Alüminyum Nedir?

Alüminyum manyetik değildir ve mükemmel bir elektrik iletkenidir; ayrıca birçok farklı forma kolayca şekillendirilebilir, ışık yansıtmasının yanı sıra radyasyondan koruma ve korozyon direnci sağlar.

Alüminyum, adını güney Fransa'da keşfedildiği yerden alan boksit cevherinden elde edilir ve yerkabuğunun yaklaşık yüzde 8'ini oluşturur.

Yumuşak bir metaldir

Alüminyum (Kuzey Amerika İngilizcesinde de yaygın olarak anılır), sembolü Al ve atom numarası 13 olan bir elementtir. Alüminyum, dökülebilen, işlenebilen ve ekstrüde edilebilen yumuşak, sünek bir metaldir. Korozyon direnci ve hafifliği nedeniyle döküm, işleme ve ekstrüzyon uygulamaları onu birçok kullanım için uygun hale getirir. Ayrıca, termal ve elektriksel iletkenliği onu özellikle uygun hale getirir. Son olarak, manyetik olmayan bu element sadece bir kararlı izotopa sahiptir.

Yer kabuğunda en bol bulunan ikinci metal olan alüminyum, yakın zamanda ticari olarak önemli miktarlarda üretilmeye başlanmıştır. Alüminyum, hafiflik ve dayanıklılığın çok önemli olduğu ulaşım ve bina uygulamalarından, beyaz eşya ve mutfak aletleri gibi dayanıklı tüketim mallarına kadar, alüminyum kullanılarak milyonlarca farklı ürün üreten çok sayıda endüstride bulunabilir. Kilit bir ekonomik kaynak olarak küresel ekonomilerde önemli bir rol oynamaktadır.

Saf alüminyum doğada nadiren bulunur ve belirli özelliklere sahip alaşımlar oluşturmak için genellikle diğer elementlerle birleştirilmesi gerekir. Yaygın alaşım metalleri arasında bakır, magnezyum, manganez, silikon ve kalay bulunur; bu alaşımlar mukavemeti artırmanın yanı sıra kaynaklanabilirlik ve işlenebilirlik gibi diğer istenen özellikleri de eklemeye yardımcı olur.

Alüminyumun düşük yoğunluğu ve sertliği, onu olağanüstü gerilme mukavemeti ve kaynaklanabilirliğe sahip ideal bir hafif metal haline getirir ve oldukça sünektir; böylece boru veya açılar halinde şekillendirmek için uygun hale getirir. Alüminyum aynı zamanda iyi bir elektrik ve ısı iletkeni olarak işlev görür ve ikinci özelliği korozyona karşı anodize edilmiştir; ayrıca doğal yansıtıcı yapısı onu aydınlatma uygulamaları veya aynalar için uygun hale getirir.

İnsanoğlu yüzyıllardır alüminyum bileşiklerinden yararlanmıştır, ancak alüminyumun bir element olarak daha kolay erişilebilir hale gelmesi Sanayi Devrimi'ne kadar olmamıştır. Potas şapından (bir alüminyum potasyum sülfat bileşiği) oluşan alumen, uzun zamandır boya sabitleyici ve ilaç olarak kullanılmaktadır; adı Latince alumen (Latince'de alkali anlamına gelir) günümüzde diş macunu ve sabun üretiminde de yaygın olarak kullanılmaktadır; ancak aşırı konsantrasyonlar hücrelere zarar verebilir ve membran işlevini önemli ölçüde değiştirebilir.

Güçlü bir metaldir

Alüminyum mevcut en güçlü metallerden biridir ve inanılmaz bir güç/ağırlık oranının yanı sıra iyi hijyen özellikleri ve geri dönüşüm süreçleriyle daha sürdürülebilir çözümler sunar. Alüminyum ayrıca korozyona karşı direnç ve iletkenlik özelliklerine sahiptir, bu da onu diğer uygulamaların yanı sıra mutfak eşyaları ve sokak lambalarında popüler hale getirir.

Alüminyum hem yumuşak hem de sünektir, bu nedenle nispeten minimum çabayla kolayca karmaşık yapılara dönüştürülebilir. Ayrıca, kompakt yüzey oksit tabakası korozyona karşı koruma sağlar. Ayrıca, bu sıkıca bağlı tabaka alüminyumu suda çözünmez ancak havada kararlı hale getirir; ayrıca eritme-döküm yetenekleri, alüminyumu birçok kullanım için uygun, son derece hafif, toksik olmayan bir malzeme haline getirir.

Alüminyum genellikle çelikten daha zayıf olmasına rağmen, basınç altında eğilmeden veya bükülmeden önemli ölçüde kuvvet ve ağırlığa dayanabilir. Ancak ne yazık ki, yumuşak yapısı onu çelik muadiline göre göçüklere, eziklere ve çiziklere karşı daha hassas hale getirir.

Ticari uygulamalar için saf alüminyum 90 MPa gerilme mukavemetine sahiptir ve soğuk işlemle daha da güçlendirilebilir. Ayrıca, bakır, manganez, silikon ve demir gibi elementlerle belirli oranlarda alaşım haline getirilmesi sünekliğini daha da artırırken, işle sertleştirme alaşımları daha da güçlendirir.

Alüminyumun atom numarası 13'tür ve Dünya'da bolluk açısından oksijen ve silikonun ardından üçüncü sırada yer alır. Hiçbir zaman metalik formda doğal olarak oluşmamasına rağmen, alüminyumun kimyasal özellikleri su arıtma sistemlerinde kullanılan şap gibi bileşikler oluşturmasına izin verir. Danimarkalı fizikçi Hans Christian Orsted 1825 yılına kadar susuz alüminyum klorürü potasyumla reaksiyona sokarak saf olmayan bir form üretmeyi başaramadı; aynı yıl Friedrich Wohler saf alüminyum metali elde etmeyi başardı.

Hafif bir metaldir

Alüminyum, Dünya'da en bol bulunan elementlerden biridir ve hem kara kütlelerinde hem de su kütlelerinde kayalarda ve bitki örtüsünde doğal olarak bulunur. Alüminyum doğada hiçbir zaman saf halde bulunmamasına rağmen, oksijen ve diğer elementlerle kolayca birleşerek bileşikler oluşturduğundan, bu metali çok yumuşak, sünek, korozyona dayanıklı, hafif, elektrik iletkenliği en yüksek demir dışı metallerden biri haline getirerek ince levhalar ve folyolar üretmek için kullanılabilir.

Alüminyumun hafifliği ve sünekliği, hem yük taşıyan hem de taşımayan yapılarda kullanılabildiği için onu çok yönlü bir yapı malzemesi haline getirmektedir. Ayrıca, kalıplanabilirliği onu uçaklar, araba gövdeleri, dış cephe kaplamaları ve çatı kaplamaları, tencere ve tavalar gibi tüketici ürünleri için popüler olarak seçilmesini sağlar. Alüminyum alaşımları ayrıca belirli uygulamalar için özel olarak tasarlanmış benzersiz özellikler de sağlayabilir.

Alüminyum üretiminde tipik olarak Bayer prosesi kullanılır; burada ezilmiş boksit kayası kırılır ve üzerine su püskürtülerek kil ve silika parçacıkları giderilir, ardından fırınlanarak kurutulur ve alümina oluşturmak üzere soda külü ve ezilmiş kireç ile karıştırılır.

Boksit, alüminyum üretimi için bol ve uygun maliyetli bir hammaddedir, ancak eritme işlemi sera gazları salan enerji yoğun işlemler gerektirir. Bu nedenle, küresel izabe tesislerinin çoğu elektriğin bol olduğu ülkelerde yer almaktadır; birçok alüminyum izabe tesisi de verimliliği artırırken emisyonları azaltmak amacıyla süreçlerinde kullanmak üzere deniz suyunu yakalamak için göl kıyılarında inşa edilmiştir.

Alüminyum, periyodik tablonun 13. Grubunda yer alan gümüşi beyaz bir metal olup, kütle olarak yerkabuğunun üçte birini oluşturur ve oksijen ve silisyumdan sonra en bol bulunan üçüncü elementtir. Alüminyum doğal olarak saf halde metal olarak bulunmasına rağmen, varlığı genellikle boksit gibi mineralleri oluşturur. Alüminyum, küresel olarak en yaygın üç demir dışı metalden biri ve en bol bulunan üçüncü elementtir.

Korozyona dayanıklı bir metaldir

Alüminyum, endüstride arzu edilen birçok özelliğe ve uygulamaya sahiptir. Demirden üç kat daha hafiftir ve esnek, dayanıklı, korozyona dayanıklı, mıknatıslanmayan ve mükemmel elektrik iletkenliği özelliklerine sahipken daha yüksek mukavemet/ağırlık oranına sahiptir - ticari olarak mevcut en ucuz metallerden biri olduğundan bahsetmeye bile gerek yok! Alüminyumun çok yönlülüğü, diğer birçok şeyin yanı sıra kaplar, pişirme kapları, içecek kutuları, uçak gövdeleri ve otomobil gövdeleri için kullanılmasını sağlar.

Alüminyum metal düşman ortamlara maruz kaldığında korozyona uğrayabilir, hidrojen iyonları oksijen molekülleriyle reaksiyona girerek alüminyum oksit oluşturmak suretiyle sürece yardımcı olur. Ancak bu reaksiyon tersine çevrilebilir ve çözeltideki hidrojen konsantrasyonu belirli eşik seviyelerini aşmadığı sürece yüzey stabil kalacaktır; bu noktada çatlak korozyonu başlar ve alüminyum hidroksit çözeltiden çökelir ve kendi kendine korozyona başlar - çatlak korozyonu olarak bilinir.

Alüminyum, asidik, alkali ve klorür çözeltileri de dahil olmak üzere çeşitli çevresel koşullar altında korozyona maruz kalabilir. Korozyon genellikle yarıklarda veya çatlaklarda hızlı bir şekilde başlar ve elektrolit içinde çözünerek suda çözünebilen alüminyum hidroksit oluşturur; bu korozyon şekli özellikle yüksek klorür konsantrasyonlarına sahip deniz ortamlarında yaygındır.

Sürekli olarak güçlü asidik veya alkali ortamlara maruz kalan ürünlerde veya yüzeyleri çizildiğinde veya zedelendiğinde ve alttaki malzeme elektrolitlere maruz kaldığında tek tip korozyon meydana gelir; bu tür korozyon genellikle çukur korozyonuna veya pul pul dökülme korozyonuna (tanecikler arası bir korozyon formu) yol açar.

Alüminyum yerkabuğunda bol miktarda bulunur, ancak doğada hiçbir zaman tek başına görülmez. Bunun yerine, potasyum alüminyum sülfat (KAl(SO4)212H2O) ya da boksit olarak diğer elementlerle birlikte bulunur; boksit, topraktan çıkarılan alüminyum hidroksit ve oksit karışımlarını içeren kırmızımsı kahverengi kayalardır ve çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere saf alüminyuma rafine edilmeden önce Bayer işlemi kullanılarak işlenir.