Wat is patroongelast staal?

Patroongelast staal is staal dat bestaat uit verschillende samengestelde laagjes die aan elkaar zijn bevestigd doormiddel van verhitting. Door deze verschillende laagjes staal ontstaat een bepaald patroon vandaar dat men het heeft over patroongelast staal. Het lassen van deze laagjes staal gebeurd echter niet doormiddel van een lasproces in plaats daarvan wordt het lassen gedaan door staal te verhitten waardoor het aan elkaar gesmeed kan worden. Daarbij kan het staal ook doormiddel van uitsmeden gevouwen worden. Door het staal meerdere keren te vouwen ontstaan veel laagjes waardoor het patroon complexer wordt. Patroongelast staal is in feite een soort damaststaal. Naast het patroongelast staal is ook wootz een variant van damaststaal. In het Engels noemt met patroongelast staal ‘patternwelded steel’.

Damaststaal en samengesteld staal
Patroongelast staal is samengesteld staal en dit klopt in de meest letterlijke zin. Patroongelast staal bestaat namelijk uit verschillende laagjes staal die in de praktijk ook vaak van verschillende staalsoorten of staallegeringen zijn gemaakt. Er kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van staal met meer of minder koolstof of staal dat verontreinigd is met vanadium. Tijdens het verhitten en uitsmeden van het staal worden de lagen heet staal aan elkaar gesmeed en wordt de koolstof gelijkmatig over het staal verdeeld. Daarnaast wordt het koolstof ook voor een deel verbrand. Ook andere onzuiverheden worden tijdens het smeden voor een deel verwijderd uit het staal. De benaming damaststaal is afgeleid van staal dat ongeveer 400 na Christus in India werd geproduceerd en in het Midden-Oosten werd bewerkt tot damaststalen messen en zwaarden.

Smeedijzer
Voor het maken van patroongelaststaal is het belangrijk om te begrijpen hoe smeedijzer ontstaat. Dit begint met het winnen van ijzer uit ijzererts in een schachtoven. Daarbij zal het smeltpunt van ijzer niet worden bereikt. Hierdoor wordt voorkomen dat het ijzer teveel koolstof zou absorberen waardoor er gietijzer zou ontstaan. Gietijzer bevat teveel koolstof en is daardoor te breekbaar. Gietstaal bevat echter veel onzuiverheden en die moeten er doormiddel van smeden uitgeperst worden. Daarbij wordt het smeedijzer meerdere keren dubbel gevouwen en vervolgens met een hamer plat geslagen. Dit zorgde er voor dat het smeedijzer uit meerdere lagen bestaat. Dit gelaagde ijzer bevat lagen van ongeveer dezelfde soorten ijzer met meer of minder verontreinigingen er in. Dat geeft een bepaald patroon dat zichtbaar is. Een groot deel van het ijzer dat gebruikt werd tot in de middeleeuwen was voorzien van deze gelaagdheid.

Hoe ontstaat het patroon in patroongelast staal?
In de vorige alinea’s werd al duidelijk dat door het vouwen en smeden van smeedijzer verschillende lagen ontstaan. Eventueel kan men het staal chemisch behandelen waardoor de laagjes nog beter zichtbaar zijn. Ook kan koolstof worden toegevoegd aan het ijzer om het staal hardbaar te maken. Dit kan onder andere gedaan worden door dunne ijzeren staafjes te gaan verhitten in een omgeving met veel koolstof. Het koolstof uit deze omgeving lost dan op in de oppervlakte van de ijzeren staafjes. Deze koolstofrijke ijzeren staafjes kunnen vervolgens weer ‘gelast’ worden samen met het andere smeedijzer. Vervolgens kunnen ook deze staafjes met de rest van het smeedstaal uitgesmeed worden en gevouwen worden. Daardoor wordt de koolstof weer verder verdeeld door het staal en ontstaat er een nog duidelijker patroon.

Er kunnen echter nog meer interessante patronen ontstaan door te experimenteren met verschillende verontreinigingen. Zo kunnen donkere lijnen ontstaan of juist lichtere lijnen. Vanaf de 3de eeuw werden zwaarden opgebouwd uit staven gelaagd staal die ook nog eens getordeerd werden. Dit houdt in dat deze lagen gelaagd staal tijdens het verhitten gedraaid werden. Daardoor ontstonden verschillende soorten patronen zoals V- N- of W- patronen. Deze patronen ontstaan door resp. 2, 3 of 4 getordeerde staven te smeden. Het torderen van gelaagd staal zorgt tijdens het smeedproces niet voor een betere kwaliteit. Vermoedelijk werd dit smeedproces ingevoerd voor de sier. Ook tegenwoordig worden nog sierobjecten gemaakt van patroongelast staal.

Modern patroongelast staal
Tegenwoordig is het niet meer nodig om patroongelast staal te maken. Er zijn moderne goedkope productiemethoden waarmee hoogwaardig staal kan worden geproduceerd. Daardoor is patroongelast staal voornamelijk staal dat vanwege de sierwaarde wordt vervaardigd. Er zijn een aantal bedrijven die zich hier nog mee bezig houden. Meestal gaat het om messensmeden en andere kleine smederijen die blanke wapens van hoge sierwaarde fabriceren. Dit is vooral handwerk. Blanke wapens is een verzamelnaam voor messen, zwaarden, dolken en andere snij- en steekwapens. Ook vuurwapens werden vroeger deels van patroongelast staal gemaakt maar dat komt tegenwoordig nog maar zeer zelden voor.  

Wat is wootz gietstaal?

Wootz is een speciaal soort hard gietstaal dat ontstaan is door smeedijzer en gietijzer met elkaar te versmelten en te smeden. Wootz is een variant van damaststaal net als patroongelast staal alleen wordt wootz op een andere manier gemaakt. Wootz wordt en werd als damaststaal gebruikt voor de vervaardiging van messen, zwaarden, bijlen en andere scherpe voorwerpen. Naast goede mechanische eigenschappen heeft wootz ook nog een grote sierwaarde. Hieronder kun je meer lezen over de toepassing, eigenschappen en kenmerken van wootz.

Waar komt de benaming wootz vandaan?
Wootz wordt uitgesproken als  “woets” en is oorspronkelijk afkomstig uit India. Volgens de Oxford English Dictionary is het woord ‘wootz’ mogelijk een drukfout voor wook. Het woord ‘wook’ is de Engelse verbastering van ukku, dit woord wordt uitgesproken met een ‘w’ aan het begin. Het woord ukku is in verschillende Zuid-Indische talen het woord dat wordt gebruikt voor staal. Dit zou betekenen dat wootz eigenlijk staal zou betekenen. Op zich is de keuze voor het woord niet bijzonder want wootz werd vanuit de oudheid al in India geproduceerd. Vervolgens werd een deel daarvan geëxporteerd naar het Midden-Oosten. Daar werd het staal uit India in verschillende lagen op elkaar gesmeed waardoor het zogenaamde damaststaal ontstond. Dit staal zou ongeveer rondom het jaar 300 na Christus ontwikkeld zijn. Er zijn echter ook geschiedkundigen die beweren dat damaststaal al veel ouder is en dat het 200 vóór Christus.

Toepassing van wootz
Wootz werd tot het begin van de 19
e eeuw geproduceerd en werd vooral toegepast voor de productie van wapens. De unieke manier van smeden zorgde er voor dat een mes of zwaard van damast zowel scherp als hard was. Ook moeten blanke wapens, zoals zwaarden en messen ook wel worden genoemd,  een bepaalde vorm van elasticiteit hebben. Wootz of damaststaal heeft vaak een elastische kern die er voor zorgt dat het wapen minder snel breekt. Naast messen en zwaarden werden ook sabels en dolken van damast gemaakt. De wapens hebben een bijzondere tekening die ontstaat doordat de ijzercarbide (cementiet) in het staal bij het afkoelen uitkristalliseert in speciale lijnen.

Hoe wordt wootz geproduceerd?
Wootz wordt ook wel een kroezenstaal genoemd. Dit houdt in dat bij de vervaardiging van dit staal een smeltkroes wordt gebruikt. In deze smeltkroes wordt in dit geval smeedijzer, dat een laag koolstofgehalte bevat, samengevoegd bij gietijzer, dat een hoog koolstofgehalte bevat. Het is daarbij belangrijk dat het metaal wordt afgeschermd door een vloeibaar glas. Daardoor neemt het metaal geen extra koolstof op. Als dat wel zou gebeuren dan wordt het metaal verandert in gietijzer door het hogere koolstofpercentage. Naast koolstof bevat wootz ook andere verontreinigingen zoals vanadium. Dit zorgt er voor dat wootz heel hard is.

Het smeedijzer moet zacht en buigzaam blijven en daardoor een laag koolstofgehalte bevatten. Het gietijzer is echter veel harder en daardoor ook breekbaarder. Gietijzer bevat echter wel veel koolstof en kan daardoor ook veel scherper worden gemaakt. Als een ervaren smid de juiste verhouding hanteert kan een sterk staalproduct worden gemaakt namelijk wootz. Door de verschillende lagen is het materiaal zowel elastisch als hard. Het staal is goed hardbaar. Doordat vanadium aanwezig is als verontreiniging kan een deel van de koolstof zich afscheiden in zeer harde carbiden.

Deze carbiden zijn van zichzelf behoorlijk bros maar doordat ze in het wootz damast zijn gesmeed in het flexibele staal worden de kwetsbare plekken verminderd. Zo ontstaat een goede combinatie van hardheid en sterkte. In het wootz kun je de combinatie van staal en carbiden zien in de vorm van donkere en lichte tinten wanneer deze zijn ge-etst.

Wootz als modern smeedproces?
In de alinea over de benaming van wootz werd duidelijk dat wootz een oud proces is dat gebruikt werd voor het maken van blanke wapens. De kennis van het oorspronkelijke proces is niet geheel verloren gegaan. John Verhoeven van de Universiteit van Iowa en een Californische smid, genaamd Alfred Pendray, hebben het vermoedelijke recept voor wootz weer herontdekt. Dit gebeurde rond 1980. Zij trokken de conclusie dat een nauwkeurige verhouding van temperatuur en duur van verhitting van belang ik bij het bij het maken van het wootz-staal. Ook de samenstelling van het erts is van cruciaal belang. Zo moet de erts rijk zijn aan fosfor en vooral,  sporen bevatten van vanadium, molybdeen of andere soortgelijke carbide-vormende elementen.

Tegenwoordig zijn er nog siersmeden die het wootzproces nog goed beheersen. Er zijn echter al veel meer moderne methoden ontstaan om sterk en hard staal te verkrijgen. Wootz is daardoor een proces dat niet veel gebruikt wordt. Het is een arbeidsintensief proces dat behoorlijk kostbaar is. Daarom wordt damaststaal zoals wootz door liefhebbers gefabriceerd in manufacturen oftewel kleine fabriekjes aan huis die voorzien zijn van een smederij.  Er zijn nog steeds wapens op de markt die van wootz zijn gemaakt of damaststaal. Het damasteren kan echter ook op andere manieren worden gedaan. Men kan dus niet zeggen dat elk voorwerp van damast wootz is. Het zou ook patroongelast staal kunnen zijn.

Wat is damaststaal of damast?

Damaststaal of damast is benaming voor gevouwen staal en staal dat uit meerdere lagen gesmeed is. Naast de benamingen damast of damaststaal wordt ook wel de benaming Damascusstaal of damasceens staal gebruikt en heeft met het ook wel over gedamasceerd staal. Door het vouwen of damasteren van staal kunnen de eigenschappen van het staal, of het product dat daarvan gemaakt wordt, verbeteren. Dit is een proces dat doormiddel van verhitten en smeden gebeurd. Door het vouwen en uitsmeden van staal ontstaat een sterk product. Er zijn echter twee verschillende methoden die gehanteerd kunnen worden om damaststaal te verkrijgen. Omdat deze methoden van elkaar verschillen ontstaan er ook bepaalde varianten van damaststaal namelijk wootz en patroongelast staal.

Eigenschappen van damaststaal
De eigenschappen van het staal worden verbeterd door het damasteren van staal. Hierbij werd een stuk ruw staal gesmeed in een brede vorm om vervolgens doormiddel van smeden dubbelgevouwen te worden. Daarna kan het staal desgewenst nog meerdere keren worden gevouwen en uitgesmeed worden. Hierdoor kan damaststaal bestaan uit tientallen dunne laagjes staal. Om die reden heeft men het ook wel over gevouwen staal zoals in de inleiding is benoemd. Damast staal kan verschillende eigenschappen hebben.

Deze zijn afhankelijk van het soort staal dat wordt gebruikt tijdens het smeden. Staal met een hoger koolstofpercentage er in zal harder zijn en scherper gemaakt kunnen worden. Staal met minder koolstof is elastischer. Een smid kan de eigenschapen van damaststaal door het vouwen en smeden van het staal aanpassen aan de wensen van de gebruiker. Damaststaal kan dus verschillende eigenschappen hebben. Ook het uiterlijk van een voorwerp van damaststaal kan verschillen. De verschillende metalen laagjes waaruit het voorwerp is gemaakt zijn meestal wel zichtbaar. Door het chemisch en mechanisch bewerken van damaststaal kunnen de laagjes duidelijker zichtbaar worden gemaakt. Die laagjes vormen een belangrijk kenmerk van damaststaal. De laagjes kunnen uit rechte lijnen bestaan maar ook uit verschillende complexe vormen.

Voordelen van damaststaal
Naast de sierwaarde die ontstaat door de verschillende laagjes staal heeft damaststaal ook nog een aantal voordelen.

  • Tijdens het vouwen en smeden van damaststaal worden de verontreinigingen die in het staal zitten verdeeld over het stuk staal. Daardoor verdwijnen de zwakke plekken uit het staal. Verder wordt ook de kristalstructuur van het staal verfijnd door het smeden van het staal. Door deze fijnere kristaalstructuur is het product sterker en zal het minder snel breken.
  • Het percentage koolstof uit het staal neemt af door het smeedproces. Het staal wordt regelmatig verhit in het vuur waardoor een deel van het koolstof verdwijnt. Verder wordt de koolstof meer verspreid over het product.

Oorsprong van damaststaal
Oorspronkelijk komt damaststaal uit India. Vanuit dit land werd het staal in de vorm van verschillende ingots verscheept naar het Midden-Oosten. Deze ingots zijn gegoten ‘broodjes’ staal die door smeden gebruikt kunnen worden om ze te vervormen tot bijvoorbeeld zwaarden en messen. Damasceense kooplieden verkochten deze damaststalen messen en zwaarden onder andere in Europa. Zo ontstond de benaming Damasceens staal oftewel damaststaal. Tegenwoordig worden de meeste messen op een andere manier vervaardigd omdat de methoden om hoogwaardig staal te verkrijgen zijn veranderd. Damaststaal heeft echter wel aantrekkelijke eigenschappen en ziet er vaak mooi uit. Daarom worden ook tegenwoordig nog steeds voorwerpen gemaakt van damaststaal. De volgende voorwerpen kunnen worden gemaakt van damaststaal:

  • Messen
  • Zwaarden
  • Dolken
  • Sabels
  • Bijlen

Deze producten kunnen worden gebruikt maar zullen in de meeste gevallen vooral voor de sier worden vervaardigd door siersmeden.

Wootz of patroongelast staal
Tegenwoordig wordt de benaming damast als verzamelnaam gebruikt voor twee soorten staal die door twee verschillende productietechnieken tot stand worden gebracht:

  • Wootz wordt ook wel bulat genoemd. Dit is een soort hard gietstaal dat oorspronkelijk uit India komt. Wootz wordt gemaakt door smeedijzer met laag koolstofgehalte in een smeltkroes samen te smelten met gietijzer met zeer hoog koolstofgehalte. Daarbij wordt vloeibaar glas gebruikt om het metaal af te schermen zodat dit geen koolstof opneemt en haar eigenschappen dus niet veranderen. Smeedijzer is zacht en buigzaam en daardoor elastisch en gietijzer is bros en hard en kan daardoor scherp geslepen worden. Door zowel smeedijzer en gietijzer in de juiste verhouding te verwerken tot Wootz ontstaat een staal dat goed hardbaar is.
  • Patroongelast staal dat ook wel ‘patternwelded’ staal wordt genoemd. Dit is staal dat is samengesteld. Hierbij worden verschillende soorten staal aan elkaar gelast. Dit gebeurd niet met een lasapparaat maar door staal te verhitten op een temperatuur waarbij het mogelijk is om staal aan elkaar te hechten. Hierbij kan staal worden uitgesmeed en gevouwen zodat ook bij dit proces de koolstof gelijk wordt verdeeld over het staalproduct.

Door gebruik te maken van twee of meer verschillende staalsoorten kunnen er verschillende patronen en kleurverschillen worden verkregen. Dit kan bijvoorbeeld door staal te gebruiken met een verschillend koolstofgehalte. Het verschil in koolstofgehalte zorgt er ook voor dat het staal een verschillende hardheid en elasticiteit heeft. Damast staal wordt tegenwoordig op verschillende manieren gemaakt daarom hanteert men voor de verduidelijking meestal de termen patroongelast staal of wootz. Hiermee wordt het verschil in de productietechnieken duidelijk.

Wat is invar voor legering?

Invar is een legering die bestaat uit nikkel en ijzer. Het percentage nikkel is ongeveer 36 procent en het percentage ijzer is 64 procent. Er kunnen in deze legering ook kleine bestandsdelen van andere elementen aanwezig zijn. Kenmerkend voor invar is dat deze legering een extreem lage uitzettingscoëfficiënt heeft

In 1896 werd invar ontdekt door de Zwitserse natuurkundige Charles-Édouard Guillaume. Mede door de ontdekking van invar kreeg deze natuurkundige een Nobelprijs in 1920. De natuurkundigeCharles-Édouard Guillaume gaf de ijzernikkellegering de naam invar. Het woord invar is afgeleid van het woord invariable dat staat voor constant of niet veranderbaar. De legering die hij deze benaming gaf bestond voor 35,6% uit nikkel, 0,4% uit koolstof en 0,1% uit mangaan. De rest van deze legering bestond uit ijzer. Als men deze legering gaat uitgloeien en koelen in lucht heeft deze legering een uitzettingscoëfficiënt (α) van slechts 1,2 · 10-6 K-1 bij kamertemperatuur. Vanaf de ontwikkeling van deze samenstelling wordt de benaming invar ook breder toegepast voor vergelijkbare legeringen met dezelfde eigenschappen en samenstelling.

Invar zet nauwelijks uit bij een temperatuurstijging. Als een stalen spoortstaaf van 20 meter lengte 20°C wordt verwarmd dan zet deze ruim vijf millimeter uit. Indien men deze spoorstaaf zou maken van invar zou de werking slechts een halve millimeter zijn. Daarom worden in stalen spoorrails altijd voegen gemaakt zodat het spoor niet uit elkaar kan spatten als er sprake is van krimp en rek door temperatuur.

Toepassing van invar
Invar is een materiaal dat nauwelijks krimpt of uitzet door temperatuurswisselingen. Daardoor is het materiaal geschikt voor specifieke toepassingen. Het materiaal wordt bijvoorbeeld gebruikt voor speciale tanks waarin vloeibaar gemaakt gas  (LNG) wordt opgeslagen. Hierbij wordt ivar op de binnenwand van de tank aangebracht. Daardoor zijn de tanks bestand tegen de zeer lage temperatuur bestand van LNG. Men gebruikt invar ook wel voor meetinstrumenten om de exacte maten van een constructie te bepalen.

Wat is putroest en hoe ontstaat putroest?

Putroest is een vorm van corrosie die ontstaat bij staalsoorten. Roest is een andere benaming voor de corrosie van ijzer (ferro). Roest ontstaat bij ferrometalen. Dit zijn legeringen die als hoofdbestandsdeel ijzer hebben. Zuurstof en water in de lucht zijn de belangrijkste veroorzakers van corrosie. Als men ijzer en ijzerlegeringen niet aan de buitenkant beschermd tegen de uitwerking van zuurstof en water dan treed corrosie op. Men kan ijzerlegeringen zoals staal (staal is ijzer gelegeerd met 0,1 tot 1,7 procent koolstof).

Roestvorming
Daarnaast hebben ook zuren en zouten een sterke invloed op de corrosievorming. Corrosie heeft een zeer nadelige invloed op de mechanische belastbaarheid van een stalen constructie. Corrosie verzwakt het staal en maakt het bros. Door corrosie worden delen van het oppervlak ‘opgevreten’. Het staal wordt daardoor steeds dunner en dat heeft gevolgen voor de sterkte van de constructie. Daarnaast is corrosie of roest ook zeer nadelig voor het uiterlijk van producten en constructies die van staal zijn gemaakt.

Vliegroest is de meest oppervlakkige vorm van corrosie. Deze vorm van corrosie is vaak makkelijk te verwijderen. Als men de oppervlakkige corrosie niet gaat verhelpen kan de roest dieper in het ijzer vreten. Er ontstaan op een gegeven moment blaren. Onder deze blaren gaat het roestproces verder.

Putroest
Als men het roesproces niet stopt gaat het roesten onder de roestblaren steeds verder. Hierdoor kunnen diepe putten ontstaan in het staal. Deze roestvorm noemt men daarom ook wel putroest. Als er putroest ontstaat zijn er zwakke plekken in het staal. Deze zwakke plekken vreten vaak diep in het staal maar kunnen wel verholpen worden als de mechanische belastbaarheid van het staal niet te erg is aangetast. In dat geval kan men de plekken opvullen met plamuur.

Dit gebeurd bijvoorbeeld wel in de autotechniek bij autoschadebedrijven. Als er roestschade aan de carrosserie ontstaat vult men deze op met plamuur als men de roestresten heeft verwijdert. Het plamuur strijkt men glad en laat men uitharden. Vervolgens schuurt men de plamuur op tot deze helemaal glad is. Daarna gaat men de plamuur opspuiten in de gewenste lakkleur.

Wat is sterling zilver of 925 zilver?

Zilver is een metaal dat wordt aangeduid met symbool Ag en atoomnummer 47. Het is een scheikundig element dat behoort tot de overgangsmetalen. Zilver is een eenvoudig te bewerken edelmetaal en is iets harder dan goud. Zilver corrodeert in tegenstelling tot goud als het aanraking komt met ozon (zuurstof) of waterstofsulfide v. Fijn zilver is zilver in de meest zuivere vorm, dit zilver is 99,9% zuiver.

Zilver wordt echter bijna niet in pure vorm gebruikt omdat het veel te zacht en te vervormbaar is. Daarom legeert men zilver in de praktijk met andere metalen om de mechanische eigenschappen te bevorderen. Een voorbeeld van een legering die veel wordt toegepast in de edelsmeedtechniek. In de edelsmeedtechniek past men 925 zilver toe als materiaal voor het vervaardigen van sierraden. Sterling zilver is een andere benaming voor 925 zilver.

Wat is 925 zilver?
In feite is 925 een aanduiding van een zilverlegering. Deze legering bestaat uit 92,5% zilver het overige percentage (7,5%) van de legering is een ander metaal om de mechanische eigenschappen van het product te bevorderen. Over het algemeen past men bij 925 zilver koper toe als extra legeringselement. Door dit te doen kan men zilver verstevigen en harder maken. Daardoor zijn producten die van 925 zilver zijn gemaakt meer bestand tegen beschadigingen dan producten die van fijn zilver zijn gemaakt.

Zilver vertegenwoordig een bepaalde waarde. Daarom willen veel mensen weten welk percentage zilver is toegepast in hun sieraad. Producten die van sterling zilver of 925 zilver zijn gemaakt bevatten daarom een gravering of inslag met 925. Deze cijfers staan bijvoorbeeld aan de binnenkant van een ring die van sterling zilver is gemaakt. Het is verboden om producten van dit merkje te voorzien als men niet daadwerkelijk het juiste gehalte zilver heeft toegepast. In de waarborgwet van 1986 is de verhouding vastgelegd van 92,5% zilver en 7,5% van een ander metaal. Deze wet moet consumenten te beschermen tegen fraude. Toch kan het in de praktijk voorkomen dat namaak zilveren producten worden verkocht met het 925 merkje. Dit is uiteraard strafbaar.

Waar komt de naam sterling zilver vandaan?
De aanduiding sterling zilver is ontleend aan het oud-Engelse steorling. Het woord steorling betekent ‘met een kleine ster’ dit verwijst naar zilveren munten die in Normandië werden voorzien van een ster. Naast het Engelse woord steorling heeft ook het Franse woord ‘esterlin’ invloed gehad op de naam aanduiding. Het Franse woord ‘esterlin’ kan worden vertaald met het Nederlandse woord ‘hard’. Sterling zilver staat dus in feite voor hard zilver. Tegenwoordig worden in de edelsmeedtechniek verschillende producten gemaakt van sterling zilver zoals: ringen, kettingen, armbanden en andere sierraden.

Bestaat witgoud?

Vol trots vertellen sommige mensen dat ze een sieraad hebben gekregen of gekocht van witgoud. Volgens leken is witgoud bijzonder en daardoor waardevoller. De praktijk is echter anders. Witgoud bestaat feitelijk helemaal niet. Goud  is een scheikundig element dat wordt aangeduid met symbool Au en atoomnummer 79. Dit materiaal behoort tot de kopergroep en is een overgangsmetaal. Goud heeft een gele metallic kleur. Deze kleur is een belangrijk kenmerk van goud.

Goud komt in de natuur alleen voor in de kleur geel. Als men spreekt van witgoud, roodgoud, blauwgoud of zelfs groengoud dan heeft men het over goud dat in een legering met andere metalen een andere kleur heeft gekregen. Deze objecten of producten zijn dus niet meer kenmerkend goudkleurig maar zijn door mensen bewerkt om andere kleureigenschappen te krijgen. Witgouden sierraden zijn in de praktijk vaak duurder in aanschaf dan gouden sierraden met een kenmerkende gele kleur. Dit heeft niets met de waarde van het sieraad te maken. Wel heeft het met het proces te maken waarmee het sieraad tot stand komt. Witgoud is een legering waarbij er meestal extra bewerkingstechnieken moeten worden toegepast en dat is in de prijs verwerkt. De waarde van het witgoud is dus niet per definitie hoger dan bij een gewone gouden ring. Het gaat daarbij om het aantal karaat goud dat in de legering is verwerkt.

Witgoudlegering
Witgoud is net als bijvoorbeeld roodgoud een legering. De samenstelling van de legering bepaald de kleur. Witgoud is een legering die over het algemeen bestaat uit een legering van goud met nikkel of palladium. Als men meer nikkel toepast zal de witmetalen kleur van nikkel de gele kleur van goud overtreffen.  Witgoud wordt soms wel verward met zilver omdat de kleuren overeen komen. Witgoud oxideert echter niet althans niet zichtbaar voor een mens, terwijl zilver vaak wel zwart of blauw oxideert. Men kan echter ook een witgoudlegering ook verkrijgen door zilver toe te voegen. Als men voldoende zilver toevoegt zal ook in dat geval de kleur van de gehele legering wit metallic worden. Het maakt in principe niet uit welke elementen voor de legering toegepast worden, het goud zal altijd goudkleurig (geel) blijven als men het goud uit de legering zou zuiveren. Het goud blijft dus altijd ‘geelgoud’.

Voorbeeld van een legering van witgoud is 14 karaat goud, waarbij 58,5% puur (geel) goud is vermengd met een percentage van (41,5%) bestaande uit nikkel of zilver. Door de grote hoeveelheid nikkel en/of zilver krijgt de legering ondanks het percentage goud toch nog een witte kleur.

Witgoud en nikkel
In het verleden gebruikte men voor de vervaardiging van witgoud vaak het metaal nikkel. Nikkel is als materiaal goedkoper dan palladium. In verband met de nikkelafgifte mag nikkel binnen de Europese Unie alleen onder zeer strenge regels worden verwerkt. Daarom gebruikt men tegenwoordig steeds vaker palladium in een witgoudlegering. Tegenwoordig worden er nog wel sieraden gemaakt van goud in combinatie met nikkel. Men gebruikt speciale mengtechnieken om de nikkel opgesloten te houden in goud. Deze mengtechniek wordt toegepast in legeringen van 19 karaat goud.

Rhoderen of rhodineren
Witgouden sierraden kunnen ook op een andere manier worden vervaardigd. Men kan er voor kiezen om de buitenkant van de het sieraad te voorzien van een laagje wit edelmetaal. Men kan bijvoorbeeld een dun laagje rhodium over het sieraad aanbrengen. Dit noemt men ook wel rhodineren of rhoderen. Het rhodineren kan worden vergeleken met verzilveren of vergulden. Er wordt een dun laagje wit rhodium zorgt er voor dat het sieraad een wit metalen kleur heeft. Na verloop van tijd zal deze witte kleur echter slijten en komt de goudkleurige ondergrond van het goud weer tevoorschijn. Soms zegt men dat rhodium er voor zorgt dat het sieraad minder slijtagegevoelig is maar dat is slechts beperkt waar. Rhodium is wel een hard metaal.

Wat is cunifer en waar wordt deze legering voor gebruikt?

Cunifer is een metaallegering die bestaat uit drie hoofdbestanddelen. De samenstelling van cunifer bestaat uit Cu (Koper) Ni (Nikkel) en Fe (IJzer). Deze samenstelling wordt ook wel aangeduid met CuNiFer. De naam cunifer is in feite een opsomming van de Latijnse naam van de verschillende bestandsdelen van de metaallegering:

  • Cuprum is het Latijnse woord voor koper. Het scheikundige symbool van dit element is Cu. Koper heeft een goede corrosiebestendigheid en is makkelijk verwerkbaar. Daarnaast heeft dit metaal een goede elektrische geleidbaarheid.
  • Nickel is het Latijnse woord voor nikkel. Dit elementen heeft als scheikundig symbool de letters Ni. Dit metaal is goed bestand tegen corrosie en heeft goede eigenschappen bij hoge temperaturen. Daarnaast zet nikkel bij hoge temperaturen nauwelijks uit en is het materiaal goed lasbaar.
  • Ferrum is het Latijnse woord voor ijzer. Dit materiaal is minder goed tegen corrosie bestand dan de hiervoor genoemde metalen. Door de toevoeging van een klein percentage koolstof ontstaat staal. Staal is zeer sterk en daarnaast goedkoop. Dit maakt het materiaal zeer geschikt voor constructies en werktuigen.

De onderlinge verhouding tussen de metalen waar cunifer uit bestaat verschilt.  De meest gebruikelijke verhouding tussen koper en nikkel in deze legering zijn Cu/Ni 90/10 of Cu/Ni 70/30. De onderlinge verhouding van de elementen waaruit de legering bestaat zorgt er voor dat cunifer over een unieke combinatie van zowel sterkte als corrosievastheid beschikt. Tot zover de beschrijving van de bestandsdelen van cunifer. Hieronder is in een alinea vermeld waar cunifer voor wordt gebruikt.

Waar wordt cunifer voor gebruikt?
Cunifer is door de samenstelling van de metaallegering goed bestand tegen corrosie. Zelfs na het lassen van cunifer is het materiaal goed bestand tegen corrosie. Deze corrosievastheid zorgt er voor dat cunifer wordt toegepast in een omgeving waar gemakkelijk corrosie kan ontstaan. Een voorbeeld van een corrosiegevoelige omgeving is een omgeving die blootgesteld is aan zeewater. Daarom wordt cunifer vaak toegepast in de maritieme sector bijvoorbeeld voor leidingsystemen en flenzen aan boord van schepen en jachten. Cunifer wordt ook gebruikt voor appendages, koelwatersystemen en brandblusinstallaties. Daarnaast wordt cunifer ook gebruikt voor warmtewisselaars en condensors.

Wat is messing of geelkoper en waaruit bestaat deze legering?

Messing is een legering van koper en zink. Deze legering wordt ook wel aangeduid met CuZn. Als messing in de vorm van folie wordt gebracht spreekt men ook wel over latoen of latoenkoper. Messing wordt ook wel aangeduid met de naam geelkoper. Deze naam heeft te maken met de kleur van messing, dit is een gele kleur die een beetje lijkt op de kleur van goud. De kleur van messing is geler dan koper. Ook brons heeft een andere kleur dan messing. Brons is een legering van koper en tin en is donkerder van kleur. De kleur van messing kan veranderen in de buitenlucht. Voordat het metaal zink was ontdekt gebruikte de mens al messing. Koper wordt door de mens gesmolten met calamiet, dit is een zinkerts. Tijdens het smelten van koper en calamiet in een smeltkroes mengt de zink zich direct met het aanwezige koper. Het gebruik van zinkerts is in dit legeringsproces noodzakelijk omdat zuiver zink te reactief is om doormiddel van de oude technieken te verwerken.

Verschillende soorten messing
Messing bestaat uit koper en zink. De eigenschappen van deze bestandsdelen van de legering versterken elkaar. Eventueel kan men ook andere elementen toevoegen zoals lood. Messing is waardevol materiaal omdat het beschikt over een goede hardheid. Daarnaast heeft messing ook uitstekende zelfsmerende eigenschappen. Vooral door de toevoeging van het element lood kan messing zeer goed worden verspaand. Om die reden wordt messing vaak in een draaibank of freesbank bewerkt tot een onderdeel van een machine ontstaat.

Er zijn verschillende messinglegering. Deze worden onderverdeeld in onderstaande drie soorten:

  • Alfamessing. Deze messinglegering bevat minder dan 40% zink Alfamessing is flexibel en het materiaal kan koud gesmeed of vervormd worden.
  • Bètamessing. Deze legering bevat meer zink in verhouding. Bètamessing kan alleen worden gesmeed als het heet is. Een voordeel van Bètamessing is dat het een harder en sterker materiaal is dan alfamessing.
  • Wit messing. Deze legering bevat verhoudingsgewijs veel zink. Het zinkpercentage van messing is meer dan 45 procent. Hierdoor is het materiaal erg bros om goed gebruikt te kunnen worden in producten.

Naast bovenstaande soorten messing zijn er verschillende messinglegeringen. De samenstelling van de ze legeringen is belangrijk voor de eigenschappen van het materiaal. Een metallurg heeft veel verstand van de eigenschappen van materialen en kan deze goed op elkaar afstemmen. Dit vakgebied heet metallurgie en behoort tot de metaaltechniek. De eigenschappen van de messinglegering zijn vervolgens weer belangrijk voor de mogelijkheden om de messing toe te passen in bepaalde producten.

Waar wordt messing voor gebruikt?
Messing wordt gebruikt voor de vervaardiging van verschillende producten. Zo wordt messing bijvoorbeeld gebruikt voor het maken van koppelingstukken voor de installatietechniek. Hierbij kan gedacht worden aan koppelingen voor waterleidingen. Ook T-stukken, hoekstukken, bochten en afsluiters kunnen van messing worden gemaakt. Bevestigingsmiddelen zoals bouten en moeren kunnen ook van messing worden gemaakt. Messing wordt daarnaast ook gebruikt in de woninginrichting en zelfs voor kogelhulzen. Het is goedkoper materiaal dan brons. Desondanks heeft messing wel een mooie uitstraling en is het materiaal dat niet roest.

Messing kan goed worden verwerkt. Het materiaal is goed verspaanbaar. Ook wanneer hoge toleranties vereist zijn kunnen uit messing zeer nauwkeurige producten worden vervaardigd. Voor seriematige productie op CNC draaibanken of freesbanken kan messing ook goed worden gebruikt. Messing kan goed worden gerecycled. Ongeveer negentig procent van alle messingproducten worden hergebruikt. Messingschroot wordt ingezameld en in een gieterij omgesmolten. Messing is namelijk een uitstekend materiaal om in een bepaalde vorm te gieten.

Wat is elektrostaalproces en hoe verloopt het elektrostaalproces?

Voor de bereiding van staal kunnen verschillende methodes worden gebruikt. Aan het begin van de twintigste eeuw werd veel gebruik gemaakt van het Siemens-Martinproces voor de productie van staal. Halverwege deze eeuw werd het oxistaalproces proces / oxystaalproces populairder. Het oxistaalproces verloopt beduidend sneller dan het Siemens-Martinproces daardoor kan in een kleiner tijdsbestek meer staal worden geproduceerd. Tegenwoordig wordt ook een ander staalbereidingsproces toegepast. Dit is het elektrostaalproces. Doormiddel van het elektrostaalproces kan staal worden geproduceerd van een zeer hoogwaardige kwaliteit. Dit komt doordat de chemische reacties in het smeltbad goed geregeld kunnen worden.

Hoe verloopt het elektrostaalproces?
Voor het elektrostaalproces maakt men gebruik van een elektrovlamboogoven. Deze oven wordt ook wel elektro-oven genoemd. In het elektrostaalproces wordt schroot gerecycled tot staal. Aan het begin van het elektrostaalproces wordt schroot doormiddel van een soort stalen mand in de elektro-oven geladen. Deze stroken waar deze stalen mand uit bestaat zijn aan de onderkant aan elkaar verbonden met een touw. Zodra deze aaneengebonden mand boven de oven hangt en langzaam naar beneden wordt gebracht zorgt de hitte van de elektro-oven er voor dat het touw verbrand. Hierdoor gaan de stroken van de mand uitelkaar en valt het schroot door de zwaartekracht in de oven.

Het schroot moet worden gesmolten op een bepaalde temperatuur. Deze warmte wordt toegevoerd door gebruik te maken van elektrische lichtbogen. Deze lichtbogen ontstaan tussen die elektroden die in de oven naar beneden worden gebracht en de aanwezige lading. De elektroden zijn koolstaven en de lading bestaat uit het staalschroot dat in de oven is gebracht met de mand. De drie elektrodes worden gevoed met een driefasige wisselstroom.

De lading en de elektroden zorgen voor de lichtbogen en deze creëren vervolgens de benodigde hitte voor de oven zodat het schroot smelt. De chemische reacties die hierbij ontstaan kunnen goed worden geregeld. Het is zelfs mogelijk om verzinkt staal in elektro-ovens te recyclen. Dit zorgt er voor dat de kwaliteit van staal dat met het elektrostaalproces is gefabriceerd van hoge kwaliteit kan worden gemaakt. De slak wordt verwijdert en in een slakkenpan afgegoten. Vervolgens wordt het staal afgegoten in een gietpan. In totaal duurt de staalbereiding middels het elektrostaalproces twee tot vier uur. De overcapaciteit van de elektro-ovens verschilt. Gemiddeld is de capaciteit van deze ovens tussen de 100 en 300 ton staal.

Waarvoor wordt het elektrostaalproces gebruikt?
Het oxistaalproces wordt gebruikt voor de raffinage van ruwijzer. Dit is niet het geval bij het elektrostaalproces. Dit proces wordt gebruikt voor het maken van staal op basis van schroot. Het elektrostaalproces wordt gebruikt voor staalsoorten met een hoogwaardige legering. Daarnaast wordt het proces ook gebruikt voor het recyclen van ongelegeerd staal. Voor de fabricage van ongelegeerd staal wordt meestal gebruik gemaakt van grote elektro-ovens. Voor staal met speciale legeringen wordt meestal gebruik gemaakt van kleinere ovens maar dat hoeft niet. Staal van hoogwaardige legeringen wordt ook wel speciaalstaal genoemd. Metallurgen zijn technisch specialisten en hebben veel kennis van de eigenschappen van metalen. Hun vakgebied heet metallurgie. Metallurgen kunnen de eigenschappen van staalsoorten goed op elkaar afstemmen zodat de een legering met de gewenste kwaliteiten kan ontstaan. De metallurg maakt een duidelijke verhouding tussen de verschillende hoeveelheden van bepaalde metaalsoorten die samengevoegd moeten worden. Het elektrostaalproces kan worden gebruikt om de staallegering daadwerkelijk te vervaardigen. De kwaliteit van deze staallegeringen is hoog. Daar moet ook voor betaald worden. Het oxistaalproces wordt in de praktijk nog steeds veel gebruikt voor de productie van staal. Inmiddels neemt echter het elektrostaalproces twintig procent van de totale staalproductie voor zijn rekening.

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.

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 een bimetaal en wat is het verschil tussen bimetaal en een metaallegering?

Bimetalen bestaan uit twee verschillende metalen die zeer vast aan elkaar bevestigd zijn. Bimetalen worden vaak in de vorm van een strip aangeleverd. De twee verschillende metalen waaruit de strip bestaat zijn stevig op elkaar gewalst. Bimetalen worden in de werktuigbouwkunde op verschillende manieren toegepast. De eigenschappen van de metalen die aan elkaar verbonden zijn zorgen er voor dat bimetalen unieke toepassingen hebben. Zo worden bimetalen gebruikt voor het maken van thermometers en thermostaten. Daarnaast kunnen ook andere producten door de toepassing van bimetalen worden geoptimaliseerd. Hierbij kan gedacht worden aan producten met hoge eisen op het gebied van slijtvastheid en veerkrachtigheid. Hieronder zijn verschillende combinaties en toepassingsgebieden van bimetalen toegelicht. Tot slot is het verschil aangegeven tussen bimetalen en legeringen.

Bimetalen in thermostaten en thermometers
De metalen die in bimetaal aan elkaar verbonden zijn kunnen verschillende uitzettingscoëfficiënten bevatten. Bij temperatuursverandering krimpt de ene kant van de strip meer dan de andere kant van de strip. Hierdoor buigt de strip in een bepaalde richting. Deze eigenschap zorgt er voor dat bimetaal gebruikt kan worden in thermostaten.

Bimetalen in de verspaning
Zagen behoort tot de verspanende technieken. Met name voor zaagbladen wordt regelmatig gebruik gemaakt van bimetalen. Hierdoor kan een zaag de gewenste hardheid, slijtvastheid en veerkrachtigheid krijgen. Bimetaal zaagbladen worden toegepast in cirkelzagen, gatzagen en reciprozagen.

Bimetaal is geen legering
Bimetalen zijn geen legeringen. Bimetalen bestaan uit twee afzonderlijke metalen die samen verbonden zijn doormiddel van walsen. Bij legeringen worden twee of meer metalen in elkaar vermengd, meestal onder hoge temperatuur. De verschillende metalen zijn door deze vermenging niet meer te onderscheiden. In de werktuigbouwkunde worden veel meer legeringen toegepast dan bimetalen.

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.

Wat is soldeer en waarvoor wordt soldeertin gebruikt?

Soldeertin wordt gebruikt als toevoegmateriaal bij solderen. Soldeertin wordt ook wel soldeer genoemd. Soldeertin is een legering van metalen. De samenstelling van de legering kan verschillen en heeft onder andere te maken met de smelttemperatuur van de bestandsdelen van de legering. Voor het solderen van elektronica wordt meestal een andere legering toegepast dan wanneer metalen plaatjes aan elkaar vast gesoldeerd moeten worden. Wanneer we het voorbeeld nemen van elektronica dan werd vaak een soldeerlegering gebruikt van 62% tin, 37% lood en 1% koper. In de praktijk komen ook legeringen van soldeer voor die smeltbaar moeten zijn bij lage temperaturen. Hiervoor wordt ook wel de verhouding 51% tin, 31% lood en 18% cadmium gebruikt. Bij de meeste soldeerlegeringen waren de twee grootste bestandsdelen tin en lood. Wanneer soldeertin echter wordt gebruikt voor het maken van bevestigingen in waterleidingen mag geen lood worden gebruikt. Lood is namelijk giftig. Vanaf juli 2006 moeten de meeste soldeerlegering voor elektronica ook volgens de  RoHS-richtlijn vrij zijn van lood in Europa.

Eutecticum
Wanneer een soldeerlegering over één smeltpunt moet beschikken wordt dat wel een eutecticum genoemd. Een eutecticum is een legering die bestaat uit een aantal metalen die gecombineerd een lager smeltpunt hebben dan de metalen afzonderlijk. Een dergelijke legering heeft geen smelttraject.

Solderen in elektronica
Solderen wordt veel toegepast in de elektronica bijvoorbeeld bij het solderen van componenten op een printplaat. Daarnaast worden in de elektronica ook andere elektrische verbindingen gemaakt doormiddel van solderen. Deze verbindingen moeten over voldoende stevigheid beschikken maar dat is niet de belangrijkste eigenschap waarop wordt gelet. Solderen wordt vaak gebruikt om verbindingen tot stand te brengen die naast stevig ook goed geleiden. Deze elektrische eigenschappen zijn erg belangrijk voor een goede geleiding van de elektronen. De elektrische geleiding is het belangrijkste aspect voor het verbinden van componenten en andere onderdelen in de elektronica. Soldeer heeft zoals eerder genoemd een speciale samenstelling wanneer deze in elektronica wordt gebruikt. Hoewel de samenstelling specifiek op elektronica is aangepast is soldeer nooit een hele sterke verbinding. Een zware belasting van de gesoldeerde onderdelen moet worden voorkomen.

Wat is een Zamak legering?

Zamak is een legering die valt onder non-ferro omdat ijzer geen onderdeel is van de legering . Het belangrijkste bestandsdeel van Zamaklegeringen is zink. Ongeveer negentig procent van deze legering bestaat uit zink. Daarnaast zijn er een aantal andere bestandsdelen aan de Zamaklegering toegevoegd. Aluminium en koper zijn hiervan de belangrijkste. Zamak is overigens een samengestelde naam die staat voor de Duitse beginletters van bepaalde metalen. De totale legering van Zamak is hieruit op te maken.  Zink, Aluminium, MAgnesium, Kupfer (Duits voor koper). Het percentage van de toepassing van deze extra bestandsdelen is afhankelijk van de toepassing van Zamak.

Eigenschappen van Zamak
Het smeltpunt van Zamak is vrij laag waardoor het materiaal niet geschikt is om te gebruiken boven een temperatuur van 120 graden. Een voordeel van de lage temperatuur is wel dat Zamak gemakkelijk gesmolten kan worden. Daarnaast heeft Zamak een dunvloeibaarheid. Hierdoor kan het goed gegoten worden, ook in producten van een geringe wanddikte. In Zamak producten zitten vaak wel hele kleine luchtbellen. Dat is een nadeel. Daarom moet Zamak als het voor kunstobjecten wordt gebruikt vaak wel nabewerkt worden of gespoten.

Wanneer werd Zamak voor het eerst gebruikt?
Zamak werd toegepast aan het begin van de 20ste eeuw. Het werd toen naast toepassingen in de techniek ook veel gebruikt in beelden. Zamak is goedkoper dan brons. Daarom werden met name beelden uit de massaproductie van Zamak vervaardigd.

Toepassing van Zamak tegenwoordig
Ook tegenwoordig wordt Zamak nog gebruikt. Zo wordt de legering onder andere gebruikt bij het gieten van onderdelen van modelauto’s of modelbouwpakketten. Ook wordt het gebruikt bij verschillende soorten hang en sluitwerk. Deze producten kunnen naar wens ook worden verchroomd zoals bijvoorbeeld bij handgrepen wel gebeurd. Daarnaast wordt Zamak toegepast bij carburateurs en  worden de gewichtjes die worden gebruikt voor het uitbalanceren van de wielen van een auto vaak van Zamak vervaardigd. Deze zijn niet van lood omdat dat in de Europese Unie niet meer mag.