Edelmetall Recycling: Wie Kobalt-Chrom zum Problem wird

Scheidgut, Altgold, richtig trennen

In den letzten 10 Jahren hat der Anteil an Kobalt-Chrom (CoCr) im Dental Scheidgut erheblich zugenommen. Dies liegt vor allem an dem wesentlich höheren Anteil von Kobalt-Chrom-Legierungen in der Dental-Prothetik. Sehr häufig wird Kobalt-Chrom in dentalen Stegen und Metallgerüsten verarbeitet und anschließend mit Keramik verblendet. In der Folge landen die Kobalt-Chrom-Teile gemeinsam mit Zahngold oder goldenen Zahnkronen im Scheidgut.



Weshalb Kobalt-Chrom dann bei der Barren-Analyse zum Problem wird und wie Sie als Scheidgut-Lieferant mehr von Ihrem Scheidgut profitieren können, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Eigenschaften von Kobalt-Chrom

Wie bereits erwähnt, ist CoCr ein zugelassener Werkstoff für Zahnersatz. Es gibt unterschiedliche CoCr-Legierungen mit typischen Gehalten Kobalt (Co) 60 – 65 % und Chrom (Cr) ca. 30 % sowie Zusatzlegierungselemente wie Molybdän (Mo) und/oder Wolfram (W) mit 5 -10 %.

Das Schmelzintervall liegt bei 1300 – 1400 °C. Außerdem sind CoCr-Legierungen magnetisch.

Durch die  geringe Dichte von etwa 8,5 g/cm³ im Vergleich zu Goldlegierungen wird die Wirkung von CoCr im Scheidgut leicht unterschätzt. Denn bei einem geringen CoCr-Gewichtsanteil ist sein Volumenanteil in einem Barren hingegen tatsächlich größer. So nimmt beispielsweise ein Gewichtsanteil von 15 % CoCr etwa 25 – 30 % des Volumens ein. Ab etwa 35% vom Gewicht beträgt der CoCr-Volumenanteil bereits mehr als 50 %. Das heißt, der gegossene Barren besteht zur Hälfte aus Kobalt-Chrom. Entsprechend ist die Wirkung enorm.

Chrom hat außerdem eine sehr hohe Sauerstoffaffinität und bildet beim Schmelzen leicht eine unangenehme Schlacke. Dadurch kann die Verarbeitung zusätzlich gestört werden.

Wieso ist gerade Kobalt-Chrom im Scheidgut ein Problem?

Kobalt-Chrom besitzt ein großes Potential, sich vom Edelmetall bereits in der Schmelze oder bei der Erstarrung des Barrens zu separieren. Aufgrund der geringeren Dichte sammelt sich CoCr oben oder ist entsprechend ungleichmäßig verteilt. Die Edelmetalle und Kupfer als typisches Begleitmetall haben dabei folgende Wirkungsweise:

  • Gold ist ein gutes Lösungsmittel für diverse Elemente. Im Falle von Kobalt (Co) bilden beide Elemente ein Eutektikum bei 996,5 °C und 91 % Gewichtsanteil Gold. Einen solchen Goldüberschuss von Au zu Co = 9 zu 1 wäre wünschenswert für gutes Homogenisieren bei moderaten Temperaturen. Doch in der Praxis enthält natürlich kein Dentalscheidgut diese Konstellation (viel Gold und wenig CoCr), weshalb das Lösen von CoCr in einer goldhaltigen Schmelze schwierig ist und deutliche Entmischungen bei der Erstarrung auftreten.
  • Silber ist völlig inkompatibel mit CoCr und bildet sogar eine Unlöslichkeit im Schmelzzustand. Deshalb sollte man nie Silber und CoCr im Scheidgut mischen.
  • Platin und Palladium vertragen sich bekanntermaßen recht gut mit CoCr-Legierungen. Diese Elemente kommen aber nur in geringen Anteilen vor und spielen deshalb keine Rolle für das Homogenisieren.
  • Kupfer (Cu) eignet sich nur bedingt zur Verbesserung der Löslichkeit von CoCr. Es benötigt theoretisch einen extremen Kupfer-Überschuss für eine verbesserte Löslichkeit (Cu zu Co = 9 zu 1). Das ist unrealistisch, deshalb besteht auch mit Kupfer ein erhebliches Entmischungspotential.

Aufgrund des beschriebenen Verhaltens der Elemente sind gegossene Barren in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung inhomogen. Somit ist eine korrekte Bestimmung der Edelmetallgehalte mit der üblichen Probennahme an definierten Stellen unmöglich.

Dazu eine bildliche Veranschaulichung. Die Bilderfolge unten zeigt einen Querschnitt durch einen inhomogenen Barren. Die Elementverteilung wurde mittels EDX bestimmt, ein Verfahren der Rasterelektronenmikroskopie.

Die einzelnen Farben zeigen die Verteilung der Elemente Au (rot), Ag (grün), Pd (dunkelblau), Pt (turkis), Cr (gelb), Cu (orange) und Co (violett) im Querschnitt an. Die Verteilung ist nicht gleichmäßig mit einer Tendenz der Anreicherung oben, da CoCr leichter als Goldscheidgut ist. Es ist deutlich zu erkennen, wie die CoCr-Phasen im Barren-Querschnitt wie Öl im Wasser verteilt sind.

Ein Querschnitt durch einen inhomogenen Barren

Bei der üblichen Probennahme wird mittels Bohren eine zufällige Probe aus dem Barren entnommen. Die Probemenge für die dokimastische Goldbestimmung beträgt 250 mg – dies entspricht ca. einem Viertel der Bildfläche, wenn man die Probemenge als Würfel annimmt und diese Fläche mit dem Bild vergleicht. Die Gefüge-Aufnahme zeigt jedoch, dass der Barren keine homogene Masse ist, sondern dass jedes Viertel eine andere Verteilung an separiertem CoCr hat. Dies hat zur Folge, dass das Analyse-Ergebnis aufgrund der Inhomogenität nicht aussagekräftig ist.

In einer Gold- und Silberscheideanstalt werden CoCr-haltige Barren bereits im Wareneingang identifiziert. Aufgrund der oben aufgeführten Problematik durchlaufen sie allerdings nicht den üblichen Prozess zur Probennahme und späterem Recycling, sondern werden einer Sonderbehandlung zugeführt. Dies generiert erhöhten Aufwand und verursacht Zusatzkosten. C.HAFNER bietet seinen Kunden zwei Alternativen an. Entweder wird das Scheidgut mit der Erlaubnis vom Kunden umgeschmolzen, um eine Homogenisierung des Barrens zu erreichen. Oder der Barren muss leider zurückgewiesen werden. Der Barren geht in diesem Fall an den Kunden zurück, um die Homogenisierung (Reinigung) des Scheidgutes selbst durchzuführen. Dies erfordert aber fundierte Kenntnisse im Schmelzen dieser Elemente im Hochtemperaturbereich.

Wie können Sie also von Ihrem Scheidgut mehr profitieren?

Der erste Schritt ist Wachsamkeit beim Ankauf. Nehmen Sie Cr-Co-haltige Abfälle erst gar nicht an. Es ist schwierig Kobalt-Chrom-Legierungen von edelmetallhaltigen Dentallegierungen (z.B. Palladiumbasislegierungen) zu unterscheiden. Aber denken Sie daran: CoCr ist magnetisch. Mit einem handelsüblichen Magneten kann somit CoCr identifiziert und von den Edelmetallen unterschieden werden.

Ein Beispiel der Kombination Edelmetall und Nicht-Edelmetall. Das ist die Indikation, mit der am meisten Nicht-Edelmetall in das Scheidgut kommt, weil es mit dem Edelmetall durch Lötung verbunden ist

Was aber tun, wenn dieser Schritt nicht umsetzbar ist, zum Beispiel, weil Ihnen eine Brücke mit mehreren Prothesen in unterschiedlichen Legierungen angeboten wird?

In diesem Fall ist folgende Vorgehensweise empfehlenswert:

  • Entfernen Sie alle Zähne mit Hilfe einer Zange.
  • Trennen Sie Gaumenplatten grundsätzlich ab.
  • Sägen Sie die Teile heraus, die edelmetallhaltig sind.
  • Bei Dental-Scheidgut müssen die allgemein anerkannten Regeln der Hygiene beachten werden, bevor sie es an eine Gold- und Silberscheideanstalt versenden werden. Dental-Scheidgut ist zu desinfizieren.
  • Senden Sie keine Zahnspangen ein.

Außerdem ist es sehr wichtig, das Scheidgut erkennbar zu trennen:

  • Geben Sie das sortierte und gereinigte Dental Scheidgut (z.B. Zahngold, Zahnkronen, Prothesen) nie zusammen mit anderem Scheidgut, wie Altgold oder unbenutzten Dentallegierungen ab.  
  • CoCr haltiges Dentalscheidgut darf nie mit Silber z.B. Silberbesteck vermischt werden, da CoCr und Silber unlösliche Phasen in der Schmelze bilden. Manche Dentallegierungen enrthalten bis zu 50 % Silber. Das ist schwer zu erkennen. Schon deshalb sollte Edelmetall-Dentalscheidgut nicht mit CoCr gemischt werden.
  • Verpacken Sie die getrennten Scheidgüter am besten in separaten, beschrifteten Plastiktüten.

Mit der richtigen Trennung erhalten Sie einen guten Überblick über das enthaltene Edelmetall und profitieren in jedem Fall, wenn Sie Kobalt-Chrom in Ihrem Scheidgut weglassen!

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