Aluminium is ’s werelds meest overvloedige metaal en is het derde meest voorkomende element dat 8% van de aardkorst uitmaakt. De veelzijdigheid van aluminium maakt het na staal het meest gebruikte metaal.

Productie van aluminium

Aluminium wordt gewonnen uit het mineraal bauxiet. Bauxiet wordt omgezet in aluminiumoxide (aluminiumoxide) via het Bayer-proces. Het aluminiumoxide wordt vervolgens omgezet in aluminiummetaal met behulp van elektrolytische cellen en het Hall-Heroult Proces.

Jaarlijkse vraag naar aluminium

De wereldwijde vraag naar aluminium bedraagt ongeveer 29 miljoen ton per jaar. Ongeveer 22 miljoen ton is nieuw aluminium en 7 miljoen ton is gerecycleerd aluminiumschroot. Het gebruik van gerecycleerd aluminium is economisch en ecologisch aantrekkelijk. Er is 14.000 kWh nodig om 1 ton nieuw aluminium te produceren. Omgekeerd is slechts 5% hiervan nodig om een ton aluminium om te smelten en te recycleren. Er is geen kwaliteitsverschil tussen nieuwe en gerecycleerde aluminiumlegeringen.

Toepassingen van aluminium

Puur aluminium is zacht, buigzaam, corrosiebestendig en heeft een hoog elektrisch geleidingsvermogen. Het wordt wijd gebruikt voor folie en geleiderkabels, maar legering met andere elementen is noodzakelijk om de hogere sterktes te verstrekken die voor andere toepassingen nodig zijn. Aluminium is een van de lichtste technische metalen, met een sterkte/gewichtsverhouding die superieur is aan die van staal.

Door gebruik te maken van verschillende combinaties van zijn voordelige eigenschappen zoals sterkte, lichtheid, corrosiebestendigheid, recycleerbaarheid en vervormbaarheid, wordt aluminium in een steeds toenemend aantal toepassingen gebruikt. Deze reeks producten varieert van constructiematerialen tot dunne verpakkingsfolies.

Legeringsbenamingen

Aluminium wordt meestal gelegeerd met koper, zink, magnesium, silicium, mangaan en lithium. Kleine toevoegingen van chroom, titanium, zirkonium, lood, bismut en nikkel worden ook gemaakt en ijzer is altijd in kleine hoeveelheden aanwezig.

Er zijn meer dan 300 smeedlegeringen waarvan er 50 algemeen in gebruik zijn. Zij worden gewoonlijk aangeduid met een viercijferig systeem dat in de Verenigde Staten is ontstaan en thans universeel wordt aanvaard. Tabel 1 beschrijft het systeem voor smeedlegeringen. Gegoten legeringen hebben soortgelijke benamingen en gebruiken een vijf-cijferig systeem.

Tabel 1. Tabel 1. Benamingen voor legeringen van gesmeed aluminium.

Voor niet-gelegeerde legeringen van gesmeed aluminium, aangeduid als 1XXX, geven de laatste twee cijfers de zuiverheid van het metaal aan. Zij komen overeen met de laatste twee cijfers na het decimaalteken wanneer de zuiverheid van aluminium tot op 0,01 procent nauwkeurig wordt uitgedrukt. Het tweede cijfer geeft wijzigingen in de onzuiverheidsgrenzen aan. Als het tweede cijfer nul is, geeft het niet-gelegeerd aluminium aan met natuurlijke onzuiverheidsgrenzen en 1 tot en met 9, geven individuele onzuiverheden of legeringselementen aan.

Voor de groepen 2XXX tot en met 8XXX, geven de laatste twee cijfers de verschillende aluminiumlegeringen in de groep aan. Het tweede cijfer geeft legeringwijzigingen aan. Een tweede cijfer van nul geeft de oorspronkelijke legering aan en de gehele getallen 1 tot en met 9 geven de opeenvolgende modificaties van de legering aan.

Fysische eigenschappen van aluminium

Aluminium heeft een dichtheid van ongeveer een derde van die van staal of koper, waardoor het een van de lichtste in de handel verkrijgbare metalen is. De resulterende hoge sterkte-gewichtsverhouding maakt het een belangrijk constructiemateriaal dat grotere ladingen of brandstofbesparingen voor vervoersindustrieën in het bijzonder mogelijk maakt.

Sterkte van Aluminium

Puur aluminium heeft geen hoge treksterkte. De toevoeging van legeringselementen zoals mangaan, silicium, koper en magnesium kan echter de sterkte-eigenschappen van aluminium verhogen en een legering produceren met eigenschappen die zijn afgestemd op bepaalde toepassingen.

Aluminium is zeer geschikt voor koude omgevingen. Het heeft het voordeel boven staal, dat de treksterkte toeneemt met dalende temperatuur, terwijl de taaiheid behouden blijft. Staal daarentegen wordt bros bij lage temperaturen.

Corrosiebestendigheid van aluminium

Bij blootstelling aan de lucht vormt zich vrijwel ogenblikkelijk een laag aluminiumoxide op het oppervlak van aluminium. Deze laag is uitstekend bestand tegen corrosie. Het is redelijk bestand tegen de meeste zuren, maar minder tegen alkaliën.

Warmtegeleidingsvermogen van aluminium

Het warmtegeleidingsvermogen van aluminium is ongeveer driemaal groter dan dat van staal. Dit maakt aluminium een belangrijk materiaal voor zowel koeling als verwarmingstoepassingen zoals warmtewisselaars. Gecombineerd met het feit dat het niet-toxisch is, betekent deze eigenschap dat aluminium op grote schaal wordt gebruikt in kookgerei en keukengerei.

Elektrisch geleidingsvermogen van aluminium

Gelijk met koper heeft aluminium een elektrisch geleidingsvermogen dat hoog genoeg is voor gebruik als een elektrische geleider. Hoewel het geleidingsvermogen van de veelgebruikte geleidende legering (1350) slechts ongeveer 62% van uitgegloeid koper bedraagt, is het slechts een derde van het gewicht en kan het daarom tweemaal zoveel elektriciteit geleiden in vergelijking met koper van hetzelfde gewicht.

Reflectievermogen van aluminium

Van UV tot infrarood is aluminium een uitstekende reflector van stralingsenergie. Een reflectievermogen van het zichtbare licht van ongeveer 80% betekent dat het veel wordt gebruikt in verlichtingsarmaturen. Dezelfde eigenschappen van reflectievermogen maken aluminium ideaal als isolatiemateriaal om te beschermen tegen zonnestralen in de zomer, terwijl het isoleert tegen warmteverlies in de winter.

Tabel 2. Eigenschappen voor aluminium.

Mechanische eigenschappen van aluminium

Aluminium kan sterk worden vervormd zonder te bezwijken. Hierdoor kan aluminium worden gevormd door walsen, extruderen, trekken, machinaal bewerken en andere mechanische processen. Het kan ook worden gegoten met een hoge tolerantie.

Legeringen, koudbewerking en warmtebehandeling kunnen allemaal worden gebruikt om de eigenschappen van aluminium aan te passen.

De treksterkte van zuiver aluminium is ongeveer 90 MPa, maar dit kan worden verhoogd tot meer dan 690 MPa voor sommige legeringen die een warmtebehandeling kunnen ondergaan.

Tabel 3. Mechanische eigenschappen van geselecteerde aluminiumlegeringen.

Aluminiumnormen

De oude BS1470-norm is vervangen door negen EN-normen. De EN-normen zijn opgenomen in tabel 4.

Tabel 4. EN-normen voor aluminium

De EN-normen wijken af van de oude norm, BS1470 op de volgende gebieden:

• Chemische samenstellingen – ongewijzigd.
• Allegeringsnummering systeem – ongewijzigd.
• Temper benamingen voor warmte behandelbare legeringen omvatten nu een breder scala van speciale tempers. Tot vier cijfers na de T zijn ingevoerd voor niet-standaard toepassingen (b.v. T6151).
• Temper benamingen voor niet warmte behandelbare legeringen – bestaande tempers zijn ongewijzigd, maar tempers zijn nu meer uitgebreid gedefinieerd in termen van hoe ze tot stand komen. De zachte (O) temperatuur is nu H111 en er is een tussentemperatuur H112 ingevoerd. Voor legering 5251 worden de temperaturen nu aangegeven als H32/H34/H36/H38 (gelijk aan H22/H24, enz.). H19/H22 & H24 worden nu afzonderlijk getoond.
• Mechanische eigenschappen – blijven gelijk aan de vorige cijfers. 0,2% drukvastheid moet nu op testcertificaten worden vermeld.
• Toleranties zijn in verschillende mate aangescherpt.

Warmtebehandeling van aluminium

Een reeks warmtebehandelingen kan op aluminiumlegeringen worden toegepast:

• Homogenisatie – het verwijderen van segregatie door verhitting na het gieten.
• gloeien – gebruikt na het koudvervormen om werkhardende legeringen zachter te maken (1XXX, 3XXX en 5XXX).
• Precipitatie- of verouderingsharden (legeringen 2XXX, 6XXX en 7XXX).
• Oplossingswarmtebehandeling vóór het verouderen van precipitatiehardende legeringen.
• Warmtebehandeling voor het uitharden van deklagen
• Na de warmtebehandeling wordt aan de aanduidingsnummers een achtervoegsel toegevoegd.
• Het achtervoegsel F betekent “zoals vervaardigd”.
• O betekent “uitgegloeide smeedproducten”.
• T betekent dat het een “warmtebehandeling” heeft ondergaan.
• W betekent dat het materiaal een oplosgloeiende warmtebehandeling heeft ondergaan.
• H verwijst naar niet-warmtebehandelbare legeringen die “koud bewerkt” of “verstevigd” zijn.

De niet-warmtebehandelbare legeringen zijn die uit de groepen 3XXX, 4XXX en 5XXX.

Tabel 5. Warmtebehandelingsbenamingen voor aluminium en aluminiumlegeringen.

Werkharding van aluminium

De eigenschappen van legeringen die geen warmtebehandeling kunnen ondergaan, kunnen door koudbewerking worden aangepast. Koudwalsen is een voorbeeld.

De aangepaste eigenschappen zijn afhankelijk van de mate van koudvervormen en of de verwerking wordt gevolgd door gloeien of een stabiliserende thermische behandeling.

De nomenclatuur om deze behandelingen te beschrijven gebruikt een letter, O, F of H gevolgd door een of meer getallen. Zoals in tabel 6 is aangegeven, verwijst het eerste getal naar de bewerkingstoestand en het tweede getal naar de graad van ontlaten.

Tabel 6. Nietwarmtebehandelbare legeringsaanduidingen

Tabel 7. Tempercodes voor plaat

DISCLAIMER

Deze gegevens zijn slechts indicatief en mogen niet worden beschouwd als vervanging voor de volledige specificatie waaraan zij zijn ontleend. In het bijzonder variëren de eisen aan de mechanische eigenschappen sterk met de hardheid, het product en de productafmetingen. De informatie is gebaseerd op onze huidige kennis en wordt in goed vertrouwen gegeven. De Onderneming aanvaardt echter geen aansprakelijkheid voor enige actie die door derden wordt ondernomen op basis van deze informatie.

Aangezien de beschreven producten voor zeer uiteenlopende doeleinden kunnen worden gebruikt en de Onderneming geen controle heeft over het gebruik ervan, sluit de Onderneming uitdrukkelijk alle voorwaarden of garanties uit, expliciet of impliciet door de wet of anderszins, met betrekking tot afmetingen, eigenschappen en/of geschiktheid voor een bepaald doel.

Al het advies dat door de Onderneming aan een derde wordt gegeven, wordt uitsluitend gegeven ten behoeve van die derde en zonder aansprakelijkheid van de zijde van de Onderneming. Elk contract tussen de Onderneming en een klant zal onderworpen zijn aan de Verkoopsvoorwaarden van de Onderneming. De omvang van de aansprakelijkheid van het Bedrijf jegens een klant wordt duidelijk uiteengezet in deze Algemene Voorwaarden; een kopie hiervan is op verzoek verkrijgbaar.

Deze informatie is ontleend aan, beoordeeld op en aangepast van materialen die door Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Voor meer informatie over deze bron, bezoek Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

Citations