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Das Material von Laborkalibriergewichte ist entscheidend für ihre Stabilität unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, insbesondere unter dem Einfluss von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und Oxidation. Das Material des Gewichts muss eine gute Stabilität und Haltbarkeit aufweisen, um sicherzustellen, dass die Genauigkeit nicht durch äußere Umweltveränderungen beeinträchtigt wird. Hier sind die Leistungen gängiger Materialien unter diesen Umweltfaktoren:
Edelstahl
Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Stabilität ist Edelstahl das am häufigsten für Laborkalibriergewichte verwendete Material.
Temperatureffekte
Hohe Temperaturbeständigkeit: Edelstahl weist in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine gute Hitzebeständigkeit auf. Aufgrund seines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten ändert sich das Volumen von Edelstahlgewichten bei Temperaturänderungen weniger, was zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Gewichts beiträgt.
Stabilität bei Temperaturänderungen: Die Dichte und Härte von Edelstahl ändern sich im normalen bis mittleren Temperaturbereich kaum, aber die Leistung von Edelstahl kann bei extrem hohen Temperaturen (über 1000 °C) abnehmen. Um diesen Effekt zu reduzieren, werden in Laboratorien üblicherweise extreme Temperaturschwankungen vermieden.
Auswirkungen der Luftfeuchtigkeit
Feuchtigkeitsbeständigkeit: Edelstahl hat eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit, sodass er in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit stabil bleibt, ohne zu rosten oder zu korrodieren. Edelstahlgewichte werden weniger von Feuchtigkeitsschwankungen beeinflusst, sodass sie ihre Genauigkeit auch beim Einsatz in feuchten Umgebungen beibehalten können.
Oxidation und Rost: Obwohl Edelstahl über eine hohe Oxidationsbeständigkeit verfügt, kann es dennoch zu einer leichten Oberflächenoxidation kommen, wenn er über einen längeren Zeitraum extrem hoher Luftfeuchtigkeit oder Salznebel ausgesetzt wird. Daher ist es bei der Verwendung in feuchten Umgebungen notwendig, es regelmäßig zu reinigen und zu verhindern, dass Feuchtigkeit über einen längeren Zeitraum mit der Oberfläche in Kontakt kommt.
Gusseisen
Gusseisen ist ein Gewichtsmaterial, das üblicherweise für industrielle Wägungen verwendet wird. Es ist relativ günstig, wird aber in einigen Laborumgebungen immer noch verwendet.
Temperatureffekt
Wärmeausdehnung: Gusseisen hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, daher können sich Volumen und Masse von Gusseisengewichten in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen erheblich ändern. Gusseisengewichte können bei hohen Temperaturen zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit führen.
Schlechte Hochtemperaturbeständigkeit: Gusseisen ist nicht für den Einsatz in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen geeignet. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann es zu Verformungen oder Festigkeitsverlusten kommen.
Feuchtigkeitseffekt
Rost: Gusseisen wird durch feuchte Umgebungen leicht angegriffen. Wenn es längere Zeit hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, neigt es zu Oxidation und Rost, was sich auf seine Genauigkeit und sein Aussehen auswirkt. Daher erfordert die Verwendung von Gusseisengewichten in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit besondere Aufmerksamkeit auf Feuchtigkeit und Rostschutz.
Oberflächenschutz: Gusseisengewichte werden oft beschichtet oder plattiert, um Rost zu verhindern. Diese Beschichtungen können jedoch mit der Zeit altern oder sich verschlechtern, was zu einer Verschlechterung des Gewichtes führt.
Kupferlegierungen (Bronze oder Messing)
Kupferlegierungen sind korrosionsbeständige und äußerst stabile Materialien und werden häufig in einigen hochpräzisen Kalibriergewichten verwendet.
Temperatureffekte
Gute Wärmeleitfähigkeit: Kupferlegierungen haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und können sich schnell an Temperaturänderungen anpassen, ihr Wärmeausdehnungskoeffizient ist jedoch groß, sodass sich die Qualität des Gewichts bei großen Temperaturschwankungen ändern kann.
Hohe Temperaturbeständigkeit: Obwohl Kupferlegierungen mittleren und hohen Temperaturen standhalten können, können sie sich bei extrem hohen Temperaturen dennoch verformen oder andere physikalische Eigenschaften ändern. Daher sind sie nicht für den Einsatz bei extrem hohen Temperaturen geeignet.
Auswirkungen der Luftfeuchtigkeit
Oxidationsbeständigkeit: Kupferlegierungen weisen eine gute Oxidationsbeständigkeit auf, jedoch kann die Oberfläche mit der Zeit, insbesondere in feuchten Umgebungen, eine Patina (Patina) entwickeln, die ihr Aussehen und ihre Genauigkeit beeinträchtigt. Daher müssen Gewichte aus Kupferlegierungen in feuchten Umgebungen regelmäßig gereinigt und gewartet werden.
Korrosion: Wenn es längere Zeit einer hohen Luftfeuchtigkeit oder einer sauren Umgebung ausgesetzt wird, kann die Kupferlegierung korrodieren und Oberflächenschäden verursachen. Daher muss bei der Verwendung der Kontakt mit korrosiven Substanzen vermieden werden.
Aluminiumlegierung
Aluminiumlegierungen werden aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer guten mechanischen Eigenschaften nach und nach für einige Gewichte mit niedriger oder mittlerer Präzision verwendet.
Temperatureinfluss
Wärmeausdehnung: Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumlegierungen ist groß. Daher kann es bei Gewichten aus Aluminiumlegierungen in einer Umgebung mit großen Temperaturschwankungen zu erheblichen Volumenänderungen kommen, die sich auf die Kalibrierungsgenauigkeit auswirken. Insbesondere bei hohen Temperaturen kann seine Ausdehnung zu Messfehlern führen.
Schlechte Hochtemperaturtoleranz: Aluminiumlegierungen haben eine schlechte Hochtemperaturbeständigkeit und können in einer Hochtemperaturumgebung weich werden oder sich verformen, was ihre Verwendung in Hochtemperaturumgebungen einschränkt.
Einfluss der Luftfeuchtigkeit
Feuchtigkeitsbeständigkeit: Die Aluminiumlegierung weist eine starke Oxidationsbeständigkeit auf und zeigt daher eine gute Korrosionsbeständigkeit, wenn sie in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit verwendet wird. Der auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung gebildete Oxidfilm kann eine weitere Oxidation wirksam verhindern.
Korrosionsbeständigkeit: Obwohl die Aluminiumlegierung eine gute Oxidationsbeständigkeit aufweist, kann sie unter bestimmten extremen Bedingungen (z. B. in einer Umgebung mit starker Säure oder Salzsprühnebel) auch korrodieren, was die Genauigkeit des Gewichts beeinträchtigt.
Laborkalibriergewichte aus unterschiedlichen Materialien weisen eine unterschiedliche Stabilität gegenüber Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Oxidation auf. Edelstahl bietet die beste Leistung, weist eine hohe Feuchtigkeits- und Temperaturbeständigkeit auf und eignet sich für eine Vielzahl von Umgebungen. Obwohl Gusseisen billig ist, kann es leicht rosten und durch Temperaturschwankungen beeinträchtigt werden. Kupferlegierungen und Aluminiumlegierungen weisen auch in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit eine gewisse Korrosionsbeständigkeit auf, müssen jedoch dennoch auf Umgebungsbedingungen und Wartungsmaßnahmen achten. Die richtige Auswahl des richtigen Gewichtsmaterials und das Ergreifen geeigneter Schutzmaßnahmen tragen dazu bei, die Kalibrierungsgenauigkeit zu verbessern und die Lebensdauer des Gewichts zu verlängern.
