Zastosowanie magnezu w elektronice i w urządzeniach codziennego użytku

Elektronika

(źródło zdjęcia: www.dpreview.com)

Magnez w przemyśle elektronicznym najczęściej wykorzystuje się na obudowy sprzętu elektronicznego ze względu na dwie bardzo istotne właściwości: niską wagę oraz zabezpieczenie przed promieniowaniem elektromagnetycznym [1]. W seryjnej produkcji, oraz w sprzedaży, stopy magnezu możemy spotkać jako: obudowy aparatów fotograficznych firmy Nikon model F-5, kamer cyfrowych Sony® Professional BVP-550 (wykorzystano stop AZ91D) oraz laptopów firmy Dell czy HP i telefonów komórkowych firmy LG Electronics [6]. Dodatkowo stopy Mg stosuje się do produkcji elektronarzędzi ze względu na właściwości tłumienia drgań [3].

Inne

(źródło zdjęcia: jcsublog.info)

Stopy magnezu znajdują także zastosowanie w urządzeniach codziennego użytku. Firma Husqvarna zastosowała stop AZ91D do produkcji elementów skrzyni korbowej w kosiarkach spalinowych do trawy. Stop AZ31B bardzo dobrze sprawdza się do produkcji poręczy autobusów miejskich, ze względu na swoją wagę oraz pochłanianie drgań i wibracji. Zastosowane poręcze znajdują się w autobusach w Pekinie. Międzynarodowa firma Oreck produkująca nowoczesne odkurzacze, także zdecydowała się na zastosowanie magnezu w swoich produktach. Materiał ten znajdziemy w konstrukcji szczotki stworzonej ze stopu AZ91D nazwanej Oreck Magnesium Vacuum Cleaner Combo [2]. 

Niektóre elementy rowerowe, w których liczy się waga i wytrzymałość, także są wykonane ze stopów magnezu. W budownictwie, stopy magnezy wykorzystuje się w konstrukcjach okien, klamkach okiennych i drzwiowych, ryglach, okuciach okiennych i wielu innych.

W ostatnim czasie stopy magnezu znajdują zastosowanie także w medycynie jako implanty, klamry do łączenia kości oraz jako nici chirurgicznych. 

(źródło zdjęcia: www.dw.de)

Innowacyjność zastosowanych stopów magnezu polega na zdolności rozpuszczenia się tych elementów w organizmie ludzkim. Zarówno magnez i wapń występują w organizmie i są całkowicie bezpieczne. Zastosowanie stopu magnezu zapobiega kolejnej operacji usunięcia implantu z ciała pacjenta. Zmniejszenie ilości ingerencji w ciało ludzie, w każdym przypadku jest korzystne.

Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl

[1] http://www.polmag.pl/

[2] http://www.intlmag.org/

Zastosowanie magnezu w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym

Lotnictwo

(źródło zdjęcia: www.lockheedmartin.com)

Najbardziej popularny stop magnezu, który wykazuje wysoka wytrzymałością i posiada względna odporność korozyjną jest stop WE43. Stop ten znalazł zastosowanie jako obudowa przekładni śmigłowca w helikopterach typu: Sikorsky S92, NH Industries NH90 oraz Eurocopter EC120 [1, 2]. Ten sam stop zastosowano w myśliwcu Lockheed F-22 Raptor jako obudowa skrzyni biegów. Wybór stopu Elektron WE43 dla myśliwca F22 i nowego F35 JSF zapewnia prawidłowy stosunek wytrzymałości do wagi, bez znaczącej utraty właściwości w wymaganych temperaturach.

Motoryzacja

(źródło zdjęcia: theworldofmbamg.wordpress.com)

Magnez jest materiałem pożądanym ze względu na niską gęstość i korzystny stosunek wytrzymałości do jego masy. Na przykład, w przemyśle motoryzacyjnym, zmniejszenie wagi pojazdu o 1.1% zmniejsza zużycie paliwa o około 0.7% [3]. Najczęściej, magnez jest wykorzystywany do produkcji elementów wewnętrznych, takich jak: szkielet siedzeń, kierownice, elementy deski rozdzielczej, elementy dekoracyjne, konstrukcja drzwi czy klapy tylnej. Ponadto, stosuje się go również na części silnika oraz osłon: osłona chłodnicy, wału, elementy skrzyni biegów, pokrycia głowicy cylindrów i wiele innych. Magnez stał się materiałem, który jest już wykorzystywany podczas produkcji niektórych samochodów osobowych. Udział tego metalu w samochodach osobowych wynosi od 7 do 20 kg. Wykorzystany jest między innymi w [4]: Audi A6 – 2.8 Multitronic, Daimler Benz SL, GM minivans-Safari&Astro, Golf & Polo, VW Passat, Audi A4 & A6, Audi TT, Alfa Romeo 156, Porsche Boxster Roadster. Powstały także motocyklowe koła magnezowe które zapewniają dobrą odporność na zmęczenie, posiadają doskonałe zdolności tłumienia i dobrą przewodność cieplną podczas hamowania. 

Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl

[1] Bartosz Janik, Zastosowanie stopów magnezu w lotnictwie, prace Instytutu Lotnictwa 221, s. 102-108, Warszawa 2011

[2] http://www.magnesium-elektron.com/

[3] Przemysłowe zastosowanie stopów tytanu, M. Karaś, IX-X 2012 Stal Metale & Nowe Technologie

[4] http://www.polmag.pl/

Magnez jako materiał konstrukcyjny

Jedną z największych zalet magnezu jako materiału konstrukcyjnego jest jego bardzo niska gęstość która wynosi jedynie 1,74 g/cm³ (dla porównania, gęstość aluminium wynosi 2,7 g/cm³ a tytanu 4,4 g/cm³) czyniąc go jednym z najlżejszych metali. Ponieważ magnez, jako czysty materiał, nie posiada wysokich właściwości wytrzymałościowych i plastycznych, niezbędne jest stopowanie go innymi pierwiastkami, takimi jak: aluminium, cynk, mangan, lit, beryl, srebro, cyna czy cyrkon. Najważniejszym dodatkiem w stopach magnezu jest aluminium, które znacznie zwiększa wytrzymałość na rozciąganie poprzez tworzenie się fazy międzymetalicznej Mg₁₇Al₁₂. Dodatek cynku i manganu zwiększa wytrzymałość, podobnie jak Al. Srebro podwyższa wytrzymałość w wyższej temperaturze, dodatek krzemu zmniejsza lejność i generuje kruchość a cyrkon tworzy tlenki które stanowią zarodki krystaliczne [1].  Jedną z największych wad magnezu jest jego niska odporność korozyjna, dlatego, niezbędne jest zabezpieczenie materiału powłoką ochronną, np. malowaniem proszkowym, powłokami galwanicznymi (niklowanie, chromowanie) lub anodowaniem.

Kody stopów magnezu pochodzą z połączenia symbolu pierwiastka zgodnego z normą ASTM oraz ilością dodatków stopowych zastosowanych w konkretnym przypadku, np. AZ91 oznacza stop magnezu z dodatkiem 9 % aluminium (A) i 1% cynku (Z). Stop WE43 to stop z zawartością 4% Itru (W) i 3% pierwiastków ziem rzadkich (E).

Stop magnezu AZ91 jest szeroko stosowanym stopem magnezu w przypadku odlewania pod wysokim ciśnieniem, kokil czy form piaskowych.

Popularnym stopem magnezu, stosowanym przy produkcji na odlewane części silników oraz elementów wyposażenia, zarówno w przemyśle motoryzacyjnym jak i lotniczym, jest stop WE43. Stop ten charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi jak również dobrą odpornością na korozję. Może on pracować w temperaturach do 200 °C, a w przypadku krótkotrwałych okresów nawet do 250 °C.

Ze względu na swoje właściwości, magnez znalazł zastosowanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i elektronicznym. 

Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl

Piśmiennictwo

[1] L. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, Warszawa 2002