Aluminium i metale nieżelazne
Odlewanie aluminium i metali nieżelaznych
Odlewnie metali nieżelaznych obsługują kluczowe sektory przemysłu, produkując odlewy i komponenty z metali niezawierających żelaza. Do metali nieżelaznych zalicza się m.in. aluminium, miedź, cynk, ołów, nikiel i cynę - cenione za odporność na korozję, właściwości niemagnetyczne oraz wysoką plastyczność, przewyższającą parametry metali żelaznych. Najważniejszym z nich jest aluminium - trzeci najobficiej występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej, obecny w ponad 270 minerałach.
Odlewnie metali nieżelaznych wymagają specjalistycznych technologii wysokotemperaturowych, obejmujących piece do topienia, kadzie transportowe i wyłożenia ogniotrwałe, zaprojektowane pod kątem unikalnych wymagań chemicznych i mechanicznych procesów odlewniczych.
Odkrycie i izolacja aluminium
Związki zawierające glin wykorzystywano w garncarstwie, barwieniu tkanin i medycynie przez tysiące lat, zanim metal został wyizolowany w czystej postaci. W pierwszej połowie XIX wieku naukowcy byli w stanie uzyskać jedynie niewielkie ilości aluminium, które wówczas uważano za metal szlachetny, porównywalny z srebrem czy złotem. Produkcja na skalę przemysłową stała się możliwa dopiero w latach 80. XIX wieku.
Od boksytu do aluminium - proces Halla-Héroulta
Pierwszym krokiem do komercyjnej produkcji aluminium było opracowanie metody ekstrakcji tlenku glinu (aluminy) z minerału boksytu. Początkowo rozwój ten związany był z przemysłem włókienniczym, w którym tlenek glinu wykorzystywano do utrwalania barwników. Choć sama alumina ma szerokie zastosowania przemysłowe, może być również przetwarzana na aluminium metodą elektrolityczną Halla-Héroulta. Proces ten nazwany został od nazwisk dwóch naukowców - Amerykanina Charlesa Martina Halla i Francuza Paula Héroulta - którzy niezależnie odkryli tę samą metodę w tym samym czasie.
Właściwości aluminium i zastosowania przemysłowe
Aluminium jest lekkie, odporne na korozję, doskonale przewodzi prąd, nie iskrzy przy uderzeniu i zachowuje stabilność w szerokim zakresie warunków eksploatacyjnych. Dzięki tym właściwościom stało się drugim najczęściej stosowanym metalem na świecie, zaraz po stali.
Znalazło zastosowanie w:
- przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym
- budownictwie i konstrukcjach inżynieryjnych
- produkcji przewodów i instalacji elektrycznych
- wytwarzaniu opakowań spożywczych (puszki, folie)
- sprzęcie gospodarstwa domowego (zastępując miedź i żeliwo w naczyniach kuchennych)
Metale nieżelazne stosowane w odlewnictwie
Oprócz aluminium w odlewniach powszechnie stosowane są także inne metale nieżelazne:
- miedź - znakomity przewodnik elektryczny; ok. 2/3 produkcji trafia do branży elektrycznej, a ok. 25% do instalacji wodnych dzięki działaniu antybakteryjnemu
- cynk - stosowany do cynkowania stali (galwanizacja), w stopach z miedzią tworzy mosiądz; wykorzystywany również w produktach konsumenckich (filtry UV, dezodoranty)
- ołów - miękki i łatwy w obróbce; dawniej używany w rurach i farbach, obecnie w 80% wykorzystywany w produkcji akumulatorów; stosowany także w osłonach radiacyjnych i pokryciach dachowych
- nikiel - głównie używany do produkcji stali nierdzewnej, a także w bateriach i magnesach, zwłaszcza w energetyce i elektronice
- cyna - szeroko stosowana w lutach i w formie blachy cynowanej, zabezpieczającej stal i inne metale przed korozją, szczególnie w opakowaniach spożywczych