Aluminium (Al) to lekki, srebrzystobiały metal, który zajmuje trzecie miejsce pod względem liczebności pierwiastków w skorupie ziemskiej, zaraz po tlenie i krzemie. Jednak ze względu na wysoką reaktywność chemiczną nigdy nie występuje naturalnie w czystej postaci metalicznej. Występuje w związkach, głównie w rudzie boksytu, mieszaninie uwodnionych tlenków glinu, w tym gibbsytu (Al(OH)₃), bemitu (AlO(OH)) i diasporu.
Proces rafinacji w dwóch etapach
Droga od surowego boksytu doaluminium o wysokiej czystości obejmujedwa odrębne procesy przemysłowe.
Pierwszym etapem jest proces Bayera, opracowany w 1888 roku. Pokruszony boksyt miesza się z gorącym roztworem wodorotlenku sodu pod ciśnieniem, co rozpuszcza minerały zawierające aluminium, pozostawiając zanieczyszczenia, takie jak tlenki żelaza i krzemionkę. Powstały roztwór glinianu sodu jest następnie filtrowany w celu usunięcia pozostałości czerwonego szlamu, zaszczepiany kryształami wodorotlenku glinu i kalcynowany w temperaturze około 1100°C, aby uzyskać czysty biały tlenek glinu, czyli tlenek glinu (Al₂O₃). Ponad 90% światowego tlenku glinu jest obecnie produkowane tą metodą.
Etap drugi to proces Halla-Héroulta. Tlenek glinu ma temperaturę topnienia powyżej 2000°C, co sprawia, że bezpośrednia elektroliza jest niepraktyczna. Rozwiązaniem jest rozpuszczenie Al₂O₃ w stopionym kriolicie (Na₃AlF₆), co obniża temperaturę pracy do około 950–1000°C. Następnie przez mieszaninę przepuszcza się prąd elektryczny. Stopione aluminium gromadzi się na dnie (katodzie), podczas gdy tlen łączy się z anodami węglowymi, tworząc CO₂. Ta metoda elektrolityczna pozostaje jedyną przemysłową metodą produkcji aluminium pierwotnego, dając metal o czystości 99,5–99,8%.
Jakie pierwiastki zawiera aluminium?
Czysty glin składa się wyłącznie z pierwiastka Al o liczbie atomowej 13 i masie atomowej około 26,98 g/mol. Aluminium o czystości przemysłowej (98,8–99,7% Al) zawiera śladowe ilości żelaza i krzemu jako naturalne zanieczyszczenia. Jednak większośćzastosowania opierają się na stopach aluminium, gdzie celowo dodawane są określone elementy w celu dostosowania właściwości mechanicznych.
Do zastosowań konstrukcyjnych seria 6000 (np. 6061) wykorzystuje magnez i krzem jako główne składniki stopowe, zazwyczaj 0,8–1,2% Mg i 0,400–0,8% Si. Stop ten oferuje doskonałą równowagę między umiarkowaną wytrzymałością, dobrą spawalnością i doskonałą obrabialnością.
W przypadku wymagań wysokiej wytrzymałości, seria 7000 (np. 7075) zawiera cynk i miedź jako główne składniki stopowe, z zawartością około 5,16–0,1% Zn i 1,2–2,0% Cu. Stop T6 stali 7075 zapewnia prawie dwukrotnie większą wytrzymałość na rozciąganie niż 6061-T6, co czyni go materiałem preferowanym do produkcji elementów konstrukcyjnych o wysokiej wydajności i przeznaczonych do zastosowań w przemyśle lotniczym.
Śladowe ilości chromu, manganu i tytanu są również powszechnie obecne w stopach komercyjnych, z których każdy odgrywa rolę w rozdrobnieniu ziarna i odporności na korozję. Zrozumienie dokładnego składu pierwiastkowego każdego stopu jest kluczowe dla doboru odpowiedniego materiału do konkretnych wymagań obróbki lub wytwarzania.
Czas publikacji: 13 maja 2026 r.