Алюміній (Al) — це легкий, сріблясто-білий метал, який посідає третє місце за поширеністю в земній корі, поступаючись лише кисню та кремнію. Однак через свою високу хімічну реакційну здатність він ніколи не зустрічається в природі в чистому металевому вигляді. Натомість він міститься у сполуках, переважно в бокситових рудах, суміші гідратованих оксидів алюмінію, включаючи гіббсит (Al(OH)₃), беміт (AlO(OH)) та діаспори.
Процес рафінування у два етапи
Шлях від сирих бокситів довисокочистий алюміній включаєдва різних промислових процеси.
Перший етап – це процес Байєра, розроблений у 1888 році. Подрібнений боксит змішують з гарячим розчином гідроксиду натрію під тиском, розчиняючи мінерали, що містять алюміній, залишаючи домішки, такі як оксиди заліза та кремнезем. Отриманий розчин алюмінату натрію потім фільтрують для видалення залишку червоного шламу, засіюють кристалами гідроксиду алюмінію та прожарюють при температурі приблизно 1100°C для отримання чистого білого глинозему, або оксиду алюмінію (Al₂O₃). Понад 90% світового глинозему зараз виробляється цим методом.
Другий етап – це процес Холла-Еру. Оксид алюмінію має температуру плавлення вище 2000°C, що робить прямий електроліз непрактичним. Рішення полягає в розчиненні Al₂O₃ у розплавленому кріоліті (Na₃AlF₆), що знижує робочу температуру приблизно до 950~1000°C. Потім через суміш пропускають електричний струм. Розплавлений алюміній накопичується внизу (катоді), а кисень з'єднується з вугільними анодами, утворюючи CO₂. Цей електролітичний метод залишається єдиним промисловим процесом виробництва первинного алюмінію, що дає метал чистотою 99,5~99,8%.
Які елементи містить алюміній?
Чистий алюміній сам по собі складається виключно з елемента Al, з атомним номером 13 та атомною масою приблизно 26,98 г/моль. Алюміній комерційної чистоти (98,8–99,7% Al) містить незначні сліди заліза та кремнію як природні домішки. Однак більшістьзастосування залежать від алюмінієвих сплавів, де специфічні елементи навмисно додаються для зміни механічних властивостей.
Для конструкційних застосувань серія 6000 (наприклад, 6061) використовує магній та кремній як основні легуючі елементи, зазвичай 0,8~1,2% Mg та 0,400~0,8% Si. Цей сплав пропонує чудовий баланс помірної міцності, гарної зварюваності та чудової оброблюваності.
Для високих вимог міцності серія 7000 (наприклад, 7075) містить цинк і мідь як основні легуючі елементи, приблизно з 5,16~0,1% Zn та 1,2~2,0% Cu. Сталь 7075 зі станом T6 забезпечує майже вдвічі більшу міцність на розтяг, ніж 6061-T6, що робить її матеріалом вибору для аерокосмічної галузі та високопродуктивних конструкційних компонентів.
Слідові кількості хрому, марганцю та титану також зазвичай присутні в комерційних сплавах, кожен з яких відіграє певну роль у подрібненні зерна та корозійній стійкості. Розуміння точного елементного складу кожного сплаву є важливим для вибору правильного матеріалу для конкретних вимог до обробки або виготовлення.
Час публікації: 13 травня 2026 р.