Alüminyum Nedir?

Alüminyum, soda kutularından araba tamponlarına kadar uzanan ve tıbbi özellikler sunan, dünyanın en çok kullanılan demir dışı metallerinden biridir.

Madenden çıkarılan bir mineral olan boksit, alüminyum oksidin ana kaynağıdır. "Boksit eritme" olarak adlandırılan bu işlem, bu oksidi cevherinden çıkarır.

Doğal bir unsurdur

Alüminyum, içecek kutularından folyolara, mutfak gereçlerinden pencere çerçevelerine ve uçak bileşenlerine kadar çok sayıda üründe bulunan en bol elementlerden biridir. Alüminyumun yumuşaklığı, hafifliği, sünekliği, korozyon direnci ve toksik olmayan özellikleri onu ekonomik ve çok yönlü kılar - döküm veya işleme yoluyla karmaşık şekillere kolayca dönüştürülebilir; dövülebilirliği onu tüm metaller arasında ikinci sırada, sünekliği ise altıncı sırada yer alır; ayrıca diğer metallerden yeni alaşımlar oluşturarak çeşitli alaşımları kolayca birleştirme yeteneği, alüminyumu günümüzün en çok yönlü elementlerinden biri haline getirir!

Alüminyumun atom numarası 13'tür ve periyodik tablonun on üçüncü periyodunda bulunur. Üç değerlik elektronuna sahip geçiş sonrası bir metal olan alüminyum, kimyasal olarak oldukça reaktiftir ve ortam sıcaklığında katıdır; iletkenliği hem ısı hem de elektrik ihtiyaçlarını verimli bir şekilde karşılamasını sağlar; ayrıca korozyona karşı iyi bir yalıtkandır; saf alüminyum yumuşak ve gümüşi görünür ve yüzeyinde koruyucu oksit tabakaları oluşturmak için hava ile oksitlenmeye doğal olarak direnç gösterir.

Alüminyum, eski Mısır ve Mezopotamya'da keşfedildiğinden beri var olmuş, boyalarda ve parlatma maddelerinde renk arttırmak için kullanılmıştır. Yaşlı Pliny, MS 2 gibi erken bir tarihte ansiklopedisinde kullanımından bahsetmiştir.

Alüminyum bilim insanları tarafından uzun zamandır bilinmesine rağmen, kitlesel olarak çıkarılması 1800'lü yıllara kadar başlamamıştır. Hans Christian Oersted, 1825 yılında elektroliz kullanarak potasyum alüminyum sülfat çözeltisini elektrolize ederek küçük miktarlarda üretti; Humphrey Davy başlangıçta bu yeni elemente "alumium" adını verdi, daha sonra bunu alüminyum olarak değiştirdi; sonunda 1925 yılında Amerikan Kimya Derneği bu metal için bu adı resmen kabul etti.

Alüminyum doğal olarak bir element olarak bulunmaz, bunun yerine minerallerde ve kayalarda diğer elementlere bağlı olarak bulunabilir, örneğin bunun için çıkarılan boksit cevheri gibi. Saf alüminyum doğada kullanılamayacak kadar reaktiftir ancak oksijen ve yerkabuğunda bulunan diğer elementlerle kolayca birleşebilir.

Bu bir metal

Atom numarası 13 olan alüminyum, Dünya'da en çok bulunan üç elementten biridir. Düşük yoğunluğu ve mükemmel mekanik ve korozyon direnci özellikleriyle alüminyum, hem endüstriyel olarak hem de araçlar, trenler ve uçaklar gibi ev ürünlerinin veya ev eşyalarının bir parçası olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Oksijenle reaksiyona girerek alümina bileşiğini oluşturduğundan saf alüminyumun doğada bulunması zordur, bu nedenle alüminyumun çıkarılması için boksitin topraktan çıkarılması ve boksit kırıcılarla işlenmesi, ardından kil ve silika ile karıştırılarak bir fırında ısıtılması ve son olarak çeşitli ürünler için hammadde görevi gören erimiş alüminyum oksit oluşturmak üzere filtrelenmesi gerekir.

Aluminar'dan yeniden biçimlendirilen saf alüminyum daha sonra üretilebilir. Bu form hiçbir alaşım elementi ve düşük seviyede kirletici madde içermez; kaplanmış alüminyum da dahil olmak üzere çok sayıda alaşımda bulunabilir. Saf alüminyum, gıda ambalajı ve pişirme gereçlerinde önemli bir bileşendir ve hafif mukavemet özellikleri nedeniyle otomobil ve havacılık endüstrileri tarafından da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Her biri belirli endüstri gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanmış 100 kadar farklı alüminyum alaşımı mevcuttur. Bunlar ısıl işlem görmüş ve kaynaklanabilir alaşımlardan, ısıl işlem süreçleri, kaynak uygulamaları veya ısıl işlemsiz yöntemlere kadar çeşitlilik gösterir; hepsi bu şekilde işlenmiş boksit olarak başlar ve sonunda yüksek sıcaklıklara dayanabilen daha güçlü alaşımlar oluşturmak için silikon ve magnezyum elementleri içerir; bunlar arasında genellikle ticari uçak üretiminde bulunan 6xxx ve 7xxx bulunur.

Alüminyum, ulaşım, inşaat, yapı, imalat ve havacılık alanlarında uygulamaları olan inanılmaz derecede esnek bir metaldir. Alüminyumun çalışma kolaylığı, korozyon direnci ve hafiflik özellikleri, yakıt tüketimini ve karbon emisyonlarını azaltmak için araç kullanımında mükemmel olmasını sağlar; içecek / gıda ambalajı kullanımları arasında pencere kaplama çatı kaplama malzemeleri bulunurken, hafif özellikleri de onu havacılık ve uzay bileşenleri üretimi için uygun hale getirir.

Bu bir alaşımdır

Alüminyum, alaşımlar oluşturmak için diğer elementlerle birleştirilebilen bir elementtir ve bu alaşımlar, soda kutuları ve uçaklardan arabalara ve soda kutularına kadar modern yaşamın ayrılmaz bir parçasıdır. Alüminyumun yumuşak dokusu ve mukavemet eksikliği onu bazı uygulamalar için uygunsuz kılar; ancak diğer metallerle alaşımlandığında çok daha güçlü hale gelir. Bu tür alaşımlardan biri olan 7075, çeliğe kıyasla güç/ağırlık oranı nedeniyle askeri araçlar arasında popülerdir; ayrıca üstün yorulma direnci ve işlenebilirlik sağlar ve bu da onu mükemmel bir seçim haline getirir. Ayrıca 6000 serisi gibi diğer alüminyum alaşımları da inanılmaz mukavemet/korozyon direnci özelliklerine sahiptir.

Alüminyum üretim sürecinin bir parçası olarak, safsızlıkların önce boksit hammaddesinden çözündürmek için kimyasal çözeltiler kullanılarak uzaklaştırılması gerekir. Bu adım gerçekleştikten sonra, alüminyum ayrıştırılabilir ve bir fırında eritilebilir, bu da daha sonra kullanılmak üzere haddeleme, ekstrüzyon veya döküm yoluyla tabakalar halinde daha fazla işlenebilen bir külçe ile sonuçlanabilir.

Alaşımlar soğuk işleme, alaşımlama ve ısıl işlem yoluyla güçlendirilebilir. Bir alaşımın mukavemetini, döküm özelliklerini ve korozyon direncini artırmak için silikon ve magnezyum gibi katkı maddeleri eklenebilir.

Tüm işlenmiş alüminyum alaşımları, mevcut alaşım elementlerine ve miktarlarına göre sınıflandırılabilir. Tanımlama numaralarının ilk rakamı alaşım ailesini tanımlarken, son ikisi safsızlık içeriğini gösterir. Ayrıca, kullanılan ana alaşım elementlerine ve miktarlarına göre daha da alt bölümlere ayrılabilirler ve daha sonra kullanılan bu elementlerin derecelerine göre daha da alt bölümlere ayrılabilirler.

Alüminyumun düşük özgül ağırlığı, onu diğer metallerin çoğundan hacim olarak önemli ölçüde daha hafif hale getirerek diğerlerine kıyasla kullanımını ve taşınmasını çok daha basit ve ucuz hale getirir. Ayrıca, elektrik iletkenliği ve atmosferik korozyona ve aşınmaya karşı mükemmel direnci sayesinde otomobiller, uçaklar ve yüksek katlı inşaat projeleri gibi birçok endüstriyel uygulamaya sahiptir.

Bu bir atık üründür

Alüminyum, binalarda, dayanıklı tüketim mallarında (buzdolapları ve pişirme kapları gibi), elektrik iletkenlerinde ve yapı malzemesi uygulamalarında bulunan son derece kullanışlı bir malzemedir. Alüminyumun çok yönlülüğü yaygın kullanımını mümkün kılmaktadır: inşaat malzemelerinde, dayanıklı tüketim mallarında (buzdolapları ve pişirme kapları gibi), elektrik iletkenlerinde ve belirli uygulamalara yönelik özelliklerini geliştirmek için genellikle orta miktarda diğer metaller ve silikon eklenir; alüminyum uçak yapımında ve otomobiller, bisikletler ve uçaklar dahil olmak üzere ağırlığı azaltmak için araçlarda bile kullanılmıştır. Ayrıca gıda kaplarının yanı sıra yiyecek ve içecek ambalajlarında ve özelliklerini kullanan folyo kaplarda da bulunabilir.

Alüminyumun diğer metallerle bir araya geldiği karışımlardan oluşan alüminyum alaşımları, çelik ve bakır gibi metallere kıyasla daha kolay şekillendirilebilmelerinin yanı sıra güçleri, sertlikleri ve dayanıklılıkları nedeniyle sıklıkla kullanılmaktadır. Bu faydaları nedeniyle alüminyum, soda kutuları gibi hafif ambalaj gerektiren ürünlerde cazip bir malzemedir.

Alüminyum üretimi, boksit cevherinin çıkarılmasını ve alüminyum yapmak için eritilmeden önce alümina üretmek üzere rafine edilmesini içeren karmaşık bir süreci içerir. Boksit madenciliği çok kirletici olabilir ve önemli miktarda atık yaratabilir; ayrıca, boksitin enerji yoğun bir şekilde işlenmesi barajların yıkılmasına neden olarak canlı nehirlere zehirli kırmızı çamur bırakabilir ve bu da yayılmayla sonuçlanabilir.

Alüminyum en saf haliyle doğal olarak oluşmasa da, Dünya'nın kabuğunda çeşitli şekillerde bulunur ve kütlesinin yaklaşık 8%'sini oluşturur. Bununla birlikte, yüksek reaktif özellikleri nedeniyle, oksijen ile kolayca bağlandığı için saf formları kolayca bulunamaz.

Alüminyum, su çözeltilerinde hekzaku katyonu Al3+ olarak bulunur ve asidik çözeltiler tarafından alüminyum hidroksit, Al(OH)3 oluşturmak üzere çözülebilirken, alkali çözeltilerde aluminar minerali olarak çökeldiği pH = 10'a kadar çözünür kalır.

Aluminar, birincil alüminyum ergitme endüstrisinin tehlikeli bir yan ürünüdür ve alüminyum ergitme tesislerinde geride kalan yan duvar karbonu ve silisyum karbür blokları, alt refrakter, pota astarı sökme işlemlerinden arta kalan yalıtım malzemeleri gibi tüm hücre astarı malzemelerinden oluşur. Uygun şekilde bertaraf edilmesi, günümüzde küresel birincil alüminyum izabe tesislerinin karşılaştığı en büyük çevresel zorluklardan biri olmaya devam etmektedir.