METALLER

Metaller yer kabuğundan cevher olarak elde edilen, serbest

elektronlarla çevrili iyon atomlardan meydana gelmiş kristal sistemi olup

homojen dokulu, katı veya sıvı halde özelliklerini değiştirmeyen

inorganik esaslı;

demir, çelik,

bakır, alüminyum,

çinko, kurşun gibi

çeşitli yapı malzemeleridir.

Bakır cevheri

Demir cevheri

Metaller doğada bulunma yüzdeleri düşük olmasına rağmen periyodik tabloda en çok yer kaplayan elementlerdir.

1) Yarı metaller2) Soy metaller

Yarı metaller: İyi metal özellik göstermezler. Ametallere benzerler.

Soy metaller: Çok nadir durumlar dışında diğer elementlerle kimyasal etkileşimde bulunmazlar

Oksijenle birleşerek yanarlar.

Oksijenle birleşerek yanarlar.

Metaller birbirleriyle bileşik yapmaz. Ancak birbiri içinde eritilerek

karıştırılabilirler ve alaşım oluştururlar.

Her metalin korozyon direnci farklıdır.

Metallerin kendine özgü mukavemetleri

vardır.

Metalik malzemeler sıcaklık ve elektriği

iyi iletirler.

Sıcak ve soğuk olarak

şekillendirilebilirler.

Kendilerine özgü renkleri ve sıcak-

soğuğa karşı dayanım farkları

vardır. Parlaktırlar.

Arkeolojinin bir teorisine göre dünyada ilk defa demir cevherinin işlenmesi, antik çağlarda şimdiki Türkiye’de Kaz dağları’nda çıkan büyük orman yangınında, toprağın içerdiği demire şekil verilebilecek derecede ısınması sonucunda meydana gelmiştir.

Bir diğer teori ise, insanların dünyaya düşen meteorlar sayesinde demiri işlemeyi öğrendikleridir. İnsanlar, büyük ihtimalle meteorla gelen metali dövüp, işleyerek ilkel araç-gereç ve silah yapabildiler diye kabul edilir.

Demir ve çelik 5000 yıldır kullanılmakla beraber, iki yüzyıl öncesine kadar yalnızca silah ve eşya yapımında yer almışlardır. Ancak, 18. yüzyılda İngiltere’de ham demir üretiminin başlamasıyla birlikte demir yapı malzemesi olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Demir kullanılarak inşa edilen ilk yapılar köprülerdir.

İnşa edilen ilk köprü yaklaşık 1779 yılında tamamlandığı tahmin edilen İngiltere’deki Coalbrookdale Köprüsü’dür.

İlerleyen yıllarda Bessemer (1855), Siemens-Martin (1864), Thomas (1879) yöntemlerinin bulunmasıyla ham demirin sıvı haldeyken arıtılması sağlanmış ve dökme çelik üretimi olanağı ortaya çıkmıştır. Böylece 1800’lü yılların sonlarından itibaren dökme çelik, en çok üretilen cins olmuştur.

Çelik yapıların hızlı inşa edilebilmesi nedeniyle birinci dünya savaşı sonrasında, ikinci dünya

savaşı sırası ve sonrasında çelik yapı inşası yaygın olarak gözlenmiştir. Birinci dünya savaşı

sonrasında dağılan sanayinin yeniden üretime geçebilmesi amacıyla çelik inşası tercih edilmiştir.

Sonralarındaysa beton içine demir, çelik birimler yerleştirilerek elde edilen betonarme yapı malzemeleri ortaya çıkmıştır. AGUST PERRE betonarmeyi ilk olarak kullanan kişidir.

Coalbrookdale (The Iron Bridge)

1779

Crystal Palace

1851

Gare du Nord 1826

EIFEL

1889 EMPIRE STATE

1931

CHRYSLER1931

LONDON EYE

2000

2004

2010

TAIPEI 101

BURJ KHALIFA

Ece Öner Kaynaklar: mimarsanat.com restorasyonforum.comogunhoca.com

Maden, yer kabuğunun iç ve dış etkenlerle oluşan, ekonomik yönden değer taşıyan minerallerine verilen addır. İşlenebilen ve ekonomik değeri olan minerallerdir. (demir, kömür gibi)

Maden cevheri, yeryüzünde metal ve metal bileşiklerinden oluşan, içindeki metalin ekonomik olarak elde edilebildiği doğal maddelerdir.

Doğada bulunan metallerin çoğu cevherlerinden elde edilebilir.

Metallerin genel eldesi üç aşamada olur:

ZENGİNLEŞTİRME

METALİN ELDESİ

SAFLAŞTIRMA

Metallerin ayrışmasını kolaylaştırmak için cevherler çoğu kez bazı ön işlemlerden geçirilir.

Bütün metal filizleri(cevherleri), doğada damarlar halinde ve çeşitli kayalarla karışmış halde bulunur. Bu yüzden metal elde edilmesinden önce, filizlerin yabancı maddelerden kurtarılması, yani filizin hazırlanması (zenginleştirilmesi) gerekir. Bu konuda daima uygulanan yöntem:

Kırma Öğütme Ayıklamaİşlemlerinden ibaretti fakat son zamanlarda daha çok yüzdürme (flotasyon)

metodu uygulanmaktadır. Kırılıp öğütülerek toz haline getirilen maden filizi temizlenir. Bazen daha hafif olan çamur yıkanarak cevherden uzaklaştırılabilir. Bunun için de çoğu kez az eğimli karıştırma tablaları kullanılır.

Yüzdürme (Flotasyon): Bu yöntem özellikle kurşun, çinko ve bakır sülfür cevherlerine, ayrıca karbonat ve silikatlara uygulanabilir.

Toz halindeki cevher suyla karıştırılır.

Karışıma dikkatle seçilmiş bir yağ eklenir ve hava üflenerek köpük oluşturulur.

Metal taşıyan tanecikler yağla örtülür ve hidrofob tanecikler haline gelir, köpükteki hava zerrelerine yapışır, böylece hafifleyerek yüzeye çıkar.

Hidrofil çamur taneleri ise suyla ıslanır ve kabın tabanına çöker. Böylelikle cevher zenginleştirilmiş olur.

Uygulanan fiziksel işlemlerden sonra zenginleştirme çoğunlukla kimyasal değişmeleri de içerir.Bu değişmelerle cevherdeki metal bileşikleri, metale daha kolay indirgenebilecek türde başka bileşiklere dönüştürülür. Su veya nem içeren cevherler kalsinasyon denen ısıtma işlemiyle uçucu maddelerden arındırılır.

Metalürjik işlemin 2. aşaması metalin ergimiş(erimiş) halde elde edilmesidir ki buna ergitme denir. Ergitmedeki kimyasal tepkime metal bileşiğinin indirgenmesidir. Bu tepkimelerde hem indirgenme hem yükseltgenme olur.Çeşitli cevherlerin indirgenmesinde kullanılan yöntemler şu şekildedir:

KARBON, KARBONMONOKSİT İLE İNDİRGEME

HİDROJEN İLE İNDİRGEME

ELEKTROLİT İLE İNDİRGEME (ELEKTROLİZ)

AKTİF METAL İLE İNDİRGEME

Çeşitli indirgen maddeler kullanılarak elde edilen metaller çoğu zaman metal ya da ametal safsızlıkları, cüruf ve çözünmüş gazlar içerir. Bunların giderilmesi, özellikle bazı kullanım şekilleri için gereklidir.

Metallerin saflaştırılmasında en çok elektroliz yöntemi kullanılır.

Elektrolizde; saf olmayan metal anodu, saf bir metal parça da katodu oluşturmak üzere bir elektrolit pil yapılır. Anotta yükseltgenme ve katotta indirgenme işlemleri gerçekleşir.

Cüruf, tamamen saf olmayan metaller eritildiği zaman yoğunluk farkı nedeniyle yüzeyde biriken daha hafif metallere verilen isimdir.

Metallerin hepsi (cıva elementi hariç) oda koşullarında katıdır.

Bütün metaller parlaktır ve ışığı yansıtırlar.

Metaller, tel, levha ve toz haline gelebilir.

Esnektirler; eğilip bükülebilirler.

Elektrik ve ısıyı iyi iletirler. (Gümüş ve bakır en iyi iletir.)

Soy metaller (altın, platin gibi) dışında diğer metaller havada paslanır yani oksitlenirler.

Metaller birbirleriyle bileşik yapmaz. Ancak birbiri içinde eritilerek alaşım dediğimiz karışımları oluştururlar.

Metalin oksitlenmesi sonucu yüzeyde oluşan “pate” adı verilen tabaka metalin bozulmasını geciktirir.

Metaller sert ve yumuşak diye ikiye ayrılırlar. Sert metaller yumuşak metalleri çizerler.

Çekmeye karşı dayanıklılık: Metal çekildiği zaman kopmaya karşı direnç gösterir, bu da onun çekmeye karşı dayanıklılığını ortaya koyar.

Basınca karşı dayanıklılık: Metal üzerine yük uyguladığımız zaman metalin yüke karşı gösterdiği dirençtir.

Kesmeye karşı dayanıklılık: İki ayrı metal plakası perçinlendiği zaman iki metalin karşılıklı çekmesi sonucu perçin kısmında meydana gelen dirençtir.

Galvaniz : Bir metalin tek veya çift tarafının başka bir metalle kaplanmasıdır.

Darbeye yada kırılmaya karşı dayanıklılık : Metal bükülebildiği kadar bükülür ve zayıf olduğu noktada kırılır. Metalin bu kırılmaya karşı gösterdiği direnç dayanıklılığını gösterir.

Şekil değiştirme (deformasyon) : Metal iki tarafından çekildiği zaman incelir ve kopar.

Uzama: Metalin bir delikten çekilerek tel haline gelmesidir.

Sertlik: Metal ve alaşımların delinmeye ve aşınmaya karşı gösterdiği dirençtir.

Perçin

Uygulamada kullanılan metaller üstün mekanik ve fiziksel özellikleri nedeni ile en çok kullanılan ve en önemli malzeme sınıfını oluştururlar.

Metallerin elastisite modülleri diğer

yapı malzemelerine göre (beton, ahşap

ve plastik) 20-50 kat, mukavemetleri ise

5-20 kat daha fazladır.

Örneğin Çelik diğer malzemelere oranla

yük taşıma konusunda avantajlı bir

malzemedir. Bir kiriş ele alındığında

kendisine etkiyen yük 2 kat arttığında betonarme

kirişte elde edilen geometrik büyüme oranı

çelik kiriştekine kıyasla daha büyüktür.

Bu döşeme yüklerinin büyüklüğü nedeniyle

otopark yapılarında çelik kullanılması avantaj sağlamaktadır.

Bu yapılarda çelik taşıyıcı sistem kullanarak döşeme kiriş yükseklikleri betonarmeye göre az olacağından daha çok park katı elde etmek mümkün olacaktır.

Metaller korozyona karşı dayanıklı olup daha pahalıdırlar. Yarı - metal ve metal, dünyada 97 eleman bulunmaktadır. Etrafımızı

çevreleyen ortamda, günlük yaşantımızda ise her gün yaklaşık 8 - 10 metal ile karşılaşırız.

Bir yapıda yapısal ve dekoratif olarak kullanılan metalleri araştırdığımızda bunların esas olarak Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Alüminyum, Demir - Çelik, Nikel ve Krom olduklarını görürüz.

Estetik ve sağlamlığı harmanlayarak binaların ve çevrenin görüntüsüne zenginlik katan ve kalıcılık sağlayan bu metallerin hiç bozulmayacaklarını tahmin ederiz. Oysa metaller de zamanla bozulurlar ve kendilerine verilen işlevleri yerine getiremez hale gelirler.

Bozulma

Fiziksel Bozulma

Aşınma(yağmur,toz vb. etkenlerle)

Yorulma(elastiklik sınırının zorlanması)

Akma(Güç ve ısı ile deformasyon)

Aşırı yüklenme

Yangın

Birleştirme hataları

Kimyasal Bozulma

Fazla nem, deniz suyu, toprak suyundaki tuz ve

asitlerin etkisi ve organik etkenlerden kaynaklanan

bozulmalar

Üniform korozyon(metalin tümünde)

Bölgesel korozyon

Noktasal korozyon

İç korozyon

Atmosferik korozyon(su ve rutubetle) *KÜTLE KAYBI*

Korozif elemanlardan oluşan korozyon (Fluorid,

Klorid, Bromid)

Nur Seval Kuzu

Kaynak: kromnedir.com on5yirmi5.com

YOĞUNLUKLARINA GÖRE

• AĞIR METALLER (KURŞUN, BAKIR, ÇİNKO, DEMİR)

• HAFİF METALLER (ALÜMİNYUM, MAGNEZYUM)

KULLANILIŞ YERLERİNE GÖRE

• TAŞIYICI KAPLAMA

• DOĞRAMA

• TESİSAT

• İNCE YAPI SİSTEMLERİNDE YER ALAN MALZEMELER

İÇERİKLERİNE GÖRE

• DEMİRLİ METALLER: KARBON ÇELİĞİ ÇELİK ALAŞIMLI ÇELİK

• DEMİRSİZ METALLER:

• BAKIR

• ALÜMİNYUM

• PİRİNÇ

• KURŞUN

AZ MİKTARDA (%2’DEN AZ) KARBON İÇEREN

DEMİRLİ METALLERE ÇELİK DENİR.

PASLANMAZ ÇELİK, DEMİRİN BİLİNEN 2000

ÇEŞİT ALAŞIMINDAN BİRİDİR.

ÇELİK DEMİRDEN DAHA ELASTİKTİR.

ÇEKME DAYANIMI DAHA YÜKSEKTİR.

DEMİR OKSİTLENDİĞİ İÇİN HAVAYLA TEMAS

ETMEMESİ GEREKİR.

DEMİR VE ÇELİK YAPI ELEMANLARI

ÇOK DAYANIKLI VE AĞIR OLDUĞUNDAN STATİK VERİMLİLİK AÇISINDAN EN UYGUN GEOMETRİK

KESİTLERDE ÜRETİLİR.

HAVA KOŞULLARINA

DAYANIMI VE

İŞLENEBİLİRLİĞİ

YÜKSEKTİR.

CEPHE KAPLAMASI,

KAPLAMA LEVHASI VE

ÇATI DİRENAJ ELEMANI

OLARAK KULLANILIR.

YAPILARDA ÇOĞUNLUKLA

GÜMÜŞLE VE AZ MİKTARDA

TİTANYUMLA ALAŞIM

HALİNDE KULLANILIR.

BU SAYEDE ÇİNKONUN

ISIL GENLEŞMESİ

AZALIR, ELASTİKLİĞİ

ARTAR.

KAYNAKLA

BİRLEŞTİRİLMESİ DE

MÜMKÜN HALE GELİR.

RENGİ PARLAK KIZIL

KAHVEDİR.

GEREK GÖRÜNÜŞÜ

VE GEREKSE HAVA

KOŞULLARINA

DAYANIMI

NEDENİYLE SIKÇA

KULLANILAN BİR

YAPI

MALZEMESİDİR.

MAT GRİ

RENKLİDİR.

SERT DEĞİLDİR,

MAKASLA

KESİLEBİLİR

VE ELLE

BÜKÜLEBİLİR.

TOKSİK İÇERİR

ÇATILARDA

ÖZELLİKLE DE

BAŞKA

MALZEMELERLE

YAPILMASI HEM

ZAHMETLİ HEM DE

MASRAFLI OLAN

ÇATI

BÖLÜMLERİNDE

TERCİH EDİLİR.

BRÜT YOĞUNLUĞU

DÜŞÜK OLDUĞUNDAN

HAFİF BİR METALDİR.

AĞIRLIĞI AZ AMA HAVA

KOŞULLARINA

DAYANIMI YÜKSEK

MALZEME GEREKTİREN

KOŞULLARDA,

ÖZELLİKLE DE CEPHE

KAPLAMALARINDA

KULLANILIR.

YÜZEYİNDE OLUŞAN

DOĞAL OKSİT

TABAKASI ATMOSFERİK

AŞINDIRMAYA KARŞI

KORUR.

YAPAY OKSİTLENMEYLE

(ANOTLAMA) BU

KORUYUCU (ELOKSAL)

TABAKA

GÜÇLENDİRİLİP

RENKLENDİRİLEBİLİR.

Erimesi ve öteki metallerle alaşımları oluşturması sırasında önemsiz bir buharlaşma görülür.

Pek çok başka metalle alaşım yapar ve onlara sertlik ve dayanıklılık kazandırır.

Erimiş haldeki kalay; demir, çelik, bakır ve bakır-yoğun alaşımlara uygulandığında yüzeylerine tutunarak parlak bir kaplama oluşturur.

Kalay kaplamak, altındaki metalin oksitlenmesini önler, şekil verilebilir ve lehimlenebilir özelliğiyle metalin sonraki işlemlerine olanak sağlar.

Kalayın iki allotropik şekli vardır: Beta kalay (beyaz kalay) ve alfa kalay (gri kalay).

Sulu çözeltilerde, oksijen korozyon olayını hızlandırır.

Metallere sertlik sağlanması için kullanılır. En önemli kullanım alanı Nikel ile beraber paslanmaz çeliklerdedir.

Oluşturduğu krom oksit tabakası çelik yüzeyini film tabakası gibi kaplar ve kimyasal korozyona karşı dayanıklılık sağlar.

Demir ile olan alaşımına ferro-krom demir ki buna çelik de denir.

Krom en başta demiri sertleştirmekte

kullanılır. Krom-demir alaşımı çok sert

olduğundan eğe gibi aşındırıcı âletlerin

yapımında işe yarar. Krom-nikel

alaşımının katıldığı demir ise çok

dayanıklı ve esnek bir çelik verir.

Krom çeliğe sertlik, kırılma ve darbelere karşı direnç, aşınma ve oksitlenmeye karşı koruma sağlar.

Metallerin Kullanım

Alanları

DEMİR’İN KULLANILDIĞI ALANLAR

betonarme yapılarda betonun döküleceği kiriş, kolon ve temellerde

dayanımı arttırma amacıyla kullanılır.

inşaat demiri yapımında kullanılır.

otomotiv yapımında,

gemi sanayisinde gemilerin gövde kısımlarında,

beton , kiriş ve yüzeylerin güçlendirilmesinde,

binaların sağlamlaştırılması için temellerde,

çelik sanayide hammadde olarak kullanılır.

elektrikli ve elektronik aletlerde kullanılır.

ÇELİĞİN KULLANIM ALANLARI

Ofis , okullar , Alışveriş merkezleri

Konut , Fabrika , Hangar , Havaalanı

Spor Tesisleri , cepheler , çatılar

Betonarme yapılarda

Tünel kalıp sisteminde

Perde ve istinat duvarlarında

Otoyol ve saha betonlarında

Baraj , kanal gibi su yapılarında

Prefabrik yapı elemanlarında

Endüstriyel yapıların çeşitli konstrüksiyonlarında

Stadyum

Spor Tesisleri

Köprüler , Tren Yolları , Metro ve

Tünel Yapımı

BAKIRIN KULLANILDIĞI ALANLAR

Elektriği diğer bütün metaller içinde gümüşten sonra en iyi ileten

metal olması nedeniyle iletim amaçlı araçlarda

Endüstriyel önemi yüksek, pirinç, bronz gibi alaşımlar yapmasıdır.

Çıplak iletkenler, baralar, yalıtılmış hava hattı ve yeraltı güç kabloları ve ek malzemeleri elektrik enerjisi iletim ve dağıtımının başlıca elemanlarıdır

Elektrik ve elektronik sanayi

Bakır,inşaatlarda beton, kiriş ve yüzeylerin güçlendirilmesinde kullanılır.

Boya

Sanayii

Ulaşım

Sanayii

ÇİNKONUN KULLANIM ALANLARI

Korozyondan korunma amacıyla , demir çelik gibi diğer metallerin

galvanize edilmesinde kullanılır.

Üzerinde koruyucu bikarbonat tabakası bulunduğundan havadan etkilenmeyen çinko levhalar, damların kaplanmasında kullanılır.

gümüş , değişik lehimlerin alaşımların yapımında

pillerin gövdelerinin yapımında kullanılır.

ahşap koruyucu olarak kullanılır.

floresan lambaların yapımında da kullanılır.

İnşaat sektöründe galvanizli saclar , konstrüksiyon malzemeleri

elektrik ve diğer havai hat direkleri galvanizlemenin en çok

kullanıldığı alanlardır.

ALÜMİNYUM NERELERDE KULLANILIR ?

Dekorasyon malzemelerinin ana maddesidir. Balkon , merdiven

korkuluklarda yaygın olarak kullanılırlar.

-Yapı sektörü , taşıma sektörü , havacılık sektörü ve uzay sektöründe çok önemli yer tutar.

Boya malzemesi olarak kullanılır.

Modern makinelerin yapılmasına alüminyum çok kullanılır.

Otomobiller , uzay mekikleri , uçaklar , kamyonlar , demiryolları ,

gemiler , bisikletler

Konserve kutuları , yiyecek sarma folyöleri , pencere , kapı , kaplama

ve kablolama

Transistör ve C.P.U. üretimi

Tren raylarında , taşımacılıkta ve mimari de kullanımı oldukça

yaygındır.

İletkenliği yüksek olduğu için elektrik iletim hatlarında kullanılır.

KURŞUNUN KULLANILDIĞI YERLER

Radyasyonu en az geçiren metal olması nedeniyle , radyasyon

izolasyonunda kullanılır.

Kablo İzolasyonu , kablo kaplamasında kullanılır.

-Alaşımlar

Duvar kaplamalarında kullanılır

Benzin Katkısı

Akü İmali

Ses titreşimlerini emici özelliği oldukça güçlü olduğu için ses

yalıtımında kullanılır.

Çeşitli levha ve boruların yapımında

Hastanelerde , okullarda , laboratuvarlarda

Korozyonu önlediği için boyalar ve çelik konstrüksiyonlarda kullanılır.