METAAL

Metalen zitten in de aardkorst, de buitenste laag van de aarde. In tabel 1 staat voor een aantal metalen voor hoeveel procent de aardkorst uit dit metaal bestaat. De meest gebruikte metalen zijn ijzer, koper en aluminium. De meeste metalen komen niet in zuivere vorm in de natuur voor, maar als erts.

Het metaal dat het eerst gebruikt werd, was koper. Om koper uit kopererts te halen, moesten de mensen het in speciale ovens verhitten. Omdat koper een zacht metaal is, menden ze er ander metalen door, bijvoorbeeld tin. Een mengsel van koper en tin heet brons. Dit metaal werd in de bronstijd gebruikt om wapens, gereedschappen en sieraden te maken. Daarna ging men ijzer voor deze doeleinden gebruiken. IJzer is harder, gemakkelijker te bewerken en komt veel meer voor dan koper.

Er zijn veel soorten metalen. De meeste materialen van metaal zijn legeringen. Om metalen en legeringen te bewerken zijn er allerlei gereedschappen.

Winning

Metaalertsen moesten eerst uit de grond worden gehaald. Dat kan in dagbouw en in schachtbouw. Bij dagbouw wordt het erts aan de oppervlakte uit de grond gegraven. In de grootste kopermijn van de wereld, Escondida in Chili, wordt koper in dagbouw gewonnen (figuur 3.9). Dagbouw kan alleen als het erts niet te diep zit. Een nadeel van dagbouw is dat het grote oppervlakten land kost.
Bij schachtbouw wordt het erts diep onder de grond gewonnen. De mijnwerkers gaan via een (soms) wel honderden meters lange schacht naar beneden. Een nadeel van schachtbouw is dat ondergrondse gangen kunnen instorten. Dit heeft al aan veel mijnwerkers het leven gekost.

Figuur 3.9: Kopermijn Escondida in Chili

De grondstof voor aluminium is bauxiet. Dit wordt vooral in Australië en Suriname gewonnen. Aluminium is een veel lichter metaal dan koper, brons en ijzer, maar erg zacht. Door aluminium te mengen met een klein beetje van andere metalen, kan een veel harder materiaal worden gemaakt.

Het winnen van metaalertsen heeft wel nadelige gevolgen voor het milieu. Milieuorganisaties proberen bedrijven over te halen tot duurzame mijnbouw. Bij duurzame mijnbouw wordt er alles waan gedaan de negatieve gevolgen voor het milieu en de plaatselijke bevolking te beperken.

Indeling van metalen

Metalen kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld. In de techniek worden metalen vaak ingedeeld in ferrometalen en non-ferrometalen.
Ferrometalen zijn metalen die voornamelijk bestaan uit ijzer. Voorbeelden zijn staal en gietijzer.
Non-ferrometalen bevatten geen ijzer. Voorbeelden zijn, aluminium, koper, nikkel, enz.

Zuivere metalen zijn vaak zacht en worden daarom niet veel toegepast. Door metalen te mengen kunnen veel hardere materialen gemaakt worden. Om metalen te mengen worden ze eerst gesmolten en door elkaar geroerd. Na afkoelen heb je dan een mengsel van metalen. Zo´n mengsel heet een legering.

Een legering is een mengsel van metalen.

Soms worden er ook niet-metalen toegevoegd, bijvoorbeeld koolstof. Roestvast staal bijvoorbeeld kun je maken door 1% koolstof toet te voegen aan een mengsel van ongeveer 88% ijzer en 11% chroom. In tabel 2 staan een aantal legeringen.

Natuurwetenschappers zoeken nog steeds naar nieuwe legeringen. Vooral de auto-industrie heeft erg veel interesse in lichtere materialen. Door lichtere materialen te gebruiken kunnen bijvoorbeeld zuinigere auto's worden gemaakt.

In de winkel kun je metalen in allerlei vormen en maten kopen, bijvoorbeeld als folie, als plaatmateriaal, als massieve staaf, als buis en als profiel (figuur 3.10).
Met profielen kun je zeer sterke constructies maken en het kost veel minder materiaal dan bij gebruik van buizen.

Eigenschappen

Metalen worden gekozen om de eigenschappen. Er zijn ongeveer 70 zuivere metalen en honderden legeringen. Metalen hebben een aantal gemeenschappelijke eigenschappen. Ze zijn bijvoorbeeld goed verspaanbaar en geleiden een elektrische stroom. Er zijn ook eigenschappen waarin metalen onderling verschillen, bijvoorbeeld de kleur, de massa per cm³ en hoe goed ze corroderen. De eigenschappen van metalen kun je sterk veranderen door legeringen te maken.

Corroderen is het aantasten van metalen door water en lucht.

Beschermen

Metalen kunnen corroderen, maar doen dat niet allemaal even sterk en op de zelfde manier. IJzer roest en wordt dan bros. De roest kun je met een staalborstel weghalen. Als het roesten steeds verder gaat. Kunnen er gaten ontstaan.

Je moet metalen dus beschermen. Dat kan op allerlei manieren:

• Verven
• Invetten
• Verzilveren

Er zijn ook metalen die wel corroderen, maar die je niet hoeft te beschermen. Aluminium, chroom en zink zijn hier voorbeelden van. Deze metalen vormen bij het corroderen een dunne ondoordringbare laag. Water en lucht kunnen niet door deze corrosielaag heen.

Vragen maken

Maak nu de vragen op het antwoordblad.
Deze lever je aan het einde van de les in bij je docent.