MMT113 Endüstriyel Malzemeler 4 Metaller, Aluminyum ve Çinko Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2013-2014 Güz Yarıyılı
Al Aluminium 13 Aluminyum 2
İnşaat ve Yapı Ulaşım ve Taşımacılık; Otomotiv Ulaşım ve Taşımacılık; Havayolu Elektrik Paketleme Ulaşım ve Taşımacılık; Denizyolu Paketleme Aluminyum ürünler Kaynak: http://www.world-aluminium.org 3
Yoğunluk İletkenlik Korozyon dayanımı Dekoratif yüzey Döküm veya dövme Sac Ekstrüzyon Sürekli döküm profil Kablo, tel Folyo Kullanım alanı Özellikler Ürün Otomotiv yapıları Mimari Paketleme Elektrik Dayanıklı ev aletleri Makinalar Kimya ve eczacılık + az önemli o önemli en kritik faktör Kullanım alanları Özellikler Kaynak: Bleck, 2008 4
Döküm alaşımları Dövme alaşımları Aluminyum alaşımları Kaynak: Bleck, 2008 5
Korundum Gibsit Kiriyolit Diaspor Boksit Aluminyum cevherleri Kaynak: ;Andratschke, 2006 6
Boksit (Aluminyum) Yatakları 7
1. Adım : Bayer prosesi 4-5 ton Boksit cevheri 60-200 kg Na 2 O 20-50 GJ ısı enerjisi 1-2 ton Kızıl çamur 2 ton Aluminyum oksit 2. Adım : Erigiyik elektrolizi 0,5 ton Petrol koku Flaks (Kiriyolit Na3AlF6) 13-15 MWsaat elektrik enerjisi 1 ton Aluminyum Aluminyum eldesi Kaynak: Bleck, 2008 8
Boksit doğada demir oksitler (Fe 2 O 3 ) ile birlikte bulunur. Demir oksiti ayırmak için %35-38 lik NaOH ile karıştırılır ve 170-180 ºC de (5-7 bar basınçta) 6-8 saat bekletilir. Böylece demir oksit ayrılır. Sağa doğru denge Sola doğru denge kızıl çamur Boksit kırma öğütme basınçlı kap filtreleme soğutma Bayer yöntemi Kristallenmede Çekirdeklendirici Aluminyum Kristalleri soğutma Aluminyum oksit döner boru fırın 1200-1300 ºC Kaynak: ;Andratschke, 2006 9 Bayer Prosesi
Grafit katotlar Kriyolit -Aluminyum oksit ergiyiği Sıvı aluminyum Eriyik elektrolizi Kaynak: ;Andratschke, 2006 10
1. Adım : Bayer prosesi 4-5 ton Boksit cevheri 60-200 kg Na 2 O 20-50 GJ ısı enerjisi 1-2 ton Kızıl çamur 2 ton Aluminyum oksit 2. Adım : Erigiyik elektrolizi 0,5 ton Petrol koku Flaks (Kiriyolit Na3AlF6) 13-15 MWsaat elektrik enerjisi 1 ton Aluminyum Aluminyum eldesi Kaynak: Bleck, 2008 11
2010 yılında Macaristanda kızıl çamur kazası 12
ANSI standartlarına göre aluminyum alaşımları Kaynak: ASTM Volume 2 13
Ergitme Al + Si, Mg, vb. Döküm Dövme alaşımı Döküm alaşımı Blok döküm Kalıba döküm Sıcak haddeleme Ekstrüzyon Dövme Soğuk haddeleme Çekme Uzatma Serbest kalıpta dövme Kalıpta dövme Kum kalıba Kokil kalıba Basınçlı döküm Uzatma, doğrultma Doğrultma Sac, bant, folyo Profil, Boru Çubuk, Tel Dövülmüş Parça Dökülmüş Parça Aluminyum üretim aşamaları Kaynak: Bleck, 2008 14
Haddeleme Ekstrüzyon Açık kalıpta dövme Kapalı kalıpta dövme Şekillendirme yöntemleri Kaynak: IWT Bremen, 2008 15
Ekstrüzyon profilleri Kaynak: Bleck, 2008 16
Bağlantı elemanları Kaynak: Bleck, 2008 17
Audi A8 ve Honda NSX-R 18
Zn Zinc 30 Çinko 19
Çinko düşük ergime noktalı ve korozyon dayanımı yüksek bir metaldir. Kaplama Döküm Sac Tel Dövme Ekstrüzyon Alaşım elementi olarak (Pirinç; Cu-Zn) Yoğunluk Ergime sıcaklığı Elastisite Elektrik iletkenliği Çekme mukavemeti Kopma uzaması Kristal yapısı En yaygın olarak (%30-35) çeliklerde kaplama malzemesi olarak korozyon direnci artırmak için kullanılır (galvanizleme). -Sıcak daldırma -Elektrogalvanizleme -Metalize etme (Sprey ile) -Kimyasal/mekanik yöntem (Toz) Çinko ve çinko alaşımları Kaynak: ASTM Volume 2 20
Çinko 21
En önemli Zn hammaddesi ZnS dür (%67,1 Zn ve % 32.9 S). Sfalerit minerali İçerisinde Pb, Fe, Cu ve Cd elementleri bulunabilir. Ayrıca ZnCO 3 2ZnO.SiO 2 ZnO.Fe 2 O 3 çinko karbonat çinko silikat çinkoferrit Desitalasyon yada elektroliz ile elde edilebilir; Destilasyon ZnS cevheri kavurma işlemi ile ZnO e dönüştürülür. Çinko oksit daha sonra 1300-1400ºC de karbon ile indirgenir ZnO+C -> Zn + CO Bu sıcaklıklarda çinko buhar halindedir (T buharlaşma =907 ºC). Soğuk yüzeye temas ile katılaştırılır. Bu halde hala katışıklar içermekte olduğundan rafinasyon uygulanır. Elektroliz yönteminde ise oksit haldeki Zn, sülfürik asit çözeltisinde metalik hale getirilir. Zn-Al alaşımları Zn-Al-Cu alaşımları (ZAMAK) Çinko ve çinko alaşımları 22
Ortalama erozyon m/yıl Endüstriyel bölgeler Deniz kıyıları Karasal iklim 23 Çinko uygulama örneği