Wat is Chroom-6?

Chroom-6 of chroom (VI) is een positief geladen geproduceerde variant van natuurlijk chroom (Cr). Het zijn chroom houdende verbindingen met zeswaardig chroom, zoals chroomzuur, chroomtrioxide, dichromaten en chromaten en worden gebruikt voor het beschermen van metaal (ferro) tegen roest. Let op! Chroom-6 is zeer schadelijk voor de gezondheid, het tast het DNA van mensen en dieren aan en kan verschillende soorten kanker veroorzaken! Hieronder is meer informatie over Chroom-6 en de schadelijke effecten daarvan weergegeven.

Waarvoor werd Chroom-6 gebruikt?
Chroom-6 werd vooral in de periode tussen de jaren 60 en 80 veel gebruikt. Voor corrosiebestrijding werd Chroom-6 in het verleden aan de oppervlakte van het metaal aangebracht. Chroom-6 werd overigens niet alleen op metaal aangebracht deze zeer giftige stof werd ook in hout, verf en zelfs plastic verwerkt. Zo kan het voorkomen dat men bij he schuren van chroomhoudende verflagen kleine deeltjes Chroom-6 door de lucht verspreid. Deze chroomhoudende verflagen kunnen bijvoorbeeld op bepaalde vliegtuigen, auto’s en andere voertuigen zitten.

Hoe komt Chroom-6 vrij?
Chroom-6 kan in de atmosfeer komen door het werken met het materiaal. Er kunnen dampen afkomen die bij inademing schadelijk zijn. Ook bij het lassen van sommige soorten roestvaststaal kan Chroom-6 vrij komen en bij het zagen van hout dat met Chroom-6 is geïmpregneerd hout. Door het zagen en schuren van hout en metaal dat Chroom-6 bevat kunnen kleine fijnstofdeeltjes vrijkomen van dit gevaarlijke materiaal.

Hoe ziet Chroom-6 er uit?
Chroom-6 wordt door chemici meestal chroom(VI) genoemd. Daarnaast komt deze chemische stof ook voor als chroom(VI)oxide (CrO3). Deze aanduiding maakt duidelijk er zuurstofatomen aan het metaal zitten. CrO3 is een vaste stof in bijvoorbeeld korrelige vorm. Als men CrO3 in kleine korrelige vorm ziet dan lijken het net donkerrode steentjes. De stof lost goed op in water waardoor het water in combinatie met CrO3 een zeer sterk stuur vormt.

Gevaren van Chroom-6
Martin van den Berg, hoogleraar toxicologie aan de Universiteit Utrecht heeft in een artikel van Joost de Vries in de Volkskrant van 21 augustus 2014, 17:31 aangegeven wat de schadelijke effecten kunnen zijn van Chroom-6. Volgens deze expert in de toxicologie heeft Chroom 6 zeer schadelijke gevolgen voor de gezondheid als men er aan wordt blootgesteld. Chroom-6 kan onder ander longkanker veroorzaken maar ook kanker in de neus en neusbijholte. Verder kunnen er door de blootstelling aan Chroom-6 verschillende soorten allergieën, chroomzweren en chronische longziekten ontstaan. Chroom-6 verbindingen zijn ook giftig voor de voortplanting.

Hoe komt Chroom-6 het lichaam binnen?
Een gevaarlijk aspect van Chroom-6 is dat deze stof op drie manieren in het menselijk lichaam kan komen. Dat kan bijvoorbeeld door inademing, maar ook door inslikken en via de huid door de poriën. Volgens de hoogleraar toxicologie is Chroom-6 daardoor gevaarlijke dan asbest. Asbest wordt namelijk nauwelijks door de huid opgenomen en is vooral via inademing schadelijk voor de mens. Als men met Chroom-6 zou werken zou men het hele lichaam tegen deze gevaarlijke stof moeten beschermen inclusief de ademhaling.

Wat is Duplex rvs?

Duplex is een speciale roestvaststaal legering met een hoge sterkte en een grote corrosievastheid. Er zijn verschillende soorten Duplex die allemaal de kenmerkende microstructuur hebben die bestaat uit 50% ferriet en 50% austeniet. Duplex bevat verschillende elementen waaronder chroom en molybdeen. Daarnaast is er in dit materiaal ook een bepaald percentage stikstof aanwezig. Deze samenstelling geeft Duplex een aantal interessante eigenschappen waardoor het materiaal goed gebruikt kan worden in omstandigheden waarin andere metalen en legeringen spoedig zullen worden aangetast en hun sterkte zouden verliezen. Hieronder kun je lezen welke eigenschappen Duplex heeft en waar deze rvs-legering wordt toegepast.

Eigenschappen van Duplex
Duplex is een soort rvs legering. Dat betekent dat Duplex tot de roestvaststaal legeringen wordt gerekend. Het bijzondere van Duplex is dat deze legering een veel betere corrosiebestendigheid heeft dan andere rvs samenstellingen. Ten opzichte van andere rvs-legeringen heeft Duplex een grote weerstand tegen putcorrosie en andere aantastingen die ontstaan door invloeden van buitenaf. Daarnaast heeft Duplex ook een hoge rekgrens. Een ander kenmerk is dat Duplex een laag uitzettingscoëfficiënt heeft. De omvormbaarheid van Duplex is beperkt en bij een lage temperatuur is er sprake van een overgang van een traaie samenstelling naar een bros breukgedrag. Dit zijn echter algemene kenmerken van Duplex. De specifieke eigenschappen van Duplex zorgen er voor dat dit materiaal niet altijd eenvoudig te bewerken is. Lassers die Duplex moeten lassen moeten rekening houden met de specifieke eigenschappen van dit materiaal. Het smeltbad van Duplex is anders dan het smeltbad van gewoon koolstofstaal. Ook dient de lasser gebruik te maken van beschermingsgas en speciaal lasttoevoegmateriaal. De specifieke aspecten waarop gelet moet worden tijdens het Duplex lassen staan in de lasmethodebeschrijving (LMB) of de Welding Procedure Specification (Wps) die is opgesteld door een middelbaar lastechnicus, International Welding Technologist of lasbaas. Er zijn verschillende soorten Duplex op de markt met unieke eigenschappen. Daarover lees je in de alinea’s hieronder meer.

Lean Duplex

In eerste instantie zal je misschien denken: er is toch maar één Duplex op de markt en één Duplex-soort. Was het maar zo eenvoudig. Er zijn verschillende soorten Duplex en de kwaliteit van deze Duplexsoorten verschilt onderling. Zo hoor je op de markt ook wel de term “Lean Duplex”. De term “lean” klinkt natuurlijk interessant vanuit lean management en lean manufacturing. Het woord “lean” betekent echter in dit verband dat men een “afgeslankt” oftewel een vereenvoudigd product in handen heeft. Lean Duplex bevat minder gunstige elementen en minder kwaliteit dan andere Duplexsoorten en is daarom goedkoper. Lean Duplex is echter wel corrosie vaster en sterker dan bijvoorbeeld rvs 316. Dat zorgt er voor dat Lean Duplex in de praktijk toch vaak wordt gebruikt als alternatief voor andere rvs samenstellingen. Er zijn echter ook andere Duplexsamenstellingen op de markt met een veel hogere corrosievastheid en sterkte.

Standaard Duplex 1.4462
De standaard Duplex wordt ook wel aangeduid met Duplex 1.4462. Deze Duplex is al twee keer zo ster als bijvoorbeeld rvs 316. Daarnaast heeft Duplex 1.4462 ook een grotere corrosievastheid dan rvs 316. Duplex 1.4462 is goed beschikbaar op de markt en wordt veel toegepast in bijvoorbeeld de offshore-constructies vanwege de combinatie van de goede corrosievastheid en de grote sterkte van het materiaal. In de offshore komen constructies namelijk onder sterke weersinvloeden te staan en dan is hoogwaardig corrosievast materiaal wel belangrijk en noodzakelijk voor de levensduur en veiligheid van de constructie.

Super Duplex en Hyper Duplex
De termen Super Duplex en Hyper Duplex maken duidelijk dat men niet te maken heeft met vereenvoudigde of ‘afgeslankte’ vormen van Duplex. Super Duplex is bijvoorbeeld nog corrosie vaster dan de hiervoor genoemde Duplex 1.4462. De Hyper Duplex heeft een grotere sterkte die uit komt op 700 N/mm2 of Mpa.

Toepassing van Duplex
Duplex soorten worden in de praktijk vaak toegepast in constructies die te maken krijgen met een sterke corrosieve werking van stoffen maar ook vanuit het weer en het klimaat. Om die reden wordt Duplex vaak gebruikt als alternatief van de gangbare, goedkopere rvs soorten. Duplex wordt bijvoorbeeld toegepast in industrieën en sectoren waarin men te maken krijgt met chemicaliën en bijtende stoffen. Hierbij kun je denken aan de petrochemische sector maar ook aan de voedingsmiddelen industrie waarin het voorkomen van roest een belangrijk aspect is en hoge eisen stelt aan het materiaal. Verder is ook de papierindustrie een belangrijke sector waarin Duplex wordt gebruikt omdat ook in deze industrie wordt gewerkt met chemische stoffen. Ook kan men denken aan een omgeving waarin chloor en zouten inwerken op het materiaal zoals in de zee maar ook in zwembaden. Tot slot wordt Duplex ook in bepaalde onderdelen van gebouwen en complexen toegepast in verband met de stevigheid en duurzaamheid van het materiaal.

Wat passiveren voor soort bewerkingstechniek?

Binnen de techniek worden verschillende bewerkingen uitgevoerd. Er zijn bewerkingen die worden gebruikt om producten en werktuigen vorm te geven en te ontwikkelingen. Daarnaast zijn er ook bewerkingstechnieken die er voor moeten zorgen dat de gemaakte producten goed worden beschermd tegen bijvoorbeeld corrosie. Passiveren is één van deze bewerkingstechnieken. Passiveren wordt ook wel passivatie genoemd en is gericht op het herstellen van de passivatielaag. Deze laag biedt bescherming tegen corrosievorming. Deze bewerkingstechniek wordt meestal gedaan nadat men heeft gebeitst en gespoeld.

Passiveren van roestvast staal
Chroom is een bestandsdeel van de rvs-legering en zorgt er voor dat het materiaal een goede corrosiebescherming heeft. Rvs bevat minimaal 12% vrije chroom. Het chroom zorgt voor een zeer dunne beschermlaag tegen corrosie. Deze volledig afsluitende beschermlaag wordt ook wel oxidehuid genoemd.

Roestvast staal (rvs) en de oxidehuid rondom het rvs kan doormiddel van mechanische beschadiging en lasprocessen worden aantast. Vreemde metaaldeeltjes kunnen er door beschadiging voor zorgen dat roestvast staal niet meer roestvast is. De chroomoxidehuid van het rvs kan door beschadigen van ijzer (ferro) en ijzerlegeringen worden aangetast waardoor het rvs kan gaan roesten. Doormiddel van een beitsbehandeling worden de vreemde metaaldeeltjes verwijdert van het oppervlak van rvs.

Vervolgens gaat men roestvast staal passiveren door het rvs in een bad te doen met salpeterzuur. Hierdoor hersteld het laagje chroomoxide en keert de passieve toestand terug. Doordat de chroomoxidelaag op het rvs weer wordt hersteld is het staal weer roestvast geworden.

Staal kan men ook passiveren. Staal wordt doormiddel van citroenzuur behandeld. Citroenzuur is hierbij de passiveervloeistof. Door het passiveerproces van deze vloeistof wordt het materiaal zilvergrijs. Staal wordt doormiddel van passiveren behandelt zodat vliegroest wordt voorkomen.

Wat zijn overgangsmetalen en welke overgangsmetalen zijn er?

Overgangsmetalen worden ook wel transitiemetalen óf nevengroepelementen genoemd. Deze groep elementen is ingedeeld in het D-blok van het zogenoemde periodiek systeem der elementen. Overgangsmetalen zijn beperkt aanwezig op aarde. Alleen het overgangsmetaal ijzer, aangeduid met symbool Fe, komt zeer veel voor op aarde. Dit komt omdat ijzer een stabiel element is. Veel overgangsmetalen zijn geschikt voor vormen het van coördinatieverbindingen. Dit komt omdat overgangsmetalen beschikken over vrije atoomorbitalen. Overgangsmetalen worden ook toegepast als katalysator in organische syntheses. Het aantal overgangsmetalen is zeer divers. In de techniek worden overgangsmetalen op verschillende manieren toegepast.

Welke overgangsmetalen zijn er?
Er zijn verschillende overgangsmetalen. Deze metalen worden onderverdeeld in vier groepen, deze groepen zijn als volgt:

  • 3D-overgangsmetalen van scandium tot zink
  • 4D-overgangsmetalen van yttrium tot cadmium
  • 5D-overgangsmetalen van hafnium tot kwik
  • 6D-overgangsmetalen van rutherfordium tot copernicium

Hieronder zijn de verschillende overgangsmetalen per groep benoemd. Hierbij wordt het symbool genoemd en het atoomnummer. Deze atoomnummers komen uit het D-blok van het periodiek systeem der elementen.

3D-overgangsmetalen

  • Scandium, symbool Sc en atoomnummer 21.
  • Titanium of titaan, symbool Ti en atoomnummer 22.
  • Vanadium, symbool V en atoomnummer 23.
  • Chroom of chromium, symbool Cr en atoomnummer 24.
  • Mangaan, symbool Mn en atoomnummer 25.
  • IJzer, symbool Fe (de afkorting is afkomstig van het Latijnse woord voor ijzer: ferrum) en atoomnummer 26.
  • Kobalt, symbool Co en atoomnummer 27.
  • Nikkel, symbool Ni en atoomnummer 28.
  • Koper, symbool Cu en atoomnummer 29.
  • Zink, symbool Zn en atoomnummer 30.

4D-overgangsmetalen

  • Yttrium, symbool Y en atoomnummer 39.
  • Zirkonium of zirkoon, symbool Zr en atoomnummer 40.
  • Niobium, symbool Nb en atoomnummer 41.
  • Molybdeen, symbool Mo en atoomnummer 42.
  • Technetium, symbool Tc en atoomnummer 43.
  • Ruthenium, symbool Ru en atoomnummer 44.
  • Rhodium, symbool Rh en atoomnummer 45.
  • Palladium, symbool Pd en atoomnummer 46.
  • Zilver, symbool Ag en atoomnummer 47.
  • Cadmium, symbool Cd en atoomnummer 48.

5D-overgangsmetalen

  • Hafnium, symbool Hf en atoomnummer 72.
  • Tantaal of tantalium, symbool Ta en atoomnummer 73.
  • Wolfraam, symbool W en atoomnummer 74.
  • Renium voorheen ook wel rhenium,  symbool Re en atoomnummer 75.
  • Osmium, symbool Os en atoomnummer 76.
  • Iridium, symbool Ir en atoomnummer 77.
  • Platina, symbool Pt en atoomnummer 78.
  • Goud, symbool Au en atoomnummer 79.
  • Kwik ook wel kwikzilver, symbool Hg (deze afkorting is afgeleid van van het Griekse hydrargyrum) atoomnummer 80.

6D-overgangsmetalen

  • Rutherfordium, symbool Rf en atoomnummer 104.
  • Dubnium, symbool Db en atoomnummer 105.
  • Seaborgium, symbool Sg en atoomnummer 106.
  • Bohrium,  symbool Bh en atoomnummer 107.
  • Hassium, symbool Hs en atoomnummer 108.
  • Meitnerium, symbool Mt en atoomnummer 109.
  • Darmstadtium, Ds en atoomnummer 110.
  • Copernicium (symbool Cn), werd in het verleden ook wel ununbium (symbool Uub) genoemd. Atoomnummer 112.

Wat is hastelloy en wat zijn de eigenschappen van deze legering?

Hastelloy is een legering die bestaat uit nikkel, kobalt, chroom, molybdeen, wolfram en ferro (ijzer). Deze legering heeft een grote weerstand tegen corrosie. Daarnaast is Hastelloy ook bestand tegen de uitwerking van verschillende bijtende en zure stoffen. Hastelloy is een stelliet, dit houdt in dat het een op kobalt gebaseerde legering betreft. De naam Hastelloy is vernoemd naar de persoon en de bedrijfsnaam Haynes.

Wat zijn de eigenschappen van hastelloy?
Zoals eerder genoemd is hastelloy goed bestand tegen corrosie. Het molybdeen vormt als onderdeel van de legering een belangrijke bescherming tegen plaatselijke corrosie die bijvoorbeeld in de vorm van putjes in het metaal zou plaats kunnen vinden. Hastelloy is net als Inconel bestand tegen hoge temperaturen. De temperatuur die deze legering kan verdragen kan oplopen tot ongeveer 1100 graden Celsius. Deze eigenschap zorgt er voor dat hastelloy geschikt is voor onderdelen van werktuigen en machines die tegen zeer hoge temperaturen bestand moeten zijn. Voorbeelden hiervan zijn vliegtuigmotoren en gasturbines. Daarnaast wordt hastelloy gebruikt in scheikundige reactoren, reactievaten en als component voor warmtewisselaars.

Een andere eigenschap is dat hastelloy een zeer harde metaallegering is. Dit zorgt er voor dat het materiaal moeilijk bewerkt kan worden. Wanneer het materiaal eenmaal is uitgehard kan het moeilijk worden gesmeed. Daarom wordt hastelloy meestal gegoten. Het kan echter ook doormiddel van een laser in de gewenste vorm gebracht worden.

Wat is de samenstelling van hastelloy?
Hastelloy is een legering van verschillende metalen. Deze legering bestaat uit kobalt, nikkel, chroom,  molybdeen, wolfram en ferro. De verhouding in de samenstelling van hastelloy is niet altijd gelijk. De percentages van de verschillende metalen die in de legering zijn verwerkt kunnen verschillen. Voor de duidelijkheid heeft men daarom verschillende aanduidingen achter hastelloy geplaatst. Deze achtervoegsels maken duidelijk welke samenstelling de specifieke hastelloy precies heeft. Een voorbeeld van een legering is hastelloy c22. Deze legering bestaat uit ongeveer 56 procent nikkel dit is het hoofdbestandsdeel. Daarnaast is nog 22 procent chroom aanwezig, 13 molybdeen en 2,5 procent (of minder) kobalt. Verder is in de hastelloy c22 ongeveer 3 procent ijzer  en 3 procent wolfram in de legering verwerkt.

Een ander voorbeeld is hastelloy c276. De chemische compositie van deze variant van hastelloy is 55 procent nikkel, 15 – 17 procent molybdeen, 14.5 – 16.5 procent chroom, 4 – 7 procent ferro en 3 – 4.5 % wolfram.

Wat is Inconel en waarvoor kan de legering Inconel worden gebruikt?

Inconel is een legering die voor een groot deel bestaat uit nikkel. Inconel wordt als verzamelnaam gebruikt voor een groot nikkellegeringen. Deze legeringen bestaan uit nikkel, chroom en ijzer. Hiervoor wordt de scheikundige symbolen Ni, Cr en Fe gebruikt. Het symbool Ni staat voor nikkel, Cr staat voor chroom en Fe staat voor ijzer (ferro). De legering tussen deze drie scheikundige elementen wordt ook wel samengevoegd en aangeduid met NiCrFe. Ondanks het gebruik van de naam Inconel en de scheikundige symbolen is Inconel geen duidelijke beschrijving van de exacte samenstellen in het materiaal. Daarom worden aan de verzamelnaam Inconel achtervoegsels gezet om de samenstelling te verduidelijken. Hieronder worden een aantal voorbeelden genoemd van verschillende Inconel legeringen.

Verschillende soorten Inconel
Inconel is een algemene naam voor verschillende legeringen die voor een hoofdbestandsdeel uit nikkel bestaan. Het is belangrijk dat men goed weet waaruit de Inconel legering precies bestaat. Daarom wordt aan het woord Inconel meestal een cijfer gevoegd. Dit cijfer maakt duidelijk waaruit de inconellegering precies bestaat. Hierdoor kan men de geschiktheid van Inconel voor een bepaalde toepassing beter bepalen. Een voorbeeld hiervan is Inconel® 686. Deze Inconelvariant bevat nikkel aangevuld met 21 % chroom en 16 % molybdeen. Een ander voorbeeld is Inconel® 718. Deze variant van Inconel is een legering tussen nikkel en chroom. Daarnaast zijn er aan deze legering behoorlijke percentages molybdeen, niobium en ijzer toegevoegd. In kleinere percentages bevat Inconel® 718 ook nog aluminium en titaan. Deze legering bevat unieke eigenschappen en wordt daardoor toegepast in machines en constructies die onder hoge termperaturen kunnen komen te staan zoals: ruimtevaartuigen, pompen en nucleaire reactoren.

Voor en nadelen van Inconel
Inconel  is austenitisch en daarom niet magnetisch. Het is een unieke legering die goed bestand is tegen hoge temperaturen. Daarnaast kan Inconel de vorming van corrosie voorkomen. Deze eigenschappen zorgen er voor dat Inconel gebruikt kan worden in gasturbines. Ook in andere onderdelen die zeer heet kunnen worden wordt Inconel gebruikt. Hierbij kan gedacht worden aan uitlaatstukken van raceauto’s en straalmotoren van vliegtuigen. De bestandheid tegen hoge temperaturen en corrosie zijn  belangrijke voordelen die Inconel heeft ten opzichte van roestvast staal en incoloy. De nadelen van Inconel zijn echter de hoge prijs en het feit dat Inconel moeilijk bewerkt kan worden. Inconel kan worden vergeleken hastelloy. Dit is ook een legering die hoofdzakelijk uit nikkel bestaat en is net als Inconel goed bestand is tegen hoge temperaturen.