रसायन विज्ञान में एल्युमीनियम पर रिपोर्ट। एल्यूमीनियम के रासायनिक गुण

धारा 1. एल्युमीनियम की खोज का नाम और इतिहास।

धारा 2. सामान्य विशेषताएँ अल्युमीनियम, भौतिक और रासायनिक गुण।

धारा 3. एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग का उत्पादन।

धारा 4. आवेदन अल्युमीनियम.

अल्युमीनियमतीसरे समूह के मुख्य उपसमूह का एक तत्व है, डी.आई. मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की तीसरी अवधि, परमाणु संख्या 13 के साथ। प्रतीक अल द्वारा दर्शाया गया है। हल्की धातुओं के समूह के अंतर्गत आता है। अत्यन्त साधारण धातुऔर पृथ्वी की पपड़ी में तीसरा सबसे प्रचुर रासायनिक तत्व (ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद)।

सरल पदार्थ एल्यूमीनियम (सीएएस संख्या: 7429-90-5) - प्रकाश, अनुचुंबकीय धातुसिल्वर-सफ़ेद रंग, ढालना, ढालना और मशीन में आसान। मजबूत ऑक्साइड फिल्मों के तेजी से बनने के कारण एल्युमीनियम में उच्च तापीय और विद्युत चालकता और संक्षारण प्रतिरोध होता है जो सतह को आगे की बातचीत से बचाता है।

किसी भी विकसित समाज में औद्योगिक उपलब्धियाँ हमेशा संरचनात्मक सामग्रियों और मिश्र धातुओं की प्रौद्योगिकी में प्रगति से जुड़ी होती हैं। प्रसंस्करण की गुणवत्ता और विनिर्माण व्यापार वस्तुओं की उत्पादकता राज्य के विकास के स्तर के सबसे महत्वपूर्ण संकेतक हैं।

आधुनिक संरचनाओं में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में, उच्च शक्ति विशेषताओं के अलावा, गुणों का एक सेट होना चाहिए जैसे कि संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध, थर्मल और विद्युत चालकता, अपवर्तकता, साथ ही इन गुणों को दीर्घकालिक परिस्थितियों में बनाए रखने की क्षमता भार के तहत संचालन।

हमारे देश में अलौह धातुओं के फाउंड्री उत्पादन के क्षेत्र में वैज्ञानिक विकास और उत्पादन प्रक्रियाएं वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की उन्नत उपलब्धियों के अनुरूप हैं। उनका परिणाम, विशेष रूप से, वोल्ज़स्की ऑटोमोबाइल प्लांट और कई अन्य उद्यमों में आधुनिक डाई कास्टिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग दुकानों का निर्माण था। ज़ावोलज़स्की मोटर प्लांट में, 35 एमएन के मोल्ड लॉकिंग बल के साथ बड़ी इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनें सफलतापूर्वक काम कर रही हैं, जो वोल्गा कार के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने सिलेंडर ब्लॉक का उत्पादन करती हैं।

अल्ताई मोटर प्लांट ने इंजेक्शन मोल्डेड कास्टिंग के उत्पादन के लिए एक स्वचालित लाइन में महारत हासिल कर ली है। सोवियत सोशलिस्ट रिपब्लिक () के संघ में, दुनिया में पहली बार इसे विकसित और महारत हासिल किया गया था प्रक्रियाएक विद्युत चुम्बकीय क्रिस्टलाइज़र में एल्यूमीनियम मिश्र धातु सिल्लियों की निरंतर ढलाई। यह विधि सिल्लियों की गुणवत्ता में उल्लेखनीय रूप से सुधार करती है और मोड़ने के दौरान चिप्स के रूप में अपशिष्ट की मात्रा को कम करती है।

एल्युमीनियम की खोज का नाम और इतिहास

लैटिन एल्युमीनियम लैटिन एल्युमेन से आया है, जिसका अर्थ है एलम (एल्यूमीनियम और पोटेशियम सल्फेट (K) KAl(SO4)2·12H2O), जिसका उपयोग लंबे समय से चमड़े की टैनिंग और एक कसैले के रूप में किया जाता है। अल, आवर्त सारणी के समूह III का एक रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 13, परमाणु द्रव्यमान 26, 98154। इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, शुद्ध एल्यूमीनियम की खोज और अलगाव में लगभग 100 साल लग गए। यह निष्कर्ष कि "" (एक दुर्दम्य पदार्थ, आधुनिक शब्दों में - एल्यूमीनियम ऑक्साइड) फिटकरी से प्राप्त किया जा सकता है, 1754 में बनाया गया था। जर्मन रसायनज्ञ ए मार्कग्राफ। बाद में यह पता चला कि उसी "पृथ्वी" को मिट्टी से अलग किया जा सकता है, और इसे एल्यूमिना कहा जाने लगा। 1825 में ही धात्विक एल्युमीनियम का उत्पादन किया गया था। डेनिश भौतिक विज्ञानी एच.के. ओर्स्टेड। उन्होंने एल्यूमीनियम क्लोराइड AlCl3, जो एल्यूमिना से प्राप्त किया जा सकता था, को पोटेशियम मिश्रण (पारा (Hg) के साथ पोटेशियम (K) का एक मिश्र धातु) के साथ उपचारित किया, और पारा (Hg) को आसवित करने के बाद, उन्होंने ग्रे एल्यूमीनियम पाउडर को अलग किया।

केवल एक चौथाई शताब्दी के बाद इस पद्धति को थोड़ा आधुनिक बनाया गया। 1854 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए.ई. सैंटे-क्लेयर डेविल ने एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए सोडियम धातु (Na) का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा, और नई धातु की पहली सिल्लियां प्राप्त कीं। उस समय एल्युमीनियम की कीमत बहुत अधिक थी और इससे आभूषण बनाये जाते थे।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड, फ्लोराइड और अन्य पदार्थों सहित जटिल मिश्रणों के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए एक औद्योगिक विधि स्वतंत्र रूप से 1886 में पी. हेरॉक्स () और सी. हॉल (यूएसए) द्वारा विकसित की गई थी। एल्युमीनियम उत्पादन उच्च बिजली खपत से जुड़ा है, इसलिए इसे बड़े पैमाने पर 20वीं सदी में ही लागू किया गया था। में सोवियत समाजवादी गणराज्य संघ (CCCP)पहला औद्योगिक एल्यूमीनियम 14 मई, 1932 को वोल्खोव हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के बगल में बने वोल्खोव एल्यूमीनियम संयंत्र में उत्पादित किया गया था।

99.99% से अधिक शुद्धता वाला एल्युमीनियम पहली बार 1920 में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया था। 1925 में कामएडवर्ड्स ने ऐसे एल्यूमीनियम के भौतिक और यांत्रिक गुणों के बारे में कुछ जानकारी प्रकाशित की। 1938 में टेलर, व्हीलर, स्मिथ और एडवर्ड्स ने 99.996% की शुद्धता के साथ एल्यूमीनियम के कुछ गुणों को दिखाते हुए एक लेख प्रकाशित किया, जिसे फ्रांस में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा भी प्राप्त किया गया था। एल्यूमीनियम के गुणों पर मोनोग्राफ का पहला संस्करण 1967 में प्रकाशित हुआ था।

बाद के वर्षों में, तैयारी में तुलनात्मक आसानी और आकर्षक गुणों के कारण, कई काम करता हैएल्यूमीनियम के गुणों के बारे में. शुद्ध एल्यूमीनियम को मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक अनुप्रयोग मिला है - इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर से लेकर इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग के शिखर - माइक्रोप्रोसेसर तक; क्रायोइलेक्ट्रॉनिक्स, क्रायोमैग्नेटिक्स में।

शुद्ध एल्युमीनियम प्राप्त करने की नई विधियाँ ज़ोन शुद्धिकरण विधि, अमलगम से क्रिस्टलीकरण (पारा के साथ एल्युमीनियम मिश्र धातु) और क्षारीय समाधानों से पृथक्करण हैं। एल्यूमीनियम की शुद्धता की डिग्री कम तापमान पर विद्युत प्रतिरोध के मूल्य से नियंत्रित होती है।

एल्यूमीनियम की सामान्य विशेषताएँ

प्राकृतिक एल्यूमीनियम में एक एकल न्यूक्लाइड, 27Al होता है। बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास 3s2p1 है। लगभग सभी यौगिकों में एल्युमीनियम की ऑक्सीकरण अवस्था +3 (वैलेंसी III) होती है। तटस्थ एल्यूमीनियम परमाणु की त्रिज्या 0.143 एनएम है, Al3+ आयन की त्रिज्या 0.057 एनएम है। एक तटस्थ एल्यूमीनियम परमाणु के अनुक्रमिक आयनीकरण की ऊर्जाएँ क्रमशः 5, 984, 18, 828, 28, 44 और 120 eV हैं। पॉलिंग स्केल के अनुसार, एल्यूमीनियम की इलेक्ट्रोनगेटिविटी 1.5 है।

एल्युमीनियम नरम, हल्का, चांदी जैसा सफेद होता है, जिसका क्रिस्टल जाली फलक-केंद्रित घनीय होता है, पैरामीटर a = 0.40403 एनएम। शुद्ध धातु का गलनांक 660°C, क्वथनांक लगभग 2450°C, घनत्व 2.6989 g/cm3 है। एल्यूमीनियम के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक लगभग 2.5·10-5 K-1 है।

रासायनिक एल्यूमीनियम एक काफी सक्रिय धातु है। हवा में, इसकी सतह तुरंत Al2O3 ऑक्साइड की घनी फिल्म से ढक जाती है, जो धातु तक ऑक्सीजन (O) की आगे पहुंच को रोकती है और प्रतिक्रिया की समाप्ति की ओर ले जाती है, जो एल्यूमीनियम के उच्च जंग-रोधी गुणों को निर्धारित करती है। एल्यूमीनियम पर एक सुरक्षात्मक सतह फिल्म भी बनती है अगर इसे सांद्र नाइट्रिक एसिड में रखा जाए।

एल्युमीनियम अन्य अम्लों के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.

दिलचस्प बात यह है कि एल्यूमीनियम और आयोडीन (आई) पाउडर के बीच प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर शुरू होती है यदि प्रारंभिक मिश्रण में पानी की कुछ बूंदें डाली जाती हैं, जो इस मामले में उत्प्रेरक की भूमिका निभाती है:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

गर्म करने पर सल्फर (एस) के साथ एल्यूमीनियम की परस्पर क्रिया से एल्यूमीनियम सल्फाइड का निर्माण होता है:

2Al + 3S = Al2S3,

जो पानी से आसानी से विघटित हो जाता है:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

एल्युमीनियम सीधे हाइड्रोजन (H) के साथ संपर्क नहीं करता है, हालांकि, अप्रत्यक्ष तरीकों से, उदाहरण के लिए, ऑर्गेनोएल्यूमीनियम यौगिकों का उपयोग करके, एक शक्तिशाली कम करने वाले एजेंट, ठोस बहुलक एल्यूमीनियम हाइड्राइड (AlH3)x को संश्लेषित करना संभव है।

पाउडर के रूप में, एल्यूमीनियम को हवा में जलाया जा सकता है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 का एक सफेद, दुर्दम्य पाउडर बनता है।

Al2O3 में उच्च बंधन शक्ति सरल पदार्थों से इसके गठन की उच्च गर्मी और एल्यूमीनियम की कई धातुओं को उनके ऑक्साइड से कम करने की क्षमता निर्धारित करती है, उदाहरण के लिए:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe और सम

3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.

धातुओं के उत्पादन की इस विधि को एलुमिनोथर्मी कहा जाता है।

प्रकृति में होना

पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता के संदर्भ में, एल्युमीनियम धातुओं में पहले स्थान पर और सभी तत्वों (ऑक्सीजन (O) और सिलिकॉन (Si) के बाद) में तीसरे स्थान पर है, जो पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 8.8% है। एल्युमीनियम बड़ी संख्या में खनिजों, मुख्य रूप से एल्युमिनोसिलिकेट्स और चट्टानों में पाया जाता है। एल्युमीनियम यौगिकों में ग्रेनाइट, बेसाल्ट, मिट्टी, फेल्डस्पार आदि होते हैं। लेकिन यहाँ विरोधाभास है: एक बड़ी संख्या के साथ खनिजऔर एल्यूमीनियम युक्त चट्टानें, बॉक्साइट के भंडार - एल्यूमीनियम के औद्योगिक उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल - काफी दुर्लभ हैं। रूसी संघ में, साइबेरिया और उरल्स में बॉक्साइट जमा हैं। अलुनाइट और नेफलाइन भी औद्योगिक महत्व के हैं। एक सूक्ष्म तत्व के रूप में, एल्युमीनियम पौधों और जानवरों के ऊतकों में मौजूद होता है। ऐसे जीव हैं - सांद्रक जो अपने अंगों में एल्यूमीनियम जमा करते हैं - कुछ क्लब मॉस और मोलस्क।

औद्योगिक उत्पादन: औद्योगिक उत्पादन सूचकांक में, बॉक्साइट को पहले रासायनिक प्रसंस्करण के अधीन किया जाता है, जिससे सिलिकॉन (Si), आयरन (Fe) और अन्य तत्वों के ऑक्साइड की अशुद्धियाँ दूर हो जाती हैं। इस तरह के प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप, शुद्ध एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 प्राप्त होता है - इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु के उत्पादन में मुख्य। हालाँकि, इस तथ्य के कारण कि Al2O3 का गलनांक बहुत अधिक (2000°C से अधिक) है, इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इसके पिघल का उपयोग करना संभव नहीं है।

वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने इसका समाधान इस प्रकार खोजा। इलेक्ट्रोलिसिस स्नान में, Na3AlF6 क्रायोलाइट को पहले पिघलाया जाता है (पिघलने का तापमान 1000°C से थोड़ा कम होता है)। क्रायोलाइट, उदाहरण के लिए, कोला प्रायद्वीप से नेफलाइन को संसाधित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसके बाद, इस पिघल में थोड़ा सा Al2O3 (वजन के हिसाब से 10% तक) और कुछ अन्य पदार्थ मिलाए जाते हैं, जिससे बाद की स्थितियों में सुधार होता है। प्रक्रिया. इस पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एल्यूमीनियम ऑक्साइड विघटित हो जाता है, क्रायोलाइट पिघल में रहता है, और पिघला हुआ एल्यूमीनियम कैथोड पर बनता है:

2Al2O3 = 4Al + 3O2.

एल्यूमीनियम मिश्र धातु

अधिकांश धातु तत्व एल्यूमीनियम के साथ मिश्रित होते हैं, लेकिन उनमें से केवल कुछ ही औद्योगिक एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में प्रमुख मिश्र धातु घटकों की भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, मिश्र धातुओं के गुणों को बेहतर बनाने के लिए बड़ी संख्या में तत्वों का उपयोग योजक के रूप में किया जाता है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला:

ऊंचे तापमान पर ऑक्सीकरण को कम करने के लिए बेरिलियम मिलाया जाता है। आंतरिक दहन इंजन भागों (पिस्टन और सिलेंडर हेड) के उत्पादन में तरलता में सुधार के लिए एल्यूमीनियम कास्टिंग मिश्र धातुओं में बेरिलियम (0.01 - 0.05%) की छोटी मात्रा का उपयोग किया जाता है।

बोरॉन को विद्युत चालकता बढ़ाने और एक शोधन योजक के रूप में पेश किया गया है। बोरोन को परमाणु ऊर्जा (रिएक्टर भागों को छोड़कर) में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में पेश किया जाता है, क्योंकि यह न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है, विकिरण के प्रसार को रोकता है। बोरॉन को औसतन 0.095 - 0.1% की मात्रा में पेश किया जाता है।

बिस्मथ. कम गलनांक वाली धातुओं, जैसे बिस्मथ और कैडमियम, को मशीनीकरण में सुधार के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु में पेश किया जाता है। ये तत्व नरम, फ़्यूज़िबल चरण बनाते हैं जो चिप की भंगुरता और कटर स्नेहन में योगदान करते हैं।

गैलियम को मिश्रधातुओं में 0.01 - 0.1% की मात्रा में मिलाया जाता है जिससे उपभोग योग्य एनोड बनाए जाते हैं।

लोहा. ताकत बढ़ाने और रेंगने की विशेषताओं में सुधार करने के लिए इसे तारों के उत्पादन में कम मात्रा (»0.04%) में पेश किया जाता है। भी लोहाठंडे सांचे में ढलाई करते समय सांचों की दीवारों पर चिपकना कम हो जाता है।

ईण्डीयुम. एडिटिव 0.05 - 0.2% उम्र बढ़ने के दौरान एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को मजबूत करता है, खासकर कम क्यूप्रम सामग्री के साथ। इंडियम एडिटिव्स का उपयोग एल्यूमीनियम-कैडमियम असर मिश्र धातुओं में किया जाता है।

मिश्र धातुओं की ताकत बढ़ाने और संक्षारण गुणों में सुधार करने के लिए लगभग 0.3% कैडमियम मिलाया जाता है।

कैल्शियम प्लास्टिसिटी प्रदान करता है। 5% कैल्शियम सामग्री के साथ, मिश्र धातु में सुपरप्लास्टिकिटी का प्रभाव होता है।

फाउंड्री मिश्र धातुओं में सिलिकॉन सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला योजक है। 0.5-4% की मात्रा में यह टूटने की प्रवृत्ति को कम कर देता है। सिलिकॉन और मैग्नीशियम का संयोजन मिश्र धातु को गर्म करके सील करना संभव बनाता है।

मैग्नीशियम. मैग्नीशियम मिलाने से लचीलापन कम किए बिना मजबूती बढ़ जाती है, वेल्डेबिलिटी बढ़ जाती है और मिश्र धातु का संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है।

ताँबामिश्रधातुओं को मजबूत करता है, युक्त होने पर अधिकतम सख्तता प्राप्त होती है कुप्रुमा 4 - 6%. कप्रम के साथ मिश्रधातु का उपयोग आंतरिक दहन इंजनों के लिए पिस्टन और विमान के लिए उच्च गुणवत्ता वाले कास्ट भागों के उत्पादन में किया जाता है।

टिनकाटने की प्रक्रिया में सुधार करता है।

टाइटेनियम. मिश्र धातुओं में टाइटेनियम का मुख्य कार्य कास्टिंग और सिल्लियों में अनाज को परिष्कृत करना है, जो पूरे आयतन में गुणों की ताकत और एकरूपता को बढ़ाता है।

यद्यपि एल्युमीनियम को सबसे कम उत्कृष्ट औद्योगिक धातुओं में से एक माना जाता है, यह कई ऑक्सीकरण वातावरणों में काफी स्थिर है। इस व्यवहार का कारण एल्यूमीनियम की सतह पर एक निरंतर ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति है, जो ऑक्सीजन, पानी और अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में आने पर तुरंत साफ किए गए क्षेत्रों पर फिर से बन जाती है।

अधिकांश मामलों में, पिघलने का कार्य हवा में होता है। यदि हवा के साथ अंतःक्रिया सतह पर पिघले हुए अघुलनशील यौगिकों के निर्माण तक सीमित है और इन यौगिकों की परिणामी फिल्म आगे की अंतःक्रिया को काफी धीमा कर देती है, तो आमतौर पर ऐसी अंतःक्रिया को दबाने के लिए कोई उपाय नहीं किया जाता है। इस मामले में, वायुमंडल के साथ पिघल के सीधे संपर्क में गलाने का कार्य किया जाता है। यह अधिकांश एल्यूमीनियम, जस्ता, टिन-सीसा मिश्र धातुओं की तैयारी में किया जाता है।

वह स्थान जिसमें मिश्र धातु का पिघलना होता है, एक दुर्दम्य अस्तर द्वारा सीमित होता है जो 1500 - 1800 ˚C के तापमान को सहन करने में सक्षम होता है। सभी गलाने की प्रक्रियाओं में एक गैस चरण शामिल होता है, जो ईंधन के दहन, पर्यावरण के साथ बातचीत और पिघलने वाली इकाई के अस्तर आदि के दौरान बनता है।

अधिकांश एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में प्राकृतिक वातावरण, समुद्री जल, कई लवणों और रसायनों के घोल और अधिकांश खाद्य पदार्थों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु संरचनाओं का उपयोग अक्सर समुद्री जल में किया जाता है। 1930 से समुद्री बोया, लाइफबोट, जहाज, नौकाएं एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनाई गई हैं। वर्तमान में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने जहाज के पतवार की लंबाई 61 मीटर तक पहुंच जाती है। एल्यूमीनियम भूमिगत पाइपलाइनों में अनुभव है; एल्यूमीनियम मिश्र धातु मिट्टी के संक्षारण के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं। 1951 में अलास्का में 2.9 किमी लंबी पाइपलाइन बनाई गई थी। 30 वर्षों के ऑपरेशन के बाद, जंग के कारण एक भी रिसाव या गंभीर क्षति का पता नहीं चला है।

एल्युमीनियम का उपयोग निर्माण में क्लैडिंग पैनल, दरवाजे, खिड़की के फ्रेम और बिजली के केबल के रूप में बड़ी मात्रा में किया जाता है। कंक्रीट, मोर्टार या प्लास्टर के संपर्क में आने पर एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं लंबे समय तक गंभीर क्षरण के अधीन नहीं होती हैं, खासकर अगर संरचनाएं अक्सर गीली नहीं होती हैं। बार-बार गीला होने की स्थिति में यदि सतह एल्युमीनियम की हो व्यापारिक वस्तुएँआगे संसाधित नहीं किया गया है, यह हवा में ऑक्सीकरण एजेंटों की उच्च सामग्री के साथ औद्योगिक शहरों में भी काला हो सकता है। इससे बचने के लिए, चमकदार एनोडाइजिंग द्वारा चमकदार सतह प्राप्त करने के लिए विशेष मिश्र धातुओं का उत्पादन किया जाता है - धातु की सतह पर ऑक्साइड फिल्म लगाने से। इस मामले में, सतह को कई रंग और शेड्स दिए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम और सिलिकॉन की मिश्रधातुएँ ग्रे से लेकर काले तक, रंगों की एक श्रृंखला प्राप्त करना संभव बनाती हैं। एल्यूमीनियम और क्रोमियम की मिश्रधातुओं का रंग सुनहरा होता है।

औद्योगिक एल्यूमीनियम का उत्पादन दो प्रकार के मिश्र धातुओं के रूप में किया जाता है - कास्टिंग मिश्र धातु, जिसके हिस्से कास्टिंग द्वारा बनाए जाते हैं, और विरूपण मिश्र धातु, विकृत अर्ध-तैयार उत्पादों के रूप में उत्पादित होते हैं - चादरें, पन्नी, प्लेटें, प्रोफाइल, तार। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग सभी संभावित कास्टिंग विधियों का उपयोग करके उत्पादित की जाती है। दबाव में, ठंडे सांचों में और रेत-मिट्टी के रूपों में सबसे आम है। छोटे राजनीतिक दलों के उत्पादन में इसका उपयोग किया जाता है कास्टिंगप्लास्टर में संयुक्त रूप और कास्टिंगखोए हुए मोम मॉडलों द्वारा। कास्ट मिश्रधातु का उपयोग कास्ट इलेक्ट्रिक मोटर रोटर, कास्ट एयरक्राफ्ट पार्ट्स आदि बनाने के लिए किया जाता है। गढ़ा मिश्रधातु का उपयोग ऑटोमोटिव उत्पादन में इंटीरियर ट्रिम, बंपर, बॉडी पैनल और आंतरिक भागों के लिए किया जाता है; एक परिष्करण सामग्री के रूप में निर्माण में; विमान आदि में

में उद्योगएल्युमीनियम पाउडर का भी उपयोग किया जाता है। धातुकर्म में उपयोग किया जाता है उद्योग: एलुमिनोथर्मी में, मिश्रधातु योजक के रूप में, दबाने और सिंटरिंग द्वारा अर्ध-तैयार उत्पादों के उत्पादन के लिए। यह विधि बहुत टिकाऊ हिस्से (गियर, बुशिंग आदि) बनाती है। पाउडर का उपयोग रसायन विज्ञान में एल्यूमीनियम यौगिकों आदि के उत्पादन के लिए भी किया जाता है उत्प्रेरक(उदाहरण के लिए, एथिलीन और एसीटोन के उत्पादन में)। एल्यूमीनियम की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को देखते हुए, विशेष रूप से पाउडर के रूप में, इसका उपयोग विस्फोटकों और रॉकेटों के लिए ठोस प्रणोदक में किया जाता है, जिससे इसकी शीघ्र प्रज्वलित होने की क्षमता का लाभ उठाया जाता है।

ऑक्सीकरण के प्रति एल्यूमीनियम के उच्च प्रतिरोध को देखते हुए, पाउडर का उपयोग पेंटिंग उपकरण, छतों, प्रिंटिंग पेपर और कार पैनलों की चमकदार सतहों के लिए कोटिंग्स में वर्णक के रूप में किया जाता है। स्टील और कच्चा लोहा भी एल्युमीनियम की परत से लेपित होता है। व्यापार की वस्तुउनके क्षरण से बचने के लिए.

अनुप्रयोग के पैमाने के संदर्भ में, एल्यूमीनियम और इसकी मिश्रधातुएँ लोहे (Fe) और इसकी मिश्रधातुओं के बाद दूसरे स्थान पर हैं। प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी के विभिन्न क्षेत्रों में एल्यूमीनियम का व्यापक उपयोग इसके भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुणों के संयोजन से जुड़ा हुआ है: कम घनत्व, वायुमंडलीय हवा में संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय और विद्युत चालकता, लचीलापन और अपेक्षाकृत उच्च शक्ति। एल्युमीनियम को विभिन्न तरीकों से आसानी से संसाधित किया जाता है - फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, रोलिंग, आदि। शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग तार बनाने के लिए किया जाता है (एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता क्यूप्रम की विद्युत चालकता का 65.5% है, लेकिन एल्यूमीनियम क्यूप्रम की तुलना में तीन गुना अधिक हल्का है, इसलिए एल्युमीनियम को अक्सर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में बदल दिया जाता है) और फ़ॉइल को पैकेजिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। गलाए गए एल्यूमीनियम का मुख्य भाग विभिन्न मिश्र धातुओं के उत्पादन पर खर्च किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की सतहों पर सुरक्षात्मक और सजावटी कोटिंग आसानी से लगाई जाती है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के गुणों की विविधता एल्यूमीनियम में विभिन्न योजकों की शुरूआत के कारण होती है जो इसके साथ ठोस समाधान या इंटरमेटेलिक यौगिक बनाते हैं। एल्युमीनियम के बड़े हिस्से का उपयोग हल्के मिश्रधातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है - ड्यूरालुमिन (94% एल्युमीनियम, 4% कॉपर (Cu), 0.5% प्रत्येक मैग्नीशियम (Mg), मैंगनीज (Mn), (Fe) और सिलिकॉन (Si)), सिलुमिन (85) -90% - एल्यूमीनियम, 10-14% सिलिकॉन (Si), 0.1% सोडियम (Na)), आदि। धातु विज्ञान में, एल्यूमीनियम का उपयोग न केवल मिश्र धातुओं के आधार के रूप में किया जाता है, बल्कि व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु योजकों में से एक के रूप में भी किया जाता है। क्यूप्रम (Cu), मैग्नीशियम (Mg), आयरन (Fe), >निकल (Ni), आदि पर आधारित मिश्र धातुएँ।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु का व्यापक रूप से रोजमर्रा की जिंदगी में, निर्माण और वास्तुकला में, मोटर वाहन उद्योग, जहाज निर्माण, विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, पहला कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनाया गया था। एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम (जेडआर) का एक मिश्र धातु - परमाणु रिएक्टर निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एल्युमीनियम का उपयोग विस्फोटकों के उत्पादन में किया जाता है।

रोजमर्रा की जिंदगी में एल्यूमीनियम को संभालते समय, आपको यह ध्यान रखना होगा कि केवल तटस्थ (अम्लता) तरल पदार्थों को गर्म किया जा सकता है और एल्यूमीनियम कंटेनरों में संग्रहीत किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, पानी उबालें)। उदाहरण के लिए, यदि आप खट्टी गोभी का सूप एल्यूमीनियम पैन में पकाते हैं, तो एल्यूमीनियम भोजन में चला जाता है और यह एक अप्रिय "धात्विक" स्वाद प्राप्त कर लेता है। चूंकि रोजमर्रा की जिंदगी में ऑक्साइड फिल्म बहुत आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है, इसलिए एल्यूमीनियम कुकवेयर का उपयोग अभी भी अवांछनीय है।

चाँदी-सफ़ेद धातु, हल्की

घनत्व - 2.7 ग्राम/सेमी³

तकनीकी एल्यूमीनियम का पिघलने बिंदु 658 डिग्री सेल्सियस है, उच्च शुद्धता एल्यूमीनियम के लिए यह 660 डिग्री सेल्सियस है

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा - 390 kJ/kg

क्वथनांक - 2500 डिग्री सेल्सियस

वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा - 10.53 MJ/kg

कास्ट एल्यूमीनियम की तन्यता ताकत - 10-12 किग्रा/एमएमआई, विकृत - 18-25 किग्रा/एमएमआई, मिश्रधातु - 38-42 किग्रा/एमएमआई

ब्रिनेल कठोरता - 24...32 kgf/mm²

उच्च लचीलापन: तकनीकी - 35%, शुद्ध - 50%, पतली शीट और यहां तक ​​कि पन्नी में लुढ़का हुआ

यंग का मापांक - 70 GPa

एल्युमीनियम में उच्च विद्युत चालकता (0.0265 μOhm m) और तापीय चालकता (203.5 W/(m K)) होती है, जो क्यूप्रम की विद्युत चालकता का 65% है, और इसमें उच्च प्रकाश परावर्तन होता है।

कमजोर अनुचुम्बकीय.

रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 24.58·10−6 K−1 (20…200 °C).

विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक 2.7·10−8K−1 है।

एल्युमीनियम लगभग सभी धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाता है। सबसे प्रसिद्ध मिश्र धातु क्यूप्रम और मैग्नीशियम (ड्यूरालुमिन) और सिलिकॉन (सिलुमिन) हैं।

प्राकृतिक एल्यूमीनियम में लगभग पूरी तरह से एक स्थिर आइसोटोप, 27Al, 26Al के अंश के साथ, एक रेडियोधर्मी आइसोटोप होता है अवधि 720 हजार वर्षों का आधा जीवन, जब आर्गन नाभिक पर ब्रह्मांडीय किरण प्रोटॉन द्वारा बमबारी की जाती है तो वायुमंडल में बनता है।

पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता के संदर्भ में, यह धातुओं में पहले स्थान पर और तत्वों में तीसरे स्थान पर है, ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद दूसरे स्थान पर है। पृथ्वी की पपड़ी में एल्युमीनियम की मात्रा के अनुसार डेटाविभिन्न शोधकर्ताओं का द्रव्यमान पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 7.45 से 8.14% तक है।

प्रकृति में, एल्युमीनियम, अपनी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, लगभग विशेष रूप से यौगिकों के रूप में पाया जाता है। उनमें से कुछ:

बॉक्साइट - Al2O3 H2O (SiO2, Fe2O3, CaCO3 के मिश्रण के साथ)

अलुनाइट्स - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3

एल्यूमिना (रेत SiO2, चूना पत्थर CaCO3, मैग्नेसाइट MgCO3 के साथ काओलिन का मिश्रण)

कोरंडम (नीलम, माणिक, एमरी) - Al2O3

काओलिनाइट - Al2O3 2SiO2 2H2O

बेरिल (पन्ना, एक्वामरीन) - 3BeO Al2O3 6SiO2

क्राइसोबेरील (अलेक्जेंड्राइट) - BeAl2O4।

हालाँकि, कुछ विशिष्ट कम करने वाली स्थितियों के तहत, देशी एल्युमीनियम का निर्माण संभव है।

प्राकृतिक जल में कम विषैले रासायनिक यौगिकों के रूप में एल्युमीनियम होता है, उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम फ्लोराइड। धनायन या ऋणायन का प्रकार, सबसे पहले, जलीय माध्यम की अम्लता पर निर्भर करता है। सतही जल निकायों में एल्यूमिनियम सांद्रता रूसी संघ 0.001 से 10 मिलीग्राम/लीटर तक, समुद्री जल में 0.01 मिलीग्राम/लीटर तक।

एल्युमीनियम है

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग का उत्पादन

हमारे यहां फाउंड्री उत्पादन का मुख्य कार्य देश, कास्टिंग की गुणवत्ता में एक महत्वपूर्ण समग्र सुधार शामिल है, जो दीवार की मोटाई में कमी, मशीनिंग के लिए भत्ते में कमी और व्यापार वस्तुओं के उचित परिचालन गुणों को बनाए रखते हुए गेटिंग-फीडिंग सिस्टम के लिए परिलक्षित होना चाहिए। इस कार्य का अंतिम परिणाम वजन द्वारा कास्टिंग के कुल मौद्रिक उत्सर्जन में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना आवश्यक मात्रा में कास्टिंग के साथ मैकेनिकल इंजीनियरिंग की बढ़ती जरूरतों को पूरा करना होना चाहिए।

सैंड कास्टिंग

एक बार के सांचों में ढलाई की उपरोक्त विधियों में से, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से ढलाई के निर्माण में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि गीली रेत के सांचों में ढलाई है। यह मिश्रधातु के कम घनत्व, सांचे पर धातु के कम बल प्रभाव और कम कास्टिंग तापमान (680-800C) के कारण है।

रेत के सांचों के निर्माण के लिए, मोल्डिंग और कोर मिश्रण का उपयोग किया जाता है, जो क्वार्ट्ज और मिट्टी की रेत (GOST 2138-74), मोल्डिंग मिट्टी (GOST 3226-76), बाइंडर्स और सहायक सामग्री से तैयार किया जाता है।

गेटिंग सिस्टम के प्रकार का चयन कास्टिंग के आयाम, इसके विन्यास की जटिलता और मोल्ड में स्थान को ध्यान में रखते हुए किया जाता है। छोटी ऊंचाई के जटिल विन्यास की कास्टिंग के लिए सांचे डालना, एक नियम के रूप में, निचले गेटिंग सिस्टम का उपयोग करके किया जाता है। बड़ी कास्टिंग ऊंचाई और पतली दीवारों के लिए, ऊर्ध्वाधर स्लॉट या संयुक्त गेटिंग सिस्टम का उपयोग करना बेहतर होता है। छोटे आकार की कास्टिंग के लिए सांचे ऊपरी गेटिंग सिस्टम के माध्यम से भरे जा सकते हैं। इस मामले में, मोल्ड गुहा में धातु की पपड़ी के गिरने की ऊंचाई 80 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए।

मोल्ड गुहा में प्रवेश करने पर पिघल की गति की गति को कम करने और इसमें निलंबित ऑक्साइड फिल्मों और स्लैग समावेशन को बेहतर ढंग से अलग करने के लिए, अतिरिक्त हाइड्रोलिक प्रतिरोध को गेटिंग सिस्टम में पेश किया जाता है - जाल स्थापित किए जाते हैं (धातु या फाइबरग्लास) या दानेदार के माध्यम से डाला जाता है फिल्टर.

स्प्रूज़ (फीडर), एक नियम के रूप में, प्रसंस्करण के दौरान उनके बाद के पृथक्करण की सुविधा को ध्यान में रखते हुए, परिधि के चारों ओर वितरित कास्टिंग के पतले वर्गों (दीवारों) में लाए जाते हैं। बड़ी इकाइयों को धातु की आपूर्ति अस्वीकार्य है, क्योंकि इससे उनमें सिकुड़न गुहाओं का निर्माण होता है, कास्टिंग की सतह पर खुरदरापन और सिकुड़न "डिप्स" बढ़ जाती है। क्रॉस-सेक्शन में, गेटिंग चैनल अक्सर एक आयताकार आकार के होते हैं, जिसका चौड़ा भाग 15-20 मिमी और संकीर्ण पक्ष 5-7 मिमी होता है।

संकीर्ण क्रिस्टलीकरण रेंज (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) वाले मिश्र धातु कास्टिंग की थर्मल इकाइयों में केंद्रित संकोचन गुहाओं के गठन के लिए प्रवण होते हैं। इन गोले को कास्टिंग से परे लाने के लिए, बड़े पैमाने पर मुनाफे की स्थापना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पतली दीवार वाली (4-5 मिमी) और छोटी ढलाई के लिए, लाभ का द्रव्यमान ढलाई के द्रव्यमान का 2-3 गुना होता है, मोटी दीवार वाली ढलाई के लिए यह 1.5 गुना तक होता है। ऊंचाई पहुँचाकास्टिंग की ऊंचाई के आधार पर चयन किया जाता है। 150 मिमी से कम ऊँचाई के लिए पहुँचाएच-लगभग. नॉटल कास्टिंग की ऊंचाई के बराबर लिया गया। उच्च कास्टिंग के लिए, अनुपात Nprib/Notl को 0.3 0.5 के बराबर लिया जाता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ढलाई में सबसे बड़ा अनुप्रयोग गोल या अंडाकार क्रॉस-सेक्शन के ऊपरी खुले मुनाफे में पाया जाता है; ज्यादातर मामलों में, साइड प्रॉफिट बंद हो जाता है। कार्यकुशलता में सुधार हेतु मुनाफेउन्हें इंसुलेटेड किया जाता है, गर्म धातु से भरा जाता है और ऊपर से ऊपर किया जाता है। इन्सुलेशन आमतौर पर मोल्ड की सतह पर एस्बेस्टस शीट चिपकाकर किया जाता है, इसके बाद गैस की लौ से सुखाया जाता है। विस्तृत क्रिस्टलीकरण रेंज (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) वाले मिश्र धातु बिखरे हुए संकोचन सरंध्रता के गठन के लिए प्रवण होते हैं। सिकुड़न छिद्रों का संसेचन मुनाफेअप्रभावी. इसलिए, सूचीबद्ध मिश्र धातुओं से कास्टिंग करते समय, बड़े पैमाने पर मुनाफे की स्थापना का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। उच्च-गुणवत्ता वाली कास्टिंग प्राप्त करने के लिए, दिशात्मक क्रिस्टलीकरण किया जाता है, इस उद्देश्य के लिए कच्चा लोहा और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बने रेफ्रिजरेटर की स्थापना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। दिशात्मक क्रिस्टलीकरण के लिए इष्टतम स्थितियाँ एक ऊर्ध्वाधर-स्लॉट गेटिंग प्रणाली द्वारा बनाई जाती हैं। क्रिस्टलीकरण के दौरान गैस के विकास को रोकने और मोटी दीवार वाली कास्टिंग में गैस-संकोचन सरंध्रता के गठन को रोकने के लिए, 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में क्रिस्टलीकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए, कास्टिंग मोल्ड्स को डालने से पहले आटोक्लेव में रखा जाता है, उन्हें धातु से भर दिया जाता है और कास्टिंग को हवा के दबाव में क्रिस्टलीकृत किया जाता है। बड़े आकार (ऊंचाई में 2-3 मीटर तक) पतली दीवार वाली कास्टिंग का उत्पादन करने के लिए, क्रमिक रूप से निर्देशित ठोसकरण के साथ एक कास्टिंग विधि का उपयोग किया जाता है। विधि का सार नीचे से ऊपर तक कास्टिंग का अनुक्रमिक क्रिस्टलीकरण है। ऐसा करने के लिए, कास्टिंग मोल्ड को हाइड्रोलिक लिफ्ट की मेज पर रखा जाता है और 12-20 मिमी व्यास वाली धातु ट्यूबों को 500-700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जो राइजर का कार्य करते हुए इसमें उतारी जाती हैं। ट्यूबों को स्प्रू बाउल में निश्चित रूप से लगाया जाता है और उनमें छेद स्टॉपर्स से बंद कर दिए जाते हैं। स्प्रू बाउल को पिघल से भरने के बाद, स्टॉपर्स को ऊपर उठाया जाता है, और मिश्र धातु ट्यूबों के माध्यम से स्लॉटेड स्प्रूस (फीडर) द्वारा मोल्ड गुहा से जुड़े गेटिंग कुओं में प्रवाहित होती है। कुओं में पिघलने का स्तर ट्यूबों के निचले सिरे से 20-30 मिमी ऊपर बढ़ने के बाद, हाइड्रोलिक टेबल लोअरिंग तंत्र चालू हो जाता है। कम करने की गति इस प्रकार ली जाती है कि साँचा बाढ़ के स्तर से नीचे भर जाता है और गर्म धातु लगातार साँचे के ऊपरी हिस्सों में प्रवाहित होती रहती है। यह दिशात्मक ठोसकरण सुनिश्चित करता है और सिकुड़न दोषों के बिना जटिल कास्टिंग का उत्पादन करने की अनुमति देता है।

रेत के सांचों में दुर्दम्य सामग्री से पंक्तिबद्ध करछुल से धातु डाली जाती है। धातु भरने से पहले, नमी को हटाने के लिए ताजा अस्तर वाले करछुल को 780-800 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है और कैल्सीन किया जाता है। डालने से पहले, मैं पिघले हुए तापमान को 720-780 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखता हूं। पतली दीवार वाली ढलाई के लिए सांचे 730-750 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए गए पिघले हुए पदार्थों से भरे जाते हैं, और मोटी दीवार वाली ढलाई के लिए 700-720 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए जाते हैं।

प्लास्टर के सांचों में ढालना

प्लास्टर मोल्ड में कास्टिंग का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां सटीकता, सतह की सफाई और सबसे छोटे राहत विवरण के पुनरुत्पादन के मामले में कास्टिंग पर बढ़ी हुई मांग रखी जाती है। रेत के सांचों की तुलना में, जिप्सम सांचों में उच्च शक्ति, आयामी सटीकता, उच्च तापमान के लिए बेहतर प्रतिरोध होता है, और 5-6 सटीकता वर्ग में 1.5 मिमी की दीवार मोटाई के साथ जटिल विन्यास की कास्टिंग का उत्पादन करना संभव बनाता है। सांचे मोम या धातु (पीतल) क्रोम-प्लेटेड मॉडल का उपयोग करके बनाए जाते हैं। मॉडल प्लेटें एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बनी होती हैं। साँचे से मॉडलों को हटाने की सुविधा के लिए, उनकी सतह को केरोसिन-स्टीयरिन ग्रीस की एक पतली परत से लेपित किया जाता है।

जटिल पतली दीवारों वाली ढलाई के लिए छोटे और मध्यम आकार के सांचे 80% जिप्सम, 20% क्वार्ट्ज के मिश्रण से बनाए जाते हैं। रेतया एस्बेस्टस और 60-70% पानी (सूखे मिश्रण के वजन के अनुसार)। मध्यम और बड़े रूपों के लिए मिश्रण संरचना: 30% जिप्सम, 60% रेत, 10% एस्बेस्टस, 40-50% पानी। जमाव को धीमा करने के लिए, मिश्रण में 1-2% बुझा हुआ चूना मिलाया जाता है। रूपों की आवश्यक ताकत निर्जल या अर्ध-जलीय जिप्सम को हाइड्रेट करके प्राप्त की जाती है। ताकत कम करने और गैस पारगम्यता बढ़ाने के लिए, कच्चे जिप्सम रूपों को हाइड्रोथर्मल उपचार के अधीन किया जाता है - 0.13-0.14 एमपीए के जल वाष्प दबाव के तहत 6-10 घंटे के लिए आटोक्लेव में रखा जाता है, और फिर 24 घंटे के लिए हवा में रखा जाता है। इसके बाद, फॉर्मों को 350-500 डिग्री सेल्सियस पर चरणबद्ध तरीके से सुखाया जाता है।

जिप्सम सांचों की एक विशेषता उनकी कम तापीय चालकता है। यह परिस्थिति व्यापक क्रिस्टलीकरण रेंज के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से घनी कास्टिंग प्राप्त करना मुश्किल बना देती है। इसलिए, जिप्सम सांचों के लिए गेटिंग सिस्टम विकसित करते समय मुख्य कार्य सिकुड़न गुहाओं, ढीलेपन, ऑक्साइड फिल्मों, गर्म दरारें और पतली दीवारों के कम भरने को रोकना है। यह विस्तारित गेटिंग सिस्टम का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जो मोल्ड गुहा में पिघलने की गति की कम गति सुनिश्चित करता है, रेफ्रिजरेटर का उपयोग करके मुनाफे की ओर थर्मल इकाइयों के ठोसकरण को निर्देशित करता है, और मिश्रण में क्वार्ट्ज रेत की सामग्री को बढ़ाकर मोल्ड अनुपालन को बढ़ाता है। पतली दीवार वाली कास्टिंग को वैक्यूम सक्शन का उपयोग करके 100-200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए गए सांचों में डाला जाता है, जो 0.2 मिमी मोटी तक गुहाओं को भरने की अनुमति देता है। मोटी दीवार वाली (10 मिमी से अधिक) कास्टिंग आटोक्लेव में सांचों को डालकर बनाई जाती है। इस मामले में धातु का क्रिस्टलीकरण 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में किया जाता है।

शैल ढलाई

बढ़ी हुई सतह की सफाई, अधिक आयामी सटीकता और रेत कास्टिंग की तुलना में कम मशीनिंग के साथ सीमित आकार की कास्टिंग के धारावाहिक और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए शेल कास्टिंग का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

शेल मोल्ड बंकर विधि का उपयोग करके गर्म (250-300 डिग्री सेल्सियस) धातु (स्टील) उपकरण का उपयोग करके बनाए जाते हैं। मॉडलिंग उपकरण 4-5वीं सटीकता कक्षाओं के अनुसार 0.5 से 1.5% तक मोल्डिंग ढलानों के साथ बनाए जाते हैं। गोले दो परतों से बने होते हैं: पहली परत 6-10% थर्मोसेटिंग राल वाले मिश्रण से होती है, दूसरी 2% राल वाले मिश्रण से होती है। शेल को बेहतर ढंग से हटाने के लिए, मोल्डिंग मिश्रण भरने से पहले, मॉडल प्लेट को रिलीज इमल्शन (5% सिलिकॉन तरल नंबर 5; 3% कपड़े धोने का साबुन; 92% पानी) की एक पतली परत से ढक दिया जाता है।

शैल साँचे के निर्माण के लिए, कम से कम 96% सिलिका युक्त महीन दाने वाली क्वार्ट्ज रेत का उपयोग किया जाता है। हिस्सों का कनेक्शन विशेष पिन प्रेस पर चिपकाकर किया जाता है। गोंद संरचना: 40% एमएफ17 राल; 60% मार्शलाइट और 1.5% एल्यूमीनियम क्लोराइड (हार्डनिंग)। एकत्रित सांचों को कंटेनरों में डाला जाता है। शेल सांचों में ढलाई करते समय, रेत के सांचों में ढलाई करते समय समान गेटिंग सिस्टम और तापमान स्थितियों का उपयोग किया जाता है।

शेल सांचों में धातु के क्रिस्टलीकरण की कम दर और दिशात्मक क्रिस्टलीकरण बनाने की छोटी संभावनाओं के कारण कच्चे रेत के सांचों में ढलाई की तुलना में कम गुणों वाली कास्टिंग का उत्पादन होता है।

मोम की ढलाई खो गई

लॉस्ट वैक्स कास्टिंग का उपयोग बढ़ी हुई सटीकता (3-5वीं कक्षा) और सतह की सफाई (4-6वीं खुरदरापन कक्षा) की कास्टिंग करने के लिए किया जाता है, जिसके लिए यह विधि एकमात्र संभव या इष्टतम है।

ज्यादातर मामलों में मॉडल स्थिर या रोटरी प्रतिष्ठानों पर धातु के सांचों (कास्ट और पूर्वनिर्मित) में दबाकर पेस्ट-जैसे पैराफिनोस्टेरिन (1: 1) रचनाओं से बनाए जाते हैं। 200 मिमी से बड़े आकार की जटिल कास्टिंग का उत्पादन करते समय, मॉडल विरूपण से बचने के लिए, पदार्थों को मॉडल द्रव्यमान में पेश किया जाता है जो उनके नरम (पिघलने) तापमान को बढ़ाते हैं।

हाइड्रोलाइज्ड एथिल सिलिकेट (30-40%) और डस्टेड क्वार्ट्ज (70-60%) का निलंबन सिरेमिक मोल्ड के निर्माण में दुर्दम्य कोटिंग के रूप में उपयोग किया जाता है। मॉडल ब्लॉक कैलक्लाइंड रेत 1KO16A या 1K025A से ढके हुए हैं। कोटिंग की प्रत्येक परत को हवा में 10-12 घंटे तक या अमोनिया वाष्प युक्त वातावरण में सुखाया जाता है। सिरेमिक फॉर्म की आवश्यक ताकत 4-6 मिमी (दुर्दम्य कोटिंग की 4-6 परतें) की शेल मोटाई के साथ हासिल की जाती है। मोल्ड में सुचारू रूप से भरने को सुनिश्चित करने के लिए, मोटे वर्गों और विशाल इकाइयों को धातु की आपूर्ति करने के लिए विस्तारित गेटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है। कास्टिंग को आम तौर पर मोटे राइजर (फीडर) के माध्यम से एक विशाल राइजर से खिलाया जाता है। जटिल कास्टिंग के लिए, ऊपरी विशाल इकाइयों को रिसर से अनिवार्य रूप से भरने के साथ बड़े पैमाने पर लाभ का उपयोग करने की अनुमति है।

एल्युमीनियम है

स्टीयरिन के साबुनीकरण को रोकने के लिए सांचों से मॉडलों को पिघलाने का काम गर्म (85-90 डिग्री सेल्सियस) पानी में किया जाता है, जिसे हाइड्रोक्लोरिक एसिड (0.5-1 सेमी3 प्रति लीटर पानी) के साथ अम्लीकृत किया जाता है। मॉडलों को पिघलाने के बाद, सिरेमिक सांचों को 1-2 घंटे के लिए 150-170 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है, कंटेनरों में रखा जाता है, सूखे भराव के साथ कवर किया जाता है और 5-8 घंटों के लिए 600-700 डिग्री सेल्सियस पर कैलक्लाइंड किया जाता है। डालना ठंडे और गर्म रूपों में किया जाता है। सांचों का ताप तापमान (50-300 डिग्री सेल्सियस) ढलाई की दीवारों की मोटाई से निर्धारित होता है। सांचों को धातु से भरना सामान्य तरीके से किया जाता है, साथ ही वैक्यूम या केन्द्रापसारक बल का उपयोग किया जाता है। अधिकांश एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को डालने से पहले 720-750 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है।

ठंडा कास्टिंग

चिल कास्टिंग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से कास्टिंग के धारावाहिक और बड़े पैमाने पर उत्पादन की मुख्य विधि है, जो सतह खुरदरापन Rz = 50-20 और 3-4 मिमी की न्यूनतम दीवार मोटाई के साथ 4-6 सटीकता वर्गों की कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाती है। ठंडे सांचे में ढलाई करते समय, सांचे की गुहा में पिघलने की गति की उच्च गति और दिशात्मक ठोसकरण (गैस सरंध्रता, ऑक्साइड फिल्म, संकोचन ढीलापन) की आवश्यकताओं के गैर-अनुपालन के कारण होने वाले दोषों के साथ, मुख्य प्रकार के दोष और कास्टिंग में अंडरफिलिंग और दरारें आ रही हैं। दरारों का दिखना कठिन संकोचन के कारण होता है। दरारें विशेष रूप से व्यापक क्रिस्टलीकरण रेंज और बड़े रैखिक संकोचन (1.25-1.35%) वाले मिश्र धातुओं से बने कास्टिंग में अक्सर होती हैं। इन दोषों के गठन की रोकथाम विभिन्न तकनीकी तरीकों से की जाती है।

मोटे खंडों में धातु की आपूर्ति के मामले में, आपूर्ति बॉस (लाभ) स्थापित करके आपूर्ति स्थल की पुनःपूर्ति प्रदान की जानी चाहिए। गेटिंग सिस्टम के सभी तत्व डाई कनेक्टर के साथ स्थित हैं। गेटिंग चैनलों के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रों के निम्नलिखित अनुपात की सिफारिश की जाती है: छोटी कास्टिंग के लिए ईएफएसटी: ईएफएसएचएल: ईएफपिट = 1: 2: 3; बड़ी कास्टिंग के लिए EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6।

मोल्ड गुहा में पिघले प्रवाह की दर को कम करने के लिए, घुमावदार राइजर, फाइबरग्लास या धातु की जाली और दानेदार फिल्टर का उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग की गुणवत्ता कास्टिंग मोल्ड की गुहा में पिघल की वृद्धि की दर पर निर्भर करती है। यह गति बढ़ी हुई गर्मी अपव्यय की स्थितियों के तहत कास्टिंग के पतले वर्गों को भरने की गारंटी देने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए और साथ ही वेंटिलेशन नलिकाओं के माध्यम से हवा और गैसों की अपूर्ण रिहाई और लाभ, अशांति और पिघल के तेज बहाव के कारण अंडरफिलिंग का कारण नहीं बनना चाहिए। संकीर्ण खंडों से विस्तृत खंडों में संक्रमण। ठंडे सांचे में ढलाई करते समय सांचे की गुहा में धातु के बढ़ने की दर रेत के सांचे में ढलाई करते समय की तुलना में थोड़ी अधिक मानी जाती है। न्यूनतम अनुमेय उठाने की गति की गणना ए. ए. लेबेडेव और एन. एम. गैल्डिन के सूत्रों का उपयोग करके की जाती है (देखें खंड 5.1, "रेत कास्टिंग")।

घनी कास्टिंग प्राप्त करने के लिए, रेत कास्टिंग की तरह, मोल्ड में कास्टिंग को उचित रूप से स्थापित करके और गर्मी अपव्यय को समायोजित करके निर्देशित ठोसकरण बनाया जाता है। एक नियम के रूप में, बड़े पैमाने पर (मोटी) कास्टिंग इकाइयाँ साँचे के ऊपरी भाग में स्थित होती हैं। इससे सख्त होने के दौरान उनकी मात्रा में कमी की भरपाई सीधे उनके ऊपर स्थापित मुनाफे से करना संभव हो जाता है। दिशात्मक ठोसकरण बनाने के लिए गर्मी हटाने की तीव्रता को विनियमित करना कास्टिंग मोल्ड के विभिन्न वर्गों को ठंडा या इन्सुलेट करके किया जाता है। गर्मी हटाने को स्थानीय रूप से बढ़ाने के लिए, गर्मी-संचालन कप्रम से बने आवेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, वे पंखों के कारण चिल मोल्ड की शीतलन सतह में वृद्धि प्रदान करते हैं, और संपीड़ित हवा या पानी के साथ चिल मोल्ड की स्थानीय शीतलन करते हैं। गर्मी हटाने की तीव्रता को कम करने के लिए, चिल मोल्ड की कामकाजी सतह पर 0.1-0.5 मिमी मोटी पेंट की एक परत लगाई जाती है। इस प्रयोजन के लिए, गेटिंग चैनलों और मुनाफे की सतह पर 1-1.5 मिमी मोटी पेंट की एक परत लगाई जाती है। मोल्ड में धातु की शीतलन को धीमा करने को डाई दीवारों की स्थानीय मोटाई, कम तापीय चालकता के साथ विभिन्न कोटिंग्स के उपयोग और एस्बेस्टस स्टिकर के साथ मोल्ड के इन्सुलेशन के माध्यम से भी प्राप्त किया जा सकता है। चिल मोल्ड की कामकाजी सतह को पेंट करने से कास्टिंग की उपस्थिति में सुधार होता है, उनकी सतह पर गैस पॉकेट को खत्म करने में मदद मिलती है और चिल मोल्ड के स्थायित्व में वृद्धि होती है। पेंटिंग से पहले, ठंडे सांचों को 100-120 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। अत्यधिक उच्च ताप तापमान अवांछनीय है, क्योंकि इससे कास्टिंग के जमने की दर और अवधि कम हो जाती है अंतिम तारीखशीतल सेवा. गर्म करने से कास्टिंग और मोल्ड के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है और कास्टिंग धातु द्वारा गर्म करने के कारण मोल्ड का विस्तार कम हो जाता है। परिणामस्वरूप, कास्टिंग में तन्य तनाव, जो दरारें पैदा करता है, कम हो जाता है। हालाँकि, दरारों की संभावना को खत्म करने के लिए केवल सांचे को गर्म करना ही पर्याप्त नहीं है। साँचे से ढलाई को समय पर हटाना आवश्यक है। कास्टिंग को उस क्षण से पहले हटा दिया जाना चाहिए जब इसका तापमान डाई के तापमान के बराबर हो जाता है और संकोचन तनाव अपने उच्चतम मूल्य तक पहुंच जाता है। आमतौर पर कास्टिंग को उस समय हटा दिया जाता है जब यह इतनी मजबूत होती है कि इसे बिना विनाश (450-500 डिग्री सेल्सियस) के स्थानांतरित किया जा सकता है। इस बिंदु पर, गेटिंग सिस्टम ने अभी तक पर्याप्त ताकत हासिल नहीं की है और हल्के प्रभावों से नष्ट हो गया है। ढलाई को सांचे में रखने की अवधि जमने की दर से निर्धारित होती है और यह धातु के तापमान, सांचे के तापमान और डालने की गति पर निर्भर करती है।

धातु के आसंजन को खत्म करने, सेवा जीवन को बढ़ाने और हटाने की सुविधा के लिए, ऑपरेशन के दौरान धातु की छड़ों को चिकनाई दी जाती है। सबसे आम स्नेहक जल-ग्रेफाइट निलंबन (3-5% ग्रेफाइट) है।

सांचों के वे भाग जो ढलाई की बाहरी रूपरेखा बनाते हैं, भूरे रंग के बने होते हैं कच्चा लोहा. सांचों की दीवार की मोटाई GOST 16237-70 की सिफारिशों के अनुसार कास्टिंग की दीवार की मोटाई के आधार पर निर्धारित की जाती है। कास्टिंग में आंतरिक गुहाएँ धातु (स्टील) और रेत की छड़ों का उपयोग करके बनाई जाती हैं। रेत की छड़ों का उपयोग जटिल गुहाओं को बनाने के लिए किया जाता है जिन्हें धातु की छड़ों से नहीं बनाया जा सकता है। सांचों से कास्टिंग हटाने की सुविधा के लिए, कास्टिंग की बाहरी सतहों में कनेक्टर की ओर 30" से 3° का ढलान होना चाहिए। धातु की छड़ों से बनी कास्टिंग की आंतरिक सतहों का ढलान कम से कम 6° होना चाहिए। कास्टिंग में मोटे खंडों से पतले खंडों में तीव्र संक्रमण की अनुमति नहीं है। वक्रता की त्रिज्या कम से कम 3 मिमी होनी चाहिए। छोटे कास्टिंग के लिए 8 मिमी, मध्यम के लिए 10 मिमी और बड़े के लिए 12 मिमी से अधिक व्यास वाले छेद बनाए जाते हैं छड़ों के साथ। छेद की गहराई और उसके व्यास का इष्टतम अनुपात 0.7-1 है।

पार्टिंग प्लेन में रखे गए वेंटिलेशन चैनलों और गहरी गुहाओं के पास दीवारों में लगाए गए प्लग का उपयोग करके डाई कैविटी से हवा और गैसों को हटा दिया जाता है।

आधुनिक फाउंड्रीज़ में, चिल मोल्ड्स को सिंगल-पोजीशन या मल्टी-पोजीशन सेमी-ऑटोमैटिक कास्टिंग मशीनों पर स्थापित किया जाता है, जिसमें चिल मोल्ड को बंद करना और खोलना, कोर को स्थापित करना और हटाना, मोल्ड से कास्टिंग को बाहर निकालना और हटाना स्वचालित होता है। . चिल मोल्ड के हीटिंग तापमान का स्वचालित नियंत्रण भी होता है। मशीनों पर ठंडा सांचों को भरने का काम डिस्पेंसर का उपयोग करके किया जाता है।

सांचों की पतली गुहाओं को भरने में सुधार करने और बाइंडरों के विनाश के दौरान निकलने वाली हवा और गैसों को हटाने के लिए, सांचों को खाली किया जाता है और कम दबाव में या केन्द्रापसारक बल का उपयोग करके भरा जाता है।

निचोड़ कास्टिंग

स्क्वीज़ कास्टिंग एक प्रकार की चिल कास्टिंग है। इसका उद्देश्य 2-3 मिमी की दीवार मोटाई के साथ बड़े आकार के पैनल-प्रकार की कास्टिंग (2500x1400 मिमी) का उत्पादन करना है। इस प्रयोजन के लिए, धातु के आधे-रूपों का उपयोग किया जाता है, जो आधे-रूपों के एक तरफा या दो-तरफा दृष्टिकोण के साथ विशेष कास्टिंग और दबाने वाली मशीनों पर लगाए जाते हैं। इस ढलाई विधि की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि जैसे ही साँचे के आधे हिस्से एक-दूसरे के पास आते हैं, साँचे की गुहा को पिघलने के व्यापक प्रवाह के साथ जबरन भरना पड़ता है। कास्टिंग मोल्ड में पारंपरिक गेटिंग सिस्टम के तत्व नहीं होते हैं। डेटायह विधि मिश्र धातु AL2, AL4, AL9, AL34 से कास्टिंग का उत्पादन करती है, जिनकी क्रिस्टलीकरण सीमा संकीर्ण होती है।

पिघली हुई शीतलन दर को मोल्ड गुहा की कामकाजी सतह पर अलग-अलग मोटाई (0.05-1 मिमी) की गर्मी-इन्सुलेट कोटिंग लगाने से नियंत्रित किया जाता है। डालने से पहले मिश्रधातुओं का ज़्यादा गर्म होना लिक्विडस तापमान से 15-20°C से अधिक नहीं होना चाहिए। अर्ध-रूपों के दृष्टिकोण की अवधि 5-3 सेकंड है।

कम दबाव वाली कास्टिंग

कम दबाव वाली कास्टिंग डाई कास्टिंग का एक और रूप है। इसका उपयोग संकीर्ण क्रिस्टलीकरण रेंज (AL2, AL4, AL9, AL34) के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बड़े आकार की पतली दीवार वाली कास्टिंग के निर्माण में किया जाता है। चिल कास्टिंग की तरह, कास्टिंग की बाहरी सतहों को धातु के सांचे से बनाया जाता है, और आंतरिक गुहाओं को धातु या रेत की छड़ों से बनाया जाता है।

छड़ें बनाने के लिए, 55% 1K016A क्वार्ट्ज रेत से युक्त मिश्रण का उपयोग करें; 13.5% अर्ध-वसायुक्त रेत P01; 27% चूर्णित क्वार्टज़; 0.8% पेक्टिन गोंद; 3.2% राल एम और 0.5% मिट्टी का तेल। इस मिश्रण से यांत्रिक जलन नहीं होती है। धातु के साथ सांचों को भरना संपीड़ित, सूखी हवा (18-80 केपीए) के दबाव से किया जाता है, जो क्रूसिबल में पिघल की सतह पर आपूर्ति की जाती है, जिसे 720-750 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। इस दबाव के प्रभाव में, पिघल को क्रूसिबल से धातु के तार में, और उससे गेटिंग सिस्टम में और आगे कास्टिंग मोल्ड की गुहा में धकेल दिया जाता है। कम दबाव वाली कास्टिंग का लाभ मोल्ड गुहा में धातु के बढ़ने की दर को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने की क्षमता है, जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में कास्टिंग की तुलना में उच्च गुणवत्ता वाली पतली दीवार वाली कास्टिंग प्राप्त करना संभव बनाता है।

एक सांचे में मिश्रधातुओं का क्रिस्टलीकरण ठोस धातु की परत बनने से पहले 10-30 kPa के दबाव में और परत बनने के बाद 50-80 kPa के दबाव में किया जाता है।

सघन एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग कम दबाव वाले बैकप्रेशर कास्टिंग द्वारा निर्मित की जाती है। बैकप्रेशर कास्टिंग के दौरान मोल्ड कैविटी को क्रूसिबल और मोल्ड (10-60 kPa) में दबाव के अंतर के कारण भरा जाता है। सांचे में धातु का क्रिस्टलीकरण 0.4-0.5 एमपीए के दबाव में किया जाता है। यह धातु में घुले हाइड्रोजन के निकलने और गैस छिद्रों के निर्माण को रोकता है। बढ़ा हुआ दबाव बड़े पैमाने पर कास्टिंग इकाइयों के बेहतर पोषण में योगदान देता है। अन्यथा, बैक प्रेशर कास्टिंग तकनीक कम दबाव कास्टिंग तकनीक से अलग नहीं है।

बैक प्रेशर कास्टिंग कम दबाव कास्टिंग और दबाव क्रिस्टलीकरण के लाभों को सफलतापूर्वक जोड़ती है।

अंतः क्षेपण ढलाई

एल्यूमीनियम मिश्र धातु AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34 से इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा, 1 मिमी और उससे अधिक की दीवार मोटाई के साथ 1-3 सटीकता वर्गों की जटिल कॉन्फ़िगरेशन कास्टिंग का उत्पादन किया जाता है, जिसमें छेद डाले जाते हैं 1.2 मिमी तक का व्यास, बाहरी और आंतरिक धागे को 1 मिमी की न्यूनतम पिच और 6 मिमी के व्यास के साथ डालें। ऐसी कास्टिंग की सतह की सफाई खुरदरापन वर्ग 5-8 से मेल खाती है। ऐसी कास्टिंग का उत्पादन 30-70 एमपीए के विशिष्ट दबाव दबाव के साथ ठंडे क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर दबाव कक्षों वाली मशीनों पर किया जाता है। क्षैतिज दबाव कक्ष वाली मशीनों को प्राथमिकता दी जाती है।

कास्टिंग के आयाम और वजन इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनों की क्षमताओं द्वारा सीमित हैं: दबाने वाले कक्ष की मात्रा, विशिष्ट दबाव दबाव (पी) और लॉकिंग बल (0)। चल मोल्ड प्लेट पर कास्टिंग, स्प्रू चैनल और प्रेसिंग चैंबर का प्रक्षेपण क्षेत्र (एफ) सूत्र एफ = 0.85 0/आर द्वारा निर्धारित मूल्यों से अधिक नहीं होना चाहिए।

बाहरी सतहों के लिए इष्टतम ढलान मान 45° हैं; आंतरिक 1° के लिए. वक्रों की न्यूनतम त्रिज्या 0.5-1 मिमी है। 2.5 मिमी व्यास से बड़े छेद कास्टिंग द्वारा बनाए जाते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने कास्टिंग, एक नियम के रूप में, केवल बैठने की सतहों के साथ मशीनीकृत किए जाते हैं। प्रसंस्करण भत्ता कास्टिंग के आयामों को ध्यान में रखते हुए सौंपा गया है और 0.3 से 1 मिमी तक है।

साँचे बनाने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। तरल धातु के संपर्क में आने वाले सांचों के हिस्से स्टील 3Х2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С से बने होते हैं, बन्धन प्लेटें और मैट्रिक्स पिंजरे बने होते हैं स्टील्स 35, 45, 50, पिन, बुशिंग और गाइड कॉलम - U8A स्टील से बने।

मोल्ड गुहा में धातु की आपूर्ति बाहरी और आंतरिक गेटिंग सिस्टम का उपयोग करके की जाती है। फीडरों को कास्टिंग के उन क्षेत्रों में लाया जाता है जो मशीनिंग के अधीन हैं। उनकी मोटाई आपूर्ति के बिंदु पर कास्टिंग दीवार की मोटाई और मोल्ड भरने की निर्दिष्ट प्रकृति के आधार पर निर्धारित की जाती है। यह निर्भरता फीडर की मोटाई और कास्टिंग दीवार की मोटाई के अनुपात से निर्धारित होती है। यदि अनुपात एकता के करीब है, तो अशांति या हवा के फंसने के बिना, सांचों को आसानी से भरना होता है। 2 मिमी तक की दीवार मोटाई वाली कास्टिंग के लिए। फीडरों की मोटाई 0.8 मिमी है; 3 मिमी की दीवार मोटाई के साथ। फीडरों की मोटाई 1.2 मिमी है; 4-6 मिमी-2 मिमी की दीवार मोटाई के साथ।

पिघल के पहले भाग को प्राप्त करने के लिए, वायु समावेशन से समृद्ध, विशेष वाशिंग टैंक को मोल्ड गुहा के पास रखा जाता है, जिसकी मात्रा कास्टिंग की मात्रा के 20 - 40% तक पहुंच सकती है। वॉशर चैनलों द्वारा मोल्ड कैविटी से जुड़े होते हैं जिनकी मोटाई फीडर की मोटाई के बराबर होती है। हवा और गैस को विशेष वेंटिलेशन चैनलों और छड़ों (इजेक्टर) और मोल्ड मैट्रिक्स के बीच अंतराल के माध्यम से मोल्ड गुहा से हटा दिया जाता है। वेंटिलेशन चैनल मोल्ड के स्थिर भाग पर कनेक्टर के विमान में, साथ ही चल छड़ और इजेक्टर के साथ बनाए जाते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ढलाई करते समय वेंटिलेशन चैनलों की गहराई 0.05-0.15 मिमी मानी जाती है, और वेंटिलेशन में सुधार के लिए चौड़ाई 10-30 मिमी होती है, वॉशर गुहाओं के सांचे पतले चैनलों (0.2-) के साथ वायुमंडल से जुड़े होते हैं। 0.5 मिमी)।

इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा प्राप्त कास्टिंग के मुख्य दोष वायु (गैस) सबकोर्टिकल सरंध्रता हैं, जो मोल्ड गुहा में धातु के प्रवेश की उच्च गति पर हवा के फंसने और थर्मल इकाइयों में सिकुड़न सरंध्रता (या गुहाओं) के कारण होता है। इन दोषों का गठन कास्टिंग तकनीक के मापदंडों, दबाने की गति, दबाने के दबाव और मोल्ड की थर्मल स्थितियों से काफी प्रभावित होता है।

दबाने की गति मोल्ड को भरने का तरीका निर्धारित करती है। दबाने की गति जितनी अधिक होगी, गेटिंग चैनलों के माध्यम से पिघलने की गति उतनी ही अधिक होगी, मोल्ड गुहा में पिघल के प्रवेश की गति उतनी ही अधिक होगी। उच्च दबाव गति पतली और लम्बी गुहाओं को बेहतर ढंग से भरने में योगदान करती है। साथ ही, वे धातु को हवा में फंसाने और सबकोर्टिकल सरंध्रता बनाने का कारण बनते हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की कास्टिंग करते समय, उच्च दबाव गति का उपयोग केवल जटिल पतली दीवार वाली कास्टिंग के उत्पादन के लिए किया जाता है। कास्टिंग की गुणवत्ता पर दबाव का बहुत प्रभाव पड़ता है। जैसे-जैसे यह बढ़ता है, कास्टिंग का घनत्व बढ़ता है।

दबाव के दबाव का परिमाण आम तौर पर मशीन के लॉकिंग बल के परिमाण से सीमित होता है, जो चल मैट्रिक्स (पीएफ) पर धातु द्वारा लगाए गए दबाव से अधिक होना चाहिए। इसलिए, मोटी दीवार वाली कास्टिंग की स्थानीय प्री-प्रेसिंग, जिसे "अशीगई प्रक्रिया" के रूप में जाना जाता है, बहुत रुचि प्राप्त कर रही है। बड़े-खंड फीडरों के माध्यम से सांचों की गुहा में धातु के प्रवेश की कम गति और डबल प्लंजर का उपयोग करके क्रिस्टलीकरण पिघल के प्रभावी पूर्व-दबाव से घने कास्टिंग प्राप्त करना संभव हो जाता है।

कास्टिंग की गुणवत्ता मिश्र धातु और मोल्ड के तापमान से भी काफी प्रभावित होती है। सरल विन्यास की मोटी दीवार वाली कास्टिंग का उत्पादन करते समय, पिघल को लिक्विडस तापमान से 20-30 डिग्री सेल्सियस नीचे के तापमान पर डाला जाता है। पतली दीवार वाली कास्टिंग के लिए लिक्विडस तापमान से 10-15 डिग्री सेल्सियस ऊपर सुपरहीट किए गए पिघल के उपयोग की आवश्यकता होती है। सिकुड़न तनाव के परिमाण को कम करने और कास्टिंग में दरारें बनने से रोकने के लिए, डालने से पहले सांचों को गर्म किया जाता है। निम्नलिखित ताप तापमान की अनुशंसा की जाती है:

ढलाई दीवार की मोटाई, मिमी 1-2 2-3 3-5 5-8

तापन तापमान

सांचे, डिग्री सेल्सियस 250—280 200—250 160—200 120—160

थर्मल शासन की स्थिरता सांचों को गर्म करने (इलेक्ट्रिक) या ठंडा करने (पानी) द्वारा सुनिश्चित की जाती है।

सांचों की कामकाजी सतह को चिपकने और पिघलने के क्षरणकारी प्रभावों से बचाने के लिए, कोर को हटाते समय घर्षण को कम करने और कास्टिंग को हटाने की सुविधा के लिए, सांचों को चिकनाई दी जाती है। इस प्रयोजन के लिए, वसायुक्त (ग्रेफाइट या एल्यूमीनियम पाउडर के साथ तेल) या जलीय (नमक समाधान, कोलाइडल ग्रेफाइट पर आधारित जलीय तैयारी) स्नेहक का उपयोग किया जाता है।

वैक्यूम मोल्ड के साथ कास्टिंग करने पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग का घनत्व काफी बढ़ जाता है। ऐसा करने के लिए, मोल्ड को एक सीलबंद आवरण में रखा जाता है, जिसमें आवश्यक वैक्यूम बनाया जाता है। "ऑक्सीजन प्रक्रिया" का उपयोग करके अच्छे परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। ऐसा करने के लिए, मोल्ड गुहा में हवा को ऑक्सीजन से बदल दिया जाता है। मोल्ड गुहा में धातु के प्रवेश की उच्च दर पर, पिघल द्वारा ऑक्सीजन को पकड़ने के कारण, कास्टिंग में सबकोर्टिकल पोरसिटी नहीं बनती है, क्योंकि सभी फंसे हुए ऑक्सीजन को बारीक बिखरे हुए एल्यूमीनियम ऑक्साइड के गठन पर खर्च किया जाता है, जो ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं डालता है कास्टिंग के यांत्रिक गुण। ऐसी कास्टिंग को ताप उपचार के अधीन किया जा सकता है।

तकनीकी आवश्यकताओं के आधार पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बनी कास्टिंग को विभिन्न प्रकार के निरीक्षण के अधीन किया जा सकता है: आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए एक्स-रे, गामा दोष का पता लगाना या अल्ट्रासोनिक; आयामी विचलन निर्धारित करने के लिए चिह्न; सतह की दरारों का पता लगाने के लिए ल्यूमिनसेंट; जकड़न का आकलन करने के लिए हाइड्रो- या वायवीय नियंत्रण। सूचीबद्ध प्रकार के नियंत्रण की आवृत्ति तकनीकी स्थितियों द्वारा निर्धारित की जाती है या संयंत्र के मुख्य धातुविद् के विभाग द्वारा निर्धारित की जाती है। पहचाने गए दोष, यदि तकनीकी विशिष्टताओं द्वारा अनुमति दी जाती है, तो वेल्डिंग या संसेचन द्वारा समाप्त कर दिए जाते हैं। आर्गन-आर्क वेल्डिंग का उपयोग अंडरफिल, कैविटी और ढीली दरारों की वेल्डिंग के लिए किया जाता है। वेल्डिंग से पहले, दोषपूर्ण क्षेत्र को काट दिया जाता है ताकि खांचे की दीवारों का ढलान 30 - 42° हो। कास्टिंग को 300-350C तक स्थानीय या सामान्य हीटिंग के अधीन किया जाता है। स्थानीय तापन ऑक्सीजन-एसिटिलीन लौ के साथ किया जाता है, सामान्य तापन कक्ष भट्टियों में किया जाता है। वेल्डिंग उन्हीं मिश्र धातुओं से की जाती है जिनसे कास्टिंग की जाती है, जिसमें 2-6 मिमी के व्यास के साथ गैर-उपभोज्य टंगस्टन इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। उपभोगआर्गन 5-12 एल/मिनट। वेल्डिंग करंट आमतौर पर प्रति 1 मिमी इलेक्ट्रोड व्यास पर 25-40 ए होता है।

कास्टिंग में सरंध्रता को बैक्लाइट वार्निश, डामर वार्निश, सुखाने वाले तेल या तरल ग्लास के साथ संसेचन द्वारा समाप्त किया जाता है। विरल वातावरण (1.3-6.5 केपीए) में कास्टिंग के प्रारंभिक प्रदर्शन के साथ 490-590 केपीए के दबाव में विशेष बॉयलरों में संसेचन किया जाता है। संसेचन द्रव का तापमान 100°C पर बनाए रखा जाता है। संसेचन के बाद, कास्टिंग को 65-200 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है, जिसके दौरान संसेचन तरल कठोर हो जाता है, और फिर से निरीक्षण किया जाता है।

एल्युमीनियम है

एल्यूमीनियम का अनुप्रयोग

व्यापक रूप से निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। इस गुणवत्ता में एल्यूमीनियम के मुख्य लाभ हैं हल्कापन, मुद्रांकन के लिए लचीलापन, संक्षारण प्रतिरोध (हवा में, एल्यूमीनियम तुरंत एक टिकाऊ Al2O3 फिल्म से ढका होता है, जो इसके आगे ऑक्सीकरण को रोकता है), उच्च तापीय चालकता, और इसके यौगिकों की गैर-विषाक्तता। विशेष रूप से, इन गुणों ने एल्यूमीनियम को कुकवेयर, खाद्य उद्योग में एल्यूमीनियम पन्नी और पैकेजिंग के उत्पादन में बेहद लोकप्रिय बना दिया है।

एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम का मुख्य नुकसान इसकी कम ताकत है, इसलिए इसे मजबूत करने के लिए इसे आमतौर पर क्यूप्रम और मैग्नीशियम की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित किया जाता है (मिश्र धातु को ड्यूरालुमिन कहा जाता है)।

एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता क्यूप्रम की तुलना में केवल 1.7 गुना कम है, जबकि एल्यूमीनियम प्रति किलोग्राम लगभग 4 गुना सस्ता है, लेकिन इसके 3.3 गुना कम घनत्व के कारण, समान प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए इसे लगभग 2 गुना कम वजन की आवश्यकता होती है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से विद्युत इंजीनियरिंग में तारों के निर्माण, उनके परिरक्षण और यहां तक ​​कि माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में चिप्स में कंडक्टर के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। क्यूप्रम (63 1/ओम) की तुलना में एल्यूमीनियम की कम विद्युत चालकता (37 1/ओम) की भरपाई एल्यूमीनियम कंडक्टरों के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाकर की जाती है। विद्युत सामग्री के रूप में एल्युमीनियम का नुकसान एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति है, जो सोल्डरिंग को मुश्किल बना देता है।

इसके गुणों के जटिल होने के कारण, इसका उपयोग हीटिंग उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है।

एल्युमीनियम और इसके मिश्र धातु अत्यंत निम्न तापमान पर भी मजबूती बनाए रखते हैं। इसके कारण क्रायोजेनिक तकनीक में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

उच्च परावर्तनशीलता, कम लागत और जमाव में आसानी के साथ, एल्यूमीनियम को दर्पण बनाने के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है।

गैस बनाने वाले एजेंट के रूप में निर्माण सामग्री के उत्पादन में।

एल्युमिनाइजिंग स्टील और अन्य मिश्र धातुओं को संक्षारण और स्केल प्रतिरोध प्रदान करता है, उदाहरण के लिए, पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के वाल्व, टरबाइन ब्लेड, तेल उत्पादन रिग, हीट एक्सचेंज उपकरण, और गैल्वनाइजिंग की जगह भी लेता है।

एल्यूमीनियम सल्फाइड का उपयोग हाइड्रोजन सल्फाइड के उत्पादन के लिए किया जाता है।

फोमयुक्त एल्यूमीनियम को विशेष रूप से मजबूत और हल्के पदार्थ के रूप में विकसित करने के लिए अनुसंधान चल रहा है।

थर्माइट के एक घटक के रूप में, एलुमिनोथर्मी के लिए मिश्रण

एल्युमीनियम का उपयोग दुर्लभ धातुओं को उनके ऑक्साइड या हैलाइड से पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

एल्युमीनियम कई मिश्र धातुओं का एक महत्वपूर्ण घटक है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम कांस्य में मुख्य घटक तांबा और एल्यूमीनियम हैं। मैग्नीशियम मिश्रधातुओं में, एल्यूमीनियम का उपयोग अक्सर एक योज्य के रूप में किया जाता है। विद्युत ताप उपकरणों में सर्पिल के निर्माण के लिए, फेक्रल (Fe, Cr, Al) का उपयोग किया जाता है (अन्य मिश्र धातुओं के साथ)।

एल्युमिनियम कॉफ़ी" ऊँचाई = "449" src = "/चित्र/निवेश/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" शीर्षक = "21। क्लासिक इतालवी एल्यूमीनियम कॉफी निर्माता" width="376" />!}

जब एल्युमीनियम बहुत महंगा था, तो इससे विभिन्न प्रकार के आभूषण बनाए जाते थे। इस प्रकार, नेपोलियन III ने एल्यूमीनियम बटन का आदेश दिया, और 1889 में दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव को सोने और एल्यूमीनियम से बने कटोरे के साथ तराजू भेंट किया गया। उनके लिए फैशन तुरंत पारित हो गया जब इसके उत्पादन के लिए नई प्रौद्योगिकियां (विकास) सामने आईं, जिससे लागत कई गुना कम हो गई। आजकल, पोशाक आभूषणों के उत्पादन में कभी-कभी एल्युमीनियम का उपयोग किया जाता है।

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एल्यूमीनियम और इसके यौगिकों का उपयोग दो-प्रणोदक रॉकेट प्रणोदक में अत्यधिक कुशल प्रणोदक के रूप में और ठोस रॉकेट प्रणोदक में एक दहनशील घटक के रूप में किया जाता है। रॉकेट ईंधन के रूप में निम्नलिखित एल्यूमीनियम यौगिक सबसे अधिक व्यावहारिक रुचि के हैं:

ठोस रॉकेट प्रणोदक में ईंधन के रूप में पाउडर एल्यूमीनियम। इसका उपयोग हाइड्रोकार्बन में पाउडर और सस्पेंशन के रूप में भी किया जाता है।

एल्युमीनियम हाइड्राइड.

एल्युमीनियम बोरानेट.

ट्राइमिथाइलएल्युमिनियम।

ट्राइएथिलएल्युमिनियम।

ट्राइप्रोपिलैलुमिनम।

ट्राइएथिलएल्युमिनियम (आमतौर पर ट्राइएथिलबोरोन के साथ) का उपयोग रॉकेट इंजनों में रासायनिक प्रज्वलन (अर्थात प्रारंभिक ईंधन के रूप में) के लिए भी किया जाता है, क्योंकि यह स्वचालित रूप से ऑक्सीजन गैस में प्रज्वलित होता है।

इसका थोड़ा विषैला प्रभाव होता है, लेकिन कई पानी में घुलनशील अकार्बनिक एल्यूमीनियम यौगिक लंबे समय तक घुली हुई अवस्था में रहते हैं और पीने के पानी के माध्यम से मनुष्यों और गर्म रक्त वाले जानवरों पर हानिकारक प्रभाव डाल सकते हैं। सबसे जहरीले क्लोराइड, नाइट्रेट, एसीटेट, सल्फेट्स आदि हैं। मनुष्यों के लिए, एल्यूमीनियम यौगिकों (मिलीग्राम/किग्रा शरीर का वजन) की निम्नलिखित खुराक निगलने पर विषाक्त प्रभाव डालती है:

एल्यूमीनियम एसीटेट - 0.2-0.4;

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड - 3.7-7.3;

एल्युमीनियम फिटकरी - 2.9.

मुख्य रूप से तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करता है (तंत्रिका ऊतक में जमा हो जाता है, जिससे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के गंभीर विकार हो जाते हैं)। हालाँकि, एल्यूमीनियम की न्यूरोटॉक्सिसिटी का अध्ययन 1960 के दशक के मध्य से किया जा रहा है, क्योंकि मानव शरीर में धातु के संचय को इसके उन्मूलन तंत्र द्वारा रोका जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, प्रति दिन 15 मिलीग्राम तक तत्व मूत्र में उत्सर्जित हो सकता है। तदनुसार, सबसे बड़ा नकारात्मक प्रभाव बिगड़ा हुआ गुर्दे उत्सर्जन समारोह वाले लोगों में देखा जाता है।

कुछ जैविक अध्ययनों के अनुसार, मानव शरीर में एल्युमीनियम के सेवन को अल्जाइमर रोग के विकास का एक कारक माना गया था, लेकिन बाद में इन अध्ययनों की आलोचना की गई और एक और दूसरे के बीच संबंध के निष्कर्ष का खंडन किया गया।

एल्यूमीनियम की भू-रासायनिक विशेषताएं ऑक्सीजन के लिए इसकी उच्च आत्मीयता से निर्धारित होती हैं खनिजएल्यूमीनियम ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रा और टेट्राहेड्रा में शामिल है), निरंतर वैलेंस (3), अधिकांश प्राकृतिक यौगिकों की कम घुलनशीलता। मैग्मा के जमने और आग्नेय चट्टानों के निर्माण के दौरान अंतर्जात प्रक्रियाओं में, एल्यूमीनियम फेल्डस्पार, अभ्रक और अन्य खनिजों - एलुमिनोसिलिकेट्स के क्रिस्टल जाली में प्रवेश करता है। जीवमंडल में, एल्युमीनियम एक कमजोर प्रवासी है; यह जीवों और जलमंडल में दुर्लभ है। आर्द्र जलवायु में, जहां प्रचुर वनस्पति के विघटित अवशेष कई कार्बनिक अम्ल बनाते हैं, एल्युमीनियम मिट्टी और पानी में ऑर्गेनोमिनरल कोलाइडल यौगिकों के रूप में स्थानांतरित होता है; एल्युमीनियम कोलाइड्स द्वारा अवशोषित होता है और मिट्टी के निचले हिस्से में जमा हो जाता है। एल्यूमीनियम और सिलिकॉन के बीच का बंधन आंशिक रूप से टूट जाता है और उष्णकटिबंधीय में कुछ स्थानों पर खनिज बनते हैं - एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड्स - बोहेमाइट, डायस्पोर्स, हाइड्रार्जिलाइट। अधिकांश एल्युमीनियम एल्युमिनोसिलिकेट्स - काओलिनाइट, बीडेलाइट और अन्य मिट्टी के खनिजों का हिस्सा है। कमजोर गतिशीलता आर्द्र उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों की अपक्षय परत में एल्यूमीनियम के अवशिष्ट संचय को निर्धारित करती है। इसके फलस्वरूप जलोढ़ बॉक्साइट बनता है। पिछले भूवैज्ञानिक युगों में, बॉक्साइट उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में झीलों और समुद्र के तटीय क्षेत्रों में भी जमा हुआ था (उदाहरण के लिए, कजाकिस्तान के तलछटी बॉक्साइट)। मैदानों और रेगिस्तानों में, जहां बहुत कम जीवित पदार्थ हैं और पानी तटस्थ और क्षारीय हैं, एल्यूमीनियम लगभग पलायन नहीं करता है। एल्युमीनियम का प्रवासन ज्वालामुखीय क्षेत्रों में सबसे अधिक ऊर्जावान होता है, जहां अत्यधिक अम्लीय नदी और एल्युमीनियम से भरपूर भूजल देखा जाता है। उन स्थानों पर जहां अम्लीय पानी क्षारीय समुद्री जल (नदियों और अन्य के मुहाने पर) के साथ मिश्रित होता है, बॉक्साइट जमा के निर्माण के साथ एल्युमीनियम अवक्षेपित हो जाता है।

एल्युमीनियम जानवरों और पौधों के ऊतकों का हिस्सा है; स्तनधारियों के अंगों में 10-3 से 10-5% एल्युमीनियम (कच्चे आधार पर) पाया जाता है। एल्युमीनियम लीवर, अग्न्याशय और थायरॉयड ग्रंथियों में जमा हो जाता है। पादप उत्पादों में, एल्युमीनियम की मात्रा 4 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ (आलू) से लेकर 46 मिलीग्राम (पीली शलजम) तक होती है, पशु मूल के उत्पादों में - 4 मिलीग्राम (शहद) से 72 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ ( ). दैनिक मानव आहार में एल्युमीनियम की मात्रा 35-40 मिलीग्राम तक पहुँच जाती है। एल्युमीनियम को सांद्रित करने वाले जीव जाने जाते हैं, उदाहरण के लिए, मॉस (लाइकोपोडियासी), जिनकी राख में 5.3% तक एल्युमीनियम होता है, और मोलस्क (हेलिक्स और लिथोरिना), जिनकी राख में 0.2-0.8% एल्युमीनियम होता है। फॉस्फेट के साथ अघुलनशील यौगिक बनाकर, एल्यूमीनियम पौधों (जड़ों द्वारा फॉस्फेट का अवशोषण) और जानवरों (आंतों में फॉस्फेट का अवशोषण) के पोषण को बाधित करता है।

मुख्य खरीदार विमानन है. विमान के सबसे भारी भार वाले तत्व (त्वचा, शक्ति सुदृढीकरण) ड्यूरालुमिन से बने होते हैं। और इस मिश्रधातु को अंतरिक्ष में ले जाया गया। और वह चंद्रमा पर भी गया और पृथ्वी पर लौट आया। और ब्यूरो के डिजाइनरों द्वारा बनाए गए लूना, वीनस और मार्स स्टेशन, जिसका नेतृत्व कई वर्षों तक जॉर्जी निकोलाइविच बाबाकिन (1914-1971) ने किया था, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के बिना नहीं चल सकते थे।

एल्यूमीनियम - मैंगनीज और एल्यूमीनियम - मैग्नीशियम (एएमटीएस और एएमजी) प्रणालियों के मिश्र धातु उच्च गति वाली "मिसाइलों" और "उल्का" - हाइड्रोफॉइल के पतवार के लिए मुख्य सामग्री हैं।

लेकिन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग न केवल अंतरिक्ष, विमानन, समुद्री और नदी परिवहन में किया जाता है। भूमि परिवहन में भी एल्युमीनियम की मजबूत स्थिति है। निम्नलिखित आंकड़े ऑटोमोटिव उद्योग में एल्युमीनियम के व्यापक उपयोग का संकेत देते हैं। 1948 में, प्रति एक 3.2 किलोग्राम एल्यूमीनियम का उपयोग किया गया था, 1958 में - 23.6, 1968 में - 71.4, और आज यह आंकड़ा 100 किलोग्राम से अधिक है। एल्युमीनियम रेलवे परिवहन में भी दिखाई दिया। और सुपर एक्सप्रेस "रूसी ट्रोइका" 50% से अधिक एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना है।

निर्माण में एल्युमीनियम का प्रयोग तेजी से हो रहा है। नई इमारतें अक्सर एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातुओं से बने मजबूत और हल्के बीम, फर्श, कॉलम, रेलिंग, बाड़ और वेंटिलेशन सिस्टम तत्वों का उपयोग करती हैं। हाल के वर्षों में, कई सार्वजनिक भवनों और खेल परिसरों के निर्माण में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया गया है। एल्यूमीनियम को छत सामग्री के रूप में उपयोग करने का प्रयास किया जा रहा है। ऐसी छत कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर यौगिकों, नाइट्रोजन यौगिकों और अन्य हानिकारक अशुद्धियों की अशुद्धियों से डरती नहीं है जो छत के लोहे के वायुमंडलीय क्षरण को काफी बढ़ा देती है।

एल्यूमीनियम-सिलिकॉन प्रणाली के मिश्र धातु सिलुमिन का उपयोग कास्टिंग मिश्र धातु के रूप में किया जाता है। ऐसे मिश्र धातुओं में अच्छी तरलता होती है, वे कास्टिंग में कम संकोचन और पृथक्करण (विषमता) देते हैं, जिससे कास्टिंग द्वारा सबसे जटिल कॉन्फ़िगरेशन के हिस्सों का उत्पादन करना संभव हो जाता है, उदाहरण के लिए, इंजन हाउसिंग, पंप इम्पेलर, उपकरण हाउसिंग, आंतरिक दहन इंजन ब्लॉक, पिस्टन , सिलेंडर हेड और जैकेट पिस्टन इंजन।

पतन के लिए लड़ो लागतएल्यूमीनियम मिश्र धातु भी सफल रही है। उदाहरण के लिए, सिलुमिन एल्युमीनियम से 2 गुना सस्ता है। आमतौर पर यह दूसरा तरीका है - मिश्र धातु अधिक महंगी होती है (मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए, आपको एक शुद्ध आधार प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, और फिर मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए इसे मिश्रित करना पड़ता है)। 1976 में, निप्रॉपेट्रोस एल्युमीनियम संयंत्र में सोवियत धातुकर्मियों ने एलुमिनोसिलिकेट्स से सीधे सिलुमिन को गलाने में महारत हासिल की।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एल्युमीनियम लंबे समय से जाना जाता है। हालाँकि, हाल तक, एल्यूमीनियम का अनुप्रयोग बिजली लाइनों और, दुर्लभ मामलों में, बिजली केबलों तक ही सीमित था। केबल उद्योग पर तांबे का प्रभुत्व था नेतृत्व करना. केबल संरचना के प्रवाहकीय तत्व क्यूप्रम से बने होते थे, और धातु आवरण से बना होता था नेतृत्व करनाया सीसा आधारित मिश्र धातु। कई दशकों तक (केबल कोर की सुरक्षा के लिए लेड शीथ पहली बार 1851 में प्रस्तावित किया गया था) केबल शीथ के लिए एकमात्र धातु सामग्री थी। वह इस भूमिका में उत्कृष्ट हैं, लेकिन कमियों से रहित नहीं - उच्च घनत्व, कम ताकत और कमी; ये केवल मुख्य हैं जिन्होंने लोगों को अन्य धातुओं की तलाश करने के लिए मजबूर किया जो पर्याप्त रूप से सीसे की जगह ले सकती हैं।

यह एल्यूमीनियम निकला। इस भूमिका में उनकी सेवा की शुरुआत 1939 में मानी जा सकती है, और काम 1928 में शुरू हुआ। हालाँकि, केबल प्रौद्योगिकी में एल्यूमीनियम के उपयोग में एक गंभीर बदलाव 1948 में हुआ, जब एल्यूमीनियम शीथ के निर्माण की तकनीक विकसित और महारत हासिल की गई।

तांबा भी कई दशकों तक विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टरों के निर्माण के लिए एकमात्र धातु रहा है। तांबे की जगह लेने वाली सामग्रियों पर शोध से पता चला है कि ऐसी धातु एल्यूमीनियम होनी चाहिए और हो सकती है। इसलिए, अनिवार्य रूप से अलग-अलग उद्देश्यों वाली दो धातुओं के बजाय, एल्यूमीनियम ने केबल प्रौद्योगिकी में प्रवेश किया।

इस प्रतिस्थापन के कई फायदे हैं। सबसे पहले, एक तटस्थ कंडक्टर के रूप में एल्यूमीनियम खोल का उपयोग करने की संभावना का मतलब महत्वपूर्ण धातु बचत और वजन में कमी है। दूसरे, उच्च शक्ति. तीसरा, यह स्थापना की सुविधा देता है, परिवहन लागत कम करता है, केबल लागत कम करता है, आदि।

एल्युमीनियम तारों का उपयोग ओवरहेड विद्युत लाइनों के लिए भी किया जाता है। लेकिन समतुल्य प्रतिस्थापन करने में बहुत प्रयास और समय लगा। कई विकल्प विकसित किए गए हैं, और उनका उपयोग विशिष्ट स्थिति के आधार पर किया जाता है। [बढ़ी हुई ताकत और बढ़े हुए रेंगने वाले प्रतिरोध के एल्यूमीनियम तारों का निर्माण किया जाता है, जो 0.5% तक मैग्नीशियम, 0.5% तक सिलिकॉन, 0.45% तक लोहे के साथ मिश्रधातु, सख्त और उम्र बढ़ने से प्राप्त होता है। स्टील-एल्यूमीनियम तारों का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से आवश्यक बड़े स्पैन को पूरा करने के लिए जहां बिजली लाइनें विभिन्न बाधाओं को पार करती हैं। उदाहरण के लिए, नदियों को पार करते समय 1500 मीटर से अधिक के विस्तार होते हैं।

ट्रांसमिशन प्रौद्योगिकी में एल्यूमिनियम बिजलीलंबी दूरी पर इनका उपयोग न केवल कंडक्टर सामग्री के रूप में किया जाता है। डेढ़ दशक पहले, विद्युत पारेषण लाइन समर्थन के निर्माण के लिए एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाने लगा। वे सबसे पहले हमारे यहां बनाए गए थे देशकाकेशस में. वे स्टील की तुलना में लगभग 2.5 गुना हल्के होते हैं और उन्हें संक्षारण संरक्षण की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और बिजली पारेषण प्रौद्योगिकी में उसी धातु ने लोहे, तांबे और सीसे की जगह ले ली।

और प्रौद्योगिकी के अन्य क्षेत्रों में भी यही, या लगभग यही स्थिति थी। तेल, गैस और रासायनिक उद्योगों में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने टैंक, पाइपलाइन और अन्य असेंबली इकाइयों ने खुद को अच्छी तरह साबित कर दिया है। उन्होंने कई संक्षारण-प्रतिरोधी धातुओं और सामग्रियों को प्रतिस्थापित कर दिया है, जैसे लौह-कार्बन मिश्र धातु से बने कंटेनर, संक्षारक तरल पदार्थों को संग्रहित करने के लिए अंदर से तामचीनी की जाती है (इस महंगी संरचना की तामचीनी परत में दरार से नुकसान या दुर्घटना भी हो सकती है)।

विश्व में फ़ॉइल के उत्पादन के लिए प्रति वर्ष 1 मिलियन टन से अधिक एल्युमीनियम की खपत होती है। पन्नी की मोटाई, उसके उद्देश्य के आधार पर, 0.004-0.15 मिमी की सीमा में है। इसका अनुप्रयोग अत्यंत विविध है। इसका उपयोग विभिन्न खाद्य और औद्योगिक उत्पादों - चॉकलेट, कैंडीज, दवाएं, सौंदर्य प्रसाधन, फोटोग्राफिक उत्पाद आदि की पैकेजिंग के लिए किया जाता है।

पन्नी का उपयोग निर्माण सामग्री के रूप में भी किया जाता है। गैस से भरे प्लास्टिक का एक समूह है - मधुकोश प्लास्टिक - नियमित ज्यामितीय आकार की नियमित रूप से दोहराई जाने वाली कोशिकाओं की एक प्रणाली के साथ सेलुलर सामग्री, जिनकी दीवारें एल्यूमीनियम पन्नी से बनी होती हैं।

ब्रॉकहॉस और एफ्रॉन का विश्वकोश

अल्युमीनियम- (मिट्टी) रसायन zn. एएल; पर। वी = 27.12; मारो वी = 2.6; एमपी। लगभग 700°. चांदी जैसी सफेद, मुलायम, सुरीली धातु; सिलिकिक एसिड के संयोजन में, यह मिट्टी, फेल्डस्पार और अभ्रक का मुख्य घटक है; सभी मिट्टियों में पाया जाता है। जाता है... ... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

अल्युमीनियम- (प्रतीक अल), एक चांदी-सफेद धातु, आवर्त सारणी के तीसरे समूह का एक तत्व। इसे पहली बार अपने शुद्ध रूप में 1827 में प्राप्त किया गया था। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु; इसका मुख्य स्रोत बॉक्साइट अयस्क है। प्रक्रिया… … वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

अल्युमीनियम- एल्युमीनियम, एल्युमीनियम (रासायनिक प्रतीक A1, वजन 27.1), पृथ्वी की सतह पर सबसे आम धातु और, O और सिलिकॉन के बाद, पृथ्वी की पपड़ी का सबसे महत्वपूर्ण घटक। A. प्रकृति में मुख्य रूप से सिलिकिक एसिड लवण (सिलिकेट्स) के रूप में होता है;... ... महान चिकित्सा विश्वकोश

अल्युमीनियम- एक नीली-सफ़ेद धातु है जो विशेष रूप से हल्की होती है। यह बहुत लचीला है और इसे आसानी से लुढ़काया जा सकता है, खींचा जा सकता है, जाली बनाई जा सकती है, मोहर लगाई जा सकती है और ढाला जा सकता है, आदि। अन्य नरम धातुओं की तरह, एल्युमीनियम भी खुद को बहुत अच्छी तरह से उधार देता है... ... आधिकारिक शब्दावली

अल्युमीनियम- (एल्यूमीनियम), अल, आवर्त प्रणाली के समूह III का रासायनिक तत्व, परमाणु क्रमांक 13, परमाणु द्रव्यमान 26.98154; हल्की धातु, गलनांक 660°C। पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री भार के हिसाब से 8.8% है। एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातुओं का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है... ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

अल्युमीनियम- एल्युमिनियम, एल्युमिनियम मैन, रसायन। क्षार धातु मिट्टी, एल्यूमिना आधार, मिट्टी; साथ ही जंग, लोहा का आधार; और तांबा जलाओ. एलुमिनाईट नर फिटकरी के समान एक जीवाश्म, एल्युमिना का जलीय सल्फेट। अलुनित पति. एक जीवाश्म बहुत करीब... ... डाहल का व्याख्यात्मक शब्दकोश

अल्युमीनियम- (रजत, प्रकाश, पंखों वाला) रूसी पर्यायवाची का धातु शब्दकोश। एल्यूमीनियम संज्ञा, पर्यायवाची शब्दों की संख्या: 8 मिट्टी (2) ... पर्यायवाची शब्दकोष

अल्युमीनियम- (एल्युमेन एलम से लैटिन एल्युमीनियम), अल, आवर्त सारणी के समूह III का रासायनिक तत्व, परमाणु क्रमांक 13, परमाणु द्रव्यमान 26.98154। सिल्वर-सफ़ेद धातु, हल्की (2.7 ग्राम/सेमी³), नमनीय, उच्च विद्युत चालकता के साथ, गलनांक 660.C.... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

अल्युमीनियम- अल (लैटिन एल्युमेन से फिटकरी का नाम, प्राचीन काल में रंगाई और टैनिंग के लिए एक मार्डेंट के रूप में उपयोग किया जाता है * ए। एल्युमीनियम; एन. एल्युमीनियम; एफ। एल्युमीनियम; आई. एल्युमिनियो), रसायन। समूह III आवधिक का तत्व। मेंडेलीव प्रणाली, पर। एन। 13, पर. एम. 26.9815 ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

अल्युमीनियम- एल्युमीनियम, एल्युमीनियम, कई अन्य। कोई पति नहीं (लैटिन एलुमेन एलम से)। चाँदी-सफ़ेद निंदनीय हल्की धातु। उषाकोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश। डी.एन. उषाकोव। 1935 1940… उशाकोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश

1. H2 के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता।

2. यदि ऑक्साइड फिल्म हटा दी जाए तो एक सक्रिय धातु बिना गर्म किए लगभग सभी गैर-धातुओं के साथ कैसे प्रतिक्रिया करती है।

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3

अल + पी → अलपी

3. H2O के साथ प्रतिक्रिया करता है:

एल्युमीनियम एक प्रतिक्रियाशील धातु है जिसमें ऑक्सीजन के प्रति उच्च आकर्षण होता है। हवा में यह ऑक्साइड की सुरक्षात्मक फिल्म से ढक जाता है। यदि फिल्म नष्ट हो जाती है, तो एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से पानी के साथ संपर्क करता है।

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

4. तनु अम्ल के साथ:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

यह सामान्य परिस्थितियों में सांद्र HNO 3 और H 2 SO 4 के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, बल्कि गर्म होने पर ही प्रतिक्रिया करता है।

5. क्षार के साथ:

2Al + 2NaOH 2NaAlO 2 + 3H 2

एल्युमीनियम क्षार के जलीय घोल के साथ कॉम्प्लेक्स बनाता है:

2Al + 2NaOH + 10 H 2 O = 2Na + - + 3H 2

या ना,

Na3, Na2- हाइड्रॉक्सोएल्यूमिनेट्स। उत्पाद क्षार सांद्रता पर निर्भर करता है।

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

अल 2 ओ 3 (एल्यूमिना) प्रकृति में खनिज कोरन्डम (कठोरता में हीरे के करीब) के रूप में होता है। कीमती पत्थर माणिक और नीलम भी अल 2 ओ 3 हैं, जो लोहे और क्रोमियम की अशुद्धियों से रंगे हैं

अल्यूमिनियम ऑक्साइड- उभयचर। जब इसे क्षार के साथ संलयन किया जाता है, तो मेटा-एल्यूमीनियम एसिड HAlO2 के लवण प्राप्त होते हैं। उदाहरण के लिए:

अम्ल के साथ भी प्रतिक्रिया करता है

सफेद जिलेटिनस तलछट एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइडएसिड में घुल जाता है

अल(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O,

और क्षारीय विलयनों की अधिकता में, उभयचरता प्रदर्शित करता है

अल(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na

जब क्षार के साथ संलयन होता है, तो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड मेटा-एल्यूमीनियम या ऑर्थो-एल्यूमीनियम एसिड के लवण बनाता है

अल(ओएच) 3 अल 2 ओ 3 + एच 2 ओ

एल्युमीनियम लवण अत्यधिक जल अपघटित होते हैं। एल्युमीनियम लवण और कमजोर अम्ल मूल लवण में परिवर्तित हो जाते हैं या पूर्ण जल-अपघटन से गुजरते हैं:

AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl

अल +3 + एचओएच ↔ अलओएच +2 + एच + pH>7 चरण I में होता है, लेकिन गर्म होने पर यह चरण II में भी हो सकता है।

अलओएचसीएल 2 + एचओएच ↔ अल(ओएच) 2 सीएल + एचसीएल

AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +

उबालने के दौरान चरण III भी हो सकता है

अल(ओएच) 2 सीएल + एचओएच ↔ अल(ओएच) 3 + एचसीएल

Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +

एल्युमीनियम लवण अत्यधिक घुलनशील होते हैं।

AlCl 3 - एल्यूमीनियम क्लोराइड तेल शोधन और विभिन्न कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक है।

अल 2 (एसओ 4) 3 × 18 एच 2 ओ - एल्यूमीनियम सल्फेट का उपयोग हाइड्रोलिसिस और कठोरता में कमी के दौरान गठित अल (ओएच) 3 द्वारा पकड़े गए कोलाइडल कणों से पानी को शुद्ध करने के लिए किया जाता है।

अल 2 (एसओ 4) 3 + सीए(एचसीओ 3) 2 = अल (ओएच) 3 + सीओ 2 + कैसो 4 ↓

चमड़ा उद्योग में, यह टूटे हुए सूती कपड़ों के लिए एक मार्डेंट के रूप में कार्य करता है - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - पोटेशियम एल्यूमीनियम सल्फेट (पोटेशियम एलम)।

एल्युमीनियम का मुख्य उपयोग इस पर आधारित मिश्रधातुओं का उत्पादन है। ड्यूरालुमिन एल्यूमीनियम, तांबा, मैग्नीशियम और मैंगनीज का एक मिश्र धातु है।

सिलुमिन - एल्यूमीनियम और सिलिकॉन।

उनका मुख्य लाभ कम घनत्व और वायुमंडलीय संक्षारण के लिए संतोषजनक प्रतिरोध है। कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों और अंतरिक्ष यान के पतवार एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं।

एल्युमीनियम का उपयोग धातु गलाने (एल्युमिनोथर्मी) में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है

सीआर 2 ओ 3 + 2 अल टी = 2 सीआर + अल 2 ओ 3।

धातु उत्पादों की थर्माइट वेल्डिंग के लिए भी उपयोग किया जाता है (एल्यूमीनियम और लौह ऑक्साइड Fe 3 O 4 का मिश्रण) जिसे थर्माइट कहा जाता है, लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस का तापमान देता है।

एल्यूमीनियम के भौतिक गुण

एल्युमीनियम उच्च तापीय और विद्युत चालकता वाली एक नरम, हल्की, चांदी-सफेद धातु है। गलनांक 660°C.

पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता के संदर्भ में, एल्यूमीनियम सभी परमाणुओं में ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद तीसरे स्थान पर है और धातुओं में पहले स्थान पर है।

एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं के फायदों में इसका कम घनत्व (2.7 ग्राम/सेमी3), अपेक्षाकृत उच्च शक्ति विशेषताएँ, अच्छी तापीय और विद्युत चालकता, विनिर्माण क्षमता और उच्च संक्षारण प्रतिरोध शामिल हैं। इन गुणों का संयोजन हमें एल्यूमीनियम को सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी सामग्रियों में से एक के रूप में वर्गीकृत करने की अनुमति देता है।

एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातुओं को उत्पादन की विधि के अनुसार गढ़ा हुआ, दबाव प्रसंस्करण और फाउंड्री के अधीन, आकार की कास्टिंग के रूप में उपयोग किया जाता है; ताप उपचार के उपयोग पर - उन पर जो तापीय रूप से कठोर नहीं होते हैं और जो तापीय रूप से कठोर होते हैं, साथ ही मिश्र धातु प्रणालियों पर भी।

रसीद

एल्युमीनियम का उत्पादन सबसे पहले 1825 में हंस ओर्स्टेड द्वारा किया गया था। आधुनिक उत्पादन पद्धति को अमेरिकी चार्ल्स हॉल और फ्रांसीसी पॉल हेरॉक्स द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया था। इसमें क्रायोलाइट Na3AlF6 के पिघलने में एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 को घोलना शामिल है, इसके बाद ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। इस उत्पादन विधि के लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है, और इसलिए यह केवल 20वीं शताब्दी में लोकप्रिय हुई।

आवेदन

एल्युमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है निर्माण सामग्री. इस गुणवत्ता में एल्यूमीनियम के मुख्य लाभ हैं हल्कापन, मुद्रांकन के लिए लचीलापन, संक्षारण प्रतिरोध (हवा में, एल्यूमीनियम तुरंत एक टिकाऊ Al2O3 फिल्म से ढका होता है, जो इसके आगे ऑक्सीकरण को रोकता है), उच्च तापीय चालकता, और इसके यौगिकों की गैर-विषाक्तता। विशेष रूप से, इन गुणों ने एल्यूमीनियम को कुकवेयर, खाद्य उद्योग में एल्यूमीनियम पन्नी और पैकेजिंग के उत्पादन में बेहद लोकप्रिय बना दिया है।

एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम का मुख्य नुकसान इसकी कम ताकत है, इसलिए इसे आमतौर पर तांबे और मैग्नीशियम की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित किया जाता है (मिश्र धातु को ड्यूरालुमिन कहा जाता है)।

एल्युमीनियम की विद्युत चालकता तांबे के बराबर है, जबकि एल्युमीनियम सस्ता है। इसलिए, इसका व्यापक रूप से विद्युत इंजीनियरिंग में तारों के निर्माण, उनके परिरक्षण और यहां तक ​​कि माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में चिप्स में कंडक्टर के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। सच है, एक विद्युत सामग्री के रूप में एल्युमीनियम में एक अप्रिय गुण होता है - इसकी मजबूत ऑक्साइड फिल्म के कारण, इसे सोल्डर करना मुश्किल होता है।

इसके जटिल गुणों के कारण, इसका उपयोग थर्मल उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है।

निर्माण में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की शुरूआत से धातु की खपत कम हो जाती है, अत्यधिक परिस्थितियों (कम तापमान, भूकंप, आदि) के तहत संचालन करते समय संरचनाओं की स्थायित्व और विश्वसनीयता बढ़ जाती है।

विभिन्न प्रकार के परिवहन में एल्युमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विमानन विकास के वर्तमान चरण में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु विमान निर्माण में मुख्य संरचनात्मक सामग्री हैं। जहाज निर्माण में एल्युमीनियम और इसकी मिश्रधातुओं का उपयोग तेजी से हो रहा है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु का उपयोग जहाज के पतवार, डेक सुपरस्ट्रक्चर, संचार और विभिन्न प्रकार के जहाज उपकरण बनाने के लिए किया जाता है।

फोमयुक्त एल्यूमीनियम को विशेष रूप से मजबूत और हल्के पदार्थ के रूप में विकसित करने के लिए अनुसंधान चल रहा है।

कीमती एल्यूमीनियम

वर्तमान में, एल्यूमीनियम सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली धातुओं में से एक है। 19वीं सदी के मध्य में इसकी खोज के बाद से, इसे अपने अद्भुत गुणों के कारण सबसे मूल्यवान में से एक माना गया है: चांदी की तरह सफेद, वजन में हल्का और पर्यावरण से अप्रभावित। इसकी कीमत सोने की कीमत से भी ज्यादा थी. यह आश्चर्य की बात नहीं है कि एल्यूमीनियम का उपयोग मुख्य रूप से गहने और महंगे सजावटी तत्वों के निर्माण में किया जाता है।

1855 में पेरिस में यूनिवर्सल प्रदर्शनी में एल्युमीनियम मुख्य आकर्षण था। एल्युमीनियम उत्पादों को फ़्रेंच क्राउन हीरों के बगल में एक डिस्प्ले केस में रखा गया था। धीरे-धीरे, एल्युमीनियम के लिए एक निश्चित फैशन उत्पन्न हुआ। इसे एक उत्कृष्ट, कम अध्ययन वाली धातु माना जाता था, जिसका उपयोग विशेष रूप से कला के कार्यों को बनाने के लिए किया जाता था।

एल्युमीनियम का उपयोग अक्सर ज्वैलर्स द्वारा किया जाता था। विशेष सतह उपचार का उपयोग करके, ज्वैलर्स ने धातु का सबसे हल्का रंग हासिल किया, यही वजह है कि इसे अक्सर चांदी के बराबर माना जाता था। लेकिन चांदी की तुलना में एल्युमीनियम की चमक हल्की थी, जिससे ज्वैलर्स इसे और भी अधिक पसंद करने लगे।

क्योंकि एल्यूमीनियम के रासायनिक और भौतिक गुणसबसे पहले, उनका खराब अध्ययन किया गया था, ज्वैलर्स ने स्वयं इसे संसाधित करने के लिए नई तकनीकों का आविष्कार किया था। एल्युमीनियम को संसाधित करना तकनीकी रूप से आसान है; यह नरम धातु आपको किसी भी पैटर्न के प्रिंट बनाने, डिज़ाइन लागू करने और उत्पाद का वांछित आकार बनाने की अनुमति देती है। एल्युमीनियम पर सोना चढ़ाया गया, पॉलिश किया गया और मैट शेड तक तैयार किया गया।

लेकिन समय के साथ एल्युमीनियम की कीमत में गिरावट शुरू हो गई। यदि 1854-1856 में एक किलोग्राम एल्युमीनियम की कीमत 3 हजार पुराने फ़्रैंक थी, तो 1860 के दशक के मध्य में इस धातु के प्रति किलोग्राम लगभग सौ पुराने फ़्रैंक दिए जाते थे। इसके बाद, इसकी कम लागत के कारण, एल्युमीनियम फैशन से बाहर हो गया।

वर्तमान में, सबसे पहले एल्यूमीनियम उत्पाद बहुत दुर्लभ हैं। उनमें से अधिकांश धातु के मूल्यह्रास से बच नहीं पाए और उनकी जगह चांदी, सोना और अन्य कीमती धातुओं और मिश्र धातुओं ने ले ली। हाल ही में, विशेषज्ञों के बीच एल्यूमीनियम में रुचि फिर से बढ़ी है। यह धातु पिट्सबर्ग में कार्नेगी संग्रहालय द्वारा 2000 में आयोजित एक अलग प्रदर्शनी का विषय था। फ़्रांस में स्थित है एल्यूमिनियम इतिहास संस्थान, जो विशेष रूप से इस धातु से बने पहले आभूषण पर शोध कर रहे हैं।

सोवियत संघ में, खानपान उपकरण, केतली आदि एल्यूमीनियम से बनाए जाते थे। और न केवल। पहला सोवियत उपग्रह एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना था। एल्यूमीनियम का एक अन्य उपभोक्ता विद्युत उद्योग है: इसका उपयोग उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों, मोटरों और ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग, केबल, लैंप बेस, कैपेसिटर और कई अन्य उत्पादों के लिए तार बनाने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम पाउडर का उपयोग विस्फोटकों और रॉकेटों के लिए ठोस ईंधन में किया जाता है, इसकी जल्दी से प्रज्वलित होने की क्षमता का उपयोग किया जाता है: यदि एल्यूमीनियम को एक पतली ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर नहीं किया जाता है, तो यह हवा में आग की लपटों में बदल सकता है।

नवीनतम आविष्कार तथाकथित एल्यूमीनियम फोम है। "मेटल फोम", जिसका भविष्य बहुत अच्छा होने की भविष्यवाणी की गई है।

एल्युमीनियम एक चांदी-सफेद धातु है जिसमें उच्च विद्युत और तापीय चालकता होती है। (एल्यूमीनियम की तापीय चालकता तांबे की तुलना में 1.8 गुना अधिक और स्टेनलेस स्टील की तुलना में 9 गुना अधिक है।) इसका घनत्व कम है - लोहा, तांबा और जस्ता की तुलना में लगभग तीन गुना कम। और फिर भी यह एक बहुत टिकाऊ धातु है।

एल्यूमीनियम परमाणु के बाहरी आवरण से तीन इलेक्ट्रॉन एल्यूमीनियम धातु के क्रिस्टल जाली में वितरित होते हैं। इस जाली में टिन और सोने की जाली के समान एक चेहरा-केंद्रित घन संरचना है (धारा 3.2 देखें)। इसलिए, एल्यूमीनियम में अच्छी लचीलापन है।

रासायनिक गुण

एल्युमीनियम आयनिक और सहसंयोजक यौगिक बनाता है। इसकी विशेषता उच्च आयनीकरण ऊर्जा है (सारणी 15.1)। आयन का आवेश घनत्व (आवेश और त्रिज्या का अनुपात) उसी अवधि के अन्य धातुओं के धनायनों की तुलना में बहुत अधिक है (तालिका 15.2 देखें)।

चावल। 15.2. हाइड्रेटेड एल्यूमीनियम आयन.

तालिका 15.2. धनायनों की त्रिज्या से आवेश का अनुपात

चूँकि आयन में उच्च आवेश घनत्व होता है, इसलिए इसकी ध्रुवीकरण शक्ति बहुत अधिक होती है। यह बताता है कि पृथक आयन केवल बहुत कम यौगिकों में क्यों पाया जाता है, जैसे कि निर्जल एल्यूमीनियम फ्लोराइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड, और यहां तक ​​​​कि ये यौगिक एक ध्यान देने योग्य सहसंयोजक चरित्र दिखाते हैं। एक जलीय घोल में, आयन पानी के अणुओं को ध्रुवीकृत करता है, जिसके परिणामस्वरूप धनायन हाइड्रेट होता है (चित्र 15.2 देखें)। इस जलयोजन की विशेषता महान ऊष्माक्षेपीता है:

एल्यूमीनियम की मानक रेडॉक्स क्षमता है - 1.66 V:

इसलिए, तत्वों की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में एल्यूमीनियम काफी ऊपर स्थित है (धारा 10.5 देखें)। इससे पता चलता है कि एल्यूमीनियम को ऑक्सीजन और पतला खनिज एसिड के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करनी चाहिए। हालाँकि, जब एल्यूमीनियम ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो इसकी सतह पर ऑक्साइड की एक पतली, गैर-छिद्रपूर्ण परत बन जाती है। यह परत एल्यूमीनियम को पर्यावरण के साथ आगे की बातचीत से बचाती है। एल्यूमीनियम की सतह से ऑक्साइड की परत को पारे के साथ रगड़कर हटाया जा सकता है। एल्युमीनियम फिर ऑक्सीजन और अन्य गैर-धातुओं जैसे सल्फर और नाइट्रोजन के साथ सीधे संयोजन करने में सक्षम होता है। ऑक्सीजन के साथ संपर्क से प्रतिक्रिया होती है

एनोडाइजिंग। एनोडाइजिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से प्राकृतिक ऑक्साइड परत को मोटा करके एल्यूमीनियम और हल्के एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को और अधिक संरक्षित किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, एक एल्यूमीनियम वस्तु को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में एनोड के रूप में रखा जाता है, जहां इलेक्ट्रोलाइट के रूप में क्रोमिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है।

एल्यूमीनियम गर्म तनु हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन बनाता है:

ऑक्साइड परत की उपस्थिति के कारण यह प्रतिक्रिया पहले धीमी होती है। हालाँकि, जैसे-जैसे इसे हटाया जाता है, प्रतिक्रिया अधिक तीव्र हो जाती है।

सांद्रित और तनु नाइट्रिक एसिड, साथ ही सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड, एल्यूमीनियम को निष्क्रिय बनाते हैं। इसका मतलब यह है कि यह उक्त एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। इस निष्क्रियता को एल्यूमीनियम की सतह पर एक पतली ऑक्साइड परत के गठन द्वारा समझाया गया है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड और अन्य क्षार के घोल एल्यूमीनियम के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे टेट्राहाइड्रॉक्सोएल्यूमिनेट (III) आयन और हाइड्रोजन बनते हैं:

यदि ऑक्साइड परत को सतह से हटा दिया जाता है, तो एल्यूमीनियम रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है (धारा 10.2 देखें)। यह विद्युत रासायनिक श्रेणी में अपने नीचे स्थित धातुओं को उनके विलयन से विस्थापित कर देता है। उदाहरण के लिए

एल्यूमीनियम की कम करने की क्षमता का एक स्पष्ट उदाहरण एल्युमिनोथर्मिक प्रतिक्रिया है। यह पाउडर एल्यूमीनियम और के बीच की प्रतिक्रिया का नाम है

ऑक्साइड प्रयोगशाला स्थितियों में, इसे आमतौर पर इग्नाइटर के रूप में मैग्नीशियम स्ट्रिप का उपयोग करके शुरू किया जाता है। यह प्रतिक्रिया बहुत हिंसक रूप से आगे बढ़ती है, और इससे इतनी मात्रा में ऊर्जा निकलती है जो परिणामी लोहे को पिघलाने के लिए पर्याप्त है:

एलुमिनोथर्मिक प्रतिक्रिया का उपयोग एल्युमिनोथर्मिक वेल्डिंग करने के लिए किया जाता है; उदाहरण के लिए, रेलें इस प्रकार जुड़ी हुई हैं।

एल्युमीनियम ऑक्साइड एल्युमीनियम ऑक्साइड, या एल्यूमिना जैसा कि इसे अक्सर कहा जाता है, एक यौगिक है जिसमें आयनिक और सहसंयोजक दोनों गुण होते हैं। इसका एक गलनांक होता है और पिघलने पर यह एक इलेक्ट्रोलाइट होता है। इस कारण से, इसे अक्सर आयनिक यौगिक माना जाता है। हालाँकि, ठोस अवस्था में, एल्यूमीनियम ऑक्साइड में एक ढांचागत क्रिस्टलीय संरचना होती है।

कोरण्डम. कोरंडम समूह के खनिजों द्वारा प्राकृतिक परिस्थितियों में एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्जल रूप बनते हैं। कोरन्डम एल्यूमीनियम ऑक्साइड का एक बहुत ही कठोर क्रिस्टलीय रूप है। इसका उपयोग अपघर्षक पदार्थ के रूप में किया जाता है, क्योंकि इसकी कठोरता हीरे के बाद दूसरे स्थान पर होती है। बड़े और पारदर्शी, अक्सर रंगीन, कोरन्डम क्रिस्टल को कीमती पत्थरों के रूप में महत्व दिया जाता है। शुद्ध कोरन्डम रंगहीन होता है, लेकिन थोड़ी मात्रा में धातु ऑक्साइड अशुद्धियों की उपस्थिति कीमती कोरन्डम को उसका विशिष्ट रंग देती है। उदाहरण के लिए, माणिक का रंग कोरन्डम में आयनों की उपस्थिति के कारण होता है, और नीलम का रंग कोबाल्ट आयनों की उपस्थिति के कारण होता है। नीलम का बैंगनी रंग इसमें मैंगनीज अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण होता है। विभिन्न धातुओं के ऑक्साइड के साथ एल्यूमिना को संलयन करके, कृत्रिम रत्न प्राप्त किए जा सकते हैं (तालिका 14.6 और 14.7 भी देखें)।

एल्युमीनियम ऑक्साइड पानी में अघुलनशील है और इसमें उभयधर्मी गुण हैं, जो तनु अम्ल और तनु क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। एसिड के साथ प्रतिक्रिया को सामान्य समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

क्षार के साथ प्रतिक्रिया से -आयन का निर्माण होता है:

एल्युमिनियम हैलाइड्स. एल्यूमीनियम हैलाइडों में संरचना और रासायनिक बंधन का वर्णन अनुभाग में किया गया है। 16.2.

गर्म एल्युमीनियम के ऊपर सूखी क्लोरीन या सूखी हाइड्रोजन क्लोराइड प्रवाहित करके एल्युमीनियम क्लोराइड का उत्पादन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए

एल्युमीनियम फ्लोराइड को छोड़कर, अन्य सभी एल्युमीनियम हैलाइड पानी द्वारा हाइड्रोलाइज्ड होते हैं:

इस कारण से, नम हवा के संपर्क में एल्युमीनियम हैलाइड "धुआं" बनाता है।

एल्युमीनियम आयन. हम पहले ही ऊपर बता चुके हैं कि आयन पानी में हाइड्रेटेड होता है। जब एल्युमीनियम लवण को पानी में घोला जाता है, तो निम्नलिखित संतुलन स्थापित होता है:

इस प्रतिक्रिया में, पानी एक आधार के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह एक प्रोटॉन को स्वीकार करता है, और हाइड्रेटेड एल्यूमीनियम आयन एक एसिड के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह एक प्रोटॉन दान करता है। इस कारण से, एल्युमीनियम लवण में अम्लीय गुण होते हैं। मैं फ़िन

पृथ्वी की पपड़ी में बहुत सारा एल्युमीनियम है: वजन के हिसाब से 8.6%। यह सभी धातुओं में पहले स्थान पर और अन्य तत्वों में तीसरे स्थान पर है (ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद)। इसमें लोहे से दोगुना एल्यूमीनियम है, और तांबा, जस्ता, क्रोमियम, टिन और सीसा की कुल मात्रा से 350 गुना अधिक है! जैसा कि उन्होंने 100 वर्ष से भी पहले अपनी क्लासिक पाठ्यपुस्तक में लिखा था रसायन विज्ञान की मूल बातेंडी.आई. मेंडेलीव, सभी धातुओं में से, “एल्यूमीनियम प्रकृति में सबसे आम है; पृथ्वी की पपड़ी में एल्यूमीनियम के सार्वभौमिक वितरण को स्पष्ट करने के लिए यह बताना पर्याप्त है कि यह मिट्टी का हिस्सा है। एल्युमिनियम, या फिटकरी धातु (एलुमेन) को मिट्टी भी कहा जाता है क्योंकि यह मिट्टी में पाई जाती है।”

एल्यूमीनियम का सबसे महत्वपूर्ण खनिज बॉक्साइट है, जो मूल ऑक्साइड AlO(OH) और हाइड्रॉक्साइड Al(OH) 3 का मिश्रण है। सबसे बड़े बॉक्साइट भंडार ऑस्ट्रेलिया, ब्राज़ील, गिनी और जमैका में स्थित हैं; औद्योगिक उत्पादन अन्य देशों में भी किया जाता है। एलुनाइट (फिटकरी पत्थर) (Na,K) 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 ·4Al(OH) 3 और नेफलाइन (Na,K) 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO2 भी एल्युमीनियम से भरपूर हैं। कुल मिलाकर, 250 से अधिक खनिज ज्ञात हैं जिनमें एल्युमीनियम होता है; उनमें से अधिकांश एल्युमिनोसिलिकेट्स हैं, जिनसे पृथ्वी की पपड़ी मुख्य रूप से बनती है। जब उनका मौसम होता है, तो मिट्टी बनती है, जिसका आधार खनिज काओलिनाइट अल 2 ओ 3 · 2SiO2 · 2H 2 O है। लोहे की अशुद्धियाँ आमतौर पर मिट्टी को भूरा रंग देती हैं, लेकिन सफेद मिट्टी भी होती है - काओलिन, जिसका उपयोग बनाने के लिए किया जाता है चीनी मिट्टी और मिट्टी के उत्पाद।

कभी-कभी, एक असाधारण कठोर (हीरे के बाद दूसरा) खनिज कोरन्डम पाया जाता है - क्रिस्टलीय ऑक्साइड अल 2 ओ 3, जो अक्सर विभिन्न रंगों की अशुद्धियों से रंगा होता है। इसकी नीली किस्म (टाइटेनियम और लोहे का मिश्रण) को नीलम कहा जाता है, लाल किस्म (क्रोमियम का मिश्रण) को रूबी कहा जाता है। विभिन्न अशुद्धियाँ तथाकथित नोबल कोरन्डम को हरा, पीला, नारंगी, बैंगनी और अन्य रंगों और रंगों में भी रंग सकती हैं।

हाल तक, यह माना जाता था कि एल्युमीनियम, एक अत्यधिक सक्रिय धातु के रूप में, प्रकृति में स्वतंत्र अवस्था में नहीं पाया जा सकता है, लेकिन 1978 में, देशी एल्युमीनियम साइबेरियाई प्लेटफ़ॉर्म की चट्टानों में खोजा गया था - केवल धागे जैसे क्रिस्टल के रूप में 0.5 मिमी लंबा (कई माइक्रोमीटर की धागे की मोटाई के साथ)। संकट और प्रचुरता के सागरों के क्षेत्रों से पृथ्वी पर लाई गई चंद्र मिट्टी में मूल एल्युमीनियम की भी खोज की गई थी। ऐसा माना जाता है कि एल्युमीनियम धातु गैस से संघनन द्वारा बनाई जा सकती है। यह ज्ञात है कि जब एल्युमीनियम हैलाइड - क्लोराइड, ब्रोमाइड, फ्लोराइड - को गर्म किया जाता है, तो वे अधिक या कम आसानी से वाष्पित हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, AlCl 3 सबलाइम पहले से ही 180 डिग्री सेल्सियस पर)। तापमान में भारी वृद्धि के साथ, एल्युमीनियम हैलाइड विघटित हो जाते हैं, कम धातु संयोजकता वाली अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं, उदाहरण के लिए, AlCl। जब ऐसा यौगिक तापमान में कमी और ऑक्सीजन की अनुपस्थिति के साथ संघनित होता है, तो ठोस चरण में एक असंगत प्रतिक्रिया होती है: कुछ एल्यूमीनियम परमाणु ऑक्सीकरण होते हैं और सामान्य त्रिसंयोजक अवस्था में चले जाते हैं, और कुछ कम हो जाते हैं। मोनिवैलेंट एल्युमीनियम को केवल धातु में बदला जा सकता है: 3AlCl® 2Al + AlCl3। यह धारणा देशी एल्यूमीनियम क्रिस्टल के धागे जैसी आकृति से भी समर्थित है। आमतौर पर, इस संरचना के क्रिस्टल गैस चरण से तीव्र वृद्धि के कारण बनते हैं। यह संभावना है कि चंद्रमा की मिट्टी में सूक्ष्म एल्युमीनियम डली का निर्माण इसी तरह से किया गया था।

एल्युमीनियम नाम लैटिन एल्युमेन (जीनस एलुमिनिस) से आया है। यह फिटकरी का नाम था, डबल पोटेशियम-एल्यूमीनियम सल्फेट KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), जिसका उपयोग कपड़ों की रंगाई के लिए मोर्डेंट के रूप में किया जाता था। लैटिन नाम संभवतः ग्रीक "हल्म" - नमकीन, नमक समाधान पर वापस जाता है। यह उत्सुक है कि इंग्लैंड में एल्युमीनियम एल्युमीनियम है, और संयुक्त राज्य अमेरिका में यह एल्युमीनियम है।

रसायन विज्ञान पर कई लोकप्रिय पुस्तकों में एक किंवदंती है कि एक निश्चित आविष्कारक, जिसका नाम इतिहास द्वारा संरक्षित नहीं किया गया है, सम्राट टिबेरियस के पास लाया, जिसने 14-27 ईस्वी में रोम पर शासन किया था, चांदी के रंग जैसा धातु से बना एक कटोरा, लेकिन लाइटर। इस उपहार के कारण स्वामी को अपनी जान गंवानी पड़ी: टिबेरियस ने उसे फांसी देने और कार्यशाला को नष्ट करने का आदेश दिया, क्योंकि उसे डर था कि नई धातु शाही खजाने में चांदी के मूल्य को कम कर सकती है।

यह किंवदंती एक रोमन लेखक और विद्वान लेखक प्लिनी द एल्डर की कहानी पर आधारित है प्राकृतिक इतिहास - विज्ञान– प्राचीन काल के प्राकृतिक विज्ञान ज्ञान का विश्वकोश। प्लिनी के अनुसार, नई धातु "मिट्टी की मिट्टी" से प्राप्त की गई थी। लेकिन मिट्टी में एल्युमीनियम होता है।

आधुनिक लेखक लगभग हमेशा इस बात पर आपत्ति जताते हैं कि यह पूरी कहानी एक खूबसूरत परी कथा से ज्यादा कुछ नहीं है। और यह आश्चर्य की बात नहीं है: चट्टानों में एल्युमीनियम ऑक्सीजन से बेहद मजबूती से बंधा होता है, और इसे मुक्त करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है। हालाँकि, हाल ही में प्राचीन काल में धात्विक एल्यूमीनियम प्राप्त करने की मूलभूत संभावना पर नए डेटा सामने आए हैं। जैसा कि वर्णक्रमीय विश्लेषण से पता चला है, चीनी कमांडर झोउ-झू की कब्र पर सजावट, जिनकी तीसरी शताब्दी की शुरुआत में मृत्यु हो गई थी। AD, 85% एल्युमीनियम युक्त मिश्रधातु से बने होते हैं। क्या पूर्वजों को मुफ़्त एल्युमीनियम प्राप्त हो सकता था? सभी ज्ञात विधियाँ (इलेक्ट्रोलिसिस, धात्विक सोडियम या पोटेशियम के साथ कमी) स्वचालित रूप से समाप्त हो जाती हैं। क्या प्राचीन काल में देशी एल्युमीनियम पाया जा सकता था, उदाहरण के लिए, सोने, चाँदी और तांबे की डली? इसे भी बाहर रखा गया है: देशी एल्युमीनियम एक दुर्लभ खनिज है जो नगण्य मात्रा में पाया जाता है, इसलिए प्राचीन कारीगर आवश्यक मात्रा में ऐसी डली नहीं ढूंढ और एकत्र नहीं कर सके।

हालाँकि, प्लिनी की कहानी की एक और व्याख्या संभव है। एल्युमीनियम को न केवल बिजली और क्षार धातुओं की सहायता से अयस्कों से प्राप्त किया जा सकता है। प्राचीन काल से एक अपचायक एजेंट उपलब्ध है और व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - कोयला, जिसकी मदद से गर्म करने पर कई धातुओं के ऑक्साइड मुक्त धातुओं में बदल जाते हैं। 1970 के दशक के उत्तरार्ध में, जर्मन रसायनज्ञों ने यह परीक्षण करने का निर्णय लिया कि क्या प्राचीन काल में कोयले के साथ कमी करके एल्यूमीनियम का उत्पादन किया जा सकता था। उन्होंने मिट्टी के मिश्रण को कोयला पाउडर और टेबल नमक या पोटाश (पोटेशियम कार्बोनेट) के साथ मिट्टी के क्रूसिबल में लाल गर्मी तक गर्म किया। समुद्री जल से नमक और पौधों की राख से पोटाश प्राप्त किया जाता था, ताकि केवल उन्हीं पदार्थों और विधियों का उपयोग किया जा सके जो प्राचीन काल में उपलब्ध थे। कुछ समय बाद, एल्यूमीनियम गेंदों के साथ स्लैग क्रूसिबल की सतह पर तैरने लगा! धातु की पैदावार कम थी, लेकिन यह संभव है कि इसी तरह से प्राचीन धातुविज्ञानी "20वीं सदी की धातु" प्राप्त कर सके।

एल्यूमीनियम के गुण.

शुद्ध एल्यूमीनियम का रंग चांदी जैसा होता है; यह एक बहुत हल्की धातु है: इसका घनत्व केवल 2.7 ग्राम/सेमी 3 है। एल्युमीनियम से हल्की एकमात्र धातुएँ क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ (बेरियम को छोड़कर), बेरिलियम और मैग्नीशियम हैं। एल्युमीनियम भी आसानी से पिघल जाता है - 600 डिग्री सेल्सियस पर (पतले एल्यूमीनियम तार को नियमित रसोई बर्नर पर पिघलाया जा सकता है), लेकिन यह केवल 2452 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। विद्युत चालकता के मामले में, एल्युमीनियम चौथे स्थान पर है, चांदी के बाद दूसरे स्थान पर है (यह) पहले स्थान पर है), तांबा और सोना, जो एल्यूमीनियम की सस्तीता को देखते हुए, बहुत व्यावहारिक महत्व का है। धातुओं की तापीय चालकता उसी क्रम में बदलती है। गर्म चाय में एल्युमीनियम का चम्मच डुबोकर एल्युमीनियम की उच्च तापीय चालकता को सत्यापित करना आसान है। और इस धातु की एक और उल्लेखनीय संपत्ति: इसकी चिकनी, चमकदार सतह प्रकाश को पूरी तरह से प्रतिबिंबित करती है: तरंग दैर्ध्य के आधार पर, स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में 80 से 93% तक। पराबैंगनी क्षेत्र में, एल्यूमीनियम का इस संबंध में कोई समान नहीं है, और केवल लाल क्षेत्र में यह चांदी से थोड़ा कम है (पराबैंगनी में, चांदी की परावर्तनशीलता बहुत कम है)।

शुद्ध एल्यूमीनियम एक काफी नरम धातु है - तांबे की तुलना में लगभग तीन गुना नरम, इसलिए अपेक्षाकृत मोटी एल्यूमीनियम प्लेटों और छड़ों को भी मोड़ना आसान होता है, लेकिन जब एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाता है (उनमें से एक बड़ी संख्या होती है), तो इसकी कठोरता दस गुना बढ़ सकती है।

एल्युमीनियम की अभिलक्षणिक ऑक्सीकरण अवस्था +3 है, लेकिन बिना भरे 3 की उपस्थिति के कारण आर- और 3 डी-ऑर्बिटल्स, एल्यूमीनियम परमाणु अतिरिक्त दाता-स्वीकर्ता बंधन बना सकते हैं। इसलिए, एक छोटे त्रिज्या के साथ अल 3+ आयन जटिल गठन के लिए बहुत प्रवण होता है, जिससे विभिन्न प्रकार के धनायनिक और आयनिक परिसरों का निर्माण होता है: अलसीएल 4 -, अलएफ 6 3-, 3+, अल (ओएच) 4 -, अल (ओएच) 6 3–, एएलएच 4 – और कई अन्य। कार्बनिक यौगिकों वाले कॉम्प्लेक्स भी जाने जाते हैं।

एल्यूमीनियम की रासायनिक गतिविधि बहुत अधिक है; इलेक्ट्रोड विभवों की श्रृंखला में यह मैग्नीशियम के ठीक पीछे है। पहली नज़र में, ऐसा बयान अजीब लग सकता है: आखिरकार, एक एल्यूमीनियम पैन या चम्मच हवा में काफी स्थिर होता है और उबलते पानी में नहीं गिरता है। लोहे के विपरीत एल्युमीनियम में जंग नहीं लगता। यह पता चला है कि हवा के संपर्क में आने पर, धातु ऑक्साइड के रंगहीन, पतले लेकिन टिकाऊ "कवच" से ढक जाती है, जो धातु को ऑक्सीकरण से बचाती है। इसलिए, यदि आप बर्नर की लौ में 0.5-1 मिमी मोटी एल्यूमीनियम तार या प्लेट डालते हैं, तो धातु पिघल जाती है, लेकिन एल्यूमीनियम प्रवाहित नहीं होता है, क्योंकि यह अपने ऑक्साइड के एक बैग में रहता है। यदि आप एल्युमीनियम से उसकी सुरक्षात्मक फिल्म छीन लेते हैं या उसे ढीला कर देते हैं (उदाहरण के लिए, इसे पारा लवण के घोल में डुबो कर), तो एल्युमीनियम तुरंत अपना असली सार प्रकट कर देगा: पहले से ही कमरे के तापमान पर यह पानी के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करना शुरू कर देगा, हाइड्रोजन जारी करेगा : 2Al + 6H 2 O ® 2Al(OH) 3 + 3H 2। हवा में, एल्युमीनियम, अपनी सुरक्षात्मक फिल्म से हटकर, हमारी आंखों के ठीक सामने ढीले ऑक्साइड पाउडर में बदल जाता है: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3। एल्युमीनियम विशेष रूप से बारीक पिसी हुई अवस्था में सक्रिय होता है; आग में फूंकने पर एल्युमीनियम की धूल तुरंत जल जाती है। यदि आप सिरेमिक प्लेट पर एल्युमीनियम धूल को सोडियम पेरोक्साइड के साथ मिलाते हैं और मिश्रण पर पानी डालते हैं, तो एल्युमीनियम भी भड़क जाता है और सफेद लौ के साथ जल जाता है।

ऑक्सीजन के लिए एल्यूमीनियम की बहुत उच्च आत्मीयता इसे कई अन्य धातुओं के ऑक्साइड से ऑक्सीजन को "छीनने" की अनुमति देती है, जिससे उन्हें कम किया जाता है (एल्यूमिनोथर्मी विधि)। सबसे प्रसिद्ध उदाहरण थर्माइट मिश्रण है, जो जलने पर इतनी अधिक गर्मी छोड़ता है कि परिणामी लोहा पिघल जाता है: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe। इस प्रतिक्रिया की खोज 1856 में एन.एन.बेकेटोव ने की थी। इस प्रकार, Fe 2 O 3, CoO, NiO, MoO 3, V 2 O 5, SnO 2, CuO और कई अन्य ऑक्साइड को धातुओं में अपचयित किया जा सकता है। एल्यूमीनियम के साथ Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 को कम करते समय, प्रतिक्रिया की गर्मी प्रतिक्रिया उत्पादों को उनके पिघलने बिंदु से ऊपर गर्म करने के लिए पर्याप्त नहीं होती है।

एल्युमीनियम तनु खनिज अम्लों में आसानी से घुलकर लवण बनाता है। सांद्रित नाइट्रिक एसिड, एल्यूमीनियम की सतह को ऑक्सीकरण करके, ऑक्साइड फिल्म (धातु के तथाकथित निष्क्रियता) को मोटा करने और मजबूत करने में योगदान देता है। इस प्रकार उपचारित एल्युमीनियम हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ भी प्रतिक्रिया नहीं करता है। इलेक्ट्रोकेमिकल एनोडिक ऑक्सीकरण (एनोडाइजिंग) का उपयोग करके एल्यूमीनियम की सतह पर एक मोटी फिल्म बनाई जा सकती है, जिसे आसानी से विभिन्न रंगों में रंगा जा सकता है।

एल्यूमीनियम द्वारा लवण के घोल से कम सक्रिय धातुओं का विस्थापन अक्सर एल्यूमीनियम की सतह पर एक सुरक्षात्मक फिल्म द्वारा बाधित होता है। यह फिल्म कॉपर क्लोराइड द्वारा जल्दी नष्ट हो जाती है, इसलिए प्रतिक्रिया 3CuCl 2 + 2Al® 2AlCl 3 + 3Cu आसानी से होती है, जो मजबूत हीटिंग के साथ होती है। मजबूत क्षार समाधानों में, एल्यूमीनियम आसानी से हाइड्रोजन की रिहाई के साथ घुल जाता है: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (अन्य आयनिक हाइड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स भी बनते हैं)। एल्यूमीनियम यौगिकों की उभयचर प्रकृति इसके ताजे अवक्षेपित ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के क्षार में आसानी से घुलने में भी प्रकट होती है। क्रिस्टलीय ऑक्साइड (कोरंडम) अम्ल और क्षार के प्रति बहुत प्रतिरोधी है। जब क्षार के साथ संलयन होता है, तो निर्जल एल्युमिनेट्स बनते हैं: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. मैग्नीशियम एलुमिनेट Mg(AlO 2) 2 एक अर्ध-कीमती स्पिनल पत्थर है, जो आमतौर पर विभिन्न प्रकार के रंगों की अशुद्धियों से रंगा होता है। .

हैलोजन के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रिया तेजी से होती है। यदि एक पतली एल्यूमीनियम तार को 1 मिलीलीटर ब्रोमीन के साथ एक परखनली में डाला जाता है, तो थोड़े समय के बाद एल्यूमीनियम प्रज्वलित हो जाता है और तेज लौ के साथ जल जाता है। एल्यूमीनियम और आयोडीन पाउडर के मिश्रण की प्रतिक्रिया पानी की एक बूंद से शुरू होती है (आयोडीन के साथ पानी एक एसिड बनाता है जो ऑक्साइड फिल्म को नष्ट कर देता है), जिसके बाद बैंगनी आयोडीन वाष्प के बादलों के साथ एक चमकदार लौ दिखाई देती है। जलीय घोल में एल्युमीनियम हैलाइड में हाइड्रोलिसिस के कारण अम्लीय प्रतिक्रिया होती है: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl।

नाइट्रोजन के साथ एल्युमीनियम की प्रतिक्रिया केवल 800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर होती है, जिसमें नाइट्राइड एएलएन बनता है, सल्फर के साथ - 200 डिग्री सेल्सियस पर (सल्फाइड एएल 2 एस 3 बनता है), फॉस्फोरस के साथ - 500 डिग्री सेल्सियस पर (फॉस्फाइड एएलपी बनता है)। जब पिघले हुए एल्यूमीनियम में बोरॉन मिलाया जाता है, तो AlB 2 और AlB 12 संरचना के बोराइड बनते हैं - एसिड के प्रतिरोधी दुर्दम्य यौगिक। हाइड्राइड (AlH) x (x = 1.2) केवल निर्वात में कम तापमान पर एल्यूमीनियम वाष्प के साथ परमाणु हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया में बनता है। कमरे के तापमान पर नमी की अनुपस्थिति में स्थिर AlH 3 हाइड्राइड, निर्जल ईथर के घोल में प्राप्त होता है: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl। LiH की अधिकता से, नमक जैसा लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड LiAlH 4 बनता है - कार्बनिक संश्लेषण में उपयोग किया जाने वाला एक बहुत मजबूत कम करने वाला एजेंट। यह पानी के साथ तुरंत विघटित हो जाता है: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2।

एल्यूमीनियम का उत्पादन.

एल्यूमीनियम की प्रलेखित खोज 1825 में हुई थी। यह धातु पहली बार डेनिश भौतिक विज्ञानी हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड द्वारा प्राप्त की गई थी, जब उन्होंने निर्जल एल्यूमीनियम क्लोराइड पर पोटेशियम मिश्रण की क्रिया द्वारा इसे अलग किया था (एल्यूमीनियम ऑक्साइड और कोयले के गर्म मिश्रण के माध्यम से क्लोरीन पारित करके प्राप्त किया गया था)। ). पारे को आसवित करने के बाद, ओर्स्टेड ने एल्युमीनियम प्राप्त किया, हालाँकि यह अशुद्धियों से दूषित था। 1827 में, जर्मन रसायनज्ञ फ्रेडरिक वॉहलर ने पोटेशियम के साथ हेक्साफ्लोरोएल्यूमिनेट को कम करके पाउडर के रूप में एल्यूमीनियम प्राप्त किया:

Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF। बाद में वह चमकदार धातु की गेंदों के रूप में एल्यूमीनियम प्राप्त करने में कामयाब रहे। 1854 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी एटियेन सेंट-क्लेयर डेविल ने एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए पहली औद्योगिक विधि विकसित की - सोडियम के साथ टेट्राक्लोरोएलुमिनेट के पिघलने को कम करके: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl। हालाँकि, एल्युमीनियम एक अत्यंत दुर्लभ और महंगी धातु बनी रही; यह सोने से ज्यादा सस्ता नहीं था और लोहे से 1500 गुना महंगा था (अब केवल तीन गुना)। 1850 के दशक में फ्रांसीसी सम्राट नेपोलियन III के बेटे के लिए सोने, एल्यूमीनियम और कीमती पत्थरों से एक झुनझुना बनाया गया था। जब 1855 में पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में नई विधि से तैयार एल्युमीनियम की एक बड़ी सिल्ली प्रदर्शित की गई, तो इसे ऐसे देखा गया जैसे यह कोई गहना हो। अमेरिकी राजधानी में वाशिंगटन स्मारक का ऊपरी हिस्सा (पिरामिड के रूप में) कीमती एल्यूमीनियम से बनाया गया था। उस समय, एल्यूमीनियम चांदी की तुलना में बहुत सस्ता नहीं था: उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, 1856 में इसे 12 डॉलर प्रति पाउंड (454 ग्राम) की कीमत पर बेचा गया था, और चांदी 15 डॉलर में बेची गई थी। प्रसिद्ध के पहले खंड में 1890 में प्रकाशित ब्रॉकहॉस एनसाइक्लोपीडिक डिक्शनरी में एफ्रॉन ने कहा कि "एल्यूमीनियम का उपयोग अभी भी मुख्य रूप से ... विलासिता के सामान के निर्माण के लिए किया जाता है।" उस समय तक, दुनिया भर में सालाना केवल 2.5 टन धातु का खनन किया जाता था। केवल 19वीं सदी के अंत में, जब एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए एक इलेक्ट्रोलाइटिक विधि विकसित की गई, तो इसका वार्षिक उत्पादन हजारों टन तक होने लगा, और 20वीं सदी में। – मिलियन टन. इसने एल्यूमीनियम को अर्ध-कीमती धातु से व्यापक रूप से उपलब्ध धातु में बदल दिया।

एल्यूमीनियम उत्पादन की आधुनिक विधि की खोज 1886 में एक युवा अमेरिकी शोधकर्ता चार्ल्स मार्टिन हॉल ने की थी। उन्हें एक बच्चे के रूप में रसायन विज्ञान में रुचि हो गई। अपने पिता की पुरानी रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक पाकर, उन्होंने लगन से उसका अध्ययन करना और प्रयोग करना शुरू कर दिया, एक बार रात के खाने के मेज़पोश को नुकसान पहुँचाने के लिए उन्हें अपनी माँ से डांट भी पड़ी। और 10 साल बाद उन्होंने एक उत्कृष्ट खोज की जिसने उन्हें पूरी दुनिया में प्रसिद्ध कर दिया।

16 साल की उम्र में एक छात्र के रूप में, हॉल ने अपने शिक्षक, एफ.एफ. ज्वेट से सुना था कि यदि कोई एल्युमीनियम का उत्पादन करने का सस्ता तरीका विकसित कर सकता है, तो वह व्यक्ति न केवल मानवता के लिए एक महान सेवा करेगा, बल्कि एक बड़ा भाग्य भी बनाएगा। ज्वेट को पता था कि वह क्या कह रहा था: उसने पहले जर्मनी में प्रशिक्षण लिया था, वोहलर के साथ काम किया था और एल्यूमीनियम उत्पादन की समस्याओं पर उसके साथ चर्चा की थी। ज्वेट अपने साथ दुर्लभ धातु का एक नमूना भी अमेरिका ले आए, जिसे उन्होंने अपने छात्रों को दिखाया। अचानक हॉल ने सार्वजनिक रूप से घोषणा की: "मुझे यह धातु मिलेगी!"

छह साल की कड़ी मेहनत जारी रही. हॉल ने विभिन्न तरीकों का उपयोग करके एल्यूमीनियम प्राप्त करने का प्रयास किया, लेकिन सफलता नहीं मिली। अंततः उन्होंने इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा इस धातु को निकालने का प्रयास किया। उस समय कोई बिजली संयंत्र नहीं थे; कोयले, जस्ता, नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड से बड़ी घरेलू बैटरी का उपयोग करके करंट उत्पन्न करना पड़ता था। हॉल ने एक खलिहान में काम किया जहाँ उन्होंने एक छोटी प्रयोगशाला स्थापित की। उनकी बहन जूलिया ने उनकी मदद की, जो अपने भाई के प्रयोगों में बहुत रुचि रखती थीं। उन्होंने उनके सभी पत्रों और कार्य पत्रिकाओं को संरक्षित किया, जिससे दिन-ब-दिन खोज के इतिहास का शाब्दिक पता लगाना संभव हो गया। यहां उनके संस्मरणों का एक अंश दिया गया है:

“चार्ल्स हमेशा अच्छे मूड में रहते थे, और सबसे बुरे दिनों में भी वह बदकिस्मत आविष्कारकों के भाग्य पर हंसने में सक्षम थे। असफलता के समय में, उन्हें हमारे पुराने पियानो से सांत्वना मिलती थी। अपनी घरेलू प्रयोगशाला में उन्होंने बिना किसी रुकावट के लंबे समय तक काम किया; और जब वह थोड़ी देर के लिए सेट अप छोड़ सकता था, तो वह थोड़ा खेलने के लिए हमारे लंबे घर में भाग जाता था... मुझे पता था कि, इतने आकर्षण और भावना के साथ खेलते हुए, वह लगातार अपने काम के बारे में सोच रहा था। और संगीत ने इसमें उनकी मदद की।''

सबसे कठिन काम था इलेक्ट्रोलाइट का चयन करना और एल्यूमीनियम को ऑक्सीकरण से बचाना। छह महीने की थका देने वाली मेहनत के बाद आखिरकार कई छोटी चांदी की गेंदें क्रूसिबल में दिखाई दीं। हॉल तुरंत अपने पूर्व शिक्षक के पास अपनी सफलता के बारे में बताने के लिए दौड़ा। "प्रोफेसर, मैं समझ गया!" उसने अपना हाथ बढ़ाते हुए कहा: उसकी हथेली में एक दर्जन छोटी एल्यूमीनियम गेंदें थीं। यह 23 फरवरी, 1886 को हुआ था। और ठीक दो महीने बाद, उसी वर्ष 23 अप्रैल को, फ्रांसीसी पॉल हेरॉक्स ने एक समान आविष्कार के लिए पेटेंट निकाला, जिसे उन्होंने स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ बनाया (दो अन्य संयोग भी हड़ताली हैं: हॉल और हेरॉक्स दोनों का जन्म 1863 में हुआ और उनकी मृत्यु 1914 में हुई)।

अब हॉल द्वारा उत्पादित एल्युमीनियम की पहली गेंदों को राष्ट्रीय अवशेष के रूप में पिट्सबर्ग में अमेरिकन एल्युमीनियम कंपनी में रखा गया है, और उनके कॉलेज में एल्युमीनियम से निर्मित हॉल का एक स्मारक है। ज्वेट ने बाद में लिखा: “मेरी सबसे महत्वपूर्ण खोज मनुष्य की खोज थी। वह चार्ल्स एम. हॉल ही थे, जिन्होंने 21 साल की उम्र में अयस्क से एल्युमीनियम को कम करने की एक विधि की खोज की और इस तरह एल्युमीनियम को वह अद्भुत धातु बना दिया, जो अब दुनिया भर में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। ज्वेट की भविष्यवाणी सच हुई: हॉल को व्यापक मान्यता मिली और वह कई वैज्ञानिक समाजों का मानद सदस्य बन गया। लेकिन उनका निजी जीवन असफल रहा: दुल्हन इस तथ्य को स्वीकार नहीं करना चाहती थी कि उसका मंगेतर अपना सारा समय प्रयोगशाला में बिताता है, और सगाई तोड़ दी। हॉल को अपने पैतृक कॉलेज में सांत्वना मिली, जहाँ उन्होंने जीवन भर काम किया। जैसा कि चार्ल्स के भाई ने लिखा, "कॉलेज उनकी पत्नी, उनके बच्चे और बाकी सब कुछ-उनका पूरा जीवन था।" हॉल ने अपनी विरासत का अधिकांश हिस्सा कॉलेज को दे दिया - $5 मिलियन। हॉल की 51 वर्ष की आयु में ल्यूकेमिया से मृत्यु हो गई।

हॉल की विधि ने बिजली का उपयोग करके बड़े पैमाने पर अपेक्षाकृत सस्ते एल्यूमीनियम का उत्पादन करना संभव बना दिया। यदि 1855 से 1890 तक केवल 200 टन एल्यूमीनियम प्राप्त किया गया था, तो अगले दशक में, हॉल की विधि का उपयोग करके, दुनिया भर में इस धातु का 28,000 टन पहले ही प्राप्त किया जा चुका था! 1930 तक, वैश्विक वार्षिक एल्यूमीनियम उत्पादन 300 हजार टन तक पहुंच गया। अब सालाना 15 मिलियन टन से अधिक एल्युमीनियम का उत्पादन होता है। 960-970 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर विशेष स्नान में, पिघले हुए क्रायोलाइट Na 3 AlF 6 में एल्यूमिना (तकनीकी Al 2 O 3) का घोल डाला जाता है, जो आंशिक रूप से खनिज के रूप में खनन किया जाता है, और आंशिक रूप से विशेष रूप से संश्लेषित किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस के लिए. तरल एल्युमीनियम बाथ (कैथोड) के तल पर जमा हो जाता है, कार्बन एनोड पर ऑक्सीजन निकलती है, जो धीरे-धीरे जलती है। कम वोल्टेज (लगभग 4.5 वी) पर, इलेक्ट्रोलाइज़र भारी धाराओं का उपभोग करते हैं - 250,000 ए तक! एक इलेक्ट्रोलाइज़र प्रतिदिन लगभग एक टन एल्यूमीनियम का उत्पादन करता है। उत्पादन के लिए बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है: 1 टन धातु का उत्पादन करने के लिए 15,000 किलोवाट-घंटे बिजली की आवश्यकता होती है। इतनी बिजली की खपत 150-अपार्टमेंट वाली एक बड़ी इमारत में पूरे एक महीने तक होती है। एल्युमीनियम का उत्पादन पर्यावरण की दृष्टि से खतरनाक है, क्योंकि वायुमंडलीय वायु वाष्पशील फ्लोरीन यौगिकों से प्रदूषित होती है।

एल्यूमीनियम का अनुप्रयोग.

यहां तक ​​कि डी.आई. मेंडेलीव ने भी लिखा है कि "धात्विक एल्यूमीनियम, अत्यधिक हल्कापन और ताकत और हवा में कम परिवर्तनशीलता के साथ, कुछ उत्पादों के लिए बहुत उपयुक्त है।" एल्युमीनियम सबसे आम और सस्ती धातुओं में से एक है। इसके बिना आधुनिक जीवन की कल्पना करना कठिन है। इसमें कोई आश्चर्य नहीं कि एल्युमीनियम को 20वीं सदी की धातु कहा जाता है। यह खुद को प्रसंस्करण के लिए अच्छी तरह से उधार देता है: फोर्जिंग, मुद्रांकन, रोलिंग, ड्राइंग, प्रेसिंग। शुद्ध एल्यूमीनियम एक काफी नरम धातु है; इसका उपयोग बिजली के तार, संरचनात्मक हिस्से, खाद्य पन्नी, रसोई के बर्तन और "सिल्वर" पेंट बनाने के लिए किया जाता है। इस खूबसूरत और हल्की धातु का व्यापक रूप से निर्माण और विमानन प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है। एल्युमीनियम प्रकाश को बहुत अच्छे से परावर्तित करता है। इसलिए, इसका उपयोग निर्वात में धातु जमाव की विधि का उपयोग करके दर्पण बनाने के लिए किया जाता है।

विमान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, भवन संरचनाओं के निर्माण में, बहुत कठिन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। सबसे प्रसिद्ध में से एक तांबे और मैग्नीशियम के साथ एल्यूमीनियम का एक मिश्र धातु है (ड्यूरालुमिन, या बस "ड्यूरालुमिन"; यह नाम जर्मन शहर ड्यूरेन से आया है)। सख्त होने के बाद यह मिश्र धातु विशेष कठोरता प्राप्त कर लेती है और शुद्ध एल्यूमीनियम से लगभग 7 गुना अधिक मजबूत हो जाती है। वहीं, यह लोहे से लगभग तीन गुना हल्का है। यह एल्यूमीनियम को तांबे, मैग्नीशियम, मैंगनीज, सिलिकॉन और लोहे की थोड़ी मात्रा के साथ मिश्रित करके प्राप्त किया जाता है। सिलुमिन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - एल्यूमीनियम और सिलिकॉन की ढलाई मिश्र धातु। उच्च शक्ति, क्रायोजेनिक (ठंढ प्रतिरोधी) और गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु का भी उत्पादन किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने उत्पादों पर सुरक्षात्मक और सजावटी कोटिंग आसानी से लगाई जाती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की हल्कापन और ताकत विमानन प्रौद्योगिकी में विशेष रूप से उपयोगी है। उदाहरण के लिए, हेलीकॉप्टर रोटर एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम और सिलिकॉन के मिश्र धातु से बने होते हैं। अपेक्षाकृत सस्ते एल्यूमीनियम कांस्य (11% अल तक) में उच्च यांत्रिक गुण होते हैं, यह समुद्र के पानी और यहां तक ​​कि पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड में भी स्थिर होता है। 1926 से 1957 तक, यूएसएसआर में एल्यूमीनियम कांस्य से 1, 2, 3 और 5 कोपेक मूल्यवर्ग के सिक्के ढाले गए थे।

वर्तमान में, सभी एल्युमीनियम का एक चौथाई हिस्सा निर्माण आवश्यकताओं के लिए उपयोग किया जाता है, उतनी ही मात्रा परिवहन इंजीनियरिंग में खर्च की जाती है, लगभग 17% पैकेजिंग सामग्री और डिब्बे पर और 10% इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में खर्च किया जाता है।

कई ज्वलनशील और विस्फोटक मिश्रणों में एल्युमीनियम भी होता है। एलुमोटोल, ट्रिनिट्रोटोल्यूइन और एल्यूमीनियम पाउडर का एक मिश्रण, सबसे शक्तिशाली औद्योगिक विस्फोटकों में से एक है। अमोनल एक विस्फोटक पदार्थ है जिसमें अमोनियम नाइट्रेट, ट्रिनिट्रोटोल्यूइन और एल्यूमीनियम पाउडर शामिल है। आग लगाने वाली रचनाओं में एल्यूमीनियम और एक ऑक्सीकरण एजेंट - नाइट्रेट, परक्लोरेट होता है। ज़्वेज़्डोचका आतिशबाज़ी रचनाओं में पाउडर एल्यूमीनियम भी होता है।

धातु ऑक्साइड (थर्माइट) के साथ एल्यूमीनियम पाउडर के मिश्रण का उपयोग कुछ धातुओं और मिश्र धातुओं के उत्पादन, वेल्डिंग रेल और आग लगाने वाले गोला-बारूद में किया जाता है।

एल्युमीनियम को रॉकेट ईंधन के रूप में भी व्यावहारिक उपयोग मिला है। 1 किलो एल्यूमीनियम को पूरी तरह से जलाने के लिए 1 किलो मिट्टी के तेल की तुलना में लगभग चार गुना कम ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम को न केवल मुक्त ऑक्सीजन द्वारा, बल्कि बाध्य ऑक्सीजन द्वारा भी ऑक्सीकरण किया जा सकता है, जो पानी या कार्बन डाइऑक्साइड का हिस्सा है। जब एल्युमीनियम पानी में "जलता" है, तो प्रति 1 किलो उत्पाद में 8800 kJ निकलता है; यह शुद्ध ऑक्सीजन में धातु के दहन की तुलना में 1.8 गुना कम है, लेकिन हवा में दहन के दौरान की तुलना में 1.3 गुना अधिक है। इसका मतलब यह है कि खतरनाक और महंगे यौगिकों के बजाय, साधारण पानी का उपयोग ऐसे ईंधन के लिए ऑक्सीडाइज़र के रूप में किया जा सकता है। एल्यूमीनियम को ईंधन के रूप में उपयोग करने का विचार 1924 में घरेलू वैज्ञानिक और आविष्कारक एफ.ए. त्सेंडर द्वारा प्रस्तावित किया गया था। उनकी योजना के अनुसार, अंतरिक्ष यान के एल्यूमीनियम तत्वों को अतिरिक्त ईंधन के रूप में उपयोग करना संभव है। इस साहसिक परियोजना को अभी तक व्यावहारिक रूप से लागू नहीं किया गया है, लेकिन वर्तमान में ज्ञात अधिकांश ठोस रॉकेट ईंधन में महीन पाउडर के रूप में धात्विक एल्यूमीनियम होता है। ईंधन में 15% एल्यूमीनियम जोड़ने से दहन उत्पादों का तापमान एक हजार डिग्री (2200 से 3200 K तक) बढ़ सकता है; इंजन नोजल से दहन उत्पादों के प्रवाह की दर भी उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाती है - मुख्य ऊर्जा संकेतक जो रॉकेट ईंधन की दक्षता निर्धारित करता है। इस संबंध में, केवल लिथियम, बेरिलियम और मैग्नीशियम ही एल्युमीनियम से प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं, लेकिन ये सभी एल्युमीनियम की तुलना में बहुत अधिक महंगे हैं।

एल्युमीनियम यौगिकों का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड एक दुर्दम्य और अपघर्षक (एमरी) सामग्री है, जो सिरेमिक के उत्पादन के लिए एक कच्चा माल है। इसका उपयोग लेजर सामग्री, घड़ी बीयरिंग और आभूषण पत्थर (कृत्रिम माणिक) बनाने के लिए भी किया जाता है। कैल्सीनयुक्त एल्यूमीनियम ऑक्साइड गैसों और तरल पदार्थों को शुद्ध करने के लिए एक अवशोषक है और कई कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक है। निर्जल एल्यूमीनियम क्लोराइड कार्बनिक संश्लेषण (फ़्रीडेल-क्राफ्ट्स प्रतिक्रिया) में एक उत्प्रेरक है, जो उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए शुरुआती सामग्री है। एल्युमिनियम सल्फेट का उपयोग जल शुद्धिकरण के लिए किया जाता है; इसमें मौजूद कैल्शियम बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, यह ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड के गुच्छे बनाता है, जो सतह पर जम जाते हैं, पकड़ लेते हैं और सोख भी लेते हैं। पानी में निलंबित अशुद्धियाँ और यहाँ तक कि सूक्ष्मजीव भी। इसके अलावा, एल्यूमीनियम सल्फेट का उपयोग कपड़ों की रंगाई, चमड़े को कम करने, लकड़ी को संरक्षित करने और कागज को आकार देने के लिए एक मोर्डेंट के रूप में किया जाता है। कैल्शियम एल्यूमिनेट पोर्टलैंड सीमेंट सहित सीमेंटयुक्त सामग्रियों का एक घटक है। येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (YAG) YAlO3 एक लेजर सामग्री है। एल्यूमिनियम नाइट्राइड विद्युत भट्टियों के लिए एक दुर्दम्य सामग्री है। सिंथेटिक जिओलाइट्स (वे एलुमिनोसिलिकेट्स से संबंधित हैं) क्रोमैटोग्राफी और उत्प्रेरक में अधिशोषक हैं। ऑर्गेनोएल्यूमिनियम यौगिक (उदाहरण के लिए, ट्राइथाइलएल्यूमिनियम) ज़िग्लर-नट्टा उत्प्रेरक के घटक हैं, जिनका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले सिंथेटिक रबर सहित पॉलिमर के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

इल्या लीनसन

साहित्य:

तिखोनोव वी.एन. एल्यूमीनियम का विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान. एम., "विज्ञान", 1971
रासायनिक तत्वों की लोकप्रिय लाइब्रेरी. एम., "विज्ञान", 1983
क्रेग एन.सी. चार्ल्स मार्टिन हॉल और उनकी धातु। जे.केम.शिक्षा. 1986, खंड. 63, संख्या 7
कुमार वी., मिलेवस्की एल. चार्ल्स मार्टिन हॉल और महान एल्युमीनियम क्रांति. जे.केम.एजुक., 1987, खंड. 64, संख्या 8