Hangi Metaller Demir Dışı Değildir?

Demir dışı metaller, kayda değer miktarda demir içermeyen alaşımlar veya metallerdir. Latince "demir" anlamına gelen "ferrum"dan ferrit olarak da adlandırılan demir (Fe) hariç, tüm saf metaller demir dışı elementlerdir.

Demir dışı metaller, demirli metallerden daha pahalı olma eğilimindedir, ancak hafiflik (alüminyum), yüksek iletkenlik (bakır), manyetik olmayan özellikler veya korozyona karşı direnç (çinko) dahil olmak üzere arzu edilen özellikleri için kullanılır. Yüksek fırınlarda eritme için kullanılan boksit gibi demir-çelik endüstrilerinde bazı demir dışı malzemeler kullanılmaktadır. Kromit, piroluzit ve volframit dahil olmak üzere diğer demir dışı metaller, demir alaşımları yapmak için kullanılır. Bununla birlikte, birçok demir dışı metalin düşük erime noktaları vardır, bu da onları yüksek sıcaklıklardaki uygulamalar için daha az uygun hale getirir.

Demir içermeyen her metali ve alaşımı kaplayan çok sayıda demir dışı malzeme vardır. Demir dışı metaller arasında alüminyum, bakır, kurşun, nikel, kalay, titanyum ve çinko ile pirinç ve bronz gibi bakır alaşımları bulunur. Diğer nadir veya değerli demir dışı metaller arasında altın, gümüş ve platin, kobalt, cıva, tungsten, berilyum, bizmut, seryum, kadmiyum, niyobyum, indiyum, galyum, germanyum, lityum, selenyum, tantal, tellür, vanadyum ve zirkonyum bulunur.

Demir dışı metaller genellikle elektroliz yoluyla rafine edilmeden önce karbonatlar, silikatlar ve sülfürler gibi minerallerden elde edilir.

Demirli ve demirsiz metaller arasındaki fark, demirli metallerin demir içermesidir. Dökme demirler veya karbon çeliği gibi demirli metaller yüksek karbon içeriğine sahiptir ve bu da onları genellikle neme maruz kaldıklarında paslanmaya karşı savunmasız hale getirir. Ancak saflığı nedeniyle paslanmaya karşı dayanıklı olan ferforje ve krom varlığı ile korozyondan korunan paslanmaz çelik için durum böyle değildir.
 

Demir dışı metaller, insanlar tarafından metalürji için kullanılan ilk metallerdi. Bakır, altın ve gümüş, özellikle bu metaller demirli metaller kadar korozyona duyarlı olmadığından, ilk insanlar için çekici malzemelerdi.

Bakır, dövülen ve nesnelere şekillendirilen ilk metaldi ("Bakır Çağı" sırasında), altın, gümüş ve bakırın tümü, çeşitli biçimlerde biçimlendirilebildikleri için bazı erken uygulamalar için ahşap ve taşın yerini aldı. Bu metallerin nadir olması, genellikle lüks eşyalar için kullanıldıkları anlamına geliyordu. Bakırın kalayla alaşımlanmasıyla bronzun yaratılması, Bakır Çağı'nı takip eden Bronz Çağı'na yol açtı.
 

Demir dışı hurda metaller genellikle geri dönüştürülür ve hurda malzemeler kullanılarak yeni metallerin üretildiği metalürji endüstrisinin önemli bir bölümünü oluşturmuştur. Bu, demir dışı metallerin yeniden eritilmesini ve yeniden dökümünü içerebilir. Geri dönüştürülmüş demir dışı metaller, endüstriyel hurda malzemelerden, hurdaya çıkarılan teknolojilerden (bakır kablolar gibi) ve hatta partikül emisyonlarından elde edilir.
 

Demir dışı metaller çok çeşitli ticari, endüstriyel ve konut uygulamaları için kullanılmaktadır. Bu, metalin ne kadar kolay şekillendirilebileceği ve bu özelliklerin süreçte değişip değişmeyeceği dahil olmak üzere mekanik özelliklerine göre dikkatli malzeme seçimini gerektirebilir.

Demirli metallerin özelliklerinin çoğu, demir dışı malzemelerde bulunabilir; örneğin, alüminyum veya titanyum alaşımları bazı durumlarda çeliğin yerini alabilir ve demirin manyetik özellikleri, daha önce yapılmış olan kobalt, nikel veya nadir toprak elementleri tarafından taklit edilebilir. 

Bununla birlikte, demir dışı metaller genellikle daha pahalı olduklarından, sadece çeliğin yerini almaktan ziyade benzersiz nitelikleri için kullanılma eğilimindedirler. Bu nitelikler arasında daha hafif ağırlıklar, iletkenlik, korozyon direnci ve manyetik olmayan özellikler bulunur. Demir dışı metaller ayrıca demirli metallerden daha yumuşak ve daha dövülebilir olma eğilimindedir, yani altın ve gümüşte olduğu gibi estetik uygulamalar da sağlayabilirler.
 

Hem demirli hem de demirsiz metaller, ekstrüde edilmeden, dövülmeden, haddelenmeden, dövülmeden veya istenen şekle getirilmeden önce bitmiş parçaya dökülebilir veya bir külçe gibi bir ara forma dökülebilir. Bu işlemlere demir dışı metallerin reaksiyonu, demirli malzemelerden daha şiddetlidir, yani aynı metal veya alaşımın dökme veya dövme biçimlerinin özellikleri farklılık gösterebilir.

Üretim yöntemlerini etkileyebileceğinden, performansı estetikle dengelemek için doğru metali seçmek önemlidir. Dökümler için demirli metaller seçilme eğilimindeyken, demir dışı metaller de korozyon direnci, manyetizma eksikliği veya çekme mukavemetinden ziyade ağırlık gibi özellikler için seçilebilir. Bronz veya pirinç gibi malzemeler de görünüm veya gelenek için seçilebilir.Ortak Demir Dışı Metaller ve Alaşımlar

Demir içermeyen herhangi bir metal içerdiklerinden, birçok farklı demir dışı metal ve alaşım vardır. Daha yaygın demir dışı metallerin bazılarının özellikleri ve yaygın kullanımları şunlardır:

1. Bakır

Binlerce yıldır insanlar tarafından kullanılan bakır, endüstride hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakır alaşımları, pirinç (bakır ve çinko) ve bronz (bakır ve kalay) ilavesi, bu demir dışı metalin kullanımlarını daha da genişletmiştir (bu alaşımlarla ilgili ayrıntılar için aşağıya bakınız).

Bakır ve alaşımlarının özellikleri arasında yüksek termal iletkenlik, yüksek elektriksel iletkenlik, iyi korozyon direnci ve yüksek süneklik bulunur.

Bu özellikler, bakır ve alaşımlarının ısı eşanjörlerinde ve ısıtma kaplarında, kablolarda veya motorlarda elektrik iletkeni olarak, çatı kaplama malzemesi olarak, sıhhi tesisat armatürlerinde ve ayrıca tencereler ve heykeller için kullanılmasına izin vermiştir.

Bakır ayrıca yeşil bir renge oksitlenir.

2. Alüminyum

Alüminyum, düşük ağırlığı ve kolay işlenebilmesi nedeniyle çok çeşitli uygulamalarda kullanılan önemli bir metaldir. Nispeten pahalı bir malzeme olmasına rağmen, alüminyum aynı zamanda birçok alaşımın ana metalidir.

Korozyona dayanıklı ve iyi bir ısı ve elektrik iletkeni (bakırdan daha az olsa da) ve ayrıca iyi süneklik ve dövülebilirliğe sahip olan alüminyum, soğuk işlemden sonra sertleştiğinden tavlama gerektirebilir.

Alüminyumun hafifliği, onu havacılık ve otomotiv uygulamalarının yanı sıra yatlarda deniz kullanımı için mükemmel kılar. Alüminyum ayrıca bisiklet çerçevelerinde, tencerelerde ve içecek kutularında da bulunur.

3. Kurşun

Kurşun yüzyıllar boyunca mermiler, yakıtlar ve hatta boya dahil olmak üzere bir dizi uygulama için kullanılmıştır. Ancak atmosfere salındığında sağlıksız olduğu tespit edilirken, diğer uygulamalar da kullanıcılara zarar verdi.

Kurşun en ağır metaldir ve korozyona karşı dayanıklıdır. Ayrıca pek çok kimyasalla reaksiyona girmez, yumuşak ve dövülebilirdir.

Eski kullanımlarının çoğuna artık izin verilmemesine rağmen, kurşun hala piller, güç kabloları ve asit tankları için yaygın olarak kullanılmaktadır.

4. Çinko

Çinko yüzyıllardır bir alaşım elementi olarak, özellikle çeşitli amaçlarla çeliği alaşımlamak ve ayrıca pirinç oluşturmak için bakır alaşımlamak için kullanılmıştır.

Alaşım elementli galvanizleme malzemeleri, zincir bağlantılı çitler, korkuluklar, asma köprüler, elektrik direkleri, metal çatılar, ısı eşanjörleri ve araba gövdeleri için kullanılmasını sağlayarak paslanmaya karşı daha fazla direnç sunar. Çinko ayrıca katodik korumada (CP) kurban anot olarak ve piller için anot malzemesi olarak kullanılır. Çinko oksit ayrıca boyalarda beyaz pigment olarak ve kauçuk üretimi sırasında ısıyı dağıtmak için kullanılır.

5. Gümüş

Gümüş yüzyıllardır değerli bir metal olarak kullanılmıştır. Herhangi bir metalin en yüksek elektriksel iletkenliği, termal iletkenliği ve yansıtıcılığına sahip olan gümüş, ısıtıldığında yumuşak ve dövülebilirdir ve korozyona karşı oldukça dirençlidir.

Mücevherat ve para birimi için kullanılan gümüş, güneş panellerinde, su filtrasyonunda, elektrik kontaklarında ve iletkenlerde, ayrıca vitrayda ve hatta özel şekerlemelerde de kullanılabilir.

6. Altın

Mücevherat ve madeni para yapımında kullanılan bir diğer değerli metal olan altın, metallerin en dövülmesinin yanı sıra sünek ve korozyona ve diğer birçok kimyasal reaksiyona karşı dirençlidir.

Elektrik iletkenliği, bilgisayar cihazlarında ve ayrıca kızılötesi ekranlamada, renkli cam üretiminde, altın varakta ve ayrıca diş restorasyonunda kullanılan altını gördü.

7. Titanyum

Titanyum ilk olarak 1791'de keşfedildi ve iyi bir korozyon direnci ve herhangi bir metalik elementin en yüksek mukavemet-yoğunluk oranını sunuyor. Alaşımsız, bazı çelikler kadar güçlü ama daha az yoğun.

Havacılık, otomotiv, tarım, askeri, tıbbi ve spor kullanımlarının yanı sıra mücevher ve cep telefonları için güçlü ancak hafif alaşımlar oluşturmak için demir ve alüminyum dahil metallerle alaşımlanabilir.

Alaşımlar

Alaşımlar, bakır ve çinko karışımı olan pirinç gibi özellikleri veya estetiği geliştirmek için bir metali bir elementle karıştırır. Alaşımlar, doğaları gereği demirli veya demirsiz olabilir, ancak demir dışı metaller koruma olarak veya alaşımlı bir ürünün görünümünü iyileştirmek için cila gerektirebilir.

Yaygın demir dışı alaşımlar arasında Bronz Çağından beri dökülen bronz ve pirinç bulunur. Bu alaşımlar, demirli malzemelerden daha düşük sıcaklıklarda erir ve iyi dökülür, bu da onları dekoratif uygulamalar için ideal hale getirir. Çelikten daha yumuşak olmasına rağmen, bronz ve pirinç, tuz varlığında bile korozyona dayanıklıdır ve bu nedenle, teknelerdeki bağlantı parçaları için yaygın olarak kullanılır. Pirinç, metal kendi kendine aşındığında 'soyulmaya' karşı da dirençlidir. Bu, pirincin mekanik parçalar için de kullanılabileceği ve kilitler, yataklar ve fermuarlar dahil olmak üzere parçalar oluşturmak için işlenebileceği anlamına gelir. Bronz, pirinçten daha zordur, ancak her ikisi de bakıra dayandıkları için oldukça pahalıdır. Pirinç, bakır ve çinko alaşımı olarak oluşturulurken bronz, alüminyum ve/veya nikel ile bakır alaşımıdır.

Özet

İnsanlar binlerce yıldır çeşitli demir dışı metalleri farklı kullanımlar için kullanıyorlar. Bu çok yönlü malzemeler için uygulamalar, dekoratif kullanımlardan elektronik, havacılık ve ötesine kadar uzanmaktadır.

Demir dışı metaller, bazı demirli metallerin özelliklerini taklit edebilse de, genellikle kendi benzersiz nitelikleri için seçilir. Bu nitelikler arasında hafiflik, manyetik olmayan özellikler ve korozyon direnci yer alır. Bu metaller aynı zamanda demirli metallerden daha kolay dövülebilir olma eğilimindedir ve mücevherat veya heykel yapmak gibi dekoratif amaçlarla kullanılmalarına izin verir.