O aluminio é o metal máis abundante do mundo e é o terceiro elemento máis común que comprende o 8% da codia terrestre. A versatilidade do aluminio fai que sexa o metal máis utilizado despois do aceiro.

Produción de Aluminio

O aluminio deriva 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 é duns 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 atractivo desde o punto de vista económico e ambiental. Necesita 14.000 kWh para producir 1 tonelada de aluminio novo. Pola contra, só se necesita un 5% deste para fundir e reciclar unha tonelada de aluminio. Non hai diferenza de calidade entre aliaxes de aluminio virxe e reciclado.

Aplicacións do aluminio

Puroaluminioé suave, dúctil, resistente á corrosión e ten unha alta condutividade eléctrica. É moi utilizado para cables de folla e condutores, pero a aliaxe con outros elementos é necesaria para proporcionar as resistencias máis altas necesarias para outras aplicacións. O aluminio é un dos metais de enxeñería máis lixeiros, cunha relación resistencia/peso superior ao aceiro.

Ao utilizar varias combinacións das súas vantaxes propiedades, como resistencia, lixeireza, resistencia á corrosión, reciclabilidade e formabilidade, o aluminio está sendo empregado nun número cada vez maior de aplicacións. Esta variedade de produtos abarca desde materiais estruturais ata láminas de envases finos.

Denominacións de aliaxe

O aluminio é máis comúnmente aliado con cobre, cinc, magnesio, silicio, manganeso e litio. Tamén se fan pequenas adicións de cromo, titanio, circonio, chumbo, bismuto e níquel e o ferro está sempre presente en pequenas cantidades.

Hai máis de 300 aliaxes forxadas con 50 de uso común. Normalmente identifícanse mediante un sistema de catro cifras que se orixinou nos EUA e que agora é universalmente aceptado. A táboa 1 describe o sistema para aliaxes forxadas. As aliaxes de fundición teñen designacións similares e usan un sistema de cinco díxitos.

Táboa 1.Denominacións para aliaxes de aluminio forxado.

Para as aliaxes de aluminio forxado sen alear denominadas 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 co 0,01 por cento máis próximo. O segundo díxito indica modificacións nos límites de impurezas. Se o segundo díxito é cero, indica o aluminio sen aleación que ten límites de impurezas naturais e de 1 a 9, indica impurezas individuais ou elementos de aliaxe.

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

Propiedades físicas do aluminio

Densidade de aluminio

O aluminio ten unha densidade ao redor dun terzo da do aceiro ou do cobre, polo que é un dos metais máis lixeiros dispoñibles no mercado. A alta relación resistencia-peso resultante convérteo nun material estrutural importante que permite aumentar as cargas útiles 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 adecuado para ambientes fríos. Ten a vantaxe sobre o aceiro de que a súa resistencia á tracción aumenta coa diminución da temperatura mentres mantén a súa tenacidade. Por outra banda, o aceiro faise fráxil a baixas temperaturas.

Resistencia á corrosión do aluminio

Cando se expón ao aire, fórmase case instantáneamente 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 unhas 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. Combinado co feito de non ser tóxico, esta propiedade significa que o aluminio úsase 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 o seu uso como condutor eléctrico. Aínda que a condutividade da aliaxe condutora de uso común (1350) é só ao redor do 62% do cobre recocido, é só un terzo do peso e, polo tanto, pode conducir o dobre de electricidade en comparación co cobre do mesmo peso.

Reflectividade do aluminio

Desde os UV ata os infravermellos, o aluminio é un excelente reflector de enerxía radiante. A reflectividade da luz visible de arredor do 80% significa que é amplamente utilizada en luminarias. As mesmas propiedades de reflectividade faialuminioideal como material illante para protexer contra os raios solares no verán, mentres que illante da 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 por laminación, extrusión, estirado, mecanizado e outros procesos mecánicos. Tamén pode ser fundido a unha 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 pódese aumentar a máis de 690 MPa para algunhas aliaxes tratables térmicamente.

Normas de aluminio

O antigo estándar BS1470 foi substituído por nove normas EN. As normas EN aparecen na táboa 4.

Táboa 4.Normas EN para aluminio

As normas EN difiren da antiga norma BS1470 nas seguintes áreas:

• Composicións químicas: sen cambios.
• Sistema de numeración de aliaxe: sen cambios.
• As denominacións de tempero para aliaxes tratables térmicamente cobren agora unha gama máis ampla de temperos especiais. Introduciron ata catro díxitos despois da T para aplicacións non estándar (por exemplo, T6151).
• Designacións de tempero para aliaxes non tratables térmicamente: os temperos existentes non se modifican, pero os temperos agora están definidos de xeito máis completo en termos de como se crean. O tempero suave (O) agora é H111 e introduciuse un tempero intermedio H112. Para a aliaxe 5251, os temperos móstranse agora como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc.). H19/H22 e H24 agora móstranse por separado.
• As propiedades mecánicas seguen sendo similares ás figuras anteriores. O 0,2% de tensión de proba agora debe citarse nos certificados de proba.
• As tolerancias endurecéronse en varios graos.
  

  Tratamento térmico de aluminio

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

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