دانلود مقاله جامع درباره فلزات

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله جامع درباره فلزات دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:136

فهرست مطالب:

پیشگفتار
1)خواص روی the used of zinc
1-1)خواص فیزیکی روی   physical properties of zinc
1-2) خواص شیمیایی روی   chemical properties of zinc
1-3) خواص مکانیکی روی mechanical properties zinc
1-4) خواص آلیاژی روی Alloys properties of zinc
2) مشخصات کانسارهای روی Specifications of zine mine
2-1 مواد اولیه و سنگ‌های معدنی ZINC  ORES
1)مواد کانی سولفیدی روی sulfide ores  
2-2) ذخائر معدنی روی در ایران Zince mining Diposits in iran
2-3) صادرات کنسانتره و واردات فلز روی در ایران
2-4) کاربرد روی
لیتوگرافی و حکاکی شیمیایی
روی سوپر پلاستیک zinc super plastic
2-5) عیار و سایر مشخصات روی (Grade & specifications of zinc )
در شمش روی در گریدرهای مختلف آن بر حسب مشخصات ASTM
توضیحات
2-6) روند مصرف روی در صنایع جهانThe Zinc uses in world
1)مصرف روی در پوششهای حفاظتی The zinc uses in coating
2) مصرف روی در آلیاژهای پایه روی Zinc Base Ailoys     
3)مصرف روی در صنعت برنج BRASS  
4)روی نوردی ROLLED Zinc
فصل سوم
آلیاژ زاماک Zamak Alloys
3-1) توسعه آلیاژهای روی برای ریخته‌گری تحت فشار
3-2) توسعه آلیاژ‌های روی مورد استفاده در ریخته‌گری
3-3) برتری آلیاژهای روی برای ریخته‌گری تحت فشار:
در مقایسه با آلیاژهای غیر آهنی بعد از
3-4) محدودیت‌های مصرف آلیاژهای روی
3-5) استفاده از قراضه و برگشتی جهت ریخته‌گری:
مصرف فلز روی در سال 1982 میلادی به شرح زیر می‌باشد:
3-6 ) استفاده از قراضه‌های آلیاژهای روی تحت فشار در دیگر صنایع روی  
3-7 ) مطالعه سیستم روی – آلومینیوم: Study of Zn – Al sisyem
(9-3) تغییرات فازی در آلیاژ Zn,4%Al
(3-10) اثر عناصر آلیاژی بر روی آلیاژZn-4%Al
منیزم Mg :
مسCu :
نیکلNi :  
تیتانیوم و برلیومTi,Be :
3-11 ) ناخالصیهایی که معمولاً در آلیاژ وجود دارند:
سرب pb :
کادمیوم Cd :  
قلع:
 آهن Fe :
ایندیوم و تالیوم In,Tn
فصل چهارم
(4-1) فرآیند ذوب
(4-2) افزودن مقادیر سرب و قلع به آلیاژ زاماک تا مقدار 1%
4-3) انجام آزمایشات خوردگی بروی نمونه‌های بدست آمده
(4-4) کاربرد آلیاژهای روی تحت فشار در شرایط مختلف از نقطه نظر خوردگی
در مجاورت با هوا
محیط دریا
آب شهر
محلول‌های آبی
الکل‌ها:
محلولهای پاک کننده صابون:
مواد نفتی:
روغن‌ها:
سوختهای دیزل و بنزین
گلیسیرین:
سایر مایعات آلی
مرکب‌ها
گاز شهر
صنایع غذایی و نوشابه‌ها
فصل پنجم
5-1) قطعاتی که می‌توان از آلیاژهای روی ریخته‌گری نمود.
منابع

همراه با اشکال ،نمودار و جداول

پیشگفتار

از زمانی که روی به عنوان یکی از عناصر گروه فلزات متداول قلمداد گردیده دارای اجتماعی از خواص عدیده می باشد که آن را دقیقاً از سایر عناصر متمایز ساخته است. روی دارای تقطه جوش نسبتاً پایین بوده (سانتیگراد) بنابراین تا زمانی که دماهای افزون بر این قرار داریم اکسید آن توسط کربن احیاء نمی‌گردد.

این فلز به صورت بخار تولید می‌شود و روشهای ذوبی که ابتداً تا تاریخ متالورژیکی بشر برای تولید مس ، آ هن سرب قلع گسترش یافته بود را نمی‌توان وی بکار برد،. برای تولید آن بشر مجبور به تأمل تا زمان توسعه قرع جهت تبخیر روی و تقطیر جداگانه بوده است.

به عنوان پی آمد این عمل تا دیر زمانی بعد از سایر فلزات روی فلزی تولید نمی‌شود اما سرانجام ناگهان راه‌حلهایی برای این مسأله یافت شد در نتیجه حداقل پنج روش تولید اساساً متفاوت توسعه یافت که دارای کاربردهای تجارتی گسترده‌ای بودند روی (zn)غیر آلیاژی چنانچه از نقطه ذوبش (سانتیگراد) انتظار می رود تنها خواص مکانیکی متوسطی داشته و نتیجتاً کاربردش در مهندسی محدود می‌گردد. به هر حال بنحوه گسترده ای در آلیاژ بکار می رود بعنوان مثال با آلومینیم تا 4% سلسله آلیاژهای عالی ریخته گری تحت فشار را تشکیل داده تادر بسیاری زمینه‌های در کاربرهای تحت تنش های کم بکار می‌روند. افزایش حداکثر 45% روی به مس سلسله آلیاژهای مهم ودیر آشنای برنج را تشکیل می‌دهد که مشابه عمده سهم آن در تولید مواد مهندسی

باشد.

مقاومت روی در مقابل تنشهای ممتد زیاد نبوده و فلز مستعد به خزش می‌باشد اما اخیراً آلیاژهای با مقادیر کم مس و تیتانیم تولید شده‌اند که در مقابل خزش بسیار مقاومتر می باشند. شاید مهمترین کاربرد صنعتی روی از خواص شیمیایی‌اش سر چشمه می‌گیرد. مقاومتش به خوردگی اتمسفری بالا بوده و می‌توان پوششهای چسبنده‌ای از آن که دارای مقاومت خوردگی چند برابر فولاد پایه دارد را بر روی آهن تولید نمود. از آنجا که روی نسبت به آهن الکترونگاتیویه است تمایل دارد تا ترجیحاً خورده شود. علاوه بر آن سطح فولاد را محافظت می نماید. کاربرد روی در صنایع به طور یکنواختی رو به فزونی بوده و شکی نیست طی سالهای آتی به مقدارزیادی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

همانند سایر مواد خام ذخائر قابل استفاده‌اش در پوسته زمینی محدود می‌باشد. تا آنجا که می‌توانیم معادن مرتبط با روی نسبت به سایر فلزات متداول، موقعیت بهتری را دارا می بابشد به هر حال اگر تقاضا با آهنگ فعلی ادامه یابد قابلیت استفاده از مقادیر کافی کنسانتراتهای پر عیار که اکنون عمدتاً بنای این صنعت بر آن قرار دارد مورد تهدید قرار خواهند گرفت. بهبود روشهای استخراجی برای مقادیر گسترده منابع کم عیاری که در حال حاضر نمی‌توانم بنحو اقتصادی از آنها استفاده نمود ضروری می‌باشد. آخرین کیلومتر بیرونی توده زمین بنمایی شامل 521 میلیون تن روی می‌باشد .

با توجه به قیمتها و روشهای موجود در معادن چنانچه کانه روی بیش از 3 درصد فلز

روی(zn) داشته باشد استخراج قابل صرف است. بجز اینکه در مواردی که سایر فلزات نظیر سرب، مس، یا نقره در ترکیب کانه موجود باشد و بتوان آنها را بطور همزمان بازیابی نمود.

تولید روی بسیار دیرتر از تولید سایر فلزات رایج واقع گردید در حالیکه احتمالاً مس (cu)در حدود 5000 سال قبل از میلاد مسیح از کانه هایش ذوب می گردید، سرب (pb)حدود 4000 سال قبل از میلاد مسیح و آهن حدود 2000 سال قبل از میلاد مسیح تولید می‌شدند. به نظر می رسند تا قرن چهاردهم میلادی در یک سطح تجاری مورد استفاده قرار گرفته باشد. مطمئناًروی به عنوان یک فلز قبل از زمان شناخته شده بود . برنج یک آلیاژی از روی و مس، توسط رومی‌ها 200 سال قبل از میلاد مسیح تولید می‌شد اما روش مورد استفادها آنها شامل حرارت دادن اکسید روی و کربن در بوته های مسی بود. روی تشکیل شده توسط احیاء فوراً در مس جذب می‌گردید و به صورت فازی جداگانه تولید نمی‌شد.

اتفاقاً مقادیر کمی روی فلزی(zn) از گازهای خروجی کوره‌ای ذوب سرب بازیابی می‌گردید. اکثر کانه های سرب حاوی روی می‌باشد در حین ذوب قسمتی از اکسید روی موجود احیاء گردیده و بخار روی را تشکیل می‌دهد در حالیکه اکثر این ماده فوراً در سطوح بالاتر کوره اکسید می‌گردد.

تولید این روش تنها مقادیر بسیار نا چیزی جمع‌آوری گردیده است. آنقدر کم که هیچ کاربرد اقتصادی نداشته اما برای نمایش وجود فلز تعیین مشخصاتش کافی می‌بود و احتمالاً برای تولید معدودی که باستان‌شناسان قدمت تاریخ شان را به قبل از میلاد مسیخ نسبت داده اند بکار می‌رفته‌اند.

اولین و ابتدائی‌ترین نام برای این فلز در زبان یونانی نقره بدلی بوده است. قدیمی‌ترین قطعه پیدا شده از روی بتی است با ترکیب شیمیایی 52/87 در صد روی 41/11 در صد سرب ، 57/1 درصد آهن که قدمت آن به بیش از 500 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد.

صنعت روی ابتدا در آسیا توسط چینیها در قرن هفتم میلادی و سپس توسط هندیها در قرن یازده رایج گردیده است تولید برنج (آلیاژروی و مس) در قرن سوم قبل از میلاد مسیح شناخته شده بود اما مطمئناً آلیاژ اغلب توسط فرآیند سمنتاسیون مورد استفاده توسط رومی ها ساخته میشد که در آن روی به صورت فاز جداگانه‌ای تولید نمی‌گردید.

از شواهد زبان شناسنامه ذکر شده توسط دکتر نیدهام چنین بر میآید که ممکن است چینیها از روش تولید آگاه بوده و احتمالاً روی را قبل از میلاد مسیح تولید کرده اند اما هیچ مدرکی دیگر برای اثبات آن وجود نداشته و خیلی بنظر می‌رسد که احتمالاً تولید تجاری روی قبل از عملیات زاوار در چین انجام می‌گرفته است. حدود سال 173 میلادی اطلاعات راجع به ذوب واستخراج روی از چین به انگلستان برده شد و تولید آن در مقیاس وسیع آغاز گشت.

این صنعت سپس با مطالعات فراوان وابداع وسایل مدرن جهت احیای روی به مقایسه

وسیع در غرب شروع گشت و در کشورهای صنعتی توسعه یافت. بنابراین تاریخچه تولید روی پیچیده بوده و راه‌حلهای مختلف متعددی برای مشکل اساسی احیاء اکسید روی پیدا شده است حتی امروزه در سرتا سر دنیا پنج فرآیند مختلفی مورد استفاده می‌باشد. امروزه بیش از 6 میلیون تن روی توسط فرآیندهای زیر با نسبت تقریبی تولید می‌شود. از فرآیند قرع افقی 5 درصد، قرع عمودی 9درصد، الکتریکی حرارتی 7 در صد، الکترولیزری 68 درصد، کوره دمشی 12 درصد است.

بهر حال این فرآیندها به سرعت تغییر می نماید. نقصان روز افزون انرژی جهانی ضروریت اجتناب از آلودگی محیط زیست و تشخیص محدودیتهای فرآیندمنابع جهانی روی با تکنولوژی مفید و قابل استفاده کنونی یکسری عوامل جدید و محدود کننده را اعمال می نماید.

آلیاژهای روی همراه با مقادیر مختلف آلومینیم به عنوان یک عنصر آلیاژی به رنگ سرب در حالی که نرمی سرب را ندارند در ایران اصطلاحاً به سرب خشک معروف شده‌اند. روش ریخته گری تحت فشار (تزریقی) که کوتاهترین و سریعترین راه برای ساخت یک قطع می‌باشد برای آلیاژهای روی به خصوص به دلیل اقتصادی بودن و نقطه ذوب پائین آن به طور وسیع می‌شود.

فصل اول 1)خواص روی the used of zinc

روی فلز سفید نقره‌ای با نقطه ذوب (5/419 درجه سانتیگراد) و نقطه جوش(7/9 درجه سانتیگراد) نسبتاً پایین می باشد زمانیکه غیر آلیاژی باشد استحکام و سختی‌اش بیشتر از مقادیرشان برای قلع و سرب می‌باشد اما به طور چشمگیری کمتر از مقدار آنها برای آلومینیم و مس بوده و نمی تواند در مصارف تحت تنش بکار رود. بجز زمانیکه بسیار خالص است.

روی در دماهای معمولی شکننده بوده اما بالای 100 درجه سانتیگراد چکش خوار گردیده و سپس می تواند براحتی خورد شود. این فلز اغلب تابع عملیات تغییر شکل می باشد زمانیکه با 4 درصد، آلومینم آلیاژ می شود استحکام و سختی اش به نحوه قابل ملاحظه‌ای افزایش می یابد و چنین آلیاژی مناسب برای ریخته‌گری داشته که بهنحو گسترده ای از آنها در ریخته گری تحت فشار استفاده می شود. افزایش مقادیر کمی مس و تیتانیوم به نحو چشمگیری مقاومت به خزش صفحات نورد شده را بهبود بخشیده و استفاده از این ماده توسعه می‌یابد.

با افزایش 20-22 درصد آلومینیم می توان قابلیت خواص فوق پلاستیک آنرا بهبود بخشید، آلیاژهای تولید شده براحتی در دماهای بالای 220 درجه سانتیگراد تحت خلا با سایر روشهای شکل دادن براحتی سیلان می‌یابند آنها را به سهولت می توان برای دستیابی به استحکام و سختی معمولی در دمای اتاق مجدداً شکل داد. کاربرد عمده روی بعنوان افزودنی آلیاژ ساز برای مس می باشد که خانواده برنجها را تشکیل می دهد. این آلیاژها را با داشتن محدوده ای از خواص فیزیکی برای پاسخگویی به تعداد فراوانی از نیازمندیها، می توان توسط تغییر نسبت روی تولید نمود.

یکی از مفیدترین مشخصات روی، مقاومتش به خوردگی اتمسفری می باشد بنابراین یکی از کاربردهای اساسی اش حفاظت کارهای فولادی می باشد. این فلز در سری‌های الکتروموتیو فلزات از موقعیت بالایی زیر منیزیم و آلومنیم اما در بالای کادمیوم، آهن، نیکل و هیدروژن قرار گرفته، بنابراین پوششی از روی در سطح فولاد در اغلب محیطها ترجیحاً خورده شده و اگر ناپیوستگی‌هائی در پوشش ظاهر شود به صورت پوشش محافظ فدا شونده عمل می‌نماید.

همچنین مشخصه الکترونگاتیوی روی باعث کاربرد قابل ملاحظه‌اش در باطریهای خشک می گردد. هوای خشک در دمای اتاق تأثیر اندکی بر روی داشته اما در بالای 1200 درجه سانتیگراد اکسیداسیون به سرعت انجام می‌یابد. در هوای مرطوب با حضور دی اکسید یک کربنات بازی هیدراته شده تشکیل می‌گردد که به سختی چسبیده و در مقابل عمل بیشتر مقاوم می‌باشد. این فلز به راحتی توسط اکثر اسیدهای معدنی حل شده اما روی بادرجه خلوص بالا در مقابل عمل بیشتر مقاوم می‌باشد. این فلز به راحتی توسط اکثر اسیدهای معدنی حل شده اما روی با درجه خلوص بالا در مقابل حملات اسید سولفوریک رقیق مقاومت می کند، روی با هر عیاری به راحتی در هر دو قلیائیهای آب و مذاب حل شده و زینکهای نظیر    Na2 zno2 تشکیل می‌دهد.

روی به شکل گرد یا دانه ای به نحو گسترده‌ای به عنوان رسوب دهنده به کار رفته و عامل احیاء کننده‌ای برای بسیاری یمنها نظیر فریک، منگنات، کرومات به حساب می‌آید.

1-1)خواص فیزیکی روی  physical properties of zinc

روی فلزی است به رنگ سفید مایل به آبی با وزن مخصوص 04/7 تا 14/7 از قلع سخت‌تر از مس بازپخت شده نرم‌تر و سختی آن بر حسب بر داشتن خراش 5/2 است. روی در درجات معمولی گرما یعنی 5 تا 15 درجه ترد و شکننده بوده به سهولت با ضربات چکش می شکند و گرمای 100 الی 150 درجه به قدری خاصیت چکش خواری و کشیدن آن خوب می‌شود که می‌توان آن را تحت عملیات نورد در آورد و به شکل صفحه، ورق و مفتول تغییر داد ولی درC 200 مجدداً ترد و شکننده می‌شود و قسمتی که خرد و متلاشی شده به شکل گرد در می آید. روی خالص در 419 درجه سانتیگراد ذوب می گردد و نقطه تبخیر در 907 درجه سانتیگراد است.

1-2) خواص شیمیایی روی  chemical properties of zinc

روی در هوا بافیلم نازکی از اکسید و یا کربنات پوشیده می شود که فلز را از اکسیداسیون بعدی محافظت می کند گر چه روی در جدول الکتروموتوری (emf ) بسیار بالاتر از هیدروژن قرار دارد با اینحال آب به سختی بر آن اثر می کند. علت عدم تأثیر آب بر روی حضور لایه اکسید بر روی فلز است که در آب نامحلول می‌باشد. روی در اسیدهای رقیق به سهولت حل می شود و املاح مربوط را تولید می کند به علاوه روی مانند سایر فلزات آمفوتر به صورت هیدروکسید در محلول‌های قلیایی حل می‌شود. در صورتیکه روی در هوا تا نقطه جوش گرم شود بخارات آن آتش می‌گیرد و با شعله سفید مایل به سبز می‌سوزد و اکسید روی تولید می کند.

املاح روی در صورت ترکیب با بازها هیدروکسید روی تولید می‌کند که رسوب سفید رنگی به فرمول   Zn(OH)2 است و به آسانی در اسیدها حل شده و املاح مربوطه را ایجاد می کند فلز روی در سود حل شده و زینکات سدیم می دهد که معمولاً با واکنش زیر بیان می‌شود.