Wat zijn de non-ferrometalen? - Een volledige gids

Wat zijn non-ferrometalen?

Non-ferrometalen zijn legeringen of metalen die geen noemenswaardige hoeveelheden ijzer bevatten. Alle zuivere metalen zijn non-ferro-elementen, behalve ijzer (Fe), dat ook ferriet wordt genoemd van het Latijnse 'Ferrum', wat 'ijzer' betekent.

Non-ferrometalen zijn doorgaans duurder dan ferrometalen, maar worden gebruikt vanwege hun gewenste eigenschappen, waaronder lichtgewicht (aluminium), hoge geleidbaarheid (koper), niet-magnetische eigenschappen of weerstand tegen corrosie (zink).

Sommige non-ferro materialen worden gebruikt in de ijzer- en staalindustrie, zoals bauxiet, dat wordt gebruikt voor flux in hoogovens. Andere non-ferrometalen, waaronder chromiet, pyrolusiet en wolframiet, worden gebruikt om ferrolegeringen te maken. Veel non-ferro metalen hebben echter een laag smeltpunt, waardoor ze minder geschikt zijn voor toepassingen bij hoge temperaturen.

Er is een groot aantal non-ferro materialen, die elk metaal en elke legering omvatten die geen ijzer bevat. Belangrijke non-ferrometalen zijn aluminium, koper, lood, nikkel, tin, titanium en zink en legeringen zoals messing.

Edelmetalen zoals goud, zilver en platina en exotische of zeldzame metalen zoals kobalt, kwik, wolfraam, beryllium, bismut, cerium, cadmium, niobium, indium, gallium, germanium, lithium, selenium, tantaal, tellurium, vanadium en zirkonium zijn ook non-ferro. Ze worden meestal verkregen door mineralen zoals sulfiden, carbonaten en silicaten. Non-ferrometalen worden meestal geraffineerd door middel van elektrolyse.

Het verschil tussen ferro- en non-ferrometalen is dat ferrometalen ijzer bevatten. Ferrometalen, zoals gietijzer of koolstofstaal, hebben een hoog koolstofgehalte, waardoor ze over het algemeen kwetsbaar zijn voor roest wanneer ze worden blootgesteld aan vocht. Dit is echter niet het geval voor smeedijzer, dat door zijn zuiverheid bestand is tegen roest, en roestvrij staal, dat door de aanwezigheid van chroom tegen corrosie wordt beschermd.

Oude geschiedenis

Non-ferrometalen waren de eerste metalen die door mensen werden gebruikt voor de metallurgie. Goud, zilver en koper bestonden in hun oorspronkelijke kristallijne en toch metaalachtige vorm. Deze metalen, hoewel zeldzaam, konden worden gevonden in hoeveelheden die voldoende waren om de aandacht van mensen te trekken.

Ze zijn minder gevoelig voor zuurstof dan de meeste andere metalen en zijn zelfs te vinden in verweerde uitstulpingen. Koper was het eerste metaal dat werd gesmeed; het was zacht genoeg om door koud smeden tot verschillende voorwerpen te worden gevormd en het kon in een smeltkroes worden gesmolten. Goud, zilver en koper vervingen sommige functies van andere hulpbronnen, zoals hout en steen, vanwege hun vermogen om in verschillende vormen voor verschillende doeleinden te worden gevormd.

Vanwege hun zeldzaamheid werden deze gouden, zilveren en koperen artefacten behandeld als luxe artikelen en met grote zorg behandeld. Het gebruik van koper luidde ook de overgang van de steentijd naar de kopertijd in. De Bronstijd, die volgde op de Kopertijd, werd opnieuw ingeluid door de uitvinding van brons, een legering van koper met het non-ferrometaal tin.

Recycling en bestrijding van vervuiling

Vanwege hun veelvuldig gebruik worden non-ferro schroot meestal gerecycled. De secundaire materialen in schroot zijn van vitaal belang voor de metaalindustrie, omdat ze vaak nodig zijn voor de productie van nieuwe metalen. Sommige recyclingfaciliteiten smelten en hergieten non-ferro materialen; het schuim wordt verzameld en ter plaatse opgeslagen, terwijl de metaaldampen worden gefilterd en opgevangen.

Non-ferro schroot is afkomstig van industrieel schroot, deeltjesemissies en schroot van verouderde technologie (bijvoorbeeld koperen kabels).

Gebruik en eigenschappen

Non-ferrometalen worden gebruikt voor een breed scala aan commerciële, industriële en residentiële toepassingen. Dit kan een zorgvuldige materiaalkeuze vereisen op basis van hun mechanische eigenschappen, inclusief hoe gemakkelijk het metaal kan worden gevormd en of deze eigenschappen tijdens het proces zullen worden gewijzigd.

Veel van de eigenschappen van ferrometalen zijn te vinden in non-ferromaterialen, bijvoorbeeld aluminium of titaniumlegeringen kunnen in sommige gevallen staal vervangen, en de magnetische eigenschappen van ijzer kunnen worden nagebootst door kobalt-, nikkel- of zeldzame-aarde-elementen die zijn gelegeerd.

Omdat non-ferrometalen echter vaak duurder zijn, worden ze vaak gebruikt vanwege hun unieke eigenschappen in plaats van alleen als vervanging voor staal. Deze kenmerken omvatten lichtere gewichten, geleidbaarheid, corrosieweerstand en niet-magnetische eigenschappen. Non-ferrometalen zijn ook meestal zachter en kneedbaarder dan ferrometalen, wat betekent dat ze ook esthetische toepassingen kunnen bieden, zoals bij goud en zilver.

De eigenschappen van non-ferrometalen zijn onder meer:

• Eenvoudig te fabriceren (inclusief bewerkbaarheid, gieten en lassen)
• Hoge corrosieweerstand
• Goede thermische en elektrische geleidbaarheid
• Lage dichtheid
• Niet-magnetisch
• Kleurrijk

Veelvoorkomende non-ferrometalen en legeringen

Omdat ze elk metaal bevatten dat geen ijzer bevat, zijn er veel verschillende non-ferrometalen en legeringen.

Belangrijke lijst van non-ferrometalen omvat:

• Aluminium,
• Koper,
• Leiding,
• Nikkel,
• Tin,
• Titanium,
• Zink

• Messing.
• Goud,
• Zilver,
• Platina
• Kobalt,
• Mercurius,
• Tungsten,

• Beryllium,
• Bismut,
• Cerium,
• Cadmium,
• Niobium,
• Indium,
• Gallium,

• Germanium,
• Lithium,
• Selenium,
• Tantalium,
• Tellurium,
• Vanadium
• Zirkonium

Hier zijn enkele van de eigenschappen en veelvoorkomende toepassingen van enkele van de meest voorkomende non-ferrometalen:

1. Koper

Koper wordt al duizenden jaren door mensen gebruikt, maar wordt nog steeds veel gebruikt door de industrie. De toevoeging van koperlegeringen, messing (koper en zink) en brons (koper en tin) hebben het gebruik van dit non-ferrometaal verder verbreed (zie hieronder voor details over deze legeringen).

De eigenschappen van koper en zijn legeringen omvatten een hoge thermische geleidbaarheid, een hoge elektrische geleidbaarheid, een goede corrosieweerstand en een hoge ductiliteit.

Dankzij deze eigenschappen kunnen koper en zijn legeringen worden gebruikt voor warmtewisselaars en verwarmingsvaten, als elektrische geleider in bedrading of motoren, als dakbedekking, voor sanitair, maar ook voor pannen en standbeelden. Koper oxideert ook tot een groene kleur.

2. Aluminium

Aluminium is een belangrijk metaal dat vanwege het lage gewicht en de eenvoudige bewerking in een breed scala aan toepassingen wordt gebruikt. Ondanks dat het een relatief duur materiaal is, is aluminium ook het basismetaal voor veel legeringen.

Omdat aluminium corrosiebestendig en een goede geleider van warmte en elektriciteit is (zij het minder dan koper), en daarnaast een goede ductiliteit en kneedbaarheid heeft, kan het nodig zijn om aluminium te gloeien omdat het hard wordt na koud werken.

Het lichtgewicht aluminium maakt het perfect voor ruimtevaart- en automobieltoepassingen en voor gebruik op zee in jachten. Aluminium komt ook voor in fietsframes, steelpannen en drankblikjes.

3. Leiding

Lood is door de eeuwen heen voor tal van toepassingen gebruikt, onder meer voor kogels, in brandstoffen en zelfs in verf. Het bleek echter ongezond te zijn wanneer het in de atmosfeer terechtkwam, terwijl andere toepassingen ook schade toebrachten aan gebruikers.

Lood is het zwaarste gemeenschappelijke metaal en is bestand tegen corrosie. Het reageert ook niet met veel chemicaliën en is zacht en kneedbaar.

Hoewel veel van zijn vroegere toepassingen niet langer zijn toegestaan, wordt lood nog steeds veel gebruikt voor batterijen, stroomkabels en zuurtanks.

4. Zink

Zink wordt al eeuwenlang gebruikt als legeringselement, met name voor het legeren van staal voor verschillende doeleinden en voor het legeren van koper om messing te maken.

Verzinkte materialen met legeringselementen bieden ze een grotere weerstand tegen roest, waardoor ze kunnen worden gebruikt voor kettingschakels, vangrails, hangbruggen, lantaarnpalen, metalen daken, warmtewisselaars en carrosserieën. Zink wordt ook gebruikt als opofferingsanode bij kathodische bescherming (CP) en als anodemateriaal voor batterijen. Zinkoxide wordt ook gebruikt als wit pigment in verven en om warmte af te voeren tijdens de productie van rubber.

5. Zilver

Zilver wordt al eeuwenlang als edelmetaal gebruikt. Met de hoogste elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en reflectiviteit van alle metalen, is zilver ook zacht en kneedbaar bij verhitting en is het zeer goed bestand tegen corrosie.

Zilver wordt gebruikt voor juweliers en valuta, maar wordt ook gebruikt in zonnepanelen, voor waterfiltratie, in elektrische contacten en geleiders, maar ook voor glas in lood en zelfs in gespecialiseerde zoetwaren.

6. Goud

Goud is een ander edelmetaal dat is gebruikt voor juweliers en munten. Het is het meest kneedbare metaal, het is ook kneedbaar en bestand tegen corrosie en vele andere chemische reacties.

Door zijn elektrische geleidbaarheid is goud gebruikt in computerapparatuur, maar ook voor infraroodafscherming, voor de productie van gekleurd glas, voor bladgoud en ook voor tandherstel.

7. Titanium

Titanium werd voor het eerst ontdekt in 1791 en biedt een goede corrosieweerstand en de hoogste sterkte-dichtheidsverhouding van alle metalen elementen. Ongelegeerd is het net zo sterk als sommige staalsoorten, maar toch minder dicht.

Het kan worden gelegeerd met metalen zoals ijzer en aluminium om sterke maar lichtgewicht legeringen te maken voor ruimtevaart, auto's, landbouw, militaire, medische en sportieve toepassingen, maar ook voor juweliers en mobiele telefoons.

Wat is het verschil tussen ferro- en non-ferrometaal?

Het simpele antwoord is dat ferrometalen ijzer bevatten en non-ferrometalen niet. Het meer diepgaande antwoord is dat ferrometalen en non-ferrometalen elk hun eigen onderscheidende eigenschappen hebben. Deze eigenschappen bepalen voor welke toepassingen ze het meest geschikt zijn.

Non-ferro metalen worden al sinds het begin van de beschaving gebruikt. De ontdekking van koper in 5.000 v.Chr. markeerde het einde van het stenen tijdperk en het begin van het kopertijdperk. De latere uitvinding van brons, een legering van koper en tin, leidde tot de bronstijd.

Het gebruik van ferrometalen begon rond 1200 voor Christus toen de ijzerproductie gemeengoed begon te worden. Dit luidde de ijzertijd in.