Materialen en technieken van metalen voorwerpen
Wilt u weten hoe u metalen het best verzorgt? Dan is het in de eerste plaats belangrijk dat u weet hoe ze zijn vervaardigd en uit welke materialen ze bestaan.
Wat zijn metalen?
Meer dan tachtig elementen in het periodiek systeem zijn metalen. Let vooral op de manier waarop ze worden verdeeld: die indeling zal ons later nog van pas komen om het proces van corrosievorming te begrijpen.
- Onedele metalen: metalen die niet zuiver in de aarde voorkomen, maar via chemische reacties uit metaalertsen worden gehaald (metalen gebonden met ertsen).
- Edele metalen: metalen die weinig invloed ondervinden van de omgeving en puur in de bodem aanwezig zijn, zoals goud en platina.
Typische eigenschappen van metaal
.
Microniveau
Vrije elektronen
Metaalbinding is erg sterk
Elektronen hebben geen vaste binding met een bepaald metaalion
Macroniveau
Goede stroom- en warmtegeleiding
Hoog smelt- en kookpunt
Goede vervormbaarheid
Legeringen
- Er zijn veel metalen, elk met hun eigen uiterlijk en kenmerken. Metalen gebruiken we soms in zuivere vorm, maar vaak bestaan ze uit een combinatie van metalen, ook legeringen genoemd.
- Door het legeren veranderen de eigenschappen van metalen: het smeltpunt verlaagd, ze krijgen een andere hardheid, buigzaamheid, slijtvastheid ... Kostbaarheid en zeldzaamheid zijn belangrijke redenen om te legeren.
- Metaallegeringen worden gekozen naargelang van de toepassing: een juweel heeft andere eigenschappen dan een deurklink en bestaat dan ook uit andere materialen.
Historiek
Benamingen als de 'Bronstijd' of de 'IJzertijd' geven het al een beetje weg: het gebruik van metalen heeft in de loop der eeuwen een grondige evolutie doorgemaakt. Welk metaal werd vanaf wanneer gebruikt? Een overzicht:
- Oudheid: ijzer, goud, zilver, koper, lood, tin, kwik
- Middeleeuwen: zink, platina, antimoon, bismut, cadmium, nikkel, chroom
- 19e eeuw: aluminium, titanium, magnesium, kobalt, wolfraam, vanadium, molybdeen
Technieken
Metaal kunt u verhitten boven zijn smeltpunt en in de gewenste vorm gieten. Daarnaast kan metaal ook koud worden samengesteld uit vlakke platen en koud bewerkt.
Vloeibaar-vormende technieken
Verlorenwastechniek
Deze techniek wordt vooral toegepast bij edele metalen en laat toe om zeer fijn te werken. Vanwege de krimp is het nagegoten stuk steeds kleiner dan het origineel. Men maakt een model op basis van een mal uit plaaster. Bij het verhitten smelt de was uit de mal en wordt vervangen door gesmolten metaal.
Zandgieten
Samengesteld uit zand en klei. Vanwege de nooit constante kwaliteit werden er synthetische soorten ontwikkeld. Hierbij wordt een vorm afgedrukt in het speciale gietzand dat zich in ‘flessen’ bevindt. Het model wordt eruit genomen en het gesmolten metaal komt in de plaats.
Hoe herkent u het verschil tussen zandgieten en de verlorenwastechniek?
Metaalspanningen
Nauwkeurigheid
Gietsporen
Oppervlakte
Bruikbare metalen
Metaalstructuur
Zandgieten
onregelmatig-veel
matig
naad van helften
korrelig
alle + ijzer/staal
grotere kans op poreusheid/gietgallen
Verlorenwastechniek
geen
zeer goed
geen naad
glad/zoals model
meeste - geen ijzer/staal
minder kans op poreusheid/gietgallen
Stuc-moule (stukmallen)
Dit is een typische bronsgieterstechniek die wordt gebruikt voor grote modellen die blijvend kunnen dienen. Een combinatie met was wordt ook toegepast maar dit is dan weliswaar eenmalig. Denk aan bronzen beelden en bustes.
Klokkengieten
Uit hout wordt een sjabloon gemaakt: het profiel van de klok, met zowel de binnen- als de buitenzijde. Hierna wordt met steen, leem en was een mal gevormd waarin de klok wordt gegoten. De mal wordt in een gietkuil geplaatst, die wordt aangestampt met aarde. Daarna wordt het klokkenbrons in de mal gegoten.
Onderaan links ziet u een voorbeeld van een opgebouwd model van een klok. Rechts ziet u de gegoten klok in metaal.
Plastische bewerkingen (niet-verspanend)
Walsen
Bewerking waarbij uit blokken of staven het metaal tot plaat gemaakt wordt.
Richten
Na het walsen is de metaalplaat, draad of band meestal niet voldoende recht om verdere bewerkingen uit te voeren. Daarom wordt die eerst heen-en-weer gebogen over de vloeigrens d.m.v. een serie rollen of walsen.
Draadtrekken
Plooien
Het metaal wordt aan de buitenzijde gerokken en aan de binnenzijde ingedrukt waarbij de kern onveranderd blijft. Het plooien van buizen is hier een uitzondering aangezien er geen kern is. Er wordt dan gewerkt met een vulmiddel, bv. lood. Metaal kan geplooid worden met behulp van een plooibank. Een exemplaar kunt u zien in het Museum Vleeshuis in Antwerpen.
Repousseerwerk
Deze techniek wordt gebruikt voor de bewerking van ronde vormen. Op een soort draaibank wordt een plaat metaal over een klos gevormd door middel van repousseerijzers.
Ciseleren
Stampwerk
Het vormen van dunne stukken plaatmetaal tot een ornament of tot een juweel, bv. versierde holle cachetringen of broches. Vooral populair vanaf de jaren '20 tot '60.
Smeden
Het drijven van metaal met behulp van hamers op tassen en zadels.
Verspanen en verdelen
Materiaal wordt weggenomen en de structuur van het stuk verandert niet. Voorbeelden: vijlen, zagen, boren, frezen, knippen, kappen, snijden en draaiwerk.
Slijpen en polijsten
Enkele voorbeelden: slijpen, schuren, kretsen, matteren, satineren en polijsten. Deze technieken zijn vaak moeilijk af te bakenen t.o.v. elkaar en overlappen elkaar in effect. De onderverdeling wordt gemaakt omdat ze vaak een specifiek gebruik of soort schuurmiddel/drager kennen.
Elektroformering
- De afzetting van een metaal op een metalen of op een natuurlijke of kunstmatige manier verkregen geleidend oppervlak, door middel van een elektro-chemisch proces.
- In de middeleeuwen wisten de alchemisten al hoe ze ijzeren voorwerpen een koperoppervlak konden geven door onderdompeling in kopersulfaat. De basis van het elektroformeren wordt gelegd in de eerste helft van de 19e eeuw. Daarna werd deze techniek verder ontwikkeld en kon er ook met goud en zilver worden gewerkt. Denk ook aan het galvaniseren van metalen.
- Met deze techniek kan een exacte replica worden gemaakt vanaf elk model. Eerst wordt een afmoulering gemaakt uit siliconenrubber. Daarna wordt het oppervlak elektrisch geleidend gemaakt en wordt de moule aan een kathode opgehangen in een zure oplossing van kopersulfaat, terwijl de anode uit zuiver koper bestaat. Wanneer de anode en kathode verbonden worden met een gelijkstroombron zal koper zich afzetten op het oppervlak van de moule.
Koude verbindingstechnieken
Bv. zetten, intarsia (zie verder: 'Versieringstechnieken'), klissen en klinken.
Warme verbindingstechnieken
Bv. lassen, solderen, granulé (zie verder: 'Versieringstechnieken').
Solderen
Verbinden van twee metaaldelen met zacht- of hardsoldeer.
- Zacht solderen: tin-, zink- en loodsolduur. Deze techniek heeft als nadeel dat bij heropwarming het soldeersel telkens in het metaal vreet. Kan beter worden vergeleken als warm verlijmen.
- Hard solderen: gebeurt met platina, goud en zilver waarbij een legering optreedt tussen de solduur en het metaal.
Lassen
Het verbinden van twee stukken door toevoeging van hetzelfde materiaal.
Versieringstechnieken
Niëllo (of Tula, vooral in Nederland)
Etsen
Kleuren
Chemisch kleuren (beitsen, patineren)
Galvanisch kleuren
Thermisch kleuren
Vergulden
Hoe een onderscheid maken tussen galvanische en vuurvergulding?
- Bij vuurvergulding zijn enkel de zichtbare delen verguld. De binnenkant en achterkant worden meestal enkel in een galvanisch bad mee bedekt.
- Bij vuurvergulding is de goudlaag mat. Enkel de hoogste plaatsen worden achteraf gebruneerd, waardoor er een afwisselend mat en glanzend effect ontstaat.
- Met een goede vuurvergulding worden de kleine holtes door de pasta opgevuld, terwijl de galvanische vergulding soms niet tot in de dieptes reikt.
- Op slijtageplaatsen kunt u het verloop van de deklaag op de ondergrond zien, eventueel met de tussenlaag. Bij een vuurvergulding ziet u een traploze overgang van goud naar de kleur van de ondergrond (al dan niet verkleurd door corrosie). Bij een galvanisch aangebrachte laag is deze vaak op een bepaalde plaats afgeschilferd, waardoor een trapje zichtbaar is waar het goud eindigt en de ondergrond bloot ligt.
Lakverf
Intarsia (metaalinleg)
Filigraan
Granulé
Lagenmetaal
Bruinvernis (vernis brun)
Afwerklagen
Was
- Geschikt als vochtwerende beschermlaag voor voorwerpen die, omwille van de krasgevoeligheid van was, niet in gebruik zijn, bv. museumobjecten.
- Moet zorgvuldig en gelijkmatig worden aangebracht; best hernemen na een jaar.
- Gebruik enkel microkristallijne was, bv. Renaissance was.
- Voordeel: gemakkelijk aan te brengen.
- Nadeel: was trekt stof aan.
Vernis
- Beschermlaag tegen corrosie, minder geschikt voor voorwerpen in gebruik: als vernis plaatselijk wegslijt is er kans op 'versnelde' corrosie.
- Vernis veroudert en vervanging is nodig, maar sommige vernissen (bv. schellak op een wetenschappelijk instrument) zijn waardevol door hun authenticiteit en moeten worden behouden.
- Verwijder nooit zelf zomaar vernis, maar vraag raad aan een metaalrestaurator.
- Er zijn vier groepen: schellakvernis, cellulosenitraatvernissen, acrylaten en polyurethanen. Paraloid bv. is een voorbeeld van een acrylaat.