Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn.
Nhôm là kim loại có nhiều thành phần nhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất. Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxygen và những nguyên tố khác. Trong đời sống nhôm thường được gọi là hợp kim nhôm.
Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờ vào kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh. Nhôm được sử dụng ngày càng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắt đầu nhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm.
Tìm nhôm ở đâu và như thế nào?
Quặng Bauxite là nguồn nhôm chủ yếu. Bauxite được tán nhuyễn và sàng trong nước để tách đất và silicat, sau đó được sấy khô và trộn với bột soda và nước vôi. Hỗn hợp này được xử lý trong lò nấu, được nén lại và chuyển qua hồ lắng để tách chất bẩn.
Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp này được lọc một lần nữa trước khi được nung thành bột. Kết quả là ta có nhôm bột, hỗn hợp của nhôm và oxy.
Bột nhôm phải qua quá trình xử lý hợp kim để trở thành nhôm được dùng bình thường. Trong lò luyện nhôm có bồn chứa cryolite (làm nóng chảy cryolite bằng cách cho dòng điện chạy qua). Bột nhôm được cho vào bồn cryolite, được nung nóng, tách oxygen và lắng xuống phía dưới cryolite. Chúng được lọc qua phễu, đưa vào lò nấu thành thỏi hoặc chuyển qua lò gia nhiệt.
Hợp kim
Trong lò nấu hợp kim, nhôm thỏi được nấu chảy và trộn với kim loại khác như magnesium, silica, đồng… để tạo thành hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi. Thành phần vật lý của hợp kim nhôm này được quyết định bởi các kim loại bên trong nó. Chẳng hạn:
Manganese chống mài mòn cao
Magnesium có tính hàn tốt
Đồng có tính gia công cao
Kẽm có độ bền cao
Hỗn hợp kim loại nóng chảy được đúc thành cây. Những cây này có thể được cắt thành từng khúc nhỏ theo ý muốn và chúng được đưa đến các nhà máy để định hình.
Ở châu Á, đặc biệt là Trung Quốc, nhiều nhà máy có lò gia nhiệt nấu phôi nhôm cùng các thành phần kim loại khác thành cây dài để định hình
Những đặc tính chủ yếu của nhôm
Nhôm dạng tấm, cuộn hay định hình có nhiều ưu điểm hơn những kim loại khác. Cho dù những kim loại khác có những ưu điểm như nhôm, chúng cũng không thể sánh với nhôm. Nhôm định hình là quá trình xử lý kim loại nhằm phát huy tối đa các đặc tính vật lý của nhôm, phù hợp cho các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà sản xuất.
Trọng lượng nhẹ
Nhôm nhẹ nhất trong các kim loại, có trọng lượng 2.7 và chỉ nặng 0.1 pound trên inch vuông. Nó chỉ nặng bằng 1/3 trọng lượng sắt, thép, đồng và đồng thau. Nhôm dễ vận chuyển và có chi phí vận chuyển thấp, là nguyên liệu hấp dẫn cho ngành hàng không, nhà cao tầng và công nghiệp ôtô. Khi được dùng trong lĩnh vực vận tải nó giúp giảm chi phí nhiên liệu.
Bền
Người ta có thể làm cho nhôm bền theo ý muốn. Khi nhiệt độ giảm, nhôm bền hơn vì vậy nó được dùng chủ yếu ở nơi có khí hậu lạnh.
Tỉ lệ giữa trọng lượng và độ bền cao:
Nhôm là sự kết hợp đặc biệt giữa trọng lượng nhẹ và độ bền cao. Độ bền có thể tăng nếu thêm một hay nhiều chất sau: manganese, silicon, đồng, magnesium, kẽm. Và độ bền còn tăng cao nếu được xử lý nhiệt đặc biệt. Ngày nay ngành công nhiệp hàng không và ôtô dùng nhôm làm thành phần chính.
Chống mài mòn
Tính chống mài mòn của nhôm tuỳ vào lớp màng nhôm oxide mỏng, cứng bên ngoài. Lớp màng này có thể dày đến 0.2mili, có thể sơn hay xi để tăng độ bền. Nhôm không co lại như thép.
Tính dẫn nhiệt cao
Nhôm có tính dẫn nhiệt cao thích hợp cho những nơi cần trao đổi nhiệt như bộ phận làm mát của tủ lạnh và các thành phần của động cơ. Nhôm được định hình theo hình dạng mong muốn thích hợp cho những bộ phận cần dẫn nhiệt.
Tính dẫn điện cao
Nhôm là kim loại rẻ có tính dẫn điện cao được dùng dẫn điện. Vì nhôm có độ dày thấp, nó sẽ dẫn điện cao gấp hai lần đồng. Những hợp kim nhôm khác nhau có tính dẫn điện khác nhau và được dùng cho các thiết bị điện đặc biệt như dây dẫn điện
Không có từ tính
Nhôm không có từ tính nên được dùng cho các thiết bị có điện áp cao như tấm chắn thiết bị điện.
Độ đàn hồi
Nhôm dễ định hình và tạo thành hình dạng khác. Nhôm có độ bền và độ dẻo có thể được uốn lại nếu như bị móp méo. Có nhiều cách tạo hình nhôm, chủ yếu là định hình, uốn, ép, kéo
Độ phản chiếu
Nhôm đánh bóng có độ phản chiếu cao. Do độ phản chiếu cao (trên 80%) nên nhôm được dùng làm chụp đèn. Nó còn được dùng làm tấm che nắng, chắn sóng radio, tia tử ngoại
Chống cháy
Nhôm không cháy thậm chí ở nhiệt độ cao cũng không sinh ra khí độc
Thích hợp nơi có khí hậu lạnh
Nhôm được dùng cho mục đích đông lạnh. Độ bền của nhôm tăng khi ở nhiệt độ lạnh vì vậy được dùng bên ngoài không gian cũng như cho máy bay, xây dựng ở nơi có vĩ độ cao
Tái sinh
Nhôm được tái sinh với chi phí phù hợp. Nó có thể được tái sinh nhiều lần mà không làm mất đặc tính vì vậy phù hợp với sản phẩm bảo vệ môi trường
Bề ngoài đẹp
Nhôm nổi trội hơn các kim loại khác nhờ có bề ngoài đẹp và tính chống mài mòn cao. Có nhiều cách xử lý thành phẩm, thông thường là sơn nước, sơn bột, xi hay sơn tĩnh điện.
Dễ định hình
Những hình dạng phức tạp có thể được định hình chỉ bằng một thanh nhôm mà không cần dùng nhiều phương pháp gia công. Nhôm định hình này bền hơn các sản phẩm cùng loại và ít tốn thời gian hơn. Nhôm được dùng làm gậy bóng chày, ống dẫn tủ lạnh, bộ phận truyền nhiệt. Các phụ tùng nhôm có thể nối với nhau bằng cách hàn, hoặc dùng keo, kẹp, bù lông, đinh tán và các loại móc. Nối ghép phía trong dùng cho những thiết kế đặc biệt chẳng hạn dùng keo để nối các phụ tùng máy bay bằng nhôm
Tính kinh tế
Các phụ tùng được định hình bằng cách ép có chi phí rẻ và nhanh. Các phụ tùng này có thể thay đổi nhanh, có chi phí hợp lý, phù hợp cho sản xuất nhỏ.
Giá nhôm
Nhôm được mua bán qua Lodon Metal Exchange (LME), được thành lập năm 1877. Có vài thị trường mua bán các sản phẩm đặc biệt như Shanghai Metal Exchange. Nhôm được xem như một hàng hoá và được định giá tuỳ theo thị trường. Giá của nhôm thay đổi theo quy luật cung cầu và theo các nhà đầu tư . Các sản phẩm của nhôm như nhôm định hình được định giá bằng LME+phí bảo hiểm. Phí bảo hiểm phản ánh chi phí sản xuất và chi phí để định hình
Nhân tố lớn nhất ảnh hưởng đến giá của thành phẩm nhôm tùy thuộc vào giá nhôm ở Lodon Metal Exchange (LME). LME báo giá nhôm tinh khiết hàng ngày (chính xác 99.7%); giá được công bố định kỳ trên các tạp chí (như Wall Street Jounal) bằng dollar/tấn. Để đổi giá của LME sang pound ta chia cho 2,204.6. Giá được công bố hàng ngày trên American Metal Exchange và hàng tuần trên Platt’s Metals Week. Giá cả đã từng biến động rất mạnh ở LME, và nay họ có biện pháp để hạn chế thấp nhất biến động này
Ở châu Á có thể cộng thêm phí môi giới và phí vận chuyển vào giá nhôm thỏi.
Nhôm tái sinh
Nhôm là một trong những nguyên liệu được tái sinh thành công nhất. Nhôm vụn có giá trị cao, được chấp nhận rộng rãi và rất có ý nghĩa trong ngành công nghiệp.
Nhôm có thể được tái sinh và sử dụng nhiều lần mà không làm mất đi các đặc tính cũng như chất lượng được đảm bảo. Việc tái sinh nhôm cần ít năng lượng và chi phí thấp. Trong quá trình sản xuất sẽ sản sinh ra các vụn nhôm. Chúng được đưa trở lại lò nấu thành nguyên liệu thô. Cứ bốn cân quặng cho ra một cân nhôm, mỗi cân nhôm tái sinh tiết kiệm được bốn cân quặng.
NGUYÊN LIỆU
Bauxite
Ta lấy nhôm từ quặng Bauxite. Bauxite được xử lý cơ học để cô đặc lại và sau đó được nén lại bằng chất hoá học để có bột nhôm và nhôm oxite
Luyện nhôm
Điện phân bột nhôm trong bồn cryolite để có nhôm. Bột nhôm được cho vào bồn cryolite và cho dòng điện đi qua. Nhôm nóng chảy được tách oxy và lắng dưới cryolite, chảy qua phễu và được sấy khô.
Đúc nhôm
Nhôm được trộn với các kim loại khác và đúc thành cây
Tái sinh nhôm vụn
Nhôm tái sinh được ưa thích hơn vì tốn ít năng lượng hơn khi chế biến từ quặng Bauxite
Luyện nhôm để tăng tính vật lý
Những thành phần chủ yếu để thêm vào: magnesium, silicon, sắt, đồng, manganese, crom
Hợp kim nhôm được xác định bằng một số gồm bốn chữ số. Hợp kim 6xxx là hợp kim định hình phổ biến có khoảng 99% nhôm và một lượng nhỏ magnesium (Mg), silicon (Si)
