Alüminyum ön-alaşımları alüminyum alaşımlarının kalitesini geliştirmek için kullanılan en önemli yardımcı elemanlardan biridir.

3.5.Alüminyum Ön-Alaşımları

Alüminyum ön-alaşımları alüminyum alaşımlarının kalitesini geliştirmek için kullanılan en önemli yardımcı elemanlardan biridir.

 Alaşımın analizinin hassas limitler içinde tutulmasından, Mikro-yapı ve dağılımın düzenlenmesine etkilidirler,

 Alüminyum alaşımlarındaki silisyumun ön-alaşımlarla sürekli inceltilebilmesi de üretim kalitesini arttırırlar,

 Ön-alaşımlar ayrıca ekonomik açıdan alaşım maliyetini azaltmakta ve kalite güvenirliliği sağlamaktadır.

3.5.1.Alüminyum ön-alaşımlarının tanıtılması

Al-Be ön-alaşımları:

Magnezyumlu alüminyum alaşımlarına katılan 10-30 PPM berilyum sıvı alaşımın oksitlenmesini ve ocak kayıplarını azaltmaktadır. Alaşım genellikle Al-Be %5 oranlarında hazırlanmaktadır.

Al-Cr ön-alaşımları:

Krom, Al-Mg, Al-Mg-Si ve Al-Zn gurubu alaşımlarda %0,1-0,3 oranlarında kullanılmaktadır. Krom alüminyum alaşımlarında içyapıda az çok eşit aralıklarla dağınık olarak çökelmiş bir faz oluşturarak alaşımı sertleştirmektedir.

Al-Fe ön-alaşımları:

Alüminyum alaşımlarına demir sertleştirici bir özellik vermektedir. Demirin çözünürlüğü az olup oda sıcaklığında %0,003 ve ötektik %0,05 oranında çözülmektedir. Bu nedenle demir alüminyum içinde Al3Fe çökeltisi halinde bulunmaktadır.

Demir aynı zamanda alüminyum alaşımlarının yüksek sıcaklıklara dayanımını artırmaktadır. Al-Mn alaşımlarına katılan % demir kristalleşmede tane yapısının daha küçük olmasını sağlamaktadır.

Yüksek basınçlı döküm alaşımlarında %1 oranındaki demir Al-Si alaşımının çelik kalıp yüzeylerine yapışmasını önlemektedir.

Al-Mg ön-alaşımları:

Al-Mg-Si alaşımlarında %0,6 oranındaki magnezyum ısıl işlem sonucu Mg2Si fazı oluşturarak alaşımın sertleşmesini sağlamaktadır.

Ayrıca Al-Cu alaşımlarında Al2CuMg, Al-Zn alaşımlarında MgZn2 fazları da ısıl işlem sonrası alaşımın sertleşmesini sağlamaktadır.

Al-Mn ön-alaşımları:

Mangan alüminyum Ametal içinde Al6Mn metaller arası bileşiğini oluşturmakta ve alaşımın mekanik özellikleri ve korozyon dayanımı artmaktadır.

Al-Si alaşımlarında %0,2-0,4 Mn ilavesi ile yapıda bulunan demirin sebep olduğu kırılganlık azaltılmaktadır.

Al-Ni ön-alaşımları:

Nikel Al-Mn, Al-Cu ve Al-Si alaşımlarında çözünmeyen metaller arası bileşikler oluşturarak bu alaşımların yüksek sıcaklıklara dayanımını artırmaktadır.

Al-Si ön-alaşımları:

Alüminyum silisyum alaşımları en çok kullanılan döküm alaşımı olup ısıl işlemle serlik ve dayanım artırımı için magnezyum yapılmaktadır. Burada Mg2Si çökelerek sertliği sağlamaktadır.

Alüminyuma katılan silisyum alaşımın yüzde uzama katsayısını azaltırken mekanik özelliklerini arttırmaktadır. Silisyum ayrıca dökülebilirliğini de artırmaktadır.

Al-Ti ve Al-Ti-Bo ön-alaşımları:

Döküm alaşımlarında titanyum katkısı sıvı alaşımın kontrollü katılaşması ve tane büyüklüğünün istenilen sınırlarda tutulabilmesi önlem taşımaktadır. Titanyumun alüminyum alaşımı içindeki konsantrasyonu %0,15 aştığında TiAl3 aktif çekirdek

altında kalırsa bu durumda tane inceltme işlemi gerçekleşmekte ve alaşımın mekanik özellikleri artmaktadır.

Al-Cu ön-alaşımları:

Alüminyum bakır alaşımlarında Al2Cu ve Al2CuMg fazları alaşıma sertlik ve yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerin devamlılığını sağlamaktadır. Al-Mg-Si alaşımlarında bakır katkısı ile sertlikte ve mekanik özelliklerde ek bir artış sağlamaktadır.

Al-Zr ön-alaşımları:

Al-Cu, Al-Mg, Al-Mg-Si ve Al-Zn gurubu alaşımlara %0,05-0,20 oranında katılan zirkonyum bu alaşımların yüksek sıcaklıklara dayanımını artırmaktadır.

Al-Li Ön-alaşımları:

Lityum alüminyum içinde yüksek çözünürlüğe sahiptir. Ayrıca Al3Li fazı sertlik ve dayanımı artırıcı bir etki yapmaktadır. Lityum metal olduğu için alüminyumla yaptığı alaşımlarda özgül ağırlık azalmakta ve özellikle uçak sanayinde kullanım üstünlüğüne sahip bulunmaktadır. Al-Li ön-alaşımlarında lityum %5-10 oranlarında hazırlanmaktadır.

Al-Sr-Si ön-alaşımları:

%9-12 silisyumla alüminyum alaşımlarının sürekli silisyum inceltme işlemleri alaşıma

%0,01-0,05 konsantrasyonda stronsiyum verecek Al-Sr-Si ön alaşımı ile sağlanmaktadır. Stronsiyumun silisyumu sürekli inceltme işlemi yeniden eritmelerde de etkili olması bakımından önemli bir kullanım kolaylığı getirmektedir. Döküm alaşımlarına katılan stronsiyum Al-Fe-Si, Al-Fe-Mn gibi metaller arası bileşiklerin dağılımını düzenleyerek alaşımın özelliklerini geliştirmektedir.

Al-Sb ön-alaşımları:

%9-12 silisyumlu alüminyum alaşımlarında %0,8-0,40 antimon konsantrasyonu silisyumun sürekli modifikasyonunu sağlamaktadır. Antimon alüminyum silisyum alaşımlarında lamelli bir yapı oluşturmaktadır. Antimon alaşım içinde sodyum ve stronsiyum bulunduğunda alaşımın yapısını bozması sebebiyle bu ön alaşımlı alüminyumların birbirlerine karıştırılmamasına büyük özen gösterilmelidir.

4.MAGNEZYUM ALAŞIMLARI

Ana malzemesi magnezyum olan alaşımlara magnezyum alaşımları denir.

Magnezyumun özgül ağırlığından (1,74 gr/cm³) dolayı çok hafif alaşımlar olarak ta adlandırılırlar.

Magnezyum gümüş beyazı renkte, 650 ⁰C sıcaklıkta ergiyen bir alaşımdır. Hafif olmasından dolayı uçak, otomotiv ve elektronik sektöründe kullanımı artmaktadır.

Bunlarla birlikte motor parçaları, havai fişek (maytap) ve çeşitli ev eşyalarının yapımında kullanılmaktadır. Döküm sektöründe özellikle kalıplama derecelerinin yapımında ve madeni model yapımında kullanılmaktadır. Düşük miktardaki Cu, Fe ve Ni korozyon direncini arttırır.

Diğer uygulamalar, spor ve elektronik malzemeleri, nükleer uygulamalar, büro malzemeleri, biyel kolu, vantilatör kanatları, araçların korumalarında ve anot olarak kullanılmaktadır. Bisiklet parçalarında, yarış motorlarının şanzıman (vites kutusu) ve motor pistonlarında, havacılık ve uzay sanayinde de kullanılmaktadır.

Table.1. Mg alaşımlarının genel kullanımı.

Alaşım Özellik Kullanım alanı

AZ91 AZ81

Genellikle basınçlı ve kokil döküm ile kum döküm alaşımıdır

Çerçeve, kaplama, dirseklerde, zincir ve testere kısımlarında, el aletlerinde, bilgisayar parçalarında

AM60 AM50

Her iki alaşım sert

birleştirmelerde, soguk çalışan sünek döküm parçalarda

Koltuk çerçevelerinde, dirsek ve desteklerde, jant yapımında AM20 Yüksek süneklilik ve darbe

dayanımı istenen basınçlı dökümlerde

Otomobillerin güvenlik parçalarında

Table.2. Mg alaşımlarının kimyasal bileşimleri.

Aşlım Al Zn Mn Cu Fe Si Ni

AZ91 8.0–9.5 0.3–1.0 0.1–0.3 0.15 0.05 0.3 0.01 AZ81 7.5–9.0 0.3–1.0 0.15–0.4 0.15 0.05 0.3 0.01 AM50 4.5–5.3 0.1 0.27 min 0.008 0.004 0.1 0.001 AM60 5.7–6.3 0.2 0.27 min 0.008 0.004 0.05 0.001 AM20 1.7–2.2 0.1 0.5 min 0.008 0.004 0.1 0.001

Table.3. Mg alaşımlarının üretim yöntemlerine göre mekanik özellikleri.

F = as cast

T4 = solution treated T6 = solution treated and artificially aged TE = precipitation treated (Al alloy). The data is intended as a guide only, refer to National Standards for details.

4.1.Magnezyum Üretimi

Magnezyum tabiatta magnezit (MgCO3), dolmit (CaCO3.MgCO3), karnalit (KCl+MgCl+6H2O), epson tuzu (MgSO4+7H2O) şeklinde bulunur. Ayrıca talk, amyant, vb. silikatlar halinde de bulunur. Deniz suyunda da önemli bir miktarda magnezyum tuzları bulunur.

2CaO • MgO(s) + Al203(s) + (Fe)Si(s) Ca2SiO4 • Al203(l) + Mg(g)

Şekil.1.Metalik magnezyum üretimi için akış şeması (Pidgeon ve Bolzano yöntemi).

(Non-ferrous foseco)

a-Karnalitten Mg elde edilmesi

Karnalit filizinin nemi giderildikten sonra magnezyum klorür (MgCl2) şekil 1’de görülen çelik bir potadan oluşan ocak içerisinde ergitilir. Ocak içerisine daldırılan karbon elektrot anot, pota ise katodu oluşturur. Uygulanan akım ile Mg eriyiğin üzerinde toplanır ve buradan belirli aralıklarla ocak dışına alınır. Ocak sıcaklığı 780 ⁰C’dir. 1 kg Mg için 34 kw/h elektrik harcanır.

b-Deniz suyundan Mg üretimi

Deniz suyunda pek çok maden bileşikleri erimiş olarak bulunmaktadır. Bu madenlerden biri de magnezyumdur. Deniz suyundaki magnezyum %0,13 civarındadır. Deniz suyundan magnezyum elde etmek için yardımcı madde olarak deniz kabukları kullanılır. Bileşiminde kalsiyum karbonat bulunan kabuklar fırınlarda kavrularak kalsiyum oksit haline getirilir. Kalsiyum tanklarda deniz suyu ile karıştırılır ve magnezyum hidroksit çökeltilir.

CaCO3CaO+CO2

CaO+H2OCa(OH)2

Mg⁺⁺ + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + Ca⁺⁺

Çökelen Mg(OH)2 süzülerek deniz suyundan ayrılır. Elde edilen çökelti HCl ile karıştırılarak MgCl2’e dönüşür. MgCl2 kurutularak katı hale getirilir. MgCl2 yukarıda belirtilen ocaklarda elektroliz edilerek saf Mg elde edilir.

4.2.Alaşım Elementlerinin Magnezyum Özelliklerine Etkisi

4.2.1.Alüminyum

Alüminyum magnezyumda erir. Magnezyum kristallerinin incelmesine yardım eder.

Mekanik özellikleri iyileştirir. Alüminyumlu magnezyum alaşımları döküme ve sıcak dövmeye elverişlidir.

4.2.2.Çinko

Çinko magnezyumda oda sıcaklığında %2, 34 0C sıcaklıkta %8 oranında erir.

Çinkolu Mg alaşımlarına elektron denir. Çinkolu alaşımları kokil kalıba dökümde ve basınçlı döküme elverişlidir. Çinko magnezyuma alüminyumla beraber katılır. %4 Al+%3 Zn+%kalan Mg

4.2.3.Bakır

Bakır, magnezyumla %69 oranında bir ötektik bileşim verir. Bu alaşım 485 ⁰C’de ergir. Bakır magnezyum içerisinde erimez. Alüminyumla beraber katılır. İletkenliği ve korozyon dayanımını arttırır. Motor pistonlarının yapımına elverişlidir. Alüminyum ve bakırın toplam oranı % 12’den az olan Mg alaşımları dövme alaşımlarıdır.

4.2.4.Manganez

Magnezyum alaşımlarına %0,3-0,4 oranında korozyon direncini arttırmak için katılır.

Elektron alaşımlarında kullanılır.

4.2.5.Yeni alaşımlar ve katılan elementler

Alaşımlama ile yeni elementlerin özellikleri sürekli araştırılmaktadır. Kadmiyum ve gümüş Mg-Al alaşımına katılmaktadır.

4.3.Döküm Özellikleri

Magnezyum alaşımlarının döküm özellikleri alüminyum alaşımlarına benzer. Akıcılık burada da önem arz etmektedir. Kalıbın özellikleri, kalıbın sıvı metalle temas eden yüzeylerinin genişliği, yolluk tasarımı, yolluk yüksekliği, kum bağlayıcıları, döküm sıcaklığı, döküm süresi v.b. değişkenler akıcılığı etkiler. Akıcılık deneyi bilinen spiral deneyi ile ölçülür. Mg-Al alaşımlarında akıcılık %50 oranına kadar çoğalır. Mg alaşımının akıcılığı %30 bakır oranına kadar iyidir. Katı çekmesi fazladır (%1,9). Kum kalıptaki çekme metal kalıplara göre daha fazladır. Al ve Cu katılması çekmeyi azaltır. Yolluk ve besleyiciler bu durum göz önüne alınarak yapılmalıdır.

4.4.Magnezyum Alaşımlarının Sınıflandırılması

Magnezyum alaşımları döküm ve katı şekillendirme alaşımları olarak iki grupta incelenebilir. Bu gruplar içerisindeki bazı alaşımlara ısıl işlem de uygulanabilmektedir.

4.4.1.Döküm alaşımları

Döküm yoluyla üretilen magnezyum alaşımları Mg-Al ve Mg-Al-Zn alaşımları olmak üzere iki grupta toplanabilir.

Alüminyum magnezyuma en fazla %7-11 oranında katılır. Bu alaşımlar döküm alaşımı olarak kullanıldıkları gibi, dövme ve haddeleme işlemlerinde de kullanılmaktadır. Döküm sonrası homojenleştirme tavlaması uygulandıktan sonra kullanılırlar. Alüminyum Mg içerisinde eridiği için ısıl işleme de uygun tek döküm alaşımıdır. Kum dökümünde elde edilen mekanik özellikleri;

Döküm Tel Çekme Çekme Dayanımı :16-17 kg/mm² 27-29 kg/mm².

Uzama :%4-5 15-18’dir.

Çinkolu magnezyum alaşımları (Elektron) pek yaygın olmamakla birlikte uçak gövdelerinin (konstrüksiyon) yapımında kullanılmaktadır. İçerisinde %3-9 Al ve %3 Zn bulunur. %6 Al ve %3 Zn + %91 Mg alaşımı 16-20 kg/mm² çekme ve %3-6 uzama değerleri sergiler. Kum dökümünde en çok %9 Al içeren Mg alaşımı kullanılmaktadır.

%9 Al içeren alaşıma %1 Zn ilave edildiğinde akıcılık iyileşir, % uzama azalır (%1-2).

Kokil ve basınçlı döküm yöntemlerinde de kullanılır.

Çinkolu magnezyum alaşımlarına bakır (Cu) da ilave edilebilir. Cu alaşımın iletkenliğini arttırır. Alaşım içerisindeki Al ve Cu toplamı %6’dan az ve %8-12 arasında olacak şekilde iki çeşit hazırlanabilmektedir. Yüksek iletkenliklerinden dolayı motor pistonlarında ve vites kutularının imalatında kullanılmaktadır.

4.4.2.Katı (soğuk) şekillendirme alaşımları

Magnezyum alaşımlarının katı halde şekillendirilmesi pek çok alaşıma göre daha kolay olmakla birlikte, iyi donanıma sahip kuruluşlar ister. Bu gruptaki alaşımların çinko oranı %1’dir. Alüminyum ise %3-7 arasında istenilen özelliğe göre değişir.



%3 Al-%1Zn alaşımı gem ve başlık takımları, ortopedik malzemelerin üretimi vb. alanlarda kullanılır. Dayanımı düşüktür.



%6 Al-%1Zn alaşımı dayanım ve sünekliliği iyidir. Yük altında çalışan parçaların üretiminde kullanılır.



%7 Al-%1Zn alaşımı değişik kuvvetlere maruz kalan parçaların (motor karteri, vantilatör kanatları, vb.) üretiminde kullanılır. Çekme dayanımı 32-35 kg/mm² ve uzaması %8-12’dir.

Bu alaşımlara %0,2-0,3 arasında Mn katmak suretiyle korozyon dayanımı daha da iyileştirilir. Mn oranı %1,5-2,5 arasında olduğunda dayanımda düşme görülür.

4.4.3.Yeni alaşımlar

Yeni teknolojilerle birlikte değişik özellikler sahip malzeme üretimi önem kazanmaktadır. Magnezyum da Cd (%8 Al ve %8 Cd), Ag (%6 Al ve %2,5 Ag), Se(%10 Se ve %1,5Co), Co, Zr (%3-5 Zn ve %0,7 Zr), Ca, Be gibi elementlerle alaşımlandırılmaktadır. Çekme dayanımları 30-40 kg/mm² arasında değişmektedir.

4.5.Magnezyum Alaşımları Dökümcülüğü

Magnezyum alaşımları kum ve metal (Kokil) kalıplara dökülebilmektedir. Ancak, kum kalıplara dökümde bazı hususlara dikkat etmek gerekir. Bunla;

1. Magnezyumun özgül ağırlığının düşük olmasından dolayı, kalıbın dalması için gereken basıncı sağlamak zordur. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak için yolluk ve besleyicilerin boyutları büyük tutulur.

2. Katılaşma sırasında çekme fazla olduğundan dolayı kum sıkılığı az olmalıdır.

3. Çok kolay oksitlendiği için, hava ve kumdaki nemle hemen tepkimeye girer.

Koruyucu flaks kullanılmalı ve kuma özel maddeler (gliserin) ilave edilmelidir.

4.5.1.Kum

Diğer alaşımların dökümünde kullanılan döküm kumları magnezyum alaşımlarında kullanılmaz. Magnezyum kum içerisinde bulunan nemle reaksiyona girer. Bu durum kum kalıp içerisindeki sıvı metalin tamamının yanmasına ve kalıbın boş çıkmasına neden olur. Bu durumu önlemek için;

 Kalıplardaki nem 450 ⁰C sıcaklıkta kurutularak nem tamamen giderilir. Bu durum maliyetin artmasına ve kum ve derecelerin yıpranmasına sebep olur.

Kurutma ile kalıplar sertleşeceğinden, katılaşma sırasındaki çekmeye engel olur.

 Kalıpların yaş iken dökülebilmesi için özel kumlar hazırlanmalıdır. Kumlar, kalıp içerisindeki havanın ve gazların kalıp dışına kolay atmasını sağlamalı, yani gaz geçirgenlikleri yüksek olmalıdır.

İri taneli kumlar tercih edilmekle birlikte, döküm parça yüzeyinin pürüzlülüğü sorun olmaktadır. Kumda gözeneklerin tıkanmasına neden olan tozların bulunmaması ve kumun fazla sıkıştırılmaması gerekir.

Kalıp kumunda nemi olmayan formaldehit reçineler kullanılabilir. % 2-4 kil karışımları kullanılabilir. Örnek olarak;

 % 2-3 kil, %2 kükürt, %2 boraks, %2 gliserin, %2 su ve kalanı silis kumu.

 Aynı karışım 0,15 incelikteki kumlada yapılabilir.

Kalıp kumunun homojen bir karışım olmasına dikkat edilmeli ve karışım havalandırılmalıdır. Koruyucu madde olarak, %3-10 toz kükürt, %10-50 borik asit kullanılmalıdır.

4.5.2.Kalıplama, yolluk sistemi ve döküm

Kalıp kumunun sıkıştırılması bilinen yöntemlerle yapılır. Kalıpta gözeneklerin fazla olması ve katılaşma sırasında meydana gelen çekme ile kumun esneyebilmesi için kum sıkılığının az olması istenir. Yumuşak dövülen kalıplarda kum metalin çekmesi sırasında esneyerek çatlama ve kırılmalara neden olmaz.

1. Metalin özgül ağırlığı düşük olduğu için, kalıptaki basıncı ve beslemesi düşük olacaktır. Bu nedenle yolluklar daha geniş ve daha yüksek yapılmalıdır.

2. Döküm esnasında ısı kaybının olmaması için yolluk geçişleri en aza indirilmelidir. Mümkünse kaynak yolluk kullanılmalıdır.

3. Yolluktaki akışta çalkantı ve çarpmalardan kaçınılmalıdır.

4. Kalıp içerisinde nemlenme meydana gelmemesi için, kalıplar dökümden hemen önce kapatılmalıdır.

5. Soğutucular alkolle karıştırılmış grafit ile boyanmalı ve lamba ile yakılmalıdır.

6. Kalıp ve yolluğa toz kükürt serpilmeli ve döküm çabuk yapılmalıdır.

7. Oksitlenmeyi önlemek için, potanın ağzı yolluk havşasına mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır.

8. Döküm sırasında pota doğrultulmamalı, kalıptan kalıba geçerken eğimi aynı tutulmalıdır.

9. pota dibindeki metal kalıba dökülmemelidir.

10. Her dökümün ardından havşaların yüzeyi toz kükürt veya kuru kumla kapatılmalıdır. Alev almalarda kükürt gazı da kullanılabilir.

4.6.Magnezyum Alaşımlarının Ergitilmesi

Magnezyum, 650 ⁰C sıcaklıkta ergiyen, ergime ısısı 0,28 cal/gr ve gizli ergime ısısı 72 cal/gr olan bir metaldir. Bu değerlerin yüksek olması ergime süresinin de uzamasına neden olur.

4.6.1.Ergitme ocakları

Magnezyum alaşımlarının ergitilmesinde potalı ocaklar kullanılmaktadır. Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde kullanılan potalı ocaklar magnezyum alaşımlarının ergitilmesinde de kullanılmaktadır. Genellikle elektrikli ve sıvı yakıtlı ocaklar kullanılmaktadır. Bu ocakların dışında katı ve gaz yakıtla çalışan ocaklar da kullanılabilmektedir. Şekil 4.1’de alüminyum, magnezyum, çinko v.b. alaşımların ergitilmesinde kullanılan ve sıvı yakıtla çalışan metal potalı bir ocak görülmektedir.

Şekilde, donanımdan gelen yakıt brülörden çıkarak yanar. Alevler metal pota etrafında dönerek potanın ısıtılmasını sağlar. Yanma sonucu açığa çıkan gazlar ocağın üst kısmındaki bacadan dışarı atılır. Bu tür ocaklarda alevin sıvı metalle temas etmemesi için potanın üst kısmı bir kapak (plaka) ile kapatılmıştır. Sıcaklık yeterince yükseldiğinde veya metal ergime ısısını aldığında ergir. Ocağın üst tarafında bulunan kola sıcaklığı kontrol eden cihazlar bağlanmaktadır. Bu tip ocaklarda sıvı metal sızıntısına karşı ocağın alt tarafında tahliye kanalı bulunur.

Şekil 4.1 Metal potalı yer ocağı.

4.6.2.Potalar

Magnezyum alaşımlarının ergitilmesinde genellikle sac veya dökme demir potalar kullanılmaktadır. SiC ve grafit potalarda kullanılabilmektedir. Ancak, sıvı metalin bu potalarla etkileşime girebilmektedir.

4.6.3.Kullanılan flakslar

Magnezyum alaşımlarının dökümünde koruyucu flaks kullanılması zorunludur. Bu bile çoğu zaman yeterli gelmemektedir. Bunun için pota veya ocak içerisinde koruyucu bir atmosfer oluşturulması gerekir.

Magnezyum oksijen, karbondioksit, su buharı, azot v.b. gazlardan reaksiyona girmektedir. Açık ergitmelerde sıvı metalin her an tutuşma ve metalin tamamen yanması tehlikesi vardır. Ani etkileşimlerde patlama tehlikesi de vardır. Tekrar ergitmeler bu tehlikeyi daha da arttırmaktadır.

Sanayide magnezyum ve alaşımlarının ergitilmesinde yukarıda sıralanan olumsuzlukları engellemek için flakslar kullanılmaktadır. Flakslar, sıvı metale gaz girişine ve sıvı metalin oksitlenmesine engel olurlar. Havasız bir ortamda ergitme düşünülse de bu işlem çok zordur. Özel vakumlu ergitme ocaklarıyla ergitme işlemi gerçekleştirilebilir.

Bir magnezyum flaksında;

1. Ergime derecesi metalden düşük olmalı, 2. Sıcaklık sabit kalmalı,

3. Sıvı halde bir yüzey gerilimi oluşturabilmeli ve bu şekilde sıvı metalin korumasına katkı sağlamalı. Flaks, alaşımdan hafif olduğunda örtü görevi yapabilmeli, ağır olduğunda sıvı metali tamamen sarabilmeli,

4. sıvı metalin içine karışarak temizleme işlemine yardımcı olabilmeli, 5. döküm sırasında sıvı metalle birlikte kalıp içerisine girmemelidir.

Koruyucu flakslar iki şekilde kullanılır:

1-Koruyucu flaks ergitilecek alaşımın %50’si kadar potaya konulur. Çok iyi koruma yaparken, flaksın kalıp içerisine sürüklenmesi tehlikesi vardır. Bu yöntemde çok fazla

flaks kullanıldığı için pahalı bir yöntemdir. %60 MgCl2 ve %40 NaCl’den oluşan flaks cürufları tutar ve birçok defa kullanılabilir. Bu bir Amerikan metodudur.

2-Bu yöntemde birinci yönteme göre daha az flaks kullanılır. Önce bir kat flaks konulur. Diğer bir katman döküm sırasında oluşturulur. Döküm için pota ağzındaki flaks kırılır ve temizleme işleminden sonra döküm gerçekleştirilir.

Ergitmede kullanılan koruma flaksı: %60 MgCl2 ve %40 NaCl metal ağırlığının

%6-10’u arasında katılır.

Temizleme flaksı: %60 MgCl2 ve %40 MgF2 kullanılır.

Dökümde kullanılan koruma flaksı: %15 borik asit ve %85 sud (pişirilmiş) borattır (tuz). Borik asit, elementel borun bir oksi-asidi olup, formülü H BO’dur. Gliserin gibi belirli polialkollerle reaksiyona girer ve asidik çelat kompleksleri (karmaşık yapılı molekül türleri) verir. Metal oksitlerle eritildiği zaman gerçek metal iyonlarını karakterize eden oldukça renkli camsı boratları verir. Bu olay metal iyonlarının analizinde kullanılır.

4.6.4.Ergitme ve döküm

Ergitme işlemi genellikle üzeri açık metal potalarda gerçekleştirilir. Her durumda nem ve açık atmosferden sakınılmak gerekir.

1. Metal pota ısıtılarak nemden tamamen arındırılır.

2. Potaya koruyucu flaks konularak eritilir. Flaks sıcaklığı 700-720 ⁰C’ye yükseltilir.

3. Eriyen flaksın içine magnezyum ve alaşımı azar azar ilave edilir. Ergitilme işleminde flaks içerisine konulan metalin oksitlenmesini engellemek için, bir bara yardımı ile flaks içine bastırılarak yavaş bir şekilde karıştırılır.

4. Metalin tamamı ergidiğinde ve metal sıcaklığı 710 ⁰C sıcaklığına geldiğinde koruyucu flaksın içine temizleme flaksı da katılır.

5. Temizleme flaksı katıldıktan yaklaşık on dakika sonra yavaş bir karıştırma yapılır.

6. Metalin yüzeyinde biriken cüruflar temizlenir ve koruma flaksı tekrar kalınlaştırılır.

8. Flaks yüzeyde bir karman oluşturduğunda ve döküm sıcaklığına ulaşıldığında, pota ağzındaki flaks kırılarak döküm işlemine geçilir.

9. Döküm sırasında flaksın sıvı metalle beraber kalıp içerisine sürüklenmesi engellenmelidir.

10. Sıvı metal pota ve yolluk arasında akarken havadan nem almamalıdır.

Bunun için ortamda hava akımı olmamalı, döküm yüksekliği azaltılmalı ve yolluk yüzeyi kükürtle kaplanmalıdır.

11. Kalıbın geçirgenliği yüksek ve katılaşma sırasında çekmenin sorun oluşturmaması için kum sıkılığı mümkün olduğunca az olmalıdır.

12. Kalıbın daha çabuk dolması için yollukların geniş olarak ayarlanmalı ve döküm mümkün olduğunca çabuk olmalıdır.

13. Döküm sırasında nemden kaynaklanan alevlenmeler sırasında yüzeye kükürt ve borik asit serpilmelidir.

14. Kalıp dolduktan hemen sonra yüzeyin hava ile teması kesilmelidir.

4.7.Magnezyum Alaşımlarının Hazırlanması

Magnezyum alaşımları koruyucu flaks altında hazırlanır. Bu özelliğinden dolayı sıcaklık yükselmesi sorun oluşturmaz.

 Çinko, saf olarak, ergimiş magnezyum içerisine doğrudan katılır.

 Bakır, alüminyumla yaptığı bir ön alaşımla sıvı metal içerisine katılır.

 Alüminyum, saf olarak katılabilir. Ergime derecelerinin birbirine yakın olması işlemi kolaylaştırır. Alüminyum, koruyucu flaks altına rahatlıkla ilave edilebilir.

4.8.Magnezyum Dökümündeki Özel Hatalar

Diğer alaşımlardaki döküm hataları, magnezyum alaşımları için de söz konusudur.

Bu hatalara ilave olarak şu hatalar da meydana gelebilmektedir.

 Döküm parça yüzeylerinde küçük gözenekler meydana gelebilir. Bu gözenekler kalıp kumundan çıkan gazlar ve yanan maddelerden oluşur. Fazla kükürt kullanımı bu hatanın oluşma sebebi olabilir. Çözüm: Kalıp kumu değiştirilmelidir.

 Ergitmede meydana gelen ince magnezyum oksit tabakası, sıvı metalin akışını engeller. Yavaş akış soğuk birleşmelere sebep olur. Çözüm: Yolluk sistemi yeniden düzenlenmelidir.

 Döküm parça yüzeylerinde kararmış bölgeler görülebilir. Bunlar yolluk sisteminde de görülebilmektedir. Sebebi köşelerde sıkışan havadır. Çözüm:

kum sıkılığını kontrol etmek gerekir.

5.ÇİNKO (TUTYA) VE KALAY-KURŞUN ALAŞIMLARI

5.1.Çinko Üretimi

Çok eski çağlardan bu yana bilinen bir elementtir. Çin ve Hindistan’da üretilen çinko Hint kalayı olarak Avrupa’ya satılıyordu. Romalılar zamanında çinko oksidi bakırla beraber ergitilerek pirinç alaşımı yapılmıştır.

Çinko, 419,4 ⁰C sıcaklıkta ergiyen, özgül ağırlığı 7,14 gr/cm³, parlak mavimsi renkte, sert bir metaldir. Oda sıcaklığında kırılgandır. 100-150 ⁰C sıcaklık aralığında yumuşak iken 250 ⁰C sıcaklıkta tekrar kırılgan hale geçer. Atmosferik korozyona dayanıklıdır. 907 ⁰C’de buharlaşma özelliğine sahip olduğundan ergitmede, alaşımlamada ve dökümünde dikkatli olunmalıdır.

Çinko, kalay ve kurşun pek çok alaşıma girmektedirler. Alaşım elementi olmanın dışında diğer elementleri bünyesine alıp ana metal olarak alaşım oluşturmaktadırlar.

Özgül ağırlıkları yüksek olduğundan ağır alaşımlar da denilir. Sanayinin pek çok dalında kullanım alanına sahiptirler.

Çinko içerisine bakır, alüminyum, magnezyum, manganez, v.b. elementler katılarak çinko alaşımları elde edilir. Ana elementi çinko olan alaşımlar zamak olarak adlandırılırlar. Kalay ve kurşun, antimon ve bakırla alaşımlandırılarak yatak alaşımları üretilir. Kalay ve kurşunun ikili alaşımı lehim işlerinde kullanılır. Matbaa işlerinde kullanılan alaşımlarda kalay ve kurşun karışımından elde edilir. Ayrıca çinko, galvanizleme işleminde, kuru pil yapımında ve boyacılıkta kullanılır. Genellikle alaşım elementi olarak kullanılır. Çekmesi az ve işlenebilirlikleri kolay olduğu için madeni model yapımında da kullanılırlar.

Çinko çok aktif bir element olduğu için doğada saf olarak (serbest olarak) bulunmaz, bileşik halindedir. En önemli filizleri çinko bandı (sphalerite (Blend veya Çinkoblend)) (ZnS), kalamin (hemimorfit) Zn2SİO4.H2O bileşiğindendir, zinkit (ZnO), smitsonit ZnCO3 bileşiğindendir, franklinit çinko manganez ve demir oksitten meydana gelen, nadir olarak bulunan karmaşık bir filizdir ve willemit kalamin’in su

bulundurmayan cinsidir ve Zn2SiO4 bileşiğindendir. Bu filizlerden çinko elde edilmesinde iki yöntem kullanılır; 1-İndirgeme yöntemi, 2-Elektroliz yöntemi.

5.1.1.İndirgeme Yöntemi

Doğada bulunan çinko filizleri genellikle sülfürlü veya karbonatlıdır. Bunların öncelikle çinko okside dönüştürülmesi gerekir. Madenlerden çıkarılan filizler bakırda olduğu gibi önce ayıklama işlemine tabi tutularak zenginleştirilir. Daha sonra kükürtlü filizler kavrulma işlemine tabi tutulur. (2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2) Karbonatlı filizler ise ısıtılarak ZnCO3 ZnO + CO2 olarak çinko oksithaline getirilirler.

Çinko oksidin indirgenmesinde şekil.5.1’de görülen ocaklar kullanılır. Muffel olarak adlandırılan bu ocaklara 40 kg kadar ZnO alabilen, ısıya dayanıklı gereçten yapılmış ve hava almayan çok sayıda karni odaları yerleştirilmiştir. Her karninin ağzına çanak şeklinde birer yoğunlaştırıcı bağlanmıştır. Bunlarında ucunda ocaktan dışarıya çıkan çinko tozu toplama kapları bulunur. Karnilerin içerisine kok tozu ile ZnO konulur.

Ocak gaz yakacaklıdır ve 1100-1300 ⁰C sıcaklığa ısıtılırsa çinko oksit indirgenerek Zn’ye (ZnO + C veya CO Zn+CO veya CO2) dönüşür. Çinko bu işlem sıcaklığında buhar halindedir. Çinko buharı yoğunlaştırılarak toplama kaplarında sıvı olarak bekletilir.

Şekil.5.1.Muffel ocağı.

Elde edilen bu ham çinko %97-98 oranında çinko içerir. Ham çinkonun içinde kurşun, demir, kadmiyum ve arsenik bulunur. Çinko tekrardan damıtma yoluyla saflaştırma işlemine tabi tutulur.

5.1.2.Elektroliz Yöntemi

Bu yöntemde kavrulmuş çinko blandı (ZnS) veya kızdırılmış kaleminin sülfürik asit (H2SO4) ile karıştırma işleminden elde edilen çinko sülfat elektroliz edilir. Elektroliz işleminde kurşun anot, alüminyum da katot elektrotlar olarak kullanılır. Çinko alüminyum üzerinde toplanır. Her 24 saatte bir katot alüminyum üzerindeki çinkolar alınarak ergitilir. Çinkonun kolay ayrışabilmesi için, çinko sülfat çözeltisinin çok saf olması gerekir. Elektroliz işleminden elde edilen çinko 599,99 saflığındadır.

5.2.Kalay Üretimi

Kalay ilk çağlardan beri bilinen bir elementtir. En çok bakırla elde edilen tunç alaşımı bilinen en eski kalay alaşımıdır. Özgül ağırlığı 7,28 gr/cm³, ergime derecesi 232 ⁰C olan kalay gümüş beyazı renkte parlak bir metaldir. Havadan ve sudan etkilenmez.

Çok ince levhalar haline getirilebilir. Çubuk halinde elde edilen kalayın büküldüğünde kristal tanelerin birbirine sürtünmesinden dolayı çıkarttığı çıtırtı belirgin bir özelliğidir.

En önemli filizi ”kasiterit tir. Kalay üretimi dört aşamadan meydana gelir:

a) Ayıklama : Bakırda olduğu gibi kalay filizi de kırıldıktan sonra su akımında bırakılır. Bu sayede filiz %50-70 zenginleştirilir.

b) Kavurma : Ayıklanan kalay filizi kasiterit içinde bulunan kükürt, arsenik, antimuan ve bizmut gibi elementlerden arındırılır.

c) Ergitme : Yabancı maddelerden önemli bir kısmı arındırılan kalay oksit, dik ocaklarda veya alev ocaklarında kömürle indirgenerek ham kalay haline getirilir.

SnO2 + C  Sn + 2CO

d) Saflaştırma : Ham kalay ergitme veya elektroliz yöntemleri ile %99,98 saflığındaki kalaya dönüştürülür.

5.3.Kurşun Üretimi

Özgül ağırlığı 11,34 gr/cm³, ergime derecesi 327 ⁰C olan kalay gri renkte parlak, yumuşak ve ağır bir metaldir. Korozyon dayanımı iyidir. Havada yüzeyinde oluşan tabaka dış etkenlere karşı korur. Doğada bulunan en önemli filizi “galen”dir. Galen kükürtlü (PbS) bir filizdir. Parlak grafit renginde ve küçük kristaller şeklindedir. Filizin içerisinde gümüş, bakır, demir, arsenik, v.b. elementler bulunur.

Kurşun filizine de ayıklama işlemi uygulandıktan sonra, toz halindeki filizler sinterlenirler. Sinterleme işleminden sonra “kurşun water caketi” denilen dik ocaklarda kokla ergitilerek ham kurşun haline getirilir. Ham kurşun ergitilerek veya elektroliz yolu ile %99,9 saflığına getirilir.

Kurşun saç ve boru yapımında, akü plakalarında, saçma ve mermi çekirdeklerinde, yumuşak lehim yapımında kullanılır. Bronzların içerisine alaşım elementi olarak katılır ve yatak alaşımlarında kullanılır.

5.4.Çinko (Tutya) Alaşımları

Ana metali çinko olan dökümlere çinko alaşımları adı verilir. Bu alaşımlar genellikle kokil ve basınçlı döküm yöntemleriyle üretilirler. Özellikle basınçlı döküm yönteminde küçük parçaların üretiminde kullanılırlar.

Çinko alaşımlarının ısıl iletkenlikleri iyidir. Korozyon dirençleri zayıftır. Korozyona karşı korumak için yüzeyleri nikel ve kromla kaplanabilirler. Çinko alaşımları Zamak ve A.Z. Alaşımları olarak iki başlık altında incelenebilir:

5.4.1.Zamak alaşımları

Bu alaşımlar alüminyum, magnezyum ve bakır içerirler. Dar katılaşma aralığına (386- 380 ⁰C) sahiptirler ve akıcılıkları çok iyidir.

5.4.1.1.Zamak 2 alaşımı

Özgül ağırlığı 6,9 gr/cm³ olan bu alaşımın bileşimi %4 Al, %2,5 Cu ve %0,03 Mg’dan

yöntemine göre farklılık gösterse de çok iyidir. Çekme dayanımı, kokil dökümde 23- 27 kg/mm² iken, basınçlı dökümde bu değerler 28-33 kg/mm² olur. Basınçlı dökümde

%uzama değerleri de artmaktadır.

5.4.1.2.Zamak 5 alaşımı

Özgül ağırlığı 6,8 gr/cm³ olan bu alaşımın bileşimi %4 Al, %0,5-1 Cu ve %0,03 Mg’dan oluşur. Kum, kokil ve basınçlı döküme elverişlidir. Zamak 2’ye göre daha fazla tercih edilir. Mekanik özellikleri iyidir. Sıcak halde haddelemeye ve tel çekmeye elverişlidir. Makinelerin hareketli kısımların yataklarında kullanılır. Çekme dayanımı;

kum dökümde : 18-24 kg/mm², kokil dökümde : 22-25 kg/mm², basınçlı dökümde : 24-29 kg/mm², tel çekmede : 37-42 kg/mm² olur.

Bu alaşımın tel çekme işleminden sonra %uzama değeri çok yüksektir.

5.4.1.3.Zamak beta alaşımı

Mekanik özelliklerinin iyi olmasının yanında en önemli özelliği darbe dayanımının yüksek olmasıdır. Akıcılığı zamak 5’e göre daha azdır. Yatak ve otomobil parçalarının yapımında kullanılır. Alaşımın bileşiminde %10 Al, %0,6-1 Cu ve %0,03 Mg bulunur. Tel çekme ile çekme dayanımı 40-46 kg/mm²’ ve uzama değeri % 8-12 arasındadır.

5.4.1.4.Zamak lamda alaşımı

Genellikle elektrik tellerinin üretiminde kullanılır. Döküme elverişli bir alaşımdır.

Mekanik özellikleri iyidir. Bileşiminde %0,8 Al, %0,4 Cu ve %0,02 Mg bulunur. Çekme dayanımı;

kum dökümde : 11-13 kg/mm², kokil dökümde : 14-20 kg/mm², tel çekmede : 20-24 kg/mm², haddelemede : 20-30 kg/mm² olur.

5.4.2.AZ alaşımları

AZ alaşımları sanayide daha çok yarı mamul (çubuk, bant, boru, profil v.b.) olarak bulunur.

5.4.2.1.AZ1 alaşımları

Boru yapımında ve hadde işlerinde kullanılan yumuşak bir alaşımdır. Dökümü kolaydır. Bileşiminde %1 Cu, %0-0,5 Mn bulunur. Haddeleme sonrası çekme dayanımı 25-33 kg/mm²’dir.

5.4.2.2.AZ2 alaşımları

Genellikle hadde işlerinde kullanılan bu alaşım döküme de elverişlidir. Basınçlı dökümde kullanılabilirse de, bünyesinde demiri erittiği için metal kalıplara dökümü tavsiye edilmemektedir. Bileşiminde %0-0,1 Al, %2 Cu ve %0-0,3 Mg bulunur.

Haddeleme sonrası çekme dayanımı 29-35 kg/mm² ve tel çekme sonrası 30-33 kg/mm²’dir.

5.4.2.3.AZ3 alaşımları

Otomatik tezgahlarda küçük parçaların üretiminde kullanılır. Bileşiminde %0-0,2 Al,

%3-5 Cu, %0,1-0,3 Bi, %0,1-0,3 Mn, %0,5-0,8 Pb, %0-0,1 Th (toryum) bulunur. Tel çekme sonrası çekme dayanımı 30-36 kg/mm² arasındadır.

5.5.Çinko Alaşımlarının Ergitilmesi ve Dökümü

Çinko alaşımları özel durumlar hariç diğer alaşımların ergitildiği ocaklarda ergitilir.

Düşük ergime sıcaklığından dolayı kolay ergitilir. Üretim miktarına göre çeşitli potalar ergitmede kullanılır.

 Ergitmede metal alev ve gazlardan korunmalıdır.

 İlave metal ve malzemelerin iyi kontrol edilmesi gerekir.

 Çinko pota içerisine 20-25 kg.lık külçeler olarak konulur.

 Çinkoya bakır, %20 bakırlı Al-Cu ön alaşımı olarak katılır. Ergitmede önce Al-Cu ön alaşımı ergitilir. Daha sonra çinko, azar azar ön aşlımın içine katılır.

Homojenliği sağlamak için 400 dev/dk.lık hıza sahip karıştırma cihazı kullanılır.

 Hurda ve döküm artığı çinkonun ergitilmesinde asal gazlarla iyi bir temizleme işlemi yapılmalıdır.

 Döküm sıcaklığı metalin düşük buharlaşma sıcaklığından dolayı sürekli kontrol edilmelidir.

5.4.Yatak Alaşımları

Mil ve kızak yataklarında kullanılırlar. Çalışan makinelerin bu kısımları basınca, aşınmaya karşı dayanıklı ve uyumlu çalışan yatak alaşımları ile kaplanır. Yatak alaşımları yumuşak ana matris içerisinde çökelen sert kristallerden oluşan bir Mikro- yapıya sahiptir. Yumuşak matris mil üzerine sürtünerek milin şeklini alır. Böylece yükün yüzeye eşit olarak dağılmasını sağlar. Yatağın şeklini ve aşınmasını matris içerisinde sert ve dayanıklı Mikro-yapıya sahip çökelmiş fazlar sağlarlar. Alaşımda yumuşak matris kalay ve kurşundan, sert ve dayanıklı fazları ise antimon (Sb) ve bakır-kalay bileşiği (Cu3Sn) oluşturur. Genellikle kurşun, kalay, bakır ve antimondan oluşan alaşımların ergime dereceleri düşük olur. Millerin çalışmasında oluşan aşırı ısınmalarda, yatak alaşımları kısmen ergiyerek milin bozulmasını engellerler.

Çok değişik oranlarda değişik amaçlar için üretilen yatak alaşımları mevcuttur. Yatak alaşımlarında kalay miktarı arttıkça değeri de artar. Çeşitli yatak alaşımlarının bileşimleri %15-80 Sn, %2-79 Pb, %10-15 Sb, %1,5-15 Cu değerleri arasında değişen aralıklardadır.

Örnekler:

%83 Sn, %11 Sb, %6 Cu Fransa’da lokomotif yataklarında kullanılır.

%85 Pb, %5 Sn, %10 Sb, Fransa’da vagon yataklarında kullanılır.

%80 Pb, %20 Sb, piston kolu yataklarında kullanılan bir alaşımdır.

%80 Pb, %12 Sn, %8 Sb, Amerikan demiryolları alaşımıdır.

%89 Sn, %4 Pb, %7 Sb, babid diye adlandırılan İngiliz demir yolları alaşımıdır. Sıcak yerlerde ve basınç altındaki yataklarda kullanılır.

%70 Cu, %25 Pb, %5 Sn ana metali bakır olan kurşunlu bronzdur.

%83,4 Sn, %11,1 Sb, %5,5 Cu ana metali kalay olan kurşunsuz bir yatak alaşımıdır.

Bilye yataklarında kullanılır.

Yatak alaşımlarının sertlikleri 28-35 BSD arasındadır. Bakır alaşımın sertliğini artırırken, akıcılığını düşürür. Kurşun ergime sıcaklığını düşürürken, özgül ağırlığını arttırır. Yatak alaşımlarının ergime sıcaklığı 300-500 ⁰C arasında değişirken, döküm sıcaklığı 360-600 ⁰C arasında değişir. Ergime kayıpları %3-4 arasındadır. Alaşımlar yatakların içine dökülürken, yataklar 150-200 ⁰C, kokil kalıba dökümlerde kalıp 500

0C’ye kadar ısıtılır.

5.5.Metal Model Alaşımları

Metal modellerin ve dökümcü plak modellerinin bir kısmı yatak alaşımlarından yapılmaktadır. Basınç dayanımlarının yüksek, katı çekmeleri azdır. İşlenebilirliği kolaydır.

Metal model üretiminde ağaç modele çift çekme payı verilir. Birinci çekme metal modelin üretileceği alaşımın çekmesi, ikincisi döküm alaşımının çekmesidir. Metal modelin çekmesi ne kadar az olursa modelde meydana gelebilecek çekme hataları ve şekil bozuklukları o kadar az olur.

Örnekler:

1. %87 Pb, %13 Sn

2. %42 Pb, %42 Sn, %16 Sb 3. %78 Sn, %16 Sb, %9 Cu,

4. %40 Zn, %30 Sn, %10 Pb, %20 Sb, 5. %92 Sn, %8Sb,

6. %57 Sn, %34 Pb, %9 Sb,

7. %50 Zn, %44 Sn, %4 Sb, %2 Cu, 8. %84 Pb, %16 Sb,

9. %65 Pb, %5 Sn, %15 Sb, %15 Bi, 10. %75 Pb, %16,7 Sb, %8,3 Bi,

Bu alaşımlardan çekmesi en az olanlar son ikisidir. Bakırlı (3 ve 7) olan alaşımlar daha dayanıklıdır. En sert alaşım 4 numaralı bileşime sahip olandır. Metal model alaşımının hazırlanmasında öncelikle yüksek ergime sıcaklığına sahip metal ergitilir.

Antimon

Alm. Antimon, Fr. Antimoine, İng Antimony. Kimyada Sb formülüyle gösterilen bir element. Tabiatta mineraller halinde bulunur. Çok eskiden beri bilinen bir elementtir.

Atom numarası 51 ve atom ağırlığı 121,75dir. Yoğunluğu 4,6 gr/cm^3’tür. Periyodik cetvelde 5A grubunda bulunur. Kimyasal olarak daha ziyade metalik özelliklere sahipse de metallere benzemeyen bazı davranışları da vardır. Dört çeşit allotropu mevcuttur.

1. En çok bilineni ve en kararlı olanı, kristal halinde olup kırılgan, gümüş renginde metaldir. Erime noktası 630 ve kaynama noktası 1380 ⁰C’dir. Özgül ağırlığı 6,7 gr/cm^3’tür.

2. Gri antimon, oda sıcaklığında kararlıdır.

3.Sarı antimon, Sb4 şeklindedir -90 ⁰C de kararlıdır.

4. Siyah antimon, antimon triklorürün elektrolizinden elde edilir. Hafif bir darbe ile patlar ve gri antimona dönüşür.

Bulunuşu:

Antimon mineralleri dünyada geniş bir alana yayılmış olarak bulunur. Türkiye, Çin, ABD, Çekoslovakya Avusturya, Yugoslavya, Meksika, Kanada, Kuzey Afrika ve Bolivya antimon üreticisidir.

Stibnit (Antimon sülfür Sb2S3), kermesit (2Sb2S3. Sb2O3) antimon kaynağı olarak en önemli filizlerdir. Antimonun diğer filizleri (mineralleri) antimon oksit ve antimon oksi sülfürdür.

Elde edilişi:

Antimon Sb2S3‘ün demir parçaları ile eritilmesinden elde edilir. Yüksek kalitedeki antimon elektrolizle elde edilir.

Bileşikleri:

Antimon, bileşiklerinde -3, +3, +5 değerliklerini alabilir. Metal antimon havada kavrulursa Sb2O3 (antimon trioksit) meydana gelir. Antimon trioksit amfoterdir. Bu yüzden asit ve bazlarla reaksiyon verir. Sb2O4 (antimon tetraoksit) ise asit oksittir ve bazlarla reaksiyon verir. Antimon pentaoksit (Sb2O5) suda az çözünür. Fakat bazda

Kullanıldığı yerler:

Antimon alaşımlarda kullanılır. Kalay, kurşun gibi yumuşak metaller antimon ile sert alaşımlar verir. % 6-8 arasında antimon ihtiva eden kurşun alaşımları sert ve aside dayanıklıdır. Sülfat asidi etki etmez. Bu alaşımlardan batarya (akümülatör) plakları, matbaa harfleri yapılır. Ayrıca sezyumla beraber katot lambaları yapımında ve kızılaltı ışınları bulucusu olarak kullanılan fotosellerin üretiminde kullanılır. Oksitleri ise, saydam olmayan sır yapımında, cam ve seramiklere renk vermede kullanılır.

Antimonun bileşiklerinden antimon sülfür cephane ve kibrit yapımında, antimon trioksit ile antimon triklorür aleve dayanıklı kumaş üretiminde, gene antimon trioksit hem pigment hem de yanmayı yavaşlatan eleman olarak boyalarda ve plastiklerde kullanılır. Boyalarda pigment olarak kullanılan birçok antimon bileşiği vardır; organik tuzlarından antimon-potasyum tartarat dokuma sanayinde boya sabitleştirici, tıpta da balgam söktürücü ve kusturucu olarak kullanılır. Yine antimonun bazı organik bileşikleri de çeşitli tropikal hastalıkların tedavisinde kullanılır.

Antimon zehirlenmesi:

Ağız veya teneffüs yoluyla alınan bazı antimon bileşiklerinin vücut dokuları ve fonksiyonları üzerindeki zararlı etkileri. Antimon zehirlenmesinin belirtileri arsenik zehirlenmesininkine benzer. Antimon zehirlenmesi, iyi emaye kaplanmamış paketler içinde satışa sunulan ve emaye kaplamadan çözünen antimon oksitle karışmış olan asitli meyve sularının içilmesiyle ortaya çıkar. Solucan ve mantar hastalıklarının tedavisinde ve kusturucu olarak kullanılan ilaçların arka arkaya alınması da zehirlenmeye yol açabilir. Buna mukabil antimonun sanayideki kullanımı, antimon bileşikleriyle çalışan iş yerlerindeki ağır zehirlenme olayları ile bağlantılı görülmemektedir.

5.6.Kalay-Kurşun Alaşımları

Genel olarak kalay-kurşun alaşımları lehim alaşımları olarak bilinirler. Kalay-kurşun alaşımlarının ikili faz diyagramı şekil5.2’de verilmiştir.

Şekil 5.2. Kalay-kurşun alaşımının faz diyagramı.

Kurşun ve kalay yatak alaşımlarından başka değişik alaşımlarda da kullanılırlar.

Bunlar 1-Lehim alaşımları, 2-Harf alaşımları, 3-Düşük ergime sıcaklığına sahip alaşımlar ve 4-Diğer alaşımlar olarak dört başlıkta toplanabilir.

5.6.1.Lehim alaşımları

Kalay-kurşun lehim alaşımları yumuşak lehim olarak adlandırılırlar. Kurşun 327 ⁰C, kalay 232 ⁰C sıcaklıkta ergirler.

%60 Sn ve %40 Pb bileşimine sahip alaşım 188 ⁰C sıcaklıkta ergir. Elektronik devrelerinde bakır ve pirinç parçaların birleştirilmesinde kullanılır.

%50 Sn ve %50 Pb bileşimine sahip alaşım 215 ⁰C sıcaklıkta ergir. Pirinç, bakır, teneke, konserve kutuları ile elektrik ve havagazı sayaçlarının lehim işlerinde kullanılır.

%90 Sn ve %10 Pb bileşimine sahip alaşım 228 ⁰C sıcaklıkta ergir. Bu alaşım özellikle gıda maddelerinin ambalajlanmasında kullanılan kutuların lehimlenmesinde kullanılır.

%67 Pb ve %33 Sn bileşimine sahip alaşım 250 ⁰C sıcaklıkta ergir. Çinko ve çinko kaplı sacların lehimlenmesinde kullanılırlar.

%70 Pb ve %30 Sn bileşimine sahip alaşım 255 ⁰C sıcaklıkta ergir. Kaba tenekelerin lehimlenmesinde kullanılırlar.

%75 Pb ve %25 Sn bileşimine sahip alaşım 268 ⁰C sıcaklıkta ergir. Alevle (oksi- asetilen) ile ergitilirler. Havya ile ergitilemezler.

%38,1 Pb ve %61,9 Sn bileşimine sahip alaşım 183,3 ⁰C sıcaklıkta ergir.

5.6.2.Harf alaşımları

Matbaa işlerinde kullanılan harf ve kalıpların yapımında kullanılan alaşımlardır. Kalay ve kurşuna antimon karıştırılarak elde edilir. Antimon alaşıma sertlik ile basma ve aşınma dayanımı kazandırır.