A. Brok

Niet-IJzermetalen of

Non Ferro

Non Ferro Metalen

Zware metalen

>5000 Kg/m3

Koper (Cu)

Zink (Zn)

Lood (Pb)

Tin (Sn)

Lichte metalen

<5000 Kg/m3

Aluminium (Al)

Magnesium (Mg)

Titaan (Ti)

= Soortelijke

massa in

Kg/m3

Normalisatie

Belangrijkste Aanbevelingen ISO

Hoofdelement en de legeringelementen direct met hun scheikundige afkorting aangeven

Percentage van het legeringelement achter het leveringselement schrijven

Gietlegeringen gaan vooraf met de letter G

Voorbeelden

• Cu Zn 33: koper zinklegering met 33% zink

• G Al Si 13: gietlegering van Aluminium met 13% Silicium

• Ti Al 6 V 4: Titaniumlegering met 6% Aluminium en 4% Vanadium

Koper (Cu)

• Het element is schaars, duur

• Goede elektrische geleider

• Goede warmtegeleider

• Lage rekgrens

• Verstevigt sterk bij koud omvormen

• Goede weerstand tegen corrosie

• Goed te recyclen

• In zuivere vorm niet vormvast

• Giftig, milieu-verontreinigend

• Zuiver Cu slecht te verspanen

• Slecht te lassen (wel solderen)

• Niet bestand tegen oxiderende zuren

Symbool: Cu

Dichtheid: 8920 kg/m3

Smeltpunt: 1084°C

Uitzettingscoëfficiënt: 1,7 mm/m

bij 100 graden

Raffinage van Koper

Koper (Cu) Kwaliteiten

Zuurstofhoudend Koper

0,03% - 0,05 % zuurstof aanwezig in vorm Koperoxide Cu2O

Veel gebruikt voor de elektrotechniek

Koperoxide beïnvloedt de elektrische geleiding niet

Gedesoxideerd Koper

Cu2O gebruikt in waterstofhoudende atmosfeer

Veel gebruikt bij warmtewisselaars en bij hoge temperaturen

Waterstof kan in het koper diffunderen, er ontstaan scheurtjes,

maakt Cu koperbros (waterstofziekte)

Verkomen waterstofziekte door desoxideren met Fosfor

Fosfor verhoogt de elektrische weerstand sterk

Zuurstofvrij Koper

Verkregen door Cu te laten smelten in een neutrale atmosfeer

Geen last van waterstofziekte

Iets minder goede elektrische geleiding

Toepassingen Cu

Koperdraad

Gasbuizen, waterleidingen

Warmtegeleiders (oliekoelers,

warmtewisselaars)

Geveldelen / daken voor gebouwen

Onderdelen voor elektrische circuits

Elektromagneten

Kunstwerken, dakbekleding

Muziekinstrumenten

Munitie

…

Toepassingen Cu

Koperlegeringen (hoofdgroepen)

Koperlegeringen

Koper – Tin

Brons (CuSn)

Koper – Zink

Messing (CuZn)

Koper –Aluminium

Dural (AlCu)

Koper – Beryllium (CuBe)

Brons (CuSn)

Koper met maximaal 20% Sn (Tin)

Percentage Sn bepaalt de hardheid

Tot 12% Sn goed gietbaar / verspaanbaar

Lagere Sn percentages goed kneedbaar

Goede glij-eigenschappen (glijlagers)

Toepassingen

Kunstwerken

Lagermateriaal

Pijpfittingen

Spindelmoeren

Wormwielen

Scheepsschroeven

…

Toepassingen Brons (CuSn)

Messing (CuZn)

Minimaal 10% - maximaal 46% Zn

Messing > 39% niet meer koud om te vormen

Hoge sterkte

Zeer goede corrosievastheid

Met laag % Pb goed verspaanbaar

Goed gietbaar

Redelijke glij-eigenschappen

Toepassingen

Blaasinstrumenten

Dieptrek-onderdelen

Siergietwerk

Bouwbeslag / Appendages

…

Messing (CuZn)

Duraluminium (Al 95 Cu 4 Mg 1)

Dural wordt veredeld voor hogere sterkte

Geleverd als kneed- of gietlegering

Hoge sterkte (Rm tot 500 N/mm²)

Slechte corrosievastheid door Cu (Remedie:

Anodiseren of Al-bekleden)

Toepassingen

Hoogbelaste scheepsschroeven

Warmtewisselaars

Pijpplaten van condensators

Vliegtuigonderdelen, - constructies

Alclad (vliegtuigbeplatingen)

Overige Al-constrcties (licht en sterk)

…

Duraluminium (Al 95 Cu 4 Mg 1)

Berylliumkoper (CuBe 2)

Een Cu-Be legering bevat meestal 2% Beryllium.

Eigenschappen:

Licht, sterk, stijf en hard

Grote weerstand tegen corrosie en vermoeiing

Goed elektrisch geleidend

Goede veer-eigenschappen

Vonkvrij (munitie en vuurwerkfabrieken)

Zeer giftig!

Toepassingen:

Puntlaselektroden, veren en elektrische

contacten (soms verzilverd i.v.m. giftigheid)

Luchtvaart-, auto, ruimte- en defensie-industrie

Vonkvrij gereedschap

Spuitgietmatrijzen (door warmvastheid)

…

Toepassingen Berylliumkoper (CuBe 2)

Aluminium (Al)

Gewonnen uit erts (Bauxiet)

Lage soortelijke massa: 2702 kg/m3

Veel energie nodig voor raffinage tot Al (1kg Al /

15 kWh)

Al-fabrieken daarom vaak bij grote

energiecentrales of kerncentrale

Goed gietbaar (dunvloeibaar met 12% Si)

Goed koud om te vormen

In koudgewalste / gelegeerde vorm: goede

sterkte

Raffinage Aluminium

Indeling Aluminium

Aluminiumsmelterij

Ongelegeerd Aluminium Gelegeerd Aluminium

Gieterij

Walsblok

Walsen

Plaat.band,

strip, folie

Gieterij

Kneed-

legeringen

Gietlegeringen

(met Si)

Gieten

Gietstuk

Walsblok

Walsen

Plaat, band

Extrusiepalen

Extruderen

Profiel, buis

Staf,draad

Blokvorm

Smeden

Smeedstuk

Eigenschappen Aluminium (Al)

Lage dichtheid (ongelegeerd)

Lage treksterkte en rekgrens

Sterkte verbeteren door koud omvormen (walsen)

Sterkte ook verbeteren door legeren

Niet giftig (verpakking, voedingsmiddelen)

Goede warmtegeleider

Ongelegeerd slecht gietbaar (Si toevoegen)

Volume krimp (6%) bij gieten zuiver Al

Niet bestand tegen logen en basische stoffen

Algemene corrosiebestendigheid goed

Gevoelig voor contact- en spanningscorrosie

Reukloos

Goed te recyclen

Toepassingen Aluminium (Al)

Eigenschappen Zink (Zn)

Goedkoop, ertsen ruim voorradig

Raffinage uit erts is eenvoudig

Goede atmosferische corrosievastheid (zuurstof)

Toegepast als beschermlaag op staal (verzinken)

Zeer goed gietbaar (dunwandige auto-onderdelen)

Sterkte is zeer laag, mede door kruip

Goed te recyclen

Toepassingen zuiver Zink

Dakgoten, dakbedekking, en batterijhulzen

Spuitgietwerk (gelegeerd met 4% Al en 1% Cu)

Als ZAMAK voor zeer dunwandig spuitgietwerk

van o.a. carburateurs, modelauto’s (Zink,

Aluminium 4%, Magnesium 0,06% , Koper 1%)

In zalf en medicijnen (Vitaminepreparaten)

Als beschermingslaag op staal kan Zn op

meerdere manieren worden aangebracht:

elektrolytisch verzinken

dompelen in een vloeibaar zinkbad

(vuurverzinken)

opspuiten van zink (schoperen)

verven van zinkverf (verf met zinkdeeltjes)

verhitten met zinkpoeder in trommelovens

(sherardiseren)

Als onderlaag voor laksystemen (duplex)

geeft meer dan dubbele bescherming (Audi)

Toepassingen Zink (Zn)

Toepassingen Zink (Zn)

Ongeschikt voor constructies door lage sterkte

en kruip

Makkelijk om te vormen (Glas-in-lood)

Zeer corrosievast en chemisch bestendig (Accu)

Hoge dichtheid (werplood, ballastgewicht,

balanceergewicht)

Laag smeltpunt, daarom toegepast als

zachtsoldeer (gelegeerd met Sn)

Lood is zeer giftig, daarom verboden als soldeer

in voedingsmiddelen-industrie

Beschermt tegen röntgen- en radioactieve

straling

Toegepast in automatenstaal en

automatenmessing voor kortspanigheid

Eigenschappen / Toepassingen Lood (Pb)

Toepassingen Lood (Pb)

Eigenschappen Tin (Sn) + Legeringen

Sn is schaars en duur

Zeer lage sterkte, dus ongeschikt als

constructiemateriaal

Zeer corrosievast

Smaakloos, reukloos en niet giftig (vertinde

pannen)

In voedingsmiddelen-industrie toegepast als blik

(= vertinde staalplaat)

Onder 0 C valt zuiver Sn na verloop van jaren in

poederachtige stof uiteen. Dit is tinpest.

(orgelpijpen in onverwarmde gebouwen)

Vroeger werd gegoten Sn veel gebruikt voor

borden, bekers etc. (ook tinnen soldaatjes)

Tin wordt nu voornamelijk gebruikt in legeringen:

Tin-antimoonlegeringen (SnSb)

Materiaal voor glijlagers (witmetaal, Babbits)

SnSb7Cu2 (britannia) voor potten, kandelaars,

etc.

Koper-tinlegeringen (CuSn)

(Lager)brons

Lood-tinlegeringen (PbSn)

Zachtsoldeer, orgelpijpen

Toepassingen Tin (Sn) + Legeringen

Toepassingen Tin (Sn) + Legeringen

De grondstof is in ruime mate aanwezig als

Magnesium- ,Carbonaten, Silicaten, Sulfaten en

Chloriden

De bereiding van zuiver Mg kost veel elektrische

energie, 15 kWh per kg Mg

Mg is het lichtste metaal: 1740 kg/m³

Zuiver Mg is zeer brandbaar! (Water)

Geeft bij verbranding zeer fel wit licht

(flitslampjes, voorwerk)

Toegepast als desoxidatiemiddel bij productie

Nodulair Gietijzer

Wordt in zuivere vorm nauwelijks in onderdelen

verwerkt (brandbaarheid!)

Eigenschappen Magnesium (Mg) + Legeringen

Magnesium wordt in de techniek voornamelijk

gebruikt in legeringen:

Gunstige sterkte-gewichtsverhouding,

Goed gietbaar.

(Koud omvormen gaat moeilijk)

MgAl-legeringen worden het meest toegepast.

Gietlegeringen met 6 tot 10% Al + Zn + Mn

Voorbeelden:

Elektron A8® : 8% Al, 0,5%Zn , 0,3% Mn

Elektron AZ91® : 9,5% Al, 0,5%Zn , 0,3% Mn

Voor allerlei onderdelen, waarbij een laag

gewicht belangrijker is dan een hoge sterkte.

Toepassingen Magnesium (Mg) + Legeringen

Toepassingen Magnesium (Mg) + Legeringen

Magnesium is ook bekend als:

Noodzakelijke voedingsstof

Bestanddeel van voedingssupplementen

Magnesiumcarbonaat (gewichtheffen / turnen)

Toepassingen Magnesium (Mg) + Legeringen

De grondstof is in ruime mate aanwezig als

Rutiel (TiO2)

De bereiding van zuiver Ti is duur en

ingewikkeld.

Ti is licht: 4510 kg/m³ en zeer sterk: Rm =

350-900 N/mm² (ook op hogere temperatuur)

Zeer corrosiebestendig

Niet giftig (wordt niet snel door lichaam

verstoten) daarom toegepast voor

botreparaties, piercings, horloges.

Moeilijk te bewerken (omvormen en

verspanen).

Goed lasbaar.

Titaan (Ti) + Legeringen

Ongeveer 70% van al het Ti wordt tot legeringen verwerkt.

Titaan (Ti) + Legeringen

Voorbeelden Ti – legeringenLegering Rm

N/mm²

Rp0,2

N/mm²

A

%

Toepassingen

(Bijzonderheden)

Ti99,5

Niet gehard

420 316 28 Bouten, onderdelen in zeewater en

in vliegtuigmotoren

TiAl5Sn2,5 890 815 14 Smeedstukken, schoepen voor

stoomturbines en compressoren

TiAl6V4

Precipitatie gehard

920 850 12 Zwaar belaste smeedstukken,

vliegtuigbouw, raketmotoren

TiV13Cr13Al13

Precipitatie gehard

945 910 16 Zwaar belaste constructiedelen

Toepassing Titaan (Ti) + Legeringen