روی در صنعت
اطلاعات اولیه در مورد فلز روی:
روی ، یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن Zn و عدد اتمی آن 30 میباشد
تاریخچه :
آلیاژهای روی از قرنها پیش استفاده میشده است. کالاهای برنجی که به 1000-1400 سال پیش باز میگردند در فلسطین پیدا شده اند و اشیاء رویی با 87% روی در Transylvania ما قبل تاریخ یافت شده اند. به خاطر نقطه جوش پایین و واکنش شیمیایی این فلز (روی جدا شده دود شده و قابل دست یابی نبود) خصوصیات واقعی این فلز در زمان باستان مشخص نشده بود. ساخت برنج به رومی ها نسبت داده شده و مربوط به 30 سال پیش از میلاد میباشد. آنها Calamine و مس را با یکدیگر در بوته آهنگری حرارت میدادند که در این عمل اکسید روی در Calamine کاهش میافت و فلز روی آزاد توسط مس به دام انداخته میشد و به شکل آلیاژ در می آمد. برنج بدست آمده یا در قالب ریخته میشد یا با چکش به شکلهای مختلف در می آمد
استخراج و تصفیه روی نا خالص در 1000 سال پیش از میلاد مسیح در هند و چین صورت میگرفته است. در غرب نیز کشف فلز روی به Andreas Marggraf آلمانی در سال 1746 بر میگردد. شرح تولید برنج در اروپای غربی در کتابهای Albertus Magnus در سال 1284 به چشم می خورد. این فلز در قرن 16 به میزان قابل توجه شناخته شد. Agricola در سال 1546 اعلام کرد که وقتی که سنگ معدن روی گداخته میشود فلز سفید میتواند منقبض شود و دیواره کوره را بتراشد. او در نوشته های خود به این مسئله نیز اشاره کرد که فلزی شبیه آن به نام Zincum در Silesia تولید می شده است. پاراسلیوس (متوفی به سال 1541) اولین کسی در غرب بود که گفت Zircum فلزی جدید است که در مقایسه با فلزات دیگر خواص شیمیایی جداگانه ای دارد. نتیجه آن است که فلز روی زمانی شناخته شده که Margaraf کشفیاتش را شروع کرد و در حقیقت فلز روی دو سال زودتر توسط شیمیدان دیگری به نام Anton Von Swab تجزیه شده و بدست آمده بود. اما تحقیقاتMargraaf جامع تر بود و بخاطر تحقیقاتش به عنوان کاشف روی شناخته شد. قبل از کشف تکنیک غوطه وری سولفید روی
پیدایش
روی بیست و سومین عنصر در پوسته زمین از نظر فراوانی میباشد. بسیاری از سنگهای معدنی سنگین استخراج شده حاوی 10% آهن و 40-50% روی میباشند. معادنی که از آنها روی استخراج میشود شامل Sphakrite, Zinc Blende, Smith sonite, Calamine, Franklinite میشوند.
فرایند های استخراج روی از سنگ معدن های روی:
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر روی:
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر روی :
عدد اتمی: 30
جرم اتمی:65.409
نقطه ذوب : C°419.73
نقطه جوش : C°907
شعاع اتمی : Å 1.53
ظرفیت: 2
رنگ: سفید مایل به آبی
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 12
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 9.394
شکل الکترونی: 2 1s22s2p63s23 p63d 104s
شعاع یونی : Å 0.74
الکترونگاتیوی:1.65
حالت اکسیداسیون:2
دانسیته: 7.13
گرمای فروپاشی : Kj/mol 7.322
گرمای تبخیر : Kj/mol 115.3
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.00000005964
گرمای ویژه: J/g Ko 0.39
دوره تناوبی:4
شماره سطح انرژی : 4
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 2
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Zn-62 9.26 ساعت
Zn-63 38.5 دقیقه
Zn-64 پایدار
Zn-65 243.8 روز
Zn-66 پایدار
Zn-67 پایدار
Zn-68 پایدار
Zn-69m 13.76 ثابت
Zn-70 پایدار
Zn-72 46.5 ساعت
اشکال دیگر :
هیدرید روی ZnH2
اکسید روی ZnO
کلرید روی ZnCl2
خواص متالورژی فیزیکی روی:
خواص مکانیکی روی:
خواص ماشین کاری:
خوردگی و مقاومت به خوردگی روی:
طبقه بندی آلیاژ های روی:
|
کار برد های فلز روی در صنعت:
|
|
|
|
|
•روي به صورت بخشي از مخازن باتريها، در قالب‌هاي ريخته‌گري و صنعت اتومبيل‌سازي به كار مي‌رود.
• اكسيد روي به عنوان يك رنگدانه سفيد در رنگ آبي (اقيانوس‌ها)و انواع نقاشي استفاده مي‌شود.
•كلريد روي به عنوان يك ضدبو(اسپري بدن) و به عنوان ماده نگهدارنده چوب استفاده مي‌شود.
•سولفيد روي در رنگدانه‌هاي نورتاب براي ساخت عقربه‌هاي ساعت و اشياء ديگري كه در تاريكي بدرخشند، استفاده مي‌شود.
•متيل روي [Zn(CH3)2] در سنتز مواد آلي استفاده مي‌شود.
•محلول‌ها (لوسيون) هايي كه از كالامين ساخته مي‌شود، مخلوطي از كربنات‌ها و سيليكاتهاي روي Silicate و
Zn-Hydroxyl- Carbon است که در درمان جوش‌هاي پوستي كاربرد دارد.
دو ويژگي روي در ارتباط مستقيم با كاربردهاي اين عنصر است:
1-پتانسيل الكترودي استاندارد اين عنصر بسيار مثبت تر از مواد سازنده آهن است. بنابراين پوشش روي در فولادي، حفاظ خوبي در مقابل خوردگي فراهم مي كند.
2-روي داراي دماي ذوب نسبتاً پايين است كه منجر به استفاده از روي در ريخته گري تحت فشارتركيبات پيچيده مي گردد.
صنايع ساختماني
روي در كارهاي عمراني و ساختماني نيز مورد مصرف قرار ميگيرد. اگرچه روي داراي مقاومت بالايي است، بدليل مقاومت خزشي بسيار پايين آن براي مدتها بعنوان مواد ساختماني استفاده نمي شد. آلياژهاي با روي
كم با اساس Zn-Ti-Cu كه داراي چكش خواري بسيار خوب و مقاومت خزشي بالاست، از 40 سال قبل توسعه يافته است. اين مواد را مي توان جهت توليد صفحات يا ورقهاي روي، نورد داد. از اين صفحات مي توان در توليد وسايل زهكشي سقف و يا در پوشش ساختمانها استفاده نمود.
ماده شيميايي :
مواد شيميايي با بنيان روي شامل غبار روي 12 تا 15 درصد مصرف روي جهان را در اختيار دارد. اكسيد روي بطور كمي مهمترين محصول شيميايي بابنيان روي مي باشد.
غبار روي سولفات روي و كلريدروي، از نظر اهميت و كميت در رده هاي بعدي قرار دارند. ساير تركيبات روي داراي اهميت فرعي مي باشند. سالهاست كه مصرف جهاني اكسيد و غبار روي ثابت مانده است، اگرچه تقاضا جهت سولفات روي و كلريد روي در حال افزايش است. سرعت رشد مصرف تيوكربنات روي و استيرات روي بر توليد ساينده ها (بزرگترين مصرف اين تركيبات) منطبق است. اكسيد روي كه داراي بيشترين تقاضاست را مي توان با فرايندهاي متنوعي توليد نمود. خلوص و كيفيت اكسيد روي به روش توليد آن بستگي دارد. اكسيد روي با خلوص بالا بصورت پودر در اتاقهاي رسوب، در جايي كه ذرات با اندازه هاي مختلف از هم جدا مي گردند، جمع مي شود. اين ماده عموماً بعنوان روي سفيد شناخته مي شود. در فرايند مستقيم ( يا فرايند آمريكايي) ماده خام استفاده شده، كانه روي يا محصولات جانبي روي بوده كه همواره حاوي سرب مي باشد. يك ماده كربن دار را با ماده خام حرارت مي دهند كه در نتيجه احياء، روي به صورت بخار احيا مي شود. اين ماده در هوا اكسيد شده و به ذرات با اندازه مختلف تقسيم مي شود.
ماده اوليه جهت فرايندهاي شيميايي مرطوب محلولهاي خلوص يافته روي است. كربنات يا هيدروكسيد روي، ته نشين شده و سپس فيلتر شده شسته، خشك و در دماي 800 درجه سانتي گراد بصورت پودر در مي آيد.
انواع متنوع اكسيد روي بعنوان محصول واسطه در توليد ساير مواد شيميايي استفاده مي شود. اكسيد روي ته نشين شده كه داراي خواص رنگريزه اي نمي باشد و درجه هاي ويژه مانند اكسيدهاي روي ظريف كه در كاغذهاي فتوكپي كاربرد دارد.
مهمترين كاربرد اكسيد روي در صنعت ساينده هاست، كه در اين صنعت بعنوان فعال ساز سخت كننده و برخي اوقات بعنوان فيلتر استفاده مي شود.
اكسيد روي به عنوان رنگريزه در رنگهاي لاتكس محلول كاربرد فراواني دارد. كاربرد اين ماده در كشاورزي بعنوان افزاينده باروركننده جهت جبران كمبود روي خاك از اهميت كمتري برخوردار است. اكسيد روي جزئي از فرمولاسيون در صنعت شيشه، لعاب كاري و سراميك مي باشد. اين ماده بر روي نقطه ذوب، خواص نوري و الاستيك و همچنين رنگ و جلاي شيشه ها تاثير مي گذارد. اكسيد روي يكي از تشكيل دهنده هاي پودر صورت، رژلب و كرم هاي است كه در صنعت لوازم آرايشي كاربرد دارد مي باشد.
اين ماده همچنين بعنوان افزاينده به روغن، چسب، عاملهاي خشك كننده، عاملهاي غير شفاف ساز و بعنوان كاتاليزور در سنتز متانول كاربرد دارد.
غبار روي در فرايندي مشابه فرايند توليد اكسيد روي، اما در جو احيا كننده، توليد مي شود. غبار روي دو درجه دارد
:
غبار روي رنگريزه اي و غبار روي جهت مصارف شيميايي. غبار روي بعنوان رنگريزه در رنگها و پوشش هاي ضد خوردگي كه سطح غير قابل نفوذي را تشكيل مي دهند استفاده مي شود. عملكرد محيط منجر به تشكيل كربنات روي و تركيبات روي بازي بين ذرات روي شده و اين اثر را شدت مي بخشد. اين پوششها همچنين حفاظت كاتدي را ايجاد مي كند كه بخصوص در نقاطي كه لايه پوششي آسيب ديده مفيد است.
آلياژها :
روي در دماي بالاتر از دماي اتاق تبلور مجدد مي يابد و مقاومت خزشي پايين دارد. بنابراين، اين عنصر تنها بعنوان ماده سازنده هنگام آلياژ كاري مناسب است. عناصر آلياژي، بيشتر Al، Cu، Mg منجر به كوچك شدن دانه ها، تشكيل بلورهاي مختلط يا سخت شدگي رسوب شده و بدين طريق خواص مكانيكي فلز، توسعه مي يابد.
روي در تهيه آلياژهاي برنج، نقره، نيكل استفاده مي‌شود. روي در قالب‌هاي ريخته‌گري و صنعت اتومبيل‌سازي نيز به كار مي‌رود.
گالوانيزه كردن فولاد :
فلز روي در گالوانيزه كردن فرآورده‌هاي فولادي بكار مي‌رود و باعث جلوگيري از خوردگي فولاد مي‌شود. بخش بزرگ اين فرآورده‌ها در گالوانيزه كردن فولاد، ورقهاي پوشش بام‌ها، مخازن ذخيره، حصار کاربرد دارد.
ورقهاي گالوانيزه به صورت كانال‌هاي هوا در سيستم‌هاي تهويه مطبوع و هواكش‌ها و سيستم‌هاي حرارتي نيز كاربرد دارند.
پوشش روي از طريق مكانيسم زير فولاد را در مقابل خوردگي توسط هوا محافظت مي كند :
•اثر دي اكسيد كربن و رطوبت هوا بر روي، تشكيل پوشش محافظ با اساس كربنات روي است كه منجر به كاهش سرعت خوردگي مي شود.
•بدليل ويژگي الكتروشيميايي حفاظت كاندي، روي بطور فعال از خوردگي در محلهاي آسيب كوچك، قسمتهايي كه پوشش آسيب ديده و لبه هاي صفحات بريده شده جلوگيري مي كند.
استفاده بهينه از منابع مواد خام جهان ايجاب مي كند كه فلزات را از خورده شدن محافظت كنيم. همانگونه كه اتمسفر خورنده تر مي شود، استانداردهاي حفاظت در مقابل خوردگي نيز، بخصوص در توليد فولاد، بايستي افزايش يابد. در كشورهاي صنعتي تقريباً 50 درصد روي جهت جلوگيري از خوردگي استفاده مي شود.
روي تجاري (% 5/99 – 5/98 ) جهت گالوانيزه كردن گرم - عميق در تجهيزات توليد و توزيع و روي با درجه خلوص بالا ( % 95/99 ) جهت گالوانيزه كردن پيوسته فنرها و سيم هاي فولادي كاربرد دارد. فرايند متالوژيكي كه جهت توليد روي با درجه خلوص پايين تر استفاده مي شود، كاربرد سرب بعنوان ناخالصي اصلي است. حضور 1 درصد سرب در مقايسه با محصولات خالص تر، 40 درصد تنش سطحي را كاهش مي دهد. هنگام غوطه ور سازي در حمام روي كه تنها چند دقيقه طول مي كشد، فلز C4500 گرم مي شود.
فرايند انتشار منجربه تشكيل لايه اي از آلياژ آهن - روي بر سطح فولاد شده كه اين لايه چسبندگي پوشش روي را افزايش مي دهد.
علاوه بر فرايندهاي گرم - عميق، فرايندهاي گالوانيزه كردن ديگري نيز توسعه يافته است. در روي اندود كردن الكترولينيك، يك جريان متناوب منجر به نهشت پوشش درخشان 25- 5 سانتي متري از الكتروليت هاي اسيدي، سيانيدي يا الكتروليدهاي آسكالن بدون سيانيد بر سطح مي گردد. البته اين پوشش تنها در مقابل خوردگي هاي سطح متوسط از فلز حفاظت مي كند. با غير فعال سازي كرماته حفاظت در فرايند گالوانيزه كردن افشانه اي، سيم روي در شعله سوخت گاز / اكسيژن يا كمال الكتريكي در دهانه پيستون اسپري ذوب شده و با هواي فشرده از فاصله 15 سانتي متري پيش رانده مي شود. نتيجه اين فرايند تشكيل
پوششي به ضخامت 1/0 ميلي متر است. چسبندگي مكانيكي پوشش روي در اين فرايند از چسبندگي آلياژي در روي اندود كردن گرم - عميق كمتر است.
به دليل نسبت بالاي روي در پتانسيل اكسيداسيون و احيا از اين فلز براي حفاظت آهن و فولاد در برابر خوردگي استفاده مي‌شود. فلز روي توليد شده از سنگ معدن را روي اوليه (Primary Zinc) يا دست اول مي‌نامند. فلز روي حاصل از باطله‌ها، پس مانده‌ها و قراضه‌ها را بر حسب نوع فرآيند بازيابي به نام‌هاي ثانويه يا دست دوم (Secondary)، تقطير دوباره (redistilled) يا ذوب دوباره(re melt) مي‌نامند. روي اوليه به دو دسته روي الكتروليتي و روي تقطير شده، بر حسب روش احيا بكار برده شده، طبقه بندي مي‌شود.
فلز روي در سيم‌هاي برقي، مخابرات و پيچ و مهره‌ها بكار مي‌رود. اكسيد روي به صورت ورق در بدنه باطري‌هاي خشك، پوشش سقف صفحه‌هاي گراور عكاسي، براي محافظت بدنه كشتي خطوط لوله و تأسيسات حفاري در دريا بكار مي‌رود، علاوه بر آن براي آبكاري پيچ و مهره‌ها و قطعات فلزي كوچك، ته‌نشين ساختن فلزات نادر موجود در يك محلول، نقره‌زدايي سرب بوسيله فرايند Parkes، جداسازي ناخالصي‌هايي از قبيل مس، كادميوم و نيكل از يك محلول(قبل از انجام الكتروليز) از غبار روي استفاده مي‌شود. فريت‌هاي روي (Zinc Ferrite) در قطعات الكترونيكي موجود در ترانسفورماتورها (بوبين‌ها)، آمپلي‌فايرها، موتورها، تيونرها و همچنين در قطعات الكترونيكي موجود در راديو و تلويزيون و كامپيوتر بكار گرفته مي‌شود.
فريت‌هاي روي (Zinc Ferrite) در قطعات الكترونيكي موجود در ترانسفورماتورها (بوبين‌ها)، آمپلي‌فايرها، موتورها، تيونرها و همچنين در قطعات الكترونيكي موجود در راديو و تلويزيون و كامپيوتر بكار گرفته مي‌شود.
رنگسازي :
اكسيد روي بدليل دارا بودن خاصيت پوششي اپاسيتي (Opacity) در برابر اشعه ماوراء بنفش و ضريب شكست بالا (High Refractive Index)، در صنايع رنگسازي استفاده مي‌شود كه باعث افزايش پايداري رنگ است.
لاستيک سازي :
اكسيد روي همچنين به عنوان فعال كننده و شتاب دهنده اصلي در صنعت محكم سازي لاستيك با گوگرد بكار برده مي‌شود.
- ليتوپون (Lito Pone) كه يك پيگمنت سولفات باريم- سولفيد روي است در صنايع رنگ، لاستيك و مركب چاپ كاربرد دارد.
داروسازي :
اسميت زونيت در مصارف دارويي با نام قديم کالامين شناخته مي شود و ماده مورد مصرف در صنعت داروسازي، اکسيد روي ZnO حاصل از اسميت زونيت است که درجه خلوص آن بايد بيش از 98 % باشد. اين ماده به صورت پودر صورتي کم رنگ در آب نامحلول بوده ولي در اسيدهاي معدني به خوبي حل مي شود.کالامين اثر ضدخارشي داشته و آن را جهت مصارف خارجي ( پوستي ) و به شکل پودر، كرم‌هاي ضدآفتاب (لوسيون‌ها) با نام هاي تجاري معرفي مي شوند :
Aqueous Calamine Cream , Oily Calamine Lotion , Calamine Ointment , Calamine Lotion
کالامين در ترکيبات دارويي به نام کالاموکس که در امريکا تهيه مي شود، نيز به کار مي رود. داروهاي تهيه شده از کالامين را براي خشکي پوست، سوختگي هاي خفيف، اگزما، خراشيدگي، جوش هاي چرکي، ادرار سوختگي، کچلي، گزش حشرات، زرد زخم، واريس و درمان هموروئيد کاربرد دارد.
اكسيد روي در فرآوري تركيبات ديگر روي كه در ساختن فرآورده‌هايي مانند مركب، رنگ‌مو، مواد افزوني روغن، داروهاي ضد قارچ، براق كننده‌ها و لينوليوم بكار مي‌روند.
روي خواص سودمندي از قبيل ضد ويروس، ضد باكتري، ضد تابش و ضد سرطان داشته و همچنين براي رشد عمومي تمامي بافتها ضروري بوده و از كوتولگي و عقب افتادگي افراد جلوگيري مي كند و سيستم ايمني بدن را تضمين مي كند. تمركز اين عنصر در بدن بيشتر در سلولهاي كبد، كليه، لوزالمعده، غده پروستات، استخوانها، سيستم گوارش و خون، مينا و عاج دندان، چشم، پوست، مو و ناخن مي باشد، به طوريكه كمبود اين عنصر اثر سوئي مي تواند بر روي هر يك از اين اعضا به دنبال داشته باشد. مصرف روي به صورت دارو يا غذا مي تواند در علاج بسياري از بيماريها مانند آب سياه، آسم، جوش جواني، خارش پوست، پروستات، آلزايمر، زخم پا، وزوز گوش، بوي بد دهان، عفونت مثانه، ناتواني جنسي، ديابت، فراموشي، انواع سوختگيها و ... موثر و مفيد واقع گردد. با توجه به اهميت اين عنصر در رشد و سلامت انسان افراد مي توانند به طور طبيعي هر روزه با خوردن غذاهايي كه حاوي روي هستند حتي در غلظتهاي بسيار پايين اين فلز را دريافت كنند.بهترين منبع روي گوشت قرمز، تخم كدو، جوانه گندو، حبوبات و غلات همراه با سبوس مي باشند كه هر فردي براي جلوگيري از عوارض فوق مي تواند هر يك از اين غذاها را در رژيم غذايي خود قرار دهد. معمولاٌ افرادي كه ميزان روي در بدن آنها به دليل دريافت مداوم متعادل است، روي در بدن آنها انباشته نمي گردد و از طريق مدفوع و ادرار روي اضافه دفع مي گردد. اما گاهي مصرف بيش از اندازه روي در طولاني مدت به صورت دارو و خودسرانه يا از طريق آشاميدن آب يا ساير مايعات نگهداري شده در ظروف گالوانيزه باعث ضايعات جدي در دستگاه گوارش مي گردد و توانايي بدن را در زمينه جذب و استفاده از ساير مواد معدني ضروري از قبيل مس و آهن را مختل مي سازد و عوارضي از قبيل كم خوني ايجاد مي كند. در اين مقاله پس از تبيين جايگاه عنصر روي در بدن مواري از قبيل مزاياي روي براي انسان، مقدار روي مورد نياز براي بدن، چگونگي جذب و دفع روي در بدن و عوارض ناشي از ازدياد مصرف روي در انسان به طور مفصل مورد بحث قرار گرفته است.
ريخته گري تحت فشار با روي :
روي ريخته‌گري شده تحت فشار (Zinc die-cast) يكي از كاربردهاي اصلي روي بوده كه توسط آلياژهاي نوع ZnAl4Cu و ساير تركيبات وابسته انجام مي شود. برخي از مزيتهاي روي در ريخته گري تحت فشار عبارتنداز :
•سرعت توليد مي تواند بسيار گسترده باشد ( 1000- 60 قطعه ) به نسبت اندازه و پيچيدگي قطعات.
•دوام قطعات توليد شده بالاست بگونه اي كه ميتوان از يك قطعه ميتوان 106 ×1 قطعه ساخت.
•ويسكوزيته زمينه پايين و دماي ذوب كم آلياژها، محصول با كيفيت بالا را تضمين مي كند.
•پايين بودن و قابل كنترل بودن انقباض آلياژهاي روي، دقت ابعاد را افزايش مي دهد.
•سطوح درخشنده يا مات با انواع پوششها قابل دست يابي است.
•بعلت طيف توليد وسيع، هزينه ها پايين است. محصولات به سبب ويژگيهاي مكانيكي و فيزيكي خوب داراي دوام بالايي هستند.
•انرژي مورد نياز اين فرايندها پايين است. قريب 50 درصد قطعات ريخته گري شده تحت فشار از جنس روي در صنعت خودرو مصرف مي شود.
روي ريخته‌گري شده تحت فشار در ساخت در و پنجره، مبلمان، كابينت قفل و كليد و شير آلات و اتصالات حمام نيز مصرف زيادي دارد.
صنايع اتومبيل‌سازي :
روي در صنايع اتومبيل‌سازي از جمله در ساخت شبكه‌ها، دستگيره قفل، اجزاء مكانيكي و برقي، بدنه، اتصالات برقي نيز كاربرد وسيع و گسترده دارد.
صنعت چاپ :
در صنعت چاپ (فتوكپي) نيز اكسيد روي استفاده مي‌شود.
تركيبات روي در ساخت رنگهاي ضد خوردگي كاتالسيت‌هاي شيميايي، ماده گدازنده جوشكاري، لوله‌هاي كاتدي، صفحه‌هاي رادار، و مواد افزودني (additive) در روغن‌هاي روان‌كننده و گريس نيز بكار برده مي‌شود.
تجهيزات ضد آتش و نگهداري چوب :
سولفات روي و كلرور روي دو تركيب مهم ديگر هستند كه در تجهيزات ضد آتش سوزي حفظ و نگهداري چوب و مواد گدازنده وجود دارند.
صنايع کشاورزي :
در ساخت كود به عنوان يك ماده افزودني مصرف مي‌شود.
تركيبات :
فلوريد :
فلوريد روي، ZnF2 بلورهاي تتراگونال مونوكلينيك با ساختمان روتيل را تشكيل مي دهد. دماي ذوب آن C0 8720 بوده و داراي چگالي g /cm3 95/4 مي باشد. حلاليت.4H2O ZnF2 درC0 0 20 تنها 62/1 گرم ZnF2 در 1000 ميلي ليتر محلول است، اما اين ماده در آمونياك مايع، حلاليت بالايي دارد.
ZnF2 با محلولهاي هيدروكسيد سديم واكنش داده و رسوب فلوكوله فلوريدهاي بازي روي را تشكيل مي دهد.
سنتز :
هنگاميكه كربنات روي يا اكسيد روي با اسيد هيدروفلوريك مايع واكنش مي دهد. H2O ZnF2 تشكيل مي شود. اين ماده، آب بلوري خود را ضمن دما دادن تا بالاتر از C 0 200 در خلا از دست مي دهد.
آناليز :
پودر فلوريد روي تجاري داراي فرمول تيپيك % 63-61 روي و % 36/33 فلوئور مي باشد. اين ماده داراي حد اكثر ناخالصيهاي مقابل مي باشد : تا ppm 500 آهن، ppm 100 سرب.
فلوريد روي بعنوان افزاينده در حمامهاي گالوانيزه كردن الكتروليتيك در شيشه ها و لعاب ها جهت پورسلسين و شيشه هاي ويژه با ضريب بازتابش بالا كاربرد دارد. اين ماده همچنين بعنوان روان كننده جهت جوشكاري و لحيم كاري و بعنوان عامل فلوريناته در سنتزهاي آلي بكار برده مي شود.
ساير كاربردهاي اين ماده عبارتند از :
-توليد رنگريزه هاي ليتوپون و سولفيد روي
-توليد سياناميد روي از سياناميد پتاسيم
-توليد فسفايدهاي روي.
کاربرد های دیگر روی
روی برای آبکاری فلزات استفاده میشود تا از زنگ زدگی آنها جلوگیری کند.
روی در آلیاژهایی نظیر برنج ، Nickel Silver ، فلز ماشین تحریر ، فرمولهای مختلف لحیم نقره آلمانی و .... بکار میرود.
برنج ، بخاطر استقامت و مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی کاربردهای وسیعی دارد.
روی بطور گسترده در صنعت خودرو سازی در Die Casting ها استفاده میشود.
روی لوله‌ای به‌عنوان قسمتی از محتوی باطری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اکسید روی به‌عنوان رنگدانه‌های سفید در رنگهای آبی و همچنین به‌عنوان فعال کننده در صنعت Rubber استفاده میشود. به‌عنوان Over the counter ointment به‌صورت لایه نازکی بر روی پوست بی‌حفاظ صورت و بینی استفاده میشود تا از کم شدن آب پوست جلوگیری کرده ، در برابر آفتاب سوختگی در تابستان و باد زدگی در زمستان از پوست محافظت کند. استفاده از آن برای کودکان در هر مرحله از عوض کردن کهنه کودک توصیه میشود، زیرا از تحریکات پوستی جلوگیری می‌کند.
کلرید روی به‌عنوان بوگیر و همچنین محافظ چوب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سولفید روی در رنگدانه‌های درخشان ، برای تولید عقربه‌های ساعت و موارد دیگری که در تاریکی می‌درخشد، استفاده میشود.
محلولهای ضدعفونی کننده ای که از Calamine ساخته شده و ترکیبی از Zn-Hydroxy-Carbonate و سیلیکات است، برای درمان جوشهای پوستی استفاده میشود.
فلز روی شامل ویتامینهای مورد مصرف روزانه و مواد معدنی نیز میباشد و با توجه به فلزات دیگر ، این فلز دارای خاصیت ضد اکسیداسیون است که از پیری زود رس پوست و مفصلهای بدن محافظت می‌کند.
با بررسی خواص روی به این نتیجه رسیده‌اند که این عنصر میتواند به بهبودی بعد از عمل جراحی سرعت بخشد.
· Zinc Gluconate Glycine از قرصهای مکیدنی برای درمان سرما خوردگی و التهاب دهان و لوزه‌ها میباشد.
روی دارای نقطه ذوب پایین (420 ) و ساختمان بلوری شش گوش فشرده بوده که دارای فشار بخار زیاد می باشد. که در آلیاژ سازی مورد توجه است.
عملیات کار سردی (کار سختی) بر روی,روی خالص انجام نمی شود علت بر اینکه درجه حرارت تبلور مجدد آن در نزدیکی دمای محیط میباشد. آلیاژهای روی را می توان با نورد- کشش- اکسترود و ریخته گری شکل داد که در این میان ریخته گری بخصوص ریخته گری تحت فشار از اهمیت ویژه ای برخوردار است .
روی و آلیاژهای آن به صورت پوششهای فلزی برای ورقه آجر و سطح، زنجیرها، آهن آلات، لوله ، پیچ ها و مخازن سیستم و پوشش سیم موارد استعمال وسیعی پیدا کردهاند ریختهگری فشاری روش شامل قطعات اتومبیل، لوازم خانگی، وسائل دفتر کار. آهن آلات ،قفل ها اسباببازیها و اجناس جدید هستند.
پوششهای گالوانیزه شده یا به وسیله غوطهوری ، آبکاری الکتریکی ، آبکاری مکانیکی یا به وسیله پخش شعله مورد استفاده قرار میگیرند.
آلیاژهای روی تحت نام زاماک به سه دسته اصلی :زاماک2 زاماک3 و زاماک5 تقسیم می شوند و عناصر موجود در آنها عبارتند از: آلومینیوم – مس – منیزیم و به مقدار کمی از عناصر آهن سرب و قلع استفاده می شود.
معمولا تفاوت انواع زاماک در میزان مس موجود در آن بوده به طوری که سایر عناصر آلیاژی ترکیبات نسبتا ثابتی دارند. مثلا مس موجود در زاماک2, 0.1 % و در زاماک 3 75/0 % و در زاماک 5 ,25/1% مس وجود دارد و در زاماک4 منیزیم وجود نداشته و درصد مس ,در این نوع زاماک به 3% و درصد آلومینیوم به 4% می رسد
آلیاژهای ریختگی فشاری روی قیمت کمتر و استحکام خوبی دارند. آنها را میتوان تا حدود محدودی ریختهگری کرد، به تراشکاری کمتری نیاز دارند و مقاومت خوبی نسبت به خوردگی سطحی از خود نشان میدهند.
آلیاژهای ریختهگری روی که معمولا مصرف میشوند در جدول زیر آمده است، هر گاه حدود ناخالصی از حد مجاز تجاوز کند. این آلیاژهای ریختگی روی مستعد خوردگی بین دانهای تاب خوردگی و ترکبرداری میشوند.
آلیاژ های ریختگی روی:
عملیات حرارتی روی:
تاثیر عناصر آلیاژی بر روی:
در انتها بحث روی و آلیاژهای آن، اثر عناصر را روی آلیاژهای روی به طور مختصر بررسی میکنیم
اثر روی ، هر چه میزان روی در آلیاژ بیشتر باشد به علت این که روی دارای نقطه ذوب پایینی است، میزان استحکام بیشتر میشود همچنین مقاومت به خوردگی نیز افزایش مییابد.
اثر آلومینیوم : یکی دیگر از عناصری که در این آلیاژها اهمیت دارد آلومینیوم است چرا که این عنصر باعث افزایش استحکام کششی، مقاومت به خزش، استحکام به ضربه و سختی درروی می شود. اما با این تفاسیر باید میزان آلومینیوم را به دقت کنترل کرد چون در صورتی که مقدار آن بیشتر از5/3 تا 3/4 ٪ شود استحکامهای فوق را به مقدار زیادی کاهش میدهد.
از جمله دیگر خواص میتوان کاهش مقدار اکسید سرباره و همچنین کاهش حمله به دیوارههای قالب و وسایل فولادی ( از جنبه خوردگی) را نام برد
اثر منیزیم : سختی را افزایش داده ولی استحکام به ضربه درصد ازدیاد طول همچنین سیالیت مذاب آلیاژ را کاهش میدهد.
مقاومت به خوردگی را افزایش میدهد ولی این کار هم میتوان با مقدار کمی نیکل به دست آورد. اگر چه نیکل در آلیاژ با تشکیل ترکیب Ni2AL3 باعث افزایش سرباره در بالا و همچنین افزایش شکنندگی و سختی نقاطی در قطعه نهایی می شود.
اثر مس: در واقع دو اثر مهم مس، افزایش استحکام کششی، خزشی و سختی و همچنین افزایش مقاومت به خوردگی است. اگر چه آلیاژهایی که دارای مقدار مس باشند در نهایت به صورت ناپایدار با استحکام به ضربه پایینی هستند به همین دلیل سعی می شود مقدار مس تا 25/1 ٪ محدود شود.
اثر آهن: آهن به عنوان یک ناخالصی در آلیاژهای ریختهگری تحت فشار به شمار میرود چرا که حد حلالیت آهن در آلیاژ روی آلومینیوم پایین بوده و باعث:
1- افزایش سرباره در بالای مذاب شده ( برای مثال ترکیب FeAl3 در قسمت بالای مذاب شناور میشود)
2- شکنندگی در آلیاژهای ریختگی افزایش مییابد.
3- مشکلات ماشینکاری در قطعه نهایی وجود دارد.
اثر سرب ، کادمیم و قلع: اثرات زیان آور این عناصر بسیار مهم بوده
کادمیم و قلع: اثرات زیان آور این عناصر بسیار مهم بوده و به گونهای نیست که در همان ابتدای امر خود را نشان دهد اصولا اثرات این عناصر در قطعه بعد از گذشت زمان مخصوصا در هوای مرطوب دیده میشود. در واقع قطعه نهایی باعث پارگی و ایجاد ترک میشود.
7) اثر نیکل، کرم و منگنز: یکی از اثرات مهم این آلیاژ در مذاب ایجاد ترکیبات Mn2AL5 , CrAL4, Ni2AL3 است که تحت اصلی سرباره مذاب را تشکیل میدهند. در واقع این عناصر با ترکیب با آلومینیوم باعث افزایش سرباره میشوند. در مواقع طبق تحقیقات انجام شده این ترکیبات بین فلزی در بسیاری از موارد هم باعث کاهش حد حلالیت میشوند.
نقش بیو لوژیکی
روی از عناصر ضروری زندگی انسان است که برای بقا و زندگی انسان لازم است. کمبود روی در حیوانات موجب افزایش وزن میشود. روی در انسولین ، Zinc Finger Proteinsو آنزیم‌هایی مانند Super Oxide Dismutase وجود دارد. بر اساس بسیاری از منابع ، مصرف قرصهای حاوی روی میتواند در برابر سرماخوردگی و آنفولانزا ایمنی ایجاد کند. با این حال هنوز بر سر این مساله اختلاف نظر وجود دارد.
ترکیبات
اکسید روی معروفترین ترکیبی است که بطور گسترده در ترکیبات روی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌عنوان رنگدانه سفید در رنگها استفاده میشود. همچنین در صنعت Rubber کاربرد داشته و به‌عنوان Opaque Sunscreen فروخته میشود. دیگر ترکیبات روی به استفاده غیر صنعتی می‌رسند، مانند: کلرید روی در بو گیر ، سولفید روی در رنگهای شب‌تاب و متیل روی در آزمایشگاه شیمی آلی. تقریبا یک چهارم فراورده‌های روی به‌صورت ترکیبات روی مورد مصرف قرار میگیرند.
ایزوتوپها
روی طبیعی در 4 ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: Zn-64 , Zn-66 , Zn-67, Zn-68 که در این میان ، Zn-64 فراوانترین آنها (48.6% فراوانی طبیعی) میباشد. برای این عنصر 22 رادیو ایزوتوپ اکتیو شناسایی شده است که در میان آنها ، Zn-65 با نیمه عمر 244.26 روز و Zn-72 با نیم عمر 46.5 ساعت پایدارترین و فراوانترین ایزوتوپ میباشند. دیگر ایزوتوپهای رادیو اکتیو این عنصر ، نیمه عمرهای کمتر از 14 ساعت و بیشتر آنها نیمه عمری کمتر از یک دقیقه دارند. این عنصر همچنین 4 حالت متا دارد.
هشدارها
فلز روی سمی نیست اما حالتهایی به نام Zinc Shakes و یا Zinc Chills وجود دارند که با استنشاق اکسید روی تازه و خالص تحریک میشوند.
شناخت محیط رشد:روی روی در تولید و فعالیت آنزیم ها، همچنین در ایجاد پروتئین موثر است. کمبود روی باعث کوچک ماندن برگ های گیاه و کوتاه شدن فاصله میان گره ها میشود. واکنش خاک، بر قابل استفاده بودن روی برای گیاه، موثر می باشد. معمولاً در خاک های قلیایی، و در حاک های محتوی فسفر بیش از حد، روی غیر قابل استفاده می گردد. در خاک های شنی، به راحتی شسته شده و از زمین خارج می شود. برای رفع کمبود روی، سولفات روی را به خاک اضافه می کنند. هر چند که شرایط خاک های ایران سولفات روی شدیداً تثبیت میشود و بازده آن کم است و بصورت Zn EDTA بازده بیشتری دارد.
ریخته گری فلز روی:
مطالب مشابه :
تاریخچه آهن در ایران و جهان
در اوايل هزاره اول پيش از ميلاد كاربرد آهن افزايش در مسير اسقرار صنعت ذوب آهن در
دياگرام آهن - كربن
مقدمه: فولادها گروهي از آلياژهاي آهن- كربن وعناصر ديگرند كه بيشترين كاربرد را در صنعت دارند.
کاربرد آهنربا
پاسخ گفتن به پرسشهای فوق و سوالات دیگر شبیه آنها ، باید اطلاعاتی در صنعت ، از آهن
كاربرد كامپوزيت ها در راه?آهن
در ذيل به كاربرد جديدي از اين مواد در راه آهن اشاره برخی از کاربرد های نانو مواد در صنعت
كاربرد فناوري ارتباطات و اطلاعات در حمل و نقل
گستره كاربرد و تاثيرات آن در ابعاد يكي از مزاياي عمده فن‌آوري اطلاعات در صنعت راه‌آهن
دیاگرام تعادلی آهن کربن FE-C
فولادها گروهي از آلياژهاي آهن- كربن وعناصر ديگرند كه بيشترين كاربرد را در صنعت دارند.
روی در صنعت
کار برد های فلز روی در صنعت: مهمترين كاربرد اكسيد روي در صنعت حفاظت آهن و فولاد در
تعريف منطق فازي و كاربرد آن در صنعت
تعريف منطق فازي و كاربرد آن در صنعت و فعالان شاغل در صنعت ذوب آهن، صنايع
كاربرد دیاتومیت و سیلیس در ساختمان
این كاربرد خاص در حدود نیمه هادی در صنعت نسوز در ساخت كوره‌های آهن و
درباره نانو ذرات بیشتر بدانیم
صنعت ساخیران كوانتومي بالا در مصارف اپتيكي كاربرد اي اکسيد آهن در
برچسب :
كاربرد آهن در صنعت