O aluminio é o metal máis abundante do mundo e o terceiro elemento máis común, que constitúe o 8 % da codia terrestre. A versatilidade do aluminio convérteo no metal máis empregado despois do aceiro.

Produción de aluminio

O aluminio derívase do mineral bauxita. A bauxita convértese en óxido de aluminio (alúmina) mediante o proceso Bayer. Despois, a alúmina convértese en aluminio metálico mediante celas electrolíticas e o proceso Hall-Heroult.

Demanda anual de aluminio

A demanda mundial de aluminio rolda os 29 millóns de toneladas ao ano. Uns 22 millóns de toneladas son aluminio novo e 7 millóns de toneladas son chatarra de aluminio reciclado. O uso de aluminio reciclado é economicamente e ambientalmente atractivo. Necesítanse 14.000 kWh para producir 1 tonelada de aluminio novo. Pola contra, só se necesita o 5 % disto para refundir e reciclar unha tonelada de aluminio. Non hai diferenza de calidade entre as aliaxes de aluminio virxe e as recicladas.

Aplicacións do aluminio

Puroaluminioé brando, dúctil, resistente á corrosión e ten unha alta condutividade eléctrica. Úsase amplamente para cables de lámina e condutores, pero a aliaxe con outros elementos é necesaria para proporcionar as maiores resistencias necesarias para outras aplicacións. O aluminio é un dos metais de enxeñaría máis lixeiros, cunha relación resistencia-peso superior á do aceiro.

Ao utilizar diversas combinacións das súas propiedades vantaxosas, como a resistencia, a lixeireza, a resistencia á corrosión, a reciclabilidade e a formabilidade, o aluminio emprégase nun número cada vez maior de aplicacións. Esta gama de produtos abrangue desde materiais estruturais ata láminas finas para envases.

Designacións de aliaxe

O aluminio aliáse máis habitualmente con cobre, zinc, magnesio, silicio, manganeso e litio. Tamén se lle engaden pequenas cantidades de cromo, titanio, circonio, chumbo, bismuto e níquel, e o ferro sempre está presente en pequenas cantidades.

Hai máis de 300 aliaxes forxadas, das cales 50 son de uso común. Normalmente identifícanse cun sistema de catro cifras que se orixinou nos Estados Unidos e que agora é universalmente aceptado. A táboa 1 describe o sistema para as aliaxes forxadas. As aliaxes fundidas teñen designacións similares e usan un sistema de cinco díxitos.

Táboa 1.Designacións para aliaxes de aluminio forxado.

Para as aliaxes de aluminio forxado non aliado designadas como 1XXX, os dous últimos díxitos representan a pureza do metal. Son o equivalente aos dous últimos díxitos despois do punto decimal cando a pureza do aluminio se expresa ao 0,01 por cento máis próximo. O segundo díxito indica modificacións nos límites de impurezas. Se o segundo díxito é cero, indica aluminio non aliado con límites de impurezas naturais e do 1 ao 9 indican impurezas individuais ou elementos de aliaxe.

Para os grupos do 2XXX ao 8XXX, os dous últimos díxitos identifican as diferentes aliaxes de aluminio do grupo. O segundo díxito indica as modificacións da aliaxe. Un segundo díxito de cero indica a aliaxe orixinal e os enteiros do 1 ao 9 indican as modificacións consecutivas da aliaxe.

Propiedades físicas do aluminio

Densidade do aluminio

O aluminio ten unha densidade de arredor dun terzo maior que a do aceiro ou o cobre, o que o converte nun dos metais máis lixeiros dispoñibles comercialmente. A alta relación resistencia-peso resultante convérteo nun material estrutural importante que permite aumentar a carga útil ou aforrar combustible para as industrias do transporte en particular.

Resistencia do aluminio

O aluminio puro non ten unha alta resistencia á tracción. Non obstante, a adición de elementos de aliaxe como manganeso, silicio, cobre e magnesio pode aumentar as propiedades de resistencia do aluminio e producir unha aliaxe con propiedades adaptadas a aplicacións particulares.

aluminioÉ moi axeitado para ambientes fríos. Ten a vantaxe sobre o aceiro de que a súa resistencia á tracción aumenta ao diminuír a temperatura, mantendo a súa tenacidade. O aceiro, pola contra, vólvese fráxil a baixas temperaturas.

Resistencia á corrosión do aluminio

Cando se expón ao aire, fórmase case instantaneamente unha capa de óxido de aluminio na superficie do aluminio. Esta capa ten unha excelente resistencia á corrosión. É bastante resistente á maioría dos ácidos, pero menos resistente aos álcalis.

Condutividade térmica do aluminio

A condutividade térmica do aluminio é aproximadamente tres veces maior que a do aceiro. Isto fai que o aluminio sexa un material importante tanto para aplicacións de refrixeración como de calefacción, como os intercambiadores de calor. Ademais de ser atóxico, esta propiedade fai que o aluminio se use amplamente en utensilios de cociña e utensilios de cociña.

Condutividade eléctrica do aluminio

Xunto co cobre, o aluminio ten unha condutividade eléctrica o suficientemente alta como para usalo como condutor eléctrico. Aínda que a condutividade da aliaxe condutora de uso común (1350) é só de arredor do 62 % da do cobre recocido, só pesa un terzo do seu peso e, polo tanto, pode conducir o dobre de electricidade en comparación co cobre do mesmo peso.

Reflectividade do aluminio

Desde os raios ultravioleta ata os infravermellos, o aluminio é un excelente reflector da enerxía radiante. A súa reflectividade da luz visible, de arredor do 80 %, fai que se use amplamente en luminarias. As mesmas propiedades de reflectividade fan quealuminioideal como material illante para protexer dos raios solares no verán, mentres que illa contra a perda de calor no inverno.

Táboa 2.Propiedades do aluminio.

Propiedades mecánicas do aluminio

O aluminio pode deformarse gravemente sen fallar. Isto permite que o aluminio se forme mediante laminación, extrusión, estiramento, mecanizado e outros procesos mecánicos. Tamén se pode fundir cunha alta tolerancia.

A aliaxe, o traballo en frío e o tratamento térmico pódense utilizar para adaptar as propiedades do aluminio.

A resistencia á tracción do aluminio puro é duns 90 MPa, pero pode aumentarse a máis de 690 MPa para algunhas aliaxes tratables termicamente.

Estándares de aluminio

A antiga norma BS1470 foi substituída por nove normas EN. As normas EN indícanse na táboa 4.

Táboa 4.Normas EN para o aluminio

As normas EN difiren da antiga norma, BS1470, nos seguintes aspectos:

• Composición química: sen cambios.
• Sistema de numeración de aliaxes: sen cambios.
• As designacións de estado para aliaxes tratables termicamente agora abarcan unha gama máis ampla de estados especiais. Introducíronse ata catro díxitos despois do T para aplicacións non estándar (por exemplo, T6151).
• Designacións de estado para aliaxes non tratables termicamente: os estados existentes non cambian, pero os estados agora defínense de forma máis completa en termos de como se crean. O estado brando (O) agora é H111 e introduciuse un estado intermedio H112. Para a aliaxe 5251, os estados agora móstranse como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc.). H19/H22 e H24 agora móstranse por separado.
• Propiedades mecánicas: mantéñense semellantes ás cifras anteriores. Agora débese indicar unha tensión de elasticidade do 0,2 % nos certificados de ensaio.
• As tolerancias endurecéronse en varios graos.
  

  Tratamento térmico do aluminio

  Pódense aplicar unha serie de tratamentos térmicos ás aliaxes de aluminio:

  • Homoxeneización: eliminación da segregación por quentamento despois da fundición.
  • Recocido: úsase despois da deformación en frío para abrandar aliaxes de endurecemento por deformación (1XXX, 3XXX e 5XXX).
  • Endurecemento por precipitación ou por envellecemento (aliaxes 2XXX, 6XXX e 7XXX).
  • Tratamento térmico en solución antes do envellecemento de aliaxes de endurecemento por precipitación.
  • Estufado para o curado de revestimentos
  • Despois do tratamento térmico engádese un sufixo aos números de designación.
  • O sufixo F significa "tal como foi fabricado".
  • O significa "produtos forxados recocidos".
  • T significa que foi "tratado termicamente".
  • W significa que o material foi tratado termicamente en solución.
  • H refírese a aliaxes non tratables termicamente que son "traballadas en frío" ou "endurecidas por deformación".
  • As aliaxes non tratables termicamente son as dos grupos 3XXX, 4XXX e 5XXX.