Non-Ferro metalen

Koper & koperlegeringen

Koper is een element dat, in tegenstelling tot ijzer en aluminium, niet voor het oprapen ligt; 0.01% van de aardkorst bestaat uit koper. Koperertsen zijn relatief arm aan koper (0.5-5% koper). Het belangrijkste erst is koperkies (CuFeS2).

De winning van koper wordt bovendien bemoeilijkt door het feit dat een deel van de vindplaatsen voor de Westerse wereld in politiek en geografisch moeilijk toegankelijke landen ligt. Belangrijke vindplaatsen bevinden zich in Zaïre, Zambia, Peru, Chili, Canada, de VS en Rusland.

Messinglegeringen

Messing kan worden onderscheiden in twee groepen; het zgn. alfa messing en het alfa+beta messing. Deze aanduidingen slaan op de microstructuur. Bij alfa messing bestaat er maar één fase, namelijk de alfa fase. In deze fase zijn de atomen kubisch vlakken gecentreerd geordend. De betafase heeft een kubisch ruimtelijk gecentreerd kristalrooster. Tot ongeveer 30% zink blijft de structuur alfa, echter boven 30% zink komt er geleidelijk steeds meer beta-fase bij in de vorm van “eilandjes”. Hoe hoger het zinkgehalte, hoe meer beta-fase, totdat bij 48% zink de structuur volledig uit beta-fase bestaat. Commercieel verkrijgbare messinglegeringen bevatten maximaal 40% zink. De beta fase is bros, dus boven de 30% zink neemt de taaiheid van het materiaal (die is terug te vinden in de breukrek) af, maar de sterkte neemt toe.

Alfa + beta messing is slecht koud vervormbaar maar uitstekend warm vervormbaar.

Loodtoevoeging aan messing verbetert de verspaanbaarheid (de spanen breken op zachte looddeeltjes in de matrix af waardoor een korte spaan verkregen wordt). Loodhoudende messingsoorten dragen de vanzelfsprekende naam “automatenmessing”.

Door tintoevoeging wordt de corrosieweerstand verbeterd. Vandaar dat die messingsoorten die in maritieme milieus worden toegepast meestal tin bevatten en namen als “naval” en “admirality” brass dragen.

Brons

Net als bij messing zijn de koper-tin legeringen in twee groepen te verdelen. Brons tot maximaal 8% tin bestaat uit alleen alfa-fase. Deze legering is eveneens goed koud vervormbaar, maar verstevigt gemakkelijker dan messing. Koperlegeringen 8-20% tin bevatten naast alfa-fase de harde delta-fase. De aanwezigheid van eilandjes delta-fase in de zachte alfa-matrix maakt het brons met hoger tingehalte bij uitstek geschikt voor lager-materiaal.

Fosfor wordt aan brons toegevoegd ter verbetering van de slijtageweerstand.

Brons is goed gietbaar, vandaar dat deze legeringen hun toepassingen voornamelijk vinden in producten die d.m.v. gieten hun vorm krijgen. De corrosiebestendigheid van brons is redelijk tot goed, soms wordt brons vanwege deze eigenschap toegepast in de procesindustrie, de scheepsbouw en de papierindustrie.