KİMYASAL / CHEMICAL |
Çoğumuzun bildiği gibi dolma kalem uçlarımızın bazılarının üstünde Irıdıum yazar. İsminden de anlaşılacağı gibi İridyum element cetvelinde 77 numarayla yer alan bir geçiş metalidir. Yani tabiatta saf halde bulunmamaktadır. 1804 yılında Smithson Tennant tarafından Platini sertleştirmek için yapılan çalışmalar sırasında keşfedilmiştir. İsmini, Yunan mitolojisine düşkün kendisini keşfeden bilim adamının bu metalin içindeki kristallerin renk ve ışıltısından etkilenerek Yunan tanrısı Iris'e atıfla koymuştur. Yüksek yoğunluğa ve sertliğe sahip metallerdendir. Aşındırılması zor ve sıkıntılı bir süreçtir. Bu yüzden endüstriyel hali toz şeklindedir. Yüksek ısılarda(2000°C) erir ve soğurken kristal yapısı bozulmaz.
Platini sertleştirmek için platin alaşımlarının ve kimyasal etkilere dayanıklı krözelerin yapımında, osmiyum alaşımları, motorların ateşleme bujilerinde, aşınmaya karşı dayanıklılığı nedeniyle dolma kalem uçlarının yapımında kullanılır. Yarı iletken sanayinde MOS FET, HEX MOS FET gibi güç malzemelerinde kullanılırken 2007 yılından itibaren enerji tasarrufu dalgasıyla ortaya çıkan soğuk ışıklı LED lerin geçiş alanlarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu yüzden 2007 yılından önce yılık üretimi 2-2,5 tonlar civarındayken şu anda yıllık 10 tonu geçmiştir.
Saf iridyum üzerine altın suyu dahil hiçbir asit etkimez. Ağır asidik, korozif ve aşındırıcı etkilere sahip ortamlarda bozulmadan çalışır. Dolma kalemde ucun en önündeki bölgede kullanılmasının birincil sebebi erken dönemdeki demir oksit içeren korozif mürekkepler yüzündendir. Zaten eski dolma kalemlerin erken dönemlerde altın uçlu olarak imal edilmesi gösterişten ziyade mürekkeplerin korozif ve yıprandırıcı etkilerinden ötürüdür. Yerkabuğunda bulunma oranı 0,001 dolayındadır. Doğada metalik durumda genellikle osmiyumla oluşturduğu doğal alaşım biçiminde ya da altınla alaşımlaşmış biçimde bulunur. Yani doğada saf halde olmadığı gibi dünyamıza ait bir metal de değildir. Günümüzden 66 milyon önce dinazorlar döneminde dünyamızın etkisi altında kaldığı meteor yağmurlarıyla dünyamıza gelmiştir. Bu yüzden bulunurluğu düşüktür. Ve ciddi pahalı bir metaldir. Sizce ne kadar pahalı bir metaldir ?.. Sizleri merakta bırakmayıp fikir vermesi açısından; %99,9 saflıkta Alman İridyum'unun 2,5 gr. 2010 yılının başında aşağı yukarı 380 ABD$ idi. Aynı yılda 70:30 Irıdyum Platin alaşımının 1 gr.ı 1100 ABD$ idi. Bu fiyatlar SIGMA-ALDRICH firmasından alınmıştır. Günümüz fiyatlarını ise maalesef bilemiyorum.
Isısal elektriki karakteri çok çok iyi hatta mükemmel denilecek bilinen tek metaldir. Yüksek ısılarda dahi iç direnci değişmez ve bu yüzden 15000- 36000 V gibi yüksek voltajlar altında tavrını değiştirmez, bozulma ve aşınmaya uğramaz. Bu sebeple otomotiv sektöründe ateşleme bujilerinde, yüksek fırın brulörlerinin ateşleme elemanlarında kullanılır. Elektriksel yakma, yanma işlemleri sırasında üzerine çok az karbon taneciği yapışabilir. Bu yüzden çok uzun ömürlüdür.
Bu kadar şeyle kafa şişirdim gibi gözükebilir. Fakat dolma kalemin en önemli parçalarından olan ucun üzerindeki bu minnacık top bizim dolma kalem yazım yolculuğumuzun vazgeçilmezi ve yazım konforumuzun en önemli belirleyicisidir. Bu kadar anlatılan kimyasal bilgi aslında dolma kalemimizle yaşayacağımız bir dolu problemin anlaşılması ve çözümünde gerçekten gereklidir. İridyum 1800 lerin başından beri bilinmesine rağmen nadir bulunuşu ve elde edilişindeki zorluk ve ilkellikten ötürü sanayide pek kullanılamıyordu. Bugünkü durumuna gelişini anlayabilmek için biraz da tarihçesinden bahsetmek lazım.
TARİHÇE / HISTORY |
İridyum aslında dolma kalem sanayinde kullanılmak amacıyla geliştirilmedi. öncelikle metalurji daha sonrada otomotiv sektöründe kullanılabilmek yoluyla taşıtlardaki bazı sorunların önüne geçmek için geliştirildi. Otomobilin ilk keşfinden sonra içten yanmalı motorlar döneminde yakıtın ateşlenmesi için buji lullanılıyordu. Fakat bujiler üstlerinde meydana gelen karbon partikülleri yüzünden iş göremez hale gelerek otomobil akülerinden çok fazla akım çekerek akülerin çok çabuk devre dışı kalmasına sebep oluyorlardı. O dönemde bujilerin mükemmelleştirilmesi yerine akülerin geliştirilmesine gidilerek İridyum akülerde denenmeye başlandı. Bu denemeler esnasında korozif etkilere ve asidik ortamlara çok dayanıklı olduğu görüldü. Fakat akü plakaları için büyük miktarlarda elde edilmesi gerekiyordu. O dönem itibariyle İridyumun elde edilişi zor ve pahalı olduğu için bir grup bilim adamı da elde ediliş teknolojisi üzerine çalışmaktaydı. Elde edilişi üzerine yapılan çalışmalardan elde edilen deneysel sonuçlar yönünde elektriksel metodlar daha büyük ağırlık kazanınca asidik ortama dayanıklı bu metal daha kolay elde edilir oldu. Doğada saf halde bulunmadığı için İridyum bugün de bakır ve nikel üreten tesislerde elektroliz havuzlarında açığa çıkan bir yan üründür.
Daha kolay elde edilmesiyle birlikte yapılan deneylerden sonra akülerde kullanılmak yerine ateşleme bujilerinin tepe kısmında kullanılarak hem aküler küçük ebatlarda kaldı, hem de büyük miktarlarda kullanılması ihtiyacı ortadan kalktı. Bu deneyler bilim adamlarına İridyumun elektro kimyasal ve fiziksel bir takım özelliklerinin öğrenilmesini sağlamıştı ve bu bilgiler daha sonra dolma kalem sektöründe de kullanılacaktı.
1834 yılında John Isaac Hawkins uzun uğraşlar sonucunda İridyumun ergime noktası konusunda aşama kaydederek İridyum uç topu olan altın uçlu bir dolma kalem yapmıştı. Kendisini bu noktaya iten daha önce yukarıdaki satırlarda ifade ettiğim üzere; o dönem mürekkeplerinin asidik ve demir oksit içerikli uçları mahveder nitelikteki mürekkepleriydi. Bu mürekkeplerin bozucu etkilerine ve aşınmalara karşı altın o dönemde hali hazırda kullanılıyordu. Fakat uç topları genellikle kurşun, kalay, çinko gibi malzemelerden alaşımlarla imal edilseler de uç topları üstünde bulundukları altın uçlara göre çok çabuk bozulup devre dışı kalıyorlardı. Açıkçası ucun ana malzemesiyle uç topu arasında dayanım açısından ciddi bir uyumsuzluk vardı. Bu tip sıkıntılar devam ederken uç topu üzerine de çalışmalar devam ediyordu. 1880 yılında John Holland isimli kalem imalatçısıyla William Lofland Dudley girişimci İridyum'a fosfor ekleyerek İridyum'un ergime noktasındaki hareketlerini kolaylaştıran bir yöntem buldular ve bu işlemi ABD de İngiliz şirketi Johnson Matthey adına patentlendirdiler. Fakat hala ticari anlamda İridyum dolma kalem uçlarında kullanılabilir halde değildi. Zira elde edilişi basit ve kolay değildi. 1800 lerin başlarından itibaren ABD den kimya ve fizik alanında çok daha ileri olan Fransa ve Almanya çalışmalarını metalürji kimyası üzerine yoğunlaştırmışlardı. Hatta Fransada 1924 yıllarında İridiyumlu uçlu dolmakalemler piyasaya çıkmıştı(bkz: Stylo-Pneu). Bu yoğun çalışma ve bilgi birikimi döneminin bir ürünü olarak Otto Feussner 1933 yılında yüksek fırınlarda kullanılan hissetme elementlerindeki bir değişikliği başararak İridyum'u 2000°C civarında eritebilmeyi başardı. %100 saflıkta bir İridyum topu elde edememişti ama Rutheyum ile birlikte bir alaşım olarak piyasaya sürüldü. Bu buluş II. Dünya savaşı ufkunda Alman dizel mororlarında ısıtma bujisinde can alıcı bir noktada kullanılıyordu. Bilahare bu dizel motorlar müttefik filolarına ve Avrupayı besleyen Halifax konvoylarına kök söktürecek Grand Amiral Karl Doenitz in kurduğu Kurt Sürüsü adıyla anılan U-Boat tipi denizaltıların ana makinaları olarak kullanılacaktı. Aynı denizaltıların elektrik motorlarının batarya gruplarındaki akülerin plakalarıda zenginleştirilmiş İridyum-Ruthenyum alaşımından yapılıyordu. ABD 1941 de U-Boat denizaltıları yüzünden Atlantik Okyanusuna filo çıkartamaz hale gelmişti. Fakat 9 Mayıs 1941 de bir İngiliz destroyeri İzlandanın güney-batı eteğindeki bir topukta U-110 borda numaralı Alman denizaltısını mecburi satıha zorlayarak denizaltıyı sağlam durumda ele geçirince II. Dünya Savaşının Almanlar lehine olan gidişatı değiştiği gibi(ünlü Enigma şifre makinesinin ele geçirilişi) bu denizaltıda kullanılan üstün teknolojiye sahip her şey sökülerek en ince detayına kadar incelendi. Dolma kalem camiasına iki dönüm noktası ürünü de hediye etti beraberinde. Birincisi Sheaffer Snorkel dolma kalem ki Alman denizaltılarının su altında satıh yapmadan kullandıkları havalandırma sistemidir, ikincisi ise İridyum dur. (Aslında burada küçük bir not olarak Alman dolma kalem sanayinden ABD ye bilgi transferinde Kaweco firmasından bahsetmem lazım ama çok uzamaması için istek olursa bilahare yazarım) Hatta 1945 yılında Parker ünlü 51 modelinin ucunu İridium(%3,8)-Ruthenyum alaşımından imal ederek bir devrim yapmış gibi lanse etti. Fakat Parker'in kullandığı Alman formülünün aynısıydı. İlk İridyum toplu dolma kalem ucu gibi gözükse de Parker ürünün uç topunun parlatmasında sıkıntılar yaşıyordu. Zira Ruthenyum asitlerle temas ettiğinde matlaşıp yazım konforunu ciddi miktarda düşürüyordu ve bu topun altın uçlara monte edilmesinde, kurduğu bağda sıkıntılar vardı.
1957 yılında Alman Rudolf Mössbauer adlı bio kimyacı 20.yy. fizik tarihinin kilometre taşı olacak bir buluşu sadece İridyum değil bir çok metal üzerinde yaptı. Gamma ışınlarıyla çalışan bu üretim tekniğiyle Rudolf Mössbauer biokimya, metalürji, kimya, fizik, mineroloji alanında birçok şeyi değiştirerek 32 yaşına girdiği 1961 yılında fizik alanında Nobel ödülüne layık görüldü. Bulduğu yöntem Mössbauer etkisi olarak bilinir. 1964 yılında ise ticari olarak buluşunu patentlendirdi. Alman dolma kalem firmaları Mössbauer tarafından geliştirilen makinenin ürünü olan İridyum topçukları ucuz ve kolay olarak elde ederek dolma kalem dünyasında açık ara İngiliz ve ABD dolma kalem firmalarından öne geçmişlerdi. Bu buluşun haklı gururuyla dolma kalem uçlarına Alman İridyumundan yapılmış olan uç topu kullanıldığına atıfla IPG yani IRDIUM POINT GERMANY yazmaya başlamışlardı. İridium Point Germany ibaresi altında yatan yazım konforu Almanya dışına ihracat yapan Alman dolma kalem firmalarının ürünleriyle bütün dünya tarafından benimsenerek prestij ve olmazsa olmaz olarak aranan bir kalite simgesi haline geldi. Bu yeni durum Alman firmalarının uç üretimi konusunda uzmanlaşmasını, Alman firmalarının hala tartışmasız tek otorite, kaynak olmasını, Bock, JoWo, AundF, Cleo(tek tek elde üretir), Knox, Schmidth(son zamanlarda uç üretmiyor, sadece damaklı uç sistemleri üretiyor) gibi firmaları da beraberinde getirdi. Bu özellikli durum yüzünden hala beş para etmez dolma kalemini satmaya çalışanlar bu cümleyi dolma kalem uçlarının üstüne basar oldular.
Bu hal yüzünden neredeyse Alman uç firmaları bu cümleyi uçlarına yazmaktan vazgeçtiler. Zira bu ibare ayağa düştü denilebilir. Bir de, 2000 yılına kadar fiyatları dolma kalem uçlarında kullanılabilir sınırlarda olan İridyum'a karşı elektronik sanayinden aşırı bir talep gelince bu metalin değeri çok arttı. 2002 yılından sonra metalürji firmaları tarafından daha fazla çıkarmaya gidilmesi yüksek kâr gayretiyle birleşince, dolma kalem uç firmaları bu duruma çözüm olarak bilgi birikimlerinde zaten bulunan Tungsten madenini devreye soktular. Şu anda üstünde yazana bakmayın ama neredeyse İridyum uç toplu dolma kalem ucu yok diyebilirim. Uç topu alaşımlarında büyük pay artık Tungsten'e ait. Tungsten ise kaliteli dolmakalerde kullanılıyor diyerek konuya tüy dikeyim de tam olsun. Vaziyet ortada, 2010 yılında 2,5 gr.ı 380 ABD$ olan bir metal nasıl dolma kalem de kullanılabilir ki ?
SONUÇ / CONCLUSION |
Yukarıda ifade ettiğim gibi Tungsten metali de uç üretiminde İridyum gibi ısı bağıl elektriksel özellikler ve çok kolay temin edildiği için seçilmiştir. İridyum gibi toz halinde işlenerek lazer ışınıyla anlık ısıtılarak kolayca top formunu alır. İridyum'a göre zahmetsizce pürüzsüzleştirilerek kullanıma hazır hale getirilir. Tungsten, uç ustalarına işlerini daha kolay yapma şansı tanısa da ne yazık ki kolayca kopar ve düşer. Çünkü altın veya çelik ile kurduğu bağ pek sağlam değildir. Uç toplarında Tungsten kullanımı, farklı ve özel olarak şekillendirilen İridyum'a göre kolay ve ucuzdur. Tırnak törpüsüyle uç düzeltiyorum zannedenler aslında İridyum değil bağları gevşek olan Tungsten üzerinde çalışırlar. Tungsten uç topuna sahip dolma kalemler sürekli kullanımda 5-6 yıl içinde ağır deformasyona uğrarlar. Ama uç topu yazanın tutuş karakterine göre şekillendiği için kullanan deformasyonun farkına ancak top kenarları dikleştiği zaman varır. Tungsten uç topları ilk anda parlatılmış gibi gözükse de kısa sürede matlaşır ve yazım yüzeyleri çizilir. Böylece yüzeyinden parça kopmaya ve kütlesinden yitirirek bir miktar yanlara yayılsa da küçülmeye başlar. Dolma kalemdeki tüm yazım konforunu bu minnacık topçuk belirler. Gerisi gerçekten göz boyama ve teferruattır. 10000 $ lık dolma kaleminiz olsun ama uç topundaki en ufak bir aksaklık size kan kusturur. Yuvarlak formlu bu metal topun üstünde döner yazım dünyası desem yanılmam zannediyorum. Bir de bu küçük topun tükenmez kalem tarafında yarattığı harikalar var ki, ayrı fasıl.
Konu bir haylice uzadı. Uzamasına da, daha uç topunun mürekkeple kurduğu bağ gibi önemli bir mevzuu ve yazının tam ortasında resmi görülen New York ABD de faaliyet göstermiş IRIDIUM POINT PEN CO. firmasının hikayesi de geriye kaldı. Son bir fiske olarak bu fotoğraftaki dolma kalemin ucunda yazanlara dikkat edin. Evet, bir yazıda bu kadar doz yeter sanıyorum. Yapılacak bir şey yok. Teknolojinin şu anda bizlere sunduğu bu kadar. İridyum uç toplu dolma kalemler artık mazide ve pahalı dolmakalemlerde kaldı, ya güzel bir hatıra ya da teknolojinin parayla cilvesinin bir sonucu olarak. İridyum uç toplu dolma kalemleri kim buldu ki biz bulalım. Olur da o yıllardan bir tanesinde denk gelirseniz ya da sahip olabilirseniz özenle koruyup saklayınız. Bana göre dolma kalem uçlarındaki sorunlar aslında seramikle çözülecek gibi gözükse de İridium'un geçtiği benzeri yol gibi o da çok pahalı şu anda. Belki de nano tenoloji daha bir kolay üretilir olunca ve bir de ömrümüz yeterse bu tip uçları kullanabiliriz.
Kaynakça/Bibliography:
- Mössbauer, R. L. (1958). "Gammastrahlung in Ir191". Zeitschrift für Physik A (in German) 151 (2): 124–143. Bibcode:1958ZPhy..151..124M. doi:10.1007/BF01344210
- Weeks, M. E. (1968). Discovery of the Elements (7 ed.). Journal of Chemical Education. pp. 414–418. ISBN 0-8486-8579-2. OCLC 23991202.
- Waller, I. (1964). "The Nobel Prize in Physics 1961: presentation speech". Nobel Lectures, Physics 1942–1962. Elsevier.
- Hunt, L. B. (1987). "A History of Iridium". Platinum Metals Review 31 (1): 32–41.
- Chereminisoff, N. P. (1990). Handbook of Ceramics and Composites. CRC Press. p. 424. ISBN 0-8247-8006-X.
