Rotguss - Der Werkstoff

Geschichtliche Entwicklung

Um den Werkstoff Rotguss in seiner Bedeutung, Zeitlosigkeit und Zukunfts­perspektive umfassend zu beschreiben, sollte der Blickwinkel bis in die vorchrist­liche Zeit ausgedehnt werden.

Die Geschichte der Menschheit wurde maßgeblich durch bestimmte Werkstoffe geprägt, die uns bis heute in unserem Alltag begleiten. Betrachtet man die verschiedenen Epochen der Menschheitsgeschichte, so erkennt man die tiefe Bedeutung und Wichtigkeit dieser Werkstoffe. Sie gaben großen Zeita­b­schnitten der Entwicklung des Menschen ihren Namen: Steinzeit, Kupferzeit, Bronzezeit und Eisenzeit. Ob einzelne Werkstoffe unserer heutigen Zeit es in der späteren geschichtlichen Betrachtung auch einmal zu einem solchen Ruhm bringen werden, ist mit einem großen Fragezeichen zu versehen.

Die frühe Kenntnis der Werkstoffe beruhte ausschließlich auf ihrer Wertigkeit und Häufigkeit innerhalb der Chemie. Was heißt das? Die ersten metallischen Werkstoffe waren in der Frühzeit dem Menschen nur zugänglich, wenn sie gediegen in der Erdkruste vorkamen. Sie mussten elementar vorliegen, da die notwendigen Prozesse zur Metallgewinnung noch unbekannt waren. Dies bedeutete gleichzeitig, dass sie nicht an natürlichen Korrosionsprozessen beteiligt gewesen sein durften. Diese Tatsache konnte nur eine Hand voll Metalle für sich verbuchen, nämlich: Gold, Silber, Platin und Kupfer. Eisen wird in diesem Zusammenhang auch immer wieder genannt. Es muss aber erwähnt werden, dass es sich bei dem in der Frühzeit bekannten Eisen ausschließlich um Meteoriten-Eisen gehandelt hat, sodass es in seiner mengenmäßigen Verfügbarkeit deutlich hinter den Edelmetallen lag.

Die frühe Kenntnis der o. g. Elemente beruhte demnach auf ihrer fehlenden oder geringen Affinität zu den uns allen bekannten Nichtmetallen Sauerstoff, Schwefel, Chlor, etc. Diese Tatsache führte schließlich dazu, dass Gold, Silber und Platin als Edelmetalle und Kupfer als Halbedelmetall bezeichnet wurden.

Die Namensgebung war somit „die erste laienhafte Korrosionsbetrachtung“ der damals bekannten metallischen Werkstoffe.

Kupfer, aufgrund der Verfügbarkeit den Edelmetallen weit überlegen, begann dadurch als das bedeutendste Metall für den Fortschritt der Menschheit seinen Siegeszug bereits ca. 5000 Jahre v. Chr. Hier wurden Gefäße, gekrümmte Platten als Wasserleitungen und Kunstgegenstände durch Treiben und Schmieden der Werkstoffe gefertigt.

Mit dem gezielten Einsatz von Energie, d. h. mit durch Wind auf hohe Tempe­raturen gebrachtem Feuer, gelang es, die ersten durch Gießen gefertigten Teile zu erzeugen.

Zu diesem Schritt konnte es aber erst kommen, nachdem der Mensch die Problematik eines feuerfesten Gefäßes zum Schmelzen von Metall gelöst hatte. In der Regel wurde Kupfer in einem Stein bzw. einem mit Lehm ausgekleideten Gefäß oder einer Bodenwanne erschmolzen und dann einer Verarbeitung zuge­füh­rt.

Im Rahmen dieser Entwicklung wurde das Kupfer ohne eigentliches Wissen der handelnden Personen auch in erzhaltigen Gesteinen oder Erden geschmolzen.

Dies war die Geburtsstunde der ersten Kupferbasislegierungen. Führte man dem Kupfer Zinn zu, so erhielt man „Die Bronze“; war es das Element Zink, welches man dem Kupfer beimischte, so erhielt man „Das Messing“.

Beide Werkstoffe fanden aufgrund ihrer Verfügbarkeit und Langlebigkeit recht schnell ihre Verbreitung innerhalb der menschlichen Zivilisation. Doch schon in dieser frühen Phase der Entwicklung der Nutzung von Metallen unterschieden die Anwender die Metalllegierungen nach ihrer Haltbarkeit. Messing wurde zu Zierrat und Gebrauchsgegenständen innerhalb von geschützten Lebensräumen verar­beitet. Bronze hingegen eignete sich für Kunst- und Gebrauchsgegenstände, die der Bewitterung, ja sogar dem Meerwasser, ausgesetzt werden konnten, diesen extremen Umgebungen 7000 Jahre trotzten und uns heute als Zeitzeugen jener frühgeschichtlichen Entwicklung zur Verfügung stehen.

Durch die Einführung des Handwerks und später durch die Industrie stieg der Bedarf an metallischen Werkstoffen so stark an, dass er nicht mehr durch die o. g., in der Erdkruste gediegen vorkommenden Metalle abgedeckt werden konnte. Die Menschheit suchte nach neuen Wegen und fand durch die Metalloxidreduktion den Weg zum Eisen, Aluminium, etc. und den großen Kupfervorkommen.

Dieser Fortschritt für die Menschheit beinhaltete aber auch gleichzeitig die heute aktuelle Thematik der Korrosionsbeständigkeit und Ionenlässigkeit der Legie­run­gen.

Metallgewinnung durch Reduktion

Betrachtet man die Gewinnung der Metalle aus ihren Verbindungen, so erkennt man, dass z. B. chemisch stabile Oxide mittels Kohlenstoff reduziert und auf ein energetisch höheres, aber auch gleichzeitig instabiles Niveau angehoben werden können, siehe Bild 6. Setzt man jetzt die Begriffe „stabil“ und „instabil“ mit Gleich­gewichtszuständen gleich, so erkennt man, dass der instabile Zustand durch das Angebot von korrosiven Elementen schnell und problemlos in den stabilen zurückgeführt werden kann. Der Elektrolyt Wasser bietet hier ein nahezu uner­schöpfliches Potential.

Rotguss-Aussagen der DIN 50930-6

"Rotguss ist im Trinkwasser uneingeschränkt einsetzbar"

Wie in nachfolgender Tabelle dargestellt, wird die Rotgusslegierung durch die DIN 50930-6 nur geringfügig modifiziert. Veränderungen erfahren lediglich die Elemente Blei und Nickel. Die Absenkung von Blei liegt dabei lediglich 1 % unter dem bisherigen, zulässigen Minimalwert der DIN EN 1982. Der Wert von Nickel erfährt mit < 0,6 % lediglich eine Reduktion innerhalb der o. g. Werkstoffnorm. Es handelt sich demnach nicht um einen neuen, sondern um einen im Bleigehalt um 1 % nach unten modifizierten Rotguss.

Auszug der Elemente nach DIN 50930-6*

* Die DIN 50930-6 gibt lediglich einen Hinweis auf die Beeinflussung des Trinkwassers durch die Metallionenmigration. Sie macht keine Aussage über die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes.

Untersuchungen dieses modifizierten Werkstoffes zeigen, dass sich die mechanischen Werte, d. h. Festigkeit, Dehnung und Härte, nach der Veränderung des Werkstoffes verbessern. Dies ist durchaus gedanklich nach­zuvollziehen. Das Blei liegt elementar als quers­chnittsminderndes Element in dem Gefüge vor. Wird es nun in seiner Menge reduziert, können auftretende Zug­spannungen von dem alpha-Grundgefüge verstärkt aufgenommen und durch Verformung kompensiert werden.

Diese Fakten und die mehrjährigen Untersuchungen der Legierung nach DIN 50931-1 haben dazu geführt, dass der Werkstoff nach seiner Modifikation die uneingeschränkte Einsatzfähigkeit in der Trinkwasserinstallation als Arma­turen- und Fittingwerkstoff durch die DIN 50930-6 bescheinigt bekommt.

Rotguss-Aussagen der DIN 1988

Diese Norm sagt auszugsweise aus, dass nachstehende Bedingungen einzu­halten sind:

  • Für Bauvorhaben sind aktuelle Auskünfte vom Wasserversorgungsunter­nehmen über die Trinkwasserbeschaffenheit in der jeweiligen Region einzuholen (Trink­wasseranalyse).
  • Die Werkstoffauswahl hat anhand der Wasseranalysedaten (Parameter gemäß Tabelle 1, DIN 50930-6) und der gegebenen Einsatzbereiche für Werkstoffe nach DIN 50930-6 zu erfolgen.

Da es in der zitierten Norm DIN 50930-6 keinerlei Beschränkungen für den hier dargestellten Rotguss gibt, erfährt der Werkstoff auch von dieser Seite keinerlei Restriktion.