منیزیم
مقدمه
منیزیم فلزی است ضعیف و نادر به رنگ سفید تا نقرهای با نماد Mg، عدد اتمی ۱۲، وزن اتمی ۲۴٫۳۰۵۰ و ساختار بلور آن شش گوش یا هگزاگونال متراکم است. نام منیزیم از واژه یونانیMagnesia حوضهای در Thessaly یا از نام شهر قدیمی Magnesia در آسیای صغیر گرفته شده است. منیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین و سومین عنصر فراوان و قابل حل در آب دریاست.
منیزیم در گروه دو (IIA) جدول تناوبی به عنوان فلز قلیایی خاکی قرار دارد.
مشخصات شیمیایی
منیزیم در حالت پودری، گرم میشود و زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد، آتش گرفته و با شعلهای به رنگ سفید می سوزد. این فلز قلیایی خاکی عمدتاً به عنوان یک عامل آلیاژ دهنده برای ساخت آلیاژهای آلومینیوم - منیزیم استفاده میشود. این عنصر بصورت سه ایزوتوپ یافت میشود: ۲۶Mg,۲۵Mg, ۲۴Mg که همهٔ این ایزوتوپها به مقادیر زیاد یافت میشوند. حدود ٪۷۹ از منیزیم نوع ۲۴Mg است.
کانیهای منیزیم
اگر چه منیزیم در ۶۰ کانی یافت میشود اما این عنصر در ذخایر بزرگ منیزیت، دولومیت، بروسیت، کارنالیت، الیوین و سیلیکاتهای منیزیم پتانسیل اقتصادی دارند، یافت میشود.
آلیاژ های منیزیم Mg
Mg سبکترین آلیاژ صنعتی می باشد ،زیرا چگالی آن Tm=651c & 1.74gr/Cm3 & Tb=110sc0 ساختار آن hcp و شکنندگی در حالت سرد آن بیشتر از AL &CU می باشد و اکسید آن Mg0 برای احیای فلزات دیگر کاربرد دارد.
فلز Mg با درجات خلوص بیش از 99.8 از نظر تجاری به سهولت قابل دسترسی می باشد .و در کاربرد های مهندسی به ندرت بدون آلیاژ شدن با فلزات دیگر فابل استفاده می باشد ، . با توجه به اندازه اتمی آن امکان تشکیل محلول جامد با طیف وسیعی از عناصر متفاوت را فراهم می کند .و همچنین قطر اتمی این فلز 0.320nm که از عوامل مطلوب و موثر در انحلال عناصر متنوع در Mg می باشد
شکل دیگر در قطعات ریختگری آلیاژهای Mg درشت دانگی و متغیر بودن اندازه دانه ها می باشد ، که این مسئله سبب ضعف خواص میکانیکی و تخلخل های ریز می شود .که جهت ریز کردن دانه ها از (زیر کنم ) استفاده می کنند .( که مکانیزم ریز کردن اینگونه می باشد که طی یک مکانیزم پریتکنیکی ذرات zr جدا شده از مذاب ، در دمای پریتکنیک با مذاب واکنش کرده و به این ترتیب با لایه ای از محلول جامد غنی از zr احاطه شده و هنگام انجماد به عنوان جوانه زا عمل می کند .)
ذوب منیزیم :
معمولا Mg به منظور آلیاژ سازی پیش از تولید قطعات ریخته گری یا کار پذیر در بوته هایی از جنس فولاد نرم ذوب می شوند .بر خلاف AL و آلیاژهای آن حضور لایه اکسید برروی مذاب منیزیم سبب تسریع اکسیداسیون ان می شود .هنگام کار با مذاب منیزیم وآلیاژهای آن باید از فلاکس مناسب با اتمسفر خنثی استفاده شود.
فلاکسهای مورد استفاده در ذوب آلیاژهای منیزیم:
فلاکس مورد استفاده دو دسته می باشد :
1) فلاکس که به صورت یک لایه نازک که در مرحله ذوب مورد استفاده قرار می گیرد .و متشکل از مخلوطی از کلریدهایی مانند Mgcl2 ( که جاذب شدید رطوبت و خورندگی در معرض هوارا تشدید می کنند .)nacl & Kcl ، می باشد .
2) فلاکس که به صورت یک لایه ضخیم که روی سطح مذاب را میگیرد.
در هنگام ریخته گری باید فلاکس را به سهولت کنار زده و پیش از ریخته گری مذاب را به هم زده تا خارج شدن اکسیدها و کلریدها ی معلق در مذاب به وسیله فلاکس تسریع شود .
خواص کلی Mg ها :
v استحکام نسبی آلیاژ Mg
v وزن مخصوص کم
v مقاومت در برابر خوردگی
v شکل پذیری به شکل گرم
v حساسیت به شکاف
v قابلیت ماشینکاری
v قابلیت جوشکاری
v مدول الاستیسیته
v عملیات وارثی محلولی و پیر سختی روی آن انجام می شود .
آلیاژ های Mg:
آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم :
این آلیاژ حاوی AL%8-9 و مقادیر کمی روی که باعث افزایش خواص کششی گردیده و منگنز به عنوان مثال %0.3 که مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد .حضور Alدر این آلیاژ ها سبب شده که بوسیله اعمال فوق تبرید یا عملیات تلقیح ریز دانه گردد.، و باعث افزایش خواص مکانیکی شده و سیالیت را کاهش میدهد .قابلیت جذب گاز را افزایش بنابر این این میزان تخلخل های گازی زیاد می شود .
اکسید مضاعف MgoAL25 یا اسپینل اکسیدی ناخواسته درآلیاژ بوجود می آیدکه بسیار سخت و شکننده می باشد .
اگر میزان AL بالای 8% باشد شکل پذیری به سرعت کاهش می یابد .
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.
عملیات پیر سختی آلیاژ Mg-AL :
الف) گرم کردن تا دمای750-780 f نگهداری به مدت h 18-15
ب)سرد کردن در آب
ج)باز پخت در دمایf 350-360بمدت h18-4
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-Znکه 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 آلیاژهایMg-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 وZK61 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 هایMg ایجاد می شود.
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 GPدر 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.
اثر عناصر آلیاژی :
Mn : افزایش مقاومت به خوردگی 1.5-0.5 %
Zr : ریز دانگی مقاومت در کار گرم آلیاژ را افزایش می دهد . تحمل فشار های انقباضی
Al : قابلیت پذیرش عملیات حرارتی ، افزایش خواص مکانیکی ، توسعه تخلخل های گازی ، تا حدودی ریز دانگی
Zn : تا اندازه ای قابلیت ریز دانگی دارد ، پذیرش عملیات حرارتی ، شکننده شدن آلیاژ، با افزایشZr مشکل تخلخل های میکروسکپی نیز وجود دارد .
Be : برای جلوگیری از اکسیداسیون آلیاژ اضافه می شود . حدود0.01% اضافه میگردد .
Si : به عنوان عنصر آلیاژی اضافه نمی شود و اگر وجود داشته باشد، سیا لیت را افزایش می دهد .
Fe,Ni, Cu : مقاومت به خوردگی را کاهش میدهند . برای قالب فلزی که چدنی باشد برای جلوگیری از ورود Fe در آلیاژ Mg قالب ها را پوشش می دهند.
(Mg) +< Feo> → → < Mgo> + [ Fe] ( Mg)
منیزیم و آلیاژهای آن در صنعت خودرو
براساس اطلاعات منتشره در سال 2004، حدود 60درصد از کل انرژی مصرفی در بخش حملونقل، صرف جابجایی مسافر شده که بخش زیادی از این جابجایی، توسط خودروهای شخصی صورت گرفته است. کاهش وزن خودروهای شخصی، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، از آسیب بیشتر به محیط زیست نیز جلوگیری میکند. برای مشخص شدن اهمیت کاهش وزن خودروها، کافی است به نمودار شکل 1 که وزن خودرو را با مسافت طی شده به ازای مصرف یک لیتر سوخت ارتباط میدهد، توجه کنید. با افزایش وزن خودرو، مسافت طی شده به ازای مصرف هر لیتر سوخت، کاهش مییابد.
دیگر نکته قابل تامل این است که با کاهش یک کیلوگرم از وزن یک خودروی 1000کیلوگرمی، میتوان به ازای مصرف یک لیتر سوخت، حدود 16متر مسافت طی شده را افزایش داد.
برطبق استاندارد اروپا، لازم است مقدار دیاکسیدکربن در گاز خروجی در سال 2012، از 140گرم در هر کیلومتر تجاوز نکند. این مقدار در سال 2014 باید به 120برسد. به همین علت، لازم است وزن خودروها را نه تنها با تغییر طراحی و استفاده از ورقهای فولادی نازکتر و با استحکام بالاتر بلکه با تغییر مواد برای ساخت قطعات سبکتر، کاهش داد.
در شکل2، روشهای مختلف کاهش مصرف سوخت برای رسیدن به چشمانداز پیشبینی شده در سال 2010 در اروپا نشان داده شده است که سبکسازی یکی از اثرگذارترین عوامل در کاهش مصرف سوخت است.
امروزه آلیاژهای منیزیم به عنوان جایگزینی برای آلومینیم و فولاد، برای کاهش وزن در ساخت خودرو مورد توجه قرار گرفتهاند.
دلایل تمایل به استفاده از منیزیم و آلیاژهای آن در صنعت خودرو
فراوانی
خواص منحصربفرد
از طریق آلیاژسازی میتوان استحکام، مقاومت در برابر حرارت، خزش و سایر خواص آن را بهبود داد. مثلاً آلیاژهای خانواده AZ که با اضافه کردن آلومینیم و روی به منیزیم ساخته میشوند. استحکام بالاتر، قابلیت ریختهگری بهتر، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت جوشکاری و کار مکانیکی بهتری نسبت به منیزیم دارند. علاوه بر ویژگیهای یادشده، منیزیم به دلیل خواصی نظیر دمپینگ، سبک بودن و قابلیت انعکاس نور، در صنعت خودرو موردتوجه قرارگرفته است. در شکل3، مواردی از کاربردهای آن در خودرو نشان داده شده است.
قیمت
قیمت منیزیم در حال حاضر از آلومینیم بالاتر است (حدوداً دوبرابر). قیمت هر کیلو منیزیم حدود 6 دلار و قیمت هر کیلو آلیاژ آن حدود 8 دلار است. این قیمت، برحسب نوع محصول (بیلت یا ورق) متفاوت است. مواد کارشده برای بدنه خودرو، در حال حاضر حدود 9 تا 27دلار به ازای هر کیلوگرم قیمت دارند. با استفاده وسیع از آلیاژهای منیزیم، میتوان قیمت را بین 5 تا 8دلار بر کیلو کاهش داد.
نکته دیگر در مورد گرانی قیمت آلیاژهای منیزیم این است که به دلیل کمتربودن حجم تولید نسبت به آلومینیم (حدود 100برابر کمتر) پژوهشهای کاربردی زیادی در مقیاس وسیع برای بهبود فرایندهای تولید و شکلدهی آن از نظر اقتصادی، صورت نگرفته و با افزایش انجام تحقیقات و تولید آن، امکان کاهش قیمت بیشتر متصور است.
قابلیت بازیافت
به طور کلی، امروزه فلزات نسبت به پلیمرها از قابلیت بازیافت بالاتری برخوردارند که در میان فلزات منیزیم به علت گرمای نهان ذوب و نقطه ذوب پایینتر دارای مزیت صرف انرژی کمتر در هنگام بازیافت است. به وسیله بازیافت منیزیم، میتوان تا 90درصد از انرژی لازم برای تولید ماده جدید را صرفهجویی کرد.
هدفگیری صنعت خودروی جهان در زمینه استفاده بیشتر از منیزیم و آلیاژهای آن
استانداردهای آلایندگی
برطبق استاندارد اروپا، لازم است مقدار دیاکسیدکربن در گاز خروجی در سال 2012 از 140گرم بر کیلومتر تجاوز نکند. این مقدار در سال 2014 باید به عدد 120برسد. به همین علت، لازم است وزن خودروها را نه تنها با تغییر طراحی و استفاده از ورقهای فولادی نازکتر و با استحکام بالاتر بلکه با تغییر مواد استفاده شده برای ساخت قطعات، کاهش داد.
با توجه به موارد یادشده، لازم است به ازای سوختن هر لیتر سوخت، خودرو مسافتی بالاتر از 20کیلومتر را طی کند که نیل به این هدف، مستلزم کاستن حدود 10درصد از وزن خودروهای موجود است (بین 100 تا 150 کیلوگرم کاهش وزن لازم است).
تحقیقات در حال انجام
در امریکا هدف از تحقیق و توسعه درباره منیزیم اینگونه تعریف شده است که: «استفاده از 100کیلو منیزیم در هر خودرو تا سال 2020»
اما مشکلات پیش روی در زمینه توسعه استفاده از منیزیم عبارتند از:
ü مشکلات استخراج
ü بهبود پایداری حرارتی
ü کاهش زمان فرمدهی
ü مشکلات جوشکاری
ü تکنولوژی ساخت قطعات بزرگ
ü کاهش هزینههای تکنولوژی تولید
امروزه در نقاط مختلف جهان، تحقیقات قابل توجهی در زمینه رفع موانع یادشده در حال انجام است که پارهای از آنها عبارتند از:
اروپا
شرکتهای خودروسازی فیات و BMW و تامینکنندگان قطعات آنها، در حال مشارکت در پروژهEUCAR هستند که اهداف ذکرشده در سال 2014 را تامین کند. یکی از محورهای چهارگانه تحقیقات آنها، تحقیق درباره آلیاژهای منیزیم است. در دیگر کشورهای اروپایی نیز تحقیقات جداگانهای صورت گرفته است. مثلاً، در آلمان 20میلیون دلار در زمینه توسعه فناوریهای مربوط به تولید منیزیم، هزینه شده است.
امریکا
شرکت خودروسازی فورد، در حال ساخت خودرویی است که در آن، 103کیلوگرم از آلیاژهای منیزیم استفاده شده است. همچنین پروژههای دیگری در زمینه توسعه تکنولوژی تولید اقتصادی قطعات با آلیاژهای منیزیم در حال انجام است.
ژاپن
این کشور، درصدد تولید آلیاژهای پایه منیزیم بوده و به موفقیتهایی در این زمینه دست یافته است. مثلاً، ساخت آلیاژ Mg97Zn1Y2 به روش متالورژی پودر.
سایر کشورها
در کشورهایی نظیر چین و کره نیز تحقیقاتی در حال انجام است. تنها در چین حدود 40میلیون دلار طی برنامهای بلندمدت که از سال 2001 آغاز شده است، در مورد توسعه و تحقیق آلیاژهای منیزیم در حوزه صنعت خودرو هزینه شده است.
تهیهی نانو کامپوزیت های منیزیم و کاربردهای آن
تهیه نانو کامپوزیت های منیزیم با دو روش آسیاب کردن مکانیکی و استفاده از امواج اولتراسونیک با شدت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. در روش اول از پودرهای فلزی آلومینیم، منیزیم و تیتانیم استفاده شده است که با تشکیل TiH2 توسط پلی اتیلن گلیکول نانو کامپوزیتی با بازده استحکامی بالا و قابلیت کشیدگی مطلوب بدست می آید.
در روش دوم تقویت کنندگی نانو ذرات SiCبرای کامپوزیت های منیزیم AZ91D و میزان پخش آن مورد بررسی قرار گرفته است. نانو کامپوزیت های حاوی SiC دارای توزیع یکنواخت ترو پخش بهتر ذرات هستند و از میزان سختی بیشتری برخوردارند. در این روش میزان جاذبه بین SiC و بست کامپوزیت و همچنین برهمکنش امواج اولتراسونیک با نانو ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است.
کامپوزیت های با بستر فلزی کم وزن و سبک بوده و به علت قدرت استحکام و سختی بالا کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوافضا پید اکرده است. لیکن این کاربردها به لحاظ کم بودن قابلیت کشیده شدن در این کامپوزیت ها محدود شده است. تبدیل کامپوزیت به نانو کامپوزیت سبب افزایش بازده استحکامی و رفع محدودیت مذکور می شود .
از میان راههای متعددی که برای ساخت نانو کامپوزیت پیشنهاد شده است دو روش آسیاب کردن مکانیکی و استفاده از روش امواج اولتراسونیک در اینجا مورد بررسی قرار می گیرد.
روش آسیاب کردن مکانیکی اقتصادی تر است و روش امواج اولتراسونیک خواص بهتری را تأمین می کند.
نانو کامپوزیت ها از دو فاز تشکیل شده اند که فاز یک ساختار بلوری و در ابعاد نانو دارد و فاز دوم ترکیبات برید، نیترید، کاربید، اکسید و هیدرید با ذراتی در مقیاس نانو می باشد.
نانو کامپوزیت های بدست آمده از روش های مذکور دارا ی خواص بهینه ای نظیر دانسیته کم، قدرت استحکام بالا، مقاومت خزشی عالی، ظرفیت میرایی بالا و پایداری ابعادی خوبی هستند. همجنین با کاهش آلورگی و زیست سازگاری نسبی خود سبب کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه می شوند.
پوششهایی از جنس نانو کامپوزیت
شرکت NANOMAG، پوششهایی از جنس نانو کامپوزیت که مقاوم در برابر خوردگی میباشد، تولید میکند که این پوششها جایگزین پوششهای پایه کروم خطرناک میشود که برای آلیاژهای منیزیم مخصوصاً برای احتیاجات صنایع خودروسازی، هوا – فضا و هوانوردی مناسب میباشد. کاهش وزن موتور وسایل نقلیه، یک شیوه اساسی برای کاهش مصرف سوخت آنها میباشد.
با کم کردن 100 کیلوگرم از وزن، امکان ذخیره سوخت km100/51/0 فراهم میشود و بدین وسیله انتشار مواد نابودکننده محیط زیست کاهش مییابد. منیزیم که یک سوم از آلومینیوم و 80 درصد از فولاد سبکتر است به طور فزایندهای از زمان اولین حضورش در ماشینهای مسابقه در طول سالهای 1920، برای این هدف استفاده شده است. کاربردهای آلیاژهای پایه منیزیم هماکنون تا پوششهای دنده، لولههای چندشاخه ورودی، و پوششهای سرسیلندرها نیز امتداد پیدا کرده و حتی چرخها، بخشهای بدنه و قسمتهای اصلی فرمان را نیز در بر گرفته است.
خواصی مانند قدرت بالا نسبت به وزن (در مقایسه با ضریب وزن) و ارتعاشگیری خوب (جذب ارتعاش) صدا و لرزش، با استفاده از تکنیکهای ریختهگری تحت فشار، تولید آسان قطعات را به همراه دارد و استفاده متداول و رایجی در بخشهایی مانند هوا – فضا و دستگاههای الکترونیکی قابل حمل میباشد.
کاربردهای عمده
کاربردهای منیزیم در صنایع مختلف به شرح زیر است:
دیرگداز
آلیاژ
تولید فلز منیزیم
داروسازی
سولفور زدایی و نودولی شدن در صنعت آهن و فولاد
کاربردهای شیمیایی
اکسید منیزیم
کربنات منیزیم
بی سولفید منیزیم
سولفات منیزیم
کلرید منیزیم
هیدروکسید منیزیم
پزشکی
دانستنیها
خوابتان نمیبرد؟ منیزیم بخورید
به نظر شما هم، بیخوابی از بزرگترین مشکلاتی است که یک نفر به آن دچار میشود؟ وقتی یک شب به طور تصادفی دچار بیخوابی میشوید، همه احساسات بدی که یک نفر میتواند داشته باشد به شما هجوم میآورد. درباره کم کردن این عارضه چه توصیههایی از اطرافیانتان شنیدهاید و اینکه این توصیهها تا چه اندازه پایه علمی دارند؟
علاوه بر همه این پرسشها، درباره منیزیم چه چیزهایی شنیدهاید و تا چه اندازه با خواص و ضرورت وجود آن در رژیم غذایی آشنایی دارید؟
جالب است بدانید که این دو موضوع با یکدیگر ارتباط مستقیم دارند، به این ترتیب که خوردن غذاهای پرمنیزیم از احتمال بیخوابی شما در شب میکاهد. اگر باورتان نمیشود ادامه این مطلب را بخوانید.
منیزیم از جمله مواد معدنی مفید برای سلامت بدن است و کمبود آن عوارض بسیاری ایجاد میکند، به طوری که محققان نقش این ماده را در برطرف شدن بیاشتهایی و بیخوابی افراد موثر میدانند. وجود منیزیم در بدن برای سلامت کبد، قلب و اعصاب ضروری است. این ماده مغذی در تعادل متابولیسم دخالت داشته و در ساخت و ترمیم سلولها و از همه مهمتر در جذب کلسیم نیز نقش دارد.
به عقیده محققان، به واسطه نقش قابل توجه منیزیم در متابولیسم و حفظ سلامت اعصاب، از تاثیر درمانی آن در رفع اختلالات خواب و تغذیه استفاده میشود.
به این ترتیب افرادی که دچار بیخوابی بوده و یا در مواردی دچار حالت تهوع صبحگاهی هستند باید از این ماده معدنی به اندازه مناسب و کافی استفاده کنند. منیزیم در غلات و دانههای سبوسدار، میگو، غذاهای دریایی، سبزیهایی که برگ سبز دارند و حتی سویا موجود است.
تاثیرات شگفت انگیز منیزیم در بدن
سیستم عصبی و فعالیت ماهیچه های بدن و تبدیل قند خون به انرژی نقش مهمی را به عهده دارد . منیزیم ماده ای معدنی است که در فعالیت بیش از 300 نوع آنزیم در بدن دخالت دارد،همچنین منیزیم در سلامت قلب، تنظیم فشار خون، تقویت مغز استخوان و کنترل درد نقش اساسی داشته و به نظر می رسد که در پیشگیری از دیابت یا بیماری قند خون موثر باشد.
به تازگی برای رفع بعضی از مشکلات کاهش یا نبود منیزیم بدن ، قرصهای منیزیمی ساخته و به بازار عرضه گردیده است . البته بعد از اثبات کاهش یا نبود ماده معدنی منیزیم در بدن با انجام آزمایش و تائید پزشک معالج میتوان از این نوع قرصها روزانه یک قرص یا طبق دستور پزشک مصرف نمود .
ولی انچه بسیار مهم میباشد در صورت بارداری و یا شیردهی قبل از مصرف با پزشک خود مشورت کنید.در بازارداروئی ایران این ماده با نامهای مختلفی وارد شده است که یکی از آنها منیزیم سنتزی نیچر و... میباشدخون نقش مهمی را ایفا می کند. رژیم های غذایی که حاوی مقدار زیادی سبزی و میوه باشند منیزیم و پتاسیم را در حد کافی تأمین کرده و باعث کاهش فشار خون بالا می شوند . مطالعات نشان می دهد دریافت زیاد منیزیم ، پتاسیم و کلسیم و دریافت کم چربی و سدیم در برنامه ها و رژیم غذایی تأثیر زیادی در کاهش فشار خون بالا دارند.
بنابراین توصیه می شود با دریافت کافی منابع حاوی(منیزیم از وقوع فشار خون بالا پیشگیری وآن را کنترل کنید. دریافت کم منیزیم، باعث اختلال در ریتم قلبی و بروز حملات و سکته های قلبی می شود. مطالعات انجام شده در بیمارانی که به سکته ی حاد قلبی مبتلا شدند که استفاده فوری از منیزیم پس از سکته ی قلبی سبب کاهش مرگ و میر بیماران می شود.
ممکن است کمبود منیزیم ، عاملی خطر زا در ایجاد استئوپرز ( پوکی استخوان ) باشد . کمبود منیزیم ، متابولیسم کلسیم و هورمون تنظیم کننده کلسیم را در بدن تغییر می دهد . مطالعات مختلفی نشان می دهد که مکمل دهی منیزیم ، چگالی معدنی استخوان را بهبود می بخشد ؛ اما برای اثبات این موضوع نیاز به مطالعات بیشتری است .
وجود منیزیم برای متابولیسم کربوهیدرات یاقند لازم است . ممکن است باعث آزاد سازی و فعال شدن انسولین یاهورمون تنظیم کننده قند خون شود . افزایش مقدار گلوکز (قند ) خون در بیماران دیابتی باعث کاهش منیزیم خون و کمبود آن در ادرار می شود .
حال می توان فهمید که چرا کمبود منیزیم در افراد دیابتی نوع 1 و نوع 2 که خوب کنترل نمی شوند ، وجود دارد. تنها بیماران دیابتی که در معرض خطر کمبود کلسیم هستند ، باید منیزیم خون خود را ارزیابی کرد ، و اگر کمبودی وجود داشت آن را جبران کنند.
در بیماریهای دیگری مثل سردرد های میگرنی نیز مکمل دهی منیزیم ممکن است باعث کاهش سردرد شود اما برای اثبات این موضوع نیاز به مطالعات بیشتری است .
اگر چه کمبود شدید منیزیم نادر است ولی علائم بالینی آن با لرزش ، اسپاسم عضله ، تغییرات شخصیتی ، بی اشتهایی ، تهوع و استفراغ مشخص می شود . تتانی ، پرش عضله، حرکات غیر ارادی، تشنج و کـُما نیز در افراد با کمبود شدید منیزیم گزارش شده است. کمبود حاد منیزیم در بیماران کلیوی ، درمان بادیورتیک ها، سوء جذب ، پرکاری تیروئید ، التهاب لوزالمعده ، کواشیورکور، دیابت، اختلالات غده پاراتیروئید ، استرس بعد از جراحی و راشیتیسم مقاوم به ویتامین دی ، ایجاد می شود.
اگرچه افزایش دریافت منیزیم می تواند مانع از آهکی شدن استخوان شود ولی احتمال دریافت آن از منابع غذایی و مکمل ها خیلی کم است . تنها مورد مسمویت در کارگران کارخانه ذوب فلزات مشاهده شده است که غبار منیزیم را به مقدار زیاد از راه تنفس یا راه دهان دریافت می کنند.
نقره
معرفی
نام نقره Silver از واژه لاتین (argentums) و واژه آنگلوساکسونی Seolforsiolfur به معنای نقره گرفته شده است. واژه Silver حداقل در 14 زبان زنده دنیا مشابه است. عنصرنقره در کانی ها و به شکل آزاد یافت می شود و از نظر فراوانی در پوسته زمین 00001/0 % می باشد.
نقره فلزی است به رنگ سفید- نقره ای با نماد Ag، عدد اتمی 47، وزن اتمی86/107، وزن مخصوص 5/10 گرم بر سانتیمترمکعب، سختی 5/2 در مقیاس موس، نرم، بسیار شکل پذیر، قابل انعطاف، جلای فلزی، براق، نقطه جوش 2163 درجه سانتیگراد درجه سانتی گراد و نقطه ذوب 8/960 درجه سانتی گراد.
نقره در گروه 11(IA) جدول تناوبی به عنوان فلزضعیف Transition metals بوده و در دوره 5 قرار دارد.
نقره خالص دارای بالاترین هدایت حرارتی، سفید ترین رنگ، بالاترین انعکاس(بازتاب) نوری است اما اشعه ماوراء بنفش را به صورت ضعیفی منعکس می کند. هالیدهای نقره در برابر نور حساس هستند. این فلز در حالت خالص در برابر هوا و آب پایدار است اما زمانی که نقره در معرض ازون، سولفید هیدروژن H2S و یا هوا قرار می گیرد، کدر می شود.
فلز نقره بالاترین هدایت الکتریکی و حرارتی و درجه سایش بالا را در میان تمامی فلزات حتی بالاتر از مس دارد اما قیمت بیشتر این فلز از استفاده آن در هر جایی به جای مس و به منظور اهداف الکتریکی، جلوگیری می کند.
کتانی با روکش نقره
تاریخچه
در کتاب Genesis به فلز نقره اشاره شده است و در تپه های سرباره در آسیای صغیر و جزایر دریای اژه یافت شده است که نقره از سرب جدا شده و به هزاره چهارم قبل از میلاد اشاره می کند. نقره با قدمت هزاران ساله به صورت وسایل تزئینی و ظروف آشپزخانه، اهداف تجاری(صنعتی) و در سیستم های پولی استفاده می شود. فلز نقره به عنوان دومین فلز قیمتی بعد از طلا از گذشته دورمدنظر بوده است.
وابستگی به اقمار باعث شده است که فلز نقره توسط کیمیاگران به نام Luna شناخته شود. سیمبل کیمیاگری برای نقره یک نیمه ماه است که بخش نیمه هلالی ماه به سمت چپ است. اگرچه دو عنصر نقره و جیوه از نظر شیمیایی بهم ارتباطی ندارند ولیکن برخی تصور می کنند که فلز جیوه نوعی نقره است.
نقره آبی(Watery) به نام Hydrargyrum نامیده می شود و واژه Quick Silver (جیوه) این مطلب را اثبات می نماید. در نسب شناسی، رنگ سفید اشاره به نقره خام می کند و جیوه ظاهری شبیه نقره دارد. اروپائی ها مقادیر عظیم نقره را در Zacatacas، مکزیک و Potosi یافتند که با یک دوره تورم در اروپا آغاز شده است. Rio de la plata بعد از کشف نقره (که در اسپانیایی Plata می گویند)، به نام Argentina نامیده شد.
کانی های نقره
نقره فلزی است که گاهی به صورت خالص در طبیعت یافت می شود.
دوتیپ ترکیبات معدنی نقره شناخته شده است:
1-ترکیباتی که در آنها نقره به مقدار کم و به صورت فلز فرعی وجود دارد مانند گالن، اسفالریت، کالکوپیریت، استانین و طلای طبیعی که 80% نقره دنیا به این شکل است.
2-کانیهای اختصاصی نقره که این عنصر مهمترین فلز قابل استخراج آنهاست. تمرکز نقره در منطقه سمانتاسیون کانسارها نیز از همین مقوله بشمار می آید.
این کانی ها چنانچه مقدار نقره شان تا 450 گرم در تن برسد قابل استخراج است. مهم کانی های مختلف از لحاظ مقدار نقره بقرار زیر است:
کانیهای نقره (20 درصد)، کانیهای سرب و روی (45 درصد)، کانیهای مس و مس - نیکل (18 درصد)، کانیهای طلا( 15 درصد)، کانیهای قلع و نقره (2 درصد).
گوشی از جنس نقره
مهمترین کانی های نقره عبارتست از:
v نقره طبیعی Ag
نقره طبیعی دارای سختی 5/2 تا3، وزن مخصوص 12-6/9 (عمدتاً 5/10)، سختی 3 – 5/2 است که در سیستم کوبیک متبلور شده است. مقدار نقره آن 100 درصد بوده و معمولاً همراه با مقادیری از فلزات دیگر مانند طلا، جیوه و مس است. نقره طبیعی ممکن است به صورت پراکنده در بخش های اکسیدی ذخایر فلزات پایه یافت شود.
v آرژانتیت Ag2S
کانی آرژانتیت دارای سختی 5/2تا 2، وزن مخصوص 3/7 و مقدار نقره 87 درصد است و در سیستم کوبیک متبلور شده و به صورت اپی ترمال می باشد.
v آکانتیت Ag2S
کانی آکانتیت در سیستم مونوکلینیک متبلور شده و به صورت برون زاد بوده و مقدار نقره آن 87 درصد می رسد.
v پروستیت Ag3AsS3
پروستیت دارای سختی 5/2، وزن مخصوص6/5 و مقدار نقره 65 درصد است.
v پیرارژیریت Ag3SbS3
پیرارژیریت دارای سختی 5/2 تا 2، وزن مخصوص 8/5 و مقدار نقره 60 درصد است.
v استفانیت Ag5SbS4
استفانیت دارای سختی 5/2 تا 2، وزن مخصوص 3/6 و مقدار نقره 68 درصد است.
v پلی بازیت (Ag, Cu)16 Sb2S11
پلی بازیت دارای سختی 3 تا 2، وزن مخصوص 1/6 و مقدار نقره 64 تا 72 ( گاهی 5/75 ) درصد است.
v میارژیریت AgSbS2
میارژیریت دارای سختی 5/2، وزن مخصوص 2/5 و مقدار نقره 37 درصد است.
v استرومایریت CuAgS
استرومایریت دارای سختی 3 تا 5/2، وزن مخصوص 3/6 و مقدار نقره 53 درصد است.
v تترائدریت ها (Cu, Ag)3 (As, Sb)S3-4
تترائدریت دارای سختی 5/4 تا 5/3، وزن مخصوص 4/5 تا 4/4 و مقدار نقره 18 درصد است.
v کلرارژیریت (نقره شاخی) یا سرارجیریت AgCl
کلرارژیریت دارای سختی 2 تا5/1، وزن مخصوص 5/5 و مقدار نقره 75 درصد است.
v آرژانتوژاروزیت Ag, Fe3 (OH)6 (SO4)2
آرژانتوژاروزیت دارای سختی 5/3 تا 5/2، وزن مخصوص 6/3 و مقدار نقره 19 درصد است.
انواع کانسار های نقره
- · ماسیوسولفید(سولفید توده ای):
نقره در این کانسار به اشکال عدسی شکل و لایه ای دیده می شود و به عنوان محصول فرعی کانسار های مس و سرب- روی وجود دارد. عیار معدن کاری این کانسار 1000-100 گرم در تن می باشد مانند کانسار تین تیک (آمریکا).
- · رگه های آرسنور(Ag- Co- Ni) :
نقره در این کانسار به صورت رگه ای می باشد. کانی های اقتصادی مهم آن پروستیت Ag3AsS3 و پیرارژیریت Ag3SbS3 می باشد. عیار معدنکاری در این نوع کانسار 1000-100 گرم در تن می باشد به عنوان مثال کانسار کبالت (اونتاریو).
در مورد منشأ کانسارهای اپی ترمال نقره و حتی طلا بحث های زیادی وجود دارد. زیس (1929) و اشمیت (1950) پیشنهاد نمودند که کانسارهای اپی ترمال و دگرسانی های کائولینیت-آلونیت و پیروفیلیت می توانند دردورن گدازه هایی که از دهانه های تغذیه کننده فاصله گرفته اند، تشکیل شوند. این کانسارها بر اثر جریان یافتن سطحی آبهای جوی در درون گدازه ها حاصل می شوند. لیکن در بعضی مناطق سیالات کانسارساز اساساً ماگمایی می باشند و درجه مخلوط شدگی آبهای جوی و تأثیرات آن متفاوت است (کانسار های اپی ترمال فلزات قیمتی سیلیتو در طلا).
سیلیتو (1993) کانسارهای اپی ترمال فلزات قیمتی را بر اساس نوع دگرسانی و کانیشناسی به 2 گروه تقسیم نمود:
الف- کانسارهای اپی ترمال نوع High Sulphideسولفیداسیون بالا یا اسید- سولفات:
این ذخایر همراه با سنگهای آتشفشانی،در مناطقی که تودههای نفوذی نیمه عمیق اسیدی تا حد واسط حضور دارند، یافت میشوند. جایگاه تکتونیکی آنها عمدتاً در کمربندهای زون فرورانش و مناطق پشت قوسی،در محل گودالهای آتشفشانی(کالدرا) و همچنین در مجموعه گنبدهای ریولیتی است.
این کانسارها احتمالاً بخش فوقانی سیستمهای مس پورفیری را تشکیل میدهند. از نظر سنی عمدتاً در محدودههای زمانی دوران سوم و چهارم کشف شدهاند.
به صورت بافت حفرهای در سیلیس، رگههای دار یا لایهبندی، حالت برشی، و یا به صورت رگهای و تودههای جانشینی یافت میشوند.
کانیهای نظیر کائولینیت، آلونیت، باریت، هماتیت، سرسیت، ایلیت، پیروفیلیت، جروسیت، در زونهای آلتراسیون به چشم میخورند. همچنین به دلیل تأثیر محلولهای اسیدی و حل شدن سایر مواد، کوارتز به حالت دانه ریز و به صورت حفرهای باقی میماند.
پیریت، آنارژیت، کالکوزیت، کوولیت، بورنیت، طلا، الکتروم، اسفالریت، کالکوپیریت، گالن، تتراهدریت، کانیهای باطله شامل پیریت و باریت هستند.
پایین بودن خواص مغناطیسی به دلیل شست و شوی اسیدی سنگهای منطقه.
در جدول2 عیار و میزان برخی از معادن طلای اپی ترمال(نوع سولفید زیاد) ارائه گردیده است.
ب- کانسارهای اپی ترمال نوع سولفید کم Low- Sulphide (آدولاریا- سرسیت) :
این ذخایر همراه با سنگهای آتشفشانی کالک آلکالن آندزیتی کمربندهای زون فرورانش یافت میشوند، از نظر سنی عمدتاً مربوط به دوران سوم هستند، اما در دوران دوم و اول نیز کشف شدهاند. در مناطق گسلی دهانههای آتشفشانی و گسلهای زونهای کششی تشکیل میشوند و در بخش فوقانی تودههای نیمه عمیق قرار میگیرند.
عمدتاً توسط زونهای گسلی کنترل میشوند. در صورتی که سنگهای میزبان از تخلخل مفید و مناسب برخوردار باشند عرض زون کانی سازی ممکن است گسترده باشد. بافت در زون گسلی از نوع پر کننده فضای خالی است.
زون سیلیسی به صورت کلسدونی، رگههای کوارتز، آدولاریا، کلسیت، ایلیت، سریسیت، کائولینیت و آلتراسیون پروپیلیتیک.
الکتروم، طلا، آرژانتیت،کالکوپیریت، اسفالریت، گالن، تتراهدریت، سولفوسالتهای نقره و در بخش فوقانی سیستم آنومالی As, Sb, Hg دیده میشود.
Au, Ag, Zn, Pb, Cu, As, Sb, Ba, F, Mn و در مناطق خاص عناصر Te, Se, Hg یافت می شود.
از ویژگیهای ژئوفیزیکی این ذخایر استفاده از روش VLF جهت شناسایی زون گسلی دارای سولفید، پرتونگاری جهت شناسایی زون غنی از پتاسیم می باشد.
- Ø عیار و میزان ذخیره(نوع کم سولفید):
دو نوع ذخایر طلای اپیترمال کم سولفید شناسایی شدهاند:
1- نوع Au-Ag
متوسط ذخیره: 77/0 میلیون تن، متوسط عیار: g/t1g و g/10=A t5/7= Au
2- نوع Au-Cu
متوسط ذخیره: 3/0 میلیون تن، متوسط عیار: %3/0>Cu>%75/0 و g/t38=Au
کانسارهای طلای اپیترمال به 3 حالت کلی یافت میشوند که عبارتند از:
I- نوع پراکنده در سنگهای کربناتی (تیپ کربناتی)
II- نوع پراکنده در سنگهای آتشفشانی (نوع چشمههای آب گرم)
III- نوع رگهای
تاثیرات زیست محیطی
نقره به طور طبیعی در بدن انسان وجود ندارد. نقره خالص غیرسمی است اما نمک های آن سمی بوده و ممکن است سرطان زا باشند. نقره به صورت روباز و زیر زمینی از معادن استخراج می شود اما مشکل منحصر به فرد استخراجی و زیست محیطی ندارد.
بیماری های ناشی از قرار گیری در معرض نقره :
- مواد مرکب حاوی نقره می توانند وارد سیستم گردش خون شوند و در بافتهای مختلف بدن رسوب کنند که منتهی به این می شوند که غشای پوست وماهیچه به طور دائم به رنگ متمایل به خاکستری تبدیل شود. اگر چه این شرایط نمی تواند آسیبی به سلامتی شخص برساند اما چهره زشتی را ایجاد میکند.
نقره دارای اثرات میکروب کشی و از بین بردن ارگانیسم های میکروبی در لوله های آزمایشگاهی بدون ایجاد آسیب محسوسی امی گردد.
- Hippocrates پدر علم پزشکی مدرن، عنوان نمود که نقره خواص التیامی مفید و ضد بیماری دارد. انواع مختلف مواد مرکب حاوی نقره جامد برای درمان انواع بیماریها استفاده میگردد و لیکن مطالعات بالینی هنوز یک استفاده درمانی برای نقره به صورت یک آنتی بیوتیک را اثبات می نماید. مواد مرکب حاوی نقره در بهبود سوختگی ها مورد استفاده دارد. بنابر عقیده دکتر روبرت اوبکرRobert o.Backer، مواد مرکب حاوی نقره باعث التیام استخوانها نیز می شود. نقره با مس به صورت یک عامل استفاده می شود که جلبک های موجود در استخرهای شنا در ایالات متحده به وسیله الکترولیز خارج میکند. مس بر ضد یک جلبک فعالیت می کند در حالی که نقره بر ضد یک باکتری فعالیت می کند که عمدتاً ناشی از فعالیت نقره در جذب اکسیژن است که باعث می شود که در تماس با باکتری، اکسید می شود. بیشتر استخرهای شنا نقره ناشی از مشکلات آلودگی را استفاده نمی کنند و آنها به جای آن از کلوئیدهای مس ـ روی استفاده می کنند.
علائم ناشی از آلودگی به عنصر :
مسمومیت حاد و مزمن ترکیبات نقره در انسان بسیار کمتر از دیگر فلزات سنگینی مانند جیوه، تانتالیم یا کادمیم است. این امر بیشتر بخاطر تبدیل سریع نقره به ترکیبات نامحلول است که بخصوص در بدن انسان، کلرید نقره و آلبومینات نقره می باشند. میزان LD50 برای ترکیبات محلول نقره kg / mg 500 – 50 نقره است. تقریبا تنها عامل مسمومیت با نقره میزان دز بالای نقره بطور اتفاقی با مواد دارویی نقره دار است. خطر عمده ترکیبات محلول در آب نیترات و فلورید نقره، تاثیر سوزانندگی و مسمومیت با فلورید است.
تماس دراز مدت با ترکیبات نقره یا نقره فلزی پودر شده باعث می شود تا این فلز جذب بدن شود. در نتیجه، بد رنگی پوست و مخاط بروز می کند که هیچ تاثیر یا تولوژیکی ندارد، اما موجب تیرگی پوست و لکه های چشمی و رنگی شدن پوست در معرض نور می شود. این تاثیرات برگشت ناپذیرند و نمی توان آنها را درمان کرد. علاوه بر نهشته شدن نقره فلزی، امکان تشکیل سولفید نقره هم وجود دارد. در حالت بدرنگی پوستی و مخاطی حاد، شخص تا 20 گرم نقره را می تواند جذب کند، معمولا نقره از هوای تنفسی جذب بدن می شود، هر چند که دز زیادی داروهای نقره دار (مثلا نقره کلوئیدی) نیز می تواند موجب بدرنگی پوست و مخاط شود. افرادی که دست اندرکار تولید نیترات نقره و فرآیندهای نقره کاری هستند، در معرض بیشترین خطر قرار دارند.
مقدار MAK برای نقره عنصری و ترکیبات محلول نقره برابر با m3 /mg 01/0 نقره است. این مقدار تعیین شده بیشتر بخاطر جلوگیری از بروز بدرنگی پوست و مخاط است و یک حد واقعی برای مسمومیت نیست. این حد برای آب آشامیدنی L / mg 05/0 است.
تاثیرات باکتری کشی (کاهش فعالیت)
مصرف نقره در پزشکی و تصفیه آب به حساسیت متابولیسم باکتری ها به یونهای نقره بستگی دارد. مزیت آنها نسبت به دیگر یونهای فلزی باکتری کش مانند +2Hg در این است که غلظت موثر +Agکمتر از آستانه خطر برای اندام های انسان است ( L/mg 1 – 01/0 ). با اینحال، هر چند که ترکیبات با حلالیت کم مانند کلرید نقره خصوصیت باکتری کشی دارند، اما ترکیبات شدیدا نامحلول آن مانند سولفید نقره چنین خاصیتی ندارند.
در حضور اکسیژن اتمسفری، نقره فلزی نیز تشکیل اکسید نقره خاصیت باکتری کشی دارد که برای ایجاد چنین خاصیتی به اندازه کافی محلولند. با افزودن نقره کلوئیدی، غلظت های مورد نیاز برای باکتری کشی به سرعت ایجاد می شود که مساحت سطحی زیادی دارند اما اشیائی هم که سطح نقره ای دارند (مانند سکه های نقره، ورقه های نقره و وسایل نقره آشپزخانه) در غیاب سولفید، اثر باکتری کشی دارند که در غیر این صورت (یعنی حضور سولفید) با یونهای +Ag ترکیب می شوند.
فون ناگلی ( 1891 – 1817 )، مرگ میکروارگانیسم هایی مانند باکتری، کپک، هاگ و قارچ را در تماس با اشیاء نقره ای کشف کرد، هر چند که وی نتوانست علت آن را شناسایی کند، مطمئنا این تاثیر را از زمانهای قدیم می شناختند و لیوانها و جام های نقره مورد استفاده توسط فرماندهان نظامی بخاطر محافظت در برابر انواع بیماری ها بوده است، ناگلی نام اثر کشف شده را اثر کاهش فعالیت (باکتری ها) نامید. اکنون فهمیده اند که این اثر به منزله تاثیر آسیب رساننده بر سلولهای زنده در نتیجه مقادیر بسیار اندکی از کاتیونهای فلزی است.
خطرات انفجاری
نقره ترکیبات ناپایدار بسیاری را تشکیل می دهد که در نتیجه استرس مکانیکی یا دمایی، در حالت خشک شدن، تحت تاثیر نور یا گاهی بطور لحظه ای و آنی بدون هیچ عامل شناخت شده ای منفجر شده یا می ترکند. این گروه شامل ترکیبات متعدد نیتروژن از نقره، ترکیبات آلی (بویژه استیلید نقره و مشتقات آن) و اکسید نقره (П ) در تماس با مواد آلی ریزدانه است.
زیرا برخی از این ترکیبات را می توان در نتیجه واکنش با نقره عنصری بدست آورد، تماس استیلن و آمونیاک گازی یا مایع با اشیاء نقره ای یا آلیاژهای آن مجاز نیست. همچنین، نقره و ترکیبات آن را باید از شعله های استیلن بدور نگه داشت.
نمک نقره اسیدهای بشدت اکسید کننده (مانند کلرات یا نیترات نقره) می توانند در نتیجه تماس با مواد اکسید شوندو انفجار خطرناکی داشته باشند (برای نمونه، مواد آلی، گوگرد، دوده) تماس نیترات نقره با الکل منجر به تشکیل سریع فولمینات نقره می شود که انفجاری است. انفجارهای بسیاری در نتیجه تشکیل نیترید در محلولهای آمونیاکی نقره بدست آمده اند.
ذخایر نقره
ذخایر نقره به 2 شکل دیده می شوند :
1- ذخایری که نقره به عنوان محصول اصلی ذخیره می باشد و چندان هم فراوان نیستند و سهم مهمی در تولید نقره جهان ندارند و 25 % ذخایر نقره را تشکیل می دهند.
2- ذخایری که نقره به عنوان محصول فرعی در ذخایر مس و یا سرب می باشند و در حد قابل ملاحظه ای یافت می شوند. این ذخایر سهم مهمی در تولید نقره جهان دارند و 75 % ذخایر نقره جهان را تشکیل می دهند.
نقره غالباً به عنوان عنصر فرعی در تشکیلات مختلف رگه ای ظاهر می شود. در بین این تشکیلات، رگه های کبالت- بیسموت- نقره- اورانیوم و تشکیلات ساب ولکانیک طلا و نقره، تشکیلات ساب ولکانیک مس و ارسنیک و بالاخره تشکیلات فراوان سرب و روی نقره مهم است. کانسنگ های ویژه نقره بطور استثنائی تشکیل می شود. سایر ترکیبات واجد نقره زیاد هم با بخش های فوقانی رگه های معدنی نقره دار بستگی دارد. مهمترین اصل در تجسس کانسارهای نقره قضاوت درباره منطقه اکسیداسیون و منطقه سمانتاسیون یک توده معدنی و همچنین درباره بخشی از این مناطق است که در عمق کم و در زیر منطقه اکسیداسیون قرار گرفته است و باید معین شود که متعلق به منطقه سمانتاسیون است یا منطقه سنگ اولیه.
تحقیق میکروسکوپی کانه های سوپرژن و هیپوژن نیز غالباً مواجه با مشکلاتی می شود، زیرا اشکال این کانه ها بمقدار کم با هم متفاوت است وگاهی اصلا ًتفاوتی نشان نمی دهد. اصولاً کانی های سوپرژن و هیپوژن نقره بسیار مشابه است و در اینجا فقط مطالعه پاراژنز این کانی ها به تشخیص آنها کمک می کند.
کانسارهای واقعی این فلز که در آنها ترکیبات نقره تنها کانی و یا مهمترین کانی های کانسار را تشکیل می دهد، در درجه اول همان کانسارهای ساب ولکانیک طلا- نقره و تشکیلات کبالت بیسموت- نقره- اورانیوم است:
تشکیلات ساب ولکانیک طلا- نقره غالباً در منطقه ای که در زمین شناسی با عنوان« کمربند نقره» مشهور است پیدا شده است.
این کمربند از بخش جنوب غربی ایالات متحده امریکا به مکزیک وتا شیلی امتداد می یابد و مهمترین قسمت آن از لحاظ نقره در مکزیکوست. در این کمربند رگه های متعددی بطول چند کیلومتر و به ضخامت بیشتر از پنج متر از منشأ گرمابی در آندزیت ها تشکیل شده است. کانسنگ اولیه دارای نقره، سولفور نقره و کمی پلی بازیت و استفانیت و همراه آنها گالن، کالکوپیریت و پیریت می باشد. کوارتز ( در شکل آمتیست ) و کربنات و سیلیکات منگنز و گاهی نیز زئولیت مواد گانگ آن را تشکیل می دهد. سنگ در بر گیرنده رگه، سیلیسی و کائولینیزه و بوسیله پیریت اشباع شده است.
1- مهمترین تشکیلات کبالت- بیسموت- نقره- اورانیوم، رگه های معدنی کونگسبرگ واقع در نروژ که در گذشته از لحاظ اقتصادی اهمیت زیاد داشته است.
2- تشکیلات رسوبی نقره اهمیت کمتری نسبت به سایر تشکیلات آن دارد. در ایالات یوتا در امریکا توده رسوبی نقره از لایه های متعدد، ماسه سنگ تشکیل می شود که بوسیله نقره اشباع شده است.
ذخایر عمده نقره در جهان
میزان ذخیره پایه و اقتصادی نقره جهان به ترتیب از 420000 و 280000 کیلوگرم در سال 1995 به 570000 و 270000 کیلوگرم در سال 2004 افزایش یافته است (جدول4). کشورهای لهستان، چین، امریکا، مکزیک، استرالیا و کانادا بیشترین میزان ذخایر دنیا را بخود اختصاص داده اند(جدول 5).
منابع اصلی نقره از ذخایر مس، مس- نیکل، سرب و سرب- روی هستند که از کانادا، مکزیک، پرو و ایالات متحده امریکا به دست آمده اند. این فلز در طول پالایش الکتریکی مس تولید می شود. عیار اقتصادی نقره ریز حداقل 9/99% و نقره خالص بیش از 999/99% می باشد.
مکزیک بزرگترین تولید کننده نقره در سال 2000 بوده است که با 2747 تن تولید در حدود 15% تولید سالیانه به خود اختصاص داده است.
بررسی عرضه و تقاضا
عرضه نقره در بازارهای جهانی عمدتا به تولیدات اولیه یا معدنکاری این فلز ارتباط دارد. مقادیر تولید شده نسبتا به تغییرات قیمت حساسند که گاه این تغییرات زیاد و گاه نیز پیچیده است، چون نقره عمدتا محصول فرعی استحصال فلزات پایه است. نوسانات قیمت بازار به میزان اندک و محدودی بر تولید مواد بازیافتی تاثیر می گذارند. از سویی خرید و فروش های دولتی ارتباط تنگاتنگی با تغییرات قیمت دارند. فروش نقره توسط جمهوری شوروی سابق، بر وضعیت عرضه نقره در جهان غرب تاثیر چندانی ندارند، هر چند که این تولید زیاد باشد. در مقایسه با طلا و فلزات گروه پلاتین، اغلب مقادیر فراوانی از نقره که وارد بازار جهانی می شود، از اشیاء نقره در دست مردم تامین میشود که حدود 120000 تن تخمین زده می شود. این اشیاء در طی سالیان متمادی در نتیجه تولید داخلی این فلز و مبادلات تجاری با کشورهای دیگر در هند انباشته شده است. ذخیره جهان غرب (بجز هند) چیزی حدود 80000 تن است که حدود 50% آن در دست دولت آمریکاست.
تقاضا و عرضه این فلز نسبتا متناسب است. حتی انتظار نمی رود که در آینده قابل پیش بینی توزیع نسبتا یکنواخت تقاضا برای بخشهای گوناگون صنعت و... دچار تغییر و تحول بنیادی شود. اما، گسترش نسبتا کم ذخایر نقره در مقایسه با دیگر فلزات، می تواند در آینده به تغییر میزان انبار این فلز در ذخایر استراتژیک شود. افزایش روز افزون مصرف این فلز در صنعت، میتوان تاثیرات شگرفی داشته باشد. عامل مهم در تکنولوژی آینده، احتمالا کاهش اهمیت نقره در عکاسی های قدیمی و افزایش آن در روش های عکسبرداری الکترونیکی است.
مصارف عمده نقره
نقره در سکه سازی، جواهر سازی، ظروف نقره ای، مصارف الکترونیکی، پزشکی،تزئینی، رنگ آمیزی محصولات در قنادی ها، آبکاری نقره، آئینه ها، شیشه سازی و فیلم عکاسی مورد استفاده دارد.
داروسازی :
فلز نقره خاصیت ضد باکتریایی داشته و در صنایع دارویی به صورت فلز و یا ترکیبات آن مورد استفاده قرار می گیرد و از خصوصیات اصلی نقره مقاومت زیاد آن در مقابل حلال های شیمیایی است. از نقره در رنگ آمیزی برخی از محصولات در قنادی ها استفاده می شود، به علاوه از نقره و ترکیبات آن در پزشکی هومئوپاتی استفاده می شود.
ترکیبات متعددی از نقره برای معالجه بیماری ها تولید می شود که عبارت از : استات نقره، آلانیتونات نقره، برات نقره، کربنات نقره، کلرید نقره، کرومات نقره، گلیسرولات نقره، کلوئید نقره، یدید نقره، لاکتات نقره، منگنات نقره، نیترات نقره، پروتئین نقره وسولفات یازین نقره می باشد. علاوه برداروهای تولید شده از ترکیبات فوق از فلز نقره در دندان پزشکی برای پر کردن دندان (آمالگام) استفاده می شود که حدود 35 درصد از ترکیب آمالگام را فلز نقره تشکیل می دهد. همانطوری که اشاره شد ترکیبات نقره مصارف دارویی گوناگونی دارند به عنوان مثال نیترات نقره به عنوان سوزاننده، قابض در زخم های غیر فعال و ورم های چرکی استفاده می شود. از محلول رقیق نیترات نقره در درمان زرد زخم، خارش، میخچه، زگیل و همچنین درمان سوختگی ها استفاده می شود.
فلز نقره به علت خاصیت ضدباکتریایی در صنایع دارویی به صورت فلز و یا ترکیبات آن مورد استفاده قرار می گیرد و از خصوصیات مهم آن مقاومت زیاد در برابر حلال های شیمیایی است.
از نقره وترکیبات آن در پزشکی هومئوپاتی Homoepathic ( نوعی دارو درمانی ) استفاده می شود.
استات نقره، آلانیتونات نقره، برات نقره، کربنات نقره، کلریدنقره، کرومات نقره، گلیسرولات نقره، کلریدنقره، یدید نقره، لاکتات نقره، منگنات نقره، نیترات نقره، پروتئین نقره و سولفات نقره برای معالجه بیماری ها کاربرد دارد و در دندانپزشکی برای پرکردن دندان ها (آمالگام) استفاده می شود که در حدود 35 % از ترکیب آمالگام را فلز نقره تشکیل می دهد.
نیترات نقره به عنوان سوزاننده، قابض زخم های غیرفعال، ورم های چرکی و آفت استفاده می شود.
از محلول رقیق نیترات نقره در درمان زرد زخم، خارش، میخچه، زگیل و درمان انواع سوختگی ها استفاده می شود.ترکیبات نقره را بندرت برای درمان بیماری های داخلی بکار می رود، هر چند که در قدیم آن را برای درمان صرع و زخم معده بکار می بردند. امروزه، کاربرد عمده آن در پزشکی برای باکتری کشی میکروب های بیماری زای خاص است. از این نظر، رفتاری مشابه با جیوه دارند، اما سمیت و قدرت آنها کمتر است. ترکیبات کمپلکس متعددی از نقره را که از غشای مخاطی جذب می شوند بکار می برند که عمدتا برای ضدعفونی گلو مورد استفاده است. محلول بسیار رقیق نیترات نقره برای مدت های مدید در آلمان برای بیماری های احتمالی ناشی از استرپتوکوک غشای مخاطی چشم نوزادان تجویز می شد. نیترات نقره یکی از اجزاء پودر نقره فیزان برای درمان برای درمان زخم های سطحی است. از اثر سوزانندگی موضعی نیترات نقره می توان برای تخریب بافت های در حال رشد و تکثیر استفاده کرده یک لایه کلرید نقره و آلبومینات نقره در اثر واکنش با پوست تشکیل می شود که گسترش تاثیرات سوزانندگی را که با حالت گندزدائی و قابض و مانع ترشح همراه است، محدود می کند. سولفادیازین نقره بعنوان یک ترکیب باکتریواستاتیک در درمان بیماری های تهدید کننده و خطرناک بکار می رود.
سل کلوئیدی نقره خواص باکتری کشی مشابهی دارد که به علت فعالیت کم نقره است. آنها را به شکل محلول های تثبیت شده برای ضد عفونی زخم ها بکار می برند و علت آن این است که سل های کلوئیدی ترکیبات نقره ای هستند که حلالیت اندکی دارند. برای مدتهای مدیدی از نقره و آلیاژهای آن بعنوان جایگزین استخوان استفاده می کردند که بطور عمده در جراحی های جمجمه کاربرد داشت. همچنین، از سیم های نقره ای در بافت های ارتباطی و از پوشش نقره با خلوص بالا در کاشت استفاده می شد. در اینجا نیز خواص و فعالیت های اندک نقره دارای مزیت هستند. به همین دلیل، زمانی مرسوم بود که بر روی زخم ها ورقه های نقره ای یا حتی سکه های نقره می گذاشتند.
دندانپزشکی
برای پر کردن دندان از ملقمه نقره- قلع استفاده می کنند. بهترین آلیاژ دارای 40 % نقره، 32% قلع، 30% مس، 2% روی و 3% جیوه است. در ابتدا این آلیاژ را بصورت بلوکهای قالب ریزی شده بکار می برند که بعد با دستگاه آنها را پودر کرده یا با اتمیزه کردن آن، آلیاژ را به ذرات کروی کوچکی تبدیل می کنند. دندانپزشک این آلیاژ پودری را با تقریبا وزن برابری از جیوه مخلوط می کند تا خمیر سفت و محکمی درست کند. این خمیر را بدقت در حفرات دندان فرو می کنند که جیوه مایع بعنوان یک روان کننده عمل می کند. پس از چند ساعت عمل سفت شدن خمیر کامل می شود و با افزایش حجم همراه است. در انواع قدیمی این آلیاژ، فازهای فلزی عمده موجود پیش از شروع سفت شدگی عبارت بودند از:Ag3Sn، HgSn. در طی سخت شدگی، فاز Ag3Sn که ترکیب عمده لقمه پودر شده است، با جیوه واکنش می دهد تا یک فاز جامدAg3Hg4 و یک فاز بلوری - مخلوط Hg - Sn جامد با ترکیبSnSHg را ایجاد کند. چونکه میزان جیوه کافی نیست، واکنش کامل نمی شود و مقداری Ag3Snهمیشه اضافه می ماند.
آلیاژهای نقره دار را در ساخت و کاشت دندان استفاده می کنند. آلیاژهای فلزات گرانبها که طلایی رنگ است، دارای مقداری پالادیم و پلاتین و حدود 15 - 10 % نقره است و آلیاژهای سفید رنگ فلزات گرانبها که ترکیب عمده آنها نقره - پالادیم است تا 65% نقره دارند.
•بیشترین استفاده از نقره به عنوان یک فلز قیمتی است و نمک های هالید نقره به خصوص نیترات نقره به طور گسترده در عکاسی استفاده می شود.
•محصولات الکترونیکی و الکتریکی به هدایت بالای نقره نیاز دارند حتی زمانی که آن کدر شده باشد.
برای مثال مدارات چاپی برای نقاشی های نقره استفاده می شوند و صفحه کلیدکامپیوتر از تماس های الکتریکی نقره استفاده می کند.
•آئینه هایی که به انعکاس بالایی نورمرئی نیاز دارند، از نقره ساخته می شوند.
آئینه های معمولی با آلومینیوم پوشیده می شوند نقره در سکه سازی برای ساخت پول در B.C.700 به وسیله لیدین ها کشف شد. بعدها، نقره پالایش شد و به یک شکل خالص آن درآمد. زیبایی فلز نقره باعث تولید جواهرات و ظروف نقره ای به کار می رود و یا به طور سنتی ازقدیم از آلیاژ نقره ساخته شده که نقره استرلینگ Sterling نامیده می شود که 5/92% نقره دارد.
•این فلز قابل انعطاف، غیر سمی و زیبا، در ساخت آلیاژهایی برای اتصالات (قطعات) و پرکنندگی دندان استفاده می شود.
•خواص کاتالیزوری نقره در واکنشهای اکسیداسیون استفاده می شود به عنوان مثال: تولید فرمالدئید از متانول و هوا به وسیله ابزارهای پوششی یا بلورهای ریز نقره حاوی حداقل 95/99% وزنی نقره می باشد.
•استفاده از نقره برای ساخت آلیاژهای برنج و لحیم، اتصالات الکتریکی و باتریهای با ظرفیت بالای روی و نقره و نقره- کادمیم می باشد.
آبکاری نقره
مهمترین فرآیند برای ایجاد پوشش های نقره ای، روش الکترولیتی است. الکترولیت مورد استفاده حمام قلیایی دی سیانوآرژنات پتاسیم که مقدار بیشتری سیانیدپتاسیم و کربنات پتاسیم را بعنوان نمک هادی خود دارد. آنودهای نقره ای خالص محلول جانشین فلز نهشته شده یا رسوب کرده بر کاتد می شوند.برای آبکاری های معمولی، ترجیحا از نقره آلمانی (70-45% مس،30-5% نیکل، 45-8% روی) استفاده می کنند که هم خواص مکانیکی خوبی دارد و هم چسبندگی آن بر روی پوشش نقره ای خوب است. مس و نیکل را میتوان بطور مستقیم آبکاری کرد. پوشش نقره ای نازک و اولیه در حمام های ویژه، چسبندگی را به میزان چشمگیری افزایش می دهد. وقتی که آهن را آبکاری می کنیم، به یک پوشش حد واسط از جنس نیکل یا مس نیاز داریم. اشیاء پلاستیکی ( عمدتا اکری لونی تریل- بوتادین- استیرن یا پلی اورتان ) یا سرامیک ها را می توان با نقره آبکاری کرد، البته اگر سطح آنها را با پوشش رسانایی از مس یا نیکل که بروش غیر الکتریکی انجام شده است، کاملا پوشیده شده است. در تجهیزات کمک های اولیه و نجات دریایی، با 80 گرم زئولیت که حدود 25 گرم نقره دارد حدود 400 سی سی آب آشامیدنی میتوان تهیه کرد.
در روش های جدیدی که اخیرا کاربرد آنها نیز زیاد شده است و جای روش های قدیمی و سنتی را گرفته است، از نقره در باکتری زدایی آب آشامیدنی و فیلترهای دارای دادوستد گرهای یونی یا کربن فعال دارای نقره استفاده می شود. گسترش کاربرد این روش عمدتا محدودیت های میزان مجاز نقره در آب آشامیدنی بستگی خواهد داشت. در این روش، میزان نقره از بیشترین حد مجاز تعیین شده یعنی L / mg 01/0 نیز بیشتر خواهد شد.
نقره کلوئیدی که بیشتر به شکل محلول 1% است، برای ضد عفونی کردن استخرهای شنا بکار می رود. غلظت موثر نقره تقریبا L/mg 1/0 است. مزیت آن نسبت به روش ضدعفونی یا هیپوکلریت بیشتر بخاطر بی بوئی آن است. در آب های بسیار آلوده ( برای نمونه استخرهای شنای روباز ) میزان موثر یاد شده در بالا کافی نیست.
یدید نقره را که معمولا با کلرید سدیم مخلوط می کنند، اگر بصورت بلورهای بسیار ریز در حد fj.m 1/0 در ابرها بپاشند، موجب ریزش باران می شود. این میزان، هسته های تمرکز مورد نیاز را فراهم می آورد. به منظور ایجاد بارش، هسته های تمرکز را به میزان مناسب ( بیش از 100000 در متر مکعب ) در ابرها پخش می کنند تا بارش انجام شده اندک باشد و زیان بار و سیل آسا نشود. بارش در نواحی خشک بسیار اهمیت دارد.
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
|
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 21:25 |
بازدید : 1686 |
نویسنده :
metallurgyy
| ( )
|
تیتانیوم
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.
گردن بند از جنس تیتانیوم
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 .
گوشی از جنس تیتانیوم
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 ایران می گردد .
ساختار تیتانیوم :
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 .
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 aتبدیل 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 .
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید