materieprocestechnologie

metalen

tijdperken• Steentijd• Bronstijd• Vroege Bronstijd 2300 - 1600 v.Chr. • Midden Bronstijd 1600 - 1100 v.Chr. • Late Bronstijd 1100 - 800 v.Chr.

• ijzertijd

• Stoomtijdperk• De eerste bruikbare stoommachines • werden door Thomas Newcome in 1712 • en James Watt in 1769 gemaakt.

• Olietijdperk• 150 jaar geleden• op 27 Augustus 1859

Vroege ijzertijd (Hallstatt) 800 – 450 v C

Midden ijzertijd (La Tène) 450 – 250 v C

Late ijzertijd (La Tène) 250 – 50 v C

materialen

• Altijd in ontwikkeling overgangen naar steeds andere industrieën

• Door de eeuwen• Steen tot metaal• Bijl van vuursteen uit het Neolithicum, 19.1 cm lang• Schrapers, bijlen, pijlpunten

• Ontdekking koper• oudst bekende wiel dateert uit 3000 v. Chr.• Malachiet ( Afr) + houtskool =koper

een oven waarin koper bereid werd

Koper en brons• Koper : zacht…… niet geschikt als werktuig• Brons : hard = legering koper – tin• Harder dan tin en koper afzonderlijk• nut : werktuigen en wapens

• uit noord Brabant

• Gevolg: grondstoffen belangrijk• Transport ( uitvinding wiel)

Ijzer en staal• Tin raakte op• Vroege ijzertijd (Hallstatt) 800 – 450 v C• Midden ijzertijd (La Tène)450 – 250 v C• Late ijzertijd (La Tène)250 – 50 v C• Techniek uit China Rond 2300 jaar geleden• superieure vorm blaasbalgen: ononderbroken stroom van lucht • aan oven

• Ijzererts + steenkool gaf gietijzer • Ploeg, beitel, zaag, wapens

• Daarna ontstond smeedijzer• bij smid; betere treksterkte dan gietijzer

Stukje tekst over China en staal• De superieure hoogovens ontwikkeld. Deze ovens bereikten

hoge genoeg temperaturen dat het ijzer als water stroomde en dan kon worden gegoten. In het Westen waren er hoogovens die ijzer van zijn ertsen uitsmelten maar de temperatuur was hoog slechts genoeg om een massa van ijzer te produceren en de slakken smolten samen. Deze massa moest worden gehamerd om het ijzer te consolideren en de rots-als slakken te verdrijven. Het werd vervaardigd ijzer genoemd. In China werd het gietijzer geproduceerd. Het gietijzer heeft één nadeel; het heeft dergelijke hoge koolstofinhoud dat het vrij bros is. De Chinezen leerden om de koolstofinhoud op een niveau te verminderen dusdanig dat het metaal in plaats van bros het zijn sterk en veerkrachtig was. Dit wordt genoemd staal.

staal• gietijzer, smeedijzer: probleem : te hoog koolstofgehalte

• Weer techniek uit China Rond 2300 jaar geleden door blaasbalgen, constante luchtstroom

• staal is een legering bestaand uit ijzer en koolstof beperkt koolstofgehalte (minder dan 1,9%)

• bij ons in 19de eeuw: pas sinds 1879 , door verbetering van het productieproces door middel van het procedé van Thomas-

Gilchrist , werd het ijzer betrekkelijk eenvoudig te zuiveren. koolstofgehalte van minder dan 2% werd ductiel (vervormbaar) genoeg om te kunnen bewerken (bijvoorbeeld: walsen).

Staal = veel sterker dan gietijzer, Kan alles lichter en toch sterker uitgevoerd toegenomen kennis van de chemie bepaalde stoffen aan het erts toevoegen om ongewenste bestanddelen zwavel of fosfor te verwijderen

werd veel gemakkelijker om kwalitatief hoogwaardig staal te vervaardigen.

Gilchrist-Thomas converter is een converter die fosforhoudend ruwijzer omzet naar staal. Door magnesiumkalk toe te voegen fosforslakkenHet oxidatieproces verwijdert onzuiverheden zoals silicium, mangaan, en koolstof. Deze worden omgezet in oxidesDeze ontsappen als Co2 of slakken

Invloed China• China hoogstaande cultuur , vele ambachten en industrieën verspreiden

zich over de rest van de wereld• Uitvindingen :• Gietijzer later staal ( in koepelovens)

• kompas• Buskruit• papier• Boekdrukkunst • Diepe boring 1km bamboe • het gebruik van aardgas• Mechanische klokken (voor astrologie: om de tijd van conceptie te kennen van de kinderen van de

keizer)

• Zijde• Kruiwagens• Kettingaandrijving ( zoals in fietsen nu)

• Zaaien in rijen ( betere opbrengst , makkelijker schoffelen)

Bronzen kruisboogmechanisme met zilver ingelegd( 403vC-8nC

Goud• Edelmetaal

• Kostbaar want• Mooi• Reageert weinig met andere stoffen• (roest niet, wordt niet vuil)

• Zeldzaam• JuwelenGewonnen door uitwassen

Tegenwoordig: 1. fijngemaakte goud tot slib2. Over koperen platen metKoper-kwiklegering3. Kwik houdt goud vast in vorm van goudamalgaam4. Amalgaan loskrabben5. Kwik verwijderen door destillatie6. Ruwe goud (+ 10% : zilver lood koper en platina) verder gezuiverd

• en het kwik?

Aluminium

• Meest voorkomende metaal in aardkorst• Kostbaar vroeger:• Reageert heel goed met andere stoffen• Nooit als zuiver metaal in natuur• Erts bauxiet• Gemaakt: bauxiet + natrium 360€ /kg

Niet zo gezond• De opname van aluminium kan plaatsvinden via het voedsel,

ademen, en huidcontact. Langdurige opnames van aanzienlijke hoeveelheden aluminium kunnen leiden tot ernstige gezondheidseffecten, zoals:- Schade aan het centrale zenuwstelsel- Dementie- Geheugenverlies- Lusteloosheid- Ernstig trillen

Nu door elektrolyse• Eigenschappen• Corrosiebestendig• Geleid elektriciteit goed• Licht en sterk->• Constructiemateriaal• Raamkozijnen • Vliegtuigen• hoogspanningsgeleidingen natriumhydroxide

• Bauxiet scheiding smelten elektrolyse aluminium

• aluminiumoxide gesmolten aluminiumoxide

afval zuurstof

Nu: 1€/kg

http://http://www.vimeo.com/4474784http://www.vimeo.com/4487950 ( !)

Kwik?