Wat is galvaniseren of galvanotechniek en waar wordt deze techniek voor gebruikt?

Galvaniseren is een techniek die kan worden gebruikt voor het aanbrengen van een corrosiebestendige metaallaag over metalen die corrosiegevoelig zijn. Galvaniseren wordt ook wel galvano, galvanotechniek of elektroplating genoemd. Voor deze techniek wordt gebruik gemaakt van elektriciteit. Galvaniseren kan doormiddel van elektrolytisch verzinken gebeuren. Hierbij wordt een zinklaagje aangebracht op bijvoorbeeld koolstofstaal (ijzer met een laag  percentage koolstof). Daarnaast kan men ook verchromen, hierbij wordt een laagje chroom aangebracht op bijvoorbeeld koolstofstaal. Vernikkelen is een proces waarbij een laagje nikkel op een metaal wordt aangebracht. De metalen chroom, nikkel en zink zijn corrosievast en behoren tot de non-ferro metalen. Ferro-metalen bestaan voor minimaal 50 procent uit ijzer. Hierdoor zijn deze metalen corrosiegevoelig. Een ander woord dat voor de corrosie van ferro wordt gebruikt is roest. Als ferro niet goed wordt beschermd tegen roest vreet de roest op den duur steeds meer dunne laagjes van het ferro weg. Hierdoor wordt het ferro-object dunner en gaan de mechanische eigenschappen achteruit. Het is daarom belangrijk dat objecten die gevoelig zijn voor roest voldoende worden beschermd.

Ferro-metalen beschermen tegen corrosie
Metalen die voor een groot deel uit ijzer bestaan zijn over het algemeen gevoelig voor corrosie (roest). Doormiddel van legeringen kan het metaal corrosievaster worden gemaakt. Hierbij kan gedacht worden aan roestvaststaal. Ook cortenstaal of COR-TEN ®-staal is een voorbeeld van ferro  waaraan verschillende metalen zijn toegevoegd om het corrosieproces te vertragen. In legeringen kunnen de eigenschappen van metalen elkaar versterken. Een legering is echter niet altijd een geschikte oplossing. Dit kan te maken hebben met de prijs maar ook met de ongunstige mechanische eigenschappen van de legering. Metallurgen hebben veel verstand van de eigenschappen van metalen. Hun vakgebied heet metallurgie. Vaak hebben metallurgen ook verstand van corrosie omdat het corrosieproces een belangrijke eigenschap is van een metaal. De corrosieleer valt onder de metaalkunde en onderzoekt hoe corrosie ontstaat door elektrochemische reacties bij verschillende metalen.

Corrosie kan ook worden tegengegaan door het aanbrengen van een beschermlaag over ferro-metalen. Dit kan door gebruik te maken van bijvoorbeeld menie of ijzermenie. Daarnaast kunnen metalen ook worden voorzien van poedercoating. Het galvaniseren waarover in de inleiding is geschreven kan ook worden toegepast om ferro-metalen te beschermen tegen roest.

Verzinken of galvaniseren
In de praktijk haalt men galvaniseren en verzinken regelmatig door elkaar. Het aanbrengen van een zinklaag op een metaal kan op twee verschillende manieren gebeuren. Een zinklaag kan worden aangebracht door thermisch verzinken, waarbij men gebruik maakt van een zinkbad. Daarnaast kan men elektrolytisch verzinken. In het laatste geval spreekt men van galvaniseren omdat hierbij elektrische stroom wordt gebruikt. Verzinken kan dus gebeuren doormiddel van galvaniseren en thermisch verzinken. Metaal dat verzinkt is kan daardoor zowel thermisch verzinkt zijn als gegalvaniseerd. Over thermisch verzinken is op de website technisch werken een uitgebreide tekst te vinden. Hieronder is kort beschreven wat galvaniseren is.

Wat is galvaniseren precies?
Hierboven is al een beetje informatie weergegeven over galvaniseren. In bovenstaande tekst wordt duidelijk dat galvaniseren wordt toegepast om de corrosievastheid van metalen te bevorderen. Daarnaast is aangegeven dat verschillende non-ferro metalen kunnen worden aangebracht doormiddel van galvanotechniek. Galvanotechniek omvat alle elektrochemische bedekkingstechnieken die in de metaaltechniek worden toegepast. Hieronder worden ook de autokatalytische processen geplaatst. Galvaniseren kan doormiddel van twee verschillende methodes worden gedaan. Het kan worden gedaan door gebruik te maken van een externe stroombron en doormiddel van een reductiemiddel dat aanwezig is in elektrolyt.

Doel van galvanotechniek
Galvanotechniek is een techniek waarbij een metaallaag over een andere metaalsoort wordt aangebracht. De eigenschappen van de metalen kunnen elkaar op die manier versterken. Staal bestaat bijna volledig uit ijzer en is daardoor gevoelig voor roest. Staal is echter goedkoop en beschikt over goede mechanische eigenschappen. Daarom wordt staal in de werktuigbouwkunde en in de bouw veel toegepast. Staal kan echter roesten en daarom afhankelijk van een goede beschermlaag. Zink is minder edel dan staal maar is wel beter bestand tegen roest. Doormiddel van galvaniseren wordt het corrosie vaste zink aangebracht op het sterkere staal. Hierdoor versterken de twee metalen elkaar. De voordelen van galvanotechniek kunnen als volgt worden opgesomd:

  • Galvaniseren zorgt voor een betere weerstand tegen corrosie,
  • Galvaniseren kan voor een beter uiterlijk zorgen van een constructie of machine. Met name verchromen wordt veel gebruikt voor het verbeteren van het uiterlijk van metalen.
  • Galvaniseren kan er ook voor zorgen dat het metaal beschermd wordt tegen beschadiging en krassen.
  • Galvaniseren heeft invloed op elektrische eigenschappen waaronder de geleidbaarheid van metalen.

Wat is cortenstaal en waarvoor kan het worden gebruikt?

Cortenstaal is een metaallegering en is ontwikkeld door US Steel. Cortenstaal wordt in de handel ook wel onder de merknaam COR-TEN ®-staal aangeboden. Deze term bestaat uit twee afkoringen COR-rosion resistance en TEN-sile strengt. Waneer dit wordt vertaald in het Nederlands dan is cortenstaal goed bestand tegen corrosie en heeft het ook een behoorlijke mechanische sterkte. De doelstelling die US Steel had met de ontwikkeling van cortenstaal is een grotere weervastheid of weerbestendigheid dan gewoon staal. Hierdoor kan cortenstaal ook in de buitenlucht worden gebruikt zonder extra behandelingen.

De samenstelling van de cortenstaallegering bestaat voornamelijk uit ijzer. Aan het ijzer zijn de volgende metalen toegevoegd: koper, silicium, chroom, fosfor en nikkel. Het bevat een bruine kleur die ontstaat door oxidatie. De roestbruine oxidehuid van cortenstaal is zeer kenmerkend voor deze metaallegering. Cortenstaal heeft sterkte die vergelijkbaar is met roestvast staal. Er wordt met sterkteberekeningen gerekend met 355 N/mm². In Europa worden ook wel staallegeringen gefabriceerd die weervast zijn en vergelijkbaar zijn met cortenstaal. Hieronder wordt meer informatie weergegeven over cortenstaal.

Oxidehuid van cortenstaal
Veel metaalsoorten oxideren. Alleen edelmetalen zoals goud en platina oxideren nauwelijks. De oxide die aan de buitenkant van metaal ontstaat beschermd het onderliggende metaal tegen zuurstof. Hierdoor wordt het metaal onder de oxidehuid beschermd tegen corrosie. Het metaal beschermd zichzelf als het ware door de ontwikkeling van oxide. Cortenstaal bevat een dikke oxidehuid waardoor het metaal onder de oxide goed beschermd is. Het metaal hoeft geen extra behandeling te ondergaan doormiddel van een verflaag of coating. Daarom wordt cortenstaal veel gebruikt voor metalen objecten die buiten in weer en wind staan.

Waarvoor is cortenstaal geschikt?
Hoewel cortenstaal een stevige en dichte oxidehuid bevat is de toepassing van deze metaallegering niet overal even geschikt voor. Voor het ontwikkelen van oxide wordt namelijk een deel van het metaal opgeofferd. Wanneer regen, wind en zand voortdurend op cortenstaal inwerken zal de buitenste oxide laag steeds een beetje afslijten. Door dit afslijten moet er regelmatig weer een nieuwe oxidehuid worden gevormd. Hoewel dit proces automatisch gaat door de reactie met zuurstof zorgt het er wel voor dat de oxide regelmatig een klein laagje van het onderliggende metaal aanvreet. Hierdoor wordt het onderliggende metaal na verloop van tijd steeds dunner. Daarom zijn metaalbedrijven zoals  United States Steel Corporation geen voorstander voor het gebruik van cortenstaal in alle constructies die daadwerkelijk dragend zijn en voortdurend belast worden. Ook voor zijkanten van gebouwen en gevelbeplating is cortenstaal niet altijd geschikt. Dunne platen die vervaardigd zijn van cortenstaal kunnen door de ontwikkeling van oxide na verloop van tijd geheel weg oxideren. Er moet daarom altijd rekening worden gehouden met de dikte van het materiaal en de mate waarin het bloot staat aan invloeden van buitenaf.

Cortenstaal is echter wel heel geschikt voor kunstobjecten. Hiervoor wordt het veelvuldig toegepast. Veel kunstobjecten die er roestig uit zien en in de buitenlucht zijn geplaatst zijn gemaakt van cortenstaal. Er moet wel rekening gehouden worden met de omgeving waarin het kunstobject is geplaatst. Het roest dat afkomstig is van het object kan met bijvoorbeeld regenwater en gesmolten sneeuw worden weggespoeld en kan daardoor op de omliggende omgeving terecht komen. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld op het trottoir roestige plekken ontstaan. Cortenstaal wordt ook wel toegepast in tuinmeubelen en borders en erfscheidingen.

Ook voor zwaardere constructies wordt cortenstaal gebruikt mits er gebruik wordt gemaakt van profielen die over voldoende dikte beschikken. Cortenstaal dat een behoorlijke dikte heeft kan worden gebruikt voor bruggen, scheepscontainers en op booreilanden. Er moet rekening worden gehouden met bepaalde hoeken waarin water kan blijven staan. Door de voortdurende aanwezigheid van water in de hoeken van constructies die van cortenstaal zijn gemaakt kan de oxidevorming versneld verlopen waardoor het materiaal dunner wordt.