کاربرد پودر قلع

قلع عنصری شیمیایی است که با نماد Sn در جدول تناوبی شناخته می‌شود. این فلز جزو اولین ابر رساناها بوده و خواصی چون انعطاف در دماهای معمولی، شکنندگی در صورت گرم شدن و چکش خوار دارد. فلز قلع به رنگ خاکستری و نقره‌ای بوده و ظاهر بلورین و براقی دارد. در حال حاضر فلز قلع از پرمصرف‌ترین فلزات در ساخت ترکیبات فلزی به شمار رفته و به صورت‌های مختلفی مانند پودر قلع یا شمش قلع مصرف می‌شود. در ادامه قصد داریم تا در رابطه با پودر قلع و کاربردهای آن اطلاعاتی را در اختیارتان قرار دهیم.

فلز قلع چیست؟

همانطور که اشاره کردیم قلع فلزی است که در جدول تناوبی با شماره 50 و با نماد Sn شناخته می‌شود.فلز قلع در صنعت به روشهای مختلفی استفتده می گردد و این فلز به صورت سنگ معدن از درون زمین استخراج می شود. یکی از خواصی که این فلز دارد این است که به سادگی اکسید نمی‌شود و در برابر خوردگی مقاومت زیادی دارد. برای همین است که از فلز قلع در فرایند لحیم کاری استفاده می‌شود.

از آنجایی که قلع در برابر فرسایش و زنگ‌زدگی مقاوم است، از آن به عنوان روکش برای فلزات استفاده شده تا از زنگ‌زدگیشان جلوگیری شود. قلع اندود کردن ظروف مسی که از دیرباز نیز انجام می‌شده است، به همین دلیل بوده است. از آنجایی که فلز قلع در برابر فرسایش‌های ناشی از آب لوله‌کشی مقاومت دارد، از آن در ساخت برخی از لوله‌ها و پروفیل‌ها استفاده می‌شود. تنها مواد خوردنده این فلز اسیدهای قوی، نمک‌های اسیدی و مواد قلیایی هستند.

فرایند تولید پودر قلع

برای تولید انواع پودرهای فلزی از جمله پودر قلع، از فرایند اتمیزه کردن گاز (Gas atomization) استفاده می‌شود. این فرآیند شامل تجزیه یک جریان مایع از فلز مذاب به قطرات فلز مایع در برخورد با جت‌های گاز فشار بالا است. طی این فرایند قطرات فلز مایع متعاقبا سرد و جامد شده و به ذرات پودر فلز تبدیل می‌شوند که معمولاً می‌تواند اندازه‌ای بین 1 تا 150 میکرومتر داشته باشد. در فرآیند اتمیزه کردن گاز، از جت‌های فشار بالا گاز (هوا، آرگون، نیتروژن یا هلیوم) برای متلاشی کردن جریانی از فلز مذاب به قطرات کوچک استفاده می‌شود. در این میان انواع مختلفی از نازل‌ها را میتوان برای به حداکثر رساندن میزان تولید و کنترل ویژگی‌های پودر فلز طراحی کرد. نکته مهم در فرایند تولید پودر این است که به منظور جلوگیری از اکسید شدن ذرات پودر، اتمیزه کردن باید در یک محفظه بسته و در یک جو خنثی صورت گیرد.

با پودر قلع و کاربرد آن بیشتر آشنا شوید

پودر قلع برای پوشش فلزات بسیار مناسب است و از آن برای جلوگیری از زنگ‌زدگی یا خوردگی فلزات استفاده می‌شود. علاوه بر اینها، از پودر قلع یا فلز آن در مصارف دیگری همچون شیشه‌سازی، خمیر برای سنگ‌زنی، اتصال لوله‌ها و موارد دیگر استفاده می‌شود. از آنجایی که این فلز نقطه ذوب بالایی دارد، در صنعت لحیم کاری مورد توجه و استفاده زیادی قرار گرفته است. برای همین است که بیشتر سیم‌های لحیم کاری از فلز قلع ساخته می‌شوند. از پودر قلع برای ساخت ورق قلع نیز استفاده می‌شود.

این ورق بسیار نازک بوده و از آن برای بسته‌بندی تنباکو، آب نبات و محصولات این چنینی استفاده می‌شود. دلیل استفاده از ورق قلع برای مواد غذایی این است که قلع از نفوذ هوا به داخل مواد جلوگیری کرده و مانع از خراب شدن آنها می‌شود. از آنجایی که فلز قلع نسبت به آلومینیوم قیمت بالاتری دارد، بسیاری ورق‌های آلومینیومی را جایگزین ورق قلع کرده‌اند.

روش تولید پودر قلع

همانطور که در ابتدا اشاره شد، فلز قلع به صورت سنگ معدن از درون زمین استخراج می‌شود. بیشتر این فلزات از ماده معدنی به نام کاسیتریت تولید می‌شوند. این ماده معدنی تقریبا حاوی 80 درصد فلز قلع بوده و بیشتر در مسیرهای رودخانه‌ای، آبرفتی و بستر رودخانه‌های سابق یافت می‌شود. این فلز در بیشتر کشورها قابل استخراج است؛ اما در حال حاضر کشورهای چین و اندونزی به عنوان بزرگترین تولید کننده قلع در جهان شناخته شده‌اند. قلع استخراج شده در دمای 1370 درجه سانتی‌گراد به همراه کربن ذوب می‌شود تا یک فلز قلع با خلوص پایینتر تولید شود. سپس قلع تولید شده را با روش‌هایی چون جوشاندن یا روشهای الکترولیتی تصفیه کرده و آن را به پودر قلع یا شمش قلع تبدیل می‌کنند.

کاربرد پودر قلع از گذشته تا به امروز

فلز قلع از دیرباز مورد توجه انسا‌ن‌ها قرار گرفته و می‌توان گفت قرن‌ها پیش از آن برای مصارف گوناگون استفاده می‌شده است. بسیاری از لوازم‌های قدیم مانند آینه و داس از ترکیب آلیاژهای مس و قلع ساخته می‌شده اند. بسیاری نیز این فلز را با آلیاژ سرب ترکیب کرده و از آن برای ساخت لوازمی چون قابلمه، کتری، فنجان، بشقاب و… استفاده می‌کردند. از آنجایی که رفته رفته مردم از اثرات منفی سرب بر سلامتی بدن آگاه شدند، به جای سرب از عناصر دیگری مانند کبالت استفاده کردند. اما همانطور که گفتیم، در حال حاضر فلز قلع کاربرد وسیعی پیدا کرده و از آن در مصارف گوناگونی استفاده می‌شود. برای مثال آلیاژهایی که از پودر قلع یا شمش قلع تشکیل می‌شوند، در ساخت لوازمی چون یاتاقان‌های بابیت، قطعات خودرویی، آمالگام‌های دندانی و فلزات هوافضا به کار برده می‌شوند. اما مهمترین کاربرد قلع را می‌توان در صنعت الکترونیک و لحیم کاری در نظر گرفت.

کاربردهای گسترده پودر قلع

• لحیم کاری: یکی از کاربردهای گسترده پودر قلع که از گذشته تا به امروز وجود دارد، استفاده از آن در صنعت لحیم کاری است. برای این کار میزان مشخصی از پودر قلع با سرب ترکیب شده و برای لحیم کاری، خصوصا اتصال لوله‌ها و مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• قلع اندود کردن: از پودر قلع برای پوشش ظروف سربی، روی و فولاد و جلوگیری از خوردگی سطوح آنها میتوان استفاده کرد. ظروف فولادی قلع اندود شده، به طور گسترده‌ای برای نگهداری مواد غذایی کاربرد دارند؛ چرا که این مواد غیر سمی هستند و خطری ندارند.
• باتری‌های لیتیوم یون: از دیگر کاربردهای پودر قلع، میتوان به استفاده از آن در باتری‌های لیتیوم یونی اشاره کرد. ترکیب پودرهای قلع در الکترود آند باتری، سبب افزایش عملکرد آن می‌شود.
• دیگر کاربردها: پودر قلع به عنوان یک فلز خالص، در تولید شیرهای الکترونیکی و در تولید بسته‌بندی مواد غذایی برای آب مقطر و نوشیدنی‌های گازدار استفاده می‌شود. همچنین میتوان از آن در مخازن ذخیره‌سازی محلول‌های شیمیایی دارویی، در الکترودهای خازن، سیم‌های فیوز، مهمات، ورق‌های آهنی برای محافظت از خوراکی‌ها، شیرینی‌ها یا تنباکو و غیره استفاده کرد.

خواص و ویژگی‌های پودر قلع

پودرهای فلزی کاربرد زیادی در اپتوالکترونیک، الکترونیک، انواع دستگاه مختلف، آلیاژهای تخصصی، کاتالیز و غیره دارند. در میان انواع پودرهای فلزی، پودر قلع به دلیل خواص کاتالیزوری، شیمیایی، الکتریکی و ضد باکتریایی/ ضد قارچ حائز اهمیت هستند. پودر قلع به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، لحیم کاری عالی و هزینه مواد کم مورد توجه قرار گرفته و در حال تحقیق و بررسی زیادی قرار دارد. امروزه قلع به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد در جهان شناخته شده و در تمام صنایع به ویژه در صنعت متالورژی به دلیل هزینه کم مورد مصرف قرار می‌گیرد. قلع یک عنصر شیمیایی با نماد Sn و عدد اتمی 50 است. این ماده عمدتا از کاسیتریت معدنی که حاوی اکسید استانیک (SnO2) است، به دست می‌آید. قلع چهل و نهمین عنصر فراوان روی زمین است و با داشتن 10 ایزوتوپ پایدار، بیشترین تعداد ایزوتوپ‌های پایدار در جدول تناوبی را دارد. این عنصر در دمای نسبتاً پایین حدود 232 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود که کمترین درجه در گروه 14 است و چگالی آن تقریباً 7.00 گرم بر سانتی متر مکعب است. قلع فلزی نرم، چکش خوار، انعطاف پذیر و به رنگ سفید نقره‌ای است و در برابر خوردگی مقاومت زیادی دارد.

روکش فلزات با استفاده از قلع به چه صورت است؟

یکی از کاربردهای قلع، استفاده از آن به عنوان روکش فلزات است. از آنجایی که فلز قلع نسبت به زنگ‌زدگی و خوردگی مقاومت بالایی دارد، از آن برای روکش کردن فلزات استفاده می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های سازنده پروفیل از این ماده به عنوان پوشش مواد استفاده کرده تا از فرسودگی زودتر و واکنششان با مواد شیمیایی جلوگیری شود. فلزاتی مانند سرب، روی و فولاد برای عایق شدن نیاز به روکشی از جنس قلع دارند.

در بین فلزات نامبرده، پروفیل‌های فولادی بیشترین فلزاتی هستند که به روکش‌هایی از جنس قلع نیاز دارند. قوطی‌های فولادی که با قلع پوشش داده شده‌اند، کاربرد زیادی در نگهداری از غذا دارند. علاوه بر این در مناطقی که همچنان از ظروف مسی استفاده می‌شود، باید برای جلوگیری از زنگ‌زدگی مس و ورود اکسید سمی آن به غذا، آنها را قلع اندود کرد. فلز مس در اثر حرارت و گرما، اکسید سمی ایجاد کرده که برای سلامتی انسان مضر خواهد بود. برای همین با استفاده از پودر قلع می‌توان مانع از ورود این ترکیبات به غذا شد.

اثرات پودر قلع بر روی انسان

پیوندهای آلی قلع خطرناکترین شکل قلع هستند و برای سلامتی انسان مضر می‌باشند. یکی از خطرناکترین این مواد، تری سلیتین است. با وجود اینکه بسیاری از افراد از مضرات این ماده آگاهند، اما کماکان از آن در صنایع مختلفی استفاده می‌کنند. علاوه بر مصارف صنعتی که پیشتر اشاره شد، بسیاری از کشاورزان از فلز قلع یا پودر آن برای تولید آفت کش‌ها استفاده می‌کنند. اثراتی که پودر قلع بر روی بدن و سلامتی انسان دارد، بسیار زیاد است و از طریق غذا، پوست و تنفس جذب بدن می‌شود. از اثرات حادی که فلز قلع بر روی بدن انسان دارد، می‌توان به این موارد اشاره کرد: سردرد، سوزش چشم، سوزش و خارش پوست، دردهای معده و شکم، تعرق شدید، کسالت، سرگیجه، تنگی نفس و مشکلات ادراری. علاوه بر اینها قلع اثرات مزمنی نیز همچون افسردگی، آسیب‌های کبدی، ضعیف شدن سیستم ایمنی بدن، آسیب‌های کروموزومی، کاهش سلولهای قرمز خون، فراموشی، آسیب مغزی، خشونت و اختلال در خواب دارد.

راهنمای ایمنی کار با پودر قلع

افرادی که با پودر قلع سروکار زیادی دارند، باید در هنگام کار با آن دقت زیادی داشته باشند. در صورتی که پودر قلع با چشم تماس پیدا کند، باید چشم‌ها را با آب فراوان چندین مرتبه شسته و با پلک زدن مکرر سبب خروج آن از چشم شد. اگر پودر قلع با پوست بدن تماس پیدا کرده و سوزش ایجاد کند، باید نواحی مربوطه را با استفاده از آب گرم و صابون شستشو داد. در صورتی که پوست همچنان در همان حالت بماند، باید به پزشک مراجعه کرد. اگر پودر قلع مورد استنشاق قرار بگیرد، باید فورا از آن محل خارج شده و در هوای تازه قرار گرفت. با بلع این ماده نیز باید خیلی سریع دهان را شسته و مقدار زیادی آب نوشید. برای جلوگیری از اشتعال و دوری از خطرات فلز قلع، حتما آن را در مخزن‌های با درب محکم و در مکان‌های خنک و خشک نگهداری کنید. اگر این ماده دچار حریق شد، به هیچ وجه از آب استفاده نکنید و تنها با پودرهای شیمیایی خشک آن را اطفاء کنید.

سوالات متداول

1- آیا از ظروف قلع اندود شده میتوان برای مواد غذایی هم استفاده کرد؟

بله پودر قلع برای پوشش بسیاری از ظروف کاربرد دارد و به دلیل غیر سمی بودن خطری ندارد.

2- در صورتی که پودر قلع وارد چشم شود چه کاری باید انجام داد؟

در این شرایط باید چشم‌ها را با آب فراوان شستشو داده و با پلک زدن مکرر منجر به خروج آن از چشم ها شد.

3- بیشترین کاربرد پودر قلع چیست؟

در حال حاضر از این ماده بیشتر در صنعت لحیم کاری، قلع اندود کردن ظروف و ساخت باتری های لیتیوم یون استفاده می‌شود.