Stel je een wereld voor zonder koper, aluminium of titanium. Non-ferrometalen geven vorm aan ons moderne leven en zorgen voor innovatie in industrieën van lucht- en ruimtevaart tot elektronica. Dit artikel verkent de unieke eigenschappen, toepassingen en voordelen van deze essentiële materialen. Aan het eind zul je begrijpen waarom non-ferrometalen onmisbaar zijn voor technologische vooruitgang en alledaags gemak.
Non-ferrometalen zijn alle andere metalen dan ijzer en legeringen op ijzerbasis. Ze bezitten veel uitstekende eigenschappen en spelen een uiterst belangrijke rol op industrieel gebied, vooral in hightechgebieden.
Zuiver aluminium kan worden ingedeeld in aluminium met een hoge zuiverheidsgraad, industrieel aluminium met een hoge zuiverheidsgraad en industrieel zuiver aluminium op basis van het aluminiumgehalte. Hoogzuiver aluminium heeft een aluminiummassafractie van 99,3% tot 99,996% en wordt voornamelijk gebruikt in wetenschappelijke experimenten, de chemische industrie en andere gebieden.
Industrieel hoogzuiver aluminium heeft een aluminiummassafractie van 99,85% tot 99,9% en wordt voornamelijk gebruikt voor het maken van legeringen op basis van aluminium. Zuiver aluminium kan worden gebruikt voor het maken van elektrische bedrading, aluminium kisten, beschermkappen en chemische containers, enz.
Zuiver metallisch aluminium bestaat niet in de natuur; aluminium bestaat in samengestelde vorm en is het metaal met de grootste reserves (ongeveer 8% van de aardkorst). Bauxiet is het mineraal met het hoogste aluminiumgehalte; korund is kristallijn aluminiumoxide; edelstenen (robijn, saffier, gele saffier, paarse saffier) zijn puur, transparant aluminiumoxide.
Aluminiumlegeringen bevatten voornamelijk koper, silicium, magnesium, mangaan en zink als legeringselementen.
Ze hebben zeer goede gieteigenschappen, behouden hun stabiliteit bij klimaat- en zeewaterinvloeden en kunnen machinaal bewerkt en gelast worden.
Ze hebben goede mechanische eigenschappen en zijn geschikt voor vervormingsverwerking. Halffabrikaten die op de markt verkrijgbaar zijn, zijn aluminium platen, stroken, buizen, staven, geëxtrudeerde aluminium onderdelen en matrijssmeedwerk.
Aluminiumlegeringen worden in de bouw gebruikt voor deuren, ramen en structurele onderdelen; in de voedingsindustrie worden opslagtanks, blikjes, drankverpakkingen en de meeste alledaagse potten en pannen van aluminium gemaakt.
1) De methode voor het bepalen van de kwaliteit van gegoten aluminium en aluminiumlegeringen is als volgt.
Gietaluminiumlegeringen zijn onder andere ZL102, ZL105, ZL201 en ZL401.
2) Kwaliteiten van gesmeed aluminium en aluminiumlegeringen worden weergegeven door viercijferige codes, waarbij het eerste, derde en vierde cijfer getallen zijn en het tweede cijfer een letter. Het eerste cijfer geeft de groep van aluminium en aluminiumlegering aan,
zoals weergegeven in de tabel hieronder. De tweede letter geeft de wijzigingsstatus van het oorspronkelijke zuivere aluminium of de aluminiumlegering aan en de laatste twee cijfers worden gebruikt om verschillende aluminiumlegeringen binnen dezelfde groep te identificeren of om de zuiverheid van aluminium aan te geven.
Groepen aluminium en aluminiumlegeringen:
| Groep | Rangreeks |
| Zuiver aluminium (aluminiummassafractie ≥99,0%) | 1××× |
| Aluminiumlegeringen met koper als belangrijkste legeringselement | 2××× |
| Aluminiumlegeringen met mangaan als belangrijkste legeringselement | 3××× |
| Aluminiumlegeringen met silicium als belangrijkste legeringselement | 4××× |
| Aluminiumlegeringen met magnesium als belangrijkste legeringselement | 5××× |
| Aluminiumlegeringen met magnesium en silicium als belangrijkste legeringselementen en Mg 2 Si fase als versterkende fase | 6××× |
| Aluminiumlegeringen met zink als belangrijkste legeringselement | 7××× |
| Aluminiumlegeringen met andere elementen als belangrijkste legeringselementen | 8××× |
| Gereserveerde legeringgroep | 9××× |
3) De vergelijking tussen de nieuwe en oude kwaliteitsaanduidingen voor gesmeed aluminium en aluminiumlegeringen wordt weergegeven in de onderstaande tabel.
Vergelijking van nieuwe en oude kwaliteitsaanduidingen voor bewerkt aluminium en aluminiumlegeringen:
| Categorie | Oude rang | Nieuw cijfer |
| Corrosiebestendige aluminiumlegering | LF2 | 5A02 |
| LF21 | 3A21 | |
| Harde aluminiumlegering | LY11 | 2A11 |
| LY12 | 2A12 | |
| LY8 | 2B11 | |
| Extra harde aluminiumlegering | LC3 | 7A03 |
| LC4 | 7A04 | |
| LC9 | 7A09 | |
| Gesmede aluminiumlegering | LD5 | 2A50 |
| LD7 | 2A70 | |
| LD8 | 2A80 | |
| LD10 | 2A14 |
4) De vergelijking tussen de nieuwe en oude kwaliteitsaanduidingen voor zuiver aluminium voor industriële doeleinden wordt in de onderstaande tabel weergegeven.
Vergelijking van nieuwe en oude kwaliteitsaanduidingen voor industrieel zuiver aluminium:
| Oude rang | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 |
| Nieuw cijfer | 1070 | 1060 | 1050 | 1035 | 1200 |
Aluminiumlegeringen kunnen machinaal of niet-verspanend worden bewerkt. Snijsnelheden kan oplopen tot 400 m/min, wat bewerkingstijd bespaart. Voor de bewerking worden gereedschappen van snelstaal en hardmetaal gebruikt.
Snijvloeistoffen en gebruikte smeermiddelen zijn olie, terpentijn, alcohol en zeepwater. De verwerking van hete vervorming moet voldoen aan strikte temperatuurspecificaties. Aluminium heeft een hoge thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingssnelheid en lassen levert geen speciale problemen op. Anodiseren, zuurbeitsen en coaten kunnen de corrosiebestendigheid verbeteren.
Naast aluminium is koper het belangrijkste non-ferrometaal. Industrieel zuiver koper is rozerood van kleur en wordt paarsrood wanneer zich een oxidelaag vormt op het oppervlak. Koper is een onmisbaar metaal voor elektrotechniek en mechanische productie.
Koper bestaat voornamelijk in ertsvorm, waarbij de belangrijkste koperertsen chalcociet (Cu 2 S) en chalcopyriet (CuFeS 2 ). Zwavel wordt verwijderd in roostovens en zuiver koper wordt verkregen door raffinage in ovens of door elektrolyse.
1) Fysische eigenschappen.
Smeltpunt is 1084°C, dichtheid is 8,9kg/cm 3 De thermische geleidbaarheid is 8 keer hoger dan staal en de elektrische geleidbaarheid is 7 keer hoger dan staal.
2) Chemische eigenschappen.
Door de dikke oxidelaag heeft het een hoge weerstand tegen corrosie door lucht en water. Het reageert met kooldioxide in de lucht om kopercarbonaat te vormen (groene patina).
De treksterkte ≤250MPa, de gemiddelde verlenging van koperdraad is 30% tot 50%, de hardheid is slechts ongeveer 25% van staal.
4) Technologische eigenschappen.
Koper kan worden gesmeed, gewalst, gesponnen, getrokken, machinaal bewerkt, gegoten, gelast enz.
Koperlegeringen omvatten binaire legeringen en legeringen met meerdere elementen, met legeringselementen zoals zink, tin, nikkel, aluminium en ijzer.
Het heeft goede gieteigenschappen, bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid en koude vervormbaarheid. De sterkte neemt toe met het zinkgehalte. Messing waaraan andere legeringselementen zijn toegevoegd, wordt speciaal messing genoemd. Veel voorkomende legeringselementen zijn aluminium, ijzer, silicium, mangaan, lood, tin, nikkel enz. die bepaalde eigenschappen van messing kunnen verbeteren.
Het heeft een grijsgroene kleur, vandaar de naam brons. Om de technologische en mechanische eigenschappen van de legering te verbeteren, bevatten de meeste bronzen ook andere legeringselementen zoals lood, zink, fosfor, enz.
Omdat tin een schaars element is, gebruikt de industrie ook veel tinvrije bronzen. De belangrijkste tinvrije bronzen zijn aluminiumbrons, berylliumbrons, mangaanbrons, siliciumbrons, etc.
Tinbrons heeft goede mechanische eigenschappen, corrosiebestendigheid, wrijvingsvermindering en gieteigenschappen; tinbrons heeft een betere corrosiebestendigheid dan messing in atmosfeer, zeewater, zoet water en stoom.
Aluminiumbrons heeft betere mechanische eigenschappen, slijtvastheid, corrosiebestendigheid, koudebestendigheid en hittebestendigheid dan tinbrons, is niet-magnetisch, heeft een goede vloeibaarheid, geen neiging tot ontmenging en kan dichte gietstukken produceren. Toevoeging van ijzer, nikkel en mangaan aan aluminiumbrons kan verschillende eigenschappen van de legering verder verbeteren.
Op koper gebaseerde legeringen met nikkel als belangrijkste additief element zien er zilverwit uit en worden daarom cupronikkel genoemd. Koper-nikkel binaire legeringen worden gewoon cupronikkel genoemd, terwijl koper-nikkel legeringen met mangaan, ijzer, zink en aluminium complex cupronikkel worden genoemd. Het toevoegen van nikkel aan zuiver koper verbetert de sterkte, corrosiebestendigheid, elektrische weerstand en thermo-elektrische eigenschappen aanzienlijk.
Industrieel cupronickel is onderverdeeld in structureel cupronickel en elektrisch cupronickel op basis van prestatiekenmerken en gebruik, en voldoet aan verschillende eisen op het gebied van corrosieweerstand en speciale elektrische en thermische eigenschappen.
Aanwijsmethode voor zuivere koperkwaliteit:
| Rang | Aanwijzing | Code | Massafractie chemische samenstelling (%) | |||
| Cu (niet minder dan) | Onzuiverheden | Totaal onzuiverheden | ||||
| Bi | Pb | |||||
| Zuiver koper | Nr. 1 koper | T1 | 99.95 | 0.001 | 0.003 | 0.05 |
| Nr. 2 koper | T2 | 99.90 | 0.001 | 0.005 | 0.1 | |
| Nr. 3 koper | T3 | 99.70 | 0.002 | 0.01 | 0.3 | |
| Zuurstofvrij koper | Nr. 1 zuurstofvrij koper | TU1 | 99.97 | 0.001 | 0.003 | 0.03 |
| Nr. 2 zuurstofvrij koper | TU2 | 99.95 | 0.001 | 0.004 | 0.05 | |
1) Messing.
Gewoon messing: Aanduiding maakt gebruik van "H + koper percentage gehalte", waarbij "H" staat voor gewoon messing.
Gewoon messing:
| Code | Cu-massafractie (%, niet minder dan) | Massafractie onzuiverheden (%) |
| H96 | 95.0～97.0 | ≤0.2 |
| H90 | 88.0～91.0 | ≤0.2 |
| H80 | 79.0～81.0 | ≤0.3 |
| H68 | 67.0～70.0 | ≤0.3 |
Speciaal messing: Aanduiding met "H + symbool van het belangrijkste additiefelement + percentage kopergehalte + percentage van het belangrijkste additiefelement".
Gegoten koperlegeringen: Aanduiding is "ZCu + symbool hoofdadditief element + percentage hoofdadditief element inhoud + andere element symbolen en percentage inhoud", waarbij "Z" staat voor gieten, zoals ZCuSn10Zn2, ZCuPb10, ZCuZn40Mn2, ZCuZn33Pb2, enz.
Speciaal messing:
| Speciaal messing | Code | Belangrijkste chemische samenstellingsmassafractie (%) | ||
| Cu (niet minder dan) | Andere onzuiverheidselementen | Totaal onzuiverheden | ||
| Gelood messing | HPb63-3 HPb59-1 | 62.0～65.0 57.0～60.0 | Lood 2,4~3,0 Lood 0,8~1,9 | ≤0.75 ≤1.0 |
| Tin messing | HSn62-1 | 61.0～63.0 | Tin 0,7~1,1 | ≤0.3 |
| Messing met arseen | HSn70-1 | 69.0～71.0 | Tin 0.8~1.3, Arsenicum 0.03~0.06 | ≤0.3 |
| Aluminium messing | HAl60-1-1 | 58.0～61.0 | Aluminium 0,7-1,5, Arseen 0,1-0, IJzer 0,7-1,5 | ≤0.7 |
| Messing ijzer | HFe59-1-1 HFe58-1-1 | 57.0～60.0 56.0～58.0 | Ijzer 0.6~1.2, Aluminium 0.1~0.5 Mangaan 0.5~0.8, Tin 0.3~0.7 | ≤0.3 ≤0.5 |
| Mangaan messing | HMn58-2 | 57.0～60.0 | Mangaan 1,0~2,0 | ≤1.2 |
| Nikkel messing | HNi65-5 | 64.0～67.0 | Nikkel 5,0 - 6,5 | ≤0.3 |
| Silicium messing | HSi80-3 | 79.0～81.0 | Silicium 2,5~4,0 | ≤1.5 |
2) Brons.
De aanduiding is "Q + symbool en percentage van het belangrijkste additiefelement + symbolen en percentages van andere elementen".
Brons:
| Naam | Aanwijzing | ||
| Brons | Tin brons | QSn4-3, QSn4-4-2,5, QSn6,5-0,1, QSn6,5-0,4 | |
| Tinvrij brons | Aluminiumbrons | QAl5, QA17, QA19-2, QA19-4, QAl10-3-1,5 | |
| Mangaanbrons | QMn1,5, QMn5 | ||
| Siliciumbrons | QSi1-3, QSi3-1 | ||
| Beryllium brons | QBe2 | ||
3) Cupronikkel.
Bij de aanduiding van kopernikkel wordt "B + percentage nikkel" gebruikt, zoals B5, waarbij de nikkelmassafractie ongeveer 5% is.
Speciale cupronickel aanduiding gebruikt "B + belangrijkste additief element symbool + nikkel percentage inhoud", zoals BFe11-1-1 voor ijzer cupronickel met nikkel massafractie rond 11%; BMn40-1,5 voor mangaan cupronickel met nikkel massafractie rond 40%; BAl13-3 voor aluminium cupronickel met nikkel massafractie rond 13%.
Door koudvervormen nemen sterkte en hardheid aanzienlijk toe, terwijl de rek dienovereenkomstig afneemt; na zachtgloeien neemt de rek toe, terwijl de sterkte en hardheid afnemen.
Wanneer zink gelegeerd wordt met koper, kan het goudachtige legeringen produceren. Zink heeft
Zinkafzettingen omvatten sfaleriet (ZnS), smithsoniet (ZnCO₃) en hemimorfiet [Zn₄Si₂O₇(OH)₂-H₂O]. Commercieel zink op de markt bevat 99,5% zink in massa en hoogzuiver zink (99,997% in massa) kan verkregen worden door destillatie en elektrolyse.
1) Fysische eigenschappen.
Het smeltpunt is 419,5 °C, het kookpunt is 911 °C, de dichtheid is 7,14 kg/cm³ en de hardheid van Mohs is 2,5.
2) Chemische eigenschappen.
Het heeft een goede weerstand tegen corrosie en vormt een dikke laag zinkoxide (ZnO) in combinatie met zuurstof.
3) Mechanische eigenschappen.
Korrelsterkte ≤140MPa. Zink is zeer bros, gemakkelijk verwerkbaar bij 120°C en wordt weer bros als de temperatuur stijgt tot 205°C. Tijdens het galvaniseren hecht zink zich goed aan het basismetaal.
4) Verwerkingseigenschappen.
Als materiaal voor oppervlaktebescherming (thermisch verzinken, spuitverzinken of galvaniseren) kan zink gebruikt worden als een uitstekend legeringselement. Bij het bewerken van zink is het raadzaam om een enkelvoudige vijl te gebruiken. Zink heeft goede smeereigenschappen. Commerciële zinkproducten zijn zinkbaren, zinkstaven, zinkplaten en zinkdraad.
Zinklegeringen zijn legeringen samengesteld uit zink als basis met toevoeging van andere elementen. Veel voorkomende legeringselementen zijn aluminium, koper, magnesium, cadmium, lood en titanium.
Gevormd door gieten, hebben ze goede gieteigenschappen en geometrisch nauwkeurigheidsbehoud. Geschikt voor het spuitgieten van instrumenten, auto-onderdelen en behuizingen.
Zinklegeringen die worden gebruikt om verschillende vormen van zinkmaterialen te produceren. Bevat vaak kleine hoeveelheden cadmium, lood, ijzer, titanium en koper. Voornamelijk gebruikt voor behuizingen van batterijen, printplaten, dakplaten en dagelijkse ijzerwaren.
1) Zinkstaafkwaliteiten worden uitgedrukt als "Zn + zinkpercentagegehalte", zoals Zn99,95.
2) Kwaliteiten van gietzinklegeringen worden uitgedrukt als "ZZn + symbolen en percentage van andere elementen", zoals ZZnAl6Cu1, ZZnAl4Cu1Mn.
3) Gegoten zinklegeringskwaliteiten worden uitgedrukt als "YZZn + andere elementensymbolen en procentuele inhoud", zoals YZZnAl4Cu1.
4) Andere zinklegeringskwaliteiten: Batterij-zinkplaatkwaliteiten worden uitgedrukt als "XDx", waarbij "x" een getal is dat de volgorde aangeeft, zoals XD1; offset-zinkplaatkwaliteiten worden uitgedrukt als "XJx", waarbij "x" een getal is dat de volgorde aangeeft, zoals XJ1; zinkkoekkwaliteiten worden uitgedrukt als "XBx", waarbij "x" een getal is dat de volgorde aangeeft, zoals XB1.
Door koudvervormen nemen sterkte en hardheid aanzienlijk toe, terwijl de rek dienovereenkomstig afneemt. Na zachtgloeien neemt de rek toe, terwijl de sterkte en hardheid afnemen.
Magnesium neemt een belangrijke plaats in onder de chemische elementen. Bij de verwerking van ertsen (magnesiet, dolomiet, carnalliet) wordt CO₂ uit magnesiet (MgCO₃) verwijderd om magnesiumoxide (MgO) te verkrijgen. Magnesium wordt verkregen door elektrolyse.
1) Fysische eigenschappen.
Het smeltpunt is 657°C en de dichtheid is 1,74kg/cm³.
2) Chemische eigenschappen.
Zeer stabiel in droge lucht. In pyrotechniek wordt magnesium gecombineerd met zuurstof om een flits te produceren; brandend magnesium kan alleen worden geblust met zand, omdat water de oxidatiereactie zou versterken.
3) Mechanische eigenschappen.
Zuiver magnesium heeft een zeer lage treksterkte van 110-200MPa.
4) Verwerkingseigenschappen.
Gemakkelijk te bewerken, waardoor relatief hoge snijsnelheden mogelijk zijn, met goede vervormbaarheid en gieteigenschappen.
Vanwege de brandbaarheid en lage sterkte van puur magnesium worden alleen magnesiumlegeringen gebruikt in de machinebouw. Magnesiumlegeringen zijn de lichtste metalen constructiematerialen. De volgende legeringselementen hebben een significante invloed op de eigenschappen van magnesiumlegeringen.
Magnesiumlegeringen geschikt voor de bereiding en productie van gietstukken voor direct gebruik via gietmethoden.
Magnesiumlegeringen die kunnen worden verwerkt met plastische vormmethoden zoals extrusie, walsen, smeden en stampen.
Erts: Cassiteriet (SnO₂). Bereiding: Eerst wordt concentraat geproduceerd (tingehalte 60%-70% in massa). Smelten: Tin wordt gereduceerd uit zuurstof in verticale ovens of vlamovens, waarna ruwe tin verder wordt geraffineerd door liquatie of elektrolyse.
1) Fysische eigenschappen.
Het smeltpunt is 232°C en de dichtheid is 7,3kg/cm³.
2) Chemische eigenschappen.
Bestand tegen lucht, water en vele alkaliën en zuren.
3) Mechanische eigenschappen. De treksterkte is 30MPa, de rek ≤40%.
4) Verwerkingseigenschappen.
Niet giftig, goed vervormbaar en vervormbaar. Onder -200°C wordt tin bros en breekt het, en onder -20°C verandert het in poeder. Tin is kneedbaar en kan worden gewalst, geponst en gehamerd. Er kan tinfolie van worden gemaakt met een dikte van minder dan 0,01 mm.
Tinlegeringen zijn legeringen die gevormd worden door andere legeringselementen (koper, antimoon, lood, enz.) toe te voegen aan tin als basis. Tinlegeringen hebben een laag smeltpunt, een lage sterkte en hardheid, een goed warmtegeleidingsvermogen en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Ze zijn bestand tegen atmosferische corrosie, hebben uitstekende antiwrijvingseigenschappen en zijn gemakkelijk te solderen met staal, koper, aluminium en hun legeringen. Het zijn goede soldeermaterialen en lagermaterialen.
Samen bekend als Babbitt legeringen samen met op lood gebaseerde lagerlegeringen. Het antimoongehalte is 3%-15% in massa, het kopergehalte is 3%-10% in massa. Antimoon en koper worden gebruikt om de sterkte en hardheid van de legering te verhogen. Ze hebben een lage wrijvingscoëfficiënt, goede taaiheid, thermische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid, en worden voornamelijk gebruikt voor de productie van glijlagers.
Voornamelijk tin-loodlegeringen. Tinlegering met 38,1% lood in de massa is algemeen bekend als soldeer, met een smeltpunt van ongeveer 183 ° C, gebruikt voor het solderen van componenten in de elektrische instrumentenindustrie, en het afdichten van auto radiatoren, warmtewisselaars, voedsel en drank containers.
Ze maken gebruik van de corrosiebestendigheid van tinlegeringen en worden aangebracht op het oppervlak van verschillende elektrische onderdelen, waardoor ze zowel beschermen als versieren.
(Met inbegrip van lood-tin legeringen en loodvrije tinlegeringen) gebruikt om verschillende prachtige legering sieraden en ambachten, zoals ringen, halskettingen, armbanden, oorbellen, broches, knopen, dasspelden, hoed ornamenten, decoratieve ambachten, legering fotolijsten, religieuze emblemen, miniatuur beeldjes, souvenirs, enz. te produceren.
Tin heeft een goede vloeibaarheid en gieteigenschappen in gesmolten toestand en kan worden gebruikt als bekledingsmateriaal (zoals blik).
Het belangrijkste looderts is galena (PbS) en gemengde ertsen. Eerst wordt een rijk loodconcentraat geproduceerd, vervolgens wordt lood verkregen door roosteren en reductie, gevolgd door raffinage om puur lood te verkrijgen.
1) Fysische eigenschappen.
Het smeltpunt is 327,4°C en de dichtheid is 11,34kg/cm³.
2) Chemische eigenschappen.
Heeft een zeer goede corrosiebestendigheid, is bestand tegen de meeste zuren maar niet tegen aqua regia, giftig.
3) Mechanische eigenschappen.
Lage sterkte en hardheid, slechte elasticiteit, treksterkte is 15MPa, rek ≤60%.
4) Verwerkingseigenschappen.
Lage weerstand tegen vervorming, hoge vervormbaarheid, geschikt voor koud vervormen. Lood is gemakkelijk te solderen, lassen en gieten. Het kan worden gelegeerd met andere metalen. Hoofdzakelijk gebruikt voor het maken van dekplaten, zuurbestendige containers, lood-omhulde kabels, afdichtringen, loodschoten, stralingsbeschermingsplaten en afdichtingslood.
Loodlegeringen zijn legeringen samengesteld uit lood als basis met toevoeging van andere elementen. Op basis van eigenschappen en gebruik kunnen loodlegeringen worden ingedeeld in corrosiebestendige legeringen, batterijlegeringen, soldeerlegeringen, druklegeringen, lagerlegeringen en matrijslegeringen. Loodlegeringen worden voornamelijk gebruikt voor chemische corrosiebescherming, stralingsafscherming, het maken van batterijplaten en kabelmantels.
Nederlands 
English 
العربية 
Bahasa Indonesia 
Deutsch 
Español 
Français 
Italiano 
日本語 
한국어 
Português 
Português do Brasil 
Русский 
Polski 
Türkçe