Металлический блеск алюминия

Эффективные способы полировки алюминия до зеркального блеска

Полировка алюминия призвана вернуть гладкость покрытия и придать изделию изначальный зеркальный блеск. Существуют различные промышленные и бытовые технологии устранения поверхностных изъянов на алюминиевых деталях, включая царапины, сколы, налет. Эффективным способом восстановления отражающего эффекта покрытия в домашних условиях считается применение пасты для полировки алюминия.

Особенности материала

Алюминий как металл с мягкой структурой характеризуется подверженностью воздействию внешних факторов. Со временем материал темнеет, теряется блеск, снижается отражающий эффект. В процессе эксплуатации поверхность покрывается царапинами и слоем налета. Чтобы убрать дефекты и восстановить эстетичный вид изделия, применяют различные средства и технологии.

Способы и методы полировки алюминия

Для выравнивания шероховатостей материала и нивелирования глубоких царапин в промышленных условиях задействованы сложные технологии, которые подразумевают работу с химическими реагентами. Процесс выполняется с помощью специализированного оборудования.

Электрополировка

Данный способ предусматривает восстановление покрытия иполировку алюминия до зеркального блеска.Процедура представляет собой обработку изделия в растворе электролита:

• кислотный состав нагревается в специальной ванной с дополнительной свинцовой прослойкой;
• к алюминию присоединяют катоды из свинца;
• пропускается ток плотностью в 10-50 А/дм².

Электрополировка алюминия

Продолжительность обработки составляет, в среднем, 5 минут.

Химические методы

Процесс химической полировки алюминияреализуется с использованием специальной ванны со стальной пластиной на дне:

• резервуар заполняется раствором из серной, азотной и ортофосфорной кислот;
• состав нагревается до 90-120°Cв зависимости от состава обрабатываемого материала;
• алюминиевое изделие погружается в кислотную среду на 30-45 секунд, далее его нужно промыть водой;
• алгоритм обработки повторяется 5-6 раз;
• на завершающем этапе проводится обработка азотной кислотой 30%.

Электрохимический способ полировки алюминия предусматривает совместное воздействиехимическими реагентами и электричеством. В этом случае обрабатываемый материал выступает в качестве анодного электрода, который соединяется с источником тока. Изделие погружается в резервуар с электролитом, при этом функцию второго электрода выполняют медные катоды.

Декоративное травление

Данная техника восстановления алюминиевых изделий представляет собой разновидность электрополировки. При этом обрабатываемое изделие помещается в раствор фосфорной и хромовой кислот и подвергается воздействию анодов. Электрическое напряжение возрастает от 25 В до 40 В, температуры среды в процессе изменится с 50°C до 80°C. В результате обработки в течение 15-20 минут поверхность алюминия покрывается хаотичным рисунком. Далее изделие тщательно промывают под проточной водой, просушивают и окрашивают специальной краской для органики.

Полировка алюминия в домашних условиях

Для восстановления характерного блеска алюминиевой поверхности в домашних условиях применяют различные народные способы и средства бытовой химии.

Средства и приспособления

Что нужно иметь под рукой, чтобы избавиться от царапин и тусклости, вернуть изначальную эстетику предметов: для этого применяют специальную пасту для полировки алюминия. Также можно справиться с проблемой с помощью ряда обычных средства из моющего арсенала и продуктов из кухни, среди которых:

• раствор мыла;
• средства для очистки стекла и фарфора;
• винный камень, столовый уксус;
• пищевая сода, соль, лимон, спирт;
• щавель, кислое яблоко, кефир.

Кроме этого, понадобится следующий набор приспособлений для полировки алюминия:

• наждачная бумага мелкой и средней зернистости;
• диски для полировкис войлочным покрытием;
• металлическая щетка;
• ветошь.

Выбирая средства и приспособления для полировки алюминиевых изделий в домашних условиях, следует учитывать состав и особенности обрабатываемого материала. Пищевой алюминий не стоит шлифовать абразивами, здесь уместны щадящие способы устранения дефектов.

Предварительная очистка

Если планируется работа с окрашенной деталью, на начальном этапе процедуры необходимо провести предварительную очистку, удалить остатки покрытия и частицы окислений. Для этого используются различные растворители и абразивные материалы.

Полировка винным камнем

Отлично справляется с потемнением и налетом на металле раствор винного камня:

• в емкости с горячей водой растворяют винный камень, добавляют лимонный сок и доводят до кипения;
• в остывшем растворе смачивают мягкую салфетку и протирают алюминиевые предметы до зеркального блеска.

Полировка алюминия может производиться винным камнем

Если винный камень разбавить небольшим количеством воды до пастообразной консистенции, можно получить эффективное средство от нагара, окислений и различных загрязнений на металлических изделиях.

Применение полироля

Как специальное средство для ухода за алюминиевыми изделиями, полироль имеет ряд достоинств:

• способствует быстрой ликвидации царапин и других визуальных дефектов;
• позволяет отполировать алюминиевуюповерхностьдо зеркального блеска;
• не содержит аммиак и другие агрессивные вещества;
• образует защитный слой, обеспечивает барьер от окислений.

Паста для полировки алюминия в Москве и других регионах представлена в большомразнообразии ассортимента.

Нюансы применения полироля:

1. Поверхность предварительно очищается от красящих покрытий и загрязнений с применением металлической щетки.
2. Поочередно абразивом средней и мелкой зернистости устраняются шероховатости.
3. После шлифовки на алюминий наносят пасту и натирают круговыми движениями с применением ветоши до отражающего эффекта.
4. Остатки средства удаляют чистой салфеткой.

Чтобы повысить сопротивляемость к мелким царапинам и загрязнениям, поверхность после полировки покрывают лаком.

Народные способы очищения и полировки алюминиевых изделий

Чтобы придать сияющий вид бытовым принадлежностям и элементам декора, применяют различные рецепты с простыми и недорогими ингредиентами.

Кислое яблоко

Чтобы очистить емкость от нагара, нужно разрезать яблоко пополам и половинкой хорошо натереть поверхность. Кислота в составе фрукта способствует быстрому удалению нагара.

Кефир или огуречный рассол

Для борьбы с темными пятнами следует оставить посуду с рассолом или кефиром внутри на 12 часов. Далее нужно помыть изделие в теплой воде мягкой тряпкой.

Пищевая сода

Разбавляют соду водой до консистенции кашицы, которую наносят на металл и протирают губкой. Способ поможет очистить изделие от налета и загрязнений, отполировать до блеска.

Пищевая сода – средство для полировки алюминия

Аммиак и бура

Самодельная полировочная смесь из буры (15 г) и аммиака (5 г) позволяет вернуть красоту изделия и придать вещице сияние до зеркального состояния. Состав наносят губкой и хорошо натирают, после промывают под струей воды.

Нюансы полировки листовых изделий из алюминия

Выравнивание плоскости и устранение царапин на листовом металле выполняется с помощью полировальной машины. Последовательность работы:

1. Подготовительный этап. Поверхность очищают от краски, загрязнений и окиси с помощью металлической щетки. Мягкой тряпкой убирают остатки веществ и пыльный налет;
2. Шлифовка. Среднезернистым абразивом исправляют визуальные дефекты, шероховатости, глубокие царапины. Далее с применением наждачной бумаги мелкой структуры выравнивают поверхности до идеально гладкого состояния.

Шлифовальная машинка позволяет обработать алюминий до исключительного блеска. Полировочный круг устройства оснащается различными видами насадок в зависимости от характера работ и особенностей материала.

Нюансы работы с помощью шлифовального агрегата:

• полировочный круг, как и лист обрабатываемого металла, смачивают водой;
• в результате трения наблюдается нагревание металлической плоскости, под воздействием вращающегося круга ликвидируются шероховатости, образуются мелкие частицы металла и воды в виде кашицы;
• регулярно с интервалом в 1-2 минуты выключают устройство, промывают под струей воды полировочный диск, смывают частицы образований и на металлическом листе;
• после нивелирования визуальных дефектов с помощью абразивов, круг шлифовальной машинки оснащается войлочной насадкой и выполняется финишная полировка алюминия.

Рекомендации и предупреждения о безопасности полировки

Процедуры с применением электрополировки или химических способов восстановления визуальных характеристик алюминия отличаются высокой эффективностью. Они позволять быстро добиться зеркального блеска металлической поверхности. Однако не является безопасным применение данных промышленных технологий в домашних условиях. Для самостоятельной полировки алюминиевых изделий лучше использовать войлочные круги, специальные пасты и народные средства.

Физические и химические свойства алюминия

Алюминий – металл, содержание которого в природе самое большое среди всех известных. Позднее начало его применения вызвано тем, что, поскольку он обладает высокой химической активностью, то находится в земной коре только в составе различных химических соединений. Восстановление чистого металла сопряжено с рядом трудностей, преодолеть которые стало возможным только с развитием технологий добычи металлов.

Чистый алюминий – мягкий ковкий металл серебристо-белого цвета. Это один из легчайших металлов, который, к тому же, хорошо поддается разнообразной механической обработке, штамповке, прокатке, литью. На открытом воздухе практически моментально покрывается тонкой и прочной пленкой окисла, которая противодействует дальнейшему окислению.

Механические свойства алюминия, такие как мягкость, податливость штамповке, легкость в обработке, послужили широкому распространению во многих отраслях промышленности. Особенно часто алюминия используется в составе сплавов с другими металлами.

Физические и химические свойства сплавов алюминия послужили поводом к широкому использованию их в качестве конструкционных материалов, снижающих общий вес конструкции без ухудшения прочностных качеств.

Физические свойства

Алюминий не имеет каких-либо уникальных физических свойств, но их сочетание делает металл одним из самых широко востребованных.

Твердость чистого алюминия по шкале Мооса равняется трем, что значительно ниже, чем у большинства металлов. Данный факт является практически единственным препятствием для использования чистого металла.

Если внимательно рассмотреть таблицу физических свойств алюминия, то можно выделить такие качества, как:

• Малую плотность (2.7 г/см 3 );
• Высокую пластичность;
• Низкое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм 2 /м);
• Высокую теплопроводность (203.5 Вт/(м·К));
• Высокую светоотражательная способность;
• Низкую температуру плавления (660°С).

Такие физические свойства алюминия, как высокая пластичность, низкая температура плавления, отличные литейные качества, позволяют использовать данный металл в чистом виде и в составе сплавов на его основе для производства изделий любой самой сложной конфигурации.

Вместе с этим, это один из немногих металлов, хрупкость которого не возрастает при охлаждении до сверхнизких температур. Данное свойство определило одну из областей применения в конструктивных элементах криогенной техники и аппаратуры.

Детали из алюминия

Существенно более высокую прочность, сравнимую с прочностью некоторых сортов стали, имеют сплавы на основе алюминия. Наибольшее распространение получили сплавы с добавлением магния, меди и марганца – дюралюминиевые сплавы и с добавлением кремния – силумины. Первая группа отличается высокой прочностью, а последняя одними из самых лучших литейных качеств.

Невысокая температура плавления снижает затраты на производство и себестоимость технологических процессов при производстве конструкционных материалов на основе алюминия и его сплавов.

Для изготовления зеркал используется такое качество, как высокий коэффициент отражения, сравнимый с показателем серебра, легкость и технологичность вакуумного напыления алюминиевых пленок на различные несущие поверхности (пластики, металл, стекло).

При плавке алюминия и выполнения литья особое внимание обращается на способность расплава поглощать водород. Не оказывая действий на химическом уровне, водород способствует уменьшению плотности и прочности за счет образования микроскопических пор при застывании расплава.

Благодаря низкой плотности и малому электрическому сопротивлению (ненамного выше меди), провода из чистого алюминия находят преимущественное применение при передаче электроэнергии в линиях электропередач, всего диапазона токов и напряжений в электротехнике, как альтернатива медным силовым и обмоточным проводам. Сопротивление меди несколько меньше, поэтому провода из алюминия необходимо использовать большего сечения, но итоговая масса изделия и его себестоимость оказываются в несколько раз меньше. Ограничением служит только несколько меньшая прочность алюминия и высокая сопротивляемость пайке из-за пленки окислов на поверхности. Большую роль играет наличие сильного электрохимического потенциала при контакте с таким металлом, как медь. В результате, в месте механического контакта меди и алюминия образуется прочная пленка окисла, имеющего высокое электрическое сопротивление. Это явление приводит к нагреву места соединения вплоть до расплавления проводников. Существуют жесткие ограничения и рекомендации по применению алюминия в электротехнике.

Алюминий в строительстве

Высокая пластичность позволяет изготавливать тонкую фольгу, которая используется в производстве конденсаторов высокой емкости.

Легкость алюминия и его сплавов стали основополагающими при использовании в авиакосмической отрасли при изготовлении большинства элементов конструкции летательных аппаратов: от несущих конструкций, до элементов обшивки, корпусов приборов и оборудования.

Химические свойства

Являясь довольно химически активным металлом, алюминий активно сопротивляется коррозии. Это происходит благодаря образованию на его внешней поверхности очень прочной оксидной пленки под действием кислорода.

Прочная пленка оксида хорошо защищает поверхность даже от таких сильных кислот, как азотная и серная. Это качество нашло распространение в химии и промышленности для транспортировки концентрированной азотной кислоты.

Химические свойства алюминия

Разрушить пленку можно сильно разбавленной азотной кислотой, щелочами при нагреве или при контакте с ртутью, когда на поверхности образуется амальгама. В перечисленных случаях оксидная пленка не является защитным фактором и алюминий активно взаимодействует с кислотами, щелочами и окислителями. Оксидная пленка также легко разрушается в присутствии галогенов (хлор, бром). Таким образом, соляная кислота HCl, хорошо взаимодействует с алюминием при любых условиях.

Химические свойства алюминия зависят от чистоты металла. Использование состава легирующих присадок некоторых металлов, в частности марганца, позволяет увеличить прочность защитной пленки, повысив, таким образом, коррозионную устойчивость алюминия. Некоторые металлы, к примеру, никель и железо, способствуют снижению коррозионную стойкость, но повышают жароустойчивость сплавов.

Оксидная пленка на поверхности алюминиевых изделий играет отрицательную роль при проведении сварочных работ. Мгновенное окисление ванны расплавленного металла при сварке не позволяет сформировать сварочный шов, поскольку окись алюминия имеет очень высокую температуру плавления. Для сварки алюминия используют специальные сварочные аппараты с неплавящимся электродом (вольфрам). Сам процесс ведется в среде инертного газа – аргона. При отсутствии процесса окисления сварочный шов получается прочным, монолитным. Некоторые легирующие добавки в сплавы дополнительно улучшают сварочные свойства алюминия.

Чистый алюминий практически не образует ядовитых соединений, поэтому активно используется в пищевой промышленности при производстве кухонной посуды, упаковки пищевых продуктов, тары для напитков. Оказывать негативное действие могут лишь некоторые неорганические соединения. Исследованиями также установлено, что алюминий не используется в метаболизме живых существ, его роль в жизнедеятельности ничтожна.

Необычные свойства драгоценных металлов

История человечества неразрывно связана с сокровищами: их искали, за них сражались, они меняли географию и судьбы людей — и сейчас не потеряли своей ценности. Стоимость одного грамма многих драгоценных металлов превышает десятки долларов. Чтобы найти их, люди едут даже туда, где еще никто не бывал, — как участники нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды», которые отправятся на берега ледяных рек Аляски. Из нашего материала вы узнаете о том, как были обнаружены шесть редких драгоценных металлов, каковы их свойства и для чего они используются.

Калифорний

Описание: Металл серебристо-белого цвета с ярким блеском, искусственного происхождения.

Характеристика: Калифорний в окружающей среде не существует, он добывается только лабораторно в очень небольших количествах. Известны 20 изотопов, наиболее ценным из них является калифорний-252 с периодом полураспада в 2,6 года. Температура плавления металла 900 градусов Цельсия, температура кипения оценивается в 1300-1500 градусов Цельсия. Калифорний радиоактивен, является мощным источником нейтронов и токсичен. Ежегодно производят не больше нескольких сот миллиграммов 252-го изотопа.

Применение: Научные исследования (нейтронно-активационный анализ, изучение спонтанного деления ядер), медицина (нейтронная радиохирургия в онкологии), изучение земных недр и космического пространства (поиск полезных ископаемых, исследование поверхности Луны).

• Калифорний назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где в 1950 году его получила группа ученых под руководством обладателя Нобелевской премии по химии и участника Манхэттенского проекта Гленна Сиборга.
• Создатель калифорния и один из основоположников ядерной химии Гленн Сиборг причастен к открытию десяти новых элементов таблицы Менделеева, один из которых в его честь получил название сиборгий.
• С калифорнием работают только Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде и Национальная лаборатория Оук-Ридж в США.
• Калифорний относится к числу самых дорогих веществ в мире. По некоторым оценкам, один грамм этого вещества стоит 26 миллионов долларов.

Описание: Металл серебристо-белого цвета с голубоватым отливом и ярким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Осмий — довольно хрупкий, но твердый и тугоплавкий металл. Это самое плотное из простых веществ с крайне высокой температурой плавления (3033 градуса Цельсия) и кипения (5012 градусов Цельсия). В чистом виде не встречается: в природе его можно обнаружить в полиметаллических рудах вместе с платиной, палладием, медью, никелем и молибденом, а также в твердых растворах — невьянските и сысертските. Больше всего осмия в России, США, Колумбии и Канаде, но его добыча — очень трудоемкий процесс, который занимает около года, поэтому металл так дорог.

Применение: Авиационная и ракетная промышленность (упрочнение платиновых сплавов в электрических контактах, покрытие в узлах трения), электронная микроскопия (фиксация биологических объектов), химическая промышленность (синтез аммиака, гидрирование органических соединений, ускорение процессов в топливных элементах), медицина (электрокардиостимуляторы, замещение легочных клапанов).

• Оксиды осмия токсичны и могут повредить кожу и глаза: исследователь металлов платиновой группы Карл Клаус так сильно надышался парами тетраоксида осмия, что две недели не мог работать.
• Наконечники перьевых ручек, сделанные с использованием осмия, служат дольше золотых и платиновых.
• Оксид осмия черного цвета используют для росписи фарфора.
• Осмий содержится в железных метеоритах, как и другие благородные металлы — то есть те, которые не ржавеют.
• Из осрама, сплава осмия и вольфрама, делали нити для ламп накаливания — это слово позже выбрал своей торговой маркой крупный немецкий производитель светотехники.

Описание: Металл яркого серебристо-серого цвета, природного происхождения.

Характеристика: Рутений — твердый и прочный металл, содержится в виде примеси в платиновых полиметаллических рудах и в двух видах минералов — лаурите и рутенарсениде. В чистом виде выделяется с помощью сложной химической обработки. По сравнению с остальными странами рутения много в России, Канаде и США, но его количество все равно ничтожно мало, чем и объясняется высокая цена. Температура плавления рутения — 2334 градуса Цельсия, а кипения — 4077 градусов Цельсия, что делает металл одним из самых износоустойчивых.

Применение: Тугоплавкий рутений нашел применение в ювелирном деле (повышение прочности изделий), электронной (увеличение срока работы электрических контактов), химической (улучшение сопротивления с агрессивными компонентами, ускорение процесса водоочистки на орбитальных станциях) и аэрокосмической промышленности (изготовление жаропрочных и антикоррозионных материалов).

• Рутений был открыт в Казани профессором Карлом Клаусом — ученый выделил неизвестный доселе металл из уральской платиновой руды.
• Название рутения образовано от латинского наименования России — Ruthenia.
• Рутений — единственный платиноид, обнаруженный в составе живых организмов, и биологическая активность позволяет использовать его как средство лечения в онкологии и дерматологии.
• Рутений может быть опасен — его высшие оксиды ядовиты и легко загораются.

Описание: металл серебристо-белого цвета с холодным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Родий не встречается в чистом виде, только в соединениях с другими металлами: платиной, золотом, медью, никелем, осмистым иридием и родиевым невьянскитом — последний содержит 11,3 процента чистого родия. Порошковый родий — почти черный, а в виде металлических кристаллов похож на алюминий, но имеет холодный блеск. Большую часть металла добывают в ЮАР. Температура плавления родия — 1963 градуса Цельсия, температура кипения — 3727 градуса Цельсия.

Применение: Ювелирное дело (покрытие изделий для повышения их прочности, создание белого и черного золота, реставрация винтажных украшений), автомобильная (нейтрализация выхлопных газов), химическая (производство азотной кислоты) и ядерная промышленность (измерения нейтронного потока в атомных реакторах).

• Название родия происходит от греческого слова «родос» («роза»), потому что в соединениях металл имеет розовый и темно-красный цвет.
• Родий считался отходами производства платины, пока не были обнаружены его полезные свойства — значительная износоустойчивость и высокий коэффициент отражения света.
• В метеоритах родия почти в четыре раза больше, чем в земной коре.
• Из родия делают зеркала для лазерных установок: он отлично отражает свет и очень плохо плавится.
• Родий может быть покрытием, но не материалом для изделий — он слишком хрупок.

Описание: Металл серебристо-белого цвета с глубоким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Платина — гибкий, твердый, тугоплавкий и тяжелый металл с высокой износостойкостью, в биологической среде ведет себя неагрессивно. Металл встречается в самородках и сплавах, запасы обнаружены в ЮАР, США, Зимбабве, Канаде и России — самый большой платиновый самородок «Уральский гигант» весом около восьми килограммов хранится в Алмазном фонде. Температуры плавления и кипения — 1768,3 и 3825 градусов Цельсия соответственно.

Применение: Платина используется в металлургии (легирование при производстве высокопрочных сортов стали), химической промышленности (получение плавиковой и хлорной кислот и перекиси водорода), ювелирном деле и медицине (стоматология, лечение различных форм онкологических заболеваний). Кроме того, платину применяют в электронной промышленности, аэронавтике, производстве оружия, нефтехимии и многих других сферах.

• В Древнем Египте из платиновых сплавов делали украшения и ритуальные изделия.
• Платина была обнаружена в метеоритах — в Челябинском, например, ее в четыре раза больше, чем золота и серебра (по 20 и 5 граммов на тонну соответственно).
• Название «платина» дали конкистадоры — это слово можно перевести с испанского как «серебришко», потому что металл, который не поддавался плавке, ценился вдвое ниже серебра. Испанские алхимики назвали платину «адским веществом» за высокую плотность: до тех пор, пока платину не увидела Европа, считалось, что в мире нет металла тяжелее золота.
• Эталоны метра и килограмма в Палате мер и весов в Париже сделаны из сплавов платины и иридия.
• Из платины сделан орден «Победа» — высшая военная награда СССР.

Описание: Металл желтого цвета с приглушенным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Золото — прочный, тяжелый и пластичный нержавеющий металл с высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Температура плавления составляет 1064,18 градуса Цельсия, кипения — 2856 градусов Цельсия, при этом жидкое золото имеет свойство улетучиваться. Содержание золота в земной коре низкое, но добывать его позволяют месторождения — многочисленные крупные скопления металла, которых на данный момент больше всего в ЮАР, США, Австралии, Китае и России. Встречается как в чистом виде, так и в составе 15 минералов. Золото и медь — первые металлы, которые стали известны человечеству.

Применение: Банковское дело (использование в качестве элемента инвестирования; изготовление купюр); ювелирное дело, медицина (лечение аутоиммунных болезней, фармакологии, стоматология), электронная промышленность (изготовление и покрытие деталей электроприборов), металлургия (пайка металлов), стекольное дело (покрытие зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, оконных и витражных стекол для снижения теплопотерь). Также золото применяется в ядерных исследованиях, искусстве, пищевой промышленности и других сферах.

• Золото бывает не только желтым, «черным» и «белым», но и «синим», «зеленым» и «фиолетовым», а изменение цвета достигается с помощью сплава, в основном с платиноидами, серебром и медью.
• Латинское название золота, aurum, означает «сияющий рассвет».
• В одном кубическом километре воды содержится 5 килограммов золота.
• Каратами изначально называли семена цератонии, рожкового дерева, которые всегда весят одинаково — в древности они использовались как мера массы.

О золоте сняты десятки художественных и документальных фильмов, большая часть которых посвящена золотым лихорадкам — стихийным поискам драгоценного металла. Одна из них, как известно, захватила Аляску, и название реки, где были найдены самородки, стало синонимом богатства. Нет ни одного человека, который не знал бы, что такое Клондайк, и вряд ли найдётся тот, кому не хотелось попробовать найти золото самому. На поиски сокровищ отправятся и герои нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды». Фред Хёрт и его сын Дастин вместе с командой дайверов и альпинистов обследуют ледяные реки и водопады Аляски, чтобы исполнить мечту и разбогатеть. Программа «Золотая лихорадка: бурные воды» выходит по четвергам в 22:00 на Discovery Channel.

Арина Коптева
Discovery Channel

Об алюминии

Алюминий – серебристо-белый металл, 13-й элемент периодической таблицы Менделеева. Невероятно, но факт: алюминий – самый распространенный металл на Земле, на него приходится более 8% всей массы земной коры, и это третий по распространенности химический элемент на нашей планете после кислорода и кремния.

При этом алюминий не встречается в природе в чистом виде из-за своей высокой химической активности. Вот почему мы узнали о нем относительно недавно. Формально алюминий был получен лишь в 1824 году, и прошло еще полвека, прежде чем началось его промышленное производство.

Чаще всего в природе алюминий встречается в составе квасцов. Это минералы, объединяющие в себе две соли серной кислоты: одну на основе щелочного металла (лития, натрия, калия, рубидия или цезия), а другую – на основе металла третьей группы таблицы Менделеева, преимущественно алюминия.

Квасцы и сегодня применяют при очистке воды, в кулинарии, медицине, косметологии, в химической и других отраслях промышленности. Кстати, свое имя алюминий получил как раз благодаря квасцам, которые на латыни назывались alumen.

Но каким бы распространенным ни был алюминий, его открытие стало возможным только, когда в распоряжении ученых появился новый инструмент, позволяющий расщеплять сложные вещества на простые, – электрический ток.

И в 1824 году с помощью процесса электролиза датский физик Ханс Кристиан Эрстед получил алюминий. Он был загрязнен примесями калия и ртути, задействованных в химических реакциях, однако это был первый случай получения алюминия.

Используя электролиз, алюминий производят и в наши дни.

Сырьем для производства алюминия сегодня служит еще одна распространенная в природе алюминиевая руда – бокситы. Это глинистая горная порода, состоящая из разнообразных модификаций гидроксида алюминия с примесью оксидов железа, кремния, титана, серы, галлия, хрома, ванадия, карбонатных солей кальция, железа и магния – чуть ли не половины таблицы Менделеева. В среднем из 4-5 тонн бокситов производится 1 тонна алюминия.

Из бокситов получают глинозем. Это оксид алюминия Al₂O₃, который имеет форму белого порошка и из которого путем электролиза на алюминиевых заводах производят металл.

Производство алюминия требует огромного количества электроэнергии. Для производства одной тонны металла необходимо около 15 МВт*ч энергии – столько потребляет 100-квартирный дом в течение целого месяца.Поэтому разумнее всего строить алюминиевые заводы поблизости от мощных и возобновляемых источников энергии. Самое оптимальное решение – гидроэлектростанции, представляющие самый мощный из всех видов «зеленой энергетики».

Пластичный

Нет коррозии

Алюминий легко обрабатывается давлением, причем как в горячем, так и в холодном состоянии. Он поддается прокатке, волочению, штамповке. Алюминий не горит, не требует специальной окраски и не токсичен в отличие от пластика.

Очень высока ковкость алюминия: из него можно изготовить листы толщиной всего 4 микрона и тончайшую проволоку. А сверхтонкая алюминиевая фольга втрое тоньше человеческого волоса. Кроме того, по сравнению с другими металлами и материалами он более экономичен.

Высокая способность к образованию соединений с различными химическими элементами породила множество сплавов алюминия. Даже незначительная доля примесей существенно меняет характеристики металла и открывает новые сферы для его применения. Например, сочетание алюминия с кремнием и магнием в повседневной жизни можно встретить буквально на дороге – в форме литых колесных дисков, двигателей, в элементах шасси и других частей современного автомобиля. А если добавить в алюминиевый сплав цинк, то, возможно, вы сейчас держите его в руках, ведь именно этот сплав используется при производстве корпусов мобильных телефонов и планшетов. Тем временем ученые продолжают изобретать новые и новые алюминиевые сплавы.

Сегодня существование строительной, автомобильной, авиационной, космической, электротехнической, энергетической, пищевой и других отраслей промышленности невозможно без алюминия. Более того, именно этот металл стал символом прогресса – все новейшие электронные устройства, средства передвижения изготавливаются из алюминия.

Алюминий против меди

Казалось бы, вышеперечисленный набор характеристик уже сам по себе достаточен для того, чтобы алюминий стал металлом приоритетного выбора в индустрии, однако есть еще одна, не менее значимая характеристика. Использование алюминия может быть бесконечно: этот металл и сплавы из него можно неоднократно переплавлять без утраты механических характеристик. Ученые подсчитали, что 1 кг собранных и сданных в переплавку алюминиевых банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии.

Около 75% алюминия, выпущенного за все время существования отрасли, используется до сих пор.

В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.

Металлический блеск алюминия

Алюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.

История открытия

В 16 веке знаменитый Парацельс сделал первый шаг к добыче алюминия. Из квасцов он выделил «квасцовую землю», которая содержала оксид неизвестного тогда металла. В 18 веке к этому эксперименту вернулся немецкий химик Андреас Маргграф. Оксид алюминия он назвал «alumina», что на латинском языке означает «вяжущий». На тот момент металл не пользовался популярностью, так как не был найден в чистом виде.
Долгие годы выделить чистый алюминий пытались английские, датские и немецкие учёные. В 1855 году в Париже на Всемирной выставке металл алюминий произвёл фурор. Из него делали только предметы роскоши и ювелирные украшения, так как металл был достаточно дорогим. В конце 19 века появился более современный и дешёвый метод получения алюминия. В 1911 году в Дюрене выпустили первую партию дюралюминия, названного в честь города. В 1919 из этого материала был создан первый самолёт.

Физические свойства

Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки. Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С.
Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла. Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.

По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты. Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.
По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью. Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. По показателю теплопроводности алюминий проигрывает только меди и серебру. Благодаря этому свойству металл применяется в теплообменниках и радиаторах охлаждения.
Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов. Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.

Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства. Алюминий обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.

Химические свойства

Алюминий — это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель. В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит. С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.

При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.

Алюминий находится на первом месте среди металлов и на третьем среди всех элементов по распространённости в земной коре. Приблизительно 8% массы земной коры составляет именно этот металл. Алюминий содержится в тканях животных и растений в качестве микроэлемента. В природе он встречается в связанном виде в форме горных пород, минералов. Каменная оболочка земли, находящаяся в основе континентов, формируется именно алюмосиликатами и силикатами.

Алюмосиликаты – это минералы, образовавшиеся в результате вулканических процессов в соответствующих условиях высоких температур. При разрушении алюмосиликатов первичного происхождения (полевые шпаты) сформировались разнообразные вторичные породы с более высоким содержанием алюминия (алуниты, каолины, бокситы, нефелины). В состав вторичных пород алюминий входит в виде гидроокисей или гидросиликатов. Однако не каждая алюминийсодержащая порода может быть сырьём для глинозёма – продукта, из которого при помощи метода электролиза получают алюминий.

Наиболее часто алюминий получают из бокситов. Залежи этого минерала распространены в странах тропического и субтропического пояса. В России также применяются нефелиновые руды, месторождения которых располагаются в Кемеровской области и на Кольском полуострове. При добыче алюминия из нефелинов попутно также получают поташ, кальцинированную соду, цемент и удобрения.

В бокситах содержится 40-60% глинозёма. Также в составе имеются оксид железа, диоксид титана, кремнезём. Для выделения чистого глинозёма используют процесс Байера. В автоклаве руду нагревают с едким натром, охлаждают, отделяют от жидкости «красный шлам» (твёрдый осадок). После осаждают гидроокись алюминия из полученного раствора и прокаливают её для получения чистого глинозёма. Глинозём должен соответствовать высоким стандартам по чистоте и размеру частиц.

Из добытой и обогащённой руды извлекают глинозём (оксид алюминия). Затем методом электролиза глинозём превращают в алюминий. Заключительным этапом является восстановление процессом Холла-Эру. Процесс заключается в следующем: при электролизе раствора глинозёма в расплавленном криолите происходит выделение алюминия. Катодом служит дно электролизной ванны, а анодом – угольные бруски, находящиеся в криолите. Расплавленный алюминий осаждается под раствором криолита с 3-5% глинозёма. Температура процесса поднимается до 950°С, что намного превышает температуру плавления самого алюминия (660°С). Глубокую очистку алюминия проводят зонной плавкой или дистилляцией его через субфторид.

Применение

Алюминий применяется в металлургии в качестве основы для сплавов (дуралюмин, силумин) и легирующего элемента (сплавы на основе меди, железа, магния, никеля). Сплавы алюминия используются в быту, в архитектуре и строительстве, в судостроении и автомобилестроении, а также в космической и авиационной технике. Алюминий применяется при производстве взрывчатых веществ. Анодированный алюминий (покрытый окрашенными плёнками из оксида алюминия) применяют для изготовления бижутерии. Также металл используется в электротехнике.

Рассмотрим, как используют различные изделия из алюминия.

Алюминиевая лента представляет собой тонкую алюминиевую полосу толщиной 0,3-2 мм, шириной 50-1250 мм, которая поставляется в рулонах. Используется лента в пищевой, лёгкой, холодильной промышленности для изготовления охлаждающих элементов и радиаторов.

Круглая алюминиевая проволока применяется для изготовления кабелей и проводов для электротехнических целей, а прямоугольная для обмоточных проводов.

Алюминиевые трубы отличаются долговечностью и стойкостью в условиях сельских и городских промышленных районов. Применяются они в отделочных работах, дорожном строительстве, конструкции автомобилей, самолётов и судов, производстве радиаторов, трубопроводов и бензобаков, монтаже систем отопления, магистральных трубопроводов, газопроводов, водопроводов.

Алюминиевые втулки характеризуются простотой в обработке, монтаже и эксплуатации. Используются они для концевого соединения металлических тросов.

Алюминиевый круг — это сплошной профиль круглого сечения. Используется это изделие для изготовления различных конструкций.

Алюминиевый пруток применяется для изготовления гаек, болтов, валов, крепежных элементов и шпинделей.
Около 3 мг алюминия каждый день поступает в организм человека с продуктами питания. Больше всего металла в овсянке, горохе, пшенице, рисе. Учёными установлено, что он способствует процессам регенерации, стимулирует развитие и рост тканей, оказывает влияние на активность пищеварительных желёз и ферментов.

При использовании алюминиевой посуды в быту необходимо помнить, что хранить и нагревать в ней можно исключительно нейтральные жидкости. Если же в такой посуде готовить, к примеру, кислые щи, то алюминий поступит в еду, и она будет иметь неприятный «металлический» привкус.

Алюминий входит в состав лекарственных препаратов, используемых при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта.