Aluminium zostało odkryte zaledwie 150 lat temu, ale jest szeroko wykorzystywane do celów przemysłowych, wojskowych i konsumenckich. Stopy na bazie aluminium wykorzystywane są do produkcji lekkich konstrukcji, jako przewodniki prądu, opakowania do żywności i materiały wykończeniowe. Przyjrzyjmy się, jak produkowane jest aluminium i jak rozszyfrować jego oznaczenia.
Gatunki aluminium – rodzaje stopów
Ze względu na duże powinowactwo do tlenu, redukcja węglem, w przypadku aluminium jest niemożliwa. Dlatego w produkcji aluminium stosuje się proces składający się z następujących kroków:
• Rafinowanie z boksytu: tlenek glinu jest kruszony, suszony i parowany w celu usunięcia zanieczyszczeń.
• Rozpuszczanie tlenku Al₂O₃ w stopionym kriolicie Na₃AIF₆ w temperaturze 950 C⁰.
• Elektroliza stopu, w której zostaje zerwane wiązanie z tlenem.
Aby nadać aluminium dodatkowe właściwości, stop jest łączony z tytanem, cynkiem, manganem, chromem, niklem i innymi pierwiastkami. W zależności od zawartości czystego metalu, zanieczyszczeń i pierwiastków stopowych określa się różne gatunki aluminium. Tabela stopów aluminium ma zaś charakter międzynarodowy i uniwersalny.
Gatunki aluminium – klasyfikacja
Tabela stopów aluminium i wskaźnik czystości określa właściwości fizyczne i chemiczne stopu oraz wskazuje na zastosowanie metalu w niektórych gałęziach przemysłu. Jak zatem wyróżnić gatunki aluminium? Tabela ze względu na czystość wygląda następująco:
• Specjalne: 99,999% - oznaczenie A999. Do produkcji półprzewodników i prac laboratoryjnych.
• Wysoka zawartość aluminium: 99,95 -99,995% - A95, A97, A99, A995. Produkcja części do sprzętu radiowego i elektrycznego.
• Techniczne: 99-99,85% - A0, A5, A6, A7, A8, A85. Do drutów, uszczelek i przygotowania stopów.
Współczesna międzynarodowa klasyfikacja odkształcalnych stopów aluminium została wprowadzona w 1954 roku, według której każdemu stopowi przypisany jest „numer” 4-cyfrowy.
Tabela stopów aluminium
Zatem jak klasyfikować gatunki aluminium? Właściwości metalu są tu kluczowym elementem podziału. Gatunki aluminium dzielą się w następujący sposób.
• Pierwsza cyfra wskazuje główny pierwiastek stopowy, który tworzy serię (grupę) stopów o podobnych właściwościach.
• Dwie ostatnie cyfry są przypisane do kolejnej cyfry w tej serii stopu.
• Druga cyfra oznacza modyfikację stopu. Na przykład stop 6463 Modyfikacja stopu to 6063 z nieco bardziej sztywnymi ograniczeniami dotyczącymi zawartości niektórych pierwiastków stopowych i zanieczyszczeń, takich jak żelazo, mangan i chrom, w celu uzyskania lepszej jakości końcowego wykończenia powierzchni, na przykład podczas anodowania.
• Międzynarodowa norma ISO 209-1 i europejska norma EN 573 zawierają, także dodatkowe oznaczenie „chemiczne”.
1xxx – aluminium techniczne
W ten sposób oznacza się techniczne gatunki aluminium. Właściwości tego typu stopów sprawiają, że znajdują głównie zastosowanie w produkcji sprzętu chemicznego i przewodników elektrycznych. Seria ta oznacza stopy o zawartości aluminium nie mniejszej niż 99%. Oznaczenia nadawane są w zależności od stopnia czystości aluminium oraz rodzaju zanieczyszczeń, z których najważniejszymi są żelazo i krzem.
2xxx – Stopy aluminium z miedzią
Tabela stopów aluminium zawiera też gatunki aluminium z udziałem domieszek miedzi. Głównym pierwiastkiem stopowym tej serii jest miedź. Stop ten ma wysoką wytrzymałość, ale zmniejszoną odporność na korozję. Stopy te były jednymi z pierwszych stopów aluminium z duraluminium i otrzymały nazwę. Stop 2024 jest prawdopodobnie najbardziej znanym i najczęściej stosowanym stopem w przemyśle lotniczym.
3xxx – Stopy aluminium z manganem
Mangan jest głównym pierwiastkiem stopowym serii 3xxx, zwiększającym wytrzymałość aluminium o około 20%. Odporność na korozję i urabialność tych stopów jest bardzo wysoka. Najpopularniejszy stop serii - 3003. Stopy tej serii są często stosowane w budownictwie, przy urządzeniach, pokryciach dachowych i elewacjach budynków.
4xxx – krzemionkowe stopy aluminium
Jest to dość egzotyczna seria stopów, której głównym pierwiastkiem stopowym jest krzem. Jako dodatkowe pierwiastki stopowe można spotkać miedź, magnez i beryl. Zawartość krzemu może sięgać nawet 13,5%, aby obniżyć temperaturę topnienia i poprawić wydajność. Jest to bardzo ważne, ponieważ większość tych stopów jest wykorzystywana do produkcji drutu i pręta do spawania i lutowania twardego.
5xxx – stopy aluminium z magnezem
W stopach serii 5xxx głównym składnikiem stopowym jest magnez. Rezultatem są mocne, odporne na korozję i dobrze spawalne stopy aluminium. Stopy te wykorzystywane są do produkcji kadłubów statków i innego wyposażenia morskiego, drutu oraz zbiorników spawanych.
6xxx – stopy aluminium z dodatkiem magnezu i krzemu
Stopy tej serii zawierają magnez i krzem w proporcjach od 0,2 do 1,8%, tworząc krzemek magnezu, Mg 2 Si. Stopy te charakteryzują się dobrą równowagą odporności na korozję i wytrzymałości.
7xxx – stopy aluminiowo-cynkowe
Głównym pierwiastkiem stopowym tej serii stopów jest cynk. Seria 7xxx obejmuje dwa rodzaje stopów:
• Stopy Al- Zn – M g, np. stop 7005.
• Stopy Al – Zn – Mg – Cu, np. stop 7075.
8xxx – wszystkie pozostałe stopy aluminium
Seria ta obejmuje nowo opracowane stopy, których główne pierwiastki stopowe różnią się od elementów innych serii lub z innych powodów nie mogą zostać uwzględnione w serii „tradycyjnej”.
