خواص آلومینیوم

آلومینیم (AI)
آلومینیم فلزی است به رنگ سفید نقره ای که در مجاورت هوا به سرعت اکسیده می شود و قشر نازکی از اکسیدآلومینیوم روی آن تشکیل می گردد که در مقابل خوردگی بسیار مقاوم است و بقیه فلز در مقابل تاثیرات جوی حفظ می کند.

 جرم مخصوص                                              ۲٫۷ کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب

نقطه ذوب                                                 ۶۵۸  درجه سانتی گراد

استحکام       ریخته شده                                ۱۱۵ تا۸۵ نیوتن بر میلیمتر مربع

کششی         نرم تابنده شده                                ۶۵  نیوتن بر میلیمتر مربع

                 سخت شده در اثر نوردکاری             ۱۹۰تا۱۲۵ نیوتن بر میلیمتر مربع

آلومینیم قابلیت هدایت الکتریکی خوبی (تقریبا به اندازه ۶۵٫۰ مس)دارد و قابلیت هدایت حرارتی آن نیز زیاد است.

آلومینیم قابلیت جوشکاری و لحیم کاری دارد و می توان آن را با روش هایی مانند کشیدن ،پرس کردن ،نورد کاری،ضرب زدن،ریخته گری و همچنین  با روش هایی مانند تراشکاری،فرزکاری،سوراخکاری و غیره به خوبی تغییر فرم داد.آلومینیم قابلیت آلیاژی  خوبی دارد و مقدار کمی مس،منگنز و یا منیزیم تاثیرات زیادی در سختی و استحکام آن باقی می گذارد.

موارد استفاده: ورق ها،نوارها،ورق های بسیار نازک (فویل)آلومینیمی را با نوردکاری تولید می کنند و انواع شمش ها،لوله ها و مفتول ها را به وسیله پرس کردن (رانش)و یا کشیدن تهیه می کنند.قسمت اعظم آلومینیم تولیدی صرف تهیه آلیاژ های آلومینیم و یا ریخته گری می شود و به دلیل وزن سبک ،قیمت مناسب،مقاومت در مقابل خوردگی و قابلیت  تغییر فرم خوبی که دارد روز به روز به موارد استعمال آن افزوده می گردد.

از آلومینیم با درجه خلوص عالی در درجه اول برای تولید رفلکتور ها(منعکس کننده ها)و نور افکن ها،در صنایع اتومبیل سازی برای تهیه نوار های زینتی و همچنین در دستگاه ها و لوله های مربوط به صنایع شیمیایی و غذایی استفاده می کنند.

آلومینیم خالص را در صنایع شیمیایی برای تهیه مخازن و ظروف حمل و نقل،در صنایع الکتریکی برای تهیه سیم ها و کابل ها ،در صنایع ساختمانی به عنوان پوشش بام ها و کارهای تزئینی و همچنین تهیه ظروف آشپزخانه و صنایع دسته بندی مورد استفاده قرار می دهند.

سنگ معدن آلومینیم : آلومینیم را از سنگ معدنی بوکسیت که حاوی ۵۵ تا ۶۰ در صد اکسید آلومینیم (AL2O3 )،۳۴ در صد اکسید آهن(Fe3o4)،۱۲ تا ۳۰ در صد هیدراتها و ۴ در صد اسید سیلیسیک(sio2)است،تهیه می کنند.

طرز تهیه آلومینیم: برای تهیه آلومینیم لازم است در مرحله اول از سنگ معدنی بوکسیت ،ترکیبات آهن و سیلیسیم را جدا کرد و اکسید آلومینیم را به دست آورد.برای این منظور بوکسیت را در سنگ شکن ها خرد و در کوره های دوار خشک می کنندو در آسیاب های ساچمه ای به صورت پودر درمی آورند.حال،پودر اکسید حاصل را با محصول سود سوزآور در آب،تحت فشاری معادل ۳۰ بار و دمای ۲۵ درجه سانتی گراد درون مخزنی که اتوکلاو نام دارد،حرارت می دهند. این عمل باعث می شود که آلومینیم با سود ترکیب شودو آلومنات سدیم  (Na3Alo2) را به وجود اورد. در این حالت ،آهن و سیلیسیوم در ظرف ته نشین می شود و قابل تفکیک است. پس از این مرحله،محتوی اتوکلاو را به درون فیلتر های تحت فشار هدایت می کنند و آلومینات سدیم را از مواد رسوبی تفکیک می نمایند..حال آلومینات سدیم را به درون دستگاه های به همزن هدایت می کنند . در اثر این عمل محلول به عوامل هیدرات آلومینیم و محلول سود سوزآور تفکیک می شود. ژس از این مرحله ،دستگاه جدا کننده ای سود سوزآور را ژس از تفکیک به مخزن اولیه وهیدرات آلومینیم را به کوره دوار می فرستد.

آب هیدرات آلومینیم در کوره دوار در دمای تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد آزاد می شودو اکسید آلومینیوم خالص (آلومین)به صورت پودر به دست می آید،آلومین حاصل را در حمام های الکترولیز در حالی که به آن کریولیت (فلورورسدیم و فلورورآلومینیم) افزوده اند احیا می کنند.افزودن کریولیت باعث می شود نقطه ذوب اکسید آلومینیم که در حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است،به ۹۰۰ تا۹۵۰  درجه سانتی گراد کاهش یابد.

افزودن کریولیت باعث می شود نقطه ذوب اکسید آلومینیم که در حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد است،به ۹۰۰ تا ۹۵۰ درجه سانتی گراد کاهش یابد.

برای احیای یک تن اکسید آلومینیم،۴ تا ۵ تن بوکسیت kwh17000  کار الکتریکی مورد نیاز است .برای این منظور،از جریانی به شدت  ۲۰۰۰۰تا  ۱۰۰۰۰۰ آمپر و اختلاف سطحی معادل ۴ تا ۶ ولت استفاده می شود.(در عمل باید چندین سلول را به طور سری مورد استفاده قرار داد تا بتوان به اختلاف سطح ۵۰۰ تا ۶۰۰ ولت کار کرد.)به همین دلیل بهتر است کارخانه های تهیه آلومینیم در مجاورت نیروگاه های برق ایجاد شوند. آلومینیمی که از حمام الکترولیز به دست می آید،به صورت مذاب است و دمایی حدود  ۱۰۰۰درجه سانتی گراد دارد. این مذاب را در قالب های فلزی می ریزند وپس از فرم گرفتن برای عملیات بعدی حمل می کنند.آلومینیم به دست آمده از حمام الکترولیز،آلومینیم تصفیه شده نام دارد و دارای درجه خلوص ۹۹ تا ۹٫۹۹ درصد است.

آلیاژهای آلومینیم

در اثر اضافه کردن عناصری مانند منیزیم،مس،سیلیسیم،روی،سرب و منگنز به آلومینیم،آلیاژهای متعددی از آلومینیم به دست می آید که ویژگی های متنوعی دارند.آلیاژهای آلومینیمی که امروزه تولید می شوند،دارای ویژگی هایی هستند که قبلا از فولادها انتظار می رفت.آلیاژهای آلومینیم را می توان در حالت سرد یا به صورت گرم تغییر فرم داد و آنها را ریخته گری و لحیم کاری یا جوشکاری کرد.در براده برداری از آنها به دلیل طول براده بلند،براده های سمج و متمایل به ماسیدن،باید سرعت برش را زیاد انتخاب کرد و از ابزار های برش دارای زاویه براده زیاداستفاده نمود.این ابزارها لازم است فضای کافی برای جمع شدن و هدایت براده ها نیز داشته باشند. با عملیات حرارتی می توان استحکام آلیاژهای آلومینیم را تا حد چشم گیری افزایش داد. از آن جا که اکسید آلومینیم در برابر خوردگی مقاوم تر از آلومینیم خالص و آلیاژهای آن است،در صنعت سطح قطعات آلومینیمی را به طور مصنوعی به کمک الکتریسیته اکسید می کنند؛این عمل را «الکسیر کردن»می گویند.قشر اکسیدی سرد حاصل از الکسیر کردن بقیه فلز را از تاثیر عوامل جوی و ایجاد خوردگی محفوظ  می دارد و دوام آن نیز افزایش می دهد.از روش های دیگری که برای افزایش مقاومت آلیاژهای آلومینیم در مقابل خوردگی به کار می رود .«پلاته کردن»است. در این روش می توان با پوشش نازکی از آلومینیم خالص یا آلیاژهای مس که در اثر نوردکاری گرم به سطح خارجی مصنوعات ساخته شده از آلیاژهای آلومینیم کشیده می شود ،دوام آنها در مقابل خوردگی افزایش داد .آلیا‍ژهای آلومینیم را می توان به دو گروه اصلی آلیاژهای خمیری و آلیاژهای ریختگی تقسیم کرد.