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 metaalkunde en wat doet een metaalkundige?

Metaalkunde is gericht op het besturen van metalen en het onderzoeken van de toepassingen daarvan. Het vakgebied metaalkunde is nauw verbonden met metaaltechniek en de werktuigbouwkunde. In de metaalkunde is onderscheid gemaakt tussen het bestuderen van ferro en non-ferrometalen en legeringen. Ferro (is het Latijnse woord voor ijzer), metalen die bij de ferrogroep horen, hebben als hoofdbestandsdeel ijzer. Non-ferrometalen zijn over het algemeen minder corrosiegevoelig. Een metaalkundige houdt zich bezig met eigenschappen van metalen en onderzoekt deze nauwkeurig. Hieronder is een alinea weergegeven waarin beschreven is wat onder metaalkunde valt.

Waaruit bestaat metaalkunde?
Het onderzoeken van metalen is een breed vakgebied. Metalen kunnen verschillende eigenschappen hebben. Wanneer een metaalkundige alle metalen moet onderzoeken op alle eigenschappen staat deze voor een onmogelijke opdracht. Daarom wordt metaalkunde onderverdeeld in verschillende deelgebieden. Omdat een metaalkundige een specialist is kan hij of zij zich specifiek toeleggen op één of enkele deelgebieden die onder de metaalkunde vallen. Hieronder staan een aantal deelgebieden waaruit metaalkunde bestaat:

  • Lastechniek. Hierin wordt aandacht besteed aan de mogelijkheid om bepaalde metalen te lassen en wat de reactie van metalen zijn bij een bepaalde lastechniek. De doelstelling is hierbij om de juiste lastechniek voor een metaalsoort in kaart te brengen.
  • Metallurgie. Dit deelgebied van metaaltechniek is gericht op het onderzoeken van metalen om daarmee hun bestandsdelen en onderlinge samenhang, dichtheid en massa vast te stellen. Dit kan tot op microscopisch niveau gebeuren. Iemand die werkzaam is in de metallurgie wordt ook wel een metallurg genoemd.
  • Metallografie. Metalen hebben verschillende structuren die in het deelgebied metallografie in kaart worden gebracht. Metallografie is daardoor de structuurbeschrijving van metalen. Doormiddel van deze structuurbeschrijving kan de sterkte van metalen in kaart worden gebracht.
  • Gieterijkunde. Dit deelgebied van metaalkunde is gericht op de eigenschappen van metaal die invloed hebben op het vloeibaar maken en het gieten van metaal. Niet elke metaalsoort kan eenvoudig gegoten worden. Daarnaast zorgt ook de afkoeling van gegoten metaal vaak voor een krimp. Bij gieterijkunde wordt aandacht besteed aan de eigenschappen van metalen die van belang zijn bij het gieten. Voorbeelden van metalen en metaallegringen die gegoten worden zijn gietijzer, gietstaal en brons.
  • Corrosieleer. De meeste metalen hebben een bepaald corrosieproces. Dit proces ontstaat door elektrochemische reacties. Corrosie zorgt er voor dat de kwaliteit van het metaal kan worden aangetast maar dat hoeft niet. In corrosieleer wordt aandacht besteed aan de gevolgen voor de structuur en sterkte van metalen wanneer corrosie optreed.
  • Plastische vormgeving. Hierbij wordt aandacht besteed aan de vervormbaarheid van metalen.
  • Vermoeiing. Dit wordt ook wel fatigue genoemd. Wanneer metalen voortdurend belast worden kan de structuur van het metaal worden aangetast. Dit gebeurd zowel bij langdurige belasting als bij kort durende belasting die regelmatig voorkomt. Vermoeiing van metalen wordt ook wel metaalmoeheid genoemd. Het heeft gevolgen voor de mechanische sterkte van een constructie, werktuig of voertuig.

Een metaalkundige kan zich met één of meerdere van bovengenoemde deelgebieden bezighouden. De taken die een metaalkundige hierbij kan uitvoeren zijn in de volgende alinea beschreven.

Wat doet een metaalkundige?
Metaalkunde is voornamelijk gericht op het onderzoeken van metalen. Daarbij wordt met name gekeken naar de geschiktheid van metalen voor bepaalde toepassingen. Een metaalkundige kan hierbij de kwaliteit en eigenschappen van metalen onderling met elkaar vergelijken. Daarnaast kan een metaalkundige deze eigenschappen vergelijken met bijvoorbeeld kunststoffen, houtsoorten, steensoorten en andere materialen. Een metaalkundige maakt rapporten over de metalen die onderzocht zijn. Daarnaast kan een metaalkundige op basis van deze gegevens ook nieuwe methodes bedenken om metaal te gieten. Het in kaart brengen van eigenschappen van metalen zorgt er daarnaast voor dat een metaalkundige verschillende legeringen kan bedenken waardoor de eigenschappen van metalen elkaar versterken. Een metaalkundige kan daardoor bij verschillende bedrijven werken.

Waar werkt een metaalkundige?
Metaalkundigen zijn er niet veel in Nederland. Er zijn maar weinig opleidingen in Nederland die op HBO en Universitair niveau aandacht besteden aan het onderzoeken van de kwaliteiten van metalen. Dit is jammer want metalen worden in de techniek vrijwel overal toegepast. Het is belangrijk dat van te voren goed in kaart wordt gebracht wat de eigenschappen van de metalen zijn. De beoogde toepassing of het toepassingsgebied van metalen is hierbij van groot belang. Metalen worden onder andere toegepast in staalconstructie en de machinebouw. Ook worden metalen toegepast voor de vervaardiging van auto’s, treinen, bussen, tractoren en andere voertuigen. Binnen de scheepsbouw, jachtbouw, luchtvaarttechniek en de ruimtevaart wordt ook gebruik gemaakt van metalen. Een metaalkundige kan daardoor in verschillende bedrijven werkzaam zijn.