فصل پنجم:

 

فلزات غیر آهنی سنگین و آلیاژهای آنها

 

 

5- فلزات غیر آهنی

امروزه در صنایع مختلف فلزی،با وجود فلزات آهنی ، استفاده از فلزات غیرآهنی نیز اجتناب ناپذیر است. فلزات غیرآهنی را می توان به دو گروه اصلی فلزات سنگین و فلزات سبک تقسیم نمود.

بقیه متن در ادامه مطلب...


فلزات غیرآهنی سنگین و آلیاژهای آنها

 فلزاتی که جرم مخصوص آنها بیشتراز 5 کیلوگرم بر دسی متر مکعب

 باشد فلزات سنگین نامیده می شوند.

مهمترین فلزات سنگین عبارتند از: مس، روی، قلع، سرب، نیکل، کرم،ولفرام،مولیبدن، کبالت، منگنز،آنتیموان،کادمیم، بیسموت، جیوه و فلزات قیمتی مانند نقره ، طلا و پلاتین.

در اکثر موارد به وسیله آلیاژکردن ، سختی و استحکام مواد افزایش یافته و در مواقع براده برداری براده های کوتاهتری به دست می دهند.

همچنین می توان رنگ فلزات را به وسیله آلیاژکردن تغییر داد، اما دوام خوردگی فلزات غیرآهنی در اثر آلیاژکردن، اغلب تقلیل می یابد.

هرچه درجه خلوص فلزی بیشتر باشد به همان نسبت نقطه ذوب و قابلیت هدایت الکتریکی آن افزایش می یابد.

جرم مخصوص                                                                       9.8

نفطه ذوب 1083 درجه سانتیگراداستحکام کششی                    360 تا 200

و در مفتول های سرد کشیده شده نازک تا                                      600 

مس (cu) : مس خالص فلزی است نرم، سمج با قابلیت انبساط زیاد. مقطع شکسته آن به رنگ قرمز و رگه دار بوده و مانند ابریشم براق الکتریکی و حرارتی آن خوب و در مقابل خوردگی و حرارت مقاوم است. مس در مجاورت هوای مرطوب با اسید کربنیک موجود در هوا ترکیب می شود و در روی آن قشر نازکی به رنگ سبز به نام زنگار (کربنات مس) تشکیل می گردد و همین قشر نازک است که بقیه فلز را در مقابل تاثیر عوامل جوی محافظت می کند. مس در مقابل اکثر اسیدها حساس است و مخصوصا از تاثیر سرکه (اسد استیک) بر روی آن قشر سبز رنگی (استات مس) به وجود می آید که فوق العاده سمی است: به همین دلیل ظروف موادغذایی را با قشر نازکی از قلع اندود می کنند و مورد استفاده قرار می دهند.

منابع عظیم مس سرچشمه با 850 میلیون تن سنگ معدن ، ایران را به عنوان یکی از مهمترین تولدکنندگان جهانی مس معرفی کرده است.

موارد استفاده: از مس برای تهیه انواع سیم، شمش، لحیم کاری، کویل های حرارتیو برودتی، پوشش بام ها، قطعات تزئینی و آلیاژهای مس (برنج و برنز و مفرغ) استفاده می شود.

سنگ های معدنی مس: مس در طبیعت بندرت به صورت خالص وجود دارد و معمولا به صورت سنگ های اکسیده (مس و اکسیژن) در سطح زمین و سنگ های سولفوره (مس، آهن و گوگرد) در عمق بیشتری از قشر زمین قرار گرفته است. قسمت اعظم سنگ های سولفوره تشکیل می دهند.

سنگ های مس ممکن است عناصر فلزی یا غیر فلزی دیگری نیز به همراه داشته باشند. سنگ های مس معمولا 1تا 4 درصد مس خالص دارند ولی امروزه عیار پذیرفتنی استخراج مس معادن روباز 4% درصد و معادن زیر زمینی 7% درصد مس است.

در بسیاری از نقاط کشور ایران مس وجود دارد. امروزه با توجه به حفاری های جدید، تنها میزان کل معدن سرچشمه به 1223 میلیون تن سنگ مس با عیار 69% درصد تخمین زده می شود که طی 20 سال آینده به 366 میلیون تن با عیار 2/1 درصد رسید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در جدول 1-5 نمونه هایی از سنگ معدنی مس و عیار آن ها مشاهده می کنید.

جدول 1-5- سنگهای معدنی مس

 

 

 

نوع ترکیب سنگ معدنی

نوع سنگ مس

علامت شیمیایی

درصد مس

سولفور مس

سنگ مس قرمز

Cu O

88

 

سنگ مس درخشان

Cu S

80

 

سنگ مس رنگین

Cu feS

58

 

سنگ مس شنی

CufeS

35

 

تهیه مس : استفاده مستقیم از سنگهای معدنی مس به دلیل کم عیار بودن آنها ، مقرون به صرفه نیست و لازم است ابتدا آنها را تغلیظ و پرعیار کرد. برای این منظور ، از روش هایی مانند خورد کردن با سنگ شکن، آسیاب کردن ساچمه ای، شستشو دادن و شناور کردن (فلوتاسیون ) استفاده می شود. سنگ مس باقی مانده به صورت ترکیبات اکسیژن دار یا گوگرد دار به دست می آید.

اگر سنگ مس باقی مانده دارای ترکیبات اکسیژن دار باشد، مستقیما برای عملیات ذوب تصفیه حمل می شود و چنانچه دارای ترکیبات گوگرددار باشد، ابتدا با تشویه (برشته کردن) سنگ مس ، گوگرد موجود در آن را کم می کنند و مات با عیار مورد نظر را به دست می آورند. گفتنی است که هنگام جدا شدن گوگرد ، اکسیژن جانشین آن می شود و سنگ مس گوگرددار را به صورت اکسید مس در می آورد ولی آهن و سایر فلزات موجود در آن به صورت اکسید باقی می ماند. البته هنوز هم مقدار کمی از این عناصر به صورت ترکیب با گوگرد باقی می ماند.

تشویه ساده سنگ مس در کوره های گردان (شکل 2-5) یا کوره های بشقابی (شکل 3-5) انجام می گیرد.

امروزه روش تشویه معلق به دلیل داشتن ظرفیت زیاد، سرعت عمل و حذف کامل گوگرد جایگزین سایر روشها شده است. در این روش ، بار کاملاً نرم شده از دریچه ای وارد راکتور  با درجه حرارت 700 تا 900 درجه سانتیگراد شده و با هوا که از قسمت پایین وارد رآکتور می شود، به طور کامل تماس می گیرد و به سرعت تشویه می شود.

در این روش انرژی سوخت تنها در ابتدای کار و برای راه اندازی راکتور لازم می شود و پس از راه اندازی ، انرژی حاصل از واکنش ، انرژی لازم برای ادامه کار را تامین می کند.

گازهای خروجی از بالای راکتور ، فبار خود را به یک سیکلون و سپس غبارگیر می دهند و چون هنگام خروج از غبارگیر حاوی مقداری گاز SO هستند، برای ساختن اسید سولفوریک مورد بهره برداری قرار می گیرند.

بار تشویه شده از سیلکون و غبارگیر به دست می آید.

حال آنکه باید ترکیب مس حاصل از روشهای بالا را احیاء کرد. برای این منظور اگر سنگ مس دارای قطعات درشتی باشد، آنها را به کوره قائم حمل می کنند تا به همراه کک، آهک و کواتزیت (به عنوان مواد سیاله و گدازآور)  وارد کوره شوند. طرز کار این کوره مانند کوره بلند (ذوب آهن) است.

اگر سنگ مس به صورت قطعات کوچک باشند و گوگرد و آهن نیز به همراه داشته باشند، آن را در کوره شعله ای مسطح احیاء می کنند. در اینجا نیز مواد سیاله و گدازآور افزوده می شود.

مات مس مذابی که از کوره های بال به دست می آید، ترکیبات بهتری دارد ولی عیار آن کم (در حدود50% درصد)است. حال مات مس مذاب را به کنورتری حمل می کنند که درآن به وسیله دمیدن هوا به درون مذاب ، ناخالصی های سوخته یا جذب سرباره می گردد. در نتیجه مس با درجه خلوص 99% درصد به دست می آید.

مس خام حاصل از کنورتر هنوز ناخالصی های فلزی و غیر فلزی به همراه دارد. برای جداکردن آنها از کوره شعله ای به کوره های پالایش یا تصفیه معروف هستند، استفاده می شود. در این کوره ها، ناخالصی های اکسید شده جذب سرباره می گردد یا تبخیر می شود. مسی که از این کوره به دست می آید به نام مس سیاه معروف است و درجه خلوص 8.99 % درصدی دارد.

مس مذاب حاصل را پس از خروج از کوره، درون قالب های فلزی می ریزند و پس از سردشدن ، آن را که به صورت ورق های ضخیم یا بلوک های مسی است، برای تهیه نیمه ساخته ها حمل می کنند. اگر مس با درجه بیشتری مورد نیاز باشد، مس خام مذابی را که از کنورتر یا کوره تصفیه به دست می آید درون قالبهای فلزی می ریزند و پس از سرد شدن ، آن را که به فرم ورق (با ضخامت 4 تا 5 سانتیمتر و ابعاد تقریبی 1متر در 1 متر ) است برای تصفیه بهتر به حمام الکترولیز حمل می کنند.

  در این روش ، از سولفات مس به عنوان مایع محرکه (الکترولیت) استفاده می شود و یک صفحه مس خالص به قطب منفی (کاتد) دستگاه وصل می کنند: به قطب مثبت (آند) نیز صفحه ریخته شده از مس خام بسته می شود.

در اثر عبور جریان مستقیم برق از درون مایع ، ذرات مس خالص بتدریج از قطب مثبت جدا می شود و بر روی قطب منفی دستگاه می نشیند. ان عمل تا آنجا ادامه می یابد که مس خام متصل به قطب مثبت دستگاه (آند) ، بتدریج تفکیک شده و مس آن جذب قطب منفی می شود و ناخالصی های آن نیز در ظرف ته نشین می گردد.

با این روش می توان مس با درجه خلوص 99.99 درصد را تهیه کرد.

خواص مکانیکی و تکنولوژیکی مس: مس فلزی نرم و چکش خوار است و عملیات مکانیکی در خواص آن تغییر ایجاد می کند.

مس خالص را می توان در قالب های ماسه ای یا فلزی ریخته گری کردو این عمل با مشکلات فراوانی همراه است و قطعه ریخته شده در قالب ، به آسانی اسفنجی می شود. برای جلوگیری از این عمل و افزایش قابلیت ریخته گری مس ، معمولاً با آن فسفر می افزایند.

مس ریخته شده به صورت صفحات ضخیم یا بلوک را می توان در درجه حرارت 800 تا 900 درجه سانتگراد نورد کاری کرد یا به وسیله پرس کردن و عبور از ماتریس به صورت پروفیل های مختلف یا لوله های بدون درز تغییر فرم داد.

اگر قرار باشد پس از این مرحله عملیات دیگری نیز روی آن انجام گیرد، در حالت سرد بوده و در این حالت ، می توان ورق های بسیار نازک تا 1 0 .0 میلیمتر را به وسیله نورد کاری سرد و مفتول های تا قطر 2 0 .0 میلیمتر را به صورت سرد با روش کشیدن تولید نمود.

به دلیل قابلیت انبساط زیاد و نرم بودن ، می توان مس را به وسیله فشار (نوردکاری، چکش کاری و غیره) و رانش (پرسکاری) در حالت سرد تغییر فرم داد. با این عملیات، سختی و شکنندگی آن زیاد می شود و استحکام کششی آن نیز افزایش می یابد ولی در عوض، از قابلیت انبساط آن کاسته می شود.

برای برطرف کردن این تغییرات ، می توان به وسیله تاباندن آن را به حالت اولیه (از نظر سختی و شکنندگی، استحکام کششی ) برگرداند. برای این منظور ، قطعه مسی را از 300تا 700 درجه سانتیگراد گرم کرده و در آب سرد فرو می کنند. عمل سرد کردن در آب بر خلاف فولاد ها باعث سختی آن نمیشود بلکه علاوه بر باز گرداندن آن به حالت اولیه ، پوسته های اکسیدی را نیز از سطح آن جدا می کند.

اگر قطعه مسی به تغییر فرم زیاد نیاز داشته باشد، در طول مراحل فرم دادن لازم است آن را به دفعات تاباند. در این گونه موارد و همچنین در مواردی که روی قطعه مسی عملیات جوشکاری انجام می گیرد، بهتر است از مس بدون اکسیژن مانندCu-SBیا Cu- SDاستفاده شود.

مس خالص و نرم را به سختی می توان براده برداری کرد: زیرا براده جدا شده در روی لبه برنده می ماسد و ادامه عملیات براده برداری را دشوار می کند. با برگزیدن زاویه براده بزرگ برای ابزار و استفاده از مایع خنک کننده مناسب مانند نفت یا آب صابون ، می توان راحت تر از مس براده برداری کرد.

مس را می توان به خوبی لحیم نرم یا سخت کرد و با استفاده از گاز محافظ به خوبی جوشکاری نمود.

آلیاژ های مهم مس :

برنج: برنج از آلیاژهای مس و روی است و بیشترین کاربرد را در میان آلیاژهای فلزات سنگین دارد. انواع این آلیاژ حداقل 50% درصد مس دارد و رنگ انواع آن از زرد و روشن تا زرد مایل به قرمز (صورتی) متغییر است و حتی از روی رنگ آن می توان درصد مس آن را تخمین زد. در صورتی که به مقدار مس بتدریج به رنگ مس نزدیکتر می گردد. هر چه مقدار مس موجود در آلیاژ بیشتر باشد، به همان نسبت قابلیت تغییر فرم بدون براده برداری آن افزایش می یابد. آلیاژهای مس روی را به دو گروه آلیاژهای و خمیری تقسیم می کنند.

الف- آلیاژ های ریختگی مس و روی (برنج ریختگی): این آلیاژها را می توان بخوبی (از شمش یا براده برنج) ریخته گری کرد.استحکام کششی آنها به درصد فلزات نوجود در آنها بستگی دارد (200 تا  800 . قطعات ریختگی این آلیاژها از قابلیت براده برداری خوبی برخوردارند.

از نمونه این آلیاژها می توان 35 CU Zn- G را نام برد. این آلیاژ را می توان در قالبهای ماسه ای و فلزی فرم داد.برای ریخته گری در قالب های فلزی و تحت فشار آلیاژ GD-Cu Zn 40 Al بسیار مناسب است.

نمونه دیگر این آلیاژ توپ است که 89 درصد مس ،5 درصد روی،5 درصد قلع و 5 درصد سرب دارد، بخوبی ریخته گری می شود و به آسانی تراشکاری و پرداخت می گردد،در برابر فشار مایعات مقاوم است و در ساختن شیر ،تلمبه و قطعات کاربراتور کاربرد دارد.

ب- آلیاژهای خمیری مس و روی:این آلیاژها را ابتدا به صورت بلوک های گرد ،چهار گوش یا مستطیل می ریزند و سپس با یکی از روشهای کشیدن،نورد کاری،پرس کردن و یا کوره کاری در قالب به فرم مورد نظر در می آورند.

اضافه کردن سرب به این آلیاژها قابلیت براده برداری آن ها را افزایش می دهد و به دلیل براده های کوتاه و جهنده ای که از آن ها جدا می شود ،به آلیاژهای اتومات معروف هستند . از نمونه این آلیاژها می توان Cu Zn 40 pb 3 را نام برد.در زیر به معرفی نمونه هایی دیگر از برنج ها می پردازیم.

برنج ساده یا معمولی 5 تا 40 درصد روی به همراه دارد و پر مصرف ترین نوع برنج است. با افزایش مقدار روی در این الیاژها ،نقطه ذوب و هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی کاهش یافته و ضریب انبساط ،استحکام و سختی افزایش می یابد.

برنج سرخ دارای 85 درصد مس و 15 درصد روی و یکی از نرمترین و چکش خوارترین نوع برنج هاست .به مناسبت داشتن رنگ سرخ و قابلیت پرداخت عالی و مقاومت به خوردگی خوب ، دارای ارزش است و در جواهر سازی ، ساخت پلاک های مشخصات فرد ،عقربه ،ظروف کشیده شده و لوله های آب داغ مقاوم به خوردگی مورد مصرف دارد.

مفرغ جواهری 10 درصد روی دارد و رنگ آن بسیار نزدیک به طلای 14 عیاری است و طلای بدلی نیز 5 درصد روی به همراه دارد.

برنج سربدار دارای ترکیبی مشابه برنج های معمولی است و از 1 تا 5.3 درصد سرب دارد .سرب قابلیت تراش و خواص ضد مالش یاتاقان ها را بهبود می بخشد.

برنج قلع دار(مفرغ) آلیاژ مس و روی بامقدار کمی قلع است.قلع مقاومت در مقابل خوردگی را بهبود می بخشد.

برنج فشنگ دارای 70% درصد مس و 30% درصد روی است و در ساختن فشنگ ، کشش های عمیق ، ته لامپ ها، بوق ها و شیپورها مورد مصرف دارد.

 اگر درصد فلزات موجود در برنج ها به خوبی انتخاب شده باشند، می توان آن ها را با روش های مختلف براده برداری یا بدون براده برداری تغییر فرم داد.هر چه درصد مس در آلیاژ بیشتر باشد، به همان نسبت قابلیت تغییر فرم برنج بیشتر خواهد شد. برای این منظور ، آلیاژهایی با 60 تا 95 درصد مس مناسب است.

هر چه درصد مس در آلیاژ افزایش یابد، به همان نسبت از قابلیت براده برداری آن کاسته می شود.برای جلوگیری از کاهش قابلیت براده برداری، به آلیاژ سرب می افزایند. در این گونه مواردلازم است زاویه براده را برای ابزار از 0 تا 5 درجه انتخاب کرد.

شایان توجه است که استحکام و سختی برنج ها با آلیاژ کردن یا کار سرد روی آنها افزایش می یابد. اگر در اثر عملیاتی مانندخمکاری، رانش، فشاردادن یا کشش عمیق ، سختی قطعه افزایش یابد، می توان با تابانیدن آن در دمای 600 درجه سانتیگراد، آن را به حالت اول برگرداند.                     

آلیاژهای مس و قلع (برنز، مفرغ) : یکی از آلیاژهای مهم مس و قلع ، برنزاست. اصطلاح «برنز» به آلیاژی اطلاق می شود که عنصر اصلی آن فلزی غیر از روی و نیکل باشد.

این آلیاژها دارای 83 تا98 درصد، مس و 2 تا 15 درصد قلع هستند و مقداری عناصر دیگرمانندروی، سرب،نیکل، فسفر، آلومینیم، سیلیسیم، منگنز و بریلیم نیز به همراه دارند.

آلیاژ دیگر این گروه مفرغ نام دارد و آلیاژی است از مس و قلع و روی که حداقل 67 درصد مس دارد و ممکن است فلزات دیگری مانندنیکل و سرب نیز به همراه داشته باشند.

امروزه بیشتر برنزهای تجارتی را با روی و سرب بهبود می بخشند و به دلیل همراه داشتن روی اغلب آنها را «مفرغ» می نامند.

برنزها در مقابل خوردگی مقاوم هستند: استحکام کششی آنها بسیار زیاد است و در مقابل اغلب آنها را «مفرغ» می نامند.

برنزها در مقابل خوردگی مقاوم هستند،استحکام کششی آنها بسیار زیاد است و در مقابل سایش  مقاومت دارند. این آلیاژها نیز در گروه ریختگی و خمیری تولید می شوند

الف آلیاژهای ریختگی برنز و مفرغ : این آلیاژها قابلیت ریخته گری خوبی دارند و در برابر آب دریا مقاوم هستند. به دلیل داشتن قابلیت لغزندگی خوب ، این آلیاژها برای مصارفی مانند پوسته یاتاقان ها، مهره پیچ های انتقال حرکت، چرخدنده حلزون و مارپیچ مناسب به نظر می رسند. پوسته یاتاقان هایی که از آلیاژ G – CuZn14 ساخته شده اند، می توانند فشار زیادی را تحمل کنند ولی سرعت محیطی محور گردنده آنها نباید خیلی زیاد باشد.

بوش هایی که از مفرغ GZ – CuSn7 ZnPb با روش ریخته گری گریز از مرکز ریخته شده باشند، دارای ویژگی های خوبی برای یاتاقان محورهای هستند که لازم است زمان کوتاهی با سرعت محیطی زیاد کار کنند. این بوش ها در زمان کوتاه ، فشاری معادل  8000 را تحمل می نمایند.

اگرچه قطعات ساخته شده از آلیاژهای مس و قلع دارای قابلیت براده برداری خوبی هستند ولی هنگام براده برداری از آن ها ، سرعت برش را باید کمتر از آلیاژهای مس و روی (برنج) در نظر گرفت.

انواع مفرغ ف علاوه بر موارد استفاده یاد شده ، کاربرد دیگری نیز دارند که در زیر به شرح آنها می پردازیم:

مفرغ با قلع زیاد فقط به فرم ریختگی تهیه می شود .افزودن فسفر به مقدار کم در زمان تولد استحکام آن را افزایش می دهد .اضافه کردن قلع بر استحکام آن بیشتر از روی می افزاید لذا مفرغ ها نسبت به برنج ها استحکام بیشتری دارند .حداکثر استحکام با 80 درصد مس و 20 درصد قلع حاصل می شود.مفرغ فسفردار که 25/1 تا 10 درصد قلع دارد دارای خواص عالی مکانیکی و قابلیت کار سرد  و مزیت اصطکاک کم است و از آن در ساختن فنرها ،دیافراگم ،صفحات نقاله و بست ها استفاده می شود.مقاومت خوردگی آن ها عالی است.

مفرغ دنده ،مفرغ قلعدار با استحکام خوب است که با فسفر اکسیژن زدایی می شود. این آلیاژها مقدار کمی سرب برای سهولت ماشینکاری و کاهش ضریب اصطکاک به همراه دارد.نوعی از این آلیاژ با 5.88 درصد مس ،11 درصد قلع،25.0 درصد سرب و 25.0 درصد فسفر در ساختن چرخدنده های ساده و مارپیچ کاربرد دارد.

مفرغ های معماری یا هنری بر حسب رنگ طبقه بندی می شوند و مزایای زیادی دارند مثلاً مفرغ به رنگ قرمز تیره 97 درصد مس،2 درصد قلع،1 درصد روی و کمی سرب دارد.

مس سکه زنی مفرغی با 5.95 درصد مس ،75.4 درصد قلع و 25.0 درصد فسفر است.نوع دیگر آن دارای 75.7 درصد قلع و خواص فیزیکی عالی است.این آلیاژ در ساخت فنرهای مارپیچ و تخت مورد مصرف دارد.

ب-آلیاژهای خمیری برنز:از این آلیاژها برای تهیه ورق ها ،نوارها،مفتول ها،لوله ها و شمش ها استفاده می شود.استحکام کششی و قابلیت انبساط این آلیاژها را می توان با روش فرم سرد و تاباندن تا حد معینی تغییر داد.به عنوان مثال ،ورقی از آلیاژها Cu Sn 6 که به نرمی تابانده شده باشد،دارای استحکام برابر      410 تا 350 و قابلیت انبساط آن 55 درصد است . اگر این ورق را با ویژگی های مذکور به صورت سرد غلتک کاری کنیم می توانیم استحکام آن را تا   750  افزایش دهیم . در این حال قابلیت انبساط آن به 5 درصد کاهش می یابد.

از این آلیاژها برای تهیه فنرهای مقاوم در مقابل خوردگی ،فنر کنتاکت های برقی ،ممبران ها و قطعات لغزنده استفاده می شود.

آلیاژهای ریختگی مس و سرب   مس،سرب و قلع : این آلیاژها بهترین خاصیت لغزندگی را دارند و از آن ها در ساخت پوسته یاتاقان ها استفاده می شود. به دلیل وجود سرب در این آلیاژها می توان از آنها (به دلیل قابلیت کم کردن اصطکاک)در یاتاقان هایی استفاده کرد که محور گردنده آن ها در مدت زمانی کوتاه تعداد دوران بسیار زیادی دارد زیرا در این حالت برای مدت زمانی کوتاهی عمل روغنکاری قطع می شود.نمونه ای از این آلیاژها G – CuPb در یاتاقان های موتورهای احتراقی و وسایل نقلیه مورد استفاده دارد.

یاتاقان هایی که از آلیاژها G-CuPb15 Sn ساخته می شوند،می توانند فشار زیادی را تحمل کنند و دوام زیادی نیز داشته باشند.

این آلیاژها در مقابل اسید سولفوریک ،اسید کلریدریک رقیق و اسیدهای چرب دارای مقاومت خوبی هستند.

 

4-2-5- آلیاژ های مس و آلومینیوم : این آلیاژها ، به دلیل استحکام کششی و سماجت زیاد و دوام خوبی که در مقابل دارند، از سایر آلیاژهای این خانواده متمایز هستند: به عنوان مثال : آلیاژCuAI 8 که در ساخت وسایل و تجهیزات صنایع شیمیایی و معدن کاربرد دارد .

 با افزودن آهن، نیکل و منگنز می توان استحکام کششی این آلیاژها را با   850 افزایش داد. به همین دلیل می توان به عنوان مثال از آلیاژ Cu AI 11 Ni چرخدنده های مارپیچ و حلزونی را تولید کرد که باید بیشترین فشار را دندانه های آنها تحمل کنند.همچنین از آن می توان برای تهیه یاتاقان هایی که تحت تاثیر ضربه و در این حالت فشاری معادل  25000 بر آنها وارد می آید، نیز استفاده کرد.

آلیاژهای ریختگی مانند G – CuAI8Mn به دلیل دوام در مقابل خوردگی و آب دریا ، در تهیه پروانه کشتی ، پره های توربین های آبی ، تجهیزات دستگاههای کمکی صنایع نفت مورد استفاده قرار می گیرد.

5-2-5- آلیاژهای خمیری کم آلیاژ مس : آلیاژهای خمیری کم آلیاژ مس که بریلیم ، کرم، کبالت یا نیکل به همراه داشته باشند، قابلیت آبکاری دارند، به عنوان مثال :آلیاژ CuBe2 را می توان تا دمای 700 تا 800 درجه سانتیگراد گرم کرد ودر اثر سرد کردن سریع در آب آن را سخت نمود.

درجه حرارت برگشت این آلیاژ از 150 تا 420 درجه سانتیگراد است و عمل برگشت دادن آن در خلاء انجام می شود. به این ترتیب می توان استحکام این آلیاژ را تا           1300 افزایش داد.

این آلیاژها برای تهیه ابزارهایی که نباید هنگام کار و تولید جرقه کنند(مانندقلم،چکش و اره ) استفاده می شود. کاربرد دیگر این آلیاژها تهیه فنرها و قطعات  حساس دستگاههای کنترل دقیق است و به جای سنگهای قیمتی (زمرد) در یاتاقان بندی نیز مورد استفاده دارند.

6-2-5- آلیاژهای مس، نیکل، روی: این آلیاژها که به ورشو نیز معروف هستند ، 45 تا 65 درصد مس،10تا 15 درصد نیکل و 15 تا 42 درصد روی دارند و چنانچه قابلیت براده برداری خوبی از آنها مورد نظر باشد، تا 2 درصد سرب نیز به آنها می افزایند. به دلیل وجود نیکل ، این آلیاژها دارای رنگ سفید نقره ای هستند و متناسب با افزایش آن مقاومت آنها در مقابل خوردگی نیز افزایش می یابد. در زیر دو نمونه از این آلیاژها معرفی شده است.

آلیاژها Cu Ni 12 Zn 30pb برای ساختن وسایل خط کشی، پیچ های وسایل کنترل دقیق ساعت ها ، آلیاژ Cu Ni 25 Zn 15 برای ساختن قطعات تزئینی، قاشق و چنگال های غذاخوری .

7-2-5- آلیاژهای مس و نیکل: آلیاژهای مس و نیکل با 40 تا 45 درصد نیکل در تهیه سیم های مقاومت الکتریکی ، رئوستا و سایر کنترل کننده های برقی مورد استفاده قرار می گیرند. اگر درصد نیکل این آلیاژها از 15 تا 25 درصد باشد ، می توان از آنها در پوشش ورقهایی که باید در مقابل خوردگی مقاوم باشند ، بهره گرفت.

3-5- روی (Zn)

روی فلز است به رنگ خاکستری روشن که سطح مقطع شکسته آن درشت دانه است . روی شکننده است و در بین فلزات بیشترینقابلیت انبساط حرارتی را دارد. در مقابل خوردگی و در مجاورت هوا به خوبی مقاوم است ولی در مقابل اسیدها و نمک ها مقاومت کمی دارد.

روی نیز در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شود بلکه به صورت ترکیباتی از روی با گوگرد و یا اسید کربنیک وجود دارد.

1-3-5- سنگهای معدنی روی: روی در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شود و بیشتر به صورت ترکیباتی از روی و گوگرد یا اسید کربنیک وجود دارد.

مهمترین سنگ معدن روی، سولفور روی (ZnS) و به اسفالریت معروف است. سولفور روی به طورنظری 68 درصد روی دارد و در ساختار متبلور توده ای یا دانه ای یافت می شود. رنگ آن در حالت خلوص سفید و در فرم های ناخالص زرد، قهوه ای ، سبز تا سیاه است.

معادن مهم سولفور روی در کشور های آمریکا ، مکزیک، آراژانتین، استرالیا، ژاپن و آلمان است.

2-3-5- روش تهیه روی: برای تهیه روی ابتدا سنگ معدنی را با آسیاب خرد کرده و با شناور سازی آن را غلیظ و پرعیار می کنند، سپس بوسیله برشته کردن ، احیا و تقطیر روی خام به دست می آید. روی خام حاصل را در کوره های شعله ای ذوب می کنند تا روی مات با درجه خلوص 99 درصد به دست آید. با تقطیر مجدد روی مات، روی با درجه خلوص 99.99 درصد تهیه می شود.

3-3-5- خواص و موارد استفاده روی: ویژگی های روی را می توان با آلیاژ کردن آن با فلزات دیگر بهبود بخشید، مثلاً آلومینیم باعث ازدیاد استحکام روی می شود و مس آن را سخت می کند.

از روی در گالوانیزه کاری، آبکاری،ساختن برنج و مفرغ و ریخته گری تحت فشار استفاده می شود.ورق روی در ساختن قوطی، باطری های الکتریکی، پلاک آدرس، گراورعکاسی و آبروها بکار می رود.

روی به عنوان پوشش در ورقهای آجدار و بدون آج،زنجیرها، حصارکشی ها، لوله ها، پیچ ها و مخزن ها مورد استفاده دارد.

اکسید روی در ساختن سمنت دندانسازی، رنگ، کفسازی، کبریت، ظروف سفالین و لوازم لاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

گرد روی نرم برنگ خاکستری با درجه ی خلوص 97 درصد در آتش بازی ها، تولید رنگها، فولادها و در روئینه کاری جامد استفاده دارد.

4-5- آلیاژهای روی

آلیاژهای روی را به صورت آلیاژهای ریختگی همراه با عناصری مانند آلومینیم و مس به کار می برند. این آلیاژها برای ریخته گری در قالب های ماسه ای و فلزی مناسب و برای ریخته گری تحت فشار مناسب هستند.

استحکام کششی آلیاژهای ریخته شده در قالب های ماسه ای  180 ، درقالب های فلزی  220 تا 200 و در قالب تحت فشار تا  270 می رسد.

از آلیاژهای مهم روی می توان G – Zn A 1 6 Cu1 را نام برد که برای انواع ریخته گری ها مناسب است و از آن برای تهیه یاتاقان ها، چرخدنده های حلزونی که تحت تنش های زیاد قرار ندارند ، استفاده می شود.

از آلیاژ GD – ZnA1 14 Cu 1 در ریخته گری تحت فشار، تهیه قطعات با دقت اندازه زیاد (mm 02.0 ) و سطح صاف استفاده می شود.

نوع دیگر آلیاژ روی با 4 درصد آلومینیم ، مقدار کمی مس (75.0 تا 25.1 درصد) یا بدون مس، مقدار کمی منیزیم (زیر 1 درصد) در ریخته گری تحت فشار برای ساختن قطعات تزئینی و قطعاتی که در معرض نیرو و ضربه کم قرار می گیرند، مورد استفاده دارد.

فرایند ریخته گری تحت فشار با آلیاژهای روی، به دلیل ارزانی ، استحکام مناسب، سهولت تولید اشکال پیچیده در ابعادی دقیق و سطح صاف کاربرد فراوان دارد، مانند ساختن چرخدنده ها ، قطعات موتورهای کوچک، ترازو ها، قطعات اتومبیل(بدنه کاربراتور، دسته و تیغه برف پاک کن، دستگیره و قفل).

لحیم روی در لحیم سخت آلومینیم کاربرد دارد.

5- 5- قلع (Sn)

قلع فلزی است نرم و به رنگ سفید مایل به آبی و سفید تر از روی و نقره. به دلیل مقاومت زیادی که قلع در مقابل خوردگی ، اسیدهای آلی و مواد غذایی دارد.معمولاً از آن برای پوشش محافظ فلزات مانند ورقهای سفید فولادی (حلبی ها،ورق قوطی های کنسرو) استفاده می کنند.

اسیدها و بازها روی آن اثر می کنند. در درجه حرارت پایین تر از 18 درجه سانتیگراد ، نیروی پیوند ملکولی خود را از دست داده و به صورت پودر خاکستری رنگی در می آید، اما معمولا این حیات زمانی به وجود می آید که قلع در مجاورت پودر قلع خاکستری قرار داشته و یا برای مدت چند روز در درجه 50 درجه سانتیگراد نگهداری شود.

در موقع خمکاری قلع صدایی به گوش می رسد که آن را «فریاد قلع» می نامند. این وضع از اصطکاک کریستال های قلع روی یکدیگر پدید می آید. قابلیت هدایت حرارت و الکتریسته قلع کم است.

1-5-5- سنگ معدنی قلع: قلع را از سنگ های معدنی قلع اکسیدی یا گوگردی تهیه می کنند. مهمترین سنگ معدنی قلع اکسید قلع (SnO) است که تقریبا 78 درصد قلع دارد. مهمترین معادن اکسید قلع در کشورهای مالزی،چین، بلیوی، تایلند و اندونزی نهفته است.

2-5-5- روش تهیه قلع : برای تهیه قلع، اکسیدقلع را پس از خرد کردن و تغلیظ در کوره های تنوره ای یا شعله ای احیا می کنند، سپس قلع خام حاصل را با روش الکترولیز به قلع الکترولیز با درجه خلوص 96.99 درصد تبدیل می نمایند.

3-5-5- موارد استفاده قلع: استحکام کششی قلع بیشتر از سرب و قابلیت هدایت الکتریکی آن حدود  نقره است، در مقابل خوردگی  جوی مقاوم است ولی در اسیدهای معدنی حل  می شود.

از قلع در تهیه برنج ها، مفرغ ها، بابیت ها و لحیم نرم استفاده می شود. همچنین به عنوان ماده آبکاری الکتریکی مورد استفاده دارد. قلع آبکاری شده دارای رنگ سفید زیبا و پوشش محافظ بادوامی است.

قلع استاندارد لازم است بیش از 75.99 درصد قلع داشته باشد. درجه خلوص قلع تمیز 895.99 درصد است. وجود مقدار کمی ناخالصی نیز خواص قلع تاثیر می گذارد، به عنوان مثال ، سرب قلع را نرم و ارسنیک و روی آن را سخت می کند.

اکسید قلع (SnO) گرد نرم سیاه رنگی است که به عنوان مات ساز در ساختن لعاب سرامیک ، به عنوان رنگ سرامیک ، ماده ساینده یا به عنوان اندود جهت ساخت شیشه های هادی کاربرد دارد. همچنین به همراه اکسید مس در تولید شیشه سرخ مورد استفاده قرار می گیرد.

حلبی ، ورق فولاد نرم با پوشش نازکی از قلع خالص است که به دلیل مقاوم بودن در مقابل اسیدهای نباتی  غیر سمی بودن ، در تهیه ظروف غذایی کاربرد فراوان دارد.

6-5- آلیاژهای قلع : مهمترین آلیاژهای قلع را لحیم ها تشکیل می دهند. لحیم کاری دارای 12 تا 90 درصد قلع هستند و علاوه بر سرب ، فلزات دیگری مانند آنتیموان، بیسموت، کادمیم، مس و نقره نیز به همراه دارند، مانند آلیاژ لحیم (Fil – Sn 60 pb Cu)

لحیم های قلع و سرب استحکام زیادی دارندو لحیم های محتوی 5ی درصد آنتیموان یا نقره به علت داشتن قابلیت هدایت الکتریکی خوب، در صنایع الکتریکی به کار می روند.

آلیاژ بابیت نام اصلی آلیاژهای سفید قلع ، آنتیموان و مس است که برای تهیه یاتاقان ماشین آلات به کار می رود، به عنوان مثال،Lg – Sn 90 یک آلیاژ بابیت است که بجز قلع ، 7 درصد آنتیموان و 3 درصد دارد و در برابر ضربه و بار مقاوم است. این آلیاژ خاصیت لغزندگی خوبی دارد. لازم به یادآوری است که امروزه فلزات یاتاقان سربی جایگزین بابیت ها شده اند.

7- 5- سرب (pb)

سرب فلزی است نرم و دارای رنگ خاکستری مایل به آبی که مقطع تازه شکسته آن سفید  نقره ای و شفاف است.

                                               جرم مخصوص                   3.11

                                              نقطه ذوب                             C 327

                                             استحکام کششی              20 تا 15

سرب مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارد و در مقابل اسیدها نیز مقاوم است . ترکیبات سرب فوق العاده سمی است و به همین دلیل می باید در هنگام کار با آنها  دستورالعمل های بهداشتی را که در این مورد وجود دارند، با نهایت دقت مورد توجه قرار گیرند. سرب را به دلیل نرم بودن می توان چکش کاری کرد و خم نمود. برای خمکاری لوله های سربی بایستی از فنر استفاده شود.

1-7-5- سنگ معدنی سرب: سرب در طبیعت بیشتر به صورت سنگ سرب یافت می شود . از مهمترین انواع  آن سنگ سرب درخشان (pbs) را می توان نام برد. سولفور سرب تقریبا 86 درصد سرب دارد. معدن سربدر کشورهای امریکا، مکزیک، استرالیا، روسیه، اسپانیا، لهستان و آلمان یافت می شود.

2-7-5- روش تهیه سرب : برای تهیه سرب ، سنگ سرب را پس از خرد کردن و تغلیظ ابتدا در کوره های دوار برشته می کنند، سپس آن را در کوره های تنوره ای احیا می کنند تا سرب خام با درجه خلوص 9 درصد حاصل شود. با تصفیه ی سرب خام ، سرب با درجه خلوص 94.99 درصد به دست می آید.

3-7-5- خواص و کاربرد سرب: سرب و ترکیبات آن سمّی هستند؛ لذا در تماس با پوست یا نزدیک مواد غذایی به مار نمی روند.

سرب دارای قابلیت زیاد جذب نوترون ها و اشعه ی گاما است و به دلیل ، به شکل ورقه های سربی به عنوان سپر تشعشعی به کار برده می شود.

ورق سرب با روش نوردکاری سرد تهیه می شود و به عنوان حامل صوتی در ساختمان منازل به کار می رودو ورق سربی به ضخامت 2.0 میلیمتر معادل تخته چند لا با ضخامت 20 میلیمتر در جذب صدا کاربرد دارد.

سرب در فولادهای خوش تراش به عنوان مواد روانکار عمل می کند و اصطکاک میان لبه برنّده ابزار برش و براده را کاهش می دهد و به ایجاد سطح صاف کمک می کند.

8-5- آلیاژ سرب

سرب را می توان تقریباً با تمام فلزات به خوبی آلیاژ کرد ولی فلزات دیگر با سرب به سختی آلیاژ می دهند، به استثنای قلع که با آن به راحتی آلیاژ می شود و لحیم های نرم را به دست می دهند.

مهمترین آلیاژ سرب که به سرب خشک میز معروف است ،دارای 5تا 25 درصد آنتیموان

است .به دلیل داشتن قابلیت ریخته گری خوب در قالب های تحت فشار ،از این الیاژها در

تهیه وسایل زینتی،دستگیره ها،حروف چاپ،و کلیشه سازی استفاده می شود.

فلزات یاتاقان سربی که با کادمیم آلیاژ شده باشند،خاصیت لغزندگی خوبی دارند ودر

برابر سایش نیزمقاوم هستند. از نمونه این آلیاژ می توان Lg – pb Sn9 cd را نام برد. پوسته یاتاقان های ساخته شده از این آلیاژها نیروی فشاری زیادی را تحمل می کنند.

آلیاژهای ریخته گری تحت فشار سرب را می توان به عنوان وزنه های متعادل کننده در رگلاتورهای گریز از مرکز و همچنین در صنایع اسباب بازی مورد استفاده قرار دارد.

نوعی آلیاژ سرب با 7 تا 12 درصد آنتیموان،25.0 درصد قلع و مقادیر کمی آرسنیک و مس در تولید صفحات پلاک باتری ها مورد استفاده دارد.

مس سرب اندود برای پوشش بام و مخزن های ضد اسید به کار می رود.

آلیاژ فلز حروفچینی تایپ (مرد استفاده در صنعت چاپ ) آلیاژهای سرب، آنتیموان ، قلع با مقادیر کمی مس هستند. رنگدانه های سربی ترکیبات شیمیایی سرب هستند که برای تهیه رنگ بکار برده می شوند.

کرمات قلیایی سرب به رنگ قرمز است و برای اندودهای آستری ضدزنگ روی فولاد بکار برده می شود. فولادهای خوش تراش 25.0 و برنج های خوش تراش تقریباً5.0 الی 5.3 درصد سرب دارند.

9-5- نیکل (Ni)

نیکل رنگ سفید نقره ای براق دارد و فلزی است شکننده که قابیلت پولیش خوبی برخوردار است.

جرم مخصوص                                                                     9.8

نقطه ذوب                                                                            C 1455    

                                  نرم تاباند                                 500 تا 400

استحکام کششی       سخت شده در نورد کاری                   800 تا 700

1-9-5- روش تهیه نیکل: سنگ معدنی نیکل همراه با مس به صورت سیلیکات و سولفید در کشورهای روسیه، کانادا و کالدونیای جدید یافت می شود.

نیکل را با برشته کردن و گداختن پی در پی سنگ نیکل ، ابتدا به صورت نیکل خام در می آورند و سپس با احیا کردن یا الکترولیز آن را با درجه خلوص 8/99 درصد تولید می کنند.

2-9-5- ویژگی های و موارد استفاده نیکل: نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی از زمانهای قدیم همراه با مس بکار می رفته است. نیکل در برابر خوردگی و در مقابل بیشتر اسیدها به استثنای اسید نیتریک مقاوم است.

نیکل تجارتی با درجه خلوص 99 درصد کاربرد زیادی دارد و دارای ناخالصی هایی نظیر کبالت، منگنز،مس، آهن، کربن، سیلیسیم است.

ریخته گری نیکل خالص دشوار است، زیرا اکیسژن را جذب و کربن و گوگرد را در خود حل می کند.

10- 5- آلیاژهای نیکل

آلیاژهایی هستند که مادر فلزات آنها است. نیکل در برنج ها و مفرغ ها برای افزایش چقرمگی و مستحکم کردن آلیاژها به کار می رود. نیکل هم در آلیاژهای مقاوم حرارتی ومقاوم در مقابل اسید به کار می روند.

آلیاژهای نیکل ، منگنز برای تهیه سیم های مقاومت الکتریکی به کار برده می شوند.

مفرغ نیکل ، آلومینیم 8 تا 10 درصد آلومینیم در ساخت حدیده ها ، قالب ها پروانه های ریختگی، پایه شیر کاربرد دارد. این آلیاژ دارای مقاومت خوردگی خوبی بوده و C 400 درجه مقاومت حرارتی دارد.    

آلیاژهای نیکل ، آلومینیم در تولید فنرهای مارپیچی نیز کاربرد دارد.

گردهای آلیاژ نیکل برای اندودهای شعله پاشی جهت سخت کردن سطحی و افزایش مقاومت خوردگی بکار برده می شود.

 

 

 

11- 5- کرُم (Cr)

کرم رنگ خاکستری متمایل به سفید دارد و مقطع شکسته آن به رنگ نقره ای براق است. این فلز سخت و شکننده است و به دلیل مقاومت زیادی که در مقابل خودگی دارد به عنوان پوشش محافظ  در آبکاری فلزات مورد استفاده قرار می گیرد.

جرم مخصوص                              2.7

نقطه ذوب                                         1903

1-11- 5- روش تهیه کرم : سنگ معدن کرم به فرم سنگ آهن کُرُمدار به نام کرمیت با 68 درصد اکسید کرمیک است. سنگ قرمز سرب در کشورهای روسیه ، افریقای جنوبی، ترکیه و رودزیا یافت می شود.

برای تهیه کرم، سنگ معدن را پس از خرد و تغلیظ کردن با احیا به وسیله کربن به فرو کرم تبدیل می کنند  و سپس با احیا به وسیله ی آلومینیم به صورت کرم خالص در می آورند.

2-11-5- خصوصیات و موارد استفاده کرم: از کرم برای آبکاری سطح قطعات در مواردی که سختی فوق العاده و مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لازم باشد، به میزان وسیعی استفاده  می شود.

در صورتی که سطح فلزی خوب پرداخت گردد و سپس آب کرم داده شود، سطحی بسیار صاف به دست می آید. که قابلیت جذب آب یا روغن را ندارد. سطح یاتاقان های آب کرم شده می تواند حتی بدون روغن کار کند.   

کرم در فولادهای زنگ نزن  آلیاژهای مقاوم حرارتی و تهیه مواد نسوز کاربرد وسیعی دارد.

12-5- آلیاژهای کُرُم

مس کُرُم دار دارای استحکام ضربه ای زیادی بوده و هدایت الکتریکی آن از مس بیشتر است. مفرغ کرم دار نوع دیگری از الیاژ های کرم است که در تهیه یاتاقان ها کاربرد دارد. نوعی از آلیاژ ریختگی آن 1 درصدکرم،1 درصد آهن، 2 الی 10 درصد قلع داردو دارای استحکام زیاد و کیفیت خوب سایشی است .

آلیاژهای نیکل و کرم 80 درصد نیکل 20 درصد کرم به عنوان آلیاژهای مقاوم حرارتی ،مقاوم در مقابل خوردگی در ماشین الات شیمیایی کاربرد دارد.

13- 5- ولفرام (W)

این فلز که به تنگستن نیز معروف است دارای رنگ خاکستری متمایل به سفید است و به دلیل نقطه ذوب بالایی که دارد از آن برای تهیه سیم های نازک برقی مانند فلامان لامپ ها و به عنوان الکترود (به منظور ایجاد قوس الکتریکی) در جوشکاری با گاز ارگون ، استفاده می شود.

جرم مخصوص                                   19

نقطه ذوب                                       C    3370

(بیشترین نقطه ذوب در بین فلزات)

از مصارف دیگر ولفرام استفاده در فولادهای ساختمانی و ابزار سازی آلیاژی است و به کمک آن می توان فولادی مقاوم حرارت و قابلیت برش خوب را تولید کرد.

 

14- 5- مولیبدن (Mo)

مولیبدن به رنگ سفید نقره ای است و خاصیت مغناطیسی ندارد. از این فلز در تهیه فولادهای نجیب الیاژی و همچنین الکترودهای لامپ های اشعه x استفاده می کنند.

جرم مخصوص                               3.10

نقطه ذوب                                      C   2600

 

 

15- 5- وانادیم (V)

وانادیم فلزی است خیلی سخت و شکننده و به رنگ خاکستری مایل به سفید که خاصیت مغناطیسی ندارد. از این فلز برای تهیه فولادهای آلیاژی استفاده می کنند. حتی وجود مقدار کمی وانادیم (فقط در فولادهای فنر و فولادهای ابزارسازی پرآلیاژ به بیشتر از 2/0 درصد برخورد می کنیم) در فولادها ، باعث افزایش استحکام کششی و سماجت زیاد آنها می شود.

جرم مخصوص                       3.10

نقطه ذوب                            C     2600

وانادیم خالص را به سختی می توان تولید کرد و معمولا آن را به صورت ترکیب با آهن (فرووانادیم) به بازار عرضه می کنند.

16-5- کبالت (Co)

کبالت فلزی است بسیار سمج و رنگ آن از سفید مایل به قرمز تا سفید مایل به ابی تغییر می کند. خصوصیات کبالت مشابه نیکل است و به دلیل تاثیر سخت کننده ای که دارد از ان به عنوان یک فلز آلیاژی در فولادهای ابزارسازی تندبر استفاده می کنند. در تولید اهن رباهای دایمی نیز مورد استفاده دارد.

جرم مخصوص               6.8

نقطه ذوب                     C   1490

 

 

 

17-5- منگنز (Mn) 

منگنز فلزی است بسیار سخت و شکننده و دارای رنگ سفید مایل به خاکستری . از این فلز معمولاً به عنوان فلز آلیاژی در فولاد ها آلیاژهای مس و آلیاژهای فلزات سبک استفاده می کنند.

جرم مخصوص                  4.7

نقطه ذوب                     C      1250

18- 5- جیوه (Hg)

جیوه فلزی است به رنگ نقره ای براق و تنها فلزی است که در درجه حرارت محیط به صورت مایع است و به دلیل انبساط حرارتی زیاد ، از آن در حرارت سنج ها استفاده می کنند. در صنایع الکتریکی از جیوه برای ساختن کلیدهای جیوه ای و از بخار ان در لامپهای جیوه ای استفاده می شود.

جرم مخصوص                  5.13

نقطه ذوب                              C 39-

چون نقطه تبخیر جیوه فقط در درجه حرارت 357 درجه سانتیگراد است، براحتی تبخیر می شود و بخار ان فوق العاده سمی است.

19-5- نقره (Ag)

نقره فلزی است به رنگ سفید ، نرم و بی نهایت انعطاف پذیر . نقره خالص در بین فلزات از بالاترین  قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی برخودار است. در صنعت کاربرد وسیعی پیدا کرده است. نقره در هادی های الکتریکی ف ارتباطات، عکاسی، منعکس کننده ها مورد مصرف دارد.

جرم مخصوص                    5.10

نقطه ذوب                           C    960

آلیاژ نقره و مس که معمولا 5 تا 10 درصد مس دارد در سکه زنی به کار می رود. آلیاژهای نقره با تنگستن ، مولیبدن، گرافیت، نیکل و کادمیم در کنتاکتوری الکتریکی مورد استفاده دارند. از آلیاژ نقره با جیوه ، قلع، مس و روی به صورت ملغمه های دندان سازی استفاده می شود.

20- 5- پلاتین(Pt)

پلاتین فلزی است سنگین و در بین فلزات از پایین ترین مقاومت الکتریکی برخوردار است. مقاومت در مقابل اکسیداسیون در دمای بالا و مصونیت در برابر اغلب اسیدها موجب شده است تا از آن درتهیه وسایل آزمایشگاهی شیمی ، سیم ترموکوبل استفاده شود. همچنین از پلاتین به عنوان پوشش در اکستروژن الیاف شیشه مذاب و جعبه های اشعه ایکس و وسایل کنترل رطوبت استفاده می شود.

جرم مخصوص          5.21

نقطه ذوب                  C  1770

 

21- 5- کادمیم (Cd)

فلزی سفید رنگ ونقره ای رنگ با جرم مخصوص  6.8 و نقطه ذوب C  320 است.بسیار نرم است و می شود آن را با روش نوردکاری به صورت ورق های نازک در آورد. شبیه قلع است و همان مشخصه فریاد قلع را هنگام خمکاری به همراه دارد. سخت تر از قلع و در مقابل خوردگی مقاوم است.

1-21- 5- موارد استفاده کادمیم : کادمیم به عنوان عنصر آلیاژی در لحیم های نرم و آلیاژهای زود ذوب و نیز به عنوان روکش سفید آبکاری مقاوم به خوردگی کاربرد دارد.

مصرف عمده کادمیم در آبکاری الکتریکی است. فاز آبکاری شده دارای رنگ سفید نقره ای با ته رنگ آبی است. از کادمیم بیشتر در تهیه آلیاژ های زود گداز استفاده می شود. آلیاژی از 10 درصد کادمیم وجود دارد که نقطه ذوب آن 55 تا 65 درجه  و سانتیگراد است.

در آبکاری و روکش محافظ ، فلزاتی مانند آهن، فولاد و آلومینیم می توان روکش بسیار نازکی از کادمیم قرار داد که با وجود ضخامت بسیار  کم بادوام است . پوشش کادمیم دارای رنگ شفاف مات بوده وخیلی خوش نماست و از آن در روکش میکروترها، حلقه تنظیم ماشین های ابزار استفاده می شود.

اگر مقدار کمی کادمیم به مس اضافه شود، استحکام ، سختی و مقاومت سایشی آن افزایش می دهد ولی از هدایت الکتریکی آن می کاهد. کادمیم در تهیه فلزات یاتاقان (موتورهای احتراقی) ، صفحات باطری ها(باتری های نیکل کادمیم) نیز مورد استفاده دارد. نیترات کادمیم گرد سفید رنگی است که برای ساختن مواد رنگی فلورسان و همچنین  به عنوان یک کاتالیزور به کار می رود.

22- 5- بیسموت(  Bi)         

بیسموت فلزی است به رنگ فلزی به رنگ سفید مایل به خاکستری با زمینه قرمز و بسیار براق است که در مقطع شکسته آن درشت دانه و برگی ، جرم مخصوص آن  8.9 و نقطه ذوب آن C 270 درجه سانتیگراد است.

بیسموت فلزی است بسیار ترد است و به اسانی به گرد تبدیل می شود.

1-22-5- ویژگی ها و موارد استفاده بیسموت و آلیاژهای آن : قابیلت هدایت گرمایی بیسموت از همه فلزات (به غیر از جیوه ) کمتر است و از معدود فلزاتی است که حجم آن هنگام انجماد افزایش می یابد. هنگام انجماد افزایش می یابد. هنگام تغییر از حالت مایع به جامد، به میزان 32.3 درصد منبسط می شود. این مشخصات آن را برای ساختن قطعات کوچک ریختگی ( هر جا نقش دقیق قالب مورد نیاز باشد) ارزشمند می سازد.

آلیاژهای بیسموت دار نقطه ذوب پایین دارند و در تهیه آلیازهای زود گداز و لحیم مورد استفاده قرار می گیرند.

فولاد بیسموت دار با مقدار کمی بیسموت در تهیه ورق های ترانسفورماتورها به کار برده می شود. بیسموت در ملحفه ها به صورت املاح و رنگدانه ها به عنوان داروی ضد ترشی معده در داروسازی به مصرف می رسد و فلز اصلی آلیاژهای زود گداز (فیوز های برق) است. از بیسموت برای پوشش براق داخلی  لامپ های رفلکتوری نیز استفاده می کنند.

 

23 5 - تانتال (Ta)

تانتال رنگ خاکستری براق دارد و هر چه درجه خلوص آن بیشتر باشد، به همان نسبت نرمتر است و قابیلیت انبساط بیشتری دارد. جرم مخصوص تانتال  6.16 و نقطه ذوب آن C 3030 است.

در اثر تغییر فرم سرد می توان استحکام کششی لایه های خارجی آن را از 350 تا 1100 افزایش داد.

اکسید تانتال ( T a o) به قدری سخت است که با آن می توان شیشه را نیز برید.

این فلز در مقابل خوردگیبسیار مقاوم است و تنها اسیدهای مایع روی ان اثر می گذارند. از تانتال در تهیه وسایل دندانسازی ، قطعاتی از لامپ های رادیو و تهیه وزنه های مبنایی که ارزش آنها معادل آلیاژ پلاتین ایریدیم است، استفاده می کنند.

24- 5- آنتیموان (Sb)

آنتیموان فلزی شکننده و به رنگ سفید نقره ای با جرم مخصوص  6.6 و نقطه ذوب C 630 درجه است .

از این فلز به عنوان فلزی استفاده می شود و وجود آن سختی آلیاژها را افزایش می دهد. به عنوان مثال آنتیموان در آلیاژهای سرب باعث افزایش سختی آنها می گردد. آلیاژی از 70 درصد آنتیموان و 30 درصد آهن را اگر سوهانکاری کنیم، همراه براده جرقه هایی از آن جدا می شود.

 



تاريخ : ۱۳۸۸/۱٠/۱٥ | ۸:٠۸ ‎ب.ظ | نویسنده : م- مزارعی | نظرات ()
.: Weblog Themes By VatanSkin :.