Aluminij je element iz periodnega sistema, ki je znan iz šolskega kemijskega tečaja. V večini spojin ima trivalent, toda pri visokih temperaturah doseže določeno stopnjo oksidacije. Ena izmed njenih najpomembnejših spojin je aluminijev oksid .
Glavne značilnosti aluminija
Aluminij je srebrna kovina s specifično težo 2, 7 x 10 3 kg / m3 in gostoto 2, 7 g / cm3. Lahka in plastična, dobra kot prevodnik električne energije, ker je toplotna prevodnost aluminija precej visoka - 180 kcal / m * h * toča (naveden je koeficient toplotne prevodnosti). Toplotna prevodnost aluminija je petkrat višja kot pri surovem železu in železu trikrat.
Zaradi svoje sestave se ta kovina zlahka razvalja v tanko ploščo ali vleče v žico. V stiku z zrakom se na površini tvori oksidni film (aluminijev oksid), ki je zaščita pred oksidacijo in zagotavlja visoke protikorozijske lastnosti . Tanek aluminij, na primer folija ali prah te kovine, takoj opekne, če se segreje na visoke temperature in postane aluminijev oksid.
Kovina ni posebej odporna na agresivne kisline. Na primer, lahko se raztopi v žveplovi ali klorovodikovi kislini, tudi če so razredčeni, zlasti če se segrejejo. Vendar se zaradi oksidnega filma ne raztopi niti v razredčeni niti v koncentrirani in hkrati hladni dušikovi kislini. Vodne alkalne raztopine imajo določen učinek na kovinsko - oksidno plast, ki se raztopi, in nastanejo soli, ki vsebujejo to kovino v sestavi anion - aluminatov.
Znano je, da je aluminij najpogostejši kovinski material v naravi, vendar je prvič v svoji čisti obliki mogoče, da ga je znanstvenik-fizik iz Danske H. Oersted dobil že leta 1925 v 19. stoletju. Ta kovina je tretja najbolj razširjena narava med elementi in je vodilna med kovinami. 8, 8% aluminija vsebuje zemeljsko skorjo. Ugotovljeno je bilo v sestavi sljude, glinenice, gline in mineralov.
Proizvodnja in uporaba aluminija
Proizvodni proces je zelo energetsko intenziven, zato je bil prvi veliki obrat v naši državi zgrajen in lansiran v XX. Stoletju. Glavna surovina za proizvodnjo te kovine je aluminijev oksid. Da bi ga dobili, potrebujete minerale, ki vsebujejo aluminij ali boksit, očiščeni nečistoč. Nato elektrolitsko tali naravni ali umetno pridobljen kriolit pri temperaturi pod 1000 ºС. Nato začnite dodajati malo aluminijevega oksida in sorodne snovi, potrebne za izboljšanje kakovosti kovine. V procesu se oksid začne razgraditi in aluminij se sprosti. Čistost proizvedene kovine je 99, 7% in več.
Ta element se je uveljavil v proizvodnji hrane kot folija in jedilni pribor, v gradbeništvu pa se uporablja v svojih zlitinah z drugimi kovinami, v letalstvu, v elektrotehniki kot nadomestek za bakrene kable, kot zlitinski dodatek v metalurgiji, aluminotermiji in drugih industrijah.
Kakšno je tališče kovin?
Temperatura taljenja kovin je temperatura segrevanja kovine, pri kateri se začne proces prehoda iz začetnega stanja v drugega, to je proces, ki je nasproten kristalizaciji (strjevanju), vendar neločljivo povezan z njim.
Torej, da se stopi kovina segreva od zunaj do temperature taljenja in se še naprej segreva, da bi premagala mejo faznega prehoda. Končni rezultat je, da indeks temperature taljenja pomeni temperaturo, pri kateri je kovina v faznem ravnovesju, to je med tekočino in trdno snov. Z drugimi besedami, obstaja istočasno, tako v tej kot v drugi državi. In za taljenje ga morate segrevati več kot mejno temperaturo, tako da gre proces v pravo smer.
Vredno je reči, da je samo za čiste sestavke temperatura taljenja stalna. Če kovina vsebuje nečistoče, bo premaknila mejo faznega prehoda in bo zato tališče drugačno. To je mogoče pojasniti z dejstvom, da ima sestava z nečistočami drugačno kristalno strukturo, v kateri atomi medsebojno vplivajo drugače. Na podlagi tega načela lahko kovine razdelimo na:
- enostavno taljenje, na primer živo srebro in galij (temperatura taljenja do 600 ° C)
- srednje taljenje je aluminij in baker (600-1600 ° С)
- ognjevzdržni - molibden, volfram (več kot 1600 ° C).
Poznavanje indeksa tališča je potrebno pri izdelavi zlitin za pravilen izračun njihovih parametrov in pri delovanju izdelkov iz njih, saj ta indikator določa omejitve njihove uporabe. Fiziki so že zdavnaj znanstveno zmanjšali te podatke v eno tabelo. Obstajajo tabele temperatur taljenja obeh kovin in njihovih zlitin.
Tališče aluminija
Taljenje je proces predelave kovin, običajno v posebnih pečeh za izdelavo zlitine želene kakovosti v tekočem stanju. Kot je navedeno zgoraj, aluminij spada med srednje topne kovine in se tali, ko se segreje na 660ºС. Pri izdelavi kovinskih izdelkov tališče vpliva na izbiro talilne peči ali enote in v skladu s tem na ognjeodporne oblike, ki se uporabljajo za litje.
Navedena temperatura se nanaša na proces taljenja čistega aluminija. Ker se v čisti obliki uporablja manj pogosto, in vnos nečistoč v njegovo sestavo spremeni tališče. Aluminijeve zlitine so narejene tako, da lahko spremenijo katerokoli od svojih lastnosti, na primer za povečanje trdnosti ali toplotne odpornosti . Kot uporabljeni dodatki:
- cink
- bakra
- magnezija
- silicija
- mangana.
Dodajanje nečistoč pomeni zmanjšanje električne prevodnosti, poslabšanje ali izboljšanje korozijskih lastnosti, povečanje relativne gostote.
Običajno dodajanje drugih elementov kovine povzroči padec tališča zlitine, vendar ne vedno. Na primer, dodajanje bakra v količini 5, 7% vodi do zmanjšanja tališča na 548ºС. Nastala zlitina se imenuje duraluminij, podvržena pa je nadaljnjemu toplotnemu utrjevanju. In aluminijeve magnezijeve spojine se talijo pri temperaturi 700 - 750 ºС.
Med postopkom taljenja je potreben strog nadzor temperature taline, pa tudi prisotnost plinov v sestavi, ki se odkrijejo s procesnimi vzorci ali z vakuumsko ekstrakcijo. V končni fazi proizvodnje aluminijevih zlitin se spremenijo.