Alumiini tai alumiini
alumiinivaluJoustava metalli modernin maailman muokkaajana Yksi tärkeimmistä materiaaleista, joka vaikuttaa nykyaikaiseen sivilisaatioon, on alumiini. Tämä hopeanvalkoinen metalloidi löytyy todennäköisesti lähes jokaiselta modernin elämän alueelta, aina huipputeknologian ilmailu- ja avaruustekniikasta ja sähköautoista yksinkertaisiin asioihin, kuten elintarvikepakkauksiin ja kulutuselektroniikkaan. Alumiini on kemikaali, jonka kemiallinen symboli on Al ja atomiluku 13. Sitä arvostetaan erinomaisen keveytensä, lujuutensa, korroosionkestävyytensä, sähkön- ja lämmönjohtavuutensa sekä täydellisen kierrätettävyytensä vuoksi. Alumiini tai alumiini eroaa vain siinä, että se pystyy vastaamaan maailman kasvaneeseen kysyntään materiaaleista, jotka eivät ainoastaan suoriudu hyvin vaan ovat myös ympäristöystävällisiä. Kun teollisuus on siirtynyt kohti kestävyyttä, kevyttä suunnittelua ja pienempää energiankulutusta, alumiinista on tullut yksi 2000-luvun selkärangan metalleista. Tässä asiakirjassa kuvataan perusteellisesti alumiinin ja alumiinin nimikkeistöä, fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, alumiinin historiaa, sen valmistusta, käyttöä teollisuudessa, seosjärjestelmiä, kestävyyttä ja alumiinin tulevaisuutta nopeasti muuttuvassa maailmassa koskevia suuntauksia. Lingvistinen dilemma: alumiini vs. alumiini Tämän metallin yleisimmin havaittuihin erityispiirteisiin kuuluvat sen kaksi kirjoitusasua, eli alumiini tai alumiini. Molemmat termit tarkoittavat samaa asiaa, vaikka alueelliset kielitavat ja tieteen historiallinen kehitys selittävät niiden käyttöä. Aspekti Alumiini Alumiini Kemiallinen symboli Al Al Atomiluku 13 13 Alkuperäinen käytetty termi Alumiini Alumiini Alueita, jotka käyttävät termiä Yhdysvallat Brittiläinen sanakirja Suositus Amerikkalaiset sanakirjat Brittiläiset sanakirjat Tieteellinen käyttö U.S. julkaisut Eurooppalaiset julkaisut Teollisuusstandardit ASTM-standardit ISO-standardit Kielivaikutukset amerikanenglanti brittienglanti Aiheeseen liittyvät kemialliset termit Al₂O₃, Al₄C₃ Al₂O₃, Al₄C₃ Nimitysperiaate Alkuperä Seuraavasta Itse nimi voidaan jäljittää 1800-luvun alkupuolelle, ja se liittyy vahvasti Sir Humphry Davyyn, brittiläiseen kemistiin, joka auttoi tunnistamaan ja nimeämään useita kemiallisia alkuaineita. Erään alumiinioksidilla (alumiinioksidilla) tekemänsä kokeen aikana Davy ehdotti ensimmäisen kerran nimeä alumiini. Pian hän muutti sen alumiiniksi. Eräät Davyn aikalaiset kuitenkin väittivät, että nimen olisi pitänyt olla tiukempi, sillä se vastasi klassista latinalaista nimeämistapaa, jota sovellettiin muihin alkuaineisiin, esimerkiksi natriumiin ja kaliumiin. Näin ollen nimi alumiini yleistyi erityisesti Isossa-Britanniassa ja Euroopassa. Paikalliset makutottumukset ja yhtenäistäminen Alueelliset makutottumukset vakiintuivat ajan myötä Pohjois-Amerikassa. American Chemical Society (ACS) otti alumiinin kirjoitusasun virallisesti käyttöön ja yhtenäisti sen vuonna 1925. Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto (IUPAC) puolestaan hyväksyi vuonna 1990 virallisesti kirjoitusasun alumiini kansainväliseksi tieteelliseksi standardikirjoitusasuksi. Vielä nykyäänkin alumiini on yleisempi Yhdysvalloissa ja Kanadassa, kun taas useimmilla muilla alueilla, kuten Yhdistyneessä kuningaskunnassa, Euroopassa ja Australiassa, alumiini on yleisempi. Vaikutukset maailmanlaajuiseen viestintään Vaikka on olemassa kaksi kirjoitusasua, tieteellinen, tekninen tai teollinen viestintä ei ole lainkaan epäselvää. Molemmat termit ovat yleisesti sovellettavissa, ja kansainvälisissä standardeissa, tuotespesifikaatioissa ja kaupallisissa asiakirjoissa otetaan rutiininomaisesti huomioon tämä kielellinen vaihtelu, mutta niillä ei ole toiminnallista vaikutusta. Alumiinin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet Alumiinin eli alumiinin suosio perustuu sen poikkeuksellisiin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Se on maankuoren yleisin metallinen alkuaine, jota on noin 8,1%, mutta sitä ei koskaan esiinny puhtaassa metallisessa muodossa. Tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet Alumiinilla on joitakin mielenkiintoisimpia fysikaalisia ominaisuuksia, joita ovat mm: Alumiini on erinomainen materiaali lämmönvaihtimiin, jäähdyttimiin ja elektronisten järjestelmien jäähdyttämiseen, koska se johtaa erinomaisesti lämpöä. Taipuisuus ja muovautuvuus Alumiinia voidaan hakata alle 0,01 mm:n paksuiseksi kalvoksi ja vetää hyvin hienoiksi langoiksi rikkoutumatta. Tämä tekee alumiinista ihanteellisen materiaalin monenlaisiin kehyksiin ja tuotteisiin eri teollisuudenaloilla. Kemiallinen käyttäytyminen ja korroosionkestävyys Korroosionkestävyys on myös alumiinin luonnollinen ominaisuus, joka on erittäin toivottava. Ilman läsnä ollessa alumiiniin muodostuu välittömästi tiivis, kiinni oleva alumiinioksidikerros (Al2O3). Tämä pinnoitettu kalvo estää hapettumisen jatkumisen ja suojaa alla olevaa metallia ympäristön aiheuttamalta hajoamiselta. Lisäksi alumiini on: Alumiinin tai alumiinin löytämisen historia Varhaiset eristämispyrkimykset Vaikka alumiiniyhdisteitä on käytetty antiikin ajoista lähtien, puhtaan metallin eristäminen ei ollut helppo tehtävä. Vuonna 1825 tanskalainen fyysikko Hans Christian Oersted pystyi pelkistämään pieniä määriä alumiinikloridia, jolloin saatiin pieniä määriä alumiinia. Friedrich Woehler paransi sitä pian vuonna 1827, mutta tuotanto oli edelleen kallista ja vähäistä. Alumiini oli tuohon aikaan kallis materiaali, arvokkaampi kuin kulta, ja sitä käytettiin itse asiassa Washingtonin muistomerkin kattoon teknologisena näytteenä. Hall-Héroult'n läpimurto Vuonna 1886 tehtiin läpimurto, kun Charles Martin Hall, tuolloin Yhdysvalloissa, ja Paul Heroult, tuolloin Ranskassa, kehittivät itsenäisesti elektrolyyttisen pelkistysprosessin alumiinin talteenottoa varten. Prosessia kutsutaan Hall-Héroult-prosessiksi, ja siinä alumiinioksidi liuotetaan sulaan kryoliitti-liuokseen ja liuoksen läpi johdetaan sähkövirta, jolloin saadaan sulaa alumiinia. Tämä keksintö, joka lisättiin Bayerin prosessiin (joka keksittiin vuonna 1887 bauksiitin jalostamiseksi alumiinioksidiksi), alensi merkittävästi tuotantokustannuksia ja mahdollisti laajamittaisen teollistumisen. Kehitys massatuotantoon 1900-luvun alussa alumiinin tuotanto kasvoi nopeasti. Sen strateginen merkitys realisoitui täysin ensimmäisen ja toisen maailmansodan aikana erityisesti lentokonetuotannossa. Sittemmin alumiinin painevalu ei ole enää ollut harvinainen uutuus, vaan siitä on tullut olennainen osa teollisuutta. Nykyaikaiset tuotantoprosessit Alkutuotanto: Bauksiitista metalliin Bauksiitin louhinta on alumiinin alkutuotannon lähtökohta, ja malmit sisältävät yleensä 30-60 prosenttia alumiinioksidia ). Se koostuu kahdesta päävaiheesta: Bayer-prosessi Tässä prosessissa bauksiitti puhdistetaan alumiinioksidiksi natriumhydroksidin avulla. Hall-Héroult-prosessi Alumiinioksidi pelkistetään elektrolyyttisesti sulaksi alumiiniksi, mikä vaatii noin 13-15 kWh sähköä kilogrammaa kohti. Maailman tuotanto ja tärkeimmät valmistajat Vuoteen 2024 mennessä maailmassa tuotettiin tasaisesti noin 72 miljoonaa tonnia alumiinia. Tärkeimpiä tuottajia ovat mm: Toissijaiset










