Uitgebreide gids tot metaalmaterialen: Typen, eigenschappen en praktische toepassingen

Eigenschappen van metalen

Metalen hebben diverse eigenschappen die ze geschikt maken voor uiteenlopende toepassingen. Hier zijn enkele eigenschappen – zowel fysiek als chemisch.

1. Smeedbaarheid

Deze eigenschap maakt het mogelijk om een metaal te hameren of buigen in verschillende vormen zonder te breken. De smeedbaarheid is de reden dat het plat gehameerd kan worden tot vellen zoals aluminiumfolie. Metallische ionen in de structuur glijden over elkaar heen bij krachttoepassing.

2. Trekbaarheid

Metaalmaterialen kunnen uitgerekt worden tot dunne draden. De trekbaarheid maakt het mogelijk om draden te trekken voor kabels of soldeerwerk. Een goed voorbeeld van een trekbaar metaal is koper.

3. Geleiding

Metalen zijn goede geleiders van warmte en elektriciteit door de vrije elektronen op hun oppervlak. Zilver geleidt warmte perfect en wordt gebruikt voor toepassingen met dit effect. Koper, gebruikt in draden, geleidt elektriciteit goed.

4. Glans

Sommige metalen zijn van nature glanzend. De vrije elektronen op het metaaloppervlak veroorzaken lichtreflectie, waardoor metaaloppervlakken glanzend lijken. Deze eigenschap maakt het makkelijk om te glazuur na polijsten of schilderen.

5. Hoge smelt- en kookpunt

Metaalionen en -moleculen zijn sterk gebonden in een roosterstructuur. Hierdoor is veel warmte-energie nodig om deze bindingen te breken, wat leidt tot hoge smelt- en kookpunten.

6. Hoge dichtheid

Door de atomen en moleculen die dicht bij elkaar zitten, hebben metalen hoge dichtheid. Dit maakt ze massief en stevig voor gebruik in diverse sectoren.

7. Hoog reactief

Metalen zijn hoog reactieve elementen die gemakkelijk chemisch combineren met andere elementen. Dit helpt bij galvaniseren en anodiseren omdat metalen gemakkelijk met substraten reageren. Bijvoorbeeld zink reageert gemakkelijk met zuren, natrium met water, en veel metalen met zuurstof.

Wat zijn de categorieën metalen?

Metalen worden hoofdzakelijk gecategoriseerd volgens fysieke of chemische eigenschappen. We bekijken enkele categorieën onder beide.

Ferrometalen

Ferrometalen bevatten ijzer (Fe) in hun samenstelling, niet-ferrometalen niet. Ze hebben een hoge koolstofinhoud, wat ze sterker maakt dan niet-ferrometalen. Dit maakt ze echter vatbaar voor roest bij contact met water.

Voorbeelden: gietijzer, smeedijzer, staal, legeringsstaal, koolstofstaal. Ze zijn magnetisch en dus bruikbaar voor elektrische doeleinden – handig in commerciële industrieën als auto's, spoorwegen en zeecontainers.

Niet-ferrometalen

Niet-ferrometalen hebben geen ijzerinhoud. Metalen als aluminium, koper, messing en zink bevatten bijna geen ferrietelementen. Ze zijn roestbestendig omdat ze niet actief reageren met water of zuurstof, de elementen die roest veroorzaken.

Bovendien zijn ze niet magnetisch, nuttig in bedrading en elektronicafabricage. Niet-ferrometalen zijn smeedbaar, makkelijker te vormgeven dan ferrometalen. Ze worden veel gebruikt in commerciële en industriële activiteiten door hoge corrosieweerstand, geleiding en lichtgewicht.

Uitgebreide lijst van metallische elementen

Metalen in het periodiek systeem zijn gegroepeerd naar blokken, groepen en periodes. Rijen duiden op atoomaalstraal, ionisatie-energie en elektronegativiteit, kolommen op chemische eigenschappen door gelijk aantal atomen. Zij omvatten:

• Alkalimetalen
• Aardalkalimetalen
• Overgangsmetaalen
• Post-overgangsmetaalen
• Lanthaniden
• Actiniden
• Edelmetalen
• Edelmetaal

Nr.	Atoomnr.	Symbool	Metaalelement
1	3	Li	Lithium
2	4	Be	Beryllium
3	11	Na	Natrium
4	12	Mg	Magnesium
5	13	Al	Aluminium
6	19	K	Kalium
7	20	Ca	Calcium
8	21	Sc	Scandium
9	22	Ti	Titanium
10	23	V	Vanadium
11	24	Cr	Chroom
12	25	Mn	Mangaan
13	26	Fe	IJzer
14	27	Co	Cobalt
15	28	Ni	Nikkel
16	29	Cu	Koper
17	30	Zn	Zink
18	31	Ga	Gallium
19	37	Rb	Rubidium
20	38	Sr	Strontium
21	39	Y	Yttrium
22	40	Zr	Zirconium
23	41	Nb	Niobium
24	42	Mo	Molybdeen
25	43	Tc	Technetium
26	44	Ru	Ruthenium
27	45	Rh	Rhodium
28	46	Pd	Palladium
29	47	Ag	Zilver
30	48	Cd	Cadmium
31	49	In	Indium
32	50	Sn	Tin
33	55	Cs	Cesium
34	56	Ba	Barium
35	57	La	Lanthanum
36	58	Ce	Cerium
37	59	Pr	Praseodymium
38	60	Nd	Neodymium
39	61	Pm	Promethium
40	62	Sm	Samarium
41	63	Eu	Europium
42	64	Gd	Gadolinium
43	65	Tb	Terbium
44	66	Dy	Dysprosium
45	67	Ho	Holmium
46	68	Er	Erbium
47	69	Tm	Thulium
48	70	Yb	Ytterbium
49	71	Lu	Lutetium
50	72	Hf	Hafnium
51	73	Ta	Tantalum
52	74	W	Wolfram
53	75	Re	Rhenium
54	76	Os	Osmium
55	77	Ir	Iridium
56	78	Pt	Platina
57	79	Au	Goud
58	80	Hg	Kwik
59	81	Tl	Thallium
60	82	Pb	Lood
61	83	Bi	Bismuth
62	84	Po	Polonium
63	87	Fr	Francium
64	88	Ra	Radium
65	89	Ac	Actinium
66	90	Th	Thorium
67	91	Pa	Protactinium
68	92	U	Uranium
69	93	Np	Neptunium
70	94	Pu	Plutonium
71	95	Am	Americium
72	96	Cm	Curium
73	97	Bk	Berkelium
74	98	Cf	Californium
75	99	Es	Einsteinium
76	100	Fm	Fermium
77	101	Md	Mendelevium
78	102	No	Nobelium
79	103	Lr	Lawrencium
80	104	Rf	Rutherfordium
81	105	Db	Dubnium
82	106	Sg	Seaborgium
83	107	Bh	Bohrium
84	108	Hs	Hassium
85	109	Mt	Meitnerium
86	110	Ds	Darmstadtium
87	111	Rg	Roentgenium
88	112	Cn	Copernicium
89	113	Nh	Nihonium
90	114	Fl	Flerovium

Metaltypen die u moet kennen

Metalen hebben diverse eigenschappen die ze nuttig maken in diverse industrieën. Er zijn meer dan 90 verschillende metaltypen, maar hier zijn de gangbare in de verschillende sectoren en hun toepassingen.

1. IJzer

IJzer is het meest populaire en goedkoopste metaal. De drie typen zijn ruw ijzer, gietijzer en smeedijzer. IJzer vormt bijna 5% van de aarde, waardoor het gemakkelijk beschikbaar is. Zuiver ijzer is echter niet stabiel omdat het met zuurstof in de lucht reageert tot ijzeroxide.

• Ruw ijzer is een elementaire vorm gebruikt om diverse ferrometalen te maken, inclusief gietijzer en staal.
• Gietijzer ontstaat door ruw ijzer te smelten met cokes en kalksteen. Het is broos en moeilijk te lassen, maar een veelzijdig technisch materiaal voor metalengieten in de auto-industrie.
• Smeedijzer is zwaai, trekbaar en corrosievaste, een hoog zuiver metaal, gebruikt voor metaalverwerking in veel industrieën.

2. Magnesium

Magnesium is een van nature voorkomend metaal (Mg), vaak gelegeerd met andere metalen zoals aluminium. Dit betekent combineren met andere metalen en elementen om een hybride materiaal met gespecificeerde eigenschappen te vormen.

Een veelvoorkomende toepassing is in de auto- en luchtvaartindustrie. Magnesium wordt een stap hoger gewaardeerd dan aluminium voor hoogsterkte gewichtsreductie. Toepassingen: velgen, motorblokken, versnellingsbakbehuizingen.

3. Staal

Staal is een legering van diverse chemische elementen, inclusief ijzer en koolstof, die een sterke en breukvaste metaal vormt. De hoge trekkracht en lage kosten maken het het meest gebruikte materiaal voor een brede productenreeks: gebouwen, wapens, medische implantaten, machines, elektrische apparatuur en instrumenten.

Er zijn 3 soorten staal: koolstofstaal, roestvrij staal en legeringsstaal. Deze hebben allemaal verschillende staalkwaliteiten.

4. Aluminium

Aluminium is een licht metaal dat verhardt en verstijft bij combinatie met sporen van andere legeringen. De sterkte, elektrische geleiding en corrosieweerstand maken het geweldig voor toepassingen in diverse industrieën.

Bovendien magnetiseert aluminium niet en is het eenvoudig te fabriceren. Wijd gebruikt voor vliegtuigen, autonderdelen en bovengrondse draden. Ook aantrekkelijk door de glanzende aard, bruikbaar in plaatmetaalverwerking en aluminiumlegeringenproductie.

5. Koper

Koper is een smeedbaar, flexibel en trekbaar roodbruin metaal. Het heeft sterke elektrische geleiding en kan gerold, gesmeed, gegoten en tot draden getrokken worden. Wijd gebruikt voor munten, draden en keukengerei. Veel koperverianten dienen verschillende doeleinden in diverse industrieën.

6. Titanium

Titanium is een essentieel licht metaal voor productie van diverse vliegtuigonderdelen. Het is een van de meest corrosievaste metalen. Het materiaal heeft goede warmtestabiliteit zelfs in extreme omstandigheden, vandaar het hoogste titaniumgebruik in de luchtvaart. Corrosievasteheid maakt het geschikt voor medische apparatuurproductie.

7. Brons

Brons is een metaallegering uit combinatie van metalen zoals koper en tin of aluminium. Het is massief en roest of corrodeert niet bij vochtblootstelling, daarom geprefereerd voor beeldhouwwerk of turbinenschoven. Het smelt gemakkelijk en kan gevormd worden tot buizen, tandwielen, pompen en draden.

8. Messing

Messing is een zink-koperlegering. Het wordt geclassificeerd in talloze variëteiten gebaseerd op de koper-zinkverhouding en toevoeging van geringe hoeveelheden additionele elementen. Messing is duurzamer dan koper maar heeft lagere geleiding van elektriciteit en warmte. Het is ook zeer bestand tegen luchtoxidatie en kan gemakkelijk gesoldeerd worden. Messing wordt voornamelijk gebruikt voor sloten en kleppen.

9. Lood

Lood is een van de zwaarste metalen op aarde en heeft een laag smeltpunt. Het is gemakkelijk smeedbaar en zacht, wat snijden vereenvoudigt. Dankzij de zachtheid wordt lood gebruikt in solderen en voor watervoering en zuurtanks. Ook voor bekleding van elektriciteitskabels en kogelproductie.

10. Wolfram

Wolfram heeft het hoogste smelt- en kookpunt op aarde en weerstaat de meest extreme warmtebehandelingen. Dit maakt het nuttig voor het snijden van andere metalen als wolframcarbide. Wolfram heeft ook de grootste trekkracht onder zuivere metalen en wordt gebruikt in metalengravure of snijden. Het combineert met andere metalen om raketmondstukken te maken die extreme temperaturen weerstaan.

11. Zink

Zink wordt hoofdzakelijk gebruikt om andere metalen te bekleden door hoge corrosie- en slijtvasteheid. Vanwege het lage elektrochemische potentieel roest het niet, essentieel in productie van pipelines, drukgieten voor elektrische hardware en tanks.

12. Tin

Tin is een zacht metaal en gemakkelijk smeedbaar. Het wordt voornamelijk gebruikt voor legeringen zoals brons en is het basisonderdeel voor pewterproductie.

13. Nikkel

Vaak gebruikt voor roestvrij staal, is nikkel een van de meest gebruikte metalen voor metalenbeplating. Het verhoogt de sterkte en corrosieweerstand van het metaaloppervlak. Nikkel is een van de meest gebruikte metalen in galvaniseren.

14. Chroom

Een ander krachtig galvaniseringsmetaal, chroom, verbetert de hardheid van andere elementen en kan ook oppervlakteafwerking verbeteren. Het is hard als koolstof en heeft een hoog smeltpunt.

15. Silicium

Silicium is een van de meest populaire niet-ferrometalen omdat het eigenschappen van zowel metalen als niet-metalen heeft. Silicium helpt andere metalen hun eigenschappen te verbeteren en is een goed legeringsmateriaal. Het heeft een hoog smeltpunt en is geen goede warmteleider.

16. Cobalt

Cobalt wordt populair gebruikt voor blauw pigment in verf en kleurstoffen. Tegenwoordig zijn slijtvaste, hoogsterkte staallegeringen de hoofttoepassingen. Cobalt is essentieel een bijproduct van koper- en nijkelmijnbouw en wordt zelden apart geproduceerd.

17. Lithium

Dit metaal wordt voornamelijk gebruikt om het uiterlijk van glas en keramiek te verbeteren door de zilverwitte glans. Het is een bekend zacht metaal met slechte geleiding.

18. Goud

Goud is een duur metaal dat eeuwenlang gebruikt is voor juwelen, munten en decoraties. Het is zeldzaam, zacht, flexibel en corrodeert niet in de atmosfeer. Bovendien geleidt het elektriciteit goed, is vast bij kamertemperatuur, dicht, corrosievaste en gemakkelijk smeedbaar.

19. Zilver

Net als goud is zilver een edelmetaal, meestal gebruikt voor ornamentele stukken door de glans. Het is een zacht, smeedbaar metaal en bestendig tegen atmosferische corrosie. Het geleidt elektriciteit en warmte goed.

20. Beryllium

Beryllium is een zilverwit zacht metaal met lage dichtheid, hoge rigiditeit, hoge sterkte, structurele stabiliteit en reflectiviteit. Het onderscheidt zich onder metalen qua specifieke rigiditeit. Beryllium heeft de op een na laagste dichtheid vergeleken met metalen.

Toepassingen van metaal in diverse industrieën

Medische industrie

Naast componenten van eetbare metalen (natrium, mangaan, kalium) in geneesmiddelen, worden metalen in de geneeskunde voor diverse doeleinden gebruikt. Titanium voor medische apparatuur zoals prothese ledematen, aluminium voor implantaten door de sterkte-gewichtsverhouding.

Auto- en machine-industrie

Metalen worden meest typisch gebruikt in apparatuur, refractory producten en auto's. Ze worden employed in productie van auto's, treinen, vliegtuiken, raketten, etc. De meest voorkomende metalen hier zijn ijzer, aluminium en staal.

Decoratieve producten

Platina, goud en zilver zijn edelmetalen met significante economische waarde en worden veel gebruikt in juwelensets en decoratieve stukken.

Bouwindustrie

Metalen als ijzer en staal zijn onder de meest gebruikte materialen in de bouw van structuren en woningen. Ze worden ook gebruikt in architecturale toepassingen. Waterleidingen en daken zijn gemaakt van metalen zoals lood. Tin, zink, koper en aluminium worden gebruikt in daken. IJzer is bekend om structurele eigenschappen en wordt gebruikt als gietijzer, smeedijzer of staal.

Luchtvaart

Sommige metalen worden in de luchtvaart gebruikt vanwege hun verbluffende eigenschappen. Een goed metaal voor luchtvaart moet kenmerken hebben als stralingsweerstand, corrosieweerstand en hoge sterkte-gewichtsverhouding. Voorbeelden: aluminium voor vliegtuigstructuren, nijkellegeringen gecombineerd met staal, en titanium voor motoronderdelen.

Elektronische industrie

Vanwege hun uitstekende elektrische geleiding zijn legeringen met goud, zilver en platina populaire kandidaten voor elektronische verbindingen.

Samenwerken met WayKen is een uitstekende keuze om uw ideeën tot leven te wekken. Met jarenlange ervaring en geavanceerde technologie leveren we precisie en kwaliteit in elk metaalcomponent dat we produceren. Van prototyping tot productie, WayKen is toegewijd aan betrouwbare, efficiënte en kosteneffectieve metaalbewerkingsservices.

Metalen zijn de basiscomponenten van de meeste instrumenten die we gebruiken. Daarom vereist het selecteren van het meest geschikte voor een specifiek doel een goede kennis van de verschillende typen. Deze kennis helpt bij het kiezen van het beste metaalmateriaal voor een specifiek project of proces.