Sembol: Al
Atom Numarası: 13
Atom Ağırlığı: 27
Yoğunluk: 2,7 gr/cm3
Ergime Derecesi: 660 ° C
Kaynama Derecesi: 2300 ° C
Isı İletkenliği (K): 2,37 W/cm/K (25° C'de)
Elektrik iletkenliği: 64,94%IACS (Saf Al,2° C'de)
Atom Numarası: 13
Atom Ağırlığı: 27
Yoğunluk: 2,7 gr/cm3
Ergime Derecesi: 660 ° C
Kaynama Derecesi: 2300 ° C
Isı İletkenliği (K): 2,37 W/cm/K (25° C'de)
Elektrik iletkenliği: 64,94%IACS (Saf Al,2° C'de)
ALÜMİNYUM - En genç metal
Alüminyum, yeryüzünde oksijen ve silisyum'dan sonra en çok bulunan üçüncü element olmasına rağmen, endüstriyel çapta üretimi 1886 yılında elektroliz yönteminin kullanılmaya başlanması ile gerçekleşmiştir.
Alüminyum, diğer çok kullanılan metaller olan demir, kurşun ve kalay gibi, doğada bileşikler halinde bulunur. Alüminyumu oksit halindeki bileşiğinden ilk ayıran ve elde eden kişi, 1807 yılında, Sir Humprey Davy olmuştur. Daha sonra, Hans Christian Oersted, Frederick Wöhler ve Henri Sainte-Clairre Deville, alüminyum eldesinde yenilikler getirmişlerdir.
Alüminyumun endüstriyel çapta üretimi ise, 1886 yılında ABD'de Charles Martin Hall ve Fransa'da Paul T. Heroult'un birbirlerinden habersiz olarak yaptıkları elektroliz yöntemi ile başlamıştır. Bu, günümüzde halen kullanılan yöntem olduğundan, 1886 yılı alüminyum endüstrisinin başlangıç yılı olarak kabul edilir.
1886 yılında Werner von Siemens'in dinamoyu keşfi ve 1892 yılında K.J.Bayer'in, boksitten alümina eldesini sağlayan Bayer prosesini bulması ile alüminyumun endüstriyel çapta üretimi çok kolaylaşmış ve bu en genç metal, demir çelikten sonra dünyada en çok kullanılan ikinci metal olmuştur.
Alüminyum'un Eldesi
Alüminyum, yüzyıldan beri, tüm dünyada aynı yöntemle elde edilmektedir. Alüminyum eldesi, iki aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada, Bayer metodu ile boksit cevherinden alümina elde edilir. İkinci aşamada ise, elektroliz ile alümina'dan alüminyum elde edilir. Alümina tesisleri, genellikle boksit cevherlerinin yanına kurulur. Madenden çıkarılan boksit cevheri, sudkostik eriyiği ile muamele edilerek alüminyum hidroksit eldesi gerçeklesir. Bu islem sonucunda olusan erimeyen kalıntılar (kırmızı çamur) ayrılır ve alüminyum hidroksitin kalsinasyonu ile "alümina" (alüminyum oksit) elde edilir.
Bundan sonraki asama, "alümina"nın "alüminyum"a dönüstürülmesidir. Beyaz bir toz görünümündeki alümina, elektroliz işleminin yapılacağı hücre adı verilen özel yerlere alınır.
Burada amaç, alüminyumu oksijenden ayırmaktır. Elektroliz işlemi için 4-5 volt gerilimde doğru akım uygulanır. Dipte biriken aluminyumun alınması ile işlem tamamlanır.
Genel olarak, ağırlıkça 4 birim boksitten 2 birim alümina ve 2 birim alüminadan da 1 birim alüminyum elde edilir.
İlk zamanlarda üretilen birincil alüminyumun her tonu için 42.000 kwh olan enerji sarfiyatı, günümüzde ortalama 16.500 kwh değerine düşmüştür. Bu değer, en yeni teknoloji ile çalışıldığında 13.000 kwh/t olmaktadır.
Yukarıda sözedilen işlemler ile elde edilen alüminyum "birincil alüminyum" (primary aluminium) olarak tanımlanır.
Alüminyum Ürünlerin Üretim Yöntemine Göre Sınıflandırılması
Alüminyum, ekstrüzyon, haddeleme ve döküm işlemleri ile çeşitli yarı- ürün ve ürünler haline dönüştürülür.
- Ekstrüzyon ürünleri
Ekstrüzyon yöntemi ile çeşitli kesitlerde profil,çubuk, boru, lamalar ve fılmasin elde edilir.
Alüminyum, ekstrüzyon işlemine çok uygun bir metaldir. Böylece, kullanım amacına uygun şekil ve ölçülerde pek çok ürün, başka bir biçimlendirme işlemine gerek kalmadan ekonomik bir şekilde üretilir. - Yassı Ürünler
Sıcak ve soğuk haddeleme yöntemi ile alüminyumdan plaka, levha ve folyo gibi yassı ürünlerelde edilir. - Döküm Ürünleri
Alüminyumdan, kokil, basınçlı veya kum döküm yöntemleri ile çeşitli büyüklük ve şekilde parçalar üretilir. - Alüminyum İletkenler
Bakırdan daha hafif olan alüminyum, elektrik enerjisinin nakledilmesinde büyük avantaj sağlamaktadır.
Alüminyum Kullanımının Endüstrilere Göre Gruplandırılması
Alüminyum ve İnşaat İnşaat sektörü, yılda Avrupa'da 1.2 milyon ton, ABD'de 1.05 milyon ton, Japonya'da 915.000 ton alüminyum kullanmaktadır.
Alüminyum, binaların çatı ve cephe kaplamalannda, kapı ve pencerelerinde, merdivenlerde, çatı iskeletinde inşaat iskelelerinde ve sera yapımında büyük miktarda kullanılır
Alüminyumun sağlamlığı yanında sahip olduğu dekoratif görünüm, eloksal (anodik oksidasyon) kaplama ile bir bakıma ölümsüzleşir. Gerek natürel veya renkli eloksal kaplama, gerek ise lake (elektrostatik toz veya sıvı) boyama ile alüminyum; mimar ve mühendislere inşaat sektöründe zengin seçenekler sunar.
İnşaat sektöründe; alüminyum ekstrüzyon, yassı-ürünler ve döküm ürünleri kapı/pencere doğramaları, cephe/çatı kaplamaları ve aksesuarların yapımında kullanılır.
Aluminyum ve Ambalaj Alüminyum, en kullanışlı ambalaj malzemelerinden birisidir. Alüminyum, kontenyer imalatından ilaç kutulanna kadar çok çeşitli ambalaj uygulamalanna mükemmel cevap verir. Banyoda diş macunu tüpünden, marketlerdeki sayısız ürünler (çikolata vb.) mutfakta folyoya sarılı fırın yemekleri ve buzdolabındaki soğuk meşrubatlara kadar, alüminyum pek çok ürünü sarar ve korur.
Alüminyumun homojen yapısı, ince folyo (alüminyum kağıt) şeklinde üretilebilmesi, hava geçirmezliği ve kolay şekillenebilmesi onu ideal bir ambalaj malzemesi yapar.
Alüminyum folyo, hava ve mor-ötesi ışınları geçirmediğinden, gıdaları doğal renk ve tadları ile birlikte korur. Alüminyum, folyo olarak vakumlu ambalajlarda, metalize fılm (alüminyum kaplı plastik) olarak da ısı ile kapanan ambalajlarda (yoğurt, ilaçlar vb) en tercih edilen malzemedir.
Alüminyumun en yaygın kullanıldığı alanlardan birisi de, meşrubat ve bira kutulandır. Dünyada kullanılan tüm içecek kutulannın % 80'i alüminyum kutularıdır. Bunun nedeni, hafif açılması kolay, darbeye dayanıklı, çabuk soğutma özelliği ve geri kazanılabilir (recycable) olmalarıdır.
Kullanılmış alüminyum içecek kutularının yüksek hurda değeri, geri kazanma için kutulann toplanmasını kolaylaştırır.
Kullanılmış alüminyum kutuların tüketiciden satın alınması ile başlayan geri kazanma işlemi sonucunda, yeni kutular üretilmektedir.
1989 yılında kullanılmış alüminyum meşrubat kutularının geri kazanma oranı ABD'de % 61, Avustralya'da % 60, Kanada'da % 45, Japonya'da % 42, Avrupa'da % 16 olmuştur. Bu oranlar, her yıl artmaktadır. Alüminyumdan yapılan diğer ambalajların atıklarından enerji elde eden yeni bir proses bulunmuş ve Avrupa'da kullanılmaya başlanmıştır.
Alüminyum Ve Taşıt Araçları
Alüminyum, ulaşım sektöründe taşıt araçlarının üretiminde kullanılan en önemli malzemelerden birisidir. Alüminyum kullanımının yaklaşık % 25'i taşıt araçlarının üretimine aittir.
Taşıt araçları ne kadar hafıf olursa, hareket etmeleri için daha az enerjiye gerek duyulur. Günümüzde bir otomobilde 50 kg alüminyum kullanılmaktadır. Bu sayede, yaklaşık 100 kg demir, çelik ve bakır malzeme tasarrufu yapılmaktadır. Yapılan hesaplar ve deneyimler sonucunda, alüminyum kullanılan bir otomobilin, yeterince alüminyum kullanılmamış bir otomobile kıyasla, ekonomik ömrü boyunca 1500 litre daha az yakıt harcadığı anlaşılmıştır.Bu durumun gerek sürücülerin akaryakıt masraflarına sağlayacağı ekonomi ve çevre sağlığı açısından atmosfere yayılan atık ekzos gazının düşürülmesi yönünden çok büyük faydası bulunmaktadır.
Otobüs ve tren gibi sık sık hareket eden ve duran araçlarda, aracın hafif olması daha da fazla önem kazanmaktadır. Günümüzde otobüs, tren, kamyon gibi büyük kara araçlarında alüminyum kullanımı ile önemli yakıt tasarrufu sağlanmaktadır.
Ayrıca karayolları trafık ve yön işaret sistemlerinde, otoyol parafet ve köprülerinde alüminyum kullanımı artmaktadır. Deniz araçlarında, özellikle teknelerde alüminyum süper-yapı sistemleri ile ağırlık merkezi daha
aşağıya çekilmekte ve böylece teknenin dengesi artırılmakta ve daha çok kullanım hacmi sağlanmaktadır. Küçük teknelerin ve yatların yelken direkleri alüminyumdan yapılmaktadır. Bir uçağın ağırlıkça % 70'i
alüminyumdan oluşmaktadır. Alüminyum alaşımlarının hafifliği yanısıra sağlamlığı, uçakların ve dolayısı ile havacılık sektörünün gelişmesine en büyük katkıyı yapmıştır. Duralüminyum (alüminyum-bakır) alaşımlanndan sonra gelecekte en önemli uçak malzemesi alüminyum-lityum alaşımlan olacaktır. Alüminyum-lityum alaşımlan ile, uçakların % 15 hafiflemesi mümkündür.
Alüminyum Ve İletkenler
Alüminyum son derece iletken bir metaldir. Bu nedenle, tüm alüminyum kullanımının Avrupa'da % 10'u,ABD'de % 9'u, Japonya'da % 7'si elektrik ve elektronik sektöründe kullanılmaktadır. Alüminyumun bu alandaen çok kullanıldığı yer, elektrik nakil hatlarıdır. Çelik özlü alüminyum iletkenler, yüksek voltajlı elektrik nakilhatlarında tercih edilen tek malzeme olmuştur. Alüminyum, yeraltı kablolarında, elektrik borularında ve motorbobin sarımında yaygın şekilde kullanılmaktadır. Elektronikte, alüminyum kullanım yerleri arasında, şaseler,yongalar, transistör soğutuculan, data kayıt diskleri ve elektronik cihazların kasaları bulunmaktadır.
Alüminyum ve Diğer Mühendislik Uygulamaları:
Makina elemanlan uygulamalarında, yüksek dayanım/ağırlık oranı, korozyona dayanımı ve işleme kolaylığı, alüminyumun üstün özellikleridir. Hafıfliği nedeniyle, büyük ve tek parçalarin manüpülasyonu mümkün olur. Hassas toleranslarda işleme kolaylığı sayesinde, standart birimlerden büyük parçaların yapılması mümkün olur. Karmaşık kesitli parçaların üretiminde,alüminyum ekstrüzyonu büyük avantajlar sağlar.
Vites kutulan, motor blokları ve silindir kafaları kolaylıkla alüminyum döküm ile yapılır. Son uygulamalarda krankmili yataklannda alüminyum kullanılması, bu parçaların uzun ömürlü olmasını sağlamıştır.
Son yıllarda otomotiv piyasasında yanlışlıkla "çelik jant" denilen gösterişli, parlak, boya ve bakım gerektirmeyen "hafif alaşımlı" jantlar "alüminyum"dur.
