По историческим меркам алюминий был открыт совсем недавно, всего два века назад, однако в развитие технологий его открытие внесло вклад не меньший, чем некогда открытие железа в военное дело. Сегодня этот легкий серебристый металл используется повсеместно, из него изготавливаются предметы народного потребления и детали высокотехнологичных устройств, а его соединения и сплавы находят самое широкое применения в разных отраслях. В периодической таблице Менделеева алюминий занимает 13-е место, располагаясь в главной подгруппе III группы рядом с такими активными элементами как натрий и магний. Обозначается как Al.
Физические и химические свойства металла.
Из всех металлов алюминий является самым распространенным, на него приходится более восьми процентов всей массы земной коры, однако при этом в чистом виде он практически не встречается, что обуславливается его высокой химической активностью. Также алюминий относится к наиболее распространенным химическим элементам в природе, занимая третье место после кислорода и кремния. Это легкий, серебристо-белого цвета металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Алюминий обладает высокой устойчивостью к воздействию внешней среды, не требуя в большинстве случаев специальной обработки или нанесения краски. Устойчивость к коррозии объясняется наличием на его поверхности плотной оксидной пленки, образующейся в результате контакта очищенной поверхности с кислородом воздуха. Алюминий является одним из самых легких металлов, его вес примерно в три раза меньше, чем у железа и составляет 2,7 г/см³. Это же свойство обуславливает его высокую удельную прочность по сравнению с другими материалами.
В чистом виде алюминий достаточно мягок, а его прочностные свойства можно охарактеризовать как низкие, но именно это качество делает его ковким и пластичным. При добавлении таких легирующих элементов как кремний, магний, марганец, цинк и медь его прочность значительно возрастает. Также металл становится более прочным и вязким при низких температурах, что позволяет применять его в устройствах, работающих в условиях холода. Плавится чистый алюминий примерно при 660°С, при наличии 1% примесей плавление начинается при температуре 643°С. Теплопроводность алюминия достаточно высокая, порядка 236 Вт/(м*град), что в 2,5 раза выше, чем у железа. Благодаря этому физическому свойству материал используется при изготовлении теплообменных аппаратов. Весьма ценным его качеством является и высокая электропроводность. Среди металлов он занимает 4-е место по способности проводить электрический ток, уступая только серебру, меди и золоту. Однако с точки зрения удельного веса алюминия, последний проводит электричества в два раза больше, чем медь с таким же весом.
Химически алюминий является достаточно активным металлом. При удалении плотной оксидной пленки он энергично взаимодействует с кислородом воздуха и водяными парами, выделяя тепло и образуя гидроксид алюминия. При нагревании металл вступает в реакцию с серой, разбавленными кислотами и щелочами. Поджигание смеси порошкообразного алюминия с железом, неметаллами и галогенами вызывает бурную реакцию с выделением большого количества тепла, примером чему является горение термита. В металлургии способность алюминия отнимать кислород у оксидов и солей используется для получения металлов в чистом виде. Как физические, так и химические его свойства могут незначительно отличаться в зависимости от количества находящихся в нём примесей, представленных в основном кремнием, железом, медью, цинком и титаном.
Область применения алюминия.
Благодаря своим свойствам алюминий нашел широкое применение в самых разных сферах. Он активно используется в машино- и кораблестроении, авиации, строительстве, микроэлектронике, электротехнике, при изготовлении бытовых приборов, в криогенной технике. Металл и его соединения также используются в медицинской, пищевой и химической промышленности, при изготовлении ракетного топлива, пиротехнических изделий, красителей и репеллентов. Отдельно стоит упомянуть о роли алюминия в производстве такого материала как фольга.
Изготовление фольги.
Алюминиевая фольга представляет собой лист металла, толщина которого составляет от 0,005 до 0,15 миллиметров. Изготавливается материал на специальных станах путем пропускания металлического листа через стальные валы, расстояние между которыми постепенно уменьшается. Производственный процесс состоит из нескольких этапов. Сначала из расплавленного алюминиевого сплава формируются большие прямоугольные слитки, поверхность которых очищается и выравнивается, после чего они поступают на прокатный стан, где при температуре примерно 500°С обжимаются тяжелыми стальными валами до 6 мм. После этого полученная лента сматывается в рулоны и отправляется на холодную прокатку, где на тандемном прокатном стане несколько раз проходит через валики, пока наконец не достигает нужной толщины. В процессе проката материал разогревается, поэтому его охлаждают водомасляной эмульсией. Во избежание разрыва на предпоследнем проходе почти готовую фольгу прокатывают в два слоя, после чего разделяют и сматывают в отдельные рулоны. При этом наружная сторона прокатки получается глянцевой, а внутренняя матовой. Наконец, на заключительном этапе большие рулоны режутся и перематываются в рулоны нужного размера с учетом требований заказчика.
Готовая продукция обладает всеми свойствами алюминия. Фольга экологична и безопасна, не подвержена коррозии, термически устойчива, пластична, обладает превосходными барьерными качествами. Из нее изготовляют упаковку для пищевых продуктов, также она используется в технических целях при изготовлении деталей различных приборов и в качестве строительного материала, сохраняющего и равномерно распределяющего тепло.
