Hvad er aluminium (eller alumin)?

Aluminium er måske et af de mest udbredte ikke-jernholdige metaller, men du er sandsynligvis ikke kommet i direkte kontakt med rent aluminium på grund af dets reaktivitet med ilt og på grund af dets naturlige forekomst i metallisk form.

Amerikaneren Charles Martin Hall og franskmanden Paul Heroults opdagelse af Hall-Heroult-processen i 1886 gjorde det muligt at udvinde blødt og let sølvfarvet metal fra malmen bauxit ved hjælp af denne bløde udvindingsmetode og gav dermed folk adgang til at se, hvordan det ser ud!

Oprindelse

Aluminium, med atomnummer 13, er et relativt sjældent grundstof og findes næsten aldrig rent i naturen, hvor det typisk optræder som oxider eller silikater, der skal bearbejdes for at opnå metalform. I første omgang var forskerne ikke klar over, at alun (kaliumaluminiumsulfat), der ofte bruges som et sammentrækkende middel i medicin, faktisk bestod af ukendte metalforbindelser. Oersted opdagede aluminiummetal ved at reducere alumina (aluminiumoxid) med kaliumamalgam i 1825, og den britiske kemiker Humphry Davy opfandt senere navnet alumium for det, ligesom kalium og natrium. Men det var først, da kommerciel produktion blev mulig i slutningen af 1800-tallet, at folk faktisk begyndte at bruge det nye navn i vid udstrækning.

Til at begynde med var dette nye metal så sjældent og dyrt, at kun få mennesker brugte det. I begyndelsen af 1900-tallet var det imidlertid blevet verdens mest udbredte ikke-jernholdige metal. Da det både er stærkt og let, er det perfekt til indpakning af mad og drikke eller til at bygge transportmidler som biler, fly og cykler.

I modsætning til andre metaller er aluminium ugiftigt og ikke-magnetisk samt korrosionsbestandigt og gnistfrit, hvilket gør det til et fremragende valg til elektriske ledere. Desuden er det genanvendeligt, hvilket gør det populært hos producenter, der fremstiller produkter som f.eks. drikkedunke eller biler.

På grund af sin lethed og holdbarhed bruges aluminium i alt fra køkkengrej og bageredskaber til konstruktion af vinduer og døre, industrielle anvendelser, bilkarosserier og flyvinger samt folie- og malingsproduktion. Aluminiums lave pris gør det til et vigtigt materiale i moderne økonomier; dets blødhed kan afhjælpes ved at hærde aluminium ved hjælp af en aluminiseringsproces; dette kan øge holdbarheden betydeligt.

Ejendomme

Aluminium (Al) er et let sølvfarvet metal med fremragende fysiske og kemiske egenskaber, herunder overlegen styrke i forhold til vægt og korrosionsbestandighed. Takket være disse egenskaber er aluminium blevet det mest anvendte ikke-jernholdige metal og genanvendelige metal i det hele taget. Desuden giver den unikke atomare struktur af FCC metallet forskellige unikke fysiske og kemiske egenskaber.

Aluminium kommer fra to primære kilder. Bauxitmalm er kilden til omkring 99% af verdens aluminiumsproduktion og danner rødbrune mineralforekomster, der består af forskellige jernoxidmineraler, som udvindes og forarbejdes for at skabe aluminiumoxid, den primære form for råaluminium.

Aluminiumoxid (korund) er en naturligt forekommende forbindelse af aluminium og ilt med et smeltepunkt på ca. 1.500 °C. Når det er til stede i opløsning som Al3+ hexaaqua-kationioner, kan det fungere som proton-donorer og gradvist hydrolyseres, indtil det danner aluminat eller aluminiumoxid (Al(OH)3), som udfældes af vand, når hydrolysen har fundet sted, hvilket hjælper med at klargøre vand gennem det, der er kendt som "aluminiumoxidraffinering".

Slibning af aluminiumoxid til en ekstremt fin partikelstørrelse giver det flere anvendelsesmuligheder som slibemiddel. Det kan bruges til at fjerne rust fra ståloverflader, slibe og polere metaller, filtrere drikkevandsproduktion til forbrugsformål, flokkulere spildevandsrensningsanlæg som flokkuleringsmiddel og producere kemikalier som natriumhydroxid eller ethylalkohol til fremstillingsprocesser.

Aluminium og dets legeringer har en overlegen elektrisk og termisk ledningsevne samt et enestående forhold mellem styrke og vægt og korrosionsbestandighed, hvilket gør det velegnet til fremstilling af komplekse former. Den stærkt reflekterende overflade gør poleret aluminium til et fremragende materiale til folieindpakning af mad- og drikkevaredåser.

Aluminium har en lav massefylde, der er 2,5 gange mindre end stål, hvilket gør det til et fremragende materiale til transport og bygningskonstruktion. Aluminiums meget duktile natur gør det også muligt at forme det til tynde plader til konstruktionsformål og øge dets trækstyrke yderligere ved at tilsætte små mængder magnesium eller silicium.

Anvendelser

Aluminium findes i mange forbrugerprodukter, bl.a. køkkengrej og drikkedunke, biler, fly og byggematerialer. Aluminium har mange gode egenskaber som f.eks. evnen til at modstå korrosion og dets lette vægt; det er ugiftigt og kan genbruges uden at miste sine naturlige egenskaber; det har en god elektrisk ledningsevne og kan formes i forskellige former; det er også ugiftigt og kan genbruges uden at miste sin integritet som elektrisk leder, så det nemt kan formes i forskellige former.

Der findes over 100 typer aluminiumslegeringer på markedet i dag, hver især skræddersyet til specifikke anvendelser. Alle begynder som bauxit, der udvindes og forarbejdes til pulverformigt materiale kaldet alumina gennem knusning, overhældning med vand og ovntørringsprocesser, der fjerner urenheder som ler og silica; det efterlader pulverformigt materiale kendt som alumina, der derefter kan raffineres yderligere gennem filtre og processer for at producere stærkere metallegeringer.

Aluminiums evne til at danne legeringer gør det muligt for producenterne at fremstille en lang række produkter. Legeringer har også et bedre forhold mellem styrke og vægt end rene metaller, hvilket gør dem velegnede til konstruktioner, der skal bære tunge belastninger som f.eks. fly eller køretøjer.

Alun er en af de mest essentielle aluminiumforbindelser og består af dobbeltsalte med formlen MAL(SO4)2 *12H2O, hvor M er en enkeltladet kation som K+. Deres navn stammer fra det latinske alumen (mineralformen), og selvom kaliumalun (KAl(SO4)2 *12H2O) er det mest almindelige, kan man også finde andre varianter, der indeholder natrium-, gallium-, indium-, cæsium- eller ammoniumioner.

Aluminiumoxid kan kombineres med sulfater for at producere alun, som derefter bruges i vid udstrækning som blegemidler og overfladebehandlingskemikalier i papirproduktion, samtidig med at det tjener til at rense drikkevand ved at binde sig til uklare ioner, der bidrager til uklarhed.

Aluminiums modstandsdygtighed over for korrosion og høje ledningsevne gør det ideelt til brug i elektriske systemer, ofte som en økonomisk erstatning for kobber i højspændingsledninger og transformere. Korrekt design og installationsteknikker skal overholdes for sikker og pålidelig drift; aluminium kan også bruges til at lave sputtermål til tyndfilmsaflejring på brændselsceller, displays, LED'er, fotovoltaiske enheder eller fotovoltaiske celler.

Anvendelser

Aluminium (eller alumin) er et meget tilpasningsdygtigt metal, der kan kombineres med forskellige elementer for at producere mange nyttige stoffer. Aluminium har anvendelser inden for mange områder - rumfart, medicin, fødevareemballage, keramik, bilkonstruktion og meget mere! Med sit høje styrke/vægt-forhold og lette bearbejdning til komplekse former har det længe været brugt i strømkabler som isolationsmateriale.

Naturen leverer aluminiumsulfat som et uopløseligt mineral kendt som "alumen". Alun, dobbeltsalte af MAl(SO4)2 * 12H2O, hvor M er et af natrium, kalium, rubidium, cæsium eller lithium, kan også findes i jord og bruges ofte til at rense vand som rensemidler, mens de renser tekstiler og fjerner pletter, ud over at de er i stand til at reducere aldehyder og ketoner uorganisk.

Legering af aluminium med andre metaller gør alumin meget stærkere og øger både dets trækstyrke og flydespænding samt korrosionsbestandighed. Alumin er især nyttigt i kolde miljøer, fordi dets modstandsdygtighed over for korrosion ved lave temperaturer gør det velegnet til kryogene anvendelser.

Rent aluminium er svagt, men kan styrkes gennem forskellige koldbearbejdnings- og varmebehandlingsprocesser, mens legeringer, der indeholder kobber, magnesium og silicium, øger både dets trækstyrke og flydespænding for at gøre det mere bearbejdeligt.

6000-serien af aluminiumslegeringer, der indeholder magnesium og silicium som primære legeringselementer, udmærker sig ved deres fremragende bearbejdelighed og overlegne styrke. Disse egenskaber gør legeringer i 7000-serien særligt fordelagtige til fly-, bil- og byggekomponenter, der vil blive udsat for atmosfærisk korrosion. Selv om de er sværere at bearbejde, giver deres fremragende duktilitet et fremragende styrke/vægt-forhold. De er korrosionsbestandige og formbare, hvilket gør dem til det ideelle materiale til brug i motorblokke og andre dele, der skal aflede varme effektivt. Disse materialer kaldes også konstruktionsaluminium og kan ekstruderes i tilpassede former til produktions- og byggeformål.