شناخت فلزات صنعتی

امید مرادی

23 آذر 1402

بدون دیدگاه

اشتراک گذاری :

فلزات صنعتی فلزاتی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف برای ساخت محصولات و قطعات استفاده می شوند. این فلزات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی هستند که آنها را برای کاربردهای صنعتی مناسب می سازد.

فهرست مطالب

انواع فلزات صنعتی بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی

فلزات صنعتی بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی خود، به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برخی از مهمترین دسته بندی های فلزات صنعتی عبارتند از:

فلزات آهنی: این فلزات حاوی آهن هستند و استحکام و سختی بالایی دارند. برخی از مهمترین فلزات آهنی عبارتند از آهن، فولاد و چدن.

فلزات غیرآهنی: این فلزات حاوی آهن نیستند و دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مختلفی هستند. برخی از مهمترین فلزات غیرآهنی عبارتند از مس، آلومینیوم، نیکل، کروم و تیتانیوم.

فلزات صنعتی نقش مهمی در اقتصاد جهان ایفا می کنند. این فلزات در تولید محصولات و قطعات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و به رونق صنایع مختلف کمک می کنند. در ادامه به بررسی برخی از کاربردهای فلزات صنعتی می پردازیم:

آهن

آهن با نماد شیمیایی Fe، بیست و ششمین عنصر جدول تناوبی است و بیش از 5 هزار سال است که توسط انسان استفاده می‌شود. آهن که فلزی براق و مایل به خاکستری رنگ است و در هوای مرطوب زنگ می‌زند، یکی از فراوان‌ترین فلزات روی زمین است که 5.6 درصد از پوسته زمین و تقریباً تمام هسته زمین را تشکیل می‌دهد. آهن را می‌توان پرمصرف‌ترین و ارزان‌ترین فلز دنیا نیز نامید. آهن (Iron) نام خود را از “iren” آنگلوساکسون گرفته است. نماد عنصر، Fe، از کلمه لاتین “ferrum” به معنای “استحکام” آمده است.

آهن نقش کلیدی در تاریخ بشریت ایفا کرده است، زیرا کسانی که می‌توانستند آن را برای ساخت سلاح، ابزار و مواد دیگر دستکاری کنند، قدرت اقتصادی و سیاسی به دست آوردند. در جامعه مدرن، آهن مهمترین فلز در بین تمام فلزات است، زیرا از آن برای ساخت انواع مختلف فولاد استفاده می‌شود که آن‌ها نیز در مجموعه‌های متنوعی از کاربردها استفاده می‌شوند. آهن همچنین عنصر مهمی در زندگی گیاهی و جانوری است. در گیاهان در ایجاد کلروفیل و در انسان نقش مهمی در سیستم عروقی دارد.

آهن فلزی با استحکام و سختی بالا است و برای ساخت سازه های مختلف مانند ساختمان ها، پل ها و ماشین آلات استفاده می شود. آهن همچنین برای ساخت فولاد، چدن و سایر آلیاژهای آهنی استفاده می شود.

مس

مس به صورت طبیعی در خاک و سنگ‌ها وجود دارد و با استخراج از معدن‌های مس به دست می‌آید. مس، یک فلز منعطف و قابل تغییر شکل است و خواص فراوانی دارد که آن را برای مصارف متنوعی، ارزشمند می‌سازد. یکی از ویژگی‌های برجسته مس، رسانایی بالای الکتریسیته و حرارت است. به همین دلیل، مس به عنوان یکی از بهترین مواد برای ساخت سیم‌ها و کابل‌های الکتریکی استفاده می‌شود.

علاوه بر این، مس مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی دارد. به همین دلیل، در صنایع لوله‌کشی، تاسیسات آب و فاضلاب، و ظروف آشپزخانه به عنوان ماده‌ای با عمر طولانی و پایداری بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اهمیت مس در صنایع و زندگی روزمره نیز چشمگیر است. از جمله کاربردهای مس می‌توان به صنایع الکترونیک، انرژی، ساختمان، اتومبیل‌سازی، آب‌وهواشناسی، ساخت و ساز و طراحی دکوراسیون اشاره کرد. همچنین، مس به عنوان یک آلیاژ در ساخت قطعات پردازنده‌ها و مدارهای یکپارچه نیز استفاده می‌شود.

با توجه به رسانایی الکتریسیته بالا، مقاومت در برابر زنگ زدگی و کاربردهای صنعتی بسیاری که دارد، مس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و یکی از فلزات بارز و بی‌نظیر در جوامع بشری به شمار می‌رود.

مس فلزی با رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا است و برای ساخت سیم ها، کابل ها و لوله ها استفاده می شود. مس همچنین برای ساخت آلیاژهای مختلف مانند برنج و برنز استفاده می شود.

آلومینیوم

سبک، بادوام و کاربردی. جمع شدن این سه ویژگی در یک ماده به همین سادگی‌ها نیست. اما جالب است که بدانید آلومینیوم این سه را با هم دارد و همین سه ویژگی آن را به یک فلز منحصربه‌فرد و به یکی از مواد مهندسی کلیدی زمان ما تبدیل کرده است. شما از صبح که از خواب بیدار می‌شوید بارها و بارها این فلز را در اشکال مختلف مشاهده می‌کنید. در خانه، در اتومبیل‌ها، در قطارها و هواپیماها، در تلفن‌های همراه و کامپیوترهایی که هر روز استفاده می‌کنید، در قفسه‌های داخل یخچال‌ها، در وسایل مدرن و هزاران هزار کاربرد دیگر که نمی‌توان تمام آن‌ها را یکجا نام برد.

آلومینیوم (به انگلیسی Aluminium) فلزی به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، عنصر 13 جدول تناوبی است. یکی از واقعیت‌های شگفت انگیز در مورد آلومینیوم این است که گسترده‌ترین فلز روی کرۀ زمین است و بیش از 8 درصد از جرم هسته زمین را تشکیل می‌دهد. عدد 8 درصد واقعاً برای یک عنصر بسیار زیاد و شگفت انگیز است. همچنین سومین عنصر شیمیایی رایج در سیاره ما پس از اکسیژن و سیلیکون است. در عین حال، به دلیل اینکه به راحتی با سایر عناصر ادغام می‌شود، آلومینیوم خالص در طبیعت وجود ندارد.

آلومینیوم فلزی با وزن کم و مقاومت بالا است و برای ساخت هواپیماها، کشتی ها و وسایل نقلیه استفاده می شود. آلومینیوم همچنین برای ساخت بسته بندی، ظروف و سایر محصولات استفاده می شود.

نیکل

نیکل، فلزی همه کاره با خواص استثنایی، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. هدف این مقاله بررسی تقاضای فزاینده برای نیکل، برجسته کردن کاربردهای متنوع آن، روندهای فعلی بازار و چشم‌اندازهای آینده است.

نیکل یک فلز واکنش‌پذیر، به رنگ نقره‌ای سفید و با بازتاب نور بالا است. این فلز در جدول تناوبی با نماد Ni و عدد اتمی 28 قرار دارد. نیکل یکی از فلزات انتقالی است و خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت مکانیکی بالا دارد و همچنین نقش مهمی در صنایع مختلف دارد.

نیکل یک عنصر فلزی است که بسیار مقاوم در برابر اکسیداسیون و خوردگی است. به عنوان یک فلز مقاوم، نیکل به طور گسترده در تولید فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) استفاده می‌شود. نیکل میزان مقاومت و سختی فولاد را افزایش داده و خواص مقاومتی و زیبایی استنلس استیل را بهبود می‌بخشد.

علاوه بر استفاده در تولید استنلس استیل، نیکل نقش مهمی در صنایع دیگر نیز ایفا می‌کند. به عنوان مثال، نیکل در تولید باتری‌های قابل شارژ استفاده می‌شود. باتری‌های لیتیوم – یونی، که در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن همراه و لپ‌تاپ استفاده می‌شوند، نیز دارای کاتد حاوی نیکل هستند. همچنین، نیکل در صنعت فلزات پایه و آلیاژهای مختلف استفاده می‌شود و در تولید سکه‌ها، جواهرات، و محصولات دیگر نقش دارد.

مطلب مرتبط: کاربرد آلیاژها در زندگی

کروم

کروم (Chromium) یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی با نماد Cr و عدد اتمی ۲۴ است. این عنصر اولین عنصر در گروه ۶ است. کروم یک فلز واسطه است که رنگی خاکستری، و سطحی براق داشته، و سخت و شکننده است. کروم افزودنی اصلی در تولید فولاد زنگ نزن است که باعث خاصیت ضد خوردگی آن می‌شود. همچنین کروم به عنوان فلزی که دارای خاصیت جلاپذیری بالا بوده و در مقابل کدر شدن نیز مقاومت بسیار خوبی دارد از اهمیت فراوانی برخوردار است. وقتی گرم می‌شود، اکسید کروم سبز رنگ را تشکیل می‌دهد. کروم در اکسیژن ناپایدار است، بلافاصله یک لایه نازک اکسیدی تولید می‌کند که در برابر اکسیژن نفوذناپذیر است و از فلز زیر محافظت می‌کند.

کاربردهای اصلی کروم در آلیاژهایی مانند فولاد ضد زنگ، آبکاری کروم و سرامیک‌های فلزی است. آبکاری کروم زمانی به‌طور گسترده برای دادن پوشش آینه نقره‌ای صیقلی به فولاد استفاده می‌شد. کروم در متالورژی برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و پوشش براق استفاده می‌شود. به عنوان رنگ، نمک‌های آن، شیشه را به رنگ سبز زمردی در می‌آورند و برای تولید یاقوت‌های مصنوعی استفاده می‌شود. به عنوان یک کاتالیزور در رنگرزی و دباغی چرم؛ برای ساختن قالب برای پخت آجر نیز کاربرد دارد. اکسید کروم (IV) (CrO2) برای تولید نوار مغناطیسی استفاده می‌شود.

فلز کروم به عنوان یک عنصر مهم در صنعت و علم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به برخی از کاربردهای فلز کروم اشاره می‌کنیم:

1. فولاد‌سازی: فلز کروم به عنوان یک عنصر اصلی در تولید فولاد استفاده می‌شود. با اضافه کردن کروم به آهن، فولاد مقاومت به زنگ زدگی، سختی و خواص مکانیکی بهتری می‌یابد. این ویژگی‌ها به فولاد قابلیت مقابله با شرایط سخت و محیط‌های خورنده را می‌دهد.

2. پوشش‌دهی: به علت خاصیت ضدزنگ فلز کروم، از آن در تولید پوشش‌هایی برای محافظت از سطوح فلزی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، کروم به عنوان پوشش در تولید وسایل آشپزخانه، ابزارهای خودرو، تجهیزات صنعتی و غیره استفاده می‌شود.

3. صنعت خودروسازی: فلز کروم به عنوان یک عنصر کلیدی در تولید قطعات خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. از فلز کروم برای ساخت قطعات مانند توربین‌ها، پیستون‌ها، سوپاپ‌ها و رول‌های تماس استفاده می‌شود. همچنین، فلز کروم به عنوان ماده‌ای براق و جذاب در تزئینات خودرو نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

4. صنایع شیمیایی: فلز کروم در تولید مواد شیمیایی مانند اسیدها، کودها، رنگ‌ها و رزین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، برخی ترکیبات کروم، مانند دی‌کروم‌تری‌آمین (DCTA)، در صنایع نساجی و چاپ استفاده می‌شوند.

5. صنعت نیروگاهی: فلز کروم در تولید قطعات ابر آلیاژها برای استفاده در شرایط بسیار داغ و فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. قطعاتی مانند توربین‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده و لوله‌های بخار از فلز کروم ساخته می‌شوند.

6. صنعت الکترونیک: فلز کروم در تولید قطعات الکترونیکی مانند سیم‌های خازنی، الکترودها و سوئیچ‌ها استفاده می‌شود. خاصیت الکتریکی و مقاومتی کروم آن را به یک ماده مورد استفاده در این صنعت تبدیل می‌کند. همچنین، فلز کروم در سایر صنایعی مانند صنعت داروسازی، ساخت جواهرات، ساخت ابزارهای دندانپزشکی و در تحقیقات علمی نیز کاربردهایی دارد. بعضی دیگر از این کاربردهای خاص عبارتند از: