Aluminium

Hliník, aluminium

Aluminium (oznaczenie chemiczne Al) jest bardzo lekkim metalem cechującym się wysoką przewodnością prądu elektrycznego. Cechy te sprawiają,  że znalazł szerokie zastosowanie w elektrotechnice, przemyśle lotniczym, budowlanym i w wielu innych dziedzinach przemysłu.

Metal ten i jego stopy są bardzo łatwo spawalne różnymi metodami.

Wyjątkiem są stopy grupy 2000 powszechnie nazywane duralami, które wykazują obniżoną spawalność.

Aluminium znalazło szerokie zastosowanie przede wszystkim dzięki swojej znacznej odporności chemicznej oraz niskiej wadze. Dlatego z jego stopów wykonuje się przykładowo drobne monety, przybory i naczynia kuchenne.  W budownictwie wykorzystuje się profile wyciskane, z których wykonuje się np. stolarkę budowlaną.

Stopy aluminium

Najpowszechniejsze jest jednak zastosowanie aluminium w formie stopów, w tym najbardziej znane stopy z magnezem czy też z miedzią i manganem.  Te materiały w przeciwieństwie do czystego aluminium mają dużo większą twardzość przy zachowaniu bardzo małego ciężaru właściwego. Ponadto są bardziej odporne na korozję.

Składniki stopowe i ich wpływ na właściwości metalu:

  • Magnez, do maksymalnej zawartości 11%, zapewnia twardość oraz zwiększa odporność na korozję i wytrzymałość.
  • Mangan, zwykle do zawartości 2%, ułatwia kształtowanie,   zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję.
  • Krzem, nawet do 25% zawartości (w stopach odlewniczyvh) czy 1% (w pozostałych stopach), zwiększa odporność na korozję i wytrzymałość.
  • Cynk (max. 6-8%) zwiększa wytrzymałość za cenę niższej odporności na korozję.
  • Żelazo zwiększa spawalność i wytrzymałość, zmniejsza podatność na kształtowanie i odporność na korozję.
  • Nikiel zwiększa odporność cieplną, wytrzymałość i odporność na korozję. Jego zawartość w stopach dochodzi do 2%.

Technicznie czyste aluminium – grupa 1000

Aluminium o czystości powyżej 99% z niewielkimi dodatkami innych pierwiastków, między innymi krzemu, żelaza, miedzi, manganu, magnezu, cynku oraz tytanu.
Charakteryzują się niskimi własnościami wytrzymałościowymi oraz bardzo dużą plastycznością. Stosowane głównie w przemyśle spożywczym, architekturze, w transporcie oraz przemyśle samochodowym.

Stopy aluminium z miedzią – grupa 2000

Przy kilkuprocentowej zawartości miedzi oraz dodatków magnezu oraz manganu, potocznie nazywane duraluminium. Durale posiadają bardzo dużą wytrzymałość. Znajdują zastosowanie jako części maszyn. Stopy słabo spawalne o średniej odporności na korozję.

Stopy z manganem – grupa 3000

Posiadają niską wytrzymałość, lecz charakteryzują się bardzo dużą odpornością na korozję. Stosuje się w przemyśle chemicznym i spożywczym, do produkcji pojemników i puszek. Znajduje również szerokie zastosowanie w przemyśle samochodowym, przy produkcji wykończeń oraz ozdób.

Stopy z krzemem – grupa 4000

Stopy odlewnicze zwane siluminami. Posiadają dobrą odporność korozyjną oraz wysoką wytrzymałość. Produkowane z są tych stopów odlewy narzędzi, felgi aluminiowe.

Stopy z magnezem – grupa 5000

Posiadają średnią wytrzymałość natomiast są bardzo odporne na korozję. Z tego względu stosowane w wielu gałęziach przemysłu, w stoczniowym, samochodowym, chemicznym, spożywczym, budowniczym oraz przy produkcji sprzętu AGD. Znajdują także zastosowanie na słupy oraz do produkcji tablic drogowych. Stopy tej serii nadają się do spawania oraz anodowania.

Stopy z magnezem i krzemem – grupa 6000

Ze względu na bardzo wysoką odporność antykorozyjną stopy te noszą nazwę Anticorodal. Charakteryzują się również dobrą plastycznością. Zastosowanie materiałów z tej rodziny stopów jest bardzo szerokie, produkuje się elementy nośne ciężarówek, autobusów, statków, dźwigów , wagonów, mostów i barier. Stosuje się je również w przemyśle górniczym, stoczniowym, chemicznym i spożywczym.

Stopy z cynkiem – grupa 7000

Przy dobrze zastosowanej obróbce cieplnej ich własności wytrzymałościowe przewyższają własności innych stopów aluminium. Są dobrze spawalne oraz podatne obróbce skrawaniem. Posiadają średnią odporność korozyjną , stosuje się je głównie w silnie obciążonych elementach konstrukcji, częściach samolotowych oraz na części maszyn. Produkuje się również z nich sprzęt sportowy.

Zamienniki stopów aluminium

Różne oznaczenie stopów aluminium w poszczególnych krajach sprawia, że konstruktorzy często stają przed koniecznością poszukiwanie stopów aluminium będących zamiennikami tych występujących w dokumentacji. Dotyczy to zarówno materiałów o określonych własnościach lub konieczności znalezienia zamiennika stopu nie do uzyskania na rynku.

Obróbka powierzchniowa

Celem obróbki powierzchniowej jest uzyskanie funkcjonalności powierzchni wyrobu. Dotyczy to zarówno zwiększenia odporności na korozję jak i uzyskania walorów estetycznych np. w wyrobach stosowanych w budownictwie czy motoryzacji.

Anodowanie

Anodowanie to proces wytwarzania powłoki tlenku aluminium na powierzchni elementów i profili aluminiowych. Warstwa anodowa jest ściśle związana z powierzchnią elementu, może być barwiona. Powłoka spełnia funkcję ochronną przed czynnikami zewnętrznymi, nawet tak agresywnymi jak kwaśne deszcze czy woda morska.Własności i wygląd powłoki tlenkowej zależą przede wszystkim od materiału wejściowego (gatunek i stan utwardzenia aluminium), sposobu jej wytworzenia i zastosowanego przygotowania powierzchni wyrobu.

Lakierowanie proszkowe

Lakierowanie proszkowe polega na nakładaniu na elementy farby proszkowej (powłoki polimerowej). Głównym celem nakładania takiej powłoki jest zabezpieczenie przed korozją i nadanie lepszych cech dekoracyjnych. Jednym ze sposobów nakładania powłoki polimerowej jest natrysk elektrostatyczny (lakierowanie proszkowe) i utwardzenie proszków lakierniczych. Używana jest do tego farba proszkowa, której bazą-składnikiem jest żywica (epoksydowa,poliestrowa, akrylowa, poliuretanowa oraz mieszanki poliestrowo-epoksydowe).