Magnezyum Metal Nedir?

Magnezyum (Mg), periyodik tabloda 12. grup ve 3. periyottaki hafif, gümüş-beyaz, alkali toprak metalleri grubuna ait bir kimyasal elementtir. Atom numarası 12 ve atom ağırlığı yaklaşık 24.305'tir. Magnezyum doğada sıklıkla magnezyum mineralleri ve deniz suyunda bulunur ve dünya kabuğunun yaklaşık %2'sini oluşturarak, elementler arasında sekizinci en bol bulunan elementtir.

Magnezyum metali, dolomit, magnezyum klorür ve magnezyum sülfat gibi minerallerden ve tuzlardan ekstraksiyon yoluyla elde edilir. Elektroliz ve termal indirgeme gibi yöntemler kullanılarak magnezyum metali üretilir.

Magnezyum metali, hafifliği, yüksek mukavemet/ağırlık oranı, iyi ısı ve elektrik iletkenliği ve yüksek korozyon direnci gibi özellikleri nedeniyle pek çok uygulamada kullanılır. Magnezyum alaşımları, otomotiv, havacılık, elektronik ve spor ekipmanları gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Hafifliği ve mukavemeti sayesinde, magnezyum metali ağırlık azaltma ihtiyacı olan uygulamalarda önemli bir seçenektir.

Magnezyum metali, çeşitli yöntemler kullanarak doğada bulunan magnezyum tuzları ve minerallerinden üretilir. İki ana üretim yöntemi şunlardır:

Elektroliz Yöntemi

Elektroliz yöntemi, magnezyum klorür (MgCl2) gibi magnezyum içeren tuzların elektrolitik olarak indirgenmesiyle magnezyum metalinin üretilmesini içerir. Bu işlemde, magnezyum klorür eritilir ve elektrolit hücrelerinde çözünür. Ardından, anot ve katotlar arasında elektrik akımı uygulanır. Elektroliz sırasında katotta magnezyum metalinin indirgenmesi ve anotta klor gazının açığa çıkması gerçekleşir. Elde edilen magnezyum metal, düşük saflıktadır ve saflaştırma işlemlerine tabi tutulmalıdır.

Termal İndirgeme Yöntemi (Pidgeon Yöntemi)

Termal indirgeme yöntemi, magnezyum oksit (MgO) veya magnezyum silikat gibi magnezyum içeren minerallerin silisyum veya ferrosilisyum gibi indirgeyici ajanlarla indirgenmesiyle magnezyum metalinin üretilmesini içerir. Pidgeon yöntemi olarak da bilinen bu süreç, magnezyum oksit içeren dolomit (kalsiyum magnezyum karbonat) veya magnezit (magnezyum karbonat) gibi minerallerin kalsinasyonuyla başlar.

Kalsine edilmiş madde, indirgeyici madde (genellikle ferrosilisyum) ile karıştırılır ve yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 1200-1400°C) vakumlu indirgeme fırınlarında ısıtılır. Bu işlem sırasında magnezyum oksit, magnezyum gazı ve yan ürün olarak oksijen içeren bileşikler oluşturarak indirgenir. Magnezyum gazı, fırının soğuk tarafında yoğuşarak magnezyum metaline dönüşür. Daha sonra magnezyum metali saflaştırma işlemlerine tabi tutulur.

Her iki yöntemle de üretilen magnezyum metali, ardından döküm, haddeleme veya dövme gibi metal şekillendirme işlemleriyle kullanıma uygun hale getirilir. Magnezyum metali, alüminyum, çinko, manganez ve diğer elementlerle alaşımlar oluşturarak daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir hale gelir.
 

Magnezyum metali, gümüş-beyaz renkte, hafif ve oldukça reaktif bir alkali toprak metalidir. Magnezyumun bazı temel fiziksel özellikleri şunlardır:
 

Magnezyum metali, hafifliği ve yüksek mukavemet/ağırlık oranıyla bilinir ve bu nedenle otomotiv, havacılık ve elektronik gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Ayrıca, magnezyum metali iyi ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir ve oldukça iyi işlenebilir.

Magnezyum havada kolayca oksitlenir ve ince bir oksit tabakasıyla kaplanır. Bu oksit tabakası, magnezyumu daha fazla oksitlenmeye ve korozyona karşı korur. Bununla birlikte, magnezyumun yanıcılığı ve yüksek reaktifliği nedeniyle, işlenirken dikkatli olunması gereklidir. Magnezyum parçaları, yüksek sıcaklıklarda yanabilir ve yoğun bir beyaz alev oluşturarak yanar.

Magnezyum metali, alüminyum, çinko, manganez ve diğer elementlerle alaşımlar oluşturarak daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir hale gelir. Bu alaşımlar, magnezyumun mukavemetini, korozyon direncini ve işlenebilirliğini artırarak daha geniş bir kullanım alanı sunar.
 

Magnezyum, periyodik tabloda 12. grup ve 3. periyottaki alkali toprak metalleri grubuna ait bir kimyasal elementtir. Magnezyumun kimyasal özellikleri, bu grubun tipik özelliklerini yansıtır.

Reaktiflik: Magnezyum, oldukça reaktif bir metaldır ve hava ile temas ettiğinde zamanla oksitlenir. Oksijenle reaksiyonu, magnezyumun yüzeyinde ince, koruyucu bir magnezyum oksit (MgO) tabakası oluşturur. Bu tabaka, metali daha fazla oksitlenmeye ve korozyona karşı korur.

Su ile Reaksiyon: Magnezyum, suyla yavaşça reaksiyona girer ve hidrojen gazı açığa çıkarır. Sıcak suyla temas halinde reaksiyon hızı artar ve hidrojen gazı daha hızlı açığa çıkar.

Mg(s) + 2H2O(l) → Mg(OH)2(s) + H2(g)

Asitlerle Reaksiyon: Magnezyum, asidik çözeltilerle reaksiyona girerek hidrojen gazı açığa çıkarır ve magnezyum tuzları oluşur.

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Halojenlerle Reaksiyon: Magnezyum, halojenlerle reaksiyona girerek magnezyum halojenürler oluşturur.

Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)

Elektropozitiflik: Magnezyum, oldukça elektropozitif bir elementtir ve +2 yüklü iyonlar (Mg2+) oluşturarak bileşiklerde bulunur.

Korozyon Direnci: Magnezyum, havada oksitlenerek ince ve koruyucu bir oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka, metali daha fazla oksitlenmeye ve korozyona karşı korur. Bununla birlikte, magnezyum tuzlu su ve asidik ortamlarda korozyona karşı daha az dirençli olabilir.

Magnezyumun kimyasal özellikleri, onun hafif, yüksek mukavemetli ve iyi işlenebilir malzemeler için ideal bir seçenek olmasına katkıda bulunur. Ayrıca, magnezyumun kimyasal özellikleri, alaşımlarının ve bileşiklerinin daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmasını sağlar.
 

Magnezyum metali ve alaşımları, endüstride pek çok farklı uygulama için kullanılır. Magnezyum alaşımları, magnezyumun farklı özelliklerini iyileştirmek veya özelleştirmek için diğer metallerle alaşım halinde kullanılır. 

AZ Serisi Alaşımlar: Bu serideki alaşımlar, alüminyum (A), çinko (Z) ve magnezyum (M) içerir. AZ31, AZ61 ve AZ91 gibi alaşımlar, otomotiv ve havacılık endüstrisinde kullanılır. Bu alaşımlar, yüksek mukavemet, iyi korozyon direnci ve mükemmel işlenebilirlik sunar.

AM Serisi Alaşımlar: AM serisi alaşımlar, alüminyum (A) ve magnezyum (M) içerir. Bu alaşımlar, daha düşük yoğunluklu yapılar için kullanılır ve yüksek mukavemet/ağırlık oranı sunar. AM50 ve AM60 gibi alaşımlar, otomotiv endüstrisinde kullanılır.

WE Serisi Alaşımlar: Bu serideki alaşımlar, nadir toprak elementleri ve magnezyum içerir. WE43 ve WE54 gibi alaşımlar, yüksek sıcaklık performansı gerektiren uygulamalar için kullanılır, özellikle havacılık ve otomotiv endüstrilerinde.

ZE Serisi Alaşımlar: ZE serisi alaşımlar, çinko (Z), nadir toprak elementleri (E) ve magnezyum (M) içerir. Bu alaşımlar, yüksek mukavemet ve sıcaklık direnci gerektiren uygulamalar için kullanılır.

EQ Serisi Alaşımlar: EQ serisi alaşımlar, magnezyum, alüminyum ve nadir toprak elementleri içerir. Bu alaşımlar, düşük yoğunluklu yapılar ve yüksek mukavemet/ağırlık oranı sunar.

Elektron Alaşımları: Elektron alaşımları, magnezyum ve nadir toprak elementleri içerir ve yüksek ısı ve korozyon direnci sunar. Bu alaşımlar, havacılık, deniz ve nükleer endüstrilerinde kullanılır.

Magnezyum alaşımları, farklı uygulamalar için özelleştirilebilir ve genellikle daha yüksek mukavemet, korozyon direnci ve işlenebilirlik sunar. Bu alaşımlar, otomotiv, havacılık, elektronik, spor ekipmanları ve daha birçok endüstride yaygın olarak kullanılır.

Magnezyum Kaynak Yapılabilir mi? 

Evet, magnezyum kaynak yapılabilir, ancak magnezyumun özellikleri nedeniyle diğer metallerle kaynak yapmaktan daha zorlayıcı olabilir. Magnezyumun düşük erime noktası, yüksek termal genleşme katsayısı ve yanıcı doğası, kaynak sürecinde dikkate alınması gereken zorluklar yaratır. Bu zorluklar göz önünde bulundurularak, uygun kaynak teknikleri ve dikkatli işlem kontrolleri ile başarılı magnezyum kaynakları gerçekleştirilebilir.

Magnezyum kaynağı için yaygın olarak kullanılan yöntemler şunlardır:

Tungsten İnert Gaz (TIG) Kaynağı: TIG kaynağı, magnezyum ve magnezyum alaşımlarının kaynak edilmesi için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, yüksek kaliteli ve temiz kaynaklar sağlar. TIG kaynağı sırasında, argon gazı kullanılarak eriyen metalin havayla teması önlenir ve oksidasyon ve yanma riski azaltılır.

Metal İnert Gaz (MIG) Kaynağı: MIG kaynağı da magnezyum kaynağında kullanılabilen bir yöntemdir. Bu yöntem, daha hızlı ve daha yüksek üretim hızları sağlar, ancak TIG kaynağına göre daha düşük kaliteli kaynaklar elde edebilir. MIG kaynağı sırasında, argon gazı eriyen metalin oksidasyonunu önlemeye yardımcı olur.

Direnç Kaynağı: Direnç kaynağı, magnezyum alaşımlarının ince levhalarının ve sac malzemelerin kaynak edilmesi için kullanılabilen bir yöntemdir. Bu yöntem, kaynak yapılacak malzemeler arasına uygulanan basınç ve elektrik akımı kullanarak yerel olarak ısı üretir ve malzemelerin kaynaklanmasını sağlar.

Magnezyumun Şekillendirilebilirliği

Magnezyum, şekillendirilebilir bir metal olup, farklı şekillerde işlenerek endüstriyel uygulamalarda kullanılabilir. Magnezyum ve magnezyum alaşımları, hafiflik, yüksek mukavemet/ağırlık oranı ve iyi ısı iletimi özellikleri sayesinde popülerdir. Magnezyum şekillendirilebilirliği, aşağıdaki işlemlerle endüstride yaygın olarak kullanılır:

Döküm: Magnezyum ve magnezyum alaşımları, yüksek basınçlı döküm, kum döküm ve kalıp döküm gibi döküm teknikleriyle şekillendirilebilir. Döküm, magnezyum parçaların üretiminde yaygın bir yöntemdir ve otomotiv, havacılık ve elektronik endüstrilerinde kullanılır.

Ekstrüzyon: Magnezyum, düşük sıcaklıkta plastik deformasyona uğrayarak ekstrüde edilebilir. Bu yöntem, çubuklar, borular, profiller ve diğer şekillerde magnezyum malzemeler üretmek için kullanılır.

Haddeleme: Magnezyum ve magnezyum alaşımları, hem sıcak hem de soğuk haddeleme işlemleriyle işlenebilir. Haddeleme, magnezyum levhalar, şeritler ve folyoların üretimi için kullanılır.

Dövme: Magnezyum, dövme yöntemiyle şekillendirilebilir. Dövme, yüksek mukavemetli ve düşük ağırlıklı magnezyum parçaların üretimi için kullanılır ve havacılık, otomotiv ve diğer yüksek performanslı uygulamalar için uygundur.

İşleme: Magnezyum ve magnezyum alaşımları, CNC işleme, tornalama, frezeleme ve diğer geleneksel işleme yöntemleriyle şekillendirilebilir. Magnezyumun işleme özellikleri, alüminyumdan daha iyi ve çelikten daha düşüktür.

Magnezyum şekillendirilebilirliği, endüstride geniş bir uygulama yelpazesine sahip olmasını sağlar. Bununla birlikte, magnezyumun yanıcı ve reaktif doğası nedeniyle, işleme ve şekillendirme sırasında güvenlik önlemleri alınması önemlidir.
 

Magnezyum, CNC işleme (Bilgisayarlı Sayısal Kontrol işleme) yöntemiyle hassas ve karmaşık parçaların üretimi için işlenebilir. Magnezyum ve magnezyum alaşımları, hafiflik, yüksek mukavemet/ağırlık oranı ve iyi ısı iletimi özellikleri nedeniyle CNC işleme için popüler malzemelerdir.

Magnezyum CNC işleme süreci, diğer metallerin CNC işlemesine benzer ve aşağıdaki adımları içerir:

Tasarım ve Modelleme: Üretilecek parçanın 3D modeli, CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) yazılımı kullanılarak oluşturulur. Model daha sonra CAM (Bilgisayar Destekli İmalat) yazılımına aktarılır ve CNC kodlarına dönüştürülür.

İşleme Planı ve Ayarları: İşleme hızı, ilerleme hızı, kesme derinliği, talaş boyutu ve diğer işleme parametreleri belirlenir. Bu parametreler, magnezyumun özelliklerine göre ayarlanmalıdır.

CNC İşleme: CNC tezgahı, belirlenen işleme parametrelerine göre ayarlanır ve magnezyum iş parçası tezgaha monte edilir. CNC tezgahı, kesici uçlarla magnezyum iş parçasını işler ve hassas ve karmaşık şekiller elde edilir.

Magnezyum CNC işlemeye dikkat edilmesi gereken bazı önemli noktalar şunlardır:

Yanıcılık: Magnezyum, yanıcı bir metal olduğu için işleme sırasında dikkatli olunmalıdır. Kesme hızı ve talaş boyutu, magnezyumun yanma riskini azaltacak şekilde ayarlanmalıdır. İşleme sırasında oluşabilecek yangınları önlemek için uygun yangın söndürme ekipmanı bulundurulmalıdır.

Korozyon: Magnezyum, hava ile temas ettiğinde oksitlenir ve korozyona uğrar. İşleme sırasında, iş parçasının yüzeyinde oluşan oksit tabakasının korozyona neden olabileceği göz önünde bulundurulmalıdır.

Kesici Uçlar: Magnezyum işleme sırasında kesici uçlar hızla aşınabilir. Kesici uçların düzenli olarak kontrol edilmesi ve gerekirse değiştirilmesi önemlidir.

Soğutma ve Yağlama: Magnezyum işleme sırasında uygun soğutma ve yağlama kullanılması önemlidir. Bu, işleme sırasında oluşan ısıyı azaltır ve aşınmayı önler.