Geleidingsvermogen in metaal is een maat voor het vermogen van een materiaal om warmte, of elektriciteit (of geluid) door te geven. Het omgekeerde van geleidbaarheid is weerstand, of het vermogen om de stroom te verminderen.

Inzicht in de neiging van een materiaal om te geleiden kan een kritische factor zijn bij de keuze van dat materiaal voor een bepaalde toepassing. Het is duidelijk dat sommige materialen worden gekozen omdat zij gemakkelijk elektriciteit (zoals draad, bijvoorbeeld) of warmte (zoals vinnen of buizen in een radiator of warmtewisselaar) geleiden. Voor andere toepassingen (zoals isolatie) worden materialen gekozen omdat zij juist niet zo goed geleiden.

Pure metalen hebben meestal het beste geleidingsvermogen. In de meeste metalen beperkt de aanwezigheid van onzuiverheden de stroom van elektronen. Vergeleken met zuivere metalen kunnen elementen die als legeringselementen worden toegevoegd, dus als “onzuiverheden” worden beschouwd. Dus hebben legeringen de neiging minder elektrisch geleidingsvermogen te bieden dan zuiver metaal. Indien verschillende eigenschappen door legering worden vereist (voor extra hardheid of sterkte, bijvoorbeeld) is het belangrijk om de legeringstoevoegingen te kiezen die het geleidingsvermogen niet beduidend beïnvloeden als dat ook belangrijk is.

Metalen geleiden elektriciteit door vrije elektronen tussen de atomen te laten bewegen. Deze elektronen zijn niet verbonden aan een enkel atoom of een covalente binding. Aangezien gelijke ladingen elkaar afstoten, maakt de beweging van één vrij elektron binnen het raster die in het volgende atoom los, en het proces herhaalt zich – bewegend in de richting van de stroom, naar het positief geladen eind.

Thermische geleiding is vergelijkbaar met elektrische in die zin dat het opwinden van atomen in één sectie werkt om aangrenzende atomen op te wekken en te laten trillen. Die beweging of kinetische energie – niet anders dan het tegen elkaar wrijven van je handen om warm te worden – laat warmte door het metaal bewegen. Legeringen, die een combinatie zijn van verschillende metaalelementen, hebben meestal een lagere thermische geleidbaarheid dan zuivere metalen. Atomen van verschillende grootte of atoomgewicht zullen met een verschillende snelheid vibreren, waardoor het patroon van de warmtegeleiding verandert. Als er minder energieoverdracht is tussen atomen, is er minder warmtegeleiding.

Puur zilver en koper hebben de hoogste warmtegeleiding, aluminium minder. Roestvrij staal heeft een laag warmtegeleidingsvermogen. Sommige materialen, waaronder koper, geleiden gemakkelijk zowel warmte als elektriciteit. Terwijl andere, zoals glas, warmte geleiden maar geen elektriciteit.

Zoals wij reeds eerder hebben opgemerkt, zal de keuze van het metaal voor om het even welke toepassing waarschijnlijk compromissen inhouden. Bijvoorbeeld, overweeg de keus van metaal in kookgerei. Terwijl aluminium een behoorlijke geleider van warmte is, geleidt koper beter en zou het sneller en gelijkmatiger koken – als u op zoek bent naar die snelle maaltijd. Maar koper is veel duurder. Daarom is al het kookgerei, behalve het duurste, gemaakt van aluminium, of aluminium met een coating of bekleding (aluminium reageert op zoute en zure levensmiddelen), en niet het duurdere koper. Koper met een roestvrij stalen bekleding zou nog een andere choice.

Zoals met de meeste van deze toepassingen, kan uw buurt metallurg helpen bij het maken van een kosteneffectieve beslissing over legering selectie – voor geleidbaarheid of bijna elke andere gewenste prestaties.