Groen metaal
Aluminium
Jules Verne, 'From Earth to the Moon':
"This valuable metal possesses the whiteness of silver, the indestructibility of gold, the tenacity of iron, the fusibility of copper, the lightness of glass. It is easily wrought, is very widely distributed, forming the base of most of the rocks, is three times lighter than iron, and seems to have been created for the express purpose of furnishing us with the material for our projectile."
Charles Dickens in 1856
What do you think of a metal
As white as silver
As tough as iron
As unalterable as gold
As easily melted as copper
Which is
Malleable
Ductile
And with the singular quality of being lighter than glass?
Alum, Alumine, Aluminium...?
De eerste bereiding op basis van een chemisch proces, ontdekt in 1825 door de Deen Christiaan Orstad, was danig duur dat andere productiemethoden gezocht werden.
In 1888 werd een proces op basis van electrolyse op punt gezet. Dit Hall-Héroult (Charles Hall en Paul Héroult) proces zorgt ervoor dat men aluminium kan vrijmaken van de vloeibaar zout opgeloste aluinaarde (Al2O3).
Op zoek naar een correcte benaming voor het nieuw ontdekte metaal werden namen als ‘ALUMEN’ en ‘ALUMINE’ geopperd, afgeleid van de Latijnse benaming ‘ALUM’ afkomstig van het basismateriaal Aluin. De benaming ‘ALUMIUM’ werd vervangen door ‘ALUMINIUM’, wat opgenomen werd door het officiële internationale orgaan voor de standaardisatie van chemische benamingen (IUPAC). In de US wordt nog verwezen naar ‘ALUMINUM’ in plaats van ‘ALUMINIUM’.
De wereldproductie in 1900 bedroeg 6700 ton.
In 2006 telde de wereldproductie van Aluminium reeds meer dan 35 miljoen ton (bron EAA).
Schema productie alumine
Schema electrolyse aluminium
Aluminium, overal aanwezig...
Aluminium wordt ingezet in tal van producten in zeer diverse toepassingen gaande van consumentenproducten, tot investeringsgoederen zoals machinebouw, maar ook openbare goederen zoals stadsmeubilair. Niet alleen de type producten zijn divers, maar ook de sectoren waarin ze worden ingezet zijn heel verscheiden:
zie de getallen van 2005 (EU15 est.,)
36% Transport
27% Bouw
16% Verpakking
14% Engineering
7% Andere
Enkele voorbeelden
Elektronica: afstandsbediening, luidsprekers, …
Huishoudtoestellen: broodroosters, fruitpersers, koffiezet, thermos flessen, ijskasten, zool van strijkijzer, …
Interieur: scheidingswanden, winkelrekken, verlichtingsarmaturen, meubelen, …
Sportmateriaal: fietsen, skistokken, wandelstokken, pijlen, tenten, beveiligingselementen, …
Gebruiksvoorwerpen: ladders, bagagedragers, klapstoelen, …
Verpakking: blik, aluminiumfolie, schaaltjes, wijnflessen, schaaltjes en doppen…
Stadsmeubilair: toegangscontrole, zitbanken, vuilbakken, verkeersborden, vlaggemasten, …
Bouw: ramen, deuren, veranda's, gevelbekleding, veiligheidsschoenen, liften…
Transport: trein- en metrotoestellen, boten, wagens, nummerplaten, velgen, ruimtevaart, …
Groen Metaal
Aluminium is, na zuurstof en silicium, het derde meest voorkomende element in de aardkorst ( 8% aanwezig) dat onder de vorm van bauxiet wordt gewonnen. Het erts is zeer makkelijk te ontginnen: het wordt gewoon afgegraven aan de oppervlakte. Na amper een vijftiental jaar heeft de natuur zich hersteld.
Bauxiet werd voor het eerst ontdekt in het franse dorpje ‘Les Baux’. Aluinaarde wordt uit het bauxiet gehaald met het Bayer-proces. Het omzetten van de aluinaarde of aluminiumoxide (Al2O3) naar Aluminium vergt veel energie maar het recycleren van aluminium daarentegen vraagt slechts 5% van de initiële energie. Recyclage is dus zeer belangrijk.
Aluminium is eeuwig recycleerbaar met behoud van kwaliteit. Het primaire en secundaire aluminium zijn niet van elkaar te onderscheiden. Het recyclage ratio voor West-Europa ligt hoog:
van 41% voor de drankblikjes
tot 95% voor de bouw
en 95% voor de transportsector.
Daarenboven wordt geschat dat 75% van de allereerst geproduceerde aluminium nog steeds in roulatie is.
Door de gewichtsbesparende rol van aluminium in tal van toepassingen, draagt aluminium bij tot een gezonder milieu. Gezien het lagere soortelijk gewicht en de hoge relatieve sterkte van aluminium, ligt de gemiddelde gewichtsbesparing rond de 50% voor de meeste toepassingen, zonder in te boeten op veiligheid. Vb.: voor elke 100kg dat je bespaart op (in) een voertuig bespaar je 0,35L brandstof/100km en reduceer je de CO2 uitstoot met 9g/km.
Aluminium als de grote energievreter bestempelen is dus duidelijk te eenzijdig. Om al bovenstaande redenen wordt aluminium ondanks de hoge energie nodig voor de primaire productie, toch wel eens het ‘groene metaal’ genoemd.
De aluminium industrie doet grote inspanning om een antwoord te bieden aan de uitdaging voor een "duurzaam milieu"
Hierbij het rapport van de Internationale Aluminium Industrie (IAI) samen met het rapport van de Europese Aluminium Industrie (EAA)
Zie ook http://bauxite.world-aluminium.org
Zie op You tube : The Aluminium Unique Life Cycle Story
ALUMINIUM, GEZONDHEID en MILIEU
Rapport EAA op tal van vragen over aluminium en in zijn invloed op de gezondheid en het milieu
LEGERINGEN
Eigenschappen
Aluminium, een licht en sterk materiaal dankzij de gunstige verhouding sterkte / soortelijke massa:
Smelttemperatuur: 658 °C
Soortelijke massa: 2,7.10³ kg/m³
E-modulus: 70000 N/mm² (ongeveer 1/3 van staal)
Daarnaast kunnen we melden:
Corrosiebestendigheid: Aluminium heeft van nature steeds een zeer resistente beschermlaag; oxidelaag genoemd
Geleider: een uitstekende warmte- en elektriciteitsgeleider
Reflectie: een hoge reflectiegraad voor licht en warmte
Bewerkbaar: zeer makkelijk vervormbaar en verspaanbaar
Kerfslagwaarde: gunstig voor cryogene toepassingen, de waarde stijgt enigszins bij temperatuursdaling
Decoratief: typisch zilverachtig uiterlijk, anodiseerbaar maar ook natlakken, poederlakken, bedrukken edm. is mogelijk.
Veilig: Aluminium is niet giftig
Hou in uw ontwerp rekening met het volgende:
Galvanische corrosie: contact met andere metalen en/of de aanwezigheid van een electrolyt dient vermeden te worden
Vermoeiing: hou met dit verschijnsel rekening in het ontwerp
Via Aluselect vindt u een overzicht van de meest courante legeringen en hun eigenschappen ( samenstelling, mechanische, bewerkbaarheid enz...)
http://aluminium.matter.org.uk/aluselect/default.asp
Organigram van de verschillende familiegroepen van legeringen
De aanvullingen ivm recent ontwikkelde legeringen kan u terug vinden op de website van http://www.aluminum.org
Via de menu "The industry" gaat u naar "industry standards " addendum Tealsheets"
Legeringen
Aluminium komt minder vaak voor in haar pure vorm, maar is meestal gelegeerd met andere elementen. Het woord 'Aluminium' kan beschouwd worden als de benaming van een grote familie aan aluminium-legeringstypen die gegroepeerd en genummerd worden van duizend- tot achtduizend-reeksen, afhankelijk van de hoofdlegeringselementen:
1xxx: zuiver aluminium
2xxx: Aluminium - Koper legeringen
3xxx: Aluminium - Mangaan legeringen
4xxx: Aluminium - Silicium legeringen (voornamelijk gietlegeringen)
5xxx: Aluminium - Magnesium legeringen (voornamelijk gewalste plaatlegeringen)
6xxx: Aluminium - Magnesium - Silicium legeringen (voornamelijk extrusielegeringen)
7xxx: Aluminium - Zink legeringen
8xxx: Overige
Toestand
Naast de legeringsamenstelling is ook de toestand waarin het materiaal verkeert maatgevend.
Precipiteren: voor sommige legeringsreeksen (2xxx, 6xxx en 7xxx) kan je de mechanische eigenschappen verbeteren door ze te harden door precipitatie (warmtebehandeling).
Het precipiteren brengt het materiaal in een andere toestand wat aldus invloed heeft op de waarden van de mechanische eigenschappen. Vandaar het belang om bij het ontwerp niet alleen de legering te specifiëren, maar ook de gewenste toestand.
F: ongecontroleerde toestand
O: zacht gegloeide toestand
H: verstevigd door koudvervorming
T: toestand verkregen na precipitatieharding