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.

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 basismetaal en wat zijn basismetaalproducten?

Het woord ‘basismetaal’ kan op verschillende manieren worden uitgelegd. De website technischwerken.nl kiest er voor om het woord ‘basismetaal’ als volgt te definiëren:

Een basismetaal is een metaal in een pure ongelegeerde en onvervuilde vorm.

Voorbeelden van basismetalen zijn ijzer, aluminium, koper, nikkel en zink. Deze basismetalen kunnen worden verwerkt in legeringen. Een voorbeeld van een bekende legering is staal. Staal is een legerig van koolstof en ijzer waarbij het koolstofgehalte verhoudingsgewijs laag is. Het koolstofgehalte is typisch minder dan 1,9%.

Basismetaalproducten
Als men producten vervaardigd uit basismetalen ontstaan basismetaalproducten. Men zou in deze context bepaalde halffabricaten als metaalproducten kunnen beschouwen. Men kan ook denken aan plaatwerk en profielen die men nog kan verwerken tot halffabricaten en producten. Aluminium profielen en buizen kunnen bijvoorbeeld worden verwerkt in constructies. Het aluminium profiel is dan het basismetaalproduct dat wordt verwerkt tot een fabricaat of halffabricaat.

Uitgangsmetaal of uitgangsmateriaal
In de verspanende techniek bewerkt men materialen zoals kunststoffen, hout en metalen tot producten en onderdelen van producten of machines. Het uitgangsmateriaal is dan het onbewerkte materiaal. Dit kan bijvoorbeeld gereedschapstaal zijn. Als men metalen gaat verspanen kan men ook wel spreken van uitgangsmetaal. Het uitgangsmetaal is dan in feite het uitgangsmateriaal dat wordt verspaand of op een andere manier wordt bewerkt.

Uit het uitgangsmateriaal of uitgangsmetaal ontstaat dus een product of een deel daarvan. In de verspanende techniek worden bijvoorbeeld lagers gedraaid die worden geplaatst in machines. Het materiaal dat men hiervoor gebruikt is altijd groter dan het product. Kortom het uitgangsmateriaal heeft een grotere diameter dan de as (of ander product) dat er uit gedraaid of gefreesd wordt.

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 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 nikkel en wat is vernikkelen?

Nikkel is een overgangsmetaal en is grijs/ zilverwit van kleur. Het is een scheikundig element dat wordt aangeduid met  symbool ‘Ni’. Nikkel wordt onder andere gebruikt in roestvaststaal. Ongeveer zeventig procent van de totale nikkelproductie wordt verwerkt in rvs. Daarnaast wordt nikkel gebruikt in verschillende metaallegeringen. Voorbeelden hiervan zijn inconel, incoloy en hastelloy. Nikkel behoort tot de non-ferro metaalgroep en roest niet. Deze eigenschap zorgt er voor dat nikkel toegepast kan worden om andere metaalsoorten te beschermen tegen roest. Een manier waarop nikkel als bescherming kan worden aangebracht is vernikkelen.

Wat is vernikkelen?
Vernikkelen is een proces dat kan worden toegepast om een metaal te beschermen tegen roestvorming en corrosie. Vernikkelen gebeurt door een laagje nikkel op een metaal aan te brengen. Meestal worden producten en profielen van staal vernikkeld. Staal heeft goede mechanische eigenschappen en is daarnaast goedkoop en makkelijk te verwerken. Het nadeel van staal is dat staal kan roesten. Nikkel heeft deze eigenschap niet. Door nikkel op staal aan te brengen versterken deze metalen elkaars eigenschappen. De laag nikkel moet goed verbonden zijn met de oppervlakte waarop het wordt aangebracht. Door een stevige hechting kan corrosievorming van het onderliggende staal worden tegengegaan.

Autokatalytisch of stroomloos vernikkelen
Er zijn twee verschillende manieren waarop men kan vernikkelen. De eerste methode is chemisch vernikkelen. Dit wordt ook wel autokatalytisch of stroomloos vernikkelen genoemd. Hierbij wordt geen gebruik gemaakt van elektrolyse. In plaats daarvan maakt men gebruik van een groot bad. Hierin wordt het voorwerp of onderdeel dat vernikkeld moet worden ondergedompeld. In het bad vinden autokatalytische chemische processen en reacties plaats. Deze reacties zorgen er voor dat er een laagje nikkel op het ondergedompelde object wordt aangebracht.

Galvanisch vernikkelen
Een andere methode is galvanisch vernikkelen. Dit wordt ook wel elektrolytisch vernikkelen genoemd. Dit proces valt onder galvanotechniek. Hierbij wordt ook gebruik gemaakt van een bad. In tegenstelling tot autokatalytisch vernikkelen wordt hierbij wel gebruik gemaakt van elektrolyse. Het object dat vernikkeld moet worden wordt in een groot bad gehangen. Doormiddel van elektrolyse wordt het object vernikkeld. Het object is hierbij de kathode waarop de nikkel hecht.