzinnten Gegenstände stammen aus Ägypten (2000 v. Chr.). Die Römer bezeichneten Zinn als «weisses Blei». Zinnlote sind um ca v. Chr. nachgewiesen. Im Mittelalter blühte das Gewerbe der Zinngiesser. Die Menge der vorhandenen Zinngeräte war ein Massstab für bürgerlichen Reichtum. Ökologie: Der Erzabbau belastet die Umwelt. Besonders in Entwicklungsländern sind mit dem Bergbau erhebliche ökologische und soziale Probleme verbunden. Oft wird in ökologisch sensiblen Regionen abgebaut, was zu erheblichen Belastungen für Umwelt und Mensch führt, wenn Gesetze zum Schutz der Umwelt fehlen oder nicht eingehalten werden. Herstellung Herkunft, geografische Region: China, Indonesien, Peru, Bolivien Gewinnung: Das wichtigste Zinnerz ist der Zinnstein. Er ist entweder als «Bergzinn» im Granit eingeschlossen oder als «Seifenzinn» körnig in Ton und Sand eingelagert. Hauptproduzenten sind China, Bolivien, Indonesien und Peru. Das angereicherte Zinnerz wird im Schacht- oder Flammofen mit Kohle reduziert und das dabei gewonnene Rohzinn durch Umschmelzen gereinigt. Zinn wird auch mittels Elektrolyse gewonnen. Eigenschaften Gefüge/Mikrostruktur: Kristallstruktur Erscheinung silberweiss Beständigkeit Frostbeständigkeit: unbeständig Zinn zerfällt bei -48 C zu Pulver (Zinnpest). Säurenbeständigkeit: bedingt beständig Gegen schwache Säuren und Basen ist Zinn beständig. Es wird von Salz- und Schwefelsäure nur langsam gelöst. Dagegen reagiert es mit konzentrierter Salpetersäure heftig unter Bildung von weisser, unlöslicher Metazinnsäure. Bei Temperaturen über 161 C wird Zinn spröde. Bei 200 C lässt es sich pulverisieren. Trotz seines hohen Siedepunktes verdampft Zinn bei einer MATERIAL ARCHIV / 5

3 Erwärmung auf 1200 C zu einem grossen Teil. Wird Zinn länger in kühlen Räumen (unter 13 C) gelagert, erhält es dunkle Flecken und zerfällt bei -48 C zu Pulver, was als Zinnpest bezeichnet wird. Witterungsbeständigkeit: beständig Zinn ist bei Raumtemperatur an der Luft und im Wasser beständig. Mechanische Eigenschaften Brinellhärte geglüht [HB]: 3.90 N/mm 2 Bruchdehnung [εb]: % Dichte [ρ]: kg/m 3 Elastizitätsmodul: N/mm 2 Zugfestigkeit [ft]: N/mm 2 Thermische Eigenschaften Längenausdehnungskoeffizient E-6: /K Siedepunkt [Kp]: C Spezifische Wärme [c]: KJ/KG*K Schmelzwärme [q]: KJ/KG Schmelzpunkt/-bereich [T_SM]: C Wärmeleitfähigkeit/-zahl [λ]: W/mK Verträglichkeit Bioverträglichkeit: Zinn ist ungiftig. 50% des erzeugten Zinns werden in der Nahrungsmittelindustrie zum Verzinnen von Stahlblechen (Weissblech) eingesetzt. Bearbeitung Lieferformen: Zinkplatten Weichlote in Form von Stangen, Fäden, Stäben, Draht, Bändern, Folien und Blöcken Lieferbare Materialqualitäten: Zinn wird in fünf Reinheitsgraden hergestellt: Sn 99,9 und Sn 99,75 zur Herstellung von Weissblech Sn 99,75, Sn 99,5, Sn99 und Sn 98 zur Herstellung von Legierungen (Zinnbronze, Lagermetalle, Lote) Formen und Generieren: giessen, umformen (biege-, druck-, zug- MATERIAL ARCHIV / 5

4 und zugdruckumformen), ziehen Anwendung Anwendungsgebiete: Alltagsprodukte Instrumentenbau Spielwaren Kunstgewerbe Chemische Industrie Hygieneartikel Gesundheitswesen Anwendungsbeispiele: Orgelpfeifen Zinngeschirr Zinnfiguren/-soldaten Weichlote mit 12 90% Zinnanteil Überzug von Stahlblech (Konservendosen aus Weissblech) Folien (Stanniol, heute meist durch Aluminiumfolien ersetzt) Sammlungen Muster in folgenden Sammlungen: Gewerbemuseum Winterthur, Sitterwerk St. Gallen Standort in der Sammlung Gewerbemuseum Winterthur: Metall > Schublade 9 Quellennachweis Verwendete Quellen: Fachkunde Metall (1990). Haan-Gruiten: Europa-Lehrmittel. Brepohl, E. (1996). Theorie und Praxis des Goldschmieds. 12. Auflage. München/Wien: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag. Domke, W. (1994). Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung. 10. Auflage. Berlin: Cornelsen Verlag. Koller, H. (1983). Werkstoffe und Arbeitsverfahren. Aarau: Sauerländer Verlag. Merkel, M., & Thomas, K.-H. (2008). Taschenbuch der Werkstoffe. 7. Auflage. München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag. Wolters, J. (2000). Der Gold- und Silberschmied. Band 1: Werkstoffe und Materialien. 9. Auflage. Stuttgart: Rühle-Diebener-Verlag GmbH + Co. KG. Wyss, G., Loosli F., Tannheimer W., & Heinz G. (2004). silberschmieden. Bern: Haupt Verlag. Expertin / Experte: Rudolf Vetsch Material-Archiv-Signatur: MET_NEM_SCH_WEI_3 MATERIAL ARCHIV / 5

5 Text verfasst von: ZHdK, AG, 2011 Stand: (Online-Schaltung: ) Permalink: materialarchiv.ch/detail/896 MATERIAL ARCHIV / 5