Aluminium (Al) is 'n liggewig, silwerwit metaal wat as die derde volopste element in die aardkors gereken word, na suurstof en silikon. As gevolg van sy hoë chemiese reaktiwiteit kom dit egter nooit natuurlik in sy suiwer metaalvorm voor nie. In plaas daarvan word dit in verbindings aangetref, hoofsaaklik in bauxieterts, 'n mengsel van gehidreerde aluminiumoksiede, insluitend gibbsiet (Al(OH)₃), boehmiet (AlO(OH)), en diaspore.
Die Raffineringsproses in Twee Fases
Die reis van rou bauxiet nahoë suiwerheid aluminium behelstwee afsonderlike industriële prosesse.
Fase een is die Bayer-proses, wat in 1888 ontwikkel is. Gebreekte bauxiet word onder druk met 'n warm natriumhidroksiedoplossing gemeng, wat die aluminiumhoudende minerale oplos terwyl onsuiwerhede soos ysteroksiede en silika agterbly. Die gevolglike natriumaluminaatoplossing word dan gefiltreer om die rooi modderresidu te verwyder, met aluminiumhidroksiedkristalle besaai en by ongeveer 1 100 °C gekalsineer om suiwer wit alumina, of aluminiumoksied (Al₂O₃), te produseer. Meer as 90% van die wêreld se alumina word nou via hierdie metode vervaardig.
Fase twee is die Hall Héroult-proses. Alumina het 'n smeltpunt bo 2 000 °C, wat direkte elektrolise onprakties maak. Die oplossing lê in die oplos van Al₂O₃ in gesmelte krioliet (Na₃AlF₆), wat die bedryfstemperatuur tot ongeveer 950 ~ 1 000 °C verlaag. 'n Elektriese stroom word dan deur die mengsel gelei. Gesmelte aluminium versamel onderaan (die katode), terwyl suurstof met die koolstofanodes verbind om CO₂ te vorm. Hierdie elektrolitiese metode bly die enigste industriële proses vir die vervaardiging van primêre aluminium, wat 'n metaal van 99,5 ~ 99,8% suiwerheid lewer.
Watter elemente bevat aluminium?
Suiwer aluminium self bestaan uitsluitlik uit die element Al, met 'n atoomgetal van 13 en 'n atoomgewig van ongeveer 26.98 g/mol. Kommersiële suiwerheid aluminium (98.8–99.7% Al) bevat geringe spore van yster en silikon as natuurlike onsuiwerhede. Die meestetoepassings maak staat op aluminiumlegerings, waar spesifieke elemente doelbewus bygevoeg word om meganiese eienskappe aan te pas.
Vir strukturele toepassings gebruik die 6000-reeks (bv. 6061) magnesium en silikon as primêre legeringselemente, tipies 0.8~1.2% Mg en 0.400~.8% Si. Hierdie legering bied 'n uitstekende balans van matige sterkte, goeie sweisbaarheid en superieure bewerkbaarheid.
Vir hoësterkte-eise, bevat die 7000-reeks (bv. 7075) sink en koper as die hooflegeringselemente, met ongeveer 5.16~.1% Zn en 1.2~2.0% Cu. Die T6-temperament van 7075 lewer byna twee keer die treksterkte van 6061-T6, wat dit die materiaal van keuse maak vir lugvaart- en hoëprestasie-strukturele komponente.
Spoorhoeveelhede chroom, mangaan en titanium is ook algemeen teenwoordig in kommersiële legerings, wat elk 'n rol speel in korrelverfyning en korrosiebestandheid. Om die presiese elementêre samestelling van elke legering te verstaan, is noodsaaklik om die regte materiaal vir spesifieke bewerkings- of vervaardigingsvereistes te kies.
Plasingstyd: 13 Mei 2026