bakırın toz metalurjisi

8/8/2019 bakrn toz metalurjisi

1/32

1. GR

Toz metalurjisi ok kk partiklleri birbirine balayarak para haline getirme

ilemidir. Daha geni bir ifade ile toz metalurjisi, toz eklindeki malzemelerin preslenmesi ve

takiben yksek scaklkta sinterlenmesi ile para imalatn kapsamaktadr. nce partikl

eklindeki saf metaller, alamlar, karbon, seramik ve plastik malzemeler birbirleriyle

kartrlarak basn altnda ekillendirilirler. Daha sonra bu paralar ana bileenin ergime

scaklnn altnda bir scaklkta sinterlenerek partikllerin temas yzeyleri arasnda kuvvetli

bir ba oluturulur ve bylece istenilen zellikler elde edilir.

Toz metalurjisi kk, karmak ve boyutsal hassasiyeti yksek paralarn seri

imalatna son derece uygundur. Malzeme kayb ok azdr, belirli derece porozite (gzenek )

ve geirgenlik elde edilir.(3)

Metal kayb boyutlar mikron mertebesindedir. Presleme ilemi oda scaklnda ve

bazen de yksek scaklklarda yaplr. Toz metalurjisi ile retilen paralarn byk bir

ksmnda elde edilen boyusal hassasiyet ve yzey kalitesi talal ilem gibi ekstra

operasyonlara olan gereksinimi ortadan kaldrmaktadr.

Toz metalurjisi ( T/M ), metal ileme teknolojileri arasnda ok byk farkllk

gsteren bir retim tekniidir. ok eskilerden beri bilinen, uygulanan bir yntem olmasna

ramen uygulama asndan yeni saylabilecek bir retim tekniidir. Tarihe baktmzda ilk

toz metalurjisi uygulamalar kimyasal olarak elde edilmi platin ve iridyum gibi yksek

scaklkta ergiyen malzemeler zerinde allmtr. 1826da Rusyada tedavle karlan

platin para toz metalurjisinin ilk endstriyel uygulamas olmutur. Toz metalurjisini cazip

klan, ekonomik adan, ok yksek hassasiyette karmak ekilli, yksek kalitede pararetiminin mmkn olmasdr. (3)

1


2/32

ekil 1. T/M paralarn Pazar paylar (1).

Toz metalurjisi ile para retiminin ilk ilem admlar; presleme ve sinterlemedir. Bu

aamada toz metal scak izostatik presleme ve dvme ile nceden ekil verilmi parasnn

istenen oranda younlatrlmas ilemleri yaplr. Uygulanan ilem admlar esnek, etkin,

dk maliyetli ve evreye zararsz yntemlerdir. T/M paralarn avantajl taraflarndan biride dier retim tekniklerinden daha ksa imalat evrim sresi vardr; nk baz ilem

kademeleri uygulanmakszn nihai llerde, dorudan yerine taklarak kullanmaya msait

para retimi mmkndr.(1)

Ergime scakl yksek olan metaller, T/M ile kolaylkla ekillendirilebilirler.

Dkm gibi allagelmi retim tekniklerinde yaanan oksidasyon, segregasyon, gaz

absorbsiyonu ve yksek younluk farkndan dolay alam oluturamama gibi birok problemT/M yntemi ile kolaylkla ortadan kaldrlabilir. Bir retim yntemi olmasnn yan sra T/M

ayn zamanda nemli bir malzeme ve yar mamul retim yntemidir. Periyodik cetvelde metal

olarak kabul edilen 86 kadar elementten yaklak 8000 kadar alam retilebilmitir. Hlbuki

bu 86 elementten ikili, l, drtl gibi farkl kombinasyonlarla 1025 mertebelerinde alam

retilebilmek mmkn olabilir bunu mmkn klabilen yegne yntem olarak T/M ortaya

kmaktadr. T/M, kompozit malzeme retiminde de kullanlan yntemlerden biridir. Bu yolla

alla gelmi malzemelerden daha farkl ve stn zelliklerde malzeme retmek mmkndr.(1)

2


3/32

Bu avantajlarn yannda, T/M ile retilmi paralarn boyut ve arlnn snrl

olmas nedeni ile nispeten yksek maliyetleri bu yntemin olumsuz tarafn oluturmaktadr.

T/M ynteminin avantajlarn aadaki gibi zetleyebiliriz;

Esiz zelliklerde, neredeyse snrsz sayda alam ve kompozit malzeme retmek

mmkndr.

Boyut, ekil ve para iindeki porozitenin kontrol kolaydr.

stenen mikro yapda, fiziksel ve mekanik zelliklerde malzeme retimine imkn

verir.

retim adetleri orta miktardan yksek miktara kadar kabilir.

Neredeyse snrsz ekilde para retimi yaplabilir.

Balangtan, yani malzeme seiminden, nihai rne kadar aradaki kademelerde

retim optimizasyona elverilidir.

Son llerde para retimi mmkn olduu iin tala, apak vs. gibi artklar yoktur.

Dkm, dvme ve talal imalat gibi yntemlere nazaran metal ileme/ekillendirme

maliyet oran asndan daha avantajl yntemdir.(4)

3


4/32

ekil 2. Toz metalurjisi aamalar.(1)

4


5/32

2 . BAKIR TOZUNUN RETM (1)

Bakr ticari olarak retimi, 1920li yllarda kendinden yalamal gzenekli bronz

yatan bulunmas ve gelitirilmesi sonucunda balamtr. Bakr tozunun retiminde

kullanlan ilk geni apl iki ilem bakr oksidin indirgenmesi ve elektroliz ilemi olmutur.

Sementasyon ilemi ile yaplan bakr tozu 1930larda gelitirilen bakr esasl kompozit

srtnme malzemelerinde kullanlmtr. Bakr tozu retiminde kullanlan dier

hidrometalurjik ilemler 1950 ve 1960larda gelitirilmitir. Bunlarn bazlar yllarca ticari

olarak kullanlmtr.

Gelien demir elik yap paralar endstrisinde alam kuvvetlendiricisi olarak bakr

katklarn kullanlmasyla bakr tozu tketimi byk lde artmtr. Daha sonra 1950lerde

bakr ve bakr alamlarnn atomizasyonu (svy toz haline getirme ilemi) ticari ynden

nemli hale gelmitir.

Alamlandrlmam bakr tozlarnn retimi iin balca drt metot; atomizasyon,

elektroliz, indirgenme, hidrometalurji ve oksidasyondur. Bu proseslerin ksa tanmlar aada

verilmektedir.

2.1. Bakrn Pskrtlmesi ve Atomizasyonu

Atomizasyon bakrn ergitilmesiyle balar. Sv metal bir tanditen boyutlandrlm

bir aza doru akar. Sv ak gibi, yksek hz gaz veya sv buhar ile arpmaktadr. Bu

sv buharn abucak katlaan partikllere ayrmaktadr. Parack boyutu ve ekli

atomizasyon ortamndan, basntan ve ak hzndan byk lde etkilenmektedir. (6)

Bakrn geni lde atomizasyonu srekli bir ilemle havada gerekletirilir. Sv

bakr, ocak duvarnn kenarndaki bir tpten ya da bir kvet araclyla dorudan

pskrtlebilir. Atomize edici olarak su ve hava kullanlabilir, yksek basnl havayla

yaplan yatay atomizasyonda tozun kurutma zorunluluu ortadan kalkar.(6)

5


6/32

ekil 3. Dey gaz atomizasyonu nitesi.(3)

Suyla atomize edilmi bakr tozlarnn ierdii oksit miktar biraz daha dk olup

bu tozlar ok dzensiz parack biimine sahiptir. Fakat bu ilem admnda parack biimi

fazla nemli deildir. Dk basnl hava ya da su atomizasyonu ile retilen kaba pelet

eklindeki toz, saf bakr oksit ilemi iin tipik bir balang malzemesidir. Yksek basnla

atomize edilmi krlgan tozlar, ileri biim ve gzeneklilik farklar oluturmak iintlebilir ya da ksmen oksitletirilebilir.(3)

Atomizasyondan sonra, paracklar atomizasyon srasnda oluan yzey oksitlerini

en aza indirmek iin indirgeyici bir atmosferde tavlanabilirler. Bakr tozlar, ya kresel ya da

dzensiz ekilde retilebilirler. lem tekniine bal olan saflk,%99u amaktadr.(3)

6


7/32

ekil 4. atomizasyon yolu ile bakr tozu retimi.(2)

2.2. Bakrn elektrolizi

Elektrolitik bakr tozun retimi, elektrikle inceltme ilemiyle ayn elektrokimyasal

kanunlar takip eder. Fakat elektrikle inceltme ileminde istenen gl yaptrc rn yerine

toz eklinde ya da sngerimsi bir kelti elde etmek iin keltme artlar deitirilir.

Tortumsu keltilerin oluumu, yksek katot akm iddetiyle olduu kadar elektrolit

iindeki bakr iyonu konsantrasyonunun dk, asit ieriinin yksek tutulmasyla da

istenilen hale getirilir. Bu artlarda sngerimsi keltiler elde edilmesine ramen ticari

istekler dorultusunda toz retmek iin, katlan etkenlerin mutlaka kontrol edilmesi gerekir.

Dier faktrler, katlan etken maddenin miktar( bykl), elektrot aral, bileimi ve fra

indirme sresi olarak sralanabilir.(4)

7


8/32

Elektrolitik bakr tozu, dzgn, srekli, yapkan bir tabaka yerine, yapkan

olmayan bir toz tortusu elde etmek iin bakrn elektro kaplanmas yoluyla retilmektedir.

Serbest tortularn oluumu, elektrolitteki dk bir bakr iyonu konsantrasyonu, yksek asit

konsantrasyonu ve yksek katot akm younluu tarafndan redklenmektedir. Kaplama

banyosuna asltlarn(koloitlerin) ilavesi, uniform bakr tortularnn oluumuna yardmc olur.

Balang malzemesi saf bir bakr katottur.

Tortulama sonras toz, elektrolitin tm izlerini yok etmek amacyla ykanrlar ve

indirgeyici bir atmosferde tavlanabilirler. Daha sonra toz elenir, snflandrlr ve arzulanan

partikl boyutunda dalm iin harmanlanr. Tozun morfolojisi dendritiktir. Grnr

younluk ve yksek ya mukavemetlerle elde edilebilmektedir.(6)

2.2.1. Elektroliz yntemiyle toz retimi (3)

Elektrolitik bakr tozu reticileri, genel olarak, elektrolitik inceltmede kullanlan

prosedr izler. Yalnz daha nce belirtildii gibi toz keltisi elde etmek iin alma

artlarnn deitirilmesi gerekmektedir.

Tablo 1: Bakr tozunun retiminde gereken temel artlar. (1)

ART MKTAR Bakr

Slfrik asit

Scaklk

Anot Akm iddeti

Katot Akm iddetiPil Gerilimi(Voltaj)

5-15g/L

150-175g/L

25-60C

430-550A/m2

700-1100A/ m2

1,01,5 V

Genellikle anotlar, elektrolitik olarak inceltilmi bakrdr. Katotlar ise Pb alaml

levhalardr. Tipik bir tesiste, katotlar 61cm*86cm*0,95cm boyutlarndadr. Anot ve katotlarn

hepsi, tankn dibinde tozun birikmesi iin yeterli boluu salayacak biimde ksalr.

Elektrotlar tipik olarak 3,4m uzunluunda 1,1m geniliinde ve 1,2m yksekliindeki kuun

8


9/32

astarl, kauuk astarl ya da plastik tanklarda birbirine paralel olarak yerletirilirler. Her bir pil

iindeki ksa devreleri yok etmek iin elektrotlar devaml kontrol edilir ve katot zerinde

saaklarn ar bymesi nlenir.

Tipik olarak pillerin altlarndan alnan elektrolit, yksekteki bir depolama tankna

pompalanr, elektrolit buradan yerekiminin etkisiyle pillerin stlerine akar ve altlarndan

geerek dar kar. Bylece dolam stten tanklara doru olmaktadr. Bu sirklsyonlar

dipten ste doru olan sirklsyonda elde edilene gre ok daha homojen bir toz retilir.

Katot zerindeki bakr keltileri dendritik paracklardan olumutur. Anot ve katot

arasnda ksa devrelerin meydana gelemsini nlemek ve katot zerinde ar toz ynn

olumasndan kanmak iin keltiler periyodik olarak fralanmaldr. Eer bu ilem

uygulanmazsa katot akm iddetinin dmesine sebep olur.

Pil almasndan sonra birka gn iin durdurulur. Tozu rtmeye yetecek miktarda

zelti braklarak, elektrolitin ou pilden boaltlr. Anotlar ve katotlar ykanr ve pilden

kartlr. Geri kalan elektrolit pilden boaltlarak toz alnr.

Tozun ykanmas ok nemlidir. Toza bulam elektrolitin hepsi yok edilmelidir.

Aksi takdirde toz paslanr. Ayrca arta kalan slfat, bir sonraki kurutma ileminde

kullanlacak olan elektrikli frnlarn stma elemanlarndan hasra yol aar. Tozu ykamak iin

deiik yntemler kullanlr. Santrifjlemeyle elektroliti deitirmek ve tozlar ykamak,

temiz bir rn salar. Fakat paracklar sklatrlr ve bu prosedrle, younluu dk toz

retmek zordur.

ekil 5. Bakrn elektrolizi.(3)

9


10/32

Dier bir yntemle toz geni bir tanka aktarlr ve zerine su eklenerek oluturulan

sulu amur bir szcye pompalanr. Filtre suyu szlen toz birka kez ykandktan sonra

tekrar sudan arndrlr. Islak toz ince olmas ve yzeyinin aktiflii nedeniyle ok abuk

paslanr. Bu yzden koruyucunun kullanlmas arttr. Bir jeltin zeltisi katlarak almalar

arasndaki duraklamalarda paslanma nlenir. Ykama ya da daha sonraki toz iyiletirme

srasnda yzey aktifletirici maddelerin eklenmesiyle de toz oksidasyondan korunur. Daha

sonra uygun bir tortu elde etmek iin toz frnlanr.

2.2.2. lave edilen elementler

Bakr slfat/ slfrik asit elektrolitinde nadiren tozun zelliklerini deitirmek iin

deiiklik yaplr. Tutkal ya da glikoz gibi kollodial maddelerin ilave edilmesi ince toz

keltilerinin olumasna yol aar. nk kolloid, katottan hidrojen salnmasn yavalatr.

Kaplayc maddelerin ilave dilmesiyle, 215A/m2 lik bir akm iddetinde kontrol edilebilir.

Parack boyutuna sahip bir toz elde edildii kaynaklarda yer almaktadr. Normalde 700-

110A/m2 lik akm iddeti kullanld iin bu sonuca gre tozun maliyeti nemli lde

dmektedir. (2)

Toz paracklarnn dendritik(saaklanma) zelliini arttrmak iin elektrolite kk

miktarlarda bakr klorr katlabilir. Klorr iyonlarnn kutuplama etkisi yznden ince toz

retiminde bu yolla arttrlabilir. Kaynaklara gre, sodyum slfat ilavesi katodun akm

iddetini dryor ve slfat ierii arttndan toz daha incelir. Bunun tersine normal slfrik

asit elektrolitin yerine bir slfamat elektrolit kullanldnda kaba bir bakr tozunun oluumu

salanr.(2)

2.2.3. Elektrolit Bileiminin Etkileri

Tozun retimindeki temel faktrlerden biri elektrolit bileimidir. Elektrolit iindeki

bakr konsantrasyonu yapkan keltilerin oluumunu nlemek iin kfi derecede dk

tutulmaldr. stenen aralkta bakr konsantrasyonu artmasyla birlikte akm verimi de ykselir.

Yaplan almalarda maksimum akm veriminin 23-33g/L bakr konsantrasyonuaralnda deeri %96 bulunmutur.33g/Lnin stndeki konsantrasyonlarda akm verimi

10


11/32

der ve tozun yan sra sert bir kelti retilir. Bakr iyonu konsantrasyonundaki bir

ykselmeyle, grlr younluk ve parack boyutu da artar. Grlr younluk asit

konsantrasyonunun artmasyla birlikte azalr. (4)

Dier metal oksitlerinde olduu gibi, dk indirgenme scaklklar, genellikle

%15 ten %30a kadar deien oranlarda i gzeneklilie sebep olur. Yaklak 1m

boyutlarnda gzeneklere ve 0,1m2/g gibi olduka geni zgl yzey alanlarna sahip

paracklarn olumasna yol aar. 815 oC nin stndeki yksek scaklklarda retilen

paracklar, birka mikron geniliinde gzenekler ierir ve zgl yzey alanlar yaklak

0,01m2/g kadar kktr. ndirgenme scaklklarnn yksek tutulmas sonucunda parack

aras sinterleme artar ve daha ok indirgenme salanr.(4)

2.2.4. alma artlarnn Etkileri

alma artlarnn deitirilmesi, akm verimi ve parack biimi ile boyutu gibi

deikenleri etkiler.

2.2.4.1. Akm iddeti

Yksek akm iddeti tozun oluumunu iyiletirir fakat akm verimi zerinde nemsiz

bir etkiye sahiptir. Artan akm iddeti ile beraber parack boyutumda dikkati eken bir dme

meydana gelir. rnein; 25g/L bakr ve 120g/L serbest slfrik asit ieren elektrolit iinde

akm iddeti 600den 1000A/m2 ye ykseltildiinde, 300melik elekten geen tozun miktar%20den %96ya kar.(2)

2.2.4.2. Scaklk

Elektroliz kabndaki(pildeki) alma scaklnn ykselmesi, akm verimini arttrr

ve kalp voltajn ( gerilimini) drr. Bununla birlikte, 60C den daha yksek scaklklarda

pilin almas zordur ve yksek scaklklarda elde dilen tozlar dk scaklklarda retilenlere

11


12/32

gre daha kabadr. Elektrolitik piller, genlikle 25C ve 60C arasndaki scaklklarda

alrlar.(2)

2.2.4.3. Tozun alnmas (1)

Tozun katottan alnmasnda kullanlan yntem zellikleri zerinde nemli bir etkiye

sahiptir. ounlukla, toz fralamayla mekanik olarak alnr. Fra- indirme aras keltinin

parack boyutunun kontrol edilmesine yardm eder.

Aralk 15 dakikadan 60dakikaya karldnda daha kaba taneler oluur. Arann

uzatlmasyla grnr younlukta artmaktadr. Fra indirme scakl, katot akmnn

iddetindeki deimeleri de kstlar.

Toz kaldrma iin dier bir yaklam organik kartcdr. Tozun fra kullanlmadan

otomatik olarak katottan boaltlmas iin sodyum slfat bileimi kullanlabilir.

2.2.5. Frn lemi (2)

Ykama ve szme aamalarndan getikten sonra slak toz frn ilemi iin hazr

haldedir. Frnlama ilemi, zellikle parack boyutu ve biimi grnr younluk ve ya

mukavemet gibi nemli zellikleri deitirir. Tipik bir almada toz, elek bantl elektrikli

frnn dolum kutusuna aktarlr.

Tozun banttan akmasn nlemek iin, slakla kar direnci yksek bir kt

tabakas srekli olarak banda verilir ve bylece toz kda aktarlm olur. Is iletimini

iyiletirmek iin, makara tozu sktrlr. Frna grnce kuruyan kt yanar.(Fakat tozun

banttan akmasna engel olmak iin bu durum toz yeterli topaklamaya geldikten sonra olur.)

Frn ortam ekzotermik gaz nitelerinde retilir. Buralarda doal gaz (metan) vehava kartrlarak %17H2, %12CO, %4CO2 ve geri kalan ksm azottan meydana gelir. Gaz

12


13/32

-22-(-40) oC aralndaki i noktas scaklnn altna soutulur. Soutulan gaz, boaltma

ucundan frna girer ve toz topaklarnn soumasna yardmc olur. Frn almas tozu

kzdrr. Parack biimini deitirir oksitleri indirger ve tozu sinterler. Boaltma scakl, toz

topann yeniden oksitlenmesine izin vermeyecek lde dktr.

2.3. Bakr Oksidin ndirgenmesi

Bakr tozu retmek iin bakr oksidin indirgenmesi, en eski ve yaygn olarak

kullanlan bir yntemdir. Bu ilemde kk paralar halindeki bakr oksit yksek

scaklklarda indirgen gaz vastasyla indirgenir. Elde edilen rn esas olarak bakrn

sinterlenmi gzenekli bir topadr. Bu daha sonra toz haline getirilecektir.(5)

Hammadde olarak bakr tortusu, ufalanm bakr hurdas ve atomize edilmi bakr

kullanlr. Bunlarn son ikisi bakr oksit ya da bakr ieren oksitler oluturmak amacyla

stlr. Bunlarn arasndaki temel farkllk, indirgenmede kullanlacak olan balang

malzemesinin oksitlenme seviyesinden kaynaklanmaktadr. Atomizasyon ve ardndan

oksitlenmeyle ve indirgenmeyle yaplan tozlar bazen atomize edilmi ya da indirgenmi tozlar

olarak nitelendirilir. Genel olarak bu tip tozlar, ksmen sngerimsi, ksmen de dz olabilir.(5)

ndirgenmi oksitli bakr tozlar, temel uygulamalarn hepsinde gerekli olan toz

zelliklerini tamas asndan baz dzenlemelere tabi tutulurlar. Bu uygulamalar ve tozla

ilgili uygun gereksinimler unlardr:

Bronz yataklar:

Sinterlenme srasnda kontrol edilebilir boyutsal deiim

Sinterlenme oran(miktar)

K-faktr

PV-faktr

Geirgenlik

yzey gzeneklilii

Ya mukavemet

13


14/32

Srtnme paralar:

Yksek ya mukavemet

Yksek sl iletkenlik

Karbon fralar(dinamo fralar): Yksek ya mukavemet

Yksek elektriksel iletkenlik

Yap paralar, saf bakr:

Yksek elektriksel iletkenlik

Akkan toz

Yap paralar, bronz:

Ya mukavemet Sktrlabilirlik

Toz akkanl

T/M elikleri iin katk malzemeleri:

Ya mukavemet

Sktrlabilirlik

Toz akkanl

Gzenekli T/M paralarnn szlmesi:

Ya mukavemet

Andrc ve yaptrc olmayan nitelikler

Verim

letken boyalar ve dekoratif doldurucular:

Byk yzey alan

Oksit indirgenme ileminin tamam, bakrn ergitilmesi atomizasyon, oksitlenme-

indirgenme ve indirgenme sonras ticari olarak kullanma aamalarn kapsar. (1)

2.3.1. Tamamen ya da Ksmen Oksitlenmi Bakr Tortusunun ndirgenmesi (1)

14


15/32

Toz haline getirilmi bakr oksidin indirgenmesi genellikle srekli alma bantl bir

frnda, paslanmaz elikten bandn zerinde gerekletirilir. Oksit yatann derinlii

(kalnl) yaklak 25mm dr. Tipik indirgenme scaklklar 425650oC arasnda yer alr.

ndirgenme yatan stnden dibine doru yava yava (dk hzda) meydana gelir. Frn

iindeki indirgenme ortam ounlukla tayc bandn hareketine ters ynde akar.

ndirgen atmosfer olarak hidrojen ayrm amonyak, doal gazla iyiletirilmi su ya

da dier endotermik veya ekzotermik gaz karmlar kullanlr. Bakr oksitlerin hidrojenle ya

da karbondioksitle indirgenmesi ekzotermiktir, bu nedenle gzenek yapsn kontrol etmek ve

indirgenme miktarn iyiletirmek iin. Oksit paras boyutunun ll bir ekilde denkliini,

indirgen gazn zelliklerini ve indirgenme scakln bilmek zorundadr.

2.3.2. ndirgenme Srasnda Yaplan lemler

ndirgenmi bakr oksit, indirgenme frnndan gzenekli bir topak eklinde kar.

Bu topak, bir krma makinesinde ya da ona benzer bir aygtta daha kk paralara krldktan

sonra ekili tclerde ince toz haline getirilir. Bu toz tortusunun parack boyutu ve

biimi birka faktre baldr. Kaba bakr okside dk indirgenme scaklklarnda

indirgenme srasnda tanecik arasna sinterleme orta bir seviyededir, bu nedenle bakr

topann tlmesiyle bilinen oksit parac boyutunda bir bakr parac retilebilir.

ndirgenmi ve tlm toz elenir ve byklne gre snflandrlr. Eer

gerekirse, harmanlanr ve yalanr. Bu yapm aamalar kayplardan veya grnr younluk,

incelik miktar ve toz akcl gibi zelliklerdeki kontrolsz deiimlerden saknmak iin

zenle kontrol edilir. Baz toz snflar oksitlenmeyi nleyen malzemelerde ileme sokularak

bunlar oksitlenmeye kar kararl hale getirir. Bu ilem haricinde bakr tozlar zellikle nemlihavaya maruz kalnca ya mukavemette azalmalarn ve dier yan etkilerin aracl ile

matlar. Artan matlamayla birlikte tozun rengi turuncudan koyu mora dnr. (5)

15


16/32

ekil 6. ndirgenme yoluyla bakr tozu retimi.(2)

2.4. Hidrometalurji

Bakr balaycdan, konsantrelerden veya hurda bakrdan, bakr tozlar retmek iin

kullanlr. Bakr, slfrik asit veya amonyak zeltisi ile bu malzemelerden ztlenir ve

meydana gelen zelti szlerek artklardan ayrlr. Bakr toz halinde ktrlr. Islak toz

indirgeyici bir atmosferde kurutulur, ardndan tlr, snflandrlr ve arzu edilen partikl

boyut dalmnn salanmas iin harmanlanr. Toz, nispeten dk grnr younluklu ve

ya mukavemetli, ince partikl boyutuna sahiptir. (2)

2.5. Bakr Tozunun Oksitlenmesi (1)

Bu metotla, kat-hal indirgenmesinde de bahsedildii gibi, oksitler (haddeleme pulu

ieren) kontroll tane boyutlarna getirilirler ve ardndan bakrn ergime noktasnn altndaki

scaklklarda, karbon monoksit, hidrojen ve doal gaz ieren gaz atmosferlerde indirgenirler.

16


17/32

Genellikle, oksit indirgenmesi ile retilen tozlar gzeneklidir ve iyi dayanmlarda orta

dereceli grnr younluklara sahiptirler.

Atomize edilmi bakrn oksidasyonu, tozun paack biimini tamamen deitirmek

ve bylece tozdan yaplan elemanlarn, deiik mhendislik zelikleri zerinde kontrol

attrmak iin yaplr. Tamamen oksitlenmi ve indirgenmi tozlar, tam olarak sngerimsi

yapda ve tam olarak kat yapda tozlarla birlikte, kullanl bakr tozlarnn snrlarn

oluturmaktadr. Ksmi oksitlenme ara yaplarda ortaya kar.

Bakrn oksitlenmesi ok iyi bilinen bir ilemdir. Krmz bakr oksit Cu 2O ve siyah

bakr oksit CuO olmak zere iki tane bakr oksidi vardr. Yksek scaklklarda ev kaln tabaka

blgesinde oksitlenme parabolik oran kanununa uyar, yani tabakann kalnl(y) zamann

karekk ile artmaktadr. (y = kpt + c) Dk scakllarda, oksidin geliimine bal olarak,

lineer logaritmik ve kbik oksitlenme oranlar elde edilmitir. Eer oksitlenme, yaklak

270C ve 990C (520 ve 1815 F) scaklklar arasnda oluyorsa atmosferik basntaki en d

ksmda oksit tabakas siyah bakr oksitten ibarettir. Siyah bakr oksidin znme scakl bu

scaklktr aralndadr.

2.6. Bakrn Ergitilmesi (1)

Getiimiz yllarda bakr tortusunda balang malzemesi olarak kullanlan yksek

kaliteli elementel bakr arttrlmtr. Elementel bakrn kullanl olmas ve elde edilen rnn

saflnn daha iyi kontrol edilebilmesi amacyla bu yola gidilmitir. Tipik sement bakr

byk miktarda erimeyen demir ve asit keltileri ierir. Bu nedenle yksek ya mukavemet

zellikleri gerektiren srtnme malzemesi uygulamalarnda kullanm geni lde

kstlanmtr.

Tipik kuru(slak bir rnek %11 orannda neme sahiptir) bir sement bakrn analizi

yledir:

17


18/32

Tablo 2. bir sement bakrn kimyasal analizi. (1)

Bileik %Arlk Toplam bakr

Demir

Kkrt

Nitrik asit keltisi

Hidrojen

75

6

1

2

16

Sv metalin dklmesinde sorun yaratan unsur ocaklarn iinde ve nozllerde

birikerek tkanmalara yol aan kurun ve kalaydr. Bakr eriyii mazotlu ve indksiyon stma

ocaklarnn her ikisinde de elde edilir.Bakr tozunun baz kullanm alanlarnda(rnein; metal-grafit fralar, dinamo

fralar, srtnme elemanlar) yksek sl iletkenlik nemlidir. Bu nedenle katk maddelerinin

seviyesi dk tutulmaldr.

Kat eriyik iinde bulunan katklarn elektrik iletkenlii zerinde kt etkisi vardr.

Is iletkenlii de katk maddesine baldr.

Alminyum ve silisyum oksit gibi gl oksit oluumlar dk seviyede tutulur. Bu

sayede metal akc kalr ve kolayca dklebilir. Alminyum ve silisyum oksitleri ayrca tozun

ok andrc ve sktrlabilirliinin az olmasna neden olurlar.

3. ALAIM TOZLARININ RETM

Hemen hemen tm alam tozlar atomizasyon yoluyla retilirler. n harmanlanm

tozlar sinterleme esnasnda istenen alam oluturan, yalayc ieren veya iermeyen,

seilen kompozisyonlarn karmdr. n alamlandrlm tozlar, bakr tozunun retiminde

kullanlan metodun ayns uygulanarak, alam malzemesinin atomizasyonuyla retilmektedir.

n alamlandrlm toz, istenen toz karakteristiklerine ulamak amacyla, n harmann

sinterlenmesi ve malzemenin tlmesi yoluyla retilmektedir.(2)

Alam tozlar;%95Cu-%5Zn den %60cu-%40Zn ye deien(bu alamlarn

kurunlu seviyeleri kadar iyi)pirinleri ve nikel gmlerini, kalay bronzlar, alminyum

bronzlar ve berilyum bronzlarn ieren eitli kompozisyonlarda mevcutturlar.

18


19/32

4. BAKIR TOZLARININ BRLETRLMES ( SIKITIRILMASI )

Scak presleme, haddeyle sktrma, izostatik presleme, ekstrzyon ve dvme gibi

dier yntemlerin kullanlabilmesine ramen;genellikle kapal bir kalpta uygulanr.

Basn uygulandnda, bir seri olay meydana gelmektedir.

1) Partiklleri dk deformasyonlarla yeniden dzenlenmesi

2) Partikller aras balarn elastik sktrlmas

3) Artan daha geni alanlar oluturmak iin balarda(balantlarda) plastik deformasyon

4) Tm toz ktlesinin ar deformasyonu

ekil 7. Presleme Aamalar. (4)

19


20/32

eitli malzemeler, farkl sktrma basnlarna ihtiya duyarlar. rnein; saf bakr

T/M paralar nispeten dk basnlarda yaplrlar. nce ksmlar iin 205-250 MPa aras

sktrma basnlar nerilirken, daha ar ksmlar iin daha yksek basnlar

kullanlmaktadr. (6)

5. SNTERLEME

Bir toz ktlesi iindeki partikllerin stlarak, sv halde, atomik veya molekler

ekim yoluyla balanmas ilemidir.

Sinterleme fazda ilerler; ilk olarak, partikller aras boyun vermenin bymesi

hzla ilerler ancak toz partiklleri kendi kimliklerini korurlar. Younlatrmann ounun

meydana geldii ikinci fazda yap yeniden kristalleir. Bundan dolay toz partiklleri kendi

farkl kimliklerini kaybederler ve birbirleri iine difze olurlar. nc fazda, yaltlm

gzenekler kresellemeye balar ve younlatrma daha yava bir hzda ilerler.

Sinterleme hz sktrlm parann zellikleri zerinde etkilidir ve ya toz veya

sktrlm parann fiziksel veya kimyasal davranyla ya da sinterleme atmosferine reaktif

gaz ilavesiyle modifiye edilebilir. Bu davranlar aktifletirilmi sinterleme olarak bilinir.

Aktivasyon, sktrlm paralarn younlamalarn, dayanmn ve elektrik iletkenliini

gelitirir. (5)

5.1. Sv Faz Sinterlemesi (3)

Bu proseste, ilk veya daha fazla tozun karm, yksek ergime scaklkl bileen

ergime scaklnn altnda; ancak dk ergime scaklkl bileenin de zerinde bir scaklktasinterlenirler. Olaylarn sras, snma srasnda, bakr-kalay veya bakr-demir n alamlar

gibi elementel tozlarn karmas ile bir karm faz oluur. Sv olutuunda, kat partiklleri

slatmak iin akar ve sv faz zerinde etkili olur. Ergimenin kat partikller arasna nfuz

etmesi, sktrlm parann simesine(kabarmasna) neden olabilir. Ergimenin nfuz etmesi

ile birlikte, partikllerin yeniden dzenlenmesi de olur. Islanma, sv ak ve yeniden

dzenlenmenin birleimi sktrlm parann hacminde hzl bir deiime katkda

bulunurlar.

20


21/32

Bakr-kalay sisteminde, kalay ergir ve sktrlm parann genilemesine

(yaylmasna) elik eder ki bakr ile bir bronz oluturmak iin alamlanr. Demir-bakr

sisteminde; bakr ergir, demirle birlikte doymu hale gelir ve bakr-demir alam, demir

iskeletin iine nfuz eder. Bakr tarafndan boaltlan taraflarda boluklar kalr.

Hem bakr-kalay hem de demir-bakr sisteminde, sktrlm parann bymesi

veya bzlmesi, grafit formunda karbon ilavesiyle deitirilebilir. Bylece bu sistemlerde

grafit, boyutsal deiiklikleri kontrol altnda tutmak iin kullanlabilir. Bakr-kalay-karbon

sisteminde, bileenlerin mekanik ayrmyla sinterleme engellenmitir. Sonu olarak

genileme artar. Demir-bakr-karbon sisteminde; sv fazn miktar, genilemeyi snrlandran

l bir demir-bakr tektiinin oluumuyla artar.

6. SNTERLENM BAKIRIN ZELLKLER

Bakr komprimelerinde younluun, sertliin, ekme mukavemetinin, uzamann,

preslemeye mukavemetin ve elektrik iletkenliinin, basn, sinterleme scakl ve presleme

scakln fonksiyonu olarak deimeleri tetkik edilmitir.

6.1. Younluk

Soukta preslenerek sinterlenmi cisimlerin younluu scakta preslenerek

sinterlenmi cisimlerin younluu gibi basnla muntazam artar. Ancak scakta preslenerek

sinterlenmi cisimlerin younluu, scakta preslendikten sonra sinterlenen cisimlerin

younluundan ok daha byktr. 8t/cm2 lik bir basn ve 500Clik bir scaklk iin,

scakta preslenmi sinter cisimlerin younluu ergime ile elde edilen bakrnkine yakndr. 30t

kadar kan basnlardan soukta preslenen bakr numunelerin younluu 8,75gr/cm2olarakbulunmutur. ok yksek basnta preslenmi bakr numunelerinde, younluun sinterleme

scaklnn fonksiyonu olarak deiimi anormal bir gidi gsterir. 6t/cm2lik basnta

preslenmi numunelerin younluu sinterleme scakl ile 7,1den 7,8e kadar ykselirken,

30t/cm2lik basnlarda younluk ayn artlarda 8,6dan 6,9a der. (2)

21


22/32

6.2. Sertlik

Soukta preslenmi bakr numunelerinde Brinell sertliinin basncn bir fonksiyonu

olarak deiir. Ergime ile elde edilmi ve tavlanm bakrn Brinell sertlii 40kg/mm2, soukta

dvlm bakrnki 110-120kg/ mm2, 30t/cm2 basn altnda preslenmi bakr tozlarnki ise

130160 kg/mm2dir.(2)

Nispeten kaba olan bakr tozlarnn muhtelif basnlar altnda preslenmesiyle

hazrlanan bakr numunelerin artan scaklklarda sinterlenmesiyle, Brinell sertlii ile

sinterleme scakl arasndaki bant elde edilir.

Sinterleme scakl arttka numunelerin sertlii ergime ile elde edilmi ve

tavlanm bakrn sertliine yaklar. 800 derecenin zerinde grlen d ise tanelerin

bymesi ve ayn zamanda yzeylerin prtklenmesi sebebiyledir. Tane boyutlar farkl olan

bakr tozlar zerinde yaplan deneylerde bulunun deerler Tablo 3de verilmitir.

700derecenin altnda yaplan sinterlemelerde, sertlikleri en az olan cisimlerin en kaba

tozlardan yaplm olduklar bu tablodan anlalmaktadr.(2)

Tablo 3: Tane byklkleri (Granlometreleri) birbiriden farkl eitli scaklklarda

sinterlenmi bakr tozunun sertlikleri. (1)

Tane

Bykl

(mm)

Brinell sertlii (kg/cm2)Sktrma

( 20C )

Sinterleme(oC)260 550 700 840 920

0,08

0,10

0,150,30

152,4

141,5

131,6116,9

120,5

104,5

98,230,5

78,4

75,4

70,565,2

64,0

64,6

59,756,4

50,9

50,7

50,550,1

43,5

43,3

44,045,3

Bakr numuneleri daha yksek scaklklarda preslendii taktirde (scakta presleme),

maksimum sertlik, 0,8t/cm2den yksek basnlar iin ve 300C ila 450C arasnda elde edilir.

22


23/32

6.3. Mekanik zellikler (3)

Soukta ve scakta preslenmi ubuklarla, sadece sinterlenmi ubuklar zerinde

yaplan deneylerin neticeleri ekil 60da grlmektedir. Mukavemet sinterleme scakl ile

artar, preslendikten sonra sinterlenmi numuneler iin bulunan mukavemet 15kg/mm2olup bu

deer ergime ile elde dilmi ve tavlanm bakrnkinin %75ine eittir. ekme mukavemeti

ekseriya 600C veya 700C zerinde bir d gsterir. Mukavemetle beraber younluk da

biraz der. Mukavemet dne oksit kalntlarnn redklenmesi ve para hacminin artmas

sebebiyle yksek scaklkta meydana gelen gaz genilemeleri ( su buhar) sebep olur. Hidrojen

iinde redklenmi olan kaba bakr tozlarnn sinterlenmesinde bu olay grlmez.

Scakta preslenmi bakr numunelerinde ekme mukavemeti nemli bir art

gsterir. 700 derecelik scakta preslemede mukavemet takriben 25kg/mm2 kadar ykselir.

Sinterlenmi bakr paralarnda uzama, presleme basnc ve sinterleme scakl ile artar. 3 ila

5 t/cm2 basn altnda preslendikten sonra 800 derecede sinterlenen numunelerde uzama

takriben %45, daha yksek( 10t/cm2 gibi ) basnlarda preslendikten sonra ayn scaklkta

sinterlenen numunelerde ise % 10dur. Tavlanm bakrn mamul ekme ubuklarnda ise

uzama %40 dr. Basn altnda sinterlenen bakr iinde ayn mertebeden deerler elde edilir.

6.4. zdiren (3)

Bakr komprimelerinin zdiren deiimi 18-600derce altnda incelenmitir.

Scakta preslenmi bakr numunelerinde zdirencin scaklkla deiimi byk lde masif

bakrnkine tekabl eder. Bu cisimlerin iletkenlikleri ergime ile elde edilmi bakrnkinden

farkl deildir.

7. SNTERLENM VE ERGME LE ELDE EDLM BAKIRLARIN

ZELLKLERNNKARILATIRILMASI (3)

Ergime elde edilmi bakrla preslendikten sonra sinterlenmi bakrn fiziksel ve

mekanik zellikleri arasnda nemli farklar vardr. Sinter mamullerin mekanik zellikleri ve

bilhassa kopma uzamas kk deerlerdedir. Basn altnda sinterlenmi bakrla tekrarlanan

presleme ve sinterlemelerle elde edilen mamullerin zellikleri dvme barknkine yakn hattabaz hallerde stndrler (sertlik ve ekme mukavemetinde olduu gibi).

23


24/32

Sinterlenmi mamul, ister soukta ister scakta preslenmi olsun, yksek scaklkta

dvme veya haddeleme gibi bir deformasyona tabi tutulduu taktirde sinterlenmi bakrla,

ergime ile elde edilmi bakr arasnda hibir fark kalmaz.

8. SAF BAKIR T/M PARALAR

Saf bakr T/M paralar ounlukla elektrik ve elektronik uygulamalarnda

kullanlmaktadrlar.ok saf bakr tozlar(>=%99,95 saflkta) kullanmak veya znebilir

safszlklarn sinterleme esnasnda kelmesini salamak arttr.Bakr iindeki kat zeltide

%0,023 kadar kk oranda demir saf bakrn iletkenliini %86ya drr.

Bakr tozlaryla mekanik olarak kartrlm kk miktarlardaki demir,sinterleme

esnasnda bakr zndrmedike iletkenlii daha az azaltr. (2)

Saf bakrn fiziksel zellikleri:

Ergime noktas 1083C

Younluk 8 ,94 gr/cm(20C de)

Termal genleme katsays 17.10^6/C(20-100C de)

Termal iletkenlik 398W/m.K

Elektrik zdirenci 1,71 .cm(20C de)

Elektrik letkenlii 101% IACS (20C de)

zgl Is 384,9 j/kg..K(20C de)

Elastisite Modl (Gerilim) 117 GPa

Rijitlik Modl 44 GPa

letkenlik dorudan poroziteye baldr.Boluk ierii artarken,iletkenlik azalr.

Preslenmi ve sinterlenmi saf bakr paralarn elektrik iletkenlii %8090 IACS arasdr.

Yukarda da gsterilen tamamen younluk zelliklerine;205250 MPa aras makul (ortalama)

basnlarda sktrlarak,bakrn ergime noktasnn (1083C) altnda 50150oC arasnda

sinterlenerek ve ardndan yeniden preslenerek, kabartlarak veya dvlerek eriilebilir veya

yaklalabilir.

24


25/32

9. BRONZ T/M PARALAR

Pek ok kalay bronz (beyaz pirin) T/M paralar,kalay ve bakrn nceden elementel

olarak kartrlmasyla retilir.Optimum zellikleri ve mikro yaplar gelitirmek amacyla bu

malzemelerin sinterlenmesinde bir takm tedbirlere ihtiya duyulur.

Baz yapsal paralar,younluklar 7gr/cm2 den byk olmas istendiinde,n

alamlandrlm tozlardan retilirler.n alamlandrlm tozlar,nceden kartrlm

tozlardan daha yksek akma mukavemetine ve ileme sertlemesine sahiptir.Bu nedenle

grnr younluu salamak iin istenilen pres miktar, elementel tozlar iin istenilen basn

miktarnda daha fazladr. (3)

9.1. Yataklar (3)

Kendiliinden yalanabilen porz bronz yataklar,her yl retilen bakr tozlarn

byk ksmn tketmeye devam etmektedir.Bu yataklar,bakr ve kalayn 800-875oC de

yaklak 15dak. sinterlenmesini izleyen elementel toz karmlarnn preslenmesiyle yaplr.

Tipik kompozisyonlar Cu-10Sn ve Cu-10Sn-0,5C dr.Gzenekli ksmlar %25 ila %35

arasndadr.Kendiliinden yalanan yataklar,ya ile doyurulmu ya da kuru olarak satlr.

aplar 0,8-76mm(1/32-3inc) arasnda deimektedir.Yerli donanm endstrisinde,

bu yataklarn geliiminin byk bir etkisi vardr. Kendiliinden yalanan yataklar,periyodik

yalama ilemini elimine ederek,aletlerin srekli ilemesini salam ve endstride byk

genilemeye yol amtr.

Sinterlenmi bronz yataklarnn tipik uygulamalar unlar ierir;

Otomotiv Bileenleri Mar motorlar

Jeneratrler

Ya ve su pompalar

n cam silecekleri

Motor kapa ve cam ykselticisi

25


26/32

Ev Aletleri

Di fras

Kyafet kurutucusu

amar makinesi Diki makinesi

Elektrikli sprgeler

Buzdolaplar

Yiyecek kartrclar

Gndelik rnler Gramofonlar

Kayt deitiriciler

Kasetalarlar

Endstriyel ve Mesleki Ekipmanlar

Tekstil makineleri

Ambalaj makineleri

Elektrik fanlar

makineleri

9.2. Filtreler

Porozite ve gzenek byklnn sk kontrolnn salanabilmesi,metal tozlarnn

filtre uygulamalarnda kullanlmalarnn temel nedenidir.Demir d filtre reticilerinin ou,

istenen gzenek boyutu aralndaki filtrelerin retimine izin vermesi iin sk kontrol edilmi

partikl boyutunda,atomize edilmis kresel tozlar tercih etmektedir.

Kalayl bronz en ok kullanlan filtre malzemesidir,fakat nikel gm ve bakr-

gm-kalay alamlar da kullanlabilmektedir. T/M filtrelerinin geerli olan gzenek boyutu

5-125m arasndadr.Gzenekli T/M bronz filtrelerinin ekme mukavemeti 20-140MPaarasnda olup, %20 kadar uzamayla kayda deer bir sneklik gstermektedir.Ek olarak, T/M

26


27/32

bronzlar ayn kompozisyondaki dkm bronzlarla ayn korozyon direncine sahiptir ve bu

nedenle ok eitli ortamlarda kullanlabilmektedirler.

Toz metalurjisi bronz filtreleri;filtre gazlar,yalar,soutucular ve kimyasal

zeltilerde kullanlrlar.Uzay aralarnn 1m kadar kk paralarn temizlemek iin

kullanlrlar.Bronz diyaframlar, emlsiyona dnmemi sv karmlar veya havay svdan

ayrmak iin kullanlmaktadrlar.Sadece gzenek yzeylerini slatmaya elverili

svlar,gzenekli metal paralarn arasndan geebilir.

Bronzun yksek termal iletkenliinin atelemeyi nledii,alev alabilen atmosferlerde

alan elektriksel ekipmanlarda,bronz fitre malzemeleri alev kesici olarak kullanlabilmekte-

dir.Ayrca alev alabilen svlar ieren tanklarda havlandrma borusu olarak da

kullanlabilirler.Bu uygulamada,s ok hzl bir ekilde dar iletililir,bylece tutuma

scaklna eriilemez.

10. PRN VE NKEL GM T/M PARALAR

Yapsal bronz paralara zt olarak pirin, kurunlu pirin ve nikel gmnden

yaplm paralar;n alamlandrlm atomize edilmi tozlardan retilirler.Ekzotermik ve

nitrojen tabanl atmosferlerde kullanlmalarna ramen,pirin ve nikel gm sktrlm

paralarn(kompaktlarn) sinterlenmesi normalde;znm(ayrm) amonyak atmosferinde,

815Cden 930Cye deien scaklklarda gerekletirilir.Her durumda ar distorsiyondan

ve/veya sktrlm paralarn kabarmasndan saknmak iin sinterleme scaklklar alamn

solids scakln amamaldr.Bu malzemeler iin kompozisyon ve zellik gereksinimleri

ASTM B282de Sinterlenmi Pirin Yapsal Paralar in Standart Spesifikasyonlar olarak

ve ASTM B458de Sinterlenmi Nikel Gm Yapsal Paralar in Standart

Spesifikasyonlar olarak yer almaktadr.(1)

Ticari n alamlandrlm pirin tozlar, kurunlu ve kurunsuz kompozisyonlardakullanlr.90Cu-10Znden 65Cu-35Znye deien ve kurunlu versiyonlar 80Cu-20Zn ve

70Cu-30Zn ieren pirin alamlar sklkla,ikinci ileme operasyonu gerektirebilen

sinterlenmi yapsal paralarn imali iin kullanlmaktadr.lenebilirlii gelitirmek iin

kurun ilavesiyle modifiye edilmi kullanlan tek nikel gm tozu 64Cu-18Ni-18Zn temel

kompozisyonuna sahiptir. Pirin ve nikel gm T/M sktrlm paralarn tipik

kompozisyonlar ve uygun mekanik zellikleri tablo 4te verilmektedir.

27


28/32

Tablo 4: 414 MPada preslenmi Pirin ve Nikel Gm sktrl T/M paralarn tipik

mekanik zellikleri. (3)

Kompozisyonlar

Sinterlenmi

Younluk(gr/cm)

ekme

Dayanm(Mpa) Uzama(25mm'deki) SertlikPirin90Cu-10Zn 8,1 207 20 77 HRH85Cu-15Zn 8,2 217 20 82 HRH70Cu-30Zn 8,1 262 21 87 HRH88,5Cu-10Zn1,5Pb 8,4 207 25 76 HRH80Cu18,5Zn1,5Pb 8,2 238 31 82 HRH68,5Cu-30Zn1,5Pb 7,7 239 29 71 HRH

Nikel Gm64Cu-18Ni-18Zn 7,9 234 12 83 HRB64Cu-18Ni16,5Zn-

1,5Pb 7,8 193 11 84 HRB

Bu alamlar genellikle arlka %0,51 miktarlarnda yalayclarla

kartrlmlardr. Lityum stearat, temizleyici ve boaltc ilevi nedeniyle yalayc olarak

tercih edilir. Buna ramen yzey lekelenmelerini minimize eden ar lityum stearat

yklenmi, lityum stearat ve inko stearat gibi iki yalaycl sistemler yaygndr.

Pirinler ve nikel gmleri, bronz yataklardan sonra en ok yapsal T/M paralardakullanlan malzemelerdir.Tipik uygulamalar srg cvatalar iin donanm ve kilitler iin

donanm, kilitler iin silindirleri, kameralar iin objektif kapa bileenleri, zamanlayc

montajlarnda ve kk jeneratr iletme takmlarnda frenleri, kameralar ve hareket verici

ubuklar dekoratif sslemeleri ve madalyonlar ierir.(1)

11. BAKIR-NKEL T/M PARALAR

%75Cu-%25Ni ieren ve %90Cu-%10N ieren T/M alamlar para basma ve

korozyon direnci uygulamalar iin gelitirilmilerdir.%75Cu-%25Ni ieren alam 772MPa

basnta %89 ya(grnr) younluk elde edilene kadar preslenir. zndrlm amonyak

ortamnda 1090C de sinterlendikten sonra %14 uzar ve grnr sertlik 20 Rockwell B olur.

Younluu %95 e kartmak iin 772 MPada yeniden preslenir.Bu alam paslanmaz elik

rengindedir ve yksek bir parlakla parlatlabilir. (1)

28


29/32

%90Cu-%10Ni ieren alam ise benzer presleme ve sinterleme koullarnda %99,4

final younlua ular. Parlak bronz bir renge sahiptir ve yksek bir parlakla parlatlabilir.

Madeni para, madalya ve madalyon retiminde bir metotta;%75 Cu-%25Ni ieren tozlar,

uygun son eklini almam paralar elde etmek iin inko stearat ya ile sktrlr, sinterlenir,

baslr ve yeniden preslenirler.Bu son eklini almam paralar, hadde retimiyle oluan son

eklini almam paralardan daha yumuaktr. nk bunlar yksek saflktaki malzemelerden

retilirler. Bu yzden onlar nispeten dk basnlarda baslabilirler ve azalan kalp

anmasyla birlikte daha byk kabartma derinlii salayabilirler.

Bir baka yntem bakr veya bakr-nikel tozlarnn organik balayc ile kartrlarak

ya olarak haddelenmesidir. zel bakr ve bakr-nikel levhalar birlikte ince bir tabaka haline

getirilecek ekilde preslenir.Son eklini almam paralar hidrojen ortamnda organik

balaycy gidermek ve sinterleme iin stlrlar.Son eklini almam ya paralarn

younluklar dktr; ancak basma, younluu %97ye ykseltir.Preslemeden sonra son

eklini almam rnler, sneklii ve ekil verilebilirlii gelitirmek iin tavlanrlar. (5)

12. BAKIR-KURUN T/M PARALAR(1)

Birbiri iinde znrlkleri limitli olan bakr ve kurunun, geleneksel ingot

teknolojisi ile alamlandrlmalar zordur. Bakr-kurun toz karmlar, mkemmel souk

presleme zelliklerine sahiptirler.76 MPa kadar dk basnlar altnda %80 kadar yksek

younluklara sktrlabilirler. Sinterleme sonrasnda gzeneksiz yataklar retebilmek iin

152 MPa kadar dk basnlar altnda yeniden preslenebilirler.

elik tabanl bakr veya bakr-kurun-kalay T/M malzemeler, kat bronz yataklarn

yerini doldurmak iin kullanlmaktadrlar. elik bir erit zerine nceden belirlenmi bir

kalnlkta tozun pskrtlmesi, sinterleme, teorik younlua haddeleme, yeniden sinterleme

ve tavlama aamalarndan geirilerek retilirler. Son rn yaklak %0,25 artk poroziteyesahiptir. Uygun boyutlarda son eklini almam paralar, iki metalli alam eridinden kesilir,

ekillendirilir ve ya delikleri alr veya uygun oyuklar oluturmak iin ilenirler. Bu

malzemeler; Cu-25Pb-0,5Sn, Cu-25Pb-3,5Sn, Cu-10Pb-10Sn ve Cu-50Pb-1,5Sn alamlarn

iermektedir.

13. T/M SRTNME MALZEMELER (3)

29


30/32

T/M prosesinin balca avantaj, dier durumlarda karmayan toz haldeki

malzemelerin birleebilme yetenekleridir.Bu, bakr ve dier metal tozlarnn, kat yalayclar,

oksitler ve dier bileenlerle birletirildii srtnme malzemelerinin retimini kolaylatrr.

Metalik srtnme malzemeleri, organik srtnme malzemelerinden daha yksek yklerde ve

scaklklarda ilenebilirler.

Debriyaj ve fren olarak kullanlan T/M srtnme malzemeleri, ya/kuru ve

yumuak/orta/sert uygulamalar terimleriyle snflandrlabilirler.Debriyaj uygulamalarnn

ounluu ya operasyonlar iindir.nceden, T/M srtnme malzemeleri, bakr tabanl

malzemelerdi.Gnmzde,bakr tabanl malzemeler halen tm uygulamalarda

kullanlmaktadr;ancak demir tabanl bileikler ortadan serte kuru uygulamalar iin

gelitirilmilerdir.

Bakr tabanl malzemeler, ounlukla yar sv srtnmenin meydana geldii yerlerde

kullanlrlar. Kuru srtnme uygulamalarnda bu malzemeler,sadece ilem artlarnn nispeten

yumuak(


31/32

kelmeyle sertletirilebilen alamlara gre, yapsal kararllkta stndr. nk, kelmeyle

sertletirilebilen alamlarn bir karakteristii, oksitlerin yksek scaklklarda

znmemeleridir.

Dispersiyonla glendirilmi bakrn balca uygulamas, tkenmeyen diren

kayna iin elektrot balklardr. Bu malzemeler ayrca ampuller iindeki tungsten filamende

kurun tel olarak da kullanlmaktadrlar.

15. SZLM PARALAR

Demir tabanl T/M paralar, sinterlemeden nce sktrlm parann zerine

(gzenekli yapdan daha dk ergime scaklna sahip) infiltrantn dolgular yerletirilerek,

bakr veya bakr alam ile szlebilirler. Ergime srasnda, kompozit yapda bir bileen

retmek iin, infiltrant klcal hareketlerle bir sv gibi tamamen gzeneklerin iine emilir.

Sonu zellikleri genellikle, szlen paralarn hazrland metallere, metoda ve birleme

oranlarna baldr.

Szme, mekanik zelliklerde, gelimeye yol aarak younluu arttrr. Gzenekleri kapatarak

korozyon direncini gelitirir, ayrca ilenebilirlii ve lehimlenebilirlii de gelitirir.%1525

bakr ile szlm demir gzenekli yaplarda, 483MPadan 621MPaa deien ekme

dayanmlar salanabilmektedir. (5)

16. SONU

zellikle otomotiv sektrnde arlkl olarak bavurulan retim yntemlerinden biri

olan T/M, talal imalat gereksinimlerini tamamen ortadan kaldrmas veya nemli lde

azaltmas, yksek retim hzlarna ulamas, karmak ekillerin retimine olanak salamas,ok geni kompozisyon aral sunmas, hurda ihtiyacn nemli lde azaltmas ya da

tamamen ortadan kaldrmas gibi stn zellikleriyle tercih sebebi olmaktadr. Dier yandan

T/M paralar dk mekanik zelliklere sahip olmalar, kalp maliyetlerinin yksek olmas,

yksek malzeme maliyeti, dizayn snrlamalar, para kesiti boyunca deien zellikler

gstermeleri gibi dezavantajlara da sahiptirler.

T/M ile retilecek olan bakr alam paralardan beklenilen zelliklere gre

dezavantajlar ortadan kaldracak zmler de yok deildir. rnein bakr T/M bileenler,

31


32/32

matristeki almina, titanyum oksit, berilyum oksit, toryum oksit veya itriyum oksit gibi

dzgn datlm oksit partikllerinin kullanmyla glendirilebilir.

Otomotiv bileenlerinin birounda, gndelik yaammzda kullandmz diki

makinesi buzdolab elektrikli sprge gibi rnlerde, Endstriyel ve mesleki ekipmanlarn

retiminde T/M bakr rnleri sklkla kullanlmaktadr.

T/M bakr paralarn retim ve mekanik dezavantajlar bertaraf edildike kullanm

alanlar genileyecek buna bal olarak pazar paylar da artacaktr.

32

Documents

bakırın toz metalurjisi