Aliuminis (Al) yra lengvas, sidabriškai baltas metalas, trečias pagal gausumą elementas Žemės plutoje, nusileisdamas tik deguoniui ir siliciui. Tačiau dėl didelio cheminio reaktyvumo jis gamtoje niekada neatsiranda gryno metalo pavidalu. Vietoj to, jis randamas junginiuose, daugiausia boksito rūdoje – hidratuotų aliuminio oksidų mišinyje, įskaitant gibsitą (Al(OH)₃), bemitą (AlO(OH)₃) ir diasporą.
Rafinavimo procesas dviem etapais
Kelionė nuo neapdoroto boksito ikididelio grynumo aliuminis apimadu skirtingi pramoniniai procesai.
Pirmasis etapas yra Bayerio procesas, sukurtas 1888 m. Susmulkintas boksitas sumaišomas su karštu natrio hidroksido tirpalu esant slėgiui, ištirpinant aliuminio turinčius mineralus ir paliekant priemaišas, tokias kaip geležies oksidai ir silicio dioksidas. Gautas natrio aliuminato tirpalas filtruojamas, kad būtų pašalintos raudonojo dumblo liekanos, į jį įberiama aliuminio hidroksido kristalų ir kalcinuojamas maždaug 1100 °C temperatūroje, kad būtų gautas grynas baltas aliuminio oksidas arba aliuminio oksidas (Al₂O₃). Šiuo metodu dabar pagaminama daugiau nei 90 % pasaulyje pagaminamo aliuminio oksido.
Antrasis etapas yra Hall Héroult procesas. Aliuminio oksido lydymosi temperatūra viršija 2000 °C, todėl tiesioginė elektrolizė nepraktiška. Sprendimas – ištirpinti Al₂O₃ išlydytame kriolite (Na₃AlF₆), kuris sumažina darbinę temperatūrą iki maždaug 950–1000 °C. Tada per mišinį praleidžiama elektros srovė. Išlydytas aliuminis kaupiasi apačioje (katode), o deguonis jungiasi su anglies anodais ir sudaro CO₂. Šis elektrolizės metodas išlieka vieninteliu pramoniniu pirminio aliuminio gamybos procesu, kurio metu gaunamas 99,5–99,8 % grynumo metalas.
Kokius elementus sudaro aliuminis?
Grynas aliuminis sudarytas tik iš elemento Al, kurio atominis skaičius yra 13, o atominis svoris – maždaug 26,98 g/mol. Komercinio grynumo aliuminis (98,8–99,7 % Al) turi nedidelius geležies ir silicio pėdsakus kaip natūralias priemaišas. Tačiau daugumaprogramos priklauso nuo aliuminio lydinių, kur specialiai pridedami konkretūs elementai, siekiant pritaikyti mechanines savybes.
Konstrukcijoms 6000 serijoje (pvz., 6061) kaip pagrindiniai legiruojantys elementai naudojamas magnis ir silicis, paprastai 0,8–1,2 % Mg ir 0,400–0,8 % Si. Šis lydinys pasižymi puikiu vidutinio stiprumo, gero suvirinamumo ir puikaus apdirbamumo balansu.
Dėl didelio stiprumo reikalavimų 7000 serijoje (pvz., 7075) pagrindiniai legiruojantys elementai yra cinkas ir varis, o Zn kiekis sudaro maždaug 5,16–0,1 %, o Cu – 1,2–2,0 %. 7075 serijos T6 grūdinimo stipris yra beveik dvigubai didesnis nei 6061-T6, todėl tai yra medžiaga, kurią galima pasirinkti aviacijos ir kosmoso pramonei bei didelio našumo konstrukciniams komponentams.
Komerciniuose lydiniuose taip pat dažnai aptinkami chromo, mangano ir titano pėdsakai, kurių kiekvienas atlieka svarbų vaidmenį grūdelių smulkinimui ir atsparumui korozijai. Norint pasirinkti tinkamą medžiagą konkretiems apdirbimo ar gamybos reikalavimams, būtina suprasti tikslią kiekvieno lydinio elementinę sudėtį.
Įrašo laikas: 2026 m. gegužės 13 d.