Caratteristiche alluminio
Storia dell’alluminio.
L’alluminio, nella sua affermazione sulla scena mondiale, è storia recente, essendo prodotto per la prima volta poco più di un secolo fa lo si può di gran lunga considerare il più giovane tra i metalli di utilizzo industriale.
La sua scoperta, ad opera del chimico Humphrey Davy, avviene nel 1807 …scoperta che rimase però nell’ambito delle ipotesi dal momento che i tentativi, da parte del chimico, di ottenere l’alluminio dall’allume attraverso un processo di elettrolisi di una soluzione di ossido di allumino e potassa non portarono a nulla.
Solo nel 1825 Hans Cristian Oersted, fisico Danese, riuscì nell’intento di produrlo sfruttando la reazione tra l’amalgama di potassio ed il cloruro di alluminio.
Successivamente, Freidirich Wohler (chimico tedesco vissuto dal 1800 al 1882), riuscì con i suoi studi a mettere in evidenza molte delle caratteristiche dell’alluminio, in primis la sua leggerezza che, probabilmente, fu la prima qualità a stimolare il mondo scientifico ad investire nella ricerca, ma per quanto riguarda la produzione vera e propria i suoi risultati si limitarono a qualche pagliuzza e nulla di più.
Nel 1854 Henri Sainte-Claire Deville (nato nelle Antille Danesi 1818 e morto nel 1881), partendo proprio dagli studi del chimico tedesco, riesci a produrre i primi lingotti di Alluminio sostituendo il potassio con il sodio …successo che gli valse una notevole popolarità nel mondo accademico.
Nel 1886 il primo processo di fusione elettrolitica per la produzione di alluminio mediante il passaggio di corrente elettrica attraverso un bagno di allumina sciolta in criolite... successo che vede contemporaneamente e paradossalmente due protagonisti, l’americano Charles Martin Hall e il Francese Paul Heroult …il paradosso sta nelle coincidenze che legavano i due: nacquero lo stesso anno, lavorarono indipendentemente, brevettarono contemporaneamente le stesse scoperte e morirono lo stesso anno. Successivamente il processo venne appunto indicato come: il processo di Hall-Héroult.
Fu proprio il loro metodo a consentire un produzione di alluminio su larga scala e a basso costo.
Il metodo di Hall-Héroult è tutt’ora il processo utilizzato per la produzione di alluminio anche se successive stato migliorato migliorato .
Storia dell’alluminio.
L’affermazione dell’alluminio sulla scena mondiale è storia recente, essendo prodotto per la prima volta poco più di un secolo fa lo si può di gran lunga considerare il più giovane tra i metalli di utilizzo industriale.
La sua scoperta, ad opera del chimico Humphrey Davy, avviene nel 1807 …scoperta che rimase però nell’ambito delle ipotesi dal momento che i tentativi, da parte del chimico, di ottenere l’alluminio dall’allume attraverso un processo di elettrolisi di una soluzione di ossido di allumino e potassa non portarono a nulla.
Solo nel 1825 Hans Cristian Oersted, fisico Danese, riuscì nell’intento di produrlo sfruttando la reazione tra l’amalgama di potassio ed il cloruro di alluminio.
Successivamente, Freidirich Wohler (chimico tedesco vissuto dal 1800 al 1882), riuscì con i suoi studi a mettere in evidenza molte delle caratteristiche dell’alluminio, in primis la sua leggerezza che, probabilmente, fu la prima qualità a stimolare il mondo scientifico ad investire nella ricerca, ma per quanto riguarda la produzione vera e propria i suoi risultati si limitarono a qualche pagliuzza e nulla di più.
Nel 1854 Henri Sainte-Claire Deville (nato nelle Antille Danesi 1818 e morto nel 1881), partendo proprio dagli studi del chimico tedesco, riesci a produrre i primi lingotti di Alluminio sostituendo il potassio con il sodio …successo che gli valse una notevole popolarità nel mondo accademico.
Nel 1886 il primo processo di fusione elettrolitica per la produzione di alluminio mediante il passaggio di corrente elettrica attraverso un bagno di allumina sciolta in criolite... successo che vede contemporaneamente e paradossalmente due protagonisti, l’americano Charles Martin Hall e il Francese Paul Heroult …il paradosso sta nelle coincidenze che legavano i due: nacquero lo stesso anno, lavorarono indipendentemente, brevettarono contemporaneamente le stesse scoperte e morirono lo stesso anno. Successivamente il processo venne appunto indicato come: il processo di Hall-Héroult.
Fu proprio il loro metodo a consentire un produzione di alluminio su larga scala e a basso costo.
Il metodo di Hall-Héroult è tutt’ora il processo utilizzato per la produzione di alluminio anche se successive stato migliorato migliorato .
Caratteristiche dell’alluminio.
Diffusione.
Uno degli elementi più diffusi in natura il terzo più abbondante superato solo dall’ossigeno e il silicio. Il principale minerale da cui si ricava, la bauxite, ne contiene circa il 45-60% e costituisce approssimativamente l’8% della superficie del pianeta.
Leggerezza.
Probabilmente la prima ad avere catturato un interesse globale data la sua densità (2,71 g/cm³) a cui corrisponde un peso specifico di circa un terzo dell’acciaio e del rame.
Non a caso ad oggi la stragrande maggioranza dei mezzi di trasporto vedono come attore principale l’alluminio: compone circa il 90% di uno Shuttle, l’80% di un aereo …navi, treni ad alta velocità, metropolitane, automobili …insomma, possiamo dire che è un protagonista indiscusso.
Costo di produzione.
La produzione dell’alluminio è quantificabile in 15 kWh/kg con un abbattimento di oltre il 90% per il materiale riciclato. La produzione mondiale oggi attorno ai milioni di tonnellate l’anno di cui oltre il 50% nella sola Cina.
Maggiori produzioni mondiali:
- CINA 31 milioni di tonnellate
- RUSSIA 3,58 milioni di tonnellate
- CANADA 3,25 milioni di tonnellate
- INDIA 2,75 milioni di tonnellate
- EMIRATI ARABI UNITI 2,4 milioni di tonnellate
- AUSTRALIA 1,68 milioni tonnellate
- NORVEGIA 1,23 milioni di tonnellate
- STATI UNITI 840.000 tonnellate
Riciclabilità.
I materiali a base di alluminio possono essere riciclati infinite vuole e al 100% senza minimamente perdere le caratteristiche originali.
Oltre all’importanza sull’impatto ecologico dal punto di vista economico i numeri sono impressionanti perché come detto in precedenza per produrre 1 kg di alluminio primario servono 15 kWh mentre per la stessa quantità proveniente però da riciclaggio ne bastano 0,75.
Automotive:
- Il 90% dell’alluminio utilizzato per produrre i cerchioni delle automobili è riciclato
- Il 30% di quello utilizzato nella realizzazione di pistoni e cilindri
- Il 40% di quello impiegato per la struttura dell’automobile in genere
Malleabilità.
Materiale assolutamente facile da lavorare e adatto a svariati processi produttivi ad alte come a basse temperature. Questo ha fatto sì che l’alluminio diventasse in un solo secolo di storia il metallo più diversamente utilizzato dall’uomo.
La capacità di deformarsi permanentemente è un ulteriore caratteristica che rende l’alluminio un prodotto idoneo a diverse applicazioni. Facendo, poi, sempre riferimento all’acciaio, l’alluminio offre un coefficiente di elasticità di circa un terzo; la sua deformazione elastica è maggiore di tre volte rispetto all’acciaio. In sostanza l’alluminio può assorbire l’energia in maniera elastica, cioè senza presentare danni permanenti.
Plasticità.
La capacità di deformarsi permanentemente è un ulteriore caratteristica che rende l’alluminio un prodotto idoneo a diverse applicazioni.
Facendo, poi, sempre riferimento all’acciaio, l’alluminio offre un coefficiente di elasticità di circa un terzo; la sua deformazione elastica è maggiore di tre volte rispetto all’acciaio. In sostanza l’alluminio può assorbire l’energia in maniera elastica, cioè senza presentare danni permanenti.
Conducibilità: elettrica, termica e sonora.
Attraverso l’alluminio la trasmissione di energia è possibile anche su lunghe distanze ed è il principale motivo per cui lo troviamo protagonista nella produzione dei conduttori ad alto voltaggio …fondamentale anche in tutte le applicazioni che richiedono dissipazione di calore.
Non ultimo è l’impiego dell’alluminio nella costruzione di strumenti musicali per la rilevante risonanza sonora.
Resistenza alla corrosione.
A contatto con l’aria l’ossidazione dell’alluminio è immediata, questo fenomeno genera uno strato protettivo che rende il metallo resistente agli agenti atmosferici e ad alcune sostanze corrosive; inoltre un ulteriore trattamento di ossidazione anodica è facilmente applicabile con il risultato di ottenere un materiale che non si corrode e nemmeno si deteriora nel tempo.
Questa caratteristica rappresenta un ulteriore vantaggio per applicazioni che vanno dall’edilizia ai trasporti.
Capacità riflettente.
La riflessività nell’alluminio è notevole, questo rende il metallo adatto ad essere utilizzato nella produzione di schermi per la luce, per le radiazioni infrarosse, le onde radio.
A seconda dell’impiego ovviamente la capacità di riflettere varia, la variabile è determinata dalla lunghezza d’onda dell’energia e dalle condizioni di finitura della superficie del metallo, andiamo dal 75% per i raggi ultravioletti all’85% per i raggi visibili, fino al 95% per i raggi infrarossi.
Amagnetismo.
L’alluminio è magnetico, così come tutte le sue leghe. Questo rende ottimale il suo impiego in applicazioni come apparecchi radio, applicazioni elettroniche, alta tensione, in campo navale …non influendo sul funzionamento degli strumenti di rilevazione della rotta.
Resistenza Meccanica.
Le leghe di alluminio raggiungono resistenze meccaniche che superano i 560 Mpa con un limite di snervamento per le leghe più resistenti di l’85% della resistenza a rottura.
Riferendoci allo specifico carico di rottura un dato univoco per l’alluminio non è definibile in quanto questo dipende dalla lega a cui ci si riferisce.
Alle basse temperature la resistenza meccanica dell’alluminio aumenta senza evidenziare fenomeni di transizione tra duttilità e fragilità.
Resilienza.
L’alluminio combina un elevata resistenza e una notevole capacità di deformarsi elasticamente ritornando allo stato iniziale successivamente all’urto o una volta rimosso il carico che imprimeva la deformazione.
Nessuna Tossicità.
L’alluminio è un metallo atossico, questo è il principale motivo che ne determina l’ampissimo utilizzo nell’industria alimentare.
Notevole resistenza alle basse temperature e al fuoco.
L’alluminio in presenza di basse temperature aumenta la resistenza meccanica senza per questo aumentare significativamente la sua fragilità, questo lo rende particolarmente adatto alle applicazioni criogeniche o alle applicazioni a basse temperature in genere.
Inoltre l’alluminio non bruca e anche in presenza di temperature elevate non produce fumi tossici.
Assenza di scintille.
L’alluminio e le relative leghe non emettono scintille, questo ci lascia facilmente immaginare quanto, rispetto agli altri metalli, siano particolarmente indicati in tutti gli ambienti a rischio di esplosione o incendio.
