Aluminium (Al) ass e liicht, sëlwerwäisst Metall, dat als dat drëttmeescht Element an der Äerdkuuscht gëllt, no Sauerstoff a Silizium. Wéinst senger héijer chemescher Reaktivitéit kënnt et awer ni natierlech a senger reiner metallescher Form vir. Amplaz fënnt een et a Verbindungen, haaptsächlech a Bauxiterz, enger Mëschung aus hydratiséierten Aluminiumoxiden, dorënner Gibbsit (Al(OH)₃), Böhmit (AlO(OH)₃) an Diaspor.
De Raffinéierungsprozess an zwou Etappen
De Wee vum réie Bauxit bishéichreine Aluminium ëmfaasstzwou verschidden industriell Prozesser.
Déi éischt Etapp ass de Bayer-Prozess, deen 1888 entwéckelt gouf. Zerquetschte Bauxit gëtt mat enger waarmer Natriumhydroxid-Léisung ënner Drock gemëscht, wouduerch d'Aluminiumhalteg Mineralstoffer opgeléist ginn, während Onreinheeten wéi Eisenoxiden a Siliziumdioxid hannerlooss ginn. Déi resultéierend Natriumaluminat-Léisung gëtt dann gefiltert fir de roude Schlammrescht ze entfernen, mat Aluminiumhydroxidkristaller besiegt a bei ongeféier 1.100 °C kalzinéiert fir reng wäisst Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid (Al₂O₃) ze produzéieren. Iwwer 90% vum weltwäite Aluminiumoxid gëtt elo mat dëser Method produzéiert.
Déi zweet Etapp ass den Hall-Héroult-Prozess. Aluminiumoxid huet e Schmelzpunkt iwwer 2.000°C, wat eng direkt Elektrolyse onpraktesch mécht. D'Léisung läit an der Opléisung vun Al₂O₃ am geschmoltenem Kryolit (Na₃AlF₆), wat d'Betribstemperatur op ongeféier 950~1.000°C erofsetzt. En elektresche Stroum gëtt dann duerch d'Mëschung geleet. Geschmolten Aluminium sammelt sech um Buedem (der Kathod), während Sauerstoff sech mat de Kuelestoffanoden verbënnt fir CO₂ ze bilden. Dës elektrolytesch Method bleift deen eenzegen industrielle Prozess fir d'Produktioun vun primärem Aluminium, wat e Metall mat enger Rengheet vun 99,5~99,8% ergëtt.
Wat fir Elementer enthält Aluminium?
Rengt Aluminium selwer besteet nëmmen aus dem Element Al, mat enger Atomzuel vun 13 an engem Atomgewiicht vun ongeféier 26,98 g/mol. Aluminium vu kommerzieller Reinheet (98,8–99,7% Al) enthält kleng Spuere vun Eisen a Silizium als natierlech Ongereinheeten. Wéi och ëmmer, déi meeschtUwendungen baséieren op Aluminiumlegierungen, wou spezifesch Elementer absichtlech bäigefüügt ginn, fir mechanesch Eegeschafte unzepassen.
Fir strukturell Uwendungen benotzt d'6000er Serie (z.B. 6061) Magnesium a Silizium als primär Legierungselementer, typescherweis 0,8~1,2% Mg an 0,400~0,8% Si. Dës Legierung bitt eng exzellent Gläichgewiicht tëscht mëttlerer Festigkeit, gudder Schweessbarkeet a besserer Bearbechtbarkeet.
Fir Ufuerderunge un héich Festigkeeten enthält d'7000er Serie (z.B. 7075) Zink a Koffer als Haaptlegierungselementer, mat ongeféier 5,16~0,1% Zn an 1,2~2,0% Cu. D'T6-Häertung vum 7075 liwwert bal duebel sou vill Zuchfestigkeit wéi 6061-T6, wat et zum bevorzugte Material fir Loftfaart a performant Strukturkomponenten mécht.
Spuermengen u Chrom, Mangan an Titan sinn och dacks a kommerzielle Legierungen präsent, déi all eng Roll bei der Kärenverfeinerung an der Korrosiounsbeständegkeet spillen. D'präzis elementar Zesummesetzung vun all Legierung ze verstoen ass essentiell fir dat richtegt Material fir spezifesch Bearbechtungs- oder Fabrikatiounsufuerderungen ze wielen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 13. Mee 2026