CHEMICI VERANDEREN METALEN VORMPJES GEHEEL IN KERAMIEK

Duitse chemici hebben bij toeval een manier ontdekt om een ijzeren spiraal om te zetten in een identieke spiraal met een andere chemische samenstelling. Als de methode breder toepasbaar blijkt, opent het mogelijkheden om keramische materialen snel en goedkoop te synthetiseren in elke gewenste vorm (Angewandte Chemie, okt.).

Verbindingen van ijzer met koolstof of silicium zijn door hun hoge smeltpunt en hardheid heel geschikt om onder zware omstandigheden te worden toegepast, bijvoorbeeld als machineonderdelen in motoren. Probleem is alleen dat ze ook erg bros zijn, en zich lastig in verschillende vormen laten verwerken. Daarom worden ze meestal als een fijn poeder in een mal geperst, waarna de poederdeeltjes onder hoge druk en temperatuur met elkaar verkleven. Dit sinteren kost echter veel energie en is daardoor erg duur.

Michael Binnewies en zijn studenten aan de Universiteit van Hannover wilden onlangs proberen op een snelle manier zo'n poedervormige verbinding te maken van ijzer en silicium. Het lag voor de hand om daarvoor uit te gaan van ijzerpoeder, maar omdat dat aan het oppervlak vaak verontreinigd is, namen ze een kleine ijzeren spiraal, en leidden daar bij zo'n duizend graden Celsius gasvormig siliciumchloride overheen. Toen ze na een paar uur de oven openden, bleek dat de ijzeren spiraal in zijn geheel was omgezet in de gezochte ijzer-siliciumverbinding, ijzersilicide.

Om beter te kunnen volgen hoe het ijzer wordt omgezet, voerden ze de reactie vaker uit en onderbraken ze deze telkens. Het ijzersilicide bleek vanaf de buitenkant van de spiraal te worden gevormd, en bleef daar zitten, ondersteund door de matrijs van ijzer. Tijdens het uitharden ontstaan er fijne poriën, waardoor de reactieve gassen steeds verder kunnen doordringen om ook al het ondergelegen ijzer om te zetten. Op zichzelf zijn die poriën niet gunstig voor de sterkte, maar Binnewies denkt dat het materiaal met een korte warmtebehandeling veel compacter en daarmee tegelijk sterker kan worden gemaakt.

Waarschijnlijk zijn er meer mogelijkheden. De onderzoekers hebben een vergelijkbare reactie uitgevoerd met nikkel en chroom. Grote vraag is nu of ook bij de omzetting van veel grotere voorwerpen dezelfde truc kan worden gebruikt. Het binnendringen van reactieve gassen wordt dan misschien een probleem.