» Toz Metalurjisi nedir ? 2

Yayinlanma Zamani: 2007-11-05 22:04:00





 

2.1.2 Fiziko –Kimyasal Usuller:

 

a-)Gaz fazından itibaren hazırlanması:Genellikle kaynama sıcaklıkları düşük olan metal tozlarının hazırlanmasında kullanılan bu usul, önce metali buharlaştırmak ve bu buharı yoğunlaştırmaktan ibarettir. Çinko tozu bu usulle hazırlanır. Çinko oksidinin karbon ve karbon monoksit vasıtasıyla redüklenmesiyle elde edilen çinko bir karni içinde buharlaştırılır. Elde edilen buhar yoğuşturulur. Karbon monoksit atmosferinin içinde az miktarda karbon dioksit ve oksijen bulunmalıdır. Böylece yoğuşan çinko partikülleri ince bir oksit tabakasıyla kaplanır. Bu ise partiküllerin aglomerasyonunu önler.

          Çinko partikülleri küresel olup dış görünüşleri karbonil metallerinkine benzer. Karbonil usul, özellikle sanayide saf demir ve nikel tozlarının hazırlanmasında kullanılır. Yüksek basınç altında demir ve nikel mineralleri karbon oksidi ile muamele edilir; bunlardan en önemlileri demir pentakarbonil [Fe(CO)5] ve nikel tetrakarbonil [Ni(CO)5] ‘dir.

 

b-)Yüksek sıcaklıkta metalsel terkiplerin redüklenmesi:Bu usulle hazırlanan volfram ve molibden tozları, elektrik ampulleri ve vakumlu tüplerin imalinde, kobalt tozu ise sert alaşımların elde edilmesinde kullanılır. Bu tozlar tercihen oksitlerin hidrojenle redüklenmesiyle elde edilirler. Aynı usul ile büyük miktarlarda demir, nikel ve bakır tozları hazırlanabilir. Redükleme sıcaklığı metalin veya metalsel terkibin ergime sıcaklığının altında olmalıdır. Oksit partiküllerinin boyutlarının, hidrojenin saflığının ve rutubet derecesinin, redükleme müddet ve sıcaklığının uygun olarak seçilmesiyle toz tanelerinin şekli, büyüklük ve dağılışını belirli sınırlar içinde değiştirmek mümkündür. Genel olarak en ince tozlar alçak sıcaklıkta redükleme ile elde edilir. Toz tanelerinin iriliği redükleme sıcaklığı ve müddetiyle ve redükleyici gazın içindeki su miktarıyla artar. Redükleyici olarak hidrojen, karbon monoksit, amonyak, metal buharları (alkali metal buharları gibi) kullanılabilir. Endüstride bu işlem devamlı çalışan fırınlarda yapılır. Kullanılan oksit, nikel veya demirden mamul yassı sepetler içinde fırına sokulurken aksi yönde de hidrojen sevk edilir.

 

c-)Ergimiş veya erimiş tozların redüklenmesi: Metalin tuzlu bir solüsyonunun, redüksyonla kimyasal olarak çökeltilmesi, metalsel tozların hazırlanmasında kullanılan en eski usullerden biridir. Platin, altın ve gümüş tozları bu usulle elde edilir. Diğer bir misal de, çok ince kalay tozlarının çinko talaşları ile, kalay klorürlü bir klorüdrik solüsyonda çökeltilmesidir. Çökeltme gereci olarak alüminyum da kullanılabilir. Redükleme veya alüminyum tozunun oksit tabakalarını elimine etmek ve böylece reaksiyonu mümkün kılmak için bir aktivasyon vasıtası kullanılmalıdır(sulandırılmış bir kloridrik asit, sodyum klorür veya cıva klorürü solüsyonu gibi).

          Çökelen metalin sünger gibi bir görünüşü olup öğütme ile kolayca toz haline getirilebilir.          Tantal, niobyum, titan ve diğer nadir metallerin (uranyum, toryum, berilyum, zirkonyum) tozlarını hazırlamak için metalin klorür, florür gibi alkali veya alkali toprak bir metalle ergimiş bir tuzunu bir bomba içinde dekompoze edebiliriz. Elde edilen reaksiyon ürünü suda yıkanıp saf metalsel bir toz elde edilir.  

 

d-)Metalsel tozların elektrolitik olarak hazırlanması:Ergimiş veya erimiş bir tuzun elektrolizi ile metalsel tozların hazırlanması teknikte önemli bir yer işgal eder. Sulu solüsyonların elektrolizi, demir, bakır, kurşun ve kalay tozlarının hazırlanması için bilhassa uygundur. Direkt olarak metalsel tozun elde edilmesi için akım şiddetinin büyük, elektrolit solüsyonunun hızlı banyo sıcaklığının yüksek olması gerekir. Uygun tuz karışımının elektrolizi başlıca vanadyum, niobyum, tantal, titan, zirkonyum, toryum ve uranyum tozlarının hazırlanmasında kullanılır.

 

 

 

 

 

e-)Diğer fiziko – kimyasal usuller:Oksitlerin veya diğer metalsel tertiplerin yüksek sıcaklıkta dekompozisyonu ile de metalsel tozlar hazırlanabilir.


          Metalsel bir hidrürü (kalsiyum hidrür gibi) metalsel bir oksit (titan veya zirkonyum oksit ) üzerine tesir ettirerek ve meydana gelen hidrürü ayrıştırarak kullanılan oksidi meydana getiren metalin tozunu elde etmek mümkündür.

 

f-)Sert mamullerin tozlarının hazırlanması:Sert alaşımların  imalinde kullanılan volfram, molibden, titan ve tantal karbürlerin sert tozları, tozların ise (kurum) müvacehedesinde  1300° ile 1900°  arasında ısıtılmalarıyla elde edilir. Karbürler genellikle levhalar halinde çökelirler. Bu levhalar bilyeli veya pervaneli öğütücülerde ince toz haline getirilir.

          Ergime dereceleri yüksek nitrürler metal tozunun veya karbon ve metalsel oksit karışımının azot veya amonyak cereyanı içinde yüksek sıcaklıkta (1100° ile 1300° derece) ısıtılmasıyla elde edilir. Toz haline saf borür, saf metal tozunun bor ile vakumda 1800° ila 2200° derece arasında ısıtılmasıyla elde edilir.

          Metalsel silisyürler de metal tozunun silisyum veya silisyürler üzerinde etkimesiyle elde edilirler.

2.2 METALSEL TOZLARIN FİZİKO-KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

 

          Sinterlenen cisimlerin özellikleri kullanılan metalsel tozun kimyasal fiziksel özelliklerine sıkı sıkıya bağlıdır.

2.2.1 Fiziksel özellikleri:Bu özelliklerden en önemlileri yığmadan evvel ve sonraki hacim, tanelerin şekli ve büyüklüğüdür.

 

a-)Yığmadan evvel ve sonra hacim ve yoğunluk:Yığmadan evvel ve sonraki hacim, imalatın endüstriyel kontrolünde çok kullanılan kaba bir kriterdir. Yığmadan evvelki yoğunluğu bulmak için toz, hacmi bilinen bir kaba doldurulur. Kap hacmi genellikle 100 cm³ alınır. Kap tartılır(boyut: gr/100 cm³). Tozun ağırlığı bulunduktan sonra, yığmadan evvelki yoğunluğu (boyut: gr/1 cm³) bulmak için 1 cm³ tozun ağırlığı hesap edilir. Yığmadan evvelki yoğunluğun tersi yığmadan evvelki özgül hacmi verir (boyut:cm³/1 gr). Bu değer daha ziyade belirli bir miktarda tozu (mesela 100 gr) bir silindire doldurarak ve silindir üzerinden tozun işgal ettiği hacmi okuyarak tayin edilir (boyut: cm³/100 gr).

          Yığmadan sonraki hacmi tayin etmek için belirli ağırlıkta toz (tercihen 100 gr) bir silindire doldurulur ve elle veya mekanik bir tertibatla sıkıştırılır. Böylece mümkün olduğu kadar yoğun bir aglomerasyon elde edilir. Tozun işgal ettiği hacim silindirin üzerinden okunur. 1 gr tozun işgal edeceği hacim hesaplanarak yığmadan sonraki özgül hacim bulunur (boyut: cm³/1 gr). Bu değerin tersi yığmadan sonraki özgül kütle veya yığmadan sonraki yoğunluğu verir (boyut:gr/1 cm³).

 

b-)Tanelerin büyüklüğü ve granülometrik analizi:Metalsel bir tozun tanelerinin boyut ve şekilleri birbirinden farklıdır. Toz metalürjisinde kullanılan tozların tanelerinin boyutları 1ila 4 mikron arasındadır. Granülometrik dağılımı tayin etmek için toz tanelerinin ortalama büyüklüğüne göre elek analizi, mikroskobik muayene vs. gibi farklı usuller tatbik edilir.

Elek analizi:Bu usulle, tanelerin 50 mikrondan büyük olmaları halinde, granülometri hakkında bir fikir edinilebilir. Analizin laboratuarda yapılması için muhtelif boyda elekleri bulunan birçok ticari aletler vardır. Elekler metalsel veya ipek tellerden yapılmıştır. Birim alanda mevcut delik sayısı eleği karakterize eder.

          Elek analizinde standart bir ölçü tavsiye edilir. Bunun için 100gr. toz belirli bir zaman sarsılır. Muhtelif eleklerde toplanan tozlar tartılarak granülometrik dağılım elde edilir. Sarsma müddetini değiştirerek yapılan muhtelif analizlerin neticeleri arasındaki farklar, sarsma müddeti uzadıkça azalır. Sarsma müddetini 20 dakika alırsak hata ihmal edilebilir. 3 ila 5 dakikalık bir sarsma neticesinde yapılacak hata da kabul edilebilir.

n tane elek kullanılırsa n+1 sınıfa ayrılır. Genellikle tozu 4 veya5 sınıfa ayırmakla iktifa edilir



Sonraki Konu

  •  

 

 


Duyuru

Facebook sayfamiza üye olun


Duyuru
Sitemizde güncelleme çalismalari devam etmektedir.
Görüs ve önerilerinizi bizimle paylasabilirsiniz ! mail adresimiz : endustrimuhendisligi@hotmail.com