Samenvatting materiaalleer 2 - metalen

METALEN



Notitie: deze samenvatting bevat alleen de inhoud van ‘wat te kennen’


1.INTRODUCTIE
1.1METAALBINDING
• zeer specifiek voor metalen
EIGENSCHAPPEN
• goede geleiders voor elektriciteit
• goede geleiders voor warmte
• vervormbaarheid (platen, draden,…)
 valentie-elektronen in metalen zijn heel beweeglijk, ondervinden slechts een geringe
aantrekkingskracht vanwege de kern


METAALBINDING
Ionbinding + covalente binding
• staan VE makkelijk af
o ontstaan positieve ionkern en 1/meerdere vrije elektronen
o buitenste schil = octetconfiguratie
o vrijgekomen VE zorgen voor ladingneutraliteit  !niet vast op 1 plek!
• Metaal heeft een kristalstructuur met een rooster
o Regelmatig rooster van positieve ionen
o “Zee van elektronen” die hen samenhoudt
 Gedelokaliseerde valentie-elektronen
 Behoren niet tot specifieke metaalatomen
 Bewegen gemakkelijk doorheen kristal
 Tijdelijke binding, vorming van gemeenschappelijke elektronenparen met steeds
andere atomen
• Kristallijne structuur
o Afkoeling van vloeibare fase: ordening van atomen in kristalroosters met en zo dicht
mogelijke pakking
o Kristalrooster bestaat uit eenheidscellen, driedimensionale basispatronen die zichzelf
voortdurend herhalen: bepalend voor plastische vervormingsmogelijkheid




1.2 INDELING
• Chemische samenstelling = bepalend voor mechanische eigenschappen, corrosieweerstand,
lasbaarheid, verwerkingsmogelijkheden,…
• Ferrometalen
o IJzerhoudende groep
o Bepalende voor eigenschappen
 Element ferrum Fe (ijzer)
o Metalen in de bouw
 IJzer – staal
• Non-ferrometalen
o Niet-ijzerhoudende groep
o Bepalend voor eigenschappen
 Andere metaalelementen
o Metalen in de bouw
 Aluminium (Al) - zink (Zn) - koper (Cu) - lood (Pb) Titanium (Ti)

1

,METALEN


KRISTALLIJNE STRUCTUUR
• Legering
= Mengsels van verschillende atoomsoorten met vaak verschillende grootte
o Eigenschappen van legeringen zijn sterk afhankelijk van de atoomstructuur en de
roosteropbouw
o Toevoegingen tijdens de fabricage van elementen die bepaalde eigenschappen van de pure
metalen beïnvloeden
o Zoals de hardheid, sterkte en corrosieweerstand
• Voorbeelden
o Roestvaste staalsoorten = legeringen van ijzer, chroom en andere elementen die in veel
omgevingen bestand zijn tegen corrosie
o Messing = legering van koper en zink


BEGRIPPEN
• Zuivere metalen
o Zijn moeilijk te realiseren en worden alleen gebruikt als de toepassingen het vereisen
• Gelegeerde metalen
o Bij elkaar brengen van verschillende metalen in vloeibare fase waardoor een metaal met
nieuwe eigenschappen bekomen wordt
• Gesinterde metalen
o In poedervorm mengen van metalen en onder hoge druk en temperatuur tot één geheel
persen
• Beklede metalen
o Bekleden van metalen met een dun laagje van een ander metaal
• Geplateerde metalen
o Tegen elkaar aandrukken van twee metalen


1.3 EIGENSCHAPPEN




VERVORMINGSCAPACITEIT
• Elastische vervorming
o Wet van Hooke: Evenredig verband tussen rek e en
spanning s
• Elasticiteitsmodulus
o Weerstand tegen vervorming
o Stijfheid van materiaal
 E ↑ → stijf materiaal
 E ↓ → slap materiaal
• Plastische vervorming
o Rode lijn bij staal heel lang => grote E-modulus die stijl gaat
o Heeft een grote spanning nodig eerdat die plastisch zal
vervorming (niet terug naar oorspronkelijke vorm




2

, METALEN


FYSISCHE EIGENSCHAPPEN
Getallen niet kennen, wel grootte orde
• Volumieke massa (2700km/m3)
o Hoog bij metalen, zware materialen
• Treksterkte en elasticiteit (300-1000N/mm2)
o Hoog tot zeer hoog (niet alle metalen even hoog)
o Staal heel hoog, gaat niet snel vervormen => voornamelijk gebruikt als drager
• Geleiding warmte en elektriciteit (110-370W/mK)
o Hoog tot zeer hoog (niet alle metalen even hoog)
o Hoe lager getal, hoe betere isolatie
• Smeltpunt
o 1085°C (Cu), 1500 °C (staal), 327°C (lood)
o Meestal lasbaar
o Meestal wel redelijk hoge smelttemperatuur en dus veel energie nodig voor smeltpunt te
bereiken
• Niet poreus
o Neemt geen water op
o Goed materiaal bij dakbekleding
• Meestal goed recycleerbaar
o Wel veel soorten legeringen, moet goed gesorteerd worden
o Dwncyclen: recycleerbaar op andere toepassing met lagere waarde
o Upcyclen: recycleerbaar op hoogwaardige manier (dit is het geval met ferrometalen)
• Heeft metaalglans
• Hardheid = vrij deukvast


REACTIE ZUREN EN METALEN
• Metaal gaat oplossen in contact met zuren
• Kan wel tegen corrosie helpen maar materiaal zal wel dunner worden => voor metaal proper te maken


1.4 DEGRADATIEFENOMENEN
CORROSIE
Kan lijden tot betonrot wanneer niet goed bedekt
• Corrosie
= Aantasting van een metaal t.g.v. redoxreacties die spontaan optreden bij blootstelling aan de
omgeving (vaak redoxreactie tussen metaal en atmosferische zuurstof in de aanwezigheid van water)
• Factoren die het corrosieproces beïnvloeden
o Patinavorming
 Berschermend laagje dat sommige zelf al aanmaken
o Samenstelling van het materiaal
o Zuiverheid van het metaal
o Waterig milieu
o Aanwezigheid van chloriden en zwavel
 in zwembaden sneller aangetast
o Voorkomen van concentratieverschillen
 Differentiële verluchting
 Differentiële temperatuur
o Spanningen of deformaties
• Ijzer zal extra behandeld moeten worden in tegenstelling tot: Al, Pb, Sn, Zn
o Bij ijzer krijgen we reactie waarbij stof vrijkomt die niet hecht en er meer materiaal aangetast
wordt en onze structuur kleiner en kleiner wordt
In zuurstofrijk water of in vochtige lucht:
2 Fe + O2 + 2 H2O → 2 Fe(OH)2
• Corrosie ziet er bij elk metaal anders uit

3