MMT113 Endüstriyel Malzemeler 5 Metaller, Bakır ve Magnezyum Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2013-2014 Güz Yarıyılı
Cu Copper 29 Bakır 2
Dünyada madenden bakır üretimi, Milyon ton Yıl Dünyada madenden bakır üretimi Kaynak: Schlesinger, 2011 3
Yararlanılan özellik Toplam kullanım % Elektriksel iletkenlik 61 Korozyon dayanımı 20 Isıl iletkenlik 11 Mekanik ve yapısal özellikler 6 Estetik 2 Uygulama Toplam kullanım % İnşaat 40 Elektrik ve elektronik ürünler 25 Endüstriyel makina ve ekipmanlar 14 Taşıt ekipmanları 11 Tüketici ürünleri 10 Bakırın kullanım alanları Kaynak: Davenport, 2002 4
Soğutma ve klima Elektronik Elektrik Valfler Kaynak makinesi parçaları Müzik enstrümanları 5 Bakır ürünler
Kalkopirit Kalkosin Malakit Bakır mineralleri Kaynak: Davenport, 2002 6
Bakır Yatakları 7
Bakır cevheri Konsantre Cu (%25Cu) Reverber fırını Mat (%60 Cu) Konverter fırını Blister Cu (%98,5 Cu) Rafinasyon fırını Rafine Cu (%99,5 Cu) Elektrolitik rafinasyon Katot Cu (min. %99,95 Cu) İngot, tel, vb. Kaynak: Asm Handbook, Volume 2, 1990 8 Pirometalurjik olarak bakır eldesi
Pirometalurjik olarak bakır eldesi Kaynak: Schlesinger, 2011 9
1. Saf bakır (kalıntı elementler P, Li, Ca ve B) 2. Alaşımlı bakır (en az % 99 bakır) 3. Bronzlar Bakır-Kalay bronzları Bakır-Aluminyum bronzları Bakır-Silisyum bronzları Bakır-Berilyum bronzları 4. Pirinç Bakır-Çinko alaşımları (Pirinçler) Bakır-Kurşun alaşımlar (Pirinç alaşımları) Kalay veya Aluminyum ilaveli pirinçler (Cu-Zn-X) 5. Cu-Ni Kupronikel (Cu-Ni) Nikel gümüşü (Cu-Ni-Zn) Bakır ve bakır alaşımları 10
Saf bakır Kaynak: CDA 11
1. Saf Bakır Gümüşten sonra en iyi ikinci elektriksel iletkendir. Bununla birlikte en düşük miktarlarda bile yabancı atom bulunması iletkenliği oldukça etkiler. Elektriksel iletkenlik, m/wmm 2 Kütle % Saf bakır 12
2 Alaşımlı bakır ( %99 Cu) Mekanik özellikleri artırmak için katılan elementler: Ag: Yumuşama sıcaklığını artırır, sürünme mukavemetini yükseltir. Be, Cr, Zr: sertleştirme, iyi iletkenlik ve şekillendirebilirlik. (kaynak elektrotları) Cd: statik ve dinamik yükler altın daha yüksek mukavemet İşlenebilirliği artıran elementler (Otomat bakırı) Te: düşük çözünürlük, Cu2Te olarak çökelir (yaklaşık 0.5% Te) Pb: çözünürlük yok, küçük damlacıklar halinde yayılmıştır ve küçük boylu talaş oluşmasını sağlar. Alaşımlı bakır 13
3 Bakır alaşımları (maks. % 99 Cu) Cu-Sn-alaşımları (Bronz) özellikler kombinasyonu/fiyat; yüksek mukavemet (180-520 MPa), yüksek düktilite ve yüksek korozyon direnci. Sn miktarı arttıkça akma mukavemeti artar. % 5 Sn miktarında maksimum uzama. Bazı alaşımlarda mükemmel yay ve kayma özellikleri. http://savurmabronz.com/ Bakır alaşımları 14
3 Bakır alaşımları (maks. % 99 Cu) Cu-Zn alaşımları (Pirinç) Tanım olarak % 50 den fazla Cu içeren Cu-Zn alaşımlarıdır. α Pirinci soğuk şekillendirebilirlik yüksek, işlenebilirlik düşük Çinko miktarı - Akma mukavemeti ve pekleşme En yüksek uzama değeri @ 30% Zn β Pirinci İşlenebilirlik yüksek, soğuk şekillendirebilirlik düşük % 3 Pb alaşımlama ile işlenebilirlik daha da yükselir (otomat pirinci) korozyon dayanımı Cu gibidir, % 20 den fazla Zn ile alaşımlanırsa korozyon dayanımı düşer. Diğer pirinçler Cu-Zn sistemine dayanan alaşımlar; Al, Sn, Si, Pb, Fe, Mn, Ni içerirler. Belirli özellikleri iyileştirme amacı ile özel olarak alaşımlanırlar. Bakır alaşımları 15
3 Bakır alaşımları (maks. % 99 Cu) Cu-Ni-alaşımları Cu ve Ni tam çözünürlük gösterir. Cu-Ni-alaşımları tane segregasyonu gösterirler (konsantrasyon farkı oluşumu) Deniz suyuna karşı dayanıklı malzeme. Cu-Al-alaşımları -% 12 Al a kadar alaşımlanır. % 10 Al a kadar akma mukavemeti artar (180 MPa a kadar). % 5 Al a kadar uzama artar ve % 7,5 tan sonra yeniden düşer. - Deniz suyuna ve deniz civarındaki atmosferde çok iyi korozyon direnci. - Yaklaşık 800 C ye kadar oksitlenmeye dirençli. Bakır alaşımları 16
Mg Magnesium 12 Magnezyum 17
Uçaklarda kullanılmış ancak sonradan vaz geçilmiş VW motorlarında kullanılmış (arkada olan motoru hafifletmek denge sağlamak için) Magnezyum Friedrich, 2006 18
Mg genellikle Al için alaşım elementi olarak kullanılıyor Her otomobilde yaklaşık 3kg Mg var. Hafif ve dökümle üretilecek parçalarda tercih ediliyor. Kimyasal %2 Elektrokimyasal %2,5 Dökme demir alaşımlama %4 Çeliklerde kükürt giderme, %14 Yarı mamul %1 Metal indirgeme %1,5 Döküm mamul %0,5 Diğer %2 Basınçlı döküm mamul %28,5 Aluminyum alaşımlama %44 Magnezyum Avedesian, 1999 19