متالورژی فلزات غیر آهنی

[ghasem motamedi]

نیکل

نیکل ، عنصرشیمیایی جدول تناوبی است که نماد Ni داشته و عدد اتمی آن ، 28 است. استفاده از نیکل ، قدمت باستانی داشته ، به 3500 سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. برنزهایی که از سوریه امروزی یافت شده‌اند، حاوی حدودا 2% نیکل بوده و دست‌نوشته‌های چینی اشاره بر این دارند که مس سفید در 1400 تا 1700 سال قبل از میلاد مسیح در مشرق زمین استفاده می‌شد. اما از آنجا که معادن نیکل و مس در آن روزگار به‌راحتی مورد اشتباه قرار می‌گرفتند، تمام دانستنیهای دقیقتر به دوران معاصر باز می‌گردد . کانی‌هایی که حاوی نیکل هستند، از جهت رنگ‌دهی به شیشه کاربرد داشتند و از ارزشی فراوان بر خوردار بودند. در سال 1751 شخصی به نام "Baron AxelFredrik" تلاشهایی را برای استخراج مس از معدن نیکل انجام داد و که در نتیجه فلزی سفید بدست آورد که آن را نیکل نامید. اولین سکه خالص نیکلی در سال 1881 ساخته شد. پیدایش اکثر نیکلهای بدست آمده از دو نوع معدن بدست آمده‌اند، اولی خاکهای آجری رنگ بوده که مهمترین معدن سنگ نیکل هستند و دومی سولفید موجود در ماگمای زمین می‌باشد. منطقه Sudbury در Ontario کانادا 30% نیکل جهان را تولید می‌کند. معادن دیگر در روسیه استرالیا کوبا و اندونزی می‌باشند. با این وجود این باور وجود دارد که بیشتر نیکل موجود در زمین در هسته این سیاره تمرکز یافته است.
خصوصیات قابل توجه
نیکل یک فلز سفید نقره‌ای است که به‌خوبی جلا می‌گیرد. از گروه آهن‌ها است که سخت و قابل انعطاف بوده ، هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و به‌راحتی با گوگرد و آرسنیک ترکیب می‌شود. با توجه به اینکه نیکل ، دوام زیادی در هوا داشته ، اکسیده نمی‌شود، برای تولید سکه‌های پول فلز کاری برنج و آهن و همچنین برای ساخت ابزار آلات شیمیایی در آلیاژهای خاص مانند نقره آلمانی کاربرد دارد و معمولا با کبالت همراه هست که هر دوی آنها در آهن‌های شهاب سنگی یافت می‌شوند. نیکل برای آلیاژهایی که بوجود می‌آورد، بسیار با ارزش می‌باشد.معمولترین حالت اکسیداسیون نیکل ، 2+ است و این در حالی است که نیکل 3+ و 1+ نیز به‌ندرت مشاهده می‌شوند.
کاربردها
تقریبا 65% نیکل مصرفی در دنیای غرب برای تولید لوازم فولاد ضد زنگ بکار می‌رود. 12% دیگر آن به مصرف آلیاژهای عالی می‌رسد. 23% باقی مانده نیز در مصارفی مانند تولید آلیاژ فلزات ، باطری‌های قابل شارژ ، کاتالیزورها ، سکه‌ها و ابزار ریخته‌گری و فلزکاری تقسیم می‌شود.
مصارف کلی نیکل به صورت زیر است:
· فولاد ضد زنگ و دیگر آلیاژهای ضد زنگ.
· فولاد نیکل برای تولید فلز سلاح‌ها و گاو صندوق‌ها کاربرد دارد.
· آلیاژ آلنیکو برای تولید آهن‌ربا
· فلز Mu که قابلیت نفوذ پذیری مغناطیسی بالایی داشته و برای صفحه نمایشهای مغناطیسی استفاده می‌شود.
· آلیاژ کابلهای انتقال حافظه که در ساخت ربات‌ها کاربرد دارد.
· باطری‌های قابل شارژ ، مانند باطریهای نیکل هیدروکسیدی و نیکل کادمیوم.
· ضرب سکه. در ایالات متحده و کانادا ، نیکل برای سکه‌های 5 سنتی استفاده می‌شود که آنها نیز نیکل نامیده می‌شوند.
· آبکاری الکتریکی
· ظروف ضد حرارت برای استفاده در آزمایشگاه‌های شیمی
· نیکل مشتق شده ، یک کاتالیزور است که برای هیدروژنه کردن روغن سبزیجات بکار می‌رود.
نقش بیولوژیکی
اکثر مواد هیدروژنی ، حاوی نیکل و مجموعه های گوگرد-آهنی هستند. هسته نیکل یک عنصر اصلی در تمام مواد هیدروژنی بوده که عملکرد آنها بیشتر اکسیداسیون است تا آزاد کردن هیدروژن. هسته نیکل به این دلیل وجود دارد که بتواند تغییرات ناشی از عمل اکسیداسیون را تحمل کند. همچنین شواهد چنان نشان می‌دهند که هسته نیکل قسمت فعال این آنزیمها هستند. همچنین منوکسید کربنهایی در عمل جدا سازی هیدروژن وجود دارند که حاوی نیکل هستند. درباره ساختار نیکل اطلاعات زیادی در دست نیست. چدن به آلیاژهایی از آهن و کربن که بین ۲ الی ۶/۶۷ درصد کربن داشته باشند، چدن گفته می‌شود .

[ghasem motamedi]

تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژهای تیتانیومی آلفا و شبه آلفا به طور کلی نشان داده اند که مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارند . آنها جزء این دسته از آلیاژهای تیتانیوم هستند که قابلیت جو شکاری دارند .تیتانیوم خالص معمولاً دارای مقداری اکسیژن آلیاژ شده با آن است که استحکام تیتانیوم خالص تحت تاثیر مقدار این عناصر بین نشینی ( اکسیژن و نیتروژن ) در ساختار تیتانیومی است . آلیاژهای آلفا معمولاً دارای مقدار بالایی از آلومینیوم هستند که موجب مقاومت به اکسایش این آلیاژ در دماهای بالا می شوند . ( آلیاژهای آلفا – بتا همچنین دارای یک عنصر آلیاژی اصلی هستند که آلومینیوم است اما اولین دلیل آن برای پایدار کردن فاز آلفا است ) .آلیاژهای آلفا را نمی توان برای افزایش خواص مکانیکی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد زیرا یک آلیاژ تک فاز به حساب می آید . اضافه کردن عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص قابلیت عملیات حرارتی برای این آلیاژها یا کار در دمای بالا را چون به صورت یک ساختار دو فازی حاصل شده اند ( آلفا – بتا ) ، ایجاد می کند. آلیاژهای بتا نیمه پایدار هستند ، به این منظور که تمایل به تغییر فاز برای یک حالت تعادلی یا بالانسی از ساختارها دارند . آلیاژهای بتا استحکامی به واسطه ، استحکام ذاتی شان ، ناشی از ساختار بتا و رسوب فاز آلفا و دیگر فازها از آلیاژها در طراحی فرآیندهای عملیاتی حرارتی به دست می آورند . با اهمیت ترین فایده و مزیت به دست آمده از ساختارهای بتا ، افزایش شکل پذیری آنها در ارتباط با دیگر ساختارهای هگزاگونال از جمله آلفا و آلفا – بتا است . تیتانیوم آلومیند از آلیاژهای متداول تیتانیومی متفاوت هستند زیرا آنها به طور اساسی ترکیباتی هستند که باعث افزایش استحکام و قابلیت شکل پذیری و دیگر خواص می شوند . تیتانیوم آلومیندی کاربردهای دمای بالاتر نسبت به آلیاژهای تیتانیومی دارند اما قیمت تمام شده بیشتر و به طور کل داکتیلیته و قابلیت فرم پذیری کمتری خواهند داشت .
آلیاژهای تیتانیموم
تیتانیوم وآلیاژهای آن پتانسیل بالایی در خیلی از کاربردهای خاص دارند ولی بایستی قبل از طراحی و استفاده از آن ، برخی از واقعیتها را درمورد آن مطلع بوده و مد نظر داشت که بیشتر آن در ادامه آورده شده است . محصولات شکل داده شده تیتانیوم به راحتی در دسترس می باشند ولی ریخته گری شده آن محدودتر است . آلیاژهای شکل داده شده از فاکتورهای تجربی خوبی برخوردار می باشند . هر چند که آلیاژهای ریخته گری از لحاظ وزن و قیمت مقرون به صرفه هستند . ریخته گری تحت فشار ایزواستاتیک گرم می تواند محصولاتی در مقایسه با استحکام کاربردی محصولات شکل داده شده را برای بیشتر فلزات حاصل کند . آلیاژهای پودری خیلی بیشتر مورد قبول هستند . همچنین فرآیندهای پودر ( متالورژی پودر ) امکان ترکیب آلیاژهای نا متعارف تری را نسبت به هم می دهد . اگر در این فرآیند به واسطه بر هم کنش تیتانیوم با گازهای بین شبکه همچون N2 & O2 ، روشهای پیچیده بایستی اتخاذ شود . بنابراین آلیاژهای پودری تیتانیوم بایستی بسیار گران و پر هزینه در کاربردهای مختلف باشند سطح خواص آلیاژهای پودر ممکن است به حد انتظار ترکیبات شیمیایی نرسد . با این حال با متالورژی پودر این امکان وجود دارد که با بدست آوردن محصولی ترکیبی به شکل نهایی محصول مورد نظر امکان جبران قیمت تمام شده باشد و دلیلی بر اینکه حداقل یک پتانسیل برای هزینه های پایین تر هنگامی که در طی پروژه منظور می شود وجود داشته باشد .
آلیاژهای ریخته گری شده یا پودری تیتانیومی همیشه امکان انتخاب در کاربردهای سازه را دارا می باشند . اما بایستی برنامه ریزی برای این قبیل استفاده ها در همان مراحل اولیه طراحی مد نظر قرار گیرد نه اینکه تلاش شود تا مواد به دست آمده پودری یا ریخته گری شده در مراحل نهایی کار به جای مواد شکل داده شده قرار گیرند . این معقول به نظر می رسد که موقع انتخاب آلیاژهای تیتانیومی از عمومی ترین آلیاژِها استفاده شود مگر در مواقعی که خاصیت خاصی از این فلز مد نظر باشد تا یک آلیاژ خاص در نظر گرفته شود ( مثلاً Ti-6AL- 4v دارای خواص متعدد و زیادی است اما مصارف خاصی دارد ) .
Handbook ها و مراجع مربوط به مواد و از این قبیل کتابها برای طراحی بسیار با ارزش هستند . اما هیچ جانشینی را برای تماس با تأمین کننده و سازنده وجود ندارد . خواص و ویژگیهای از این قبیل شرایط فرم دهی غیر معمول و یا فرآیند غیر ایده آل ریخته گری را برای این فلز نبایستی عملیات سرد کردن و گرم کردن غیر معمولی را برای خواص در نظر گرفت . خواص مواد ریخته گری شده و پودری در محدوده پایین تر نسبت به آلیاژهای شکل داده شده قرار دارد . به طوری که خواص مشترک آنها به سختی به همدیگرقابل مقایسه هستند .اما داده های بدست آمده پراکنده در ریخته گری و همچنین متالورژی پودر ممکن است پایین تر از حداقل های طراحی را نتیجه بدهد . اگر یک طراحی پذیرفته شود بدون هیچ انعطافی با رعایت سطح خواص آن مشخص شده ، این طراحی ممکن است به صورت غیر قابل برگشت پذیری بعداً مورد سؤ ظن و گمان باشد . صنایع فضایی به دنبال بهترین خصوصیت وبهینه ترین آنها هستند . هنگامی که تیتانیوم در کاربردهایی با بحرانیت کمتر استفاده می شود ، دقت کمتری در خواص بایستی در نظر گرفته شود و این امکان وجود دارد تا هزینه و زمان کاهش داده شود . امروزه دز ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی رویکردی خاص به این فلز در صنایع شیمیایی به خصوص در صنایع پتروشیمی دیده می شود که این به نوبه خود باعث ایجاد مجال مناسبی جهت کار بر روی ابن فلز و تهیه روشهای استاندارد تولید تجهیزات تیتانیومی در ایرانمیگردد .
ساختار تیتانیوم به طور کلی نقطه ذوب تیتانیوم در حدود 1660 درجه سانتیگراد می باشد . اما بیشتر آلیاژهای تجاری آلومینیوم در دمای 538 درجه سانتیگراد کاربرد دارند . تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی است ، در یکی از آنها اتمها در ساختار مکعبی مرکزدار( bcc ) قرارگرفته اند و در دیگر اتمها در یک ساختار شش وجهی فشرده یا هگزا گونال ( HCP ) قرار دارند . ساختار مکعبی مرکز دار ( bcc ) تنها در دمای بالا به دست می آید بجز در مواردی که تیتانیوم با دیگر عناصر برای ثبات پایدار ساختار مکعبی در دمای پایین آلیاژ شده است .
دو ساختار کریستالی تیتانیوم به عنوان ساختارهای b ، a شناخته می شوند . a اشاره دارد به ساختارهای هگزاگونال تیتانیوم چه به صورت آلیاژ یا خالص و ساختار b مربوط به ساختارهای مکعبی یا آلیاژهای آن است . ساختارهای b ، a در بعضی مواقع به عنوان سیستم ها یا نوع هایی از سیستم شناخته می شوند که آن را به چهار دسته آلیاژهای a و شبه a یا نزدیک به a و a / b و a تقسیم بندی می کنند .این ترکیبات نشان دهنده تمامی عناصر آلیاژی تیتانیوم نیست اما بیشتر عناصر استفاده شده در طراحی آلیاژهای تیتانیوم را شامل می شود .
ساختار تیتانیوم
تیتانیوم خالص تجاری به صورت ساختار a است . اضافه کردن برخی از عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص تجاری محدوده را برای ریز ساختارهای آلیاژی ایجاد می کند . با داشتن سطح مطلوبی از عناصر آلیاژی b ، فاز b در طول گرم کردن تولید می شود و در حین فرآیند سرد کردن در ادامه یک فرآیند گرم به ساختار دیگر منتقل می شود . ساختار حاصله در این مورد را آلیاژهای b ، a می نامند ( فاز b به a تبدیل می شود ولی فاز باقی مانده هم خواهیم داشت ) تغییرات در آلیاژهای متمایز می شود با محدوده وسیعی از ساختار وخواص شیمیایی آلیاژ که لازمه یک آلیاژ a می باشد . این تغییرات به صورت ترم ساختاری near - a ( ساختارهای شبه a یا نزدیک به a ) هستند . ساختار را بایستی به طور کلی به عنوان نیمه پایدار شناخت . آلیاژها با ساختار b در حین سرد کردن تا دمای اتاق به دست می آیند . آلومیندهای تیتانیومی ترکیبات بین فلزی هستند که از تیتانیوم وآلومینیوم ( به همراه یک یا بیشتر از عناصر آلیاژی ) به دست می آیند .

[ghasem motamedi]

سابقا" تانتالیم نامیده می‌شد عنصر شیمیایی است که با نشان Ta و عدد اتمی 73 در جدول تناوبی وجود دارد. تانتالم که فلز انتقالی براق ، سخت ، کمیاب و به رنگ آبی خاکستری است، به‌شدت در برابر فرسایش بوسیله اسید مقاوم بوده ، در کانی تانتالیت وجود دارد. تانتالم چون با مایعات بدن واکنش نمی‌کند، در وسایل جراحی و پیوندها بکار می‌رود.
تانتالم ( واژه یونانی Tantalos، ویژگی اسطوره‌شناسی ) در سال 1802 توسط "Anders Ekeberg" در سوئد کشف شد و در سال 1820، بوسیله "Jons Berzelius" جداسازی شد. بسیاری از شیمیدانان معاصر تا سال 1844 تصور می‌کردند نیوبیم و تانتالم عناصری مشابه هستند تا اینکه پس از سال 1866 محققان اثبات کردند اسیدهای نیوبیم و تانتالم ترکیباتی متفاوت می‌باشند. محققان در ابتدا فقط توانستند نوع ناخالص این فلز را جدا کنند و اولین شکل نسبتا" خالص و انعطاف پذیر این فلز در سال 1903 بوسیله "Werner von Bolton" تولید شد. قبل از تنگستن از سیمهای باریک تانتالم در لامپ استفاده می‌شد. نام این عنصر از نام تانتالوس ، پدر نایوبی در اسطوره شناسی یونانی گرفته شده که پس از مرگ مجازات شد بصورتیکه با میوه هایی رسیده بالای سرخود محکوم به ایستادن تا زانو در آب بود و هر دو حالت برای همیشه او را به هوس می‌انداخت؛ اگر برای نوشیدن آب خم شود، سطح آب پایین می‌رود و اگر برای چیدن میوه اقدام کند شاخه‌ها از دسترس او دور می‌شوند. این حالت مشابه خصوصیت عمومی واکنش‌ناپذیری تانتالم به حساب می‌آید. این عنصردر کنار معرفها قرار می‌گیرد، ولی تحت تاثیر آنها واقع نمی‌شود.
پیدایـــــــــــش
تانتالم ، اصولا" در کانی تانتالیت و اوکسنیت و سایر کانی‌ها ( سامارسکیت و فرگوسونیت ) یافت می‌شود. کانی‌های تانتالم در استرالیا ، برزیل ، کانادا ، جمهوری دموکراتیک کنگو ، موزامبیک ، نیجریه ، پرتقال و تایلند استخراج می‌شوند. تانتالیت اکثرا" به همراه کلمبیت در سنگ معدنی به نام کلتان وجود دارد که درباره منابع آنها سوالاتی مطرح شده است. مراحل پیچیده ای برای جداسازی تانتالم از نیوبیم بکار گرفته می‌شود. برای تولید تجاری این عنصر باید از یکی از روشهای متفاوت این کار استفاده نمود، مثلا" الکترولیز فلوروتنتالات پتاسیم مذاب ، کاهش فلوروتنتالات پتاسیم با سدیم یا بوسیله واکنش کاربید تانتالم با اکسید تانتالم. تانتالم همچنین یک محصول جانبی از استخراج قلع می‌باشد.
خصوصیات
تانتالم خاکستری رنگ ، سنگین ، انعطاف پذیر ، بسیار سخت ، به‌آسانی قابل تهیه ، به‌شدت در برابر اسیدها مقاوم و از هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی برخوردار می‌باشد. در واقع این فلز در دماهای زیر 150 درجه سانتیگراد ، کاملا" از حملات شیمیایی مصون است و فقط توسط اسید هیدروفلوئوریک ، محلولهای اسیدی حاوی یون فلورید و تری‌اکسید سولفور آزاد مورد حمله قرار می‌گیرد. تنها نقطه ذوب تنگستن و رنیم از این عنصر بیشتر است ( نقطه ذوب k 3290 و نقطه جوش k 5731).
کاربردهــــــا
کاربرد اصلی تانتالم ، بصورت پودر فلزی در تولید قطعات الکترونیکی ، عمدتا" خازنهای تانتالم می‌باشد. موارد استفاده از خازنهای تانتالم ، بیشتر در تلفن‌های سیار ، پیجرها ، رایانه‌ها و الکترونیک موتوری است. از تانتالم همچنین جهت تولید آلیاژهای مختلفی که دارای نقاط ذوب بالا ، مقاومت و انعطاف پذیری هستند، استفاده می‌شود. تانتالم با عناصر دیگر آلیاژهایی می‌سازد که در تولید ابزارهای کاربید برای وسایل فلزکاری و در تولید ابر آلیاژها برای قطعات موتورهای جت ، ابزار فرآیندهای شیمیایی ، رآکتورهای هسته‌ای و قطعات موشک بکار می‌روند. این فلز ، انعطاف‌پذیر بوده و می‌توان آنرا به شکل سیمهای ظریفی تبدیل نمود که بعنوان یک افروزه جهت تبخیر فلزاتی همچون آلومینیوم بکار می‌روند. چون در برابر واکنش مایعات بدن مصون است و تحریک کننده نیز نمی‌باشد، در ساخت وسایل جراحی کاربرد وسیعی دارد. قرار است از اکسید تانتالم برای ساخت شیشه‌هایی با ضریب شکست بالا جهت لنز دوربین استفاده شود. علاوه بر اینها از این فلز در تولید قسمتهای کوره خلأ استفاده می‌گردد.
ترکیبات
دانشمندان آزمایشگاه ملی Los Alamos ماده های مرکب گرافیت ، کاربید و تانتالم ساخته‌اند که یکی از سخت‌ترین مواد ساخته شده محسوب می‌شود.
ایزوتوپهــــــا
تانتالم بطور طبیعی دارای دو ایزوتوپ می‌باشد، Ta-181 که ایزوتوپی پایدار است وTa-180 که ایزوتوپ رادیواکتیو است که خیلی سریع به یک ایزومر هسته‌ای با نیم عمر بیش از 15 10 سال تبدیل می‌شود.
اثرات تانتالیم برروی سلامتی
تنفس، خوردن و یا جذب تانتالیم از راه پوست مضر است و باعث سوزش چشم و پوست می شود. این ماده باعث تحریک غشای مخاطی و مجاری تنفسی می شود. در مورد اثرات منفی تانتالیم بر روی کارگرانی که در محیطهای صنعتی با تانتالیم سر و کار دارند، تا کنون گزارشی دریافت نشده است. دوز بالای تانتالیم در موشهای صحرایی باعث آسیب مجاری تنفسی شده است. تانتالیم فلزی در تماس با پوست ساکن و بی حرکت است.

[ghasem motamedi]

موليبدن در سال 1778 به وسيله يك شيميدان سوئدي به نام كارل شل به صورت يك عنصر كشف شد . اين عنصر در آزمايشگاهها باقي ماند تا اينكه در اواخر سال 1880 يك متالورژيست فرانسوي ورقه هاي فولادي ـ آرمور حاوي موليبدن توليد كرد . با گذشت زمان موليبدن به عنوان يك عنصر در توليد فولاد ابزار و قالب به كار رفت . كاربرد وسيع موليبدن از زمان جنگ جهاني اول آغاز شد كه در اين زمان موليبدن در توليد ورقهاي آرمور ، فولار ابزار و فولادهاي با استحكام بالا براي ساخت موتور هواپيما به كار برده شد . بعد از جنگ جهاني اول تقاضا براي موليبدن با پائين ترين سطح خود رسيد . اما كارايي فولاد حاوي موليبدن در ابزار جنگي باعث انجام تحقيقات زيادي براي اين آلياژها شد و بعد از اين تحقيقات فولادهاي سري 4100 كه حاوي موليبدن بودند ساخته شد . موليبدن با جرم اتمي 94/95 چهل و دومين عنصر در جدول تناوبي به شمار مي آيد كه هم اكنون در جهان بعنوان يكي از فلزات مهم مطرح مي باشد موليبدن فلزي است به رنگ سفيد نقره اي با وزن مخصوص 2/10 گرم بر سانتي متر مكعب كه همراه فلزاتي چون كروم ، تنگستن ، تيتانيوم ، واناديوم ، زيركونيوم ، تانتاليوم و نيوبيوم به دليل دارا بودن نقطه ذوب بالاتر از 1650 درجه سانتي گراد گروه فلزات دير گداز را تشكيل مي دهند . فلز خالص موليبدنيوم توسط احياي هيدروژني 3MOO و تصعيد كردن 5 Mocl و بدنبال آن احياي هيدروژن قابل توليد است موليبدن بعنوان يك عنصر مهم چه به صورت خالص و چه به صورت يك عنصر آلياژي با فلزات ديگر كاربردهاي زيادي دارد . تقريباً 80% از توليد موليبدن به صورت آلياژ با آهن مصرف مي شود . از اين آلياژ در ساختن حفاظ هاي حرارتي ، قسمتهاي مختلف موتور هواپيما ، مبدل هاي حرارتي ، راكتورهاي هسته اي ، ظرف هاي نمونه گيري پرتوهاي خطرناك و تجهيزات صنايع شيميايي بعلت بالا بودن مقاومت حرارتي آن و نيز ساخت ابزار آلات بعلت استحكام آن در ساختن مان فولادها و ضد اسيدها بهمراه كروم و نيكل و واناديم مصارف بسيار زيادي دارد . تقاضاي بازار براي موليبدن هم اكنون در حدود 140 هزار تن مي باشد ، كه تخمين زده شده ، هر سال به ميزان 5/2 تا 3 هزار تن در سال افزايش يابد . امروزه بيش از دهها كاني موليبدن در طبيعت شناسايي شده كه در اين بين موليبدنيت از مهم ترين و فراوان ترين و در حقيقت اصلي ترين كاني موليبدن مي باشد ، كه گر چه به صورت معادن مستقل وجود دارد اما عموماًُ محصول جنبي استخراج مس و اورانيوم مي باشد . در ايران موليبدن همراه با سنگ معدن مس در معدن سرچشمه كرمان وجود دارد و در مرحله تغليظ سنگ معدن به روش فلوتاسيون بازيابي مي شود . ميزان بازيابي موليبدنيت در مجتمع مس سرچشمه روزانه 10 تن مي باشد . با توجه به اهميت موليبدن به عنوان يكي از مواد اوليه قابل مصرف در صنايع مختلف انجام مطالعات اوليه براي بازيابي و مصرف اين ماده در داخل كشور ضروري است . روش متداول براي استخراج موليبدن تشويه موليبدنيت و توليد اكسيدموليبدن مي باشد ، اكسيد توليد شده را به روش هاي شيميايي يا حرارتي افزايش خلوص داده و نهايتاً آنرا با گاز هيدروژن احياء مي كنند . علاوه بر تشويه روش هاي ديگري از جمله متالونزمي تجزيه مستقيم حرارتي موليبدنت ، كلريناسيون و ... براي تهيه موليبدن و اكسيد موليبدن مورد آزمايش قرار گرفته اند ، اما هيچكدام از روش هاي اخير به دليل اقتصادي مقرون به صرفه نبوده اند . روش بررسي شده در اين تحقيق تهيه اكسيد موليبدن از موليبدنت توليدي در مجتمع مس سرچشمه به روش تشويه مي باشد . در اين روش اگر مسائل آلودگي محيط زيست و توليد گرد و غبار وجود دارد . اما به دليل هم خواني با طرح كارخانه مس سرچشمه و سادگ عمليات و همچنين امكان بازيابي عناصري مانند رنيوم و توليد فروموليبدن قابليت بررسي و تحقيق را دارد . محصول توليد شده در اين روش از خلوص نسبتاً بالايي برخوردار بوده و قابليت كار برد در موارد خاص از جمله كاتاليست هاي مصرفي در صنايع نفت و گاز و فولاد سازي را دارد . اين تحقيق مشتمل بر شش فصل مي باشد كه در فصل اول تحت عنوان مقدمه به كلياتي در مورد شناخت ، توليد و كاربرد فلز موليبدن و همچنين هدف و ضرورت انجام اين پروژه اشاره شده است . در فصل دوم تحت عنوان كليات خصوصيات مختلف فلز موليبدن ، كاربرد و غيره ... ذكر مي شود . در فصل سوم و با توجه به توليد موليبدن از موليبدنيت ، در ابتدا مدار بازيابي موليبدنيت سرچشمه به صورت اجمالي تشريح شده و در ادامه روشهاي مختلف توليد فلز موليبدن علاوه بر تشويه ذكر شده و تشريح مي گردد در فصل چهارم مطالعات آزمايشگاهي انجام شده در مورد اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته ونهايتاً در فصل پنجم نتايج بدست آمده از تست انجام شده در آزمايشگاه توسط اينجانب ذكر و مورد تحليل و بررسي قرار مي گيرد .

خواص موليبدن

خواص شيميايي
موليبدن در جدول تناوبي در گروه VIB بين عناصر كروم و تنگستن و از لحاظ دوره تناوب بين نيوبيوم و تكنسيوم قرار دارد . رنگ آن نقره اي متمايل به خاكستري است . داراي اعداد اكسيد اسيون متفاوت مي باشد كه پايدارترين عد اكسيد اسيون آن 6+مي باشد و درجات اكسيداسيون 5+ و 4+ و 3+ و 2+ و 0 كمتر پايدار مي باشد . موليبدن يك عنصر انتقالي با ماكزيمم الكترونهاي جفت نشده اربيتال هاي D 4 يعني 5 عدد الكترون جفت نشده مي باشد . و همين الكترون هاي جفت نشده باعث نقطه ذوب بالا با استحكام و مدول الاستيسيته زياد مي شوند . مقاومت به خوردگي يكي از با ارزشترين خواص موليبدن مي باشد . موليبدن در مقابل اسدهاي معدني مقاومت به خوردگي خوبي دارد . همچنين در برابر مذاب فلزات مقاومت عالي دارد . حد دمايي كه موليبدن را در تماس با فلزات مذاب به مدت طولاني مي توان به كار برد در جدول (2ـ1) و فلزاتي چون مس ، طلا و نقره مي باشد .
جدول (2ـ1) حد دمايي براي تماس موليبدن با فلزات مذاب ديگر

حد دما
(درجه سانتي گراد)
فلز
حد دما
(درجه سانتي گراد)
فلز
600
جيوه
1425
بيسوت
1100
پتاسيم
400
گاليم
1500
سديم (مذاب و بخار)
1200
سرب
700
منيزيم
925
ليتيم

در تماس با مذاب فلزات بيشترين حمله توسط مذاب فلزات قلع) در دمايC ْ1000 (، آلومينيوم ، نيكل ، آهن و كبالت صورت مي گيرد . موليبدن مقاومت نسبتاً خوبي در مقابل روي مذاب دارد . اما آلياژ W % 30 ـ MO در مقابل روي مذاب تا دماي C ْ800 كاملاً مقاوم است . فلز موليبدن مقاومت قابل قبولي در برابر مذاب انواع شيشه ها و بيشتر سرباره هاي غير آهني دارد . در دماي بالاي C 600 موليبدن بدون پوشش در هوا يا در اتمسفرهاي اكسيد كننده سريع اكسيد مي شود و تشكيل 3 MoO مي دهد . هنوز آلياژ پايه موليبدن كه مقاومت اكسيداسيون بالا و استحكام را همزمان داشته باشد كشف نشده است . براي جلوگيري از اكسيداسيون موليبدن استفاده از پوششهاي محافظ متداول است . روشي كه بيشترين كاربرد را دارد استفاده از پوشش هاي نفوذي مي باشد كه در اين روش سيليسيم را در سطح موليبدن نفوذ مي دهند . اين لايه تا دماي C 1650 در برابر اكسيداسيون مقاومت عالي دارد . در خلاء موليبدن بدون پوشش عمر نامحدود دارد . اين امر در شرايط شبه خلاء از جوزمين واقعيت دارد . اتمسفر حاوي هيدروژن خالص ـ آرگون و هليم در تمام دماها براي موليبدن خنثي هستند . در حالي كه گازهاي 2SO ، NO ، 2NO و بخار آب اثر اكسيد كنندگي در دماي بالا دارند. گازهاي NO ، 2 NO در دماي بالا مي توانند يك فيلم نيتريدي روي موليبدن تشكيل دهند . موليبدن در اتمسفرهاي حاوي دي اكسيدكربن ـ آمونياك و نيتروژن تا دماي C 1100 خنثي است . هيدروكربنها و مونوكسيد كربن ممكن است موليبدن را در دماي بالاي C 1100 كربوره كنند . موليبدن از نظر شيميايي باعث كاهش حدود كريستالي فولاد شده و بنابراين فلزي با دانه هاي ريز توليد مي نمايد . اين فلز در مقابل خوردگي مقاوم بوده و مقاومت بالايي نيز در برابر درجه حرارت بالا از خود نشان مي دهد . به طور كلي بسياري از خواص شيميايي اين فلز با تنگستن قابل مقايسه مي باشد .
خواص فيزيكي
موليبدن فلزي است با نقطه ذوب بالا كه داراي استحكام بالا و مدول الا ستيسيته زياد مي باشد . نقطه ذوب موليبدنC ْ2626 يعنيC ْ1100 درجه بالاتر از نقطه ذوب آهن مي باشد . از لحاظ نقطه ذوب تنها دو عنصر تنگستن و تانتاليوم نقطه ذوب بالاتر از موليبدن دارند . شبكه كريستالي موليبدن BCC مي باشد . خصوصيت اصلي موليبدن مقاومت بالاي آن در درجه حرارتهاي بالا ، سختي مكانيكي قابل ملاحظه آن ، كشش حرارتي نسبتاً كم و تغيير فوري ظرفيتهاي آن مي باشد . فلزي است چكش خوار و نرمتر از شيشه مي باشد . اين مشخصات باعث ايجاد آلياژهاي آهن محكم و مقاوم از نظر مكانيكي و شيميايي و حرارتي مي باشد . خواص فيزيكي موليبدن در جدول (2ـ2) داده شده است .
جدول (2ـ2) خواص فيزيكي موليبدن

خاصيت
مقدار
عدد اتمي
42
ايزوتوپ هاي طبيعي
100 ، 98 ، 97 ، 96 ، 95 ، 94 ، 92
ايزوتوپ هاي مصنوعي
105 ، 102 ، 101 ، 99 ، 93 ، 91 ، 90
وزن اتمي
94/95
شعاع يوني
ـــــ
يون هاي سه ظرفيتي
NM 9%
يون هاي شش ظرفيتي
NM 62 0/
حجم اتمي MIL /CM3
9/41
شبكه كريستالي
BCC
نقطه ذوب (درجه سانتي گراد)
9 + 2626
گرماي نهان ذوبMOL /KJ
28
نقطه جوش (درجه سانتي گراد)
5560
گرماي نهان تبخير MOL /KJ
491
آنتروپي كريستال J/MOLOK
6/28
فشار بخار (پاسكال)
ــــ
در OC 1725
9- 10 ×95/3
در C 2225
6 -10×95/4
در D 2610
4- 10×72/1
در C 2725
4- 10×05/4
در C 3725
2- 10×41/8
در C 4225
1- 10×76/4
در C 4725
82/1
در C 5225
57/5
سرعت تبخير
(LOG(RATE)=17/11-38600T-1/76(LOGT
ضريب انبساط طولي

OC 400 ـ0
23/0
C 800 ـ 0
46/0
C 1200ـ0
72/0
دانسيته CM3 /GR
22/10
كشش سطحي در نقطه ذوب CM /DYN
2240

فلز موليبدن به خاطر ضريب انبساط حرارتي كم و هدايت حرارتي بالا در برابر شوك هاي حرارتي مقاومت خوبي دارد و اين باعث كاربرد فلز موليبدن به عنوان قالبهاي ريخته گري و بعضي كاربردهاي الكتريكي و الكترونيكي مي شود .

آلياژهاي موليبدن

آلياژهاي پايه موليبدن
دو آلياژ پايه موليبدن وجود دارد كه تركيب شيميايي اين دو آلياژ به صورت زير مي باشد .
جدول (2ـ3)

درصد موليبدن
درصد تنگستن
درصد تيتانيوم
درصد زيركونيوم
آلياژ
بالانس
ــــ
55/0 ـ 4/0
12/0 ـ 6%
TZM
بالانس
33 ـ 27
ــــ
ـــــ
30W ـ MO

آلياژ TZM نتيجه تحقيقات بسيار زيادي است كه براي بدست آوردن ماده اي با استحكام و تافنس بيشتر از موليبدن در دماي بالا انجام شده است . مقادير بسيار كم عناصر آلياژي موجود اين خواص را بوجود مي آورد . بدون اينكه قابليت ريخته گري يا كارپذيري موليبدن كاهش يابد . آلياژ TZM دماي تبلور مجدد بسيار بالتري نسبت به فلز موليبدن دارد بنابراين خاصيت كار سختي آن تا دماي بالا حفظ مي شود . استحكام كششي آلياژ TZM و موليبدن غير آلياژي در جدول (2ـ4) دارد شده است .
جدول (2ـ4) استحكام كششي موليبدن و آلياژ TZM بر حسب MPA

آلياژ TZM
موليبدن
دما C
830
790
محيط
790
750
200
730
660
400
670
570
600
600
480
800
520
370
1000
445
180
1200

آلياژ OW3 ـ MO به خاطر نقطه ذوب بالاي تنگستن (C 3380) ابتدا براي ايجاد آلياژي با نقطه ذوب بالاتر از موليبدن به كار رفت . چون اين آلياژ توسط روي مذاب مورد حمله قرار نمي گيرد در نتيجه آلياژOW3 ـ MO در صنايع ذوب روي و در قطعاتي همچون تانديش ، والوها و محافظ هاي نزموكويل به كار مي رود .
موليبدن به عنوان يك عنصر آلياژي
مهمترين كاربرد موليبدن به عنوان عنصر آلياژي در فولادها و همچنين بعضي از آلياژهاي پايه نيكل ، كبالت و يا تيتانيوم مي باشد . در فولادهاي مهندسي كه براي ساخت چرخ دنده هاي كربوره شونده ، رول برينگ ها و بولبرنيگ ها ، محورها شافت ها و گلوله هاي آسياب به كار مي روند ، درصد موليبدن 3/0 ـ 15% درصدي مي باشد . اگر موليبدن را همراه با عناصر آلياژي ديگر همچون منگنز ، كروم ، نيكل و بور به كار برند بسيار مؤثر خواهد بود . در فولادهاي كروم دار و يانيكل دار كه دچار تردي حرارتي مي شوند اضافه كردن موليبدن به اين فولادها باعث كاهش يا حذف تردي حرارتي خواهد شد . كاربرد ديگر موليبدن جانشين موليبدن به جاي تنگستن در فولادهاي تندبر مي باشد . فولادهايي كه حاوي 9 درصد موليبدن هستند و در دماي بالا سخت شده اند شبيه فولادهايي هستند كه داراي 18 درصد تنگستن هستند . فولادهاي تندبر كه از موليبدن ساخته مي شوند به طور متوسط داراي 5/9 ـ 75/3 درصد موليبدن مي باشند . امروزه بيش از 92 درصد از تيغه ها و مته هاي حفاري كه در آمريكا توليد مي شوند از فولادهاي تندبر موليبدن مي باشد اضافه كردن موليبدن به فولادهاي ضد زنگ حاوي 29 ـ 17 درصد كروم باعث بهبود مقاومت خوردگي اين فولادها مي شود . اضافه كردن 4ـ1 درصد موليبدن به فولاد باعث افزايش شديد مقاومت در برابر حفره دار شدن مي شود . در چدن افزايش باعث افزايش موليبدن سختي و استحكام مي شود . چدن هاي داراي موليبدن براي ساخت ميل لنگ موتورهاي ديزلي بزرگ ، موتور كشتي ها و پمپ هاي خطوط لوله به كار مي روند و چدنهايي پر آلياژ كه داراي 3ـ2 درصد موليبدن و 28ـ15 درصد كروم باشند داراي مقاومت به سايش خوبي هستند . نقش موليبدن در اين چدنها پايدار كردن ساختار مي باشد .
منشاء ذخاير موليبدن و توليد جهاني
مهمترين منشاء ذخاير موليبدن كانسارهاي نوع پورفيري هستند كه داراي بيشترين اهميت اقتصادي و تجاري مي باشند و مركب از استوك هاي گرانيتي بزرگ دايره اي يا بيضوي با قطر چندين كيلومتر مي باشند كه بر اساس سنگ ميزبان ماده معدني نامگذاري مي شوند ذخاير پورفيري عمدتاً از عيار پائيني برخوردار بوده و شامل طيف گسترده اي از عناصر فلزي مانند مس ، نقره ، طلا ، قلع ، تنگستن و كافر موليبدن مي باشد . اين دسته در وهله اول بعنوان كارنساز مس مطح مي شوند و كاني موليبدنيت (2MOS )بعنوان يك محصول جنبي و فرعي آنها محسوب مي گردد كه معدن مس و سرچشمه نيز از همين گونه است . عيار موليبدن در اين دسته بين 15% تا 8% درصد تغيير مي كند تعدادي از پورفيري ها نيز صرفاً بعوان معادن موليبدن شناخته مي شوند و عمدتاً حالوي ماده حاوي ماده معدني موليبدن در اين دسته بين 12/0 تا 5/0 درصد تغير مي كند . وعمدتاً حاوي ماده معدني موليبدن مي باشند كه از اين دسته مي توان به معدن كليماكس اشاره شد . عيار موليبدن در اين دسته 2/0 تا 5% درصد تغيير مي كند . كانيهاي موليبدن به عنوان منابع اوليه فلز موليبدن از كانساري آن به صورت به دو صورت روباز و زير زميني استخراج مي گردند . منابع عمده مي باشند فلز كارنسارهاي پورفيري موليبدن و نيز كارنسارهاي پورفيري مس ـ موليبدن مي باشند كه درصد قابل توجهي از موليبدن دنيا را توليد مي كنند . قابل ذكر است كه هم اكنون حدود 70 درصد موليبدن دنيا بعنوان محصول جانبي از معادن مس پورفيري توليد مي شود ، از نقطه نظر ميزان ذخاير موليبدن در جهان بايد گفت كه در حدود نيمي از ذخاير شناخته شده متعلق به كشور آمريكا مي باشد . معدن كليما كس در ايالات متحده با توليد روزانه 220 تن كنسانتره موليبدن رتبه اول را دارد . ديگر كشورهاي كه داراي ذخاير موليبدن مي باشند عبارتند از : چين ، روسيه ، بلغارستان ، روماني ، كره شمالي اسپانيا و شيلي .
ذخاير موليبدن در ايران
كانسارهاي موليبدنيت ايران همانند كانسارهاي پورفيري مس بر روي كمربند مس كه از جنوب شرقي ايران شروع و تا شمال غربي و نواحي آذربايجان ادامه دارد واقع است . آثار موليبدنيت در تعدادي از اين كانسارهاي گزارش شده است ؛ اما به غير از كانسار مس سرچشمه كه هم اكنون در حال توليد كنسانتره موليبدنيت از آن مي باشد در ساير نقاط مطالعات زيادي انجام نشده است و در برخي فقط تعدادي نمونه جهت انجام آزمايش هاي شيميايي برداشت شده است . به طور كلي مي توان گفت كانسارهاي مس پورفيري ايران بخصوص كانسارهاي منطقه كرمان داراي انديس هاي موليبدن مي باشند . در ناحيه تخلك و انارك در ايران مركزي نيز آثاري از وجود موليبدن به چشم مي خورد و علاوه بر آن معدن ميدوك ، سونگون ، گولان ، قره در قره چيلر داراي انديس هاي موليبدن هستند .

[ghasem motamedi]

روی عنصر فلزی براق به رنگ سفید مایل به آبی است. در دماهای معمولی به حالت شکننده و کریستالی است اما در دمای بین دمای 100 تا 150 درجه سانتیگراد خاصیت چکش خواری و تورق دارد . این عنصر در سال توسط دانشمند کشف گردید . منابع اصلی آن معدن سولفید ، زینکبلند یا اسفالریت زینکیت (اکسید روی)، کالامین (سیلیکات روی) و اسمیت سونیت (کربنات روی) می باشند . سنگ سولفیدی تا تبدیل شدن به اکسید برشته می شود سپس با زغال (ذغال) تا دمای 1200 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود . تبخیر وسپس خارج از محفظه واکنش متراکم شده و در قالب هایی که اسپلتر نامیده می شود قالب گیری می شود.

روی از سالها قبل شناخته شده بود از روی و ترکیبات روی برای ساخت آلیاژ برنج استفاده می شود. آلیاژهای روی که شامل 87 درصد روی هستنداز سالهای خیلی پیش در ترانسیلوانیا شناخته شده هستند. این عنصر از 13 قرن پیش توسط هندی ها از واکنش بین کالامین و یک ترکیب الی تولید شد. این فلز دوباره توسط اروپاییان در سال 1746 کشف و تولید شد.

روش استخراج روی از سوختن و اکسید شدن سنگ معدن روی و واکنش اکسید روی با زغال یا کربن توسط تقطیر فلز حاصل می شود. روی در طبیعت دارای 5 ایزوتوپ پایدار است. 16 عدد ایزوتوپ ناپایدار نیز برای روی شناخته شده است. این عنصر خاصیت نیمه رسانای دارد و در هوا با شعله قرمز خیلی داغ می سوزد و براهای سفید سمی از آن ساطع می شود. خاصیت قالب پذیری این عنصر بالا است . نه فلز روی نه زیرکونیم هیچ کدام خاصیت آهنربایی ندارند. اما این ترکیب ZrZn2 در دمای زیر 350 درجه کلوین خاصیت آهنربایی دارد.

این فلز دارای آلیاژهای زیادی می باشد که شامل برنج، نقره نیکلی، برنز تجارتی، لحیم قلع، آلومینیوم لحیم شده است. روی با کیفیت بالا برای تولید قالب استفاده می شود که از این قالب گیری برای کاربردهای اتومبیل سازی و صنایع الکتریکی و سخت افزاها مورد استفاده قرار می گیرد. یک آلیاژ روی که به نام پرزتال نامیده می شود شامل 78 درصد روی و 22 درصد آلومینیوم است که بیشتر برای صتایع فولاد و پلاستیکهای قالب گیری استفاده می شود. از این آلیاژ همچنین برای قالب گیری سرامیک و سیمان مورد استفاده قرار می گیرد.

روی همچنین برای آبکاری دادن فلزاتی مثل آهن برا ی جلوگیری از خوردگی استفاده می شود. اکسید روی عنصر مفید و دنیای مدرن است. که به طور گسترده ای برا ی صنایع و ساخت رنگها، تولیدات لاستیک، وسایل آرایشی و صنایع داروسازی، پوشش کف، پلاستیک ، چاپ پارچه، صابون سازی، ذخیره باتری ها، منسوجات، تجهیزات الکتریکی و دیگر تولیدات کاربرد دارد. لیتوفون ترکیبی از سولفید روی و سولفات باریم است که برای تولید مواد و رنگدانه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

سولفید روی در ساختان صفحات روشن و تابناک، صفحات اشعه ایکس و تلویزیون و نورهای فلورسانس مورد استفاده قرار می گیرد. از ترکیبات کلر و کرومات روی برای ترکیبات مهم استفاده می شود. روی عنصر حیاتی برای رشد و نمو جانوران و گیاهان است. روی به تنهایی و به خودی خود سمی نیست اما وقتی که با اکسیژن هوا ترکیب می شود به ماده سمی تبدیل می شود که تنفس را دچار مشکل می کند که در موقع استفاده از آن باید دقت لازم را به عمل آرود. غلظت اکسید روی در موقع کار در آزمایشگاه اگر تهویه لازم نداشته باشد برای از 5 mg/m3 تجاوز نکند.

[ghasem motamedi]

اطلاعات اولیه



پلاتین ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که علامت آن Pt بوده و عدد اتمی آن 78 می‌باشد. پلاتین یک فلز انتقالی خاکستری مایل به سفید که هادی جریان الکتریسیته بوده ، قابل انعطاف ، سنگین و بسیار باارزش است بوده و در مقابل خورده شدن و اکسیداسیون مقاوم بوده و در برخی از معادن مس و نیکل یافت می‌شود. از پلاتین در جواهرات , تجهیزات آزمایشگاهی ، اتصالات الکتریکی ، دندانپزشکی و دستگاه ضد آلودگی در اتومبیل استفاده می‌شود.

تاریخچه



پلاتین از واژه اسپانیولی Platina که به معنی نقره کوچک می‌باشد، گرفته شده است. سالهای زیادی است که پلاتین طبیعی و پلاتین غنی شده آلیاژی شناخته شده است. این فلز توسط سرخپوستهای کلمبیایی استفاده می‌شده است و اولین مرجع اروپایی به پلاتین در سال 1557 در نوشته‌های انسان‌شناس ایتالیایی " Julius Caesar Scaliger" دیده می‌شود که از آن ، به‌عنوان یک فلز اسرار آمیز که از معادن آمریکای مرکزی بین Darién ( پاناما ) و مکزیک استخراج شده و نیز گفته شده است: "تا کنون حتی با هنرهای اسپانیایی ها هم غیر قابل ذوب است."






اسپانیائی‌ها این فلز را وقتی اولین بار وارد اسپانیا شدند Platina نامیدند. آنها به آن ، به چشم یک ناخالصی در نقره ای که استخراج می‌کردند نگاه می‌کردند و اغلب از آن صرف نظر می‌کردند.

پلاتین توسط "Antonio De Ulloa" ستاره شناس و "Don Jorge Juan y Santacilia" کشف شد. هر دوی آنها توسط پادشاه فیلیپ پنجم برای پیوستن به یک ماموریت جغرافیائی در پرو که از 1735 تا 1745 طول کشید، دعوت شدند.


در میان چیزهای دیگر در کلمبیا اولوا ، Platina del pinto را مشاهده کرد که فلزی بی‌استفاده بود که به همراه طلا در New Granada (کلمبیا) پیدا شده بود.

privateerهای انگلیسی کشتی اولوا را در سفر بازگشت توقیف کردند. اگر چه در انگلستان با او خوش رفتاری شد و حتی در انجمن سلطنتی عضو شد، تا سال 1748 از انتشار یافته‌هایش در مورد فلز ناشناخته منع شد. قبل از آن در سال 1741 ، "Charles Wood" مسقلا این عنصر را جدا کرده بود.

پلاتین در حال حاضر با ارزشتر و گرانتر از طلا می‌باشد و از این جهت جایزه‌های پلاتینی بهتر از جایزه‌های طلایی می‌باشند. قیمت پلاتین بسته به فراوانیش تغییر می‌کند، ولی معمولا 8 برابر طلا ارزش دارد.


برای مدتهای طولانی تعریف استاندارد متر بر اساس فاصله بین دو علامت بر روی شمش پلاتین-ایریدیوم بود که در سور ( Sevres )نگهداری می‌شد، تعیین شده بود.


از این فلز همچنین در تعریف "Standard Hydrogen Electrode" نیز استفاده می‌شود.



پیدایش



پلاتین معمولا به حالت خالص و یا در سنگ معدن اسپریلیت ( آرسنید پلاتین PtAs2 ) که بزرگترین منبع این فلز است، یافت می‌شود. آلیاژ طبیعی پلاتین و ایریدیوم Platiniridium بوده که در Cooprite معدنی ( سولفید پلاتین، Pt S ) یافت می‌شود.
این فلز معمولا با مقدار کمی از دیگر فلزات خانواده پلاتین که در مواد آبرفتی در کلمبیا ، اونتاریو و کوه‌های اورال و در برخی از ایالتهای غربی آمریکا یافت می‌شوند، همراه است.

پلاتین از نظر اقتصادی به‌عنوان محصول جانبی فراوری سنگ معدن نیکل تولید می‌شود. حجم عظیم سنگ معدن فرآوری شده نیکل ، نشانگر این است که پلاتین تنها 2 در میلیون از این سنگ معدن می‌باشد.


خصوصیات قابل توجه



این فلز در هنگامی که خالص باشد، بسیار زیبا و به رنگ نقره‌ای مایل به سفید بوده ، هادی جریان الکتریسیته و نرم و قابل انعطاف می‌باشد. این فلز در برابر خوردگی مقام است. ویژگیهای کاتالیزوری فلزات گروه ششم از خانواده پلاتین بسیار برجسته و مهم می‌باشد. ( توجه داشته باشید که هیدرژن و اکسیژن در مجاورت پلاتین منفجر می‌شوند). دوام بالا و خاصیت ضد تیرگی پلاتین دلیل استفاده از این فلز در ساخت جواهرات ظریف و زیبا می‌باشد.

دیگر ویژگی‌های ممتاز این فلز ، پایداری در برابر واکنش های شیمیایی و دماهای بالا و خاصیت پایدار الکتریکی می‌باشد. از تمامی این ویژگی‌ها در صنعت استفاده می‌شود. پلاتین در مجوارت با هوا در هیچ درجه ای اکسید نمی‌شود، اما توسط سیانیدها ، هالوژن ها ، گوگرد و بازهای قوی خورده می‌شود. این فلز در اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک حل نمی‌شود، ولی به‌راحتی در محلول تیزاب سلطانی حل می‌شود ( اسید کلروپلاتینیک را به وجود می‌آورد ). حالتهای اکسیداسیون پلاتین +2،+3 و +4 می‌باشند.




کاربردها



،از پلاتین در جواهرات ، سیم ، ساخت ظروف با تحمل حرارتی بالا برای مصارف شمیایی و کوره‌های برقی حرارت بالا استفاده می‌شود.

از پلاتین خوب جدا شده به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. برای مثال در مبدلهای کاتالیزوری خودروها و فرایندهای صنعتی مختلف مانند ساخت اسید سولفوریک استفاده می‌شود.



این فلز می‌تواند مقدار زیادی از گاز هیدرژن را جذب کرده ، هنگامی که حرارت داده می‌شود، آن را آزاد کند. از این جهت به‌عنوان منبع ذخیره گاز در وسایل نقلیه و در سلول سوختی مطالعه می‌شود.



صنایع شمیایی از مقدار قابل توجهی پلاتین یا آلیاژ پلاتین- رادیوم به‌عنوان کاتالیزور و به شکل توری ریزبافت برای کاتالیز کردن اکیسیداسیون انتخابی آمونیاک برای تهیه اکسید نیتریک که ماده خام برای کودها و مواد منفجره می‌باشد و اسید نیتریک استفاده می‌کنند.



پلاتین‌های کاتالیزوری در تصفیه نفت خام و بهسازی فرایند تولید بنزین اکتان بالا و همچنین ترکیبات معطر در صنعت پتروشیمی کاربرد دارند.



ضریب انبساط این فلز برابر با شیشه‌های Soda-Lime-Silica بوده و در ساخت الکترودهای آب‌بندی شده در سیستمهای شیشه‌ای کاربرد دارد.



آلیاژ پلاتین و کبالت، خاصیت مغناطیسی عالی دارد. آلیاژی که از 76% پلاتین و 23% کبالت تشکیل شده باشد، از نظر مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد.



آلیاژ 10/90 پلاتین/اوسمیوم برای ساخت ضربان ساز قلب ، دریچه‌های جایگزین و سایر کاشه‌های جراحی استفاده می‌شود.



این فلز در پوشش کلاهکهای دماغه موشکها و نازل سوخت موتور جت و دیگر وسایلی که می‌بایست با ضریب اطمینان بالایی در حرارتهای بالا و در تناوبهای زمان طولانی کار کنند، کاربرد دارد.



سیمهای پلاتینی ، وقتی در معرض متیل الکل قرار می‌گیرند، با رنگ قرمز تیره می‌درخشند، درست همانند کاتالیزوری که الکل را به فرمالدئید تبدیل می‌کند. این پدیده به‌صورت تجاری در ساخت فندک سیگار و دست‌گرم‌کنها استفاده می‌شود.



Cis-platin با فرمول PtCl2(NH3)2 ، دارویی است که در درمان انواع خاصی از سرطان‌ها که شامل سرطان خون (Lukemia) و سرطان بیضه می‌شود، کاربرد دارد.

[ghasem motamedi]

اطلاعات اولیه

جیوه که آن را سیماب ( quicksilver ) هم می‌نامند عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Hg و عدد اتمی 80 می‌باشد. جیوه که فلزی سبک ، نقره‌ای ، سمی و جزء عناصر واسطه است، یکی از دو عنصری می‌باشد که در دماهای معمولی اتاق حالت مایع دارند ( فلز دیگر برم است ) و در دماسنجها ، فشارسنجها و سایر وسایل علمی کاربرد دارد. جیوه عمدتا" بوسیله کاهش از ماده معدنی cinnabar ( سولفور جیوه ) بدست می‌آید.

تاریخچــــــــه
جیوه را چینیان و هندیهای باستان شناخته بودند و در گورهای متعلق به 1500سال قبل از میلاد یافت شده‌اند. تا سال 500 قبل از میلاد ، از جیوه به همراه مواد دیگر برای ساخت آمالگامها استفاده می‌شد. یونانیان باستان از این فلز سمی در پمادها و رومیان از آن در لوازم آرایشی استفاده می‌کردند. کیمیاگران تصور می‌کردند تمامی مواد از این ماده ساخته شده‌اند. همچنین می‌پنداشتند در صورتی که جیوه سخت شود، به طلا تبدیل خواهد شد.

در قرن 18 و قرن 19 از نیترات جیوه برای کندن موی حیوانات جهت ساختن کلاههای نمدی استفاده می‌کردند. این مسئله موجب بروز آسیبهای مغزی در بین کلاهدوزان شد که گفته می‌شود عبارت: " دیوانه مثل یک کلاهدوز " و شهرت Mad hatter آلیس در سرزمین عجایب از آنجا آمده است.

کیمیاگران نام خدای رومیان Mercury را برای این عنصر در نظر گرفتند. نماد جیوه Hg ، از واژه hydrargyrum که لاتینی شده کلمه یونانی hydrargyros می‌باشد، برگرفته شده که ریشه‌های یونانی این واژه مرکب به معنی آب و نقره بود. جیوه یکی از معدود عناصری است که دارای یک نماد کیمیاگری است.

پیدایــــــــش
جیوه که عنصری کمیاب در پوسته زمین است، یا در کانی‌های محلی ( کمیاب ) و یا درcinnabar , corderoite , livingstonite و دیگر مواد معدنی یافت می‌شود که cannibar ) HgS ) فراوان‌ترین سنگ معدن جیوه می‌باشد. تقریبـا" 50% جیوه مورد نیاز جهان از اسپانیا و ایتالیا و بیشتر 50% بقیه از یوگوسلاوی ، روسیه و شمال آمریکا تامین می‌شود. این فلز را با روش گرم کردن cannibar در جریان هوا و تغلیظ بخار آن استخراج می‌کنند.

خصوصیات قابل توجه
جیوه ، فلزی سنگین ، نقره‌ای رنگ ، یک ظرفیتی یا دو ظرفیتی است که هادی ضعیفی برای گرما اما هادی مناسبی برای الکتریسیته می‌باشد و تنها فلزی است که در دمای اتاق به حالت مایع است ( مایعی مات و درخشان ). جیوه براحتی و تقریبا" با تمامی فلزات معمولی از جمله طلا و نقره آلیاژ می‌سازد، ( بجز آهن ) که به هر کدام از این آلیاژها ملغمه ( amalgam ) می‌گویند.

نقطه انجماد جیوه 40- درجه سلسیوس معادل 40- درجه فارنهایت می‌باشد. این تنها دمایی است که در هر دو مقیاس برابراست. همچنین این عنصر دارای انبساط حرارتی حجمی ثابتی می‌باشد، واکنش پذیری آن نسبت به روی و کادمیم کمتراست و جایگزین هیدرژن اسیدها نمی‌شود. حالتهای عادی اکسیداسیون این عنصر عبارتند از: mercurous یا 1+ و mercuric یا 2+. نمونه‌های بسیار نادری هم از ترکیبات جیوه 3+ وجود دارد.

کاربردهــــــا
بیشترین کاربرد جیوه در ساخت مواد شیمیایی صنعتی و کاربردهای برقی و الکترونیکی است. علاوه بر این‌ها از جیوه در دماسنجها بخصوص برای حرارتهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چون به‌آسانی با طلا تولید آمالگام می‌کند، برای تهیه طلا از سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از جیوه علاوه بر دماسنجها در فشارسنجها ، پمپهای انتشار و بسیاری وسایل آزمایشگاهی دیگراستفاده می‌گردد.

نقطه سه گانه جیوه – 8344/38- درجه سانتیگراد – نقطه ثابتی است که بعنوان معیار در مقیاسهای بین‌المللی حرارتی ( ITS-90 ) بکار رفته است.

از جیوه گازی در لامپهای بخار جیوه و تابلوهای تبلیغاتی استفاده می‌شود.

کاربردهای متنوع جیوه : سویچهای جیوه ای ، حشره کشها ، آمالگامها/ داروهای دندان ، باتریهای جیوه‌ای برای تولید هیدروکسید سدیم و کلر ، الکترود در برخی انواع الکترولیز، باتریها ( پیلهای جیوه‌ای ) و کاتالیزورها.
ترکیبات
مهمترین نمکهای آن عبارتند از:

• کلرید جیوه – که بسیار خورنده ، پالایش شده و به‌شدت سمی است.
• کلرید mercurous – کالومل بوده و هنوز هم گاهی اوقات در پزشکی کاربرد دارد.
• فولمینات جیوه – یک چاشنی که در مواد انفجاری کاربرد وسیعی دارد.
• سولفید جیوه که از آن در ساخت شنگرف که رنگدانه مرغوبی برای رنگسازی است، استفاده می‌شود.
  
  

ترکیبات آلی جیوه نیز مهم هستند. مطالعات آزمایشگاهی ثابت کرده است که تخلیه الکتریکی موجب می‌شود تا گازهای نجیب نئون، آرگون ، کریپتون و زنون با بخار جیوه ترکیب گردند. محصولات تولید شده از طریق این ترکیب توســط نیــــرویهـــــای van der waals در کنار هم قرار گرفته و نتیجه آن HgNe , HgKr , HgAr و HgXe است. Methyl mercury ترکیب خطرناکی است که به مقدار فراوان در آبها و جریانات آبی بعنوان عامل آلوده کننده دیده می‌شود.


ایزوتوپهــــــــا
برای جیوه ، هفت ایزوتوپ پایدار وجود دارد که فراوان‌ترین آنها Hg-202 است ( فراوانی طبیعی 86/26% ). پایدارترین ایزوتوپهای پرتوزاد آن Hg-194 با نیمه عمر 444 سال و Hg-203 با نیمه عمر 46,612 روز هستند. بیشتر مابقی ایزوتوپهای پرتوزاد آن ، نیمه عمر کمتر از یک روز دارند.


هشدارهـــــــــا
جیوه در هر دو حالت گازی و مایع به‌ شدت سمی است. اگر این فلز سنگین و سمی خورده شود، منجر به ضایعات مغزی و کبدی می‌شود. به همین علت ، امروزه در دماسنجهایی که فقط به منظور اندازه گیری درجه حرارت آب و هوا ساخته شده‌اند، از الکل رنگیزه دار استفاده می‌شود؛ نقطه جوش الکل از هر دمای طبیعی در زمین بیشتر است.

هنوز هم در بسیاری از دماسنجهای پزشکی به علت دقت بالای جیوه از این عنصر استفاده می‌گردد. هنگام استفاده از این دماسنجها باید توجه زیادی نمود تا گاز گرفته نشوند. واحد تجاری برای کار با جیوه flask است که وزن آن معادل Ib76 می‌باشد.

جیوه ماده سمی بسیار خطرناکی است که به‌آسانی از طریق بافتهای پوستی ، تنفسی و گوارشی جذب می‌شود. یکی از موارد مسمومیت با جیوه به حساب می‌آید. جیوه ، سیستم عصبی مرکزی را مورد تهاجم قرار داده و تاثیرات بسیار بدی روی دهان ، لثه و دندان می‌گذارد.

تماس با مقدار زیاد جیوه و در مدت طولانی باعث آسیبهای مغزی و در نهایت منجر به مرگ خواهد شد. هوایی که در دمای اتاق با بخار جیوه اشباع شده باشد، به رغم نقطه جوش بالا بسیار سمی است ( خطر در دماهای بالاتر افزایش می‌یابد )؛ بنابراین با این عنصر باید در نهایت دقت رفتار شود. لازم است ظروف جیوه بصورت مطمئن پوشیده شوند تا از سررفتن یا تبخیرآن جلوگیری شود. حرارت دادن جیوه یا ترکیبات آن همیشه باید بوسیله هواکشهای مناسب و قوی انجام شود؛ بعضی اکسیدهای آن می‌توانند به جیوه عنصری تجزیه شوند که سریعا" تبخیر شده و ممکن است دیده نشوند.

[ghasem motamedi]

انواع آلیاژهای منیزیم و خواص آنها


آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم:
این آلیاژها اغلب حاوی (8-9)% آلومینیوم هستند، که مقدار کمی روی جهت افزایش خواص کششی و مقداری هم منگنز ( به عنوان مثال 0.3% ) برای افزایش مقاومت به خوردگی به آلیاژ اضافه می شود.
در آلیاژهای بیش از 2% آلومینیوم در شرایط ریختگی فاز b-Mg17Al12 که بعضا Mg4Al3 نامیده می شود، ظاهر می گردد که با افزایش آلومینیوم این فاز در اطراف مرز دانه ها تشکیل می شود و بالای 8% آلومینیوم، شکل پذیری به سرعت کم می شود.
آنیل کردن آلیاژ منیزیم – آلومینیوم در دمای 420 درجه ی سانتیگراد موجب انحلال مجدد جز سلولی و تمام یا قسمتی از فاز b در امتداد مرز دانه ها شده که موجب استحکام بخشی در اثر محلول جامد می شود و شکل پذیری آلیاژ افزایش می یابد.
افزودن روی به آلیاژ منیزیم – آلومینیوم باعث افزایش استحکام می گردد ولی به علت افزایش احتمال ترک خوردگی در طی انجماد استفاده از روی محدود می باشد.
در مواردی که نیاز به چقرمگی شکست و شکل پذیری بیشتر باشد، آلیاژ با خلوص بالا و با درصد های آلومینیوم کمتر توسعه یافته است که این خواص ناشی از کاهش مقدار Mg17Al12 در اطراف مرز دانه ها است.
آلیاژهای ریختگی Mg-Alو Mg-Al-Zn تا حدودی مستعد بروز تخلخل های ریز می باشند، اما در عوض دارای قابلیت ریخته گری خوبی بوده و مقاومت آنها در برابر خوردگی عموما رضایت بخش است. این آلیاژها برای استفاده در دماهای تا 110 – 120 درجه ی سانتیگراد مناسب اند و در بالای این دما نرخ خزش به مقدار غیر قابل قبولی می رسد. چنین رفتاری به این واقعیت نسبت داده می شود که آلیاژهای منیزیم عمدتا به دلیل لغزش مرز دانه ها دچار خزش می شوند و فاز Mg17Al12 که دارای دمای گداز حدود 460 درجه ی سانتیگراد بوده و در دماهای پایین تر نسبتا نرم است، تاثیری در ثابت نگه داشتن مرز دانه ها ندارد. افزودن 1% کلسیم مقاومت خزشی آلیاژهای Mg-Al را افزایش داده، اما این آلیاژها را مستعد ترک خوردگی گرم می نماید. با کاهش درصد آلومینیوم و اضافه شدن سیلیسیم نیز خواص خزشی بهبود می یابند. سیلیسیم باعث کاهش مقدار Mg17Al12 شده و در قطعات ریخته گری تحت فشار که نسبتا سریع سرد می شوند، سیلیسیم با منیزیم ترکیب شده و ذرات ریز و نسبتا سخت ترکیب Mg2Si را در مرز دانه ها تشکیل می دهد.
آلیاژهای سیستم Mg-Al مستعد انقباض میکروسکوپی بوده و لذا برای بدست آمدن کیفیتی یکنواخت باید دقت لازم به عمل آید.
آلیاژهای منیزیم – روی:
آلیاژهای منیزیم – روی قابلیت پیر سختی دارند اما ریز کردن با اعمال فوق تبرید یا تلقیح در آنها مؤثر نیست و نیز امکان بروز ریز مک در آنها وجود دارد. در نتیجه، این آلیاژها برای تولید قطعات تجاری مورد استفاده قرار نمی گیرند. فرایند پیر سازی پیچیده و شامل چهار مرحله است. حد حلالیت مناطق GP در آلیاژ Mg-5.5Zn بین (70 – 80) درجه سانتیگراد قرار داشته و پیر سازی مقدماتی در زیر این خط حلالیت، پیش از پیرسازی در دمای بالاتر ( بعنوان مثال 150 درجه سانتیگراد )، اندازه ی رسوب های میله ای شکل MgZn را که فاز هم سیما می باشد، ریز نمی نماید و پس از آن، از مناطق GP تشکیل می گردند، حداکثر سخت شدن با حضور این فاز هم سیما بدست می آید.
آلیاژهای منیزیم – روی – مس:
افزودن مس به آلیاژهای دوتایی Mg-Zn موجب بهبود قابل توجه شکل پذیری و مؤثرتر شدن عملیات پیر سازی می گردد. این آلیاژها خواص کششی مشابه با آلیاژ AZ91 (به طور مثال مقاومت کششی در حد 215 الی 260 مگاپاسکال، حد تناسب حدود 130الی 160 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی بین 3 تا 8 درصد) از خود نشان داده و این مزیت را دارد که خواص فوق الذکر تکرار پذیر هستند و پایداری در دماهای بالا نیز بهبود می یابد. یکی از آلیاژهای این خانواده که در ماسه ریخته گری می شود به نام ZC63 نامگذاری شده است. افزودن تدریجی مس به آلیاژهای Mg-Zn درجه حرارت یوتکتیک را مطابق نمودار زیر بالا می برد و از این نظر دارای اهمیت است بطوریکه استفاده از دماهای بالاتر در عملیات محلولی و نتیجتاً حداکثر حلالیت روی و مس را امکان پذیر می سازد. ساختار یوتکتیک نیز تغییر کرده و به جای ساختار کاملا جدا از هم در آلیاژهای دوتایی Mg-Zn که در آن ترکیب Mg و Zn در اطراف مرزدانه و بین بازوهای دندریتی توزیع شده است، در آلیاژهای سه تایی مس دار ساختار لایه ای تشکیل می شود.



بر اثر عملیات حرارتی محلولی، انحلال جزئی یوتکتیک صورت گرفته و پولکها و میله های در زمینه ی آلفا باقی می ماند. گمان می رود که چنین ساختار علت بهبود شکل پذیری آلیاژ باشد.
افزودن مس به آلیاژهای Mg-Al-Zn اثر زیان آور بر مقاومت به خوردگی آنها دارد اما در آلیاژهای Mg-Zn-Cu این مسأله دیده نمی شود که دلیل آن ممکن است داخل شدن مس در فاز یوتکتیکی به صورت Mg(Cu,Zn) باشد.
حد خستگی در حالت بدون شیار این آلیاژ بهتر از آلیاژهای Mg-Al-Zn است، در حالی که مقادیر مربوط به حالت شیار دار یکسان است.
آلیاژهای ریختگی زیرکونیم دار:
حداکثر حلالیت زیرکونیم در منیزیم مذاب 0.6% می باشد و چون آلیاژهای دوتایی Mg-Zr برای مصارف تجاری استحکام کافی ندارند، افزودن عناصر آلیاژی دیگر به آنها ضروری است. انتخاب این عنصر تحت تاثیر سه عامل اساسی قرار دارد:
1.سازگاری با زیرکونیم
2.ویژگی های ریخته گری
3.خواص مطلوب آلیاژ
توجه به مورد سوم، بهبود خواص کششی شامل تنش تسلیم و استحکام کششی و همچنین افزایش مقاومت خزشی دو هدف اصلی بوده و در صنایع هوافضا این مورد بیشتر مد نظر قرار گرفته است.
آلیاژهای منیزیم – روی – زیرکونیم:
قابلیت زیرکونیم برای جوانه زنی در آلیاژهای Mg-Zn منجر به معرفی آلیاژهایی مانند ZK51 و ZK61 گردید. این آلیاژها معمولا به ترتیب در شرایط عملیات حرارتی T5 و T6 مورد استفاده قرار می گیرند. با وجود این، امکان بروز ریزمک در این آلیاژها و غیر قابل جوشکاری بودن، آنها را به شدت محدود کرده است.
آلیاژهای شامل عناصر خاکی:
اخیراَ توجه محققین به آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم حاوی عناصر خاکی که به عنوان مثال به صورت میش متال طبیعی با ترکیب (%55Ce-%20La-%20Nd-%5Pr) به آلیاژ افزوده می شوند، معطوف گشته است. این آلیاژ نیز فقط برای ریخته گری تحت فشار مناسب است زیرا سرد کردن آرامتر منجر به تشکیل ذرات درشت ترکیبات Al2R.E می گردد.
مکانیزم تأثیر عناصر کمیاب خاکی برخواص خزشی هنوز کاملا شناخته نشده است، اگر چه در آلیاژ دوتایی پیر شده Mg-1.3R.E رسوبات پراکنده ریز دیده شده است.
به علاوه، جوانه زنی فاز پایدار Mg12Ce در مرز دانه ها طی خزش مشاهده شده و به نظر می رسد این فاز میزان تغییر شکل ناشی از لغزش مرز دانه را کاهش دهد. با این حال، باید توجه کرد که استفاده از میش متال قیمت آلیاژ را افزایش می دهد.
معمولا از آلیاژهای حاوی عناصر خاکی در مواردی که مقاومت به خزشی آلیاژ مد نظر باشد استفاده می گردد.که سه آلیاژ پیشنهاد شده توسط ASTM به شرح زیر است:
1.EK30A
2.EK41A
3.EZ33A


آلیاژهای شامل توریم:
آلیاژ منیزیم – توریم، به دلیل مقاومت خزشی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. از آلیاژهای شامل توریم می توان به آلیاژهای ZT1 و TZ6 اشاره کرد.
آلیاژ ZT1 که شامل 3% توریم،2.2% روی و 0.7% زیرکونیم است برای بهترین خواص خزشی استفاده می شود (رنج درجه حرارت بین 250 الی 350 درجه ی سانتیگراد ).
آلیاژ جدید TZ6 که از 5.8% روی، 1.8% توریم و 0.7% زیرکونیم تشکیل شده است دارای مقاومت کششی بالا و الانگیشن حدود 5 درصد می باشد.
آلیاژهای منیزیم – لیتیوم:
لیتیوم به عنوان سبکترین فلز با چگالی 0.534gr/cm3 در منیزیم باعث کاهش چگالی و افزایش داکتیلیتی مستقل از اندازه دانه می شود. یعنی خواص منیزیم به عنوان یک فلز سازه ای بهبود می یابد. از طرف دیگر در آزمایشاتی، شامل آلیاژهای فوق سبک bcc بر پایه MgLi40at% در یک چگالی بالای 1.3gr/cm3 گزارش شده است.
افزایش داکتیلیتی توسط کاهش نسبت ثوابت شبکه (c/a) در اثر جایگزینی اتم های Li به جای اتم های Mg ایجاد می شود.

[ghasem motamedi]

مس يکي از منابعي است که بيشترين قابليت استفاده مجدد را داراست. در واقع مس و آلياژهاي آن هزاران سال توسط بشر بازيافت مي شده است. در ابتدا، بشر آموخت که اشياء مسي را مي توان ذوب و مجدداً قالب گيري نمود. در طول زمان جنگ، سلاح جنگي از بازيافت اشياء زينتي و وسايل خانگي ساخته مي شد. پس از اتمام جنگ ساختن ساير محصولات مسي دوباره از سر گرفته مي شد.
از قرن هجدهم، آمريکايي ها محصولات مسي و آلياژهاي آن را از طريق بازيافت مس مي ساختند. زيرا در آن زمان انگليسي ها اختيار تمام معادن مس را داشتند. به اين صورت که مواد اوليه براي پردازش به انگلستان فرستاده مي شد. از آن زمان تا کنون بازيافت مس به صورت يک منبع اصلي مس در آمريکا باقي مانده است و بيش از نيمي از محصولات ساخته شده و به فروش رفته سالانه مس را تشکيل مي دهد.


قراضه هاي مسي حاصل از زيورآلات قديمي




قراضه مس

دلايل بازيافت مس:
1- قيمت: بازيافت مس ارزانتر از معدنکاري و استخراج منابع جديد مس مي باشد. مس بازيافتي ارزشي تا 90% بهاي مس اصلي را داراست. و در واقع عمل بازيافت به پايين نگهداشتن قيمت توليدات مسي کمک مي کند.
2- منابع محدود: تا امروز، تنها 12 تا 13% از تمام ذخيره هاي شناخته شده معدني، استخراج شده است. با اين حال بايد به فکر نگهداري از منابع معدني باقي مانده بود و بهترين راه، بازيافت مواد معدني است.
3- صرفه جويي در مصرف انرژي: بازيافت يک تن مس مصرف شده، 15% از انرژي لازمه براي معدنکاري و استخراج همان ميزان مس را طلب مي کند. بنابراين بازيافت مواد راهي است براي حفظ و صرفه جويي در مصرف سوخت هاي فسيلي و کاهش انتشار دي اکسيد کربن در هوا.
4- صرفه جويي در هزينه حفر گودال هاي نگهداري زباله: باطله حاصل از صنايع و مواد دور ريختني خانه ها معمولاً به صورت زباله در گودال هايي مربوط به اين کار نگهداري مي شود. اين گودال هاي به سرعت پر مي شوند و هزينه حفر اين گودال ها بالا مي باشد. از طرفي مرتب کردن باطله ها و مواد دور ريختني خانه ها نيز هزينه بسيار بالايي را در بردارد. بنابراين با بازيافت مواد، مي توان از پيش آمدن چنين مشکلاتي جلوگيري کرد.
5- محيط زيست: درطي استخراج و تصفيه فلزات گازها و گرد و غبارهايي در هوا منتشر مي شود. اما در بازيافت فلزات هيچ آلودگي منتشر نمي شود، بنابراين عمل بازيافت مواد به سلامتي محيط زيست نيز کمک مي نمايد.
بازيابي مس از قراضه:
قراضه برگشتي يک منبع مهم مس به حساب مي آيد که اهميت روزافزوني دارد. در حال حاضر حدود 80% قراضه هاي برگشتي را قراضه هاي آلياژي تشکيل مي دهند. اغلب اينها معمولا ذوب شده و بي آنکه پالايش شوند به شکل آلياژ ريخته مي شوند. مس قراضه غيرآلياژي ذوب و پالايش مي شود تا مس ويژه کارهاي مکانيکي يا الکتريکي بدست آيد. فرآيندهاي به کار رفته بستگي به عيار مواد برگشتي و محصول دلخواه دارد.
واحدهاي اصلي براي ذوب قراضه کم عيار، کوره هاي دمشي کوچک و کنورترهاي پيرس-اسميت اند.
مس از دو منبع اصلي بدست مصرف کننده مي رسد. يکي از طريق کانه مس و ديگري از طريق قراضه مس و آلياژهاي آن. طبق آمار بدست آمده حدود 1.3 مس مصرفي را مي توان از قراضه مس تهيه نمود. در واقع بازيابي مس از اشياي مصرف شده (قراضه کهنه) و تلفات توليد (قراضه نو) براي تمام صنايع اهميت زيادي دارد. حدود 5-10% مس جهان از پالايش دوباره مس قراضه تامين مي شود و 25-30% ديگر (مس حاصل از قراضه) از بازيابي مستقيم مس، به ويژه آلياژها بدست مي آيد. 30-40% تمام مس توليد شده از قراضه، از قراضه کهنه (اشياي به کار رفته مسي) و 60-70% آن از قراضه نو يا تلفات توليد حاصل مي شود.


نمودار مراحل بازيافت مس از قراضه

گردش قراضه مسي:
امروزه فرآيند تغيير شکل قراضه مسي (غيرآلياژي) به محصولات جديد مسي شامل خريداري قراضه مس از شبکه هاي مربوط به دلالان و معامله گران قراضه مي باشد. که اين قراضه مسي به دو صورت عرضه مي شود:
1- قراضه هاي تشکيل يافته از مس تميز، غيرآلياژي و بدون روکش که به شکل گيره هاي کاغذ، سوزن هاي منگنه، ميله هاي اتوبوس، قطعات جابجاگرها (آلات تغيير دهنده جهت برق)، لوله ها و تيوب هاي تميز.
2- قراضه هاي مسي با خصوصيات قبل، منتها گاه شامل بخش هاي روکشدار يا تا حدي اکسيد شده نظير سيم هاي مسي روکشدار يا اکسيد شده.
وقتي قراضه هاي مسي براي بازيافت آماده مي شوند، بازبين شده و در صورت لزوم آناليزهاي شيميايي بر روي آن ها صورت مي گيرد . قراضه هاي نرم و وارفته تا زماني که به آنها نياز باشد نگهداري مي شوند.
قراضه هاي مس مستقيماً ذوب مي شوند و گاه در هنگام ذوب درجه خلوصشان بالا برده مي شود. سپس مس ذوب شده احياء مي گردد و به اشکال حد واسط نظير بيلت ها، کيک ها و شمش هاي مسي قالب گيري مي شود تا در مراحل بعدي کارهاي بيشتري روي آن صورت گيرد.
قراضه معمولاً شامل مواد فاسد شده يا تحليل رفته الکتريکي مي باشد که در طي عمليات بازيابي درجه خلوص آن بالا مي رود و در قالب هاي آند ريخته مي شود. در واقع آندها مواد نارسي هستند که در عمليات کاتدسازي به کار مي روند. ابتدا آندها آبکاري مي شوند، به اين صورت که مواد فاسد شده الکتريکي در حمامي از اسيد سولفوريک حل شده و سپس خارج از محلول، بر روي يک صفحه فولادي آبکاري مي شوند. ورقه هاي نازک مس پالايش شده به طرف صفحات ضد زنگ کشيده شده و در سلول هاي الکتروليتي ديگري ما بين صفحات آندي قرار مي گيرند. طي عمل آبکاري، آندهاي مسي با درجه خلوص 99.98% بدست مي آيد که براي ساختن ورقه هاي کاتدي مس با درجه خلوص بالا به کار مي رود.
آلياژهاي مس نيز قابل بازيافت مي باشند. قراضه هاي آلياژي ابتدا جدا و تميز شده و سپس عناصر تشکيل دهنده آلياژ و ميزان ناخالصي ها تعيين مي گردد. قراضه هاي بازيافتي با ترکيب مشخص، با يکديگر ذوب مي گردند. گاه نيز به آنها مواد خام اضافه مي گردد تا آلياژي با ترکيب دلخواه بدست آيد.


قراضه حاصل از کابل هاي مسي


تصويري از قراضه مس

از لحاظ مقدار مس و ميزان عناصر آلياژي 4 نوع قراضه مس وجود دارد:
1) قراضه اي که از نوع کاتدي است و فقط بايد ذوب و ريخته گري شود. اين قراضه اکثراً از تلفات توليد به دست مي آيد (براي مثال ميله هاي نامرغوب يا خراب، سيم لخت، قالبها). اين وسايل مستقيماً ذوب مي شوند تا مس چقرمه يا آلياژي توليد شود.
2) قراضه نو يا کهنه که عمدتاً مس خالصي است که به ساير فلزات آلوده شده است، مانند فلزاتي که آب فلزکاري و يا جوشکاري شده اند. اين قراضه در کوره آند (دوار يا بوته اي) ذوب مي شود. در اين کوره ها مقدار زيادي از ناخالصي ها (Al,Fe,Zn,Si,Sn) به وسيله اکسايش با هوا جدا مي شوند. فلز سپس به شکل آند ريخته مي شود. ممکن است محصول به شکل مس حاصل از پالايش گرمايي براي آلياژسازي نيز به فروش برسد.
3) قراضه هاي آلياژي. اين قسمت بيشترين سهم را در صنعت بازيابي قراضه دارد و شامل برنج، برنز و آلياژ مس – نيکل است و از قراضه هاي نو يا کهنه تشکيل مي شود. پالايش اين آلياژها و توليد مس خالص هيچ امتيازي به همراه ندارد. بنابراين اين آلياژها در کوره هاي دوار، بوته اي يا القايي ذوب و به صورت آلياژ ريخته مي شود. براي حذف آلومينيم، سيليسيم و آهن به صورت سرباره آنها را با هوا اکسيد مي کنند. اما مقدار اکسايش بايد دقيقاً کنترل شود زيرا عناصر آلياژي مطلوب (Zn در برنج و Sn در برنز) نيز تمايل به اکسايش دارند. آلياژ جديد که با افزودن فلزات خالص يا قراضه به شکل استاندارد درمي آيد در قالبهاي افقي روباز به صورت شمش ريخته مي شود تا درقطعه ريزي به کار برده شود، يا از طريق ريخته گري پيوسته عمودي يا با سرد کردن مستقيم به شکل تختال يا شمشال مناسب براي نورد يا اکستروژن در آيد.
4) قراضه کم عيار با ترکيب شيميايي متغير (Cu 12-95%) اين ماده در کوره هاي بوته اي يا دمشي ذوب مي شود و سپس بر روي آن عمليات پالايش گرمايي و الکتروليتي انجام مي شود.


قراضه مس آماده جهت فروش


قراضه مس در مراحل بازبين براي جدا کردن قسمت هاي زائد

ذوب و پالايش قراضه مس کم عيار:
بازيابي مس از مواد قراضه کم عيار حدود 2-1% کل مس توليدي را تامين مي کند. واحد اصلي ذوب قراضه کم عيار کوره دمشي مخصوص قراضه است. در اين کوره، قراضه خوب مخلوط مي شود تا مقدار متوسط مس در آن به اندازه متوسط مس در کاني پرعيارشده، يعني به حدود 30% برسد. در حدود 120-80 Kg/ton کک به کوره افزوده مي شود، سيليس و آهن نيز به کوره مي افزايند تا سرباره فاياليتي با نقطه ذوب پايين بدست آيد. مواد آلي قراضه را قبل از ذوب مس در کوره دمشي مي سوزانند، تا از گرفتگي دودکش و پرشدن سيستم جمع آوري گرد و غبار جلوگيري شود.
محصول کوره دمشي مس مذاب سياه با مس85-70%، آهن 5-2% و ساير ناخالصي هاي موجود در قراضه است. توان توليد کوره هاي دمشي ذوب قراضه در حدود 20-10 تن مس سياه بر متر مربع سطح بوته در روز است. توان توليد اين کوره ها بسيار متغير و وابسته به تغييرات ترکيب قراضه، شکل و اندازه آن است. مس موجود در سرباره کوره مخصوص قراضه بسيار زياد است که اين ناشي از شرايط اکسنده کوره است.
کوره دمشي مخصوص قراضه به نحوي کار مي کند که مقدار قابل توجهي از فلزات ناخواسته باقي مي ماند. مقدار کک و ترکيب سرباره طوري تنظيم مي شود که اين عمل ممکن شود. بنابراين اگر چه مقدار بيشتري مس از سرباره احياء مي شود، مقدار بيشتري آهن به صورت فلز در محصول کوره دمشي باقي مي ماند. حد اشباع آهن در مس 1200 درجه سانتي گراد حدود 5 درصد وزني است. بنابراين، آهن افزون بر اين حد جامد مي ماند و باعث ايجاد مشکلات زيادي مي شود. استفاده از 100 Kg کک بر تن قراضه موازنه مناسب بين اتلاف مس در سرباره و مقدار آهن احياء شده را بوجود مي آورد.
مس سياه حاصل از کوره بلند معمولاً بوسيله اکسايش با هوا در کنورترهاي کوچک پيرس-اسميت پالايش مي شود. بيشتر Al,Zn,Fe,Ni,Sn اکسيد مي شود تا محصول نهايي که مس با عيار 97-96% است، بدست آيد. اکسايش اين ناخالصيها گرماي زيادي توليد مي کند و در بعضي موارد روش خودسوز است، اما هنگام ذوب مقدار زيادي قراضه پرعيار در کنورتر، سوخت به کار برده مي شود تا دماي لازم 1200-1150 درجه سانتي گراد تامين شود. اغلب مقدار زيادي قراضه حاوي قلع (برنز) به کنورتر افزوده مي شود تا بتوان قلع را به شکل اکسيد در سيستم جمع آوري کرد غبار بازيابي کرد.


نمودار جريان بازيابي مس از قراضه کم عيار

جالب ترين پيشرفت اخير در زمينه تبديل مس سياه، استفاده از کنورترهاي هوبوکن يا سيفوني است. اگر چه خروج گاز SO2 در هنگام استخراج مس از قراضه مشکل آفرين نيست، اما حدود 0.3 تن اکسيد بر تن مس سياه ايجاد مي شود، عمدتا اکسيدهاي قلع وروي به طوريکه جمع آوري گاز عامل مهمي به حساب مي آيد. کنورتر سيفوني براي اين عمل مناسب به نظرمي رسد.
در صورت داشتن قراضه پرعيار با بيش از 80% مس، عمل کوره دمشي و کنورتر را مي توان ادغام کرد و آن را در يک کوره بوته اي يا دوار انجام داد. در اين مورد اکسايش با شعله اکسيد کننده يا تزريق هوا به وسيله لوله هاي دمش يا زنبورک انجام مي گيرد. کنورترهاي دوار دمش از بالا نيزگاه و بيگاه براي اين کار مورد استفاده قرار مي گيرند.
مس حاصل از ذوب قراضه و تبديل معمولاً در کوره آندي مورد عمليات اکسايش نهايي قرار مي گيرد و در پي آن پل کردن انجام مي شود و سپس مس براي پالايش الکتروليتي به شکل آند ريخته مي شود.
مصرف قراضه هاي بازيافتي:
تنها اشکال عمده استفاده از مس بازيافتي اين است که ممکن است شامل باقي مانده ناخالصي هايي باشد که به صورت منفي بر روي خصوصيات آن اثر مي گذارد. بيشتر درخواست هاي مربوط به قراضه مسي شامل سيم هاي مسي با قابليت رسانايي بالا مي باشد.
محصولات قالب ريزي شده و کارخانه هاي ذوب فلز به صورت سنتي جزء بزرگترين مصرف کنندگان مس و برنز به کار رفته در رادياتورهاي وسايل نقليه مي باشند. بدين طريق مي توان به مقادير زياد مس، روي، قلع و سرب دست يافت و در نتيجه به راحتي مي تواند حدود 100000 تن قالب آلياژ برنز قرمز و نيمه قرمز توليد کرد. در حدود نيمي از مواد قالب ريزي شده، براي شيرهاي لوله کشي خانه ها و اثاثيه منزل در آمريکا به کار مي روند. اما در اروپا برنز زرد (آلياژ روي – مس) در ساخت محصولات مربوط به لوله کشي به کار مي رود.
در سال 1996، آمريکا بيشترين مس بازيافتي و آلياژهاي بازيافتي آن را به خود اختصاص مي داده است که اين ميزان از ذوب دوباره مواد برنجي و سيم هاي برق در کارخانه هاي ذوب و قالب ريزي حاصل مي شوند. از 1092600 تن قراضه که مستقيماً از ذوب دوباره بدست آمده بود، حدود 22% به شکل شمش ها و آلياژهاي مسي در آمده و 70% آن توسط ساير صنايع نظير کارخانه هاي توليد کننده سيم برق مورد استفاده قرار گرفته است. مصرف قراضه هاي مسي براي توليد آلياژها در طول 20-30 سال اخير، 50% رشد داشته است.



مصرف قراضه مس، در طي سال هاي 1996-1976 بين 44 تا 54.7% از مصرف کل مس آمريکا را به خود اختصاص مي داده است.

بدين گونه قراضه مس 44.8% از مصرف کلي مس را تامين مي کند. بزرگترين دسته قراضه هاي مصرفي، قراضه هاي نو هستند که مستقيماً براي ذوب فرستاده مي شوند. مقدار بازيافت از قراضه هاي قديمي و کهنه با توجه به نوسان قيمت هاي مس و ساير مسائل تجاري تغيير پيدا مي کند. درصد بازيافت قراضه هاي قديمي، وقتي قيمت ها پايين است، کاهش مي يابد. قراضه هاي قديمي شامل کابل هاي الکتريکي دور ريختني، رادياتورهاي خودروهاي اوراق، دستگاههاي تهويه هوا و توليدات بي شمار ديگري از اين قبيل مي باشند.
درحقيقت همه محصولات ساخته شده از مس قابل بازيافتند. صنعت از مس بازيافتي به عنوان يک منشا عمده و اصلي از مواد خام استفاده مي کند. مس بازيافتي قابليت ذوب دوباره را دارد بدون اينکه هيچ گونه فرايندهاي اضافي بر روي آن صورت بگيرد. در نتيجه مس مي تواند به عنوان يک ماده تجديد شدني بارها و بارها بازيافت شود، بدون اينکه خواص شيميايي و فيزيکي آن تغيير کند.
بازيافت مس از طرفي وابسته است به چگونگي عملکرد سيستم گردآوري قراضه، فاکتورهاي اقتصادي و تکنولوژي طراحي محصولات و از طرف ديگر به ميزان حمايت جوامع و دولت ها در اين زمينه.
بازيافت مس يکي از فعاليت هاي اقتصادي مهم و سودآور مي باشد که روشي براي ذخيره و انرژي و کاهش فعاليت هاي اضافي در زمينه توليد محصولات ساخته شده از مواد خام اوليه.

[ghasem motamedi]

بسیاری از مهندسین و طراحان هنوز تیتانیوم را فلزی گران و ناشناخته قلمداد می کنند؛ اما پیشرفت های اخیری که در زمینه تولید این فلز صورت گرفته است، نشان می دهد که تیتانیوم ماده ای بسیار فوق العاده برای استفاده های مهندسی است و از بسیاری از مواد مشابه مورد استفاده در این صنعت ارزان تر است.
یکی از ویژگی های مهم تیتانیوم چگالی پایین آن (۵۵/۴ گرم بر سانتی متر مکعب) است. این ویژگی، همراه با استحکام و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی، تیتانیوم را به فلزی بسیار ایده آل تبدیل کرده است. تیتانیوم عمدتاً در صنایع هوا – فضا و همینطور در کارخانه ها و تجهیزات صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز همچنین در ساخت عینک ها، مهندسی های ظریف، اندازه گیری، مهندسی کنترل و فن آوری پزشکی مخصوصاً مواردی که حد تحمل بیولوژیک از اهمیت زیادی برخوردار است، مورد استفاده قرار می گیرد.
مهم ترین مورد مصرف فلز تیتانیوم که در تلاقی با زندگی روزمره ما قرار می گیرد، بیشتر در اشیای قیمتی نظیر ساعت های مچی، عینک ها و جواهرات است. این کاربرد ها به این تصور هرچه بیشتر دامن زده اند که تیتانیوم فلزی گران است.
از طرف دیگر انتخاب فلز مورد استفاده در طراحی های مختلف از اولین مراحل ساخت اشیا به شمار می رود و در این مرحله بسیاری از فلزاتی که به نظر می آید باید گران قیمت باشند، بدون انجام تحلیل اقتصادی از میان گزینه های احتمالی حذف می گردند. در نگاه اولیه به درستی تیتانیوم در صدر لیست فلزات گران قیمت و دارای استفاده های خاص قرار دارد. اما این مسئله اشتباهی است که بسیاری از طراحان در همان مرحله اول طراحی مرتکب می شوند. آن ها در محاسبات مقدماتی، وزن فولاد مورد استفاده در طراحی خود را با وزن تیتانیوم مورد نیاز، بدون آن که به حجم آن توجه داشته باشند جایگزین می کنند و مسلم است که یک کیلوگرم تیتانیوم بسیار گران تر از یک کیلوگرم فولاد است. در حالیکه این مقدار تیتانیوم، چندین برابر همان مقدار فولاد کاربری دارد.
عده بسیار کمی از مردم به مقایسه وزن دو قطعه مشابه که یکی از فولاد و دیگری از تیتانیوم ساخته شده است توجه دارند. هنگامی که از لحاظ هندسی، این دو قطعه دارای حجم مشابه باشند، نسبت بهای قطعه تیتانیومی به بهای قطعه فولادی با آلیاژ درجه بالا به عدد ۵/۲ تا ۳ می رسد.
مواد تیتانیومی از قدرت تحمل بسیار بالایی برخوردارند و همچنین نقطه تسلیم آن ها در برابر نیروی کششی وارد شده بسیار بالا است. مقاومت بیشینه آلیاژ تیتانیوم ۳۳ که در آن از فلزات آلومینیوم، انادیوم و قلع استفاده شده، در برابر نیروی کششی، معادل یک هزار و ۲۰۰ نیوتون بر متر مربع است و این در حالیست که تیتانیوم خالص هم می تواند فشار ناشی از نیروی کششی را تا حد ۷۴۰ نیوتن بر متر مربع تحمل کند؛ با این وجود همچنان می توان این فلز را سخت تصور کرد. (با توجه به این که حد شکست در برابر کشیدگی آن حداقل ۸ درصد است)
در حال حاضر تعداد طراحانی که در زمینه ساخت اشیاء متحرک به استفاده از این فلز علاقه نشان داده اند رو به فزونی گذاشته است. یکی از کاربردهای جدید تیتانیوم، استفاده از آن در توربین های بخار است. تیتانیوم مهندسان را قادر می سازد تا طول پره های توربین را زیاد کرده و بدین ترتیب نسبت نیروی تولید شده را افزایش دهند.
از دیگر کاربردهای رو به افزایش تیتانیوم، استفاده از آن در موقعیت هایی است که نیاز به مقاومت بالا در برابر برش احساس شده و یا ترکیبی از دو نیروی برشی و کششی دیده می شود. در این حالت خاص از نوع ویژه ای از تیتانیوم استفاده می شود که بر روی آن پوششی از نیترید قرار دارد. این پوشش از حرارت دادن فلز در فضای نیتروژنی بدست می آید.
همینطور در صنایع خودرو سازی، کاربردهای جدید و جالبی برای تیتانیوم پیدا شده است. به عنوان مثال جایگزین کردن تیتانیوم با فولاد، در موتور مولد قطار، باعث کاهش ۶۰ درصدی وزن این وسیله شده است. از دیگر کاربردهای تیتانیوم در این صنعت، استفاده در میل لنگ، مفتول های اتصالی و سیستم اگزوز خودرو است. مهم ترین حوزه های رشد استفاده از تیتانیوم در حال حاضر صنایع هوا – فضا، نیروگاه ها و دستگاه های شیرین کننده آب هستند.
یکی دیگر از خواص مهم تیتانیوم، قابلیت قرارگیری آن به عنوان فلز واسط میان دو فلز دیگر است. به عنوان مثال از تیتانیوم در صفحات انتقال دهنده گرما در کارخانه های شیمیایی یا شیرین کننده آب استفاده می شود.
یکی از دلایل مقاومت بالای تیتانیوم در برابر خراشیدگی و عدم انفعال این عنصر در برابر دیگر مواد شیمیایی، پوسته ای است که بر روی فلز تشکیل می شود. هنگامی که تیتانیوم با اکسیژن تماس پیدا می کند، سطح آن به سرعت واکنش نشان داده و اکسیده می شود. در اثر این فعل و انفعال شیمیایی، پوسته ای بسیار مقاوم تشکیل می شود که جلوی هرگونه فعل و انفعال دیگری را می گیرد. اگر به این پوسته آسیبی برسد، در صورت حضور اکسیژن و یا حتی آب، تیتانیوم مجدداً اکسیده شده و در محل خراش، پوسته جدیدی تشکیل می شود. این مکانیزم بسیار به آلومینیوم شباهت دارد. با این تفاوت که پوسته تشکیل شده بر روی تیتانیوم، ضخیم تر و پایدار تر از پوسته آلومینیوم است. این لایه محافظ علاوه بر ایجاد مقاومت در برابر خراشیدگی، حد تحمل بیولوژیک فلز را افزایش می دهد. با این وجود بعضی از ترکیبات شیمیایی نظیر فلئورین می توانند این پوسته محافظ را تخریب کنند.
با توجه به کاربردهای فراوان تیتانیوم، این فلز در گروه فولادهای آلیاژی و یا آلیاژهای نیکل قرار می گیرد، اما به خاطر سختی و قدرت تحمل آن در برابر کشش و برش، نیروی بیشتری برای شکست این فلز نسبت به فلزات آهنی لازم است. یکی از دلایل این که هزینه تولید تیتانیوم بسیار بالا است، استفاده از فن آوری موجود جهت تولید محصولات با کیفیت بسیار بالاست که بتواند نیازهای صنایع حساسی مانند هوا – فضا را پاسخگو باشد. مقید بودن به تولید محصولات با کیفیت بسیار بالا، مسلماً موجب ایجاد هزینه های اضافی می گردد، اما اگر حوزه های جدیدی برای مصرف این فلز که نیاز به کیفیت بسیار بالا هم نداشته باشد، ایجاد گردد؛ این امکان وجود دارد که فن آوری های جایگزینی برای تولید ساخته شوند تا هزینه ها را کاهش دهند. صنایع ساختمانی و خودرو سازی، از جمله صنایعی هستند که اگر به صورت عمده وارد بازار مصرف شوند، به ساخت فن آوری ارزان قیمت تر کمک خواهند کرد.
تا زمانی که تیتانیوم به عنوان فلزی گران قیمت تلقی می شود، این چرخه ادامه دارد و آثار آن مثل تقاضای محدود و مصرف پایین باعث می شود تا تولیدکنندگان هیچ علاقه ای به توسعه فن آوری های ارزان تر و ساده تر نداشته باشند.
یکی از شرکت هایی که در زمینه تولید تیتانیوم فعال بوده و پیشرفت های مهمی هم داشته است، شرکت دویچه تیتان (Deutsche Titan) از زیر مجموعه های گروه تیسن کراپ (Thyssen Krupp) در آلمان است. این شرکت به همراه شرکت ایتالیایی تیتانیا، گروه تیتانیوم را تشکیل داده اند.
دویچه تیتان، تیتانیوم اسفنجی مورد نیاز خود را از کشورهای روسیه، قزاقستان، اوکراین، ژاپن و چین خریداری می کند و سالانه ظرفیت تولید ۴ هزار تن شمش را دارا می باشد. این شمش ها می توانند تا ۱۳ تن وزن داشته باشند. دویچه تیتان طیفی از محصولات نیمه تمام را با استفاده از تأسیسات خود شرکت، گروه تیسن کراپ و همینطور کوره های ذوب دیگر تولید می کند. محصولات این شرکت در غالب شمش، اسلب، ورق، کلاف، صفحه، لوله جوش کاری شده و مفتول عرضه می شوند