Alumiini on maailman runsain metalli ja kolmanneksi yleisin alkuaine, jota on 8 % maankuoresta. Alumiinin monipuolisuus tekee siitä teräksen jälkeen yleisimmin käytetyn metallin.

Alumiinin valmistus

Alumiinia saadaan bauksiittimineraalista. Bauksiitti muutetaan alumiinioksidiksi (alumiinioksidiksi) Bayer-prosessin avulla. Alumiinioksidi muutetaan sitten alumiinimetalliksi elektrolyyttisillä kennoilla ja Hall-Heroult-prosessilla.

Alumiinin vuotuinen kysyntä

Alumiinin maailmanlaajuinen kysyntä on noin 29 miljoonaa tonnia vuodessa. Noin 22 miljoonaa tonnia on uutta alumiinia ja 7 miljoonaa tonnia kierrätettyä alumiiniromua. Kierrätysalumiinin käyttö on taloudellisesti ja ympäristön kannalta houkuttelevaa. Yhden tonnin uuden alumiinin tuottamiseen kuluu 14 000 kWh. Sitä vastoin yhden alumiinitonnin uudelleen sulattamiseen ja kierrättämiseen kuluu vain 5 prosenttia tästä. Neitseellisten ja kierrätettyjen alumiiniseosten välillä ei ole laatueroa.

Alumiinin käyttökohteet

Puhdas alumiini on pehmeää, sitkeää, korroosionkestävää ja sillä on korkea sähkönjohtavuus. Sitä käytetään laajalti kalvoissa ja johdinkaapeleissa, mutta seostaminen muiden alkuaineiden kanssa on tarpeen, jotta saadaan muissa sovelluksissa tarvittavat suuremmat lujuudet. Alumiini on yksi kevyimmistä teknisistä metalleista, ja sen lujuus-painosuhde on parempi kuin teräksen.

Hyödyntämällä sen edullisten ominaisuuksien, kuten lujuuden, keveyden, korroosionkestävyyden, kierrätettävyyden ja muokattavuuden, erilaisia yhdistelmiä alumiinia käytetään yhä useammissa sovelluksissa. Tämä tuotevalikoima ulottuu rakennemateriaaleista aina ohuisiin pakkauskalvoihin.

Seosten nimitykset

Alumiinia seostetaan yleisimmin kuparin, sinkin, magnesiumin, piin, mangaanin ja litiumin kanssa. Myös kromia, titaania, zirkoniumia, lyijyä, vismuttia ja nikkeliä lisätään pieninä määrinä, ja rautaa on poikkeuksetta mukana pieniä määriä.

Työstettyjä seoksia on yli 300, joista 50 on yleisesti käytössä. Ne tunnistetaan tavallisesti nelinumeroisella järjestelmällä, joka on peräisin Yhdysvalloista ja joka on nykyään yleisesti hyväksytty. Taulukossa 1 kuvataan takoriseosten järjestelmä. Valuseoksilla on samanlaiset nimitykset, ja niissä käytetään viisinumeroista järjestelmää.

Taulukko 1. Muokatun alumiiniseoksen nimitykset.

Legoimattomille muokattaville alumiiniseoksille, joiden nimike on 1XXX, kaksi viimeistä numeroa edustavat metallin puhtautta. Ne vastaavat kahta viimeistä numeroa desimaalipisteen jälkeen, kun alumiinin puhtaus ilmoitetaan 0,01 prosentin tarkkuudella. Toinen numero osoittaa epäpuhtausrajojen muutoksia. Jos toinen numero on nolla, se tarkoittaa seostamatonta alumiinia, jolla on luonnolliset epäpuhtausrajat, ja numerot 1-9 ilmaisevat yksittäisiä epäpuhtauksia tai seosaineita.

Ryhmien 2XXX-8XXX osalta kaksi viimeistä numeroa yksilöivät ryhmän eri alumiiniseokset. Toinen numero osoittaa seosmuutoksia. Toinen numero nolla osoittaa alkuperäistä seosta ja kokonaisluvut 1-9 osoittavat peräkkäisiä seosmuutoksia.

Alumiinin fysikaaliset ominaisuudet

Alumiinin tiheys on noin kolmasosa teräksen tai kuparin tiheydestä, mikä tekee siitä yhden kevyimmistä kaupallisesti saatavilla olevista metalleista. Tästä johtuva korkea lujuus-painosuhde tekee siitä tärkeän rakennemateriaalin, joka mahdollistaa hyötykuorman lisäämisen tai polttoainesäästöt erityisesti kuljetusteollisuudessa.

Alumiinin lujuus

Puhtaalla alumiinilla ei ole suurta vetolujuutta. Seosaineiden, kuten mangaanin, piin, kuparin ja magnesiumin lisääminen voi kuitenkin lisätä alumiinin lujuusominaisuuksia ja tuottaa seoksen, jonka ominaisuudet on räätälöity tiettyihin sovelluksiin.

Alumiini soveltuu hyvin kylmiin ympäristöihin. Sillä on teräkseen verrattuna se etu, että sen vetolujuus kasvaa lämpötilan laskiessa säilyttäen samalla sitkeytensä. Teräs sen sijaan haurastuu alhaisissa lämpötiloissa.

Alumiinin korroosionkestävyys

Kun alumiini altistuu ilmalle, alumiinin pinnalle muodostuu lähes välittömästi alumiinioksidikerros. Tämä kerros kestää korroosiota erinomaisesti. Se kestää melko hyvin useimpia happoja, mutta huonommin emäksiä.

Alumiinin lämmönjohtavuus

Alumiinin lämmönjohtavuus on noin kolme kertaa suurempi kuin teräksen. Tämä tekee alumiinista tärkeän materiaalin sekä jäähdytys- että lämmityssovelluksissa, kuten lämmönvaihtimissa. Yhdessä sen myrkyttömyyden kanssa tämä ominaisuus tarkoittaa, että alumiinia käytetään laajalti ruoanlaittovälineissä ja keittiötarvikkeissa.

Alumiinin sähkönjohtavuus

Alumiinin sähkönjohtavuus on kuparin ohella riittävän korkea, jotta sitä voidaan käyttää sähköjohtimena. Vaikka yleisesti käytetyn johtavan metalliseoksen (1350) johtavuus on vain noin 62 % hehkutetun kuparin johtavuudesta, se on vain kolmanneksen painoisempi ja voi siksi johtaa kaksi kertaa enemmän sähköä verrattuna saman painoiseen kupariin.

Alumiinin heijastuskyky

Alumiini heijastaa erinomaisesti säteilevää energiaa UV-säteilystä infrapunaan. Näkyvän valon noin 80 %:n heijastuskyky tarkoittaa, että sitä käytetään laajalti valaisimissa. Samojen heijastusominaisuuksien ansiosta alumiini on ihanteellinen eristysmateriaalina, joka suojaa auringon säteilyltä kesällä ja eristää lämpöhäviötä talvella.

Taulukko 2. Alumiinin ominaisuudet.

Alumiinin mekaaniset ominaisuudet

Alumiinia voidaan voimakkaasti deformoida ilman rikkoutumista. Tämän ansiosta alumiinia voidaan muotoilla valssaamalla, suulakepuristamalla, vetämällä, koneistamalla ja muilla mekaanisilla prosesseilla. Sitä voidaan myös valaa suurella toleranssilla.

Seostusta, kylmätyöstöä ja lämpökäsittelyä voidaan hyödyntää alumiinin ominaisuuksien räätälöimiseksi.

Puhtaan alumiinin vetolujuus on noin 90 MPa, mutta se voidaan nostaa yli 690 MPa:iin joillakin lämpökäsiteltävillä seoksilla.

Taulukko 3. Alumiinin ominaisuudet. Valittujen alumiiniseosten mekaaniset ominaisuudet.

Alumiinistandardit

Vanha BS1470-standardi on korvattu yhdeksällä EN-standardilla. EN-standardit on esitetty taulukossa 4.

Taulukko 4. Alumiinia koskevat EN-standardit

EN-standardit poikkeavat vanhasta standardista, BS1470:stä seuraavilla alueilla:

• Kemialliset koostumukset – ennallaan.
• Seosten numerointijärjestelmä – muuttumaton.
• Lämpökäsiteltävien seosten lämpötilamerkinnät kattavat nyt laajemman valikoiman erikoiskuumeita. T-kirjaimen jälkeen on otettu käyttöön jopa neljä numeroa muita kuin standardisovelluksia varten (esim. T6151).
• Lämpökäsittelemättömien seosten lämpötilamerkinnät – olemassa olevat lämpötilat pysyvät ennallaan, mutta lämpötilat on nyt määritelty kattavammin sen suhteen, miten ne syntyvät. Pehmeä (O) karkaisu on nyt H111 ja välikarkaisu H112 on otettu käyttöön. Seoksen 5251 tempausasteet ilmoitetaan nyt H32/H34/H36/H38 (vastaa H22/H24 jne.). H19/H22 & H24 esitetään nyt erikseen.
• Mekaaniset ominaisuudet – pysyvät samanlaisina kuin aiemmat luvut. 0,2 % koejännitys on nyt ilmoitettava koetodistuksissa.
• Toleransseja on tiukennettu eriasteisesti.

Alumiinin lämpökäsittely

Alumiiniseoksille voidaan tehdä erilaisia lämpökäsittelyjä:

• Homogenisointi – segregaatioiden poistaminen kuumentamalla valun jälkeen.
• Hehkutus – käytetään kylmämuokkauksen jälkeen pehmentämään työstökovettuvia seoksia (1XXX, 3XXX ja 5XXX).
• Sakka- tai ikäkarkaisu (seokset 2XXX, 6XXX ja 7XXX).
• Liuotuslämpökäsittely ennen saostuskarkaistavien seosten vanhentamista.
• Lämpökäsittely pinnoitteiden kovettumista varten
• Lämpökäsittelyn jälkeen nimitysnumeroihin lisätään loppuliite.
• Loppuliite F tarkoittaa ”valmistettuna”.
• O tarkoittaa ”hehkutettuja muokatut tuotteet”.
• T tarkoittaa, että se on ”lämpökäsitelty”.
• W tarkoittaa, että materiaali on liuoslämpökäsitelty.
• H tarkoittaa ei-lämpökäsiteltäviä seoksia, jotka on ”kylmämuokattu” tai ”venytyskarkaistu”.

Ei-lämpökäsiteltäviä seoksia ovat ryhmiin 3XXX, 4XXX ja 5XXX kuuluvat seokset.

Taulukko 5. Lämpökäsiteltävät seokset. Alumiinin ja alumiiniseosten lämpökäsittelyn nimitykset.

Alumiinin työkarkaisu

Lämpökäsittelemättömien seosten ominaisuuksia voidaan säätää kylmämuokkauksella. Kylmävalssaus on esimerkki.

Nämä säädetyt ominaisuudet riippuvat kylmäkäsittelyn asteesta ja siitä, seuraako kylmäkäsittelyä jokin hehkutus tai stabiloiva lämpökäsittely.

Nimikkeistössä käytetään näiden käsittelyjen kuvaamiseen kirjainta, O, F tai H, jota seuraa yksi tai useampi numero. Kuten taulukossa 6 on esitetty, ensimmäinen numero viittaa työstötilaan ja toinen numero karkaisuasteeseen.

Taulukko 6. Ei-Lämpökäsiteltävien seosten nimitykset

Taulukko 7. Levyjen karkaisukoodit

DISCLAIMER

Tämä tieto on vain suuntaa-antava, eikä sitä saa pitää täydellisen eritelmän, josta se on peräisin, korvikkeena. Erityisesti mekaanisia ominaisuuksia koskevat vaatimukset vaihtelevat suuresti lämpötilan, tuotteen ja tuotteen mittojen mukaan. Tiedot perustuvat tämänhetkiseen tietämykseemme, ja ne annetaan vilpittömässä mielessä. Yhtiö ei kuitenkaan ota vastuuta mistään kolmannen osapuolen niiden perusteella toteuttamista toimista.

Koska yksityiskohtaisesti esitettyjä tuotteita voidaan käyttää monenlaisiin tarkoituksiin ja koska yhtiö ei voi valvoa niiden käyttöä, yhtiö sulkee nimenomaisesti pois kaikki lakisääteiset tai muutoin ilmaistut tai implisiittiset ehdot tai takuut mitoista, ominaisuuksista ja/tai soveltuvuudesta tiettyyn tarkoitukseen.

Yhtiön mille tahansa kolmannelle osapuolelle antamat neuvot annetaan ainoastaan kyseisen osapuolen avuksi ja ilman Yhtiön vastuuta. Yhtiön ja asiakkaan väliseen sopimukseen sovelletaan yhtiön myyntiehtoja. Yhtiön vastuun laajuus asiakasta kohtaan on selkeästi määritelty näissä ehdoissa, joista on saatavilla kopio pyynnöstä.

Tämä tieto on peräisin, tarkistettu ja mukautettu Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist -yhtiön toimittamista materiaaleista.

Lisätietoja tästä lähteestä saat osoitteesta Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Sitaatit

.