El aluminio es un metal ligero y un material popular que facilita la vida cotidiana después de ser procesado en una amplia variedad de artículos cotidianos y otros objetos. Este metal relativamente blando suele encontrarse en la naturaleza en forma de compuestos químicos y se extrae mediante diversos procesos. En el mundo actual, el aluminio desempeña un papel importante porque es ligero, maleable y, al mismo tiempo, resistente. Cuando en la fabricación de un producto moderno se requiere estabilidad, resistencia a la corrosión y ahorro de peso, el versátil metal ligero convence por sus ventajas.
Conceptos básicos del aluminio: propiedades químicas y características especiales.
Debido a las propiedades químicas del aluminio, al exponerse al aire se forma muy rápidamente una capa de óxido pasivante sobre el metal puro. La capa es muy fina, de 0,05 micrómetros, y le da al metal ligero el color gris plateado que se ve en la superficie de aspecto opaco. Con un efecto protector, la capa de óxido de aluminio de esta composición evita que el metal puro del interior también se oxide. La capa es crucial para la resistencia a la corrosión.
Existen numerosas diferencias entre el aluminio y muchos otros metales. Las siguientes características especiales hacen que este metal ligero sea excepcional en comparación:
- baja densidad del aluminio
- textura relativamente suave
- Resistencia al óxido y la corrosión.
- punto de fusión bajo
- bajo peso
- más fácil de moldear bajo presión
- buena conductividad eléctrica y térmica
Historia de la producción de aluminio: ¿Cuándo se descubrió el aluminio?
El aluminio fue descubierto en el siglo XVIII e identificado como elemento desconocido a principios del siglo XIX. En 1754, el químico Andreas Sigismund Marggraf obtuvo a partir de una solución de alumbre un compuesto oxigenado que sólo más tarde se conoció como óxido de aluminio. Casi 30 años después, Antoine Laurent de Lavoisier propuso por primera vez la teoría de que este compuesto era el óxido de un elemento aún desconocido. Hans Christian Oersted logró producir aluminio químicamente en 1825.
Originalmente, el metal ligero era muy raro e incluso tenía un precio más alto que el oro, porque el rendimiento de la extracción anterior del aluminio era inicialmente muy bajo. Friedrich Wöhler y Henri Étienne Sainte-Claire Deville perfeccionaron el proceso para obtener aluminio puro. Con el aumento del rendimiento del aluminio, el precio disminuyó significativamente.
En 1886, Paul Héroult y Charles Martin Hall desarrollaron un proceso de electrólisis que, al igual que el proceso Hall-Héroult, simplificó significativamente la producción eficaz de aluminio. Tres años más tarde, Carl Josef Bayer inventó un proceso que lleva su nombre y que permitía aislar fácilmente óxido de aluminio puro de la bauxita. Juntos, el proceso Bayer y el proceso Hall-Héroult sentaron las bases de la producción en masa actual.
¿Cómo se fabrica el aluminio?
La bauxita suele ser la materia prima fundamental para la producción de aluminio . En el proceso de fabricación típico, primero se debe extraer óxido de aluminio de este mineral de aluminio. Para ello, las refinerías de aluminio separan la bauxita de minerales como la goethita, la boehmita y la hematita.
Las refinerías muelen finamente la materia prima y le añaden una solución concentrada de sosa cáustica a temperaturas de unos 180 grados centígrados. Luego, las refinerías de aluminio utilizan una solución refrescante de aluminato para precipitar el hidróxido de aluminio puro. Las refinerías calientan este producto sólido en un horno rotatorio a más de 1.200 grados centígrados para obtener óxido de aluminio.
En el paso final, la electrólisis juega un papel crucial en la extracción del aluminio del óxido. En el proceso Hall-Héroult, las refinerías utilizan electrólisis de flujo fundido para forzar una reacción redox utilizando corriente eléctrica. Antes de comenzar el proceso de electrólisis, las refinerías de aluminio mezclan el óxido de aluminio con criolita. Esto crea una mezcla que reduce la temperatura de fusión a más de la mitad en comparación con el óxido, a poco menos de 1.000 grados Celsius. Una temperatura de trabajo reducida es un requisito previo indispensable para el éxito de la electrólisis por fusión.
La electrólisis se lleva a cabo en una tina revestida de grafito o carbono. Debido a un flujo de corriente extremadamente alto y un voltaje comparativamente bajo, el aluminio se deposita en forma líquida en el fondo de la tina. A continuación, los sistemas aspiran gradualmente el metal.
Propiedades del metal ligero: ¿Cuándo se funde el aluminio?
El aluminio se funde cuando se alcanza una temperatura de unos 660 grados centígrados. Cuando lo comparas con otros metales, notarás que este punto de fusión es excepcionalmente bajo. En cuanto a las propiedades físicas y mecánicas del aluminio, destaca especialmente el bajo peso de este metal ligero. La densidad del metal ligero es de unos 2,7 gramos por centímetro cúbico. Esta propiedad del clásico metal ligero ofrece ventajas decisivas para la construcción ligera.
El aluminio es resistente en comparación con otros metales y comparativamente blando en términos de dureza. La resistencia a la corrosión depende decisivamente de la capa de óxido pasivante del metal ligero. Esta capa normalmente se vuelve a formar en el aire después de un daño . Sólo se beneficiará plenamente de ello si la forma del aluminio se mantiene lo más invariable posible. Numerosas aleaciones alteran considerablemente la formación de la capa protectora y aumentan así el riesgo de corrosión. Antes de decidirse por una aleación de aluminio, conviene conocer en detalle la influencia individual de los elementos de aleación combinados.
La resistencia general a la intemperie es también una de las propiedades ventajosas que le ofrecen los materiales de aluminio. El metal ligero es resistente a los rayos UV y, por lo tanto, permanece relativamente insensible cuando se exponen objetos a la luz del sol. Debido a su maleabilidad, el metal se puede diseñar y refinar de diversas formas. Es útil que los perfiles de aluminio con una sección transversal bastante pequeña también puedan proporcionar estabilidad.
En particular, las siguientes características importantes hacen del aluminio un material versátil:
- Formabilidad
- Castabilidad
- Curabilidad
- maquinabilidad
- Soldabilidad
- Soldabilidad
Usos del metal: ¿Qué es el aluminio anodizado?
El aluminio anodizado es un material que, en comparación con el metal ligero normal, tiene una capa de óxido más gruesa , lo que abre posibilidades interesantes para usos especialmente variados. El proceso de anodizado crea una capa sobre el metal de al menos cinco micrómetros de espesor. La capa de óxido del aluminio anodizado puede alcanzar incluso cinco veces este valor. Con la capa más gruesa aumenta la dureza de la superficie del metal así como la resistencia química del material en el proceso de anodizado.
En la industria, el aluminio se utiliza generalmente principalmente para los siguientes fines:
- Ingeniería Mecánica
- Ingenieria Eléctrica
- producción de vajillas
- Fabricación de ventanas
En la industria de la construcción, el metal ligero juega un papel importante en la producción de hormigón. El hormigón celular se fabrica con pastas de aluminio y polvo de aluminio. Al mismo tiempo, el metal se utiliza como material funcional y de construcción en la construcción. Las propiedades resistentes a la corrosión del aluminio suelen resultar ventajosas, especialmente en construcciones ligeras y componentes decorativos, cuando se planifica un proyecto de construcción.
En el ámbito del transporte, el metal ligero en los vehículos también ofrece enormes ventajas. Gracias al bajo peso del aluminio, el material utilizado en la construcción de vehículos garantiza que los medios de transporte requieran menos combustible. Las aleaciones de aluminio fundido son particularmente populares en la producción de motores, transmisiones y chasis.
Además, encontrará numerosos envases que contienen este metal ligero de uso diario. La industria del embalaje aprovecha a menudo las ventajas del aluminio para la producción de latas de alimentos y bebidas. El papel de aluminio también es un material de embalaje popular.
El aluminio es importante para las tecnologías modernas. El material facilita el desarrollo de dispositivos innovadores mediante la combinación adecuada de propiedades moldeables, fuertes y rígidas. Esto permite a los desarrolladores hacer que la tecnología sea segura, sostenible y sencilla.
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Reciclaje de Aluminio: Beneficios Ecológicos y Estadísticas
La reciclabilidad del aluminio ofrece ventajas ecológicas cruciales. El reciclaje utiliza mucha menos energía que la extracción original de aluminio a partir de la bauxita. En comparación directa con la producción en la refinería de aluminio, el consumo de energía durante el reciclaje del aluminio es sólo del cinco por ciento. Esto también se debe al hecho de que la chatarra de aluminio es mucho más fácil de fundir que el óxido de aluminio debido a su menor punto de fusión.
Además, durante el reciclaje del aluminio se generan menos residuos, lo que al mismo tiempo plantea menos problemas desde el punto de vista ecológico. Una ventaja decisiva del reciclaje es, sobre todo, evitar el lodo rojo como producto residual de la extracción de óxido de aluminio. Si las ventajas ecológicas son cruciales para usted, entonces debería preferir productos fabricados con aluminio reciclado.
El Instituto Internacional del Aluminio presentó estadísticas en octubre de 2020 que muestran que la tasa mundial de reciclaje de aluminio ronda el 76 por ciento. En Europa se recicla alrededor del 81 por ciento de la chatarra de aluminio. Alemania desempeña un papel importante en esto, ya que, según las estadísticas, la tasa de reciclaje de envases de aluminio superó el 95 por ciento en 2020.
El futuro del aluminio: tendencia en la construcción de vehículos e innovaciones interesantes
Si está interesado en las tendencias y desarrollos futuros en el sector del aluminio, debería prestar especial atención a la construcción de vehículos. En esta industria, el aluminio se considera el material del futuro en la fabricación de automóviles, así como en la producción de vehículos ferroviarios, barcos y aviones. Dado que la construcción ligera sigue siendo una tendencia constante en la industria del automóvil con ventajas en términos de consumo de energía y combustible , el metal ligero se está volviendo cada vez más popular en este ámbito. Para mejorar los vehículos, los fabricantes de automóviles desarrollan constantemente nuevas aleaciones de aluminio para optimizar individualmente la resistencia a la corrosión, la resistencia y la formabilidad.
En particular, las siguientes construcciones de aluminio son adecuadas para una amplia gama de piezas de vehículos mediante modernos procesos de fabricación:
- Construcciones fundidas
- Estructuras forjadas
- Estructuras extruidas
- Construcciones de chapa
Si desea conocer las novedades en el ámbito del procesamiento del aluminio, merece la pena prestar especial atención al desarrollo de los procesos de fundición. El objetivo central de estos desarrollos es reducir el consumo energético y minimizar los residuos durante el procesamiento. Al innovar, los fabricantes deben asegurarse de que la eficiencia energética optimizada no afecte la calidad de los resultados de la fundición y que los componentes puedan reproducirse fácilmente con todos los detalles. Un ejemplo notable es un sistema de canal de transferencia calentado automáticamente para fundir aleaciones de aluminio y litio que logra estos objetivos.
