Hva er aluminium (Alumin)?

Aluminium (Al) er det metalliske grunnstoffet som det finnes mest av på jordoverflaten, og det kombineres ofte med grunnstoffer som silisium, magnesium, kobber eller krom for å øke styrken og andre egenskaper.

Charles Martin Hall og Paul Leon Heroult utviklet uavhengig av hverandre i 1880-årene teknikker for å produsere aluminiumoksid fra bauksitt til lavere kostnader, noe som i stor grad utvidet tilgangen til dette metallet.

Fysiske egenskaper

Aluminium er et sølvhvitt metall og det 13. grunnstoffet i det periodiske system. Det finnes i store mengder i naturen i form av mineralet bauksitt og regnes som det tredje mest utbredte grunnstoffet på jordskorpen etter jern og oksygen. Aluminiums unike fysiske og kjemiske egenskaper gjør det nyttig i en rekke bruksområder på tvers av bransjer.

Aluminium har mange bruksområder utover bygg og anlegg. Aluminium er et ideelt lett, sterkt og korrosjonsbestandig byggemateriale, og det har mange bruksområder i forbrukerprodukter og kommersielle produkter, inkludert drikkebokser, fly og vinduskarmer - for ikke å snakke om luftledninger!

Aluminium kan formes til ulike former og størrelser, noe som gjør det til et svært tilpasningsdyktig materiale. Sveisede og naglede skjøter gjør sveising/nagling raskt og enkelt, og den utmerkede duktiliteten gjør at det kan bøyes uten å brekke, noe som gjør aluminium ideelt for bygningskonstruksjoner.

Aluminiums lave tetthet er en annen bemerkelsesverdig egenskap; det veier bare en tredjedel av stål, men har tilsvarende styrke. Aluminium kan dessuten kombineres med elementer som kobber, silisium og magnesium for å danne legeringer som er betydelig sterkere enn ren aluminium; slike legeringer brukes ofte i bil- og flyindustrien.

Aluminiums estetiske kvaliteter gjør det også attraktivt for forbrukerne, delvis på grunn av dets strukturelle nytteverdi. Aluminium har en matt, sølvfarget fargetone som forsterkes av et oksidasjonslag som dannes når det eksponeres for luft. Det er ikke giftig, ikke magnetisk og gnistfritt, og har både lavt kokepunkt og smeltepunkt.

Aluminium har et ekstremt lavt smeltepunkt, men er likevel hardt og slitesterkt. På grunn av sin kjemiske reaktivitet med mange grunnstoffer er det dessuten lett å kombinere med andre stoffer for å danne nyttige legeringer - for eksempel kan man ved å kombinere aluminium med silisium lage høytemperaturbestandige sementer som brukes i rakett- og missilteknologi, mens man ved å blande aluminium med grafitt og titandioksid kan lage brannhemmende plater.

Kjemiske egenskaper

Aluminium (alumin) er et av de mest tallrike metallene på jordskorpen, men det forekommer aldri i ren metallisk form i naturen, men danner forbindelser med andre grunnstoffer. Alun (KAl(SO4)212H2O) og aluminiumoksid (Al2O3) utgjør henholdsvis 8,2% av jordskorpen. I ren metallisk tilstand har aluminium en sølvhvit fargetone med myk, formbar tekstur uten magnetiske egenskaper og uten giftige eller luktfrie egenskaper - perfekte egenskaper for giftfrie og luktfrie metaller!

Kjemisk sett er aluminium et postovergangsmetall i borgruppen med en elektronkonfigurasjon på 1s22s22p63s23p1 som hovedsakelig danner ioniske forbindelser i oksidasjonstrinn +3, men det finnes også atomære ioner. Al3+ har en liten, men svært polariserende ladning som gjør at det kan danne kovalente bindinger med metaller som oksygen og nitrogen som har lignende ladningsstrukturer, samt med andre ikke-metaller, inkludert oksygen og nitrogen.

Aluminiums unike egenskap som svært reaktivt gjør det perfekt til bruk i legeringer som gir det styrke og andre ønskelige egenskaper. Aluminiumslegeringer har blitt allestedsnærværende i en rekke bransjer, som romfart, medisin, matemballasje og keramikk, og kombineres med kobber, magnesium eller silisium for å produsere sterke, men lette legeringer. Siden dette grunnstoffet er så reaktivt, finnes det sjelden naturlig på jordskorpen - det meste av det industrielle aluminiumet utvinnes industrielt gjennom utvinning av bauksittforekomster.

Aluminiums lave pris, holdbarhet og unike egenskaper har gjort det til et av de mest allsidige materialene i det moderne samfunnet. Aluminium ruster eller korroderer ikke når det utsettes for luft; det danner faktisk et tett beskyttende oksidlag som fungerer som et skjold mot korrosjon, noe som gjør det perfekt til bruk i drikkeflasker, kokekar og flylegeringer.

Aluminium kommer fra latin alumen, som igjen kommer fra arabisk al-umen, som betyr sammentrekkende eller beisende. Alun ble først brukt av antikkens grekere og romere, som brukte det som et snerpende og fargende middel. Davy foreslo først å kalle det nyoppdagede grunnstoffet for alumium, men endret raskt navnet for å komme på linje med lignende navn som kalium og natrium.

Bruksområder

Aluminium har blitt en viktig komponent i bygningskonstruksjoner og broer på grunn av sin styrke, allsidighet og lave vekt sammenlignet med stål. Aluminium krever mindre støtte under transport og byggeprosesser og koster derfor mindre totalt sett. Aluminiums korrosjonsbestandighet og termiske/elektriske ledningsevne gjør det til et utmerket materialvalg for ledningsapplikasjoner, og det kan dessuten lett formes til komplekse former takket være at det er et mykt metall som enkelt kan maskinbearbeides.

Aluminium er et viktig materiale i moderne bilproduksjon, og det brukes i utstrakt grad i en rekke komponenter og strukturer. Støpegods i aluminium finnes ofte på chassiskomponenter som fjæring, styring og styresystemer samt motorer og girkasser - for ikke å glemme bruken i dørsystemer, vindus- og takkonstruksjoner.

Entreprenører og byggherrer foretrekker det også fordi det er kompatibelt med moderne byggemetoder for gardinvegger og just-in-time-bestillingsmetoder, noe som muliggjør fabrikkproduksjon av nøyaktige spesifikasjoner som resulterer i raskere montering på byggeplassen og dermed raskere innflytting i bygningen for innkjøperen. Dette fører til høyere fortjenestemarginer for innkjøperne.

Aluminium som brukes i bygg- og anleggsbransjen, kan formes til ulike former ved hjelp av ekstrudering. Det kan valses til plater, lages til lange rør- og kabellengder, brukes til taktekking og ytterkledning, vinduer, dører, møbler og til taktekking, for eksempel 6061-legeringen, som er ekstremt allsidig og brukes i en rekke strukturelle bruksområder, samtidig som den er svært maskinbearbeidbar og sveisbar, noe som forenkler produksjonsprosessen. Den bør ideelt sett ha stor hjørneradius for å forbedre styrken og lette fabrikasjonsprosessene.

Aluminium brukes blant annet til å produsere fliser som brukes i pulveriserte brenselsledninger og røykgasskanaler på kraftverk, isolatorer, tennplugger og som en viktig ingrediens i aluminiumoksid til ulike bruksområder, for eksempel produksjon av silisium på safirsubstrater for integrerte kretser eller som tunnelbarrierer i superledende qubits.

Sikkerhet

Selv om aluminiums sikkerhet er en av de viktigste fordelene, kan det likevel være ulemper å ta hensyn til. Aluminium fungerer ikke godt under ekstreme temperaturer, der den strukturelle integriteten kan forringes over tid. Dessuten leder det ikke strøm like effektivt som kobber - noe som gjør det uegnet til elektriske ledninger.

Men fordi aluminium er ubrennbart og korrosjonsbestandig, er det et utmerket byggemateriale. Flere av Novelis' aluminiumprodukter har dessuten oppnådd A1-klassifisering i henhold til EN 13501-1 for å oppfylle kravene til brannsikkerhet i bygninger som er opptil 20 meter høye - krav som er spesielt viktige i skoler, sykehus, konsertsaler, flyplasser og andre offentlige anlegg.

Aluminium utgjør likevel en viss trussel mot menneskers helse. Eksponering under utvinning, raffinering og smelting kan føre til luftveisproblemer hos arbeidere. Risikoen varierer avhengig av forholdene på arbeidsplassen, eksponeringsnivå og -varighet, miljøforhold samt eventuelle nødvendige endringer som må iverksettes av IAIs helsekomitémedlemmer for å beskytte både arbeidere og lokalsamfunnene rundt aluminiumsmelteverkene.

Støy, varme og fuktighet, vibrasjoner og ergonomi er de største bekymringene blant arbeiderne på aluminiumsraffinerier, og hørselstap er et fremtredende problem, og det arbeides kontinuerlig med å begrense støyeksponeringen. Vibrerende håndverktøy kan også utgjøre en risiko, og det er rapportert om hånd-arm-vibrasjonssyndrom.

Aluminium er forbundet med flere helseproblemer, blant annet innånding av finfordelt støv som kan irritere lungene og forårsake kronisk betennelse. Videre kan det skade nyrene og føre til væskeansamlinger som krever sykehusinnleggelse eller dialysebehandling. Det er derfor avgjørende at man bruker sikkerhetsutstyr av høy kvalitet og har gode hygienepraksiser når man arbeider med dette materialet - inkludert ergonomiske forholdsregler, ventilasjonstiltak og elektriske sikkerhetsprotokoller for håndtering.