Alumiinium (Al) on kerge, hõbevalge metall, mis on Maa koorikus arvukuselt kolmas element, jäädes alla vaid hapnikule ja ränile. Oma kõrge keemilise reaktsioonivõime tõttu ei esine see aga kunagi looduslikult puhtal metallilisel kujul. Selle asemel leidub seda ühendites, peamiselt boksiidimaagis, mis on hüdreeritud alumiiniumoksiidide segu, sealhulgas gibsiit (Al(OH)₃), böhmiit (AlO(OH)₃) ja diaspoor.
Rafineerimisprotsess kahes etapis
Teekond toorboksiidist kunikõrge puhtusastmega alumiinium hõlmabkaks täiesti erinevat tööstusprotsessi.
Esimene etapp on Bayeri protsess, mis töötati välja 1888. aastal. Purustatud boksiit segatakse rõhu all kuuma naatriumhüdroksiidi lahusega, lahustades alumiiniumi sisaldavad mineraalid, jättes alles lisandid nagu raudoksiidid ja ränidioksiid. Saadud naatriumaluminaadi lahus filtreeritakse seejärel punase muda jääkide eemaldamiseks, külvatakse alumiiniumhüdroksiidi kristallidega ja kaltsineeritakse umbes 1100 °C juures, et saada puhast valget alumiiniumoksiidi ehk alumiiniumoksiidi (Al₂O₃). Üle 90% maailma alumiiniumoksiidist toodetakse nüüd selle meetodi abil.
Teine etapp on Halli Héroulti protsess. Alumiiniumoksiidi sulamistemperatuur on üle 2000 °C, mis muudab otsese elektrolüüsi ebapraktiliseks. Lahendus seisneb Al₂O₃ lahustamises sulas krüoliidis (Na₃AlF₆), mis alandab töötemperatuuri umbes 950–1000 °C-ni. Seejärel juhitakse segust läbi elektrivool. Sula alumiinium koguneb põhja (katoodile), samal ajal kui hapnik ühineb süsinikanoodidega, moodustades CO₂. See elektrolüütiline meetod on endiselt ainus tööstuslik protsess primaaralumiiniumi tootmiseks, mille tulemuseks on 99,5–99,8% puhtusastmega metall.
Milliseid elemente alumiinium sisaldab?
Puhas alumiinium ise koosneb ainult elemendist Al, mille aatomnumber on 13 ja aatommass ligikaudu 26,98 g/mol. Kaubandusliku puhtusega alumiinium (98,8–99,7% Al) sisaldab looduslike lisanditena vähesel määral rauda ja räni. Enamik agarakendused tuginevad alumiiniumisulamitele, kus mehaaniliste omaduste kohandamiseks lisatakse tahtlikult spetsiifilisi elemente.
Konstruktsioonirakendustes kasutab 6000 seeria (nt 6061) peamiste legeerelementidena magneesiumi ja räni, tavaliselt 0,8–1,2% Mg ja 0,400–0,8% Si. See sulam pakub suurepärast tasakaalu mõõduka tugevuse, hea keevitatavuse ja suurepärase töödeldavuse vahel.
Suure tugevuse nõuete täitmiseks sisaldab 7000 seeria (nt 7075) peamiste legeerelementidena tsinki ja vaske, kusjuures ligikaudu 5,16–0,1% Zn ja 1,2–2,0% Cu. 7075 T6-temperatuur annab peaaegu kaks korda suurema tõmbetugevuse kui 6061-T6, muutes selle eelistatud materjaliks lennunduses ja kõrgjõudlusega konstruktsioonielementides.
Kaubanduslikes sulamites leidub sageli ka kroomi, mangaani ja titaani jälgi, millest igaühel on roll terade peenendamisel ja korrosioonikindlusel. Iga sulami täpse elementide koostise mõistmine on oluline õige materjali valimiseks konkreetsete töötlemis- või valmistamisnõuete jaoks.
Postituse aeg: 13. mai 2026