Správa o hliníku v chémii. Chemické vlastnosti hliníka

Časť 1. Názov a história objavu hliníka.

Časť 2. Všeobecné charakteristiky hliník, fyzikálne a chemické vlastnosti.

Sekcia 3. Výroba odliatkov zo zliatin hliníka.

Časť 4. Aplikácia hliník.

hliník je prvkom hlavnej podskupiny tretej skupiny, tretej periódy periodického systému chemických prvkov D.I.Mendelejeva, s atómovým číslom 13. Označuje sa symbolom Al. Patrí do skupiny ľahkých kovov. Najbežnejší kov a tretí najrozšírenejší chemický prvok v zemskej kôre (po kyslíku a kremíku).

Jednoduchá látka hliník (číslo CAS: 7429-90-5) - ľahký, paramagnetický kov strieborno-bielej farby, ľahko tvarovateľné, odlievané a strojové. Hliník má vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť a odolnosť voči korózii vďaka rýchlej tvorbe silných oxidových filmov, ktoré chránia povrch pred ďalšou interakciou.

Priemyselné úspechy v každej rozvinutej spoločnosti sú vždy spojené s pokrokom v technológii konštrukčných materiálov a zliatin. Kvalita spracovania a produktivita výroby obchodných predmetov sú najdôležitejšími ukazovateľmi úrovne rozvoja štátu.

Materiály používané v moderných konštrukciách musia mať okrem vysokých pevnostných charakteristík aj súbor vlastností, ako je zvýšená odolnosť proti korózii, tepelná odolnosť, tepelná a elektrická vodivosť, žiaruvzdornosť, ako aj schopnosť udržať si tieto vlastnosti v podmienkach dlhodobého prevádzka pri zaťažení.

Vedecký vývoj a výrobné procesy v oblasti zlievarenskej výroby neželezných kovov u nás zodpovedajú vyspelým výdobytkom vedecko-technického pokroku. Ich výsledkom bolo najmä vytvorenie moderných dielní na tlakové liatie a vstrekovanie vo Volžskom automobilovom závode a mnohých ďalších podnikoch. V závode Zavolzhsky Motor Plant úspešne fungujú veľké vstrekovacie lisy s uzamykacou silou formy 35 MN, ktoré vyrábajú bloky valcov z hliníkových zliatin pre automobil Volga.

Altajský motorový závod ovláda automatizovanú linku na výrobu vstrekovaných odliatkov. V Zväze sovietskych socialistických republík () bol prvýkrát na svete vyvinutý a zvládnutý proces plynulé odlievanie ingotov z hliníkovej zliatiny do elektromagnetického kryštalizátora. Táto metóda výrazne zlepšuje kvalitu ingotov a znižuje množstvo odpadu vo forme triesok pri sústružení.

Názov a história objavu hliníka

Latinský hliník pochádza z latinského alumen, čo znamená kamenec (síran hlinitý a draselný (K) KAl(SO4)2·12H2O), ktorý sa dlho používa pri činení koží a ako adstringent. Al, chemický prvok skupiny III periodickej tabuľky, atómové číslo 13, atómová hmotnosť 26, 98154. Pre jeho vysokú chemickú aktivitu trvalo objavenie a izolácia čistého hliníka takmer 100 rokov. Záver, že „“ (žiaruvzdorná látka, moderne povedané - oxid hlinitý) možno získať z kamenca, bol urobený už v roku 1754. Nemecký chemik A. Markgraf. Neskôr sa ukázalo, že rovnakú „zem“ možno izolovať z hliny a začala sa nazývať oxid hlinitý. Až v roku 1825 bol vyrobený kovový hliník. Dánsky fyzik H. K. Ørsted. Chlorid hlinitý AlCl3, ktorý bolo možné získať z oxidu hlinitého, spracoval amalgámom draslíka (zliatina draslíka (K) s ortuťou (Hg)) a ​​po oddestilovaní ortuti (Hg) izoloval šedý hliníkový prášok.

Len o štvrťstoročie neskôr bola táto metóda mierne modernizovaná. V roku 1854 francúzsky chemik A.E. Sainte-Claire Deville navrhol použiť kovový sodík (Na) na výrobu hliníka a získal prvé ingoty nového kovu. Náklady na hliník boli v tom čase veľmi vysoké a vyrábali sa z neho šperky.

Priemyselný spôsob výroby hliníka elektrolýzou taveniny zložitých zmesí, vrátane oxidu hlinitého, fluoridu a iných látok, nezávisle vyvinuli v roku 1886 P. Héroux () a C. Hall (USA). Výroba hliníka je spojená s vysokou spotrebou elektrickej energie, preto sa vo veľkom začala realizovať až v 20. storočí. IN Zväz sovietskych socialistických republík (CCCP) Prvý priemyselný hliník bol vyrobený 14. mája 1932 v hliníkárni Volchov, postavenej vedľa vodnej elektrárne Volchov.

Hliník s čistotou nad 99,99 % bol prvýkrát získaný elektrolýzou v roku 1920. V roku 1925 v práca Edwards zverejnil niekoľko informácií o fyzikálnych a mechanických vlastnostiach takéhoto hliníka. V roku 1938 Taylor, Wheeler, Smith a Edwards publikovali článok ukazujúci niektoré vlastnosti hliníka s čistotou 99,996 %, tiež získaného vo Francúzsku elektrolýzou. Prvé vydanie monografie o vlastnostiach hliníka vyšlo v roku 1967.

V nasledujúcich rokoch, vzhľadom na porovnateľnú jednoduchosť prípravy a atraktívnych vlastností, mnoho Tvorba o vlastnostiach hliníka. Čistý hliník našiel široké uplatnenie hlavne v elektronike – od elektrolytických kondenzátorov až po vrchol elektronického inžinierstva – mikroprocesory; v kryoelektronike, kryomagnetike.

Novšie metódy získavania čistého hliníka sú metóda zónového čistenia, kryštalizácia z amalgámov (zliatiny hliníka s ortuťou) a izolácia z alkalických roztokov. Stupeň čistoty hliníka je riadený hodnotou elektrického odporu pri nízkych teplotách.

Všeobecné vlastnosti hliníka

Prírodný hliník pozostáva z jediného nuklidu, 27Al. Konfigurácia vonkajšej elektrónovej vrstvy je 3s2p1. Takmer vo všetkých zlúčeninách je oxidačný stav hliníka +3 (valencia III). Polomer neutrálneho atómu hliníka je 0,143 nm, polomer iónu Al3+ je 0,057 nm. Energie sekvenčnej ionizácie neutrálneho atómu hliníka sú 5, 984, 18, 828, 28, 44 a 120 eV. Podľa Paulingovej stupnice je elektronegativita hliníka 1,5.

Hliník je mäkký, svetlý, strieborno-biely, ktorého krištáľová mriežka je plošne centrovaná kubická, parameter a = 0,40403 nm. Teplota topenia čistého kovu je 660°C, teplota varu je asi 2450°C, hustota je 2,6989 g/cm3. Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti hliníka je asi 2,5·10-5 K-1.

Chemický hliník je pomerne aktívny kov. Na vzduchu je jeho povrch okamžite pokrytý hustým filmom oxidu Al2O3, ktorý zabraňuje ďalšiemu prístupu kyslíka (O) ku kovu a vedie k zastaveniu reakcie, čo určuje vysoké antikorózne vlastnosti hliníka. Ochranný povrchový film na hliníku sa vytvorí aj vtedy, ak sa umiestni do koncentrovanej kyseliny dusičnej.

Hliník aktívne reaguje s inými kyselinami:

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

3H2S04 + 2Al = A12(S04)3 + 3H2.

Je zaujímavé, že reakcia medzi práškom hliníka a jódu (I) začína pri teplote miestnosti, ak sa do počiatočnej zmesi pridá niekoľko kvapiek vody, ktorá v tomto prípade zohráva úlohu katalyzátora:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Interakcia hliníka so sírou (S) pri zahrievaní vedie k tvorbe sulfidu hlinitého:

2Al + 3S = Al2S3,

ktorý sa vodou ľahko rozkladá:

Al2S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S.

Hliník priamo neinteraguje s vodíkom (H), avšak nepriamymi spôsobmi, napríklad použitím organohliníkových zlúčenín, je možné syntetizovať pevný polymér hydrid hlinitý (AlH3)x, silné redukčné činidlo.

V práškovej forme môže byť hliník spaľovaný na vzduchu a vzniká biely, žiaruvzdorný prášok oxidu hlinitého Al2O3.

Vysoká pevnosť väzby v Al2O3 určuje vysoké teplo jeho tvorby z jednoduchých látok a schopnosť hliníka redukovať mnohé kovy z ich oxidov, napr.

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe a rovnomerné

3CaO + 2Al = Al203 + 3Ca.

Tento spôsob výroby kovov sa nazýva aluminotermia.

Byť v prírode

Z hľadiska zastúpenia v zemskej kôre je hliník na prvom mieste medzi kovmi a na treťom mieste medzi všetkými prvkami (po kyslíku (O) a kremíku (Si)), pričom tvorí asi 8,8 % hmotnosti zemskej kôry. Hliník sa nachádza v obrovskom množstve minerálov, najmä hlinitokremičitanov a hornín. Zlúčeniny hliníka obsahujú žuly, bazalty, íly, živce atď. Ale tu je paradox: s obrovským množstvom minerály a horniny obsahujúce hliník, ložiská bauxitu - hlavnej suroviny na priemyselnú výrobu hliníka - sú pomerne zriedkavé. V Ruskej federácii sú ložiská bauxitu na Sibíri a na Urale. Priemyselný význam majú aj alunity a nefelíny. Ako stopový prvok je hliník prítomný v tkanivách rastlín a živočíchov. Existujú organizmy - koncentrátory, ktoré akumulujú hliník vo svojich orgánoch - niektoré machy a mäkkýše.

Priemyselná výroba: v indexe priemyselnej výroby je bauxit najskôr podrobený chemickému spracovaniu, pričom sa odstraňujú nečistoty oxidov kremíka (Si), železa (Fe) a iných prvkov. Výsledkom takéhoto spracovania je čistý oxid hlinitý Al2O3 - hlavný pri výrobe kovu elektrolýzou. Avšak vzhľadom na to, že bod topenia Al2O3 je veľmi vysoký (viac ako 2000°C), nie je možné jeho taveninu použiť na elektrolýzu.

Vedci a inžinieri našli nasledujúce riešenie. V elektrolytickom kúpeli sa najskôr roztaví kryolit Na3AlF6 (teplota taveniny mierne pod 1000 °C). Kryolit možno získať napríklad spracovaním nefelínov z polostrova Kola. Ďalej sa do tejto taveniny pridá trochu Al2O3 (do 10 % hm.) a niektoré ďalšie látky na zlepšenie podmienok pre následné proces. Pri elektrolýze tejto taveniny sa oxid hlinitý rozkladá, kryolit zostáva v tavenine a na katóde vzniká roztavený hliník:

2Al203 = 4Al + 302.

Zliatiny hliníka

Väčšina kovových prvkov je legovaná hliníkom, ale len niekoľko z nich hrá úlohu hlavných legujúcich komponentov v priemyselných hliníkových zliatinách. Značný počet prvkov sa však používa ako prísady na zlepšenie vlastností zliatin. Najpoužívanejšie:

Berýlium sa pridáva na zníženie oxidácie pri zvýšených teplotách. Malé prísady berýlia (0,01 - 0,05%) sa používajú v zliatinách hliníka na zlepšenie tekutosti pri výrobe častí spaľovacích motorov (piestov a hláv valcov).

Bór sa zavádza na zvýšenie elektrickej vodivosti a ako rafinačná prísada. Bór sa zavádza do hliníkových zliatin používaných v jadrovej energetike (okrem častí reaktorov), pretože absorbuje neutróny, čím zabraňuje šíreniu žiarenia. Bór sa zavádza v priemernom množstve 0,095 – 0,1 %.

Bizmut. Kovy s nízkou teplotou topenia, ako je bizmut a kadmium, sa zavádzajú do hliníkových zliatin na zlepšenie obrobiteľnosti. Tieto prvky tvoria mäkké, taviteľné fázy, ktoré prispievajú ku krehkosti triesok a mazaniu frézy.

Gálium sa pridáva v množstve 0,01 - 0,1 % do zliatin, z ktorých sa potom vyrábajú spotrebné anódy.

Železo. Zavádza sa v malých množstvách (»0,04 %) pri výrobe drôtov na zvýšenie pevnosti a zlepšenie charakteristík tečenia. Tiež železo znižuje priľnavosť k stenám foriem pri odlievaní do kokíl.

Indium. Prísada 0,05 - 0,2% spevňuje hliníkové zliatiny počas starnutia, najmä s nízkym obsahom medi. Prísady india sa používajú v zliatinách hliníka a kadmia.

Na zvýšenie pevnosti a zlepšenie koróznych vlastností zliatin sa pridáva približne 0,3 % kadmia.

Vápnik dodáva plasticitu. S obsahom vápnika 5% má zliatina efekt superplasticity.

Kremík je najpoužívanejšou prísadou v zlievárenských zliatinách. V množstve 0,5 - 4% znižuje sklon k praskaniu. Kombinácia kremíka a horčíka umožňuje tepelné utesnenie zliatiny.

magnézium. Prídavok horčíka výrazne zvyšuje pevnosť bez zníženia ťažnosti, zvyšuje zvárateľnosť a zvyšuje koróznu odolnosť zliatiny.

Meď spevňuje zliatiny, pri obsahu sa dosiahne maximálne vytvrdenie cupruma 4 - 6 %. Zliatiny s meďou sa používajú pri výrobe piestov pre spaľovacie motory a vysokokvalitných odliatkov do lietadiel.

Cín zlepšuje spracovanie rezania.

titán. Hlavnou úlohou titánu v zliatinách je zjemnenie zrna v odliatkoch a ingotoch, čo výrazne zvyšuje pevnosť a jednotnosť vlastností v celom objeme.

Hoci je hliník považovaný za jeden z najmenej ušľachtilých priemyselných kovov, je celkom stabilný v mnohých oxidačných prostrediach. Dôvodom tohto správania je prítomnosť súvislého oxidového filmu na povrchu hliníka, ktorý sa pri pôsobení kyslíka, vody a iných oxidačných činidiel okamžite opäť vytvorí na čistených miestach.

Vo väčšine prípadov sa tavenie uskutočňuje na vzduchu. Ak je interakcia so vzduchom obmedzená na tvorbu zlúčenín nerozpustných v tavenine na povrchu a výsledný film týchto zlúčenín výrazne spomaľuje ďalšiu interakciu, potom sa zvyčajne nerobia žiadne opatrenia na potlačenie takejto interakcie. V tomto prípade sa tavenie uskutočňuje v priamom kontakte taveniny s atmosférou. Robí sa to pri príprave väčšiny zliatin hliníka, zinku, cínu a olova.

Priestor, v ktorom prebieha tavenie zliatiny, je obmedzený žiaruvzdornou výmurovkou schopnou odolávať teplotám 1500 - 1800 ˚C. Všetky procesy tavenia zahŕňajú plynnú fázu, ktorá sa vytvára počas spaľovania paliva, interakcie s prostredím a obložením taviacej jednotky atď.

Väčšina hliníkových zliatin má vysokú odolnosť proti korózii v prírodnej atmosfére, morskej vode, roztokoch mnohých solí a chemikálií a vo väčšine potravín. V morskej vode sa často používajú konštrukcie z hliníkových zliatin. Námorné bóje, záchranné člny, lode, člny sa stavajú z hliníkových zliatin od roku 1930. V súčasnosti dĺžka trupov lodí z hliníkových zliatin dosahuje 61 m.. Skúsenosti sú s hliníkovými podzemnými potrubiami, hliníkové zliatiny sú vysoko odolné voči korózii pôdy. V roku 1951 bol na Aljaške vybudovaný 2,9 km dlhý plynovod. Po 30 rokoch prevádzky nebola zistená jediná netesnosť alebo vážne poškodenie v dôsledku korózie.

Hliník sa vo veľkom množstve používa v stavebníctve vo forme obkladových panelov, dverí, okenných rámov a elektrických káblov. Zliatiny hliníka nepodliehajú po dlhú dobu silnej korózii pri kontakte s betónom, maltou alebo omietkou, najmä ak konštrukcie nie sú často vlhké. V prípade častej vlhkosti, ak je povrch z hliníka obchodné položky nebol ďalej spracovávaný, môže stmavnúť, až sčernieť v priemyselných mestách s vysokým obsahom oxidačných činidiel v ovzduší. Aby sa tomu zabránilo, vyrábajú sa špeciálne zliatiny na získanie lesklých povrchov lesklým eloxovaním – nanášaním oxidového filmu na kovový povrch. V tomto prípade môže mať povrch veľa farieb a odtieňov. Napríklad zliatiny hliníka a kremíka umožňujú získať celý rad odtieňov, od šedej po čiernu. Zliatiny hliníka a chrómu majú zlatistú farbu.

Priemyselný hliník sa vyrába vo forme dvoch druhov zliatin - odlievacích zliatin, z ktorých sú diely vyrobené odlievaním, a deformačných zliatin vyrábaných vo forme deformovateľných polotovarov - plechov, fólií, dosiek, profilov, drôtov. Odliatky z hliníkových zliatin sa vyrábajú všetkými možnými spôsobmi odlievania. Najčastejšie pod tlakom, v chladiacich formách a v pieskovo-hlinitých formách. Pri výrobe malých politických strán sa používa odlievanie do sadrových kombinovaných foriem a odlievanie stratenými voskovými modelmi. Odlievané zliatiny sa používajú na výrobu odlievaných rotorov elektromotorov, odlievaných častí lietadiel atď. Tvárnené zliatiny sa používajú v automobilovej výrobe na obloženie interiéru, nárazníky, panely karosérie a časti interiéru; v stavebníctve ako dokončovací materiál; v lietadlách atď.

IN priemyslu Používajú sa aj hliníkové prášky. Používa sa v hutníctve priemyslu: v aluminotermii ako legujúce prísady na výrobu polotovarov lisovaním a spekaním. Touto metódou sa vyrábajú veľmi odolné diely (ozubené kolesá, puzdrá atď.). Prášky sa tiež používajú v chémii na výrobu zlúčenín hliníka a as katalyzátor(napríklad pri výrobe etylénu a acetónu). Vzhľadom na vysokú reaktivitu hliníka, najmä vo forme prášku, sa používa vo výbušninách a pevných pohonných látkach pre rakety, pričom sa využíva jeho schopnosť rýchleho vznietenia.

Vzhľadom na vysokú odolnosť hliníka voči oxidácii sa prášok používa ako pigment v náteroch lakovacích zariadení, striech, tlačiarenského papiera a lesklých povrchov panelov automobilov. Oceľ a liatina sú tiež potiahnuté vrstvou hliníka. obchodný predmet aby nedošlo k ich korózii.

Z hľadiska rozsahu použitia zaujíma hliník a jeho zliatiny druhé miesto po železe (Fe) a jeho zliatinách. Široké využitie hliníka v rôznych oblastiach techniky a každodenného života je spojené s kombináciou jeho fyzikálnych, mechanických a chemických vlastností: nízka hustota, odolnosť proti korózii v atmosférickom vzduchu, vysoká tepelná a elektrická vodivosť, ťažnosť a relatívne vysoká pevnosť. Hliník sa ľahko spracováva rôznymi spôsobmi - kovaním, lisovaním, valcovaním atď. Na výrobu drôtu sa používa čistý hliník (elektrická vodivosť hliníka je 65,5 % elektrickej vodivosti medi, ale hliník je viac ako trikrát ľahší ako meď, takže hliník sa v elektrotechnike často nahrádza) a fólia používaná ako obalový materiál. Hlavná časť taveného hliníka sa vynakladá na výrobu rôznych zliatin. Ochranné a dekoratívne nátery sa ľahko nanášajú na povrchy hliníkových zliatin.

Rozmanitosť vlastností hliníkových zliatin je spôsobená zavedením rôznych prísad do hliníka, ktoré s ním tvoria tuhé roztoky alebo intermetalické zlúčeniny. Prevažná časť hliníka sa používa na výrobu ľahkých zliatin - dural (94 % hliník, 4 % meď (Cu), po 0,5 % horčík (Mg), mangán (Mn), (Fe) a kremík (Si)), silumin ( 85 -90% - hliník, 10-14% kremík (Si), 0,1% sodík (Na) atď. V metalurgii sa hliník používa nielen ako základ pre zliatiny, ale aj ako jedna zo široko používaných legovacích prísad v zliatiny na báze medi (Cu), horčíka (Mg), železa (Fe), >niklu (Ni) atď.

Zliatiny hliníka sú široko používané v každodennom živote, v stavebníctve a architektúre, v automobilovom priemysle, stavbe lodí, letectve a kozmickej technike. Najmä prvý umelý satelit Zeme bol vyrobený z hliníkovej zliatiny. Zliatina hliníka a zirkónu (Zr) – široko používaná pri konštrukcii jadrových reaktorov. Hliník sa používa pri výrobe výbušnín.

Pri manipulácii s hliníkom v každodennom živote je potrebné mať na pamäti, že iba neutrálne (kyslé) ​​kvapaliny možno ohrievať a skladovať v hliníkových nádobách (napríklad prevariť vodu). Ak napríklad varíte polievku z kyslej kapusty na hliníkovej panvici, hliník prejde do jedla a získa nepríjemnú „kovovú“ ​​chuť. Keďže oxidový film sa v každodennom živote veľmi ľahko poškodí, používanie hliníkového riadu je stále nežiaduce.

Strieborno-biely kov, ľahký

hustota - 2,7 g / cm³

Teplota topenia technického hliníka je 658 °C, pre vysoko čistý hliník je to 660 °C

špecifické teplo topenia - 390 kJ/kg

bod varu - 2500 °C

špecifické teplo vyparovania - 10,53 MJ/kg

pevnosť v ťahu liateho hliníka - 10-12 kg/mmI, deformovateľný - 18-25 kg/mmI, zliatiny - 38-42 kg/mmI

Tvrdosť podľa Brinella - 24...32 kgf/mm²

vysoká ťažnosť: technická - 35%, čistá - 50%, valcované do tenkých plechov a dokonca aj fólie

Youngov modul - 70 GPa

Hliník má vysokú elektrickú vodivosť (0,0265 µOhm m) a tepelnú vodivosť (203,5 W/(m K)), 65 % elektrickej vodivosti medi a má vysokú odrazivosť svetla.

Slabé paramagnetické.

Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti 24,58·10−6 K−1 (20…200 °C).

Teplotný koeficient elektrického odporu je 2,7·10−8K−1.

Hliník tvorí zliatiny takmer so všetkými kovmi. Najznámejšie zliatiny sú meď a horčík (dural) a kremík (silumin).

Prírodný hliník pozostáva takmer výlučne z jediného stabilného izotopu, 27Al, so stopami 26Al, rádioaktívneho izotopu s obdobie polčas rozpadu 720 tisíc rokov, vzniká v atmosfére, keď sú jadrá argónu bombardované protónmi kozmického žiarenia.

Z hľadiska prevalencie v zemskej kôre je na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. obsah hliníka v zemskej kôre podľa údajov rôzni výskumníci sa pohybujú od 7,45 do 8,14 % hmotnosti zemskej kôry.

V prírode sa hliník pre svoju vysokú chemickú aktivitu vyskytuje takmer výlučne vo forme zlúčenín. Niektorí z nich:

Bauxit – Al2O3 H2O (s prímesami SiO2, Fe2O3, CaCO3)

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

Alumina (zmesi kaolínov s pieskom SiO2, vápenec CaCO3, magnezit MgCO3)

Korund (zafír, rubín, šmirgeľ) – Al2O3

Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O

Beryl (smaragd, akvamarín) - 3BeO Al2O3 6SiO2

Chryzoberyl (Alexandrit) - BeAl2O4.

Avšak za určitých špecifických redukčných podmienok je možná tvorba prírodného hliníka.

Prírodné vody obsahujú hliník vo forme nízko toxických chemických zlúčenín, napríklad fluoridu hlinitého. Typ katiónu alebo aniónu závisí predovšetkým od kyslosti vodného prostredia. Koncentrácie hliníka v povrchových vodách Ruská federácia v rozmedzí od 0,001 do 10 mg/l, v morskej vode 0,01 mg/l.

Hliník je

Výroba odliatkov zo zliatin hliníka

Hlavnou úlohou, pred ktorou stojí zlievarenská výroba v našej krajina, spočíva vo výraznom celkovom zlepšení kvality odliatkov, čo by sa malo prejaviť v znížení hrúbky steny, znížení prídavkov na obrábanie a na vtokovo-dávkovacie systémy pri zachovaní správnych prevádzkových vlastností obchodných predmetov. Konečným výsledkom tejto práce by malo byť uspokojenie zvýšených potrieb strojárstva požadovaným množstvom odliatkov bez výrazného zvýšenia celkových peňažných emisií odliatkov na hmotnosť.

Odlievanie do piesku

Z uvedených spôsobov odlievania do jednorazových foriem sa pri výrobe odliatkov zo zliatin hliníka najviac využíva odlievanie do foriem na mokrý piesok. Je to spôsobené nízkou hustotou zliatin, malým silovým účinkom kovu na formu a nízkymi teplotami odlievania (680-800C).

Na výrobu pieskových foriem sa používajú formovacie a jadrové zmesi pripravené z kremenných a ílových pieskov (GOST 2138-74), formovacích ílov (GOST 3226-76), spojív a pomocných materiálov.

Typ vtokového systému sa vyberá s prihliadnutím na rozmery odliatku, zložitosť jeho konfigurácie a umiestnenie vo forme. Odlievacie formy na odliatky zložitých konfigurácií malej výšky sa spravidla vykonávajú pomocou spodných vtokových systémov. Pre veľké výšky odliatkov a tenké steny je vhodnejšie použiť vertikálne štrbinové alebo kombinované vtokové systémy. Formy pre malé odliatky je možné plniť cez horné vtokové systémy. V tomto prípade by výška pádu kovovej chrasty do dutiny formy nemala presiahnuť 80 mm.

Aby sa znížila rýchlosť pohybu taveniny pri vstupe do dutiny formy a aby sa lepšie oddelili oxidové filmy a troskové inklúzie v nej zavesené, do vtokových systémov sa zavedie dodatočný hydraulický odpor - nainštalujú sa sieťky (kovové alebo sklolaminátové) alebo sa nalejú cez granule. filtre.

Vtoky (podávače) sa spravidla privádzajú na tenké časti (steny) odliatkov rozmiestnených po obvode, berúc do úvahy pohodlie ich následného oddelenia počas spracovania. Prívod kovu do masívnych celkov je neprijateľný, pretože v nich spôsobuje tvorbu zmršťovacích dutín, zvýšenú drsnosť a zmršťovacie „poklesy“ na povrchu odliatkov. V priečnom reze majú vtokové kanály najčastejšie obdĺžnikový tvar so širokou stranou meranou 15-20 mm a úzkou stranou 5-7 mm.

Zliatiny s úzkym kryštalizačným rozsahom (AL2, AL4, AL), AL34, AK9, AL25, ALZO) sú náchylné na tvorbu koncentrovaných zmrašťovacích dutín v tepelných jednotkách odliatkov. Aby sa tieto škrupiny dostali za odliatky, široko sa používa inštalácia masívnych ziskov. Pri tenkostenných (4-5 mm) a malých odliatkoch je hmotnosť zisku 2-3 násobok hmotnosti odliatkov, pri hrubostenných je to až 1,5 násobok. Výška prišiel vybrané v závislosti od výšky odliatku. Pre výšky menšie ako 150 mm prišiel H-cca. braná rovná výške odliatku Notl. Pre vyššie odliatky sa pomer Nprib/Notl berie rovný 0,3 0,5.

Najväčšie uplatnenie pri odlievaní hliníkových zliatin nachádza v horných otvorených ziskoch okrúhleho alebo oválneho prierezu; Vo väčšine prípadov sú vedľajšie zisky uzavreté. Na zlepšenie efektivity práce zisky sú izolované, naplnené horúcim kovom a doplnené. Izolácia sa zvyčajne vykonáva nalepením azbestových dosiek na povrch formy, po ktorom nasleduje sušenie plynovým plameňom. Zliatiny so širokým rozsahom kryštalizácie (AL1, AL7, AL8, AL19, ALZZ) sú náchylné na tvorbu rozptýlenej pórovitosti zmrašťovania. Impregnácia sťahujúcich sa pórov s zisky neúčinné. Preto sa pri výrobe odliatkov z uvedených zliatin neodporúča používať inštaláciu masívnych ziskov. Na získanie vysoko kvalitných odliatkov sa vykonáva smerová kryštalizácia, ktorá na tento účel široko používa inštaláciu chladničiek vyrobených z liatiny a hliníkových zliatin. Optimálne podmienky pre smerovú kryštalizáciu vytvára systém vertikálnych štrbín. Na zabránenie vývinu plynu počas kryštalizácie a zabránenie vzniku pórovitosti pri zmrašťovaní plynov v hrubostenných odliatkoch sa široko používa kryštalizácia pod tlakom 0,4-0,5 MPa. Na tento účel sa odlievacie formy pred odlievaním umiestnia do autoklávov, naplnia sa kovom a odliatky sa pod tlakom vzduchu kryštalizujú. Na výrobu veľkorozmerných (do 2-3 m výšky) tenkostenných odliatkov sa používa metóda odlievania so sekvenčne usmerneným tuhnutím. Podstatou metódy je postupná kryštalizácia odliatku zdola nahor. Na tento účel sa odlievacia forma položí na stôl hydraulického výťahu a do nej sa spustia kovové rúry s priemerom 12-20 mm, zahriate na 500-700 °C, ktoré plnia funkciu stúpačiek. Rúry sú pevne upevnené vo vtokovej miske a otvory v nich sú uzavreté zátkami. Po naplnení misky vtoku taveninou sa zátky zdvihnú a zliatina preteká rúrkami do vtokových žliabkov spojených s dutinou formy štrbinovými vtokmi (podávačmi). Keď hladina taveniny v vrtoch stúpne 20-30 mm nad spodný koniec rúrok, zapne sa hydraulický mechanizmus spúšťania stola. Rýchlosť spúšťania je nastavená tak, že forma je naplnená pod úroveň zatopenia a horúci kov nepretržite prúdi do horných častí formy. To zaisťuje smerové tuhnutie a umožňuje výrobu zložitých odliatkov bez chýb zmrašťovania.

Pieskové formy sa vylievajú kovom z naberačiek vyložených žiaruvzdorným materiálom. Pred plnením kovom sa naberačky s čerstvou výstelkou sušia a kalcinujú pri 780-800°C, aby sa odstránila vlhkosť. Pred nalievaním udržiavam teplotu taveniny na 720–780 °C. Formy pre tenkostenné odliatky sa plnia taveninou zahriatou na 730–750 °C, pre hrubostenné na 700–720 °C.

Odlievanie do sadrových foriem

Odlievanie do sadrových foriem sa používa v prípadoch, keď sú na odliatky kladené zvýšené nároky na presnosť, čistotu povrchu a reprodukciu najmenších reliéfnych detailov. Sadrové formy majú oproti pieskovým formám vyššiu pevnosť, rozmerovú presnosť, lepšiu odolnosť voči vysokým teplotám a umožňujú vyrábať odliatky zložitých konfigurácií s hrúbkou steny 1,5 mm v 5.-6. triede presnosti. Formy sa vyrábajú s použitím voskových alebo kovových (mosadzných,) pochrómovaných modelov. Modelové dosky sú vyrobené zo zliatin hliníka. Na uľahčenie vyberania modelov z foriem je ich povrch potiahnutý tenkou vrstvou petrolejovo-stearínového tuku.

Malé a stredne veľké formy na zložité tenkostenné odliatky sú vyrobené zo zmesi pozostávajúcej z 80% sadry, 20% kremeňa piesku alebo azbest a 60-70% vody (na hmotnosť suchej zmesi). Zloženie zmesi pre stredné a veľké formy: 30% sadra, 60% piesku, 10% azbest, 40-50% voda. Na spomalenie tuhnutia sa do zmesi pridáva 1-2% hasené vápno. Požadovaná pevnosť foriem sa dosiahne hydratáciou bezvodej alebo polovodnej sadry. Na zníženie pevnosti a zvýšenie priepustnosti plynov sa surové sadrové formy podrobujú hydrotermálnej úprave - udržiavajú sa v autokláve počas 6-10 hodín pod tlakom vodnej pary 0,13-0,14 MPa a potom na vzduchu počas 24 hodín. Potom sa formy podrobia postupnému sušeniu pri 350-500 °C.

Charakteristickým znakom sadrových foriem je ich nízka tepelná vodivosť. Táto okolnosť sťažuje získanie hustých odliatkov zo zliatin hliníka so širokým rozsahom kryštalizácie. Hlavnou úlohou pri vývoji vtokového systému pre sadrové formy je preto zabrániť vzniku zmršťovacích dutín, uvoľnenosti, oxidových filmov, horúcich trhlín a nedostatočnej výplne tenkých stien. To sa dosahuje použitím expandujúcich vtokových systémov, ktoré zaisťujú nízku rýchlosť pohybu tavenín v dutine formy, nasmerovaným tuhnutím tepelných jednotiek smerom k ziskom pri použití chladničiek a zvýšením poddajnosti formy zvýšením obsahu kremenného piesku v zmesi. Tenkostenné odliatky sa odlievajú do foriem vyhriatych na 100-200°C pomocou vákuového odsávania, čo umožňuje vyplnenie dutín až do hrúbky 0,2 mm. Hrubostenné (viac ako 10 mm) odliatky sa vyrábajú liatím foriem v autoklávoch. Kryštalizácia kovu sa v tomto prípade uskutočňuje pod tlakom 0,4 až 0,5 MPa.

Odlievanie mušlí

Pre sériovú a veľkosériovú výrobu odliatkov obmedzených rozmerov so zvýšenou čistotou povrchu, väčšou rozmerovou presnosťou a menším opracovaním ako liatie do piesku je vhodné použiť škrupinové odlievanie.

Škrupinové formy sa vyrábajú pomocou horúceho (250-300 °C) kovového (oceľového, ) zariadenia bunkerovou metódou. Modelovacie zariadenie je vyrobené podľa 4-5 triedy presnosti so sklonom formovania od 0,5 do 1,5 %. Plášte sú vyrobené z dvoch vrstiev: prvá vrstva je zo zmesi s 6-10% termosetovou živicou, druhá je zo zmesi s 2% živice. Pre lepšie odstránenie škrupiny je pred plnením formovacej zmesi modelová doska pokrytá tenkou vrstvou uvoľňovacej emulzie (5% silikónová kvapalina č. 5; 3% mydlo na pranie; 92% voda).

Na výrobu škrupinových foriem sa používajú jemnozrnné kremenné piesky obsahujúce najmenej 96 % oxidu kremičitého. Spojenie polovíc sa vykonáva lepením na špeciálnych kolíkových lisoch. Zloženie lepidla: 40% živica MF17; 60% marshalit a 1,5% chlorid hlinitý (tvrdenie). Zostavené formy sa nalejú do nádob. Pri odlievaní do škrupinových foriem sa používajú rovnaké vtokové systémy a teplotné podmienky ako pri odlievaní do pieskových foriem.

Nízka rýchlosť kryštalizácie kovu v škrupinových formách a menšie možnosti vytvárania smerovej kryštalizácie vedú k výrobe odliatkov s nižšími vlastnosťami ako pri odlievaní do surových pieskových foriem.

Odliatok strateného vosku

Odlievanie do strateného vosku sa používa na výrobu odliatkov so zvýšenou presnosťou (3-5. trieda) a čistotou povrchu (4-6. trieda drsnosti), pre ktoré je táto metóda jediná možná alebo optimálna.

Modely sa vo väčšine prípadov vyrábajú z pastovitých parafinostearínových (1:1) kompozícií lisovaním do kovových foriem (liatych a prefabrikovaných) na stacionárnych alebo rotačných zariadeniach. Pri výrobe zložitých odliatkov väčších ako 200 mm sa do hmoty modelu vnášajú látky, ktoré zvyšujú teplotu ich mäknutia (tavenia), aby sa predišlo deformácii modelu.

Suspenzia hydrolyzovaného etylsilikátu (30-40%) a práškového kremeňa (70-60%) sa používa ako žiaruvzdorný povlak pri výrobe keramických foriem. Modelové bloky sú pokryté kalcinovaným pieskom 1KO16A alebo 1K025A. Každá vrstva povlaku sa suší na vzduchu počas 10-12 hodín alebo v atmosfére obsahujúcej pary amoniaku. Požadovaná pevnosť keramickej formy je dosiahnutá hrúbkou plášťa 4-6 mm (4-6 vrstiev žiaruvzdorného povlaku). Na zabezpečenie hladkého plnenia formy sa používajú rozťahovacie vtokové systémy na privádzanie kovu do hrubých profilov a masívnych jednotiek. Odliatky sa zvyčajne privádzajú z masívneho stúpača cez zahustené vtoky (privádzače). Pri zložitých odliatkoch je dovolené použiť masívne zisky na napájanie horných masívnych jednotiek s ich povinným plnením zo stúpačky.

Hliník je

Tavenie modelov z foriem sa uskutočňuje v horúcej (85-90°C) vode okyslenej kyselinou chlorovodíkovou (0,5-1 cm3 na liter vody), aby sa zabránilo zmydelneniu stearínu. Po roztavení modelov sa keramické formy sušia pri teplote 150–170 °C počas 1–2 hodín, umiestnia sa do nádob, zakryjú sa suchým plnivom a kalcinujú sa pri teplote 600–700 °C počas 5–8 hodín. Nalievanie sa vykonáva v studenej a vyhrievanej forme. Teplota ohrevu (50-300 °C) foriem je určená hrúbkou stien odliatku. Plnenie foriem kovom sa vykonáva obvyklým spôsobom, ako aj pomocou vákua alebo odstredivej sily. Väčšina hliníkových zliatin sa pred nalievaním zahreje na 720–750 °C.

Chill casting

Chill casting je hlavný spôsob sériovej a hromadnej výroby odliatkov zo zliatin hliníka, ktorý umožňuje získať odliatky 4-6 tried presnosti s drsnosťou povrchu Rz = 50-20 a minimálnou hrúbkou steny 3-4 mm. Pri odlievaní do kokily sa spolu s chybami spôsobenými vysokou rýchlosťou pohybu taveniny v dutine formy a nedodržaním požiadaviek na smerové tuhnutie (pórovitosť plynu, oxidové filmy, voľnosť pri zmrašťovaní) hlavné typy chýb a odliatky sú nedostatočne vyplnené a praskajú. Vzhľad trhlín je spôsobený ťažkým zmršťovaním. Trhliny sa vyskytujú najmä často v odliatkoch vyrobených zo zliatin so širokým rozsahom kryštalizácie a s veľkým lineárnym zmrašťovaním (1,25-1,35 %). Prevencia vzniku týchto defektov sa dosahuje rôznymi technologickými metódami.

V prípade dodávky kovu do hrubých profilov je potrebné zabezpečiť doplnenie zásobovacieho miesta inštaláciou napájacieho nástavca (zisk). Všetky prvky vtokových systémov sú umiestnené pozdĺž konektora matrice. Odporúčajú sa nasledujúce pomery plôch prierezov vtokových kanálov: pre malé odliatky EFst: EFshl: EFpit = 1:2:3; pre veľké odliatky EFst: EFsh: EFpit = 1: 3: 6.

Na zníženie rýchlosti toku taveniny do dutiny formy sa používajú zakrivené stúpačky, sklolaminátové alebo kovové siete a granulované filtre. Kvalita odliatkov z hliníkovej zliatiny závisí od rýchlosti stúpania taveniny v dutine odlievacej formy. Táto rýchlosť musí byť dostatočná na to, aby zaručila plnenie tenkých častí odliatkov v podmienkach zvýšeného odvodu tepla a zároveň nespôsobila nedostatočné plnenie v dôsledku neúplného uvoľnenia vzduchu a plynov ventilačnými kanálmi a ziskov, turbulencií a tryskania taveniny počas prechod z úzkych úsekov na široké. Predpokladá sa, že rýchlosť stúpania kovu v dutine formy pri odlievaní do kokily je o niečo vyššia ako pri odlievaní do pieskových foriem. Minimálna povolená rýchlosť zdvíhania sa vypočíta podľa vzorcov A. A. Lebedeva a N. M. Galdina (pozri časť 5.1 „Odlievanie do piesku“).

Na získanie hustých odliatkov dochádza k riadenému tuhnutiu, ako pri liatí do piesku, správnym umiestnením odliatku vo forme a nastavením odvodu tepla. V hornej časti formy sú spravidla umiestnené masívne (hrubé) odlievacie jednotky. To umožňuje kompenzovať zníženie ich objemu pri tuhnutí priamo zo ziskov inštalovaných nad nimi. Regulácia intenzity odvodu tepla za účelom vytvorenia smerového tuhnutia sa vykonáva chladením alebo izoláciou rôznych častí odlievacej formy. Na lokálne zvýšenie odvodu tepla sa široko používajú vložky vyrobené z teplovodivej medi, ktoré zväčšujú chladiacu plochu kokily vďaka rebrám a zabezpečujú lokálne chladenie kokíl stlačeným vzduchom alebo vodou. Na zníženie intenzity odvodu tepla sa na pracovnú plochu kokily nanáša vrstva farby s hrúbkou 0,1–0,5 mm. Na tento účel sa na povrch vtokových kanálov nanesie vrstva farby s hrúbkou 1-1,5 mm a zisky. Spomalenie ochladzovania kovu vo forme je možné dosiahnuť aj lokálnym zhrubnutím stien formy, použitím rôznych náterov s nízkou tepelnou vodivosťou a izoláciou formy azbestovými nálepkami. Lakovanie pracovnej plochy kokily zlepšuje vzhľad odliatkov, pomáha eliminovať plynové bubliny na ich povrchu a zvyšuje odolnosť kokíl. Pred lakovaním sa kokily zohrejú na 100-120 °C. Príliš vysoká teplota ohrevu je nežiaduca, pretože to znižuje rýchlosť tuhnutia odliatkov a dobu trvania Konečný termín chladiaca služba. Ohrev znižuje teplotný rozdiel medzi odliatkom a formou a rozťažnosť formy v dôsledku jej zahrievania odlievaným kovom. V dôsledku toho sa znížia ťahové napätia v odliatku, ktoré spôsobujú praskliny. Samotné zahrievanie formy však na elimináciu možnosti prasklín nestačí. Je potrebné včas vybrať odliatok z formy. Odliatok by sa mal z formy vybrať pred okamihom, keď sa jeho teplota vyrovná teplote formy a napätie zmršťovania dosiahne najväčšiu hodnotu. Obyčajne sa odliatok odstraňuje v momente, keď je taký pevný, že sa s ním dá pohybovať bez zničenia (450-500°C). V tomto bode vtokový systém ešte nenadobudol dostatočnú pevnosť a je zničený ľahkými nárazmi. Doba držania odliatku vo forme je určená rýchlosťou tuhnutia a závisí od teploty kovu, teploty formy a rýchlosti odlievania.

Na odstránenie priľnavosti kovov, zvýšenie životnosti a uľahčenie odstraňovania sa kovové tyče počas prevádzky premazávajú. Najbežnejším mazivom je vodno-grafitová suspenzia (3-5% grafitu).

Časti foriem, ktoré tvoria vonkajšie obrysy odliatkov, sú vyrobené zo sivej farby liatina. Hrúbka steny foriem sa určuje v závislosti od hrúbky steny odliatkov v súlade s odporúčaniami GOST 16237-70. Vnútorné dutiny v odliatkoch sú vyrobené z kovu (oceľ) a pieskových tyčí. Pieskové tyče sa používajú na vytváranie zložitých dutín, ktoré nie je možné vyrobiť pomocou kovových tyčí. Na uľahčenie vyberania odliatkov z foriem musia mať vonkajšie povrchy odliatkov sklon odliatkov 30" až 3° smerom ku konektoru. Vnútorné povrchy odliatkov vyrobených z kovových tyčí musia mať sklon minimálne 6°. Pri odliatkoch nie sú povolené ostré prechody z hrubých častí na tenké. Polomery zakrivenia musia byť minimálne 3 mm. Vyrábajú sa otvory s priemerom väčším ako 8 mm pre malé odliatky, 10 mm pre stredné a 12 mm pre veľké s tyčami.Optimálny pomer hĺbky otvoru k jeho priemeru je 0,7-1.

Vzduch a plyny sa odvádzajú z dutiny formy pomocou ventilačných kanálov umiestnených v deliacej rovine a zátok umiestnených v stenách v blízkosti hlbokých dutín.

V moderných zlievarniach sú kokily inštalované na jednopolohových alebo viacpolohových poloautomatických odlievacích strojoch, v ktorých je automatické zatváranie a otváranie kokily, montáž a vyberanie jadier, vyhadzovanie a vyberanie odliatku z formy. . K dispozícii je tiež automatické riadenie teploty ohrevu kokily. Plnenie kokíl na strojoch sa vykonáva pomocou dávkovačov.

Na zlepšenie plnenia tenkých dutín foriem a odstránenie vzduchu a plynov uvoľnených pri deštrukcii spojív sa formy evakuujú a plnia pod nízkym tlakom alebo pomocou odstredivej sily.

Squeeze casting

Squeeze casting je typ kokilového odlievania, určený na výrobu veľkorozmerných panelových odliatkov (2500x1400 mm) s hrúbkou steny 2-3 mm. Na tento účel sa používajú kovové polformy, ktoré sa montujú na špecializované odlievacie a lisovacie stroje s jednostranným alebo obojstranným nábehom polforiem. Charakteristickým znakom tohto spôsobu odlievania je nútené plnenie dutiny formy širokým prúdom taveniny, keď sa polovice formy približujú k sebe. Odlievacia forma neobsahuje prvky bežného vtokového systému. Údaje Touto metódou sa vyrábajú odliatky zo zliatin AL2, AL4, AL9, AL34, ktoré majú úzky kryštalizačný rozsah.

Rýchlosť ochladzovania taveniny je riadená aplikáciou tepelne izolačného povlaku rôznej hrúbky (0,05-1 mm) na pracovný povrch dutiny formy. Prehriatie zliatin pred liatím by nemalo presiahnuť 15-20°C nad teplotu likvidu. Trvanie priblíženia polovičných foriem je 5-3 s.

Nízkotlakové liatie

Nízkotlakové liatie je ďalšou variáciou tlakového liatia. Používa sa pri výrobe veľkorozmerných tenkostenných odliatkov zo zliatin hliníka s úzkym rozsahom kryštalizácie (AL2, AL4, AL9, AL34). Rovnako ako pri kokilovom odlievaní sú vonkajšie povrchy odliatkov vyrobené pomocou kovovej formy a vnútorné dutiny sú vyrobené z kovu alebo pieskových tyčí.

Na výrobu tyčí použite zmes pozostávajúcu z 55% kremenného piesku 1K016A; 13,5 % polotučný piesok P01; 27 % práškového kremeňa; 0,8% pektínové lepidlo; 3,2 % živice M a 0,5 % petroleja. Táto zmes nevytvára mechanické popáleniny. Plnenie foriem kovom sa uskutočňuje tlakom stlačeného, ​​vysušeného vzduchu (18–80 kPa), privádzaného na povrch taveniny v tégliku, zohriateho na 720–750 °C. Pod vplyvom tohto tlaku je tavenina vytláčaná z téglika do kovového drôtu a z neho do vtokového systému a ďalej do dutiny odlievacej formy. Výhodou nízkotlakového liatia je možnosť automatického riadenia rýchlosti stúpania kovu v dutine formy, čo umožňuje získať tenkostenné odliatky vyššej kvality ako pri odlievaní vplyvom gravitácie.

Kryštalizácia zliatin vo forme sa uskutočňuje pod tlakom 10–30 kPa pred vytvorením pevnej kovovej kôry a 50–80 kPa po vytvorení kôry.

Hustejšie odliatky z hliníkovej zliatiny sa vyrábajú nízkotlakovým protitlakovým liatím. Plnenie dutiny formy pri protitlakovom liatí sa uskutočňuje z dôvodu rozdielu tlaku v tégliku a vo forme (10-60 kPa). Kryštalizácia kovu vo forme sa uskutočňuje pod tlakom 0,4-0,5 MPa. Tým sa zabráni uvoľňovaniu vodíka rozpusteného v kove a tvorbe plynových pórov. Zvýšený tlak prispieva k lepšej výžive masívnych odlievacích jednotiek. Inak sa technológia protitlakového liatia nelíši od technológie nízkotlakového liatia.

Protitlakové liatie úspešne kombinuje výhody nízkotlakového liatia a tlakovej kryštalizácie.

Vstrekovanie

Vstrekovaním zo zliatin hliníka AL2, ALZ, AL1, ALO, AL11, AL13, AL22, AL28, AL32, AL34 sa vyrábajú odliatky komplexnej konfigurácie 1-3 tried presnosti s hrúbkami steny od 1 mm, odlievané otvory s hrúbkou priemer do 1,2 mm, liate vonkajšie a vnútorné závity s minimálnym stúpaním 1 mm a priemerom 6 mm. Čistota povrchu takýchto odliatkov zodpovedá triedam drsnosti 5–8. Výroba takýchto odliatkov prebieha na strojoch so studenými horizontálnymi alebo vertikálnymi lisovacími komorami, s merným lisovacím tlakom 30-70 MPa. Uprednostňujú sa stroje s horizontálnou lisovacou komorou.

Rozmery a hmotnosť odliatkov sú limitované možnosťami vstrekovacích lisov: objemom lisovacej komory, špecifickým lisovacím tlakom (p) a blokovacou silou (0). Priemetná plocha (F) odliatku, vtokových kanálov a lisovacej komory na pohyblivú dosku formy by nemala presiahnuť hodnoty stanovené vzorcom F = 0,85 0/r.

Optimálne hodnoty sklonu vonkajších plôch sú 45°; pre vnútorný 1°. Minimálny polomer oblúkov je 0,5-1 mm. Otvory s priemerom väčším ako 2,5 mm sa vyrábajú odlievaním. Odliatky zo zliatin hliníka sa spravidla opracujú iba pozdĺž dosadacích plôch. Prídavok na spracovanie je priradený s ohľadom na rozmery odliatku a pohybuje sa od 0,3 do 1 mm.

Na výrobu foriem sa používajú rôzne materiály. Časti foriem, ktoré prichádzajú do styku s tekutým kovom, sú vyrobené z ocele 3Х2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С, upevňovacie dosky a matricové klietky sú vyrobené z ocele 35, 45, 50, čapy, priechodky a vodiace stĺpiky - vyrobené z ocele U8A.

Prívod kovu do dutiny formy sa uskutočňuje pomocou vonkajších a vnútorných vtokových systémov. Podávače sa privádzajú do oblastí odliatku, ktoré sú predmetom obrábania. Ich hrúbka sa určuje v závislosti od hrúbky steny odliatku v mieste dodávky a špecifikovaného charakteru plnenia formy. Táto závislosť je určená pomerom hrúbky podávača k hrúbke steny odliatku. Hladké plnenie foriem bez turbulencií alebo zachytenia vzduchu nastáva, ak sa pomer blíži k jednotke. Pre odliatky s hrúbkou steny do 2 mm. podávače majú hrúbku 0,8 mm; s hrúbkou steny 3 mm. hrúbka podávačov je 1,2 mm; s hrúbkou steny 4-6 mm-2 mm.

Na prijatie prvej časti taveniny, obohatenej o vzduchové inklúzie, sú v blízkosti dutiny formy umiestnené špeciálne umývacie nádrže, ktorých objem môže dosiahnuť 20 - 40% objemu odliatku. Podložky sú spojené s dutinou formy kanálmi, ktorých hrúbka sa rovná hrúbke podávačov. Vzduch a plyn sa odvádzajú z dutiny formy cez špeciálne ventilačné kanály a medzery medzi tyčami (vyhadzovačmi) a matricou formy. Vetracie kanály sú vytvorené v rovine konektora na stacionárnej časti formy, ako aj pozdĺž pohyblivých tyčí a vyhadzovačov. Hĺbka ventilačných kanálov pri odlievaní hliníkových zliatin sa považuje za 0,05-0,15 mm a šírka je 10-30 mm, aby sa zlepšilo vetranie, formy dutín podložiek sú spojené s atmosférou tenkými kanálmi (0,2- 0,5 mm).

Hlavnými defektmi odliatkov získaných vstrekovaním sú vzduchová (plynová) subkortikálna pórovitosť spôsobená zachytením vzduchu pri vysokých rýchlostiach vstupu kovu do dutiny formy a zmršťovacia pórovitosť (alebo dutiny) v tepelných jednotkách. Na vznik týchto defektov majú veľký vplyv parametre technológie odlievania, rýchlosť lisovania, lisovací tlak a tepelné podmienky formy.

Rýchlosť lisovania určuje režim plnenia formy. Čím vyššia je rýchlosť lisovania, tým vyššia je rýchlosť pohybu taveniny cez vtokové kanály, tým vyššia je rýchlosť vstupu taveniny do dutiny formy. Vysoké lisovacie rýchlosti prispievajú k lepšiemu vyplneniu tenkých a pretiahnutých dutín. Zároveň spôsobujú, že kov zachytáva vzduch a vytvára subkortikálnu pórovitosť. Pri odlievaní hliníkových zliatin sa vysoké lisovacie rýchlosti využívajú len na výrobu zložitých tenkostenných odliatkov. Tlak má veľký vplyv na kvalitu odliatkov. Keď sa zvyšuje, hustota odliatkov sa zvyšuje.

Veľkosť lisovacieho tlaku je zvyčajne obmedzená veľkosťou blokovacej sily stroja, ktorá musí prekročiť tlak vyvíjaný kovom na pohyblivú matricu (pF). Preto sa miestne predlisovanie hrubostenných odliatkov, známe ako „Ashigai proces“, teší veľkému záujmu. Nízka rýchlosť vstupu kovu do dutiny foriem cez veľkopriestorové podávače a efektívne predlisovanie kryštalizačnej taveniny pomocou dvojitého piestu umožňuje získať hutné odliatky.

Kvalitu odliatkov výrazne ovplyvňuje aj teplota zliatiny a formy. Pri výrobe hrubostenných odliatkov jednoduchej konfigurácie sa tavenina odlieva pri teplote 20-30 °C pod teplotou likvidu. Tenkostenné odliatky vyžadujú použitie taveniny prehriatej nad teplotu likvidu o 10-15°C. Aby sa znížila veľkosť napätí pri zmrašťovaní a zabránilo sa tvorbe trhlín v odliatkoch, formy sa pred liatím zahrievajú. Odporúčajú sa nasledujúce teploty vykurovania:

Hrúbka steny odliatku, mm 1—2 2—3 3—5 5—8

Teplota vykurovania

formy, °C 250-280 200-250 160-200 120-160

Stabilita tepelného režimu je zabezpečená ohrevom (elektrickým) alebo chladením (vodou) foriem.

Na ochranu pracovnej plochy foriem pred lepením a erozívnymi účinkami taveniny, na zníženie trenia pri vyberaní jadier a na uľahčenie vyberania odliatkov sú formy mazané. Na tento účel sa používajú mastné (olej s grafitovým alebo hliníkovým práškom) alebo vodné (roztoky solí, vodné prípravky na báze koloidného grafitu) lubrikanty.

Hustota odliatkov z hliníkovej zliatiny sa výrazne zvyšuje pri odlievaní do vákuových foriem. K tomu sa forma vloží do utesneného puzdra, v ktorom sa vytvorí potrebné vákuum. Dobré výsledky možno dosiahnuť pomocou „kyslíkového procesu“. Na tento účel sa vzduch v dutine formy nahradí kyslíkom. Pri vysokých rýchlostiach vstupu kovu do dutiny formy, ktoré spôsobujú zachytenie kyslíka taveninou, sa v odliatkoch nevytvára podkôrová pórovitosť, pretože všetok zachytený kyslík sa spotrebuje na tvorbu jemne rozptýlených oxidov hliníka, ktoré výrazne neovplyvňujú mechanické vlastnosti odliatkov. Takéto odliatky môžu byť podrobené tepelnému spracovaniu.

V závislosti od technických požiadaviek môžu byť odliatky vyrobené z hliníkových zliatin podrobené rôznym druhom kontroly: röntgenová, gama detekcia defektov alebo ultrazvuk na zistenie vnútorných defektov; značky na určenie rozmerových odchýlok; luminiscenčné na detekciu povrchových trhlín; hydro- alebo pneumatické ovládanie na posúdenie tesnosti. Frekvencia uvedených druhov kontrol je stanovená technickými podmienkami alebo určená útvarom hlavného hutníka závodu. Zistené chyby, ak to umožňujú technické špecifikácie, sa odstránia zváraním alebo impregnáciou. Argonové oblúkové zváranie sa používa na zváranie podvýplní, dutín a uvoľnených trhlín. Pred zváraním sa chybná oblasť odreže tak, aby steny vybrania mali sklon 30 - 42°. Odliatky sa podrobia lokálnemu alebo všeobecnému ohrevu na 300-350C. Lokálne vykurovanie sa vykonáva kyslíkovo-acetylénovým plameňom, všeobecné vykurovanie sa vykonáva v komorových peciach. Zváranie sa vykonáva s rovnakými zliatinami, z ktorých sú vyrobené odliatky, pomocou nekonzumovateľnej volfrámovej elektródy s priemerom 2-6 mm pri spotreba argón 5-12 l/min. Zvárací prúd je zvyčajne 25-40 A na 1 mm priemeru elektródy.

Pórovitosť v odliatkoch sa eliminuje impregnáciou bakelitovým lakom, asfaltovým lakom, sušiacim olejom alebo tekutým sklom. Impregnácia sa vykonáva v špeciálnych kotloch pod tlakom 490-590 kPa s predbežným vystavením odliatkov v riedkej atmosfére (1,3-6,5 kPa). Teplota impregnačnej kvapaliny sa udržiava na 100 °C. Po impregnácii sa odliatky sušia pri 65-200°C, počas ktorých impregnačná kvapalina vytvrdne, a opätovne sa kontrolujú.

Hliník je

Aplikácia hliníka

Široko používaný ako stavebný materiál. Hlavnými výhodami hliníka v tejto kvalite sú ľahkosť, tvárnosť pre razenie, odolnosť proti korózii (na vzduchu je hliník okamžite pokrytý odolným filmom Al2O3, ktorý zabraňuje jeho ďalšej oxidácii), vysoká tepelná vodivosť a netoxicita jeho zlúčenín. Najmä vďaka týmto vlastnostiam je hliník mimoriadne obľúbený pri výrobe riadu, hliníkovej fólie v potravinárskom priemysle a na balenie.

Hlavnou nevýhodou hliníka ako konštrukčného materiálu je jeho nízka pevnosť, preto sa na jeho spevnenie zvyčajne leguje malým množstvom medi a horčíka (zliatina sa nazýva dural).

Elektrická vodivosť hliníka je len 1,7-krát menšia ako meď, zatiaľ čo hliník je približne 4-krát lacnejší na kilogram, ale kvôli svojej 3,3-krát nižšej hustote potrebuje na dosiahnutie rovnakého odporu približne 2-krát menšiu hmotnosť. Preto je široko používaný v elektrotechnike na výrobu drôtov, ich tienenie a dokonca aj v mikroelektronike na výrobu vodičov v čipoch. Nižšia elektrická vodivosť hliníka (37 1/ohm) v porovnaní s meďou (63 1/ohm) je kompenzovaná zväčšením prierezu hliníkových vodičov. Nevýhodou hliníka ako elektrického materiálu je prítomnosť silného oxidového filmu, ktorý sťažuje spájkovanie.

Vďaka svojmu komplexu vlastností je široko používaný vo vykurovacích zariadeniach.

Hliník a jeho zliatiny si zachovávajú pevnosť aj pri veľmi nízkych teplotách. Vďaka tomu je široko používaný v kryogénnej technológii.

Vysoká odrazivosť v kombinácii s nízkou cenou a jednoduchosťou nanášania robí z hliníka ideálny materiál na výrobu zrkadiel.

Pri výrobe stavebných materiálov ako plynotvorné činidlo.

Hliníkovanie dodáva oceli a iným zliatinám odolnosť voči korózii a tvorbe vodného kameňa, napríklad ventilom piestových spaľovacích motorov, lopatkám turbín, ropným plošinám, zariadeniam na výmenu tepla a tiež nahrádza galvanizáciu.

Na výrobu sírovodíka sa používa sulfid hlinitý.

Prebieha výskum s cieľom vyvinúť penový hliník ako obzvlášť pevný a ľahký materiál.

Ako zložka termitu, zmesi na aluminotermiu

Hliník sa používa na získavanie vzácnych kovov z ich oxidov alebo halogenidov.

Hliník je dôležitou súčasťou mnohých zliatin. Napríklad v hliníkových bronzoch sú hlavnými komponentmi meď a hliník. V horčíkových zliatinách sa ako prísada najčastejšie používa hliník. Na výrobu špirál v elektrických vykurovacích zariadeniach sa používa (spolu s inými zliatinami) fechral (Fe, Cr, Al).

hliníková káva" height="449" src="/pictures/investments/img920791_21_Klassicheskiy_italyanskiy_proizvoditel_kofe_iz_alyuminiya.jpg" title="21. Klasický taliansky výrobca hliníkovej kávy" width="376" />!}

Keď bol hliník veľmi drahý, vyrábali sa z neho rôzne šperky. Napoleon III tak objednal hliníkové gombíky a v roku 1889 dostal Dmitrij Ivanovič Mendelejev váhy s miskami zo zlata a hliníka. Móda pre nich okamžite prešla, keď sa objavili nové technológie (vývoj) na jeho výrobu, čo mnohokrát znížilo náklady. V súčasnosti sa hliník občas používa aj pri výrobe bižutérie.

.

Hliník a jeho zlúčeniny sa používajú ako vysoko účinná pohonná látka v raketových pohonných látkach s dvoma pohonnými hmotami a ako horľavá zložka pohonných látok pre rakety na tuhé palivo. Nasledujúce zlúčeniny hliníka majú najväčší praktický význam ako raketové palivo:

Práškový hliník ako palivo v pevných raketových pohonných látkach. Používa sa aj vo forme prášku a suspenzií v uhľovodíkoch.

Hydrid hlinitý.

Boritan hlinitý.

trimetylhliník.

trietylhliník.

Tripropylhliník.

Trietylhliník (zvyčajne spolu s trietylbórom) sa používa aj na chemické zapálenie (teda ako štartovacie palivo) v raketových motoroch, pretože sa samovoľne vznieti v plynnom kyslíku.

Pôsobí mierne toxicky, ale mnohé vo vode rozpustné anorganické zlúčeniny hliníka zostávajú dlhodobo v rozpustenom stave a prostredníctvom pitnej vody môžu škodlivo pôsobiť na človeka a teplokrvné živočíchy. Najtoxickejšie sú chloridy, dusičnany, acetáty, sírany atď.. Pre človeka majú nasledujúce dávky zlúčenín hliníka (mg/kg telesnej hmotnosti) toxický účinok pri požití:

octan hlinitý - 0,2-0,4;

hydroxid hlinitý - 3,7-7,3;

hliníkový kamenec - 2,9.

Ovplyvňuje predovšetkým nervový systém (hromadí sa v nervovom tkanive, čo vedie k závažným poruchám centrálneho nervového systému). Neurotoxicita hliníka sa však skúma už od polovice 60. rokov 20. storočia, keďže hromadeniu kovu v ľudskom tele bráni jeho eliminačný mechanizmus. Za normálnych podmienok sa môže močom vylúčiť až 15 mg prvku denne. V súlade s tým sa najväčší negatívny účinok pozoruje u ľudí s poruchou funkcie vylučovania obličiek.

Podľa niektorých biologických štúdií bol príjem hliníka v ľudskom tele považovaný za faktor rozvoja Alzheimerovej choroby, no tieto štúdie boli neskôr kritizované a záver o spojitosti jedného s druhým bol vyvrátený.

Geochemické vlastnosti hliníka sú určené jeho vysokou afinitou ku kyslíku (v minerály hliník je zahrnutý v kyslíkových oktaédroch a tetraédroch, konštantná valencia (3), nízka rozpustnosť väčšiny prírodných zlúčenín. Pri endogénnych procesoch pri tuhnutí magmy a vzniku vyvrelín sa hliník dostáva do kryštálovej mriežky živcov, sľudy a iných minerálov – hlinitokremičitanov. V biosfére je hliník slabým migrantom, v organizmoch a hydrosfére je ho málo. Vo vlhkom podnebí, kde rozkladajúce sa zvyšky bohatej vegetácie tvoria mnohé organické kyseliny, hliník migruje v pôdach a vodách vo forme organominerálnych koloidných zlúčenín; hliník je adsorbovaný koloidmi a ukladá sa v spodnej časti pôd. Väzba medzi hliníkom a kremíkom je čiastočne porušená a na niektorých miestach v trópoch vznikajú minerály - hydroxidy hliníka - boehmit, diaspóry, hydrargilit. Väčšina hliníka je súčasťou hlinitokremičitanov – kaolinitu, beidelitu a iných ílových minerálov. Slabá pohyblivosť určuje zvyškovú akumuláciu hliníka vo zvetrávacej kôre vlhkých trópov. V dôsledku toho vzniká eluviálny bauxit. V minulých geologických epochách sa bauxit hromadil aj v jazerách a pobrežných zónach morí v tropických oblastiach (napríklad sedimentárne bauxity v Kazachstane). V stepiach a púšťach, kde je málo živej hmoty a vody sú neutrálne a zásadité, hliník takmer nemigruje. Migrácia hliníka je najenergickejšia vo vulkanických oblastiach, kde sú pozorované vysoko kyslé riečne a podzemné vody bohaté na hliník. V miestach, kde sa miešajú kyslé vody s alkalickými morskými vodami (pri ústiach riek a iných), sa zráža hliník s tvorbou bauxitových usadenín.

Hliník je súčasťou tkanív zvierat a rastlín; V orgánoch cicavcov sa našlo od 10-3 do 10-5% hliníka (na surovej báze). Hliník sa hromadí v pečeni, pankrease a štítnej žľaze. V rastlinných produktoch sa obsah hliníka pohybuje od 4 mg na 1 kg sušiny (zemiaky) do 46 mg (žltá repa), v produktoch živočíšneho pôvodu - od 4 mg (med) do 72 mg na 1 kg sušiny ( ). V dennej ľudskej strave dosahuje obsah hliníka 35-40 mg. Známe sú organizmy, ktoré koncentrujú hliník, napríklad machy (Lycopodiaceae), ktoré obsahujú v popole až 5,3 % hliníka a mäkkýše (Helix a Lithorina), ktoré obsahujú v popole 0,2 – 0,8 % hliníka. Tvorením nerozpustných zlúčenín s fosfátmi hliník narúša výživu rastlín (absorpcia fosfátov koreňmi) a živočíchov (absorpcia fosfátov v črevách).

Hlavným kupujúcim je letectvo. Najviac zaťažované prvky lietadla (poťah, silová výstuž) sú vyrobené z duralu. A táto zliatina bola vzatá do vesmíru. A dokonca odišiel na Mesiac a vrátil sa na Zem. A stanice Luna, Venuša a Mars, ktoré vytvorili dizajnéri úradu, ktorý dlhé roky viedol Georgy Nikolaevič Babakin (1914-1971), sa nezaobišli bez hliníkových zliatin.

Zliatiny systémov hliník - mangán a hliník - horčík (AMts a AMg) sú hlavným materiálom pre trupy vysokorýchlostných „rakiet“ a „meteorov“ - krídlových lodí.

Ale hliníkové zliatiny sa používajú nielen vo vesmíre, letectve, námornej a riečnej doprave. Silné postavenie má hliník aj v pozemnej doprave. Nasledujúce údaje naznačujú široké využitie hliníka v automobilovom priemysle. V roku 1948 sa na jednu spotrebovalo 3,2 kg hliníka, v roku 1958 - 23,6, v roku 1968 - 71,4 a dnes tento údaj presahuje 100 kg. Hliník sa objavil aj v železničnej doprave. A superexpresná „Ruská trojka“ je z viac ako 50 % vyrobená z hliníkových zliatin.

V stavebníctve sa čoraz viac využíva hliník. Novostavby často využívajú pevné a ľahké nosníky, podlahy, stĺpy, zábradlia, ploty a prvky ventilačného systému zo zliatin na báze hliníka. V posledných rokoch sa hliníkové zliatiny používajú pri stavbe mnohých verejných budov a športových komplexov. Existujú pokusy použiť hliník ako strešný materiál. Takáto strecha sa nebojí nečistôt oxidu uhličitého, zlúčenín síry, zlúčenín dusíka a iných škodlivých nečistôt, ktoré výrazne zvyšujú atmosférickú koróziu strešného železa.

Ako odlievacie zliatiny sa používajú siluminy, zliatiny systému hliník-kremík. Takéto zliatiny majú dobrú tekutosť, poskytujú nízke zmrštenie a segregáciu (heterogenitu) v odliatkoch, čo umožňuje vyrábať diely najkomplexnejšej konfigurácie odlievaním, napríklad kryty motora, obežné kolesá čerpadiel, kryty nástrojov, bloky spaľovacích motorov, piesty. , hlavy valcov a plášte piestových motorov.

Bojovať za úpadok náklady zliatiny hliníka boli tiež úspešné. Napríklad silumin je 2-krát lacnejší ako hliník. Zvyčajne je to naopak - zliatiny sú drahšie (na získanie zliatiny musíte získať čistú základňu a potom ju zliať, aby ste získali zliatinu). V roku 1976 sovietski metalurgovia v hlinikárni Dnepropetrovsk zvládli tavenie siluminov priamo z hlinitokremičitanov.

Hliník je v elektrotechnike známy už dlho. Až donedávna sa však aplikácia hliníka obmedzovala na elektrické vedenia a v ojedinelých prípadoch aj na napájacie káble. V káblovom priemysle dominovala meď a viesť. Vodivé prvky konštrukcie kábla boli vyrobené z medi a kovový plášť bol vyrobený z viesť alebo zliatiny na báze olova. Po mnoho desaťročí (olovené plášte na ochranu káblových žíl boli prvýkrát navrhnuté v roku 1851) bol jediným kovovým materiálom pre plášte káblov. V tejto úlohe je vynikajúci, ale nie bez nedostatkov - vysoká hustota, nízka pevnosť a nedostatok; To sú len tie hlavné, ktoré prinútili ľudí hľadať iné kovy, ktoré dokážu adekvátne nahradiť olovo.

Ukázalo sa, že ide o hliník. Za začiatok jeho služby v tejto úlohe možno považovať rok 1939 a práce začali v roku 1928. Vážny posun vo využívaní hliníka v káblovej technike však nastal v roku 1948, kedy bola vyvinutá a zvládnutá technológia výroby hliníkových plášťov.

Meď bola tiež po mnoho desaťročí jediným kovom na výrobu vodičov s prúdom. Výskum materiálov, ktoré by mohli nahradiť meď, ukázal, že takýmto kovom by mal a môže byť hliník. Takže namiesto dvoch kovov s v podstate odlišným účelom vstúpil do káblovej technológie hliník.

Táto náhrada má množstvo výhod. Po prvé, možnosť použitia hliníkového plášťa ako nulového vodiča znamená výraznú úsporu kovu a zníženie hmotnosti. Po druhé, vyššia pevnosť. Po tretie, uľahčuje inštaláciu, znižuje náklady na dopravu, znižuje náklady na káble atď.

Hliníkové drôty sa používajú aj pre nadzemné elektrické vedenia. Vyrobiť ekvivalentnú náhradu si však vyžiadalo veľa úsilia a času. Bolo vyvinutých veľa možností a používajú sa na základe konkrétnej situácie. [Vyrábajú sa hliníkové drôty so zvýšenou pevnosťou a zvýšenou odolnosťou proti tečeniu, čo sa dosahuje legovaním horčíkom do 0,5%, kremíkom do 0,5%, železom do 0,45%, kalením a starnutím. Oceľovo-hliníkové drôty sa používajú najmä na zhotovovanie veľkých rozpätí tam, kde elektrické vedenia pretínajú rôzne prekážky. Ide o rozpätia viac ako 1500 m, napríklad pri prechode riek.

Hliník v prenosovej technike elektriny na veľké vzdialenosti sa používajú nielen ako vodivý materiál. Pred desiatimi a pol rokmi sa zliatiny na báze hliníka začali používať na výrobu nosičov prenosových vedení. Najprv boli postavené u nás krajina na Kaukaze. Sú približne 2,5-krát ľahšie ako oceľ a nevyžadujú ochranu proti korózii. Rovnaký kov tak nahradil železo, meď a olovo v elektrotechnike a technológii prenosu elektriny.

A toto, alebo takmer toto, bolo aj v iných oblastiach techniky. V ropnom, plynárenskom a chemickom priemysle sa dobre osvedčili nádrže, potrubia a iné montážne celky z hliníkových zliatin. Nahradili mnohé kovy a materiály odolné voči korózii, ako sú nádoby vyrobené zo zliatin železa a uhlíka, vo vnútri smaltované na skladovanie korozívnych kvapalín (prasklina vo vrstve smaltu tejto drahej konštrukcie by mohla viesť k stratám alebo dokonca nehodám).

Na výrobu fólie sa vo svete ročne spotrebuje viac ako 1 milión ton hliníka. Hrúbka fólie v závislosti od jej účelu sa pohybuje v rozmedzí 0,004-0,15 mm. Jeho aplikácia je mimoriadne rôznorodá. Používa sa na balenie rôznych potravinárskych a priemyselných produktov – čokolády, cukríkov, liekov, kozmetiky, fotografických produktov atď.

Fólia sa používa aj ako stavebný materiál. Existuje skupina plastov plnených plynom - voštinové plasty - bunkové materiály so systémom pravidelne sa opakujúcich buniek pravidelného geometrického tvaru, ktorých steny sú vyrobené z hliníkovej fólie.

Encyklopédia Brockhausa a Efrona

HLINÍK- (hlinitá) chemikália zn. AL; pri. V. = 27,12; poraziť V. = 2,6; t.t. asi 700°. Strieborne biely, mäkký, zvučný kov; v kombinácii s kyselinou kremičitou je hlavnou zložkou ílov, živca a sľudy; nachádza vo všetkých pôdach. Ide... ... Slovník cudzích slov ruského jazyka

HLINÍK- (symbol Al), striebristo-biely kov, prvok tretej skupiny periodickej tabuľky. Prvýkrát bol získaný v čistej forme v roku 1827. Najbežnejší kov v zemskej kôre; Jeho hlavným zdrojom je bauxitová ruda. Proces…… Vedecko-technický encyklopedický slovník

HLINÍK- HLINÍK, hliník (chemická značka A1, at. hmotnosť 27,1), najbežnejší kov na zemskom povrchu a po O a kremíku najdôležitejšia zložka zemskej kôry. A. sa v prírode vyskytuje najmä vo forme solí kyseliny kremičitej (silikátov);... ... Veľká lekárska encyklopédia

hliník- je modrobiely kov, ktorý je obzvlášť ľahký. Je veľmi ťažný a dá sa ľahko valcovať, ťahať, kovať, raziť a odlievať atď. Rovnako ako iné mäkké kovy, aj hliník sa veľmi dobre hodí... ... Oficiálna terminológia

hliník- (Hliník), Al, chemický prvok III. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 13, atómová hmotnosť 26,98154; ľahký kov, bod topenia 660 °C. Obsah v zemskej kôre je 8,8 % hmotnosti. Hliník a jeho zliatiny sa používajú ako konštrukčné materiály v... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

HLINÍK- HLINÍK, hliník man., chemický. alkalický íl, oxid hlinitý, íl; ako aj základ hrdze, železa; a spáliť meď. Hliníkový samec fosília podobná kamencu, hydratovaný síran hlinitý. Manžel Alunit. fosília veľmi blízko ... ... Dahlov vysvetľujúci slovník

hliník- (strieborný, svetlý, okrídlený) kovový Slovník ruských synoným. hliník podstatné meno, počet synoným: 8 hlina (2) ... Slovník synonym

HLINÍK- (lat. Hliník od alumen alum), Al, chemický prvok III. skupiny periodickej tabuľky, atómové číslo 13, atómová hmotnosť 26,98154. Strieborno-biely kov, ľahký (2,7 g/cm³), ťažný, s vysokou elektrickou vodivosťou, bod topenia 660.C.... ... Veľký encyklopedický slovník

hliník- Al (z lat. alumen názov kamenec, používaný v staroveku ako moridlo na farbenie a činenie * a. hliník; n. Hliník; f. hliník; i. aluminio), chemický. prvok skupiny III periodický. Mendelejevov systém, at. n. 13, o. m. 26,9815 ... Geologická encyklopédia

HLINÍK- HLINÍK, hliník, mnoho ďalších. nie, manžel (z latinského alumen alum). Strieborno-biely kujný ľahký kov. Ushakovov vysvetľujúci slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Ušakovov vysvetľujúci slovník

1. Neinteraguje s H2.

2. Ako aktívny kov reaguje s takmer všetkými nekovmi bez zahrievania, ak je odstránený oxidový film.

4Al + 302 → 2Al203

2Al + 3Cl2 -> 2AlCl3

Al + P → AlP

3. Reaguje s H2O:

Hliník je reaktívny kov s vysokou afinitou ku kyslíku. Na vzduchu sa pokryje ochranným filmom oxidu. Ak je film zničený, hliník aktívne interaguje s vodou.

2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2

4. So zriedenými kyselinami:

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H 2

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

S koncentrovanou HNO 3 a H 2 SO 4 nereaguje za normálnych podmienok, ale len pri zahriatí.

5. S alkáliami:

2Al + 2NaOH 2NaAl02 + 3H 2

Hliník tvorí komplexy s vodnými roztokmi zásad:

2Al + 2NaOH + 10 H20 = 2Na + - + 3H2

alebo Na,

Na3, Na2– hydroxoalumináty. Produkt závisí od koncentrácie alkálií.

4Al + 302 → 2Al203

Al 2 O 3 (oxid hlinitý) sa v prírode vyskytuje vo forme minerálu korundu (tvrdosťou blízky diamantu). Drahé kamene rubín a zafír sú tiež Al 2 O 3, farbené prímesami železa a chrómu

Oxid hlinitý- amfotérny. Keď sa taví s alkáliami, získajú sa soli kyseliny metahlinitej HAl02. Napríklad:

Reaguje aj s kyselinami

Biely želatínový sediment hydroxid hlinitý rozpúšťa sa v kyselinách

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3 H20,

a v nadbytku alkalických roztokov vykazuje amfoteritu

Al(OH)3 + NaOH + 2H20 = Na

Pri fúzii s alkáliami tvorí hydroxid hlinitý soli meta-hliníkových alebo orto-hlinitých kyselín

Al(OH)3Al203 + H20

Soli hliníka sú vysoko hydrolyzované. Hliníkové soli a slabé kyseliny sa premieňajú na zásadité soli alebo podliehajú úplnej hydrolýze:

AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl

Al +3 + HOH ↔ AlOH +2 + H + pH>7 sa vyskytuje v štádiu I, ale pri zahrievaní sa môže vyskytnúť aj v štádiu II.

AlOHCl 2 + HOH ↔ Al(OH) 2 Cl + HCl

AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +

Počas varu môže nastať aj štádium III

Al(OH)2Cl + HOH ↔ Al(OH)3 + HCl

Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +

Soli hliníka sú vysoko rozpustné.

AlCl 3 - chlorid hlinitý je katalyzátor pri rafinácii ropy a rôznych organických syntézach.

Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O - síran hlinitý sa používa na čistenie vody od koloidných častíc zachytených Al (OH) 3 vznikajúcich pri hydrolýze a redukcii tvrdosti

Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 = Al(OH) 3 + CO 2 + CaS04 ↓

V kožiarskom priemysle slúži ako moridlo na drobenie bavlnených tkanín - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - síran hlinitodraselný (draselný kamenec).

Hlavným využitím hliníka je výroba zliatin na jeho báze. Dural je zliatina hliníka, medi, horčíka a mangánu.

Silumín – hliník a kremík.

Ich hlavnou výhodou je nízka hustota a uspokojivá odolnosť voči atmosférickej korózii. Trupy umelých satelitov Zeme a kozmických lodí sú vyrobené z hliníkových zliatin.

Hliník sa používa ako redukčné činidlo pri tavení kovov (aluminotermia)

Cr203 + 2 Alt = 2Cr + Al203.

Používa sa aj na termitové zváranie kovových výrobkov (zmes hliníka a oxidu železa Fe 3 O 4) nazývané termit dáva teplotu okolo 3000°C.

Fyzikálne vlastnosti hliníka

Hliník je mäkký, ľahký, strieborno-biely kov s vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou. Teplota topenia 660 °C.

Z hľadiska množstva v zemskej kôre je hliník na 3. mieste po kyslíku a kremíku medzi všetkými atómami a na 1. mieste medzi kovmi.

Medzi výhody hliníka a jeho zliatin patrí nízka hustota (2,7 g/cm3), relatívne vysoké pevnostné charakteristiky, dobrá tepelná a elektrická vodivosť, spracovateľnosť a vysoká odolnosť proti korózii. Kombinácia týchto vlastností nám umožňuje zaradiť hliník medzi najvýznamnejšie technické materiály.

Hliník a jeho zliatiny sa podľa spôsobu výroby delia na tvárnené, podrobené tlakovému spracovaniu a zlievarenské, používané vo forme tvarových odliatkov; o použití tepelného spracovania - na tých, ktoré nie sú tepelne tvrdené a ktoré sú tepelne tvrdené, ako aj na legujúcich systémoch.

Potvrdenie

Hliník prvýkrát vyrobil Hans Oersted v roku 1825. Moderný spôsob výroby nezávisle od seba vyvinuli Američan Charles Hall a Francúz Paul Héroult. Spočíva v rozpustení oxidu hlinitého Al2O3 v tavenine kryolitu Na3AlF6 s následnou elektrolýzou pomocou grafitových elektród. Tento spôsob výroby vyžaduje veľa elektriny, a preto sa stal populárnym až v 20. storočí.

Aplikácia

Hliník je široko používaný ako Stavebný Materiál. Hlavnými výhodami hliníka v tejto kvalite sú ľahkosť, tvárnosť pre razenie, odolnosť proti korózii (na vzduchu je hliník okamžite pokrytý odolným filmom Al2O3, ktorý zabraňuje jeho ďalšej oxidácii), vysoká tepelná vodivosť a netoxicita jeho zlúčenín. Najmä vďaka týmto vlastnostiam je hliník mimoriadne obľúbený pri výrobe riadu, hliníkovej fólie v potravinárskom priemysle a na balenie.

Hlavnou nevýhodou hliníka ako konštrukčného materiálu je jeho nízka pevnosť, preto býva legovaný malým množstvom medi a horčíka (zliatina sa nazýva dural).

Elektrická vodivosť hliníka je porovnateľná s meďou, zatiaľ čo hliník je lacnejší. Preto je široko používaný v elektrotechnike na výrobu drôtov, ich tienenie a dokonca aj v mikroelektronike na výrobu vodičov v čipoch. Je pravda, že hliník ako elektrický materiál má nepríjemnú vlastnosť - kvôli silnému oxidovému filmu je ťažké ho spájkovať.

Vďaka svojim komplexným vlastnostiam je široko používaný v tepelných zariadeniach.

Zavedenie hliníkových zliatin do stavebníctva znižuje spotrebu kovu, zvyšuje odolnosť a spoľahlivosť konštrukcií pri prevádzke v extrémnych podmienkach (nízka teplota, zemetrasenie atď.).

Hliník je široko používaný v rôznych druhoch dopravy. V súčasnej fáze vývoja letectva sú hliníkové zliatiny hlavnými konštrukčnými materiálmi v konštrukcii lietadiel. Hliník a jeho zliatiny sa čoraz viac využívajú pri stavbe lodí. Zliatiny hliníka sa používajú na výrobu lodných trupov, palubných nadstavieb, komunikácií a rôznych typov lodných zariadení.

Prebieha výskum s cieľom vyvinúť penový hliník ako obzvlášť pevný a ľahký materiál.

Vzácny hliník

V súčasnosti je hliník jedným z najobľúbenejších a najpoužívanejších kovov. Od svojho objavenia v polovici 19. storočia je považovaný za jeden z najcennejších vďaka svojim úžasným vlastnostiam: biely ako striebro, ľahký a neovplyvnený prostredím. Jeho cena bola vyššia ako cena zlata. Nie je prekvapujúce, že hliník sa primárne používa pri výrobe šperkov a drahých dekoratívnych prvkov.

Na Svetovej výstave v Paríži v roku 1855 bol hlavnou atrakciou hliník. Výrobky z hliníka boli umiestnené vo vitríne vedľa diamantov francúzskej koruny. Postupne vznikla určitá móda pre hliník. Bol považovaný za ušľachtilý, málo prebádaný kov, používaný výlučne na vytváranie umeleckých diel.

Hliník najčastejšie používali klenotníci. Špeciálnou povrchovou úpravou dosiahli klenotníci najsvetlejšiu farbu kovu, preto sa často prirovnávala k striebru. Hliník mal ale v porovnaní so striebrom jemnejší lesk, vďaka čomu si ho klenotníci ešte viac obľúbili.

Pretože chemické a fyzikálne vlastnosti hliníka Spočiatku boli slabo študované, samotní klenotníci vynašli nové techniky na ich spracovanie. Hliník je technicky ľahko spracovateľný, tento mäkký kov vám umožňuje vytvárať odtlačky akýchkoľvek vzorov, aplikovať vzory a vytvárať požadovaný tvar produktu. Hliník bol pokovený zlatom, leštený a upravený do matných odtieňov.

Ale postupom času začal hliník klesať na cene. Ak v rokoch 1854-1856 stála cena jedného kilogramu hliníka 3 000 starých frankov, tak v polovici 60. rokov 19. storočia sa na kilogram tohto kovu dávalo asi sto starých frankov. Následne kvôli nízkej cene hliník vyšiel z módy.

V súčasnosti sú úplne prvé hliníkové výrobky veľmi zriedkavé. Väčšina z nich neprežila znehodnotenie kovu a nahradilo ich striebro, zlato a iné drahé kovy a zliatiny. V poslednom období je o hliník opäť medzi odborníkmi zvýšený záujem. Tento kov bol predmetom samostatnej výstavy, ktorú v roku 2000 zorganizovalo Carnegie Museum v Pittsburghu. Nachádza sa vo Francúzsku Ústav histórie hliníka, ktorý konkrétne skúma prvé šperky vyrobené z tohto kovu.

V Sovietskom zväze sa z hliníka vyrábali kuchynské spotrebiče, varné kanvice atď. A nielen to. Prvý sovietsky satelit bol vyrobený z hliníkovej zliatiny. Ďalším spotrebiteľom hliníka je elektrotechnický priemysel: vyrábajú sa z neho vodiče pre vysokonapäťové prenosové vedenia, vinutia motorov a transformátorov, káble, pätice lámp, kondenzátory a mnoho ďalších produktov. Okrem toho sa hliníkový prášok používa vo výbušninách a pevných palivách pre rakety, pričom využíva svoju schopnosť rýchleho vznietenia: ak by hliník nebol pokrytý tenkým oxidovým filmom, mohol by na vzduchu vzplanúť.

Najnovším vynálezom je penový hliník, tzv. „kovovej peny“, ktorej sa predpovedá veľká budúcnosť.

Hliník je strieborno-biely kov, ktorý má vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť. (Tepelná vodivosť hliníka je 1,8-krát väčšia ako u medi a 9-krát väčšia ako u nehrdzavejúcej ocele.) Má nízku hustotu - približne trikrát menšiu ako železo, meď a zinok. A predsa je to veľmi odolný kov.

Tri elektróny z vonkajšieho obalu atómu hliníka sú delokalizované v celej kryštálovej mriežke hliníkového kovu. Táto mriežka má plošne centrovanú kubickú štruktúru, podobnú mriežke cínu a zlata (pozri časť 3.2). Preto má hliník dobrú kujnosť.

Chemické vlastnosti

Hliník tvorí iónové a kovalentné zlúčeniny. Vyznačuje sa vysokou ionizačnou energiou (tabuľka 15.1). Hustota náboja (pomer náboja k polomeru) pre ión je veľmi vysoká v porovnaní s katiónmi iných kovov rovnakého obdobia (pozri tabuľku 15.2).

Ryža. 15.2. Hydratovaný ión hliníka.

Tabuľka 15.2. Pomer náboja k polomeru katiónov

Pretože ión má vysokú hustotu náboja, má veľkú polarizačnú silu. To vysvetľuje, prečo sa izolovaný ión nachádza len vo veľmi malom počte zlúčenín, ako je bezvodý fluorid hlinitý a oxid hlinitý, a dokonca aj tieto zlúčeniny vykazujú výrazný kovalentný charakter. Vo vodnom roztoku ión polarizuje molekuly vody, ktoré následne hydratujú katión (pozri obr. 15.2). Táto hydratácia sa vyznačuje veľkou exotermnosťou:

Štandardný redox potenciál hliníka je - 1,66 V:

Preto je hliník umiestnený dosť vysoko v elektrochemickom rade prvkov (pozri časť 10.5). To naznačuje, že hliník by mal ľahko reagovať s kyslíkom a zriedenými minerálnymi kyselinami. Keď však hliník reaguje s kyslíkom, na jeho povrchu sa vytvorí tenká neporézna vrstva oxidu. Táto vrstva chráni hliník pred ďalšou interakciou s prostredím. Oxidovú vrstvu možno z povrchu hliníka odstrániť trením ortuťou. Hliník je potom schopný priamo sa spájať s kyslíkom a inými nekovmi, ako je síra a dusík. Interakcia s kyslíkom vedie k reakcii

Eloxovanie. Hliník a ľahké hliníkové zliatiny môžu byť ďalej chránené zhrubnutím vrstvy prírodného oxidu prostredníctvom procesu nazývaného eloxovanie. V tomto procese sa hliníkový predmet umiestni ako anóda do elektrolytického článku, kde sa ako elektrolyt používa kyselina chrómová alebo kyselina sírová.

Hliník reaguje s horúcou zriedenou kyselinou chlorovodíkovou a sírovou za vzniku vodíka:

Táto reakcia je spočiatku pomalá kvôli prítomnosti oxidovej vrstvy. Keď sa však odstráni, reakcia sa stáva intenzívnejšou.

Koncentrovaná a zriedená kyselina dusičná, ako aj koncentrovaná kyselina sírová robia hliník pasívnym. To znamená, že nereaguje s uvedenými kyselinami. Táto pasivita sa vysvetľuje tvorbou tenkej vrstvy oxidu na povrchu hliníka.

Roztoky hydroxidu sodného a iných zásad reagujú s hliníkom za vzniku tetrahydroxoaluminátových (III) iónov a vodíka:

Ak je vrstva oxidu z povrchu odstránená, hliník môže pôsobiť ako redukčné činidlo pri redoxných reakciách (pozri časť 10.2). Vytláča kovy nachádzajúce sa pod ním v elektrochemickom rade z ich roztokov. Napríklad

Jasným príkladom redukčnej schopnosti hliníka je aluminotermická reakcia. Toto je názov reakcie medzi práškovým hliníkom a

oxid V laboratórnych podmienkach sa zvyčajne iniciuje pomocou horčíkového pásika ako zapaľovača. Táto reakcia prebieha veľmi prudko a uvoľňuje množstvo energie, ktoré je dostatočné na roztavenie výsledného železa:

Aluminotermická reakcia sa používa na uskutočnenie aluminotermického zvárania; napríklad koľajnice sú spojené týmto spôsobom.

Oxid hlinitý Oxid hlinitý, alebo ako sa často nazýva oxid hlinitý, je zlúčenina, ktorá má iónové aj kovalentné vlastnosti. Má teplotu topenia a po roztavení je elektrolytom. Z tohto dôvodu sa často považuje za iónovú zlúčeninu. Avšak v pevnom stave má oxid hlinitý rámcovú kryštalickú štruktúru.

korund. Bezvodé formy oxidu hlinitého vznikajú v prírodných podmienkach minerálmi zo skupiny korundu. Korund je veľmi tvrdá kryštalická forma oxidu hlinitého. Používa sa ako brúsny materiál, keďže svojou tvrdosťou je na druhom mieste za diamantom. Veľké a priehľadné, často farebné, korundové kryštály sú cenené ako drahé kamene. Čistý korund je bezfarebný, ale prítomnosť malých množstiev nečistôt z oxidov kovov dáva drahému korundu jeho charakteristickú farbu. Napríklad farba rubínu je spôsobená prítomnosťou iónov v korunde a farba zafírov je spôsobená prítomnosťou iónov kobaltu. Fialová farba ametystu je spôsobená prítomnosťou mangánových nečistôt v ňom. Spojením oxidu hlinitého s oxidmi rôznych kovov je možné získať umelé drahokamy (pozri tiež tabuľky 14.6 a 14.7).

Oxid hlinitý je nerozpustný vo vode a má amfotérne vlastnosti, reaguje so zriedenými kyselinami aj so zriedenými zásadami. Reakcia s kyselinami je opísaná všeobecnou rovnicou:

Reakcia s alkáliami vedie k tvorbe iónov:

Halogenidy hliníka. Štruktúra a chemická väzba v halogenidoch hliníka sú opísané v časti. 16.2.

Chlorid hlinitý možno vyrobiť prechodom suchého chlóru alebo suchého chlorovodíka cez zahriaty hliník. Napríklad

S výnimkou fluoridu hlinitého sú všetky ostatné halogenidy hliníka hydrolyzované vodou:

Z tohto dôvodu halogenidy hliníka pri kontakte s vlhkým vzduchom „dymia“.

Ióny hliníka. Už vyššie sme naznačili, že ión je hydratovaný vo vode. Keď sa soli hliníka rozpustia vo vode, vytvorí sa nasledujúca rovnováha:

V tejto reakcii voda pôsobí ako zásada, pretože prijíma protón, a hydratovaný ión hliníka pôsobí ako kyselina, pretože daruje protón. Z tohto dôvodu majú soli hliníka kyslé vlastnosti. Ak v

V zemskej kôre je veľa hliníka: 8,6 % hmotnosti. Je na prvom mieste medzi všetkými kovmi a na treťom mieste medzi ostatnými prvkami (po kyslíku a kremíku). Hliníka je dvakrát toľko ako železa a 350-krát viac ako medi, zinku, chrómu, cínu a olova dohromady! Ako napísal pred viac ako 100 rokmi vo svojej klasickej učebnici Základy chémie D.I. Mendelejev, zo všetkých kovov je „hliník v prírode najbežnejší; Stačí zdôrazniť, že je súčasťou hliny, aby bolo jasné univerzálne rozloženie hliníka v zemskej kôre. Hliník alebo kamencový kov (alumen) sa tiež nazýva íl, pretože sa nachádza v hline.“

Najdôležitejším minerálom hliníka je bauxit, zmes zásaditého oxidu AlO(OH) a hydroxidu Al(OH) 3. Najväčšie ložiská bauxitu sa nachádzajú v Austrálii, Brazílii, Guinei a na Jamajke; priemyselná výroba sa vykonáva aj v iných krajinách. Alunit (kameň kamenca) (Na,K) 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 ·4Al(OH) 3 a nefelín (Na,K) 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO 2 sú tiež bohaté na hliník. Celkovo je známych viac ako 250 minerálov, ktoré obsahujú hliník; väčšina z nich sú hlinitokremičitany, z ktorých sa tvorí hlavne zemská kôra. Pri zvetrávaní vzniká hlina, ktorej základom je minerál kaolinit Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O. Nečistoty železa zvyčajne farbia hlinu do hneda, ale existuje aj biely íl – kaolín, ktorý sa používa na výrobu porcelánové a kameninové výrobky.

Občas sa nájde výnimočne tvrdý (po diamante druhý) minerálny korund - kryštalický oxid Al 2 O 3, často zafarbený nečistotami v rôznych farbách. Jeho modrá odroda (prímes titánu a železa) sa nazýva zafír, červená (prímes chrómu) sa nazýva rubín. Rôzne nečistoty môžu zafarbiť aj takzvaný ušľachtilý korund do zelena, žltej, oranžovej, fialovej a iných farieb a odtieňov.

Až donedávna sa verilo, že hliník ako vysoko aktívny kov sa nemôže v prírode vyskytovať vo voľnom stave, ale v roku 1978 bol v horninách Sibírskej plošiny objavený prírodný hliník - iba vo forme vláknitých kryštálov. 0,5 mm dlhé (s hrúbkou závitu niekoľko mikrometrov). Natívny hliník bol objavený aj v mesačnej pôde privezenej na Zem z oblastí morí krízy a hojnosti. Predpokladá sa, že kovový hliník môže byť vytvorený kondenzáciou z plynu. Je známe, že pri zahrievaní halogenidov hliníka - chlorid, bromid, fluorid - sa môžu s väčšou alebo menšou ľahkosťou odparovať (napríklad AlCl 3 sublimuje už pri 180 °C). Pri silnom zvýšení teploty sa halogenidy hliníka rozkladajú a prechádzajú do stavu s nižšou valenciou kovu, napríklad AlCl. Keď takáto zlúčenina kondenzuje pri znížení teploty a absencii kyslíka, dochádza v tuhej fáze k disproporcionačnej reakcii: časť atómov hliníka sa oxiduje a prechádza do obvyklého trojmocného stavu a časť sa redukuje. Monivalentný hliník možno redukovať iba na kov: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Tento predpoklad podporuje aj niťovitý tvar kryštálov natívneho hliníka. Kryštály tejto štruktúry sa zvyčajne tvoria v dôsledku rýchleho rastu z plynnej fázy. Je pravdepodobné, že mikroskopické hliníkové nugety v lunárnej pôde vznikli podobným spôsobom.

Názov hliník pochádza z latinského alumen (rod aluminis). Tak sa nazýval kamenec, podvojný síran draselno-hlinitý KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O), ktorý sa používal ako moridlo na farbenie látok. Latinský názov pravdepodobne pochádza z gréckeho „halme“ - soľanka, soľný roztok. Je zvláštne, že v Anglicku je hliník hliník a v USA je to hliník.

V mnohých populárnych knihách o chémii je legenda, že istý vynálezca, ktorého meno sa históriou nezachovalo, priniesol cisárovi Tiberiovi, ktorý vládol Rímu v rokoch 14–27 n. l., misku vyrobenú z kovu pripomínajúceho farbu striebra, ale ľahší. Tento dar stál majstra život: Tiberius nariadil jeho popravu a zničenie dielne, pretože sa bál, že nový kov by mohol znehodnotiť hodnotu striebra v cisárskej pokladnici.

Táto legenda je založená na príbehu Plínia staršieho, rímskeho spisovateľa a učenca, autora Prírodná história– encyklopédia prírodovedných poznatkov staroveku. Podľa Plínia bol nový kov získaný z „ílovej zeme“. Ale hlina obsahuje hliník.

Moderní autori si takmer vždy vyhradzujú, že celý tento príbeh nie je ničím iným ako krásnou rozprávkou. A to nie je prekvapujúce: hliník v horninách je mimoriadne pevne viazaný na kyslík a na jeho uvoľnenie je potrebné vynaložiť veľa energie. Nedávno sa však objavili nové údaje o základnej možnosti získania kovového hliníka v staroveku. Ako ukázala spektrálna analýza, dekorácie na hrobke čínskeho veliteľa Zhou-Zhu, ktorý zomrel na začiatku 3. storočia. AD, sú vyrobené zo zliatiny pozostávajúcej z 85% hliníka. Mohli starovekí ľudia získať voľný hliník? Všetky známe metódy (elektrolýza, redukcia kovovým sodíkom alebo draslíkom) sú automaticky eliminované. Dalo by sa v staroveku nájsť prírodný hliník, ako napríklad hrudky zlata, striebra a medi? To je tiež vylúčené: prírodný hliník je vzácny minerál, ktorý sa nachádza v zanedbateľných množstvách, takže starí remeselníci nemohli nájsť a zozbierať takéto nugety v požadovanom množstve.

Je však možné aj iné vysvetlenie Plíniovho príbehu. Hliník sa dá z rúd získať nielen pomocou elektriny a alkalických kovov. Od staroveku je dostupné a široko používané redukčné činidlo - uhlie, pomocou ktorého sa oxidy mnohých kovov pri zahrievaní redukujú na voľné kovy. Koncom 70. rokov sa nemeckí chemici rozhodli otestovať, či sa hliník dal v staroveku vyrábať redukciou uhlím. Zmes hliny s uhoľným práškom a kuchynskou soľou alebo potašom (uhličitan draselný) zohrievali v hlinenom tégliku do červeného tepla. Soľ sa získavala z morskej vody a potaš z popola rastlín, aby sa použili len tie látky a metódy, ktoré boli dostupné v staroveku. Po určitom čase vyplávala na povrch téglika troska s hliníkovými guličkami! Výťažnosť kovu bola malá, ale je možné, že práve týmto spôsobom mohli starovekí metalurgovia získať „kov 20. storočia“.

Vlastnosti hliníka.

Farba čistého hliníka pripomína striebro, je to veľmi ľahký kov: jeho hustota je len 2,7 g/cm 3 . Jedinými kovmi ľahšími ako hliník sú alkalické kovy a kovy alkalických zemín (okrem bária), berýlium a horčík. Hliník sa tiež ľahko topí - pri 600 ° C (tenký hliníkový drôt možno roztaviť na bežnom kuchynskom horáku), ale vrie iba pri 2452 ° C. Z hľadiska elektrickej vodivosti je hliník na 4. mieste, hneď za striebrom (ten je na prvom mieste), meď a zlato, čo má vzhľadom na lacnosť hliníka veľký praktický význam. Tepelná vodivosť kovov sa mení v rovnakom poradí. Vysokú tepelnú vodivosť hliníka si ľahko overíte ponorením hliníkovej lyžičky do horúceho čaju. A ešte jedna pozoruhodná vlastnosť tohto kovu: jeho hladký, lesklý povrch dokonale odráža svetlo: od 80 do 93 % vo viditeľnej oblasti spektra, v závislosti od vlnovej dĺžky. V ultrafialovej oblasti sa hliník v tomto ohľade nevyrovná a iba v červenej oblasti je o niečo horší ako striebro (v ultrafialovej oblasti má striebro veľmi nízku odrazivosť).

Čistý hliník je pomerne mäkký kov - takmer trikrát mäkší ako meď, takže aj pomerne hrubé hliníkové dosky a tyče sa dajú ľahko ohýbať, ale keď hliník tvorí zliatiny (je ich obrovské množstvo), jeho tvrdosť sa môže zdesaťnásobiť.

Charakteristický oxidačný stav hliníka je +3, ale kvôli prítomnosti nenaplnených 3 R- a 3 d-orbitály, atómy hliníka môžu vytvárať ďalšie väzby donor-akceptor. Preto je ión Al 3+ s malým polomerom veľmi náchylný na tvorbu komplexov, tvoriacich rôzne katiónové a aniónové komplexy: AlCl 4 –, AlF 6 3–, 3+, Al(OH) 4 –, Al(OH) 6 3–, AlH 4 – a mnohé ďalšie. Sú známe aj komplexy s organickými zlúčeninami.

Chemická aktivita hliníka je veľmi vysoká; v sérii elektródových potenciálov stojí bezprostredne za horčíkom. Na prvý pohľad sa takéto tvrdenie môže zdať zvláštne: hliníková panvica alebo lyžica je predsa na vzduchu celkom stabilná a vo vriacej vode sa nezrúti. Hliník na rozdiel od železa nehrdzavie. Ukazuje sa, že keď je kov vystavený vzduchu, je pokrytý bezfarebným, tenkým, ale odolným „brnením“ oxidu, ktorý chráni kov pred oxidáciou. Ak teda do plameňa horáka vložíte hrubý hliníkový drôt alebo platňu s hrúbkou 0,5–1 mm, kov sa roztopí, ale hliník netečie, pretože zostáva vo vrecku oxidu. Ak hliník zbavíte ochranného filmu alebo ho uvoľníte (napríklad ponorením do roztoku ortuťových solí), hliník okamžite odhalí svoju pravú podstatu: už pri izbovej teplote začne prudko reagovať s vodou a uvoľňuje vodík : 2Al + 6H20® 2Al(OH)3 + 3H2. Na vzduchu sa hliník zbavený ochranného filmu priamo pred našimi očami mení na sypký oxidový prášok: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Hliník je obzvlášť aktívny v jemne drvenom stave; Pri fúkaní do plameňa sa hliníkový prach okamžite spáli. Ak na keramickej platni zmiešate hliníkový prach s peroxidom sodným a kvapnete na zmes vodu, hliník sa tiež rozhorí a horí bielym plameňom.

Veľmi vysoká afinita hliníka ku kyslíku mu umožňuje „odoberať“ kyslík z oxidov množstva iných kovov a redukovať ich (aluminotermická metóda). Najznámejším príkladom je termitová zmes, ktorá pri spaľovaní uvoľňuje toľko tepla, že sa výsledné železo roztaví: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Túto reakciu objavil v roku 1856 N. N. Beketov. Týmto spôsobom je možné redukovať Fe203, CoO, NiO, MoO3, V205, Sn02, CuO a množstvo ďalších oxidov na kovy. Pri redukcii Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 hliníkom nestačí reakčné teplo na zahriatie reakčných produktov nad ich teplotu topenia.

Hliník sa ľahko rozpúšťa v zriedených minerálnych kyselinách za vzniku solí. Koncentrovaná kyselina dusičná, oxidujúca povrch hliníka, podporuje zhrubnutie a spevnenie oxidového filmu (tzv. pasiváciu kovu). Takto upravený hliník nereaguje ani s kyselinou chlorovodíkovou. Pomocou elektrochemickej anodickej oxidácie (eloxovania) možno na povrchu hliníka vytvoriť hrubý film, ktorý sa dá jednoducho natrieť rôznymi farbami.

Vytesňovaniu menej aktívnych kovov hliníkom z roztokov solí často bráni ochranný film na povrchu hliníka. Tento film je rýchlo zničený chloridom meďnatým, takže ľahko prebieha reakcia 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu, ktorá je sprevádzaná silným zahriatím. V silných alkalických roztokoch sa hliník ľahko rozpúšťa za uvoľňovania vodíka: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (vznikajú aj iné aniónové hydroxokomplexy). Amfotérny charakter zlúčenín hliníka sa prejavuje aj v ľahkom rozpúšťaní jeho čerstvo vyzrážaného oxidu a hydroxidu v zásadách. Kryštalický oxid (korund) je veľmi odolný voči kyselinám a zásadám. Pri tavení s alkáliami vznikajú bezvodé hlinitany: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Hlinitan horečnatý Mg(AlO 2) 2 je polodrahokam spinel, zvyčajne farbený nečistotami v širokej škále farieb .

Reakcia hliníka s halogénmi prebieha rýchlo. Ak sa do skúmavky s 1 ml brómu zavedie tenký hliníkový drôt, potom sa hliník po krátkom čase zapáli a horí jasným plameňom. Reakcia zmesi hliníkového a jódového prášku je iniciovaná kvapkou vody (voda s jódom vytvára kyselinu, ktorá ničí oxidový film), po ktorej sa objaví jasný plameň s oblakmi fialovej jódovej pary. Halogenidy hliníka vo vodných roztokoch majú kyslú reakciu v dôsledku hydrolýzy: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.

Reakcia hliníka s dusíkom nastáva iba nad 800 ° C za vzniku nitridu AlN, so sírou - pri 200 ° C (tvorí sa sulfid Al 2 S 3), s fosforom - pri 500 ° C (tvorí sa fosfid AlP). Pri pridávaní bóru do roztaveného hliníka vznikajú boridy zloženia AlB 2 a AlB 12 - žiaruvzdorné zlúčeniny odolné voči kyselinám. Hydrid (AlH) x (x = 1,2) vzniká len vo vákuu pri nízkych teplotách pri reakcii atómového vodíka s parami hliníka. AlH3 hydrid, stabilný v neprítomnosti vlhkosti pri teplote miestnosti, sa získa v roztoku bezvodého éteru: AlCl3 + LiH® AlH3 + 3LiCl. S nadbytkom LiH vzniká soli podobný lítiumalumíniumhydrid LiAlH 4 - veľmi silné redukčné činidlo používané v organických syntézach. Okamžite sa rozkladá vodou: LiAlH4 + 4H20® LiOH + Al(OH)3 + 4H2.

Výroba hliníka.

K zdokumentovanému objavu hliníka došlo v roku 1825. Prvýkrát tento kov získal dánsky fyzik Hans Christian Oersted, keď ho izoloval pôsobením amalgámu draselného na bezvodý chlorid hlinitý (získaný prechodom chlóru cez horúcu zmes oxidu hlinitého a uhlia ). Po oddestilovaní ortuti získal Oersted hliník, hoci bol kontaminovaný nečistotami. V roku 1827 nemecký chemik Friedrich Wöhler získal hliník v práškovej forme redukciou hexafluórhlinitanu draslíkom:

Na3AlF6 + 3K® Al + 3NaF + 3KF. Neskôr sa mu podarilo získať hliník vo forme lesklých kovových guľôčok. V roku 1854 francúzsky chemik Henri Etienne Saint-Clair Deville vyvinul prvý priemyselný spôsob výroby hliníka - redukciou taveniny tetrachlórhlinitanu sodíkom: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Hliník bol však naďalej mimoriadne vzácnym a drahým kovom; nebolo oveľa lacnejšie ako zlato a 1500-krát drahšie ako železo (teraz len trikrát). Zo zlata, hliníka a drahých kameňov vyrobili v 50. rokoch 19. storočia hrkálku pre syna francúzskeho cisára Napoleona III. Keď bol v roku 1855 na svetovej výstave v Paríži vystavený veľký ingot hliníka vyrobený novou metódou, pozeralo sa naň ako na šperk. Vrchná časť (v podobe pyramídy) Washingtonovho pamätníka v hlavnom meste USA bola vyrobená z vzácneho hliníka. Hliník vtedy nebol oveľa lacnejší ako striebro: v USA sa napríklad v roku 1856 predával za cenu 12 dolárov za libru (454 g), striebro za 15 dolárov.V 1. zväzku známej Brockhaus Encyclopedic Dictionary vydaný v roku 1890, Efron povedal, že „hliník sa stále používa predovšetkým na výrobu... luxusného tovaru“. V tom čase sa na celom svete ťažilo len 2,5 tony kovu ročne. Až koncom 19. storočia, keď bol vyvinutý elektrolytický spôsob výroby hliníka, jeho ročná produkcia začala dosahovať tisíce ton av 20. storočí. - milión ton. To premenilo hliník z polodrahého kovu na široko dostupný kov.

Moderný spôsob výroby hliníka objavil v roku 1886 mladý americký výskumník Charles Martin Hall. O chémiu sa začal zaujímať už v detstve. Keď našiel starú otcovu učebnicu chémie, začal ju usilovne študovať a robiť pokusy, raz dokonca dostal od matky pokarhanie za poškodenie obrusu. A o 10 rokov neskôr urobil výnimočný objav, ktorý ho preslávil po celom svete.

Ako študent vo veku 16 rokov Hall počul od svojho učiteľa F. F. Jewetta, že ak by niekto dokázal vyvinúť lacný spôsob výroby hliníka, nielenže by urobil veľkú službu ľudstvu, ale zarobil by aj obrovské bohatstvo. Jewett vedel, čo hovorí: predtým trénoval v Nemecku, spolupracoval s Wöhlerom a diskutoval s ním o problémoch výroby hliníka. Jewett si so sebou do Ameriky priniesol aj vzorku vzácneho kovu, ktorú ukázal svojim študentom. Hall zrazu verejne vyhlásil: "Dostanem tento kov!"

Pokračovalo šesť rokov tvrdej práce. Hall sa pokúšal získať hliník rôznymi metódami, no neúspešne. Nakoniec sa pokúsil extrahovať tento kov elektrolýzou. V tom čase ešte neexistovali elektrárne, prúd sa musel vyrábať pomocou veľkých domácich batérií z uhlia, zinku, kyseliny dusičnej a sírovej. Hall pracoval v stodole, kde si zriadil malé laboratórium. Pomohla mu jeho sestra Julia, ktorá sa veľmi zaujímala o pokusy svojho brata. Zachovala všetky jeho listy a pracovné denníky, ktoré umožňujú doslova deň čo deň sledovať históriu objavu. Tu je úryvok z jej spomienok:

„Charles mal vždy dobrú náladu a aj v tých najhorších dňoch sa dokázal zasmiať na osude nešťastných vynálezcov. V časoch zlyhania nachádzal útechu na našom starom klavíri. Vo svojom domácom laboratóriu pracoval dlhé hodiny bez prestávky; a keď mohol na chvíľu odísť z prostredia, ponáhľal sa cez náš dlhý dom, aby sa trochu pohral... Vedel som, že pri hre s takým šarmom a citom neustále myslí na svoju prácu. A hudba mu v tom pomohla.“

Najťažšie bolo vybrať elektrolyt a chrániť hliník pred oxidáciou. Po šiestich mesiacoch vyčerpávajúcej práce sa v tégliku konečne objavilo niekoľko malých strieborných guľôčok. Hall okamžite bežal za svojím bývalým učiteľom, aby mu povedal o svojom úspechu. "Pán profesor, mám to!" zvolal a natiahol ruku: v jeho dlani ležal tucet malých hliníkových guľôčok. Stalo sa tak 23. februára 1886. A presne o dva mesiace, 23. apríla toho istého roku, si Francúz Paul Héroux nechal patentovať podobný vynález, ktorý vyrobil nezávisle a takmer súčasne (zarážajúce sú aj dve ďalšie náhody: Hall aj Héroux sa narodili v roku 1863 a zomreli v roku 1914).

Teraz sú prvé hliníkové gule vyrobené Hallom uchovávané v American Aluminium Company v Pittsburghu ako národná pamiatka a na jeho vysokej škole je Hallov pamätník odliaty z hliníka. Jewett následne napísal: „Môj najdôležitejší objav bol objav človeka. Bol to Charles M. Hall, ktorý vo veku 21 rokov objavil metódu redukcie hliníka z rudy, a tak spravil z hliníka ten úžasný kov, ktorý je teraz široko používaný po celom svete.“ Jewettovo proroctvo sa naplnilo: Hall získal široké uznanie a stal sa čestným členom mnohých vedeckých spoločností. Jeho osobný život bol však neúspešný: nevesta sa nechcela vyrovnať s tým, že jej snúbenec trávi všetok čas v laboratóriu, a zrušila zásnuby. Hall našiel útechu v rodnej vysokej škole, kde pôsobil do konca života. Ako napísal Charlesov brat: „Vysoká škola bola jeho manželkou, deťmi a všetkým ostatným – celým jeho životom. Hall odkázal väčšinu svojho dedičstva vysokej škole – 5 miliónov dolárov Hall zomrel na leukémiu vo veku 51 rokov.

Hallova metóda umožnila vyrábať relatívne lacný hliník vo veľkom meradle pomocou elektriny. Ak sa od roku 1855 do roku 1890 získalo iba 200 ton hliníka, potom sa v priebehu nasledujúceho desaťročia Hallovou metódou získalo na celom svete už 28 000 ton tohto kovu! Do roku 1930 dosiahla celosvetová ročná produkcia hliníka 300 tisíc ton. Teraz sa ročne vyrobí viac ako 15 miliónov ton hliníka. V špeciálnych kúpeľoch pri teplote 960–970 °C sa podrobí roztoku oxidu hlinitého (technický Al 2 O 3) v roztavenom kryolite Na 3 AlF 6, ktorý sa čiastočne ťaží vo forme minerálu a čiastočne sa špeciálne syntetizuje. k elektrolýze. Tekutý hliník sa hromadí na dne vane (katódy), kyslík sa uvoľňuje na uhlíkových anódach, ktoré postupne horia. Pri nízkom napätí (asi 4,5 V) spotrebúvajú elektrolyzéry obrovské prúdy - až 250 000 A! Jeden elektrolyzér vyrobí asi tonu hliníka za deň. Výroba si vyžaduje veľa elektriny: na výrobu 1 tony kovu je potrebných 15 000 kilowatthodín elektriny. Toto množstvo elektriny spotrebuje veľký 150-bytový dom za celý mesiac. Výroba hliníka je nebezpečná pre životné prostredie, pretože atmosférický vzduch je znečistený prchavými zlúčeninami fluóru.

Aplikácia hliníka.

Dokonca aj D.I. Mendeleev napísal, že „kovový hliník, ktorý má veľkú ľahkosť a pevnosť a nízku variabilitu na vzduchu, je veľmi vhodný pre niektoré výrobky“. Hliník je jedným z najbežnejších a najlacnejších kovov. Je ťažké si bez nej predstaviť moderný život. Niet divu, že hliník je nazývaný kovom 20. storočia. Dobre sa hodí na spracovanie: kovanie, razenie, valcovanie, ťahanie, lisovanie. Čistý hliník je pomerne mäkký kov; Vyrábajú sa z neho elektrické vodiče, konštrukčné diely, potravinové fólie, kuchynské náčinie a „strieborné“ farby. Tento krásny a ľahký kov je široko používaný v stavebníctve a leteckej technike. Hliník veľmi dobre odráža svetlo. Preto sa používa na výrobu zrkadiel metódou nanášania kovov vo vákuu.

V letectve a strojárstve, pri výrobe stavebných konštrukcií sa používajú oveľa tvrdšie zliatiny hliníka. Jednou z najznámejších je zliatina hliníka s meďou a horčíkom (dural, alebo jednoducho „dural“; názov pochádza z nemeckého mesta Duren). Po vytvrdnutí získava táto zliatina špeciálnu tvrdosť a stáva sa približne 7-krát pevnejšou ako čistý hliník. Zároveň je takmer trikrát ľahší ako železo. Získava sa legovaním hliníka s malými prídavkami medi, horčíka, mangánu, kremíka a železa. Široko používané sú siluminy – odlievacie zliatiny hliníka a kremíka. Vyrábajú sa aj vysokopevnostné, kryogénne (mrazuvzdorné) a žiaruvzdorné zliatiny. Ochranné a dekoratívne nátery sa ľahko nanášajú na výrobky z hliníkových zliatin. Ľahkosť a pevnosť hliníkových zliatin sú užitočné najmä v leteckej technike. Napríklad rotory vrtuľníkov sú vyrobené zo zliatiny hliníka, horčíka a kremíka. Pomerne lacný hliníkový bronz (až 11% Al) má vysoké mechanické vlastnosti, je stabilný v morskej vode a dokonca aj v zriedenej kyseline chlorovodíkovej. Od roku 1926 do roku 1957 sa v ZSSR razili mince v nominálnych hodnotách 1, 2, 3 a 5 kopejok z hliníkového bronzu.

V súčasnosti sa štvrtina všetkého hliníka využíva na stavebné potreby, rovnaké množstvo spotrebuje dopravné strojárstvo, približne 17 % minie na obalové materiály a plechovky a 10 % na elektrotechniku.

Mnoho horľavých a výbušných zmesí obsahuje aj hliník. Alumotol, liata zmes trinitrotoluénu a hliníkového prášku, je jednou z najsilnejších priemyselných trhavín. Ammonal je výbušná látka pozostávajúca z dusičnanu amónneho, trinitrotoluénu a hliníkového prášku. Zápalné kompozície obsahujú hliník a oxidačné činidlo - dusičnan, chloristan. Pyrotechnické zmesi Zvezdochka obsahujú aj práškový hliník.

Zmes hliníkového prášku s oxidmi kovov (termit) sa používa na výrobu určitých kovov a zliatin, na zváranie koľajníc a v zápalnej munícii.

Hliník našiel praktické využitie aj ako raketové palivo. Na úplné spálenie 1 kg hliníka je potrebných takmer štyrikrát menej kyslíka ako na 1 kg petroleja. Okrem toho sa hliník môže oxidovať nielen voľným kyslíkom, ale aj kyslíkom viazaným, ktorý je súčasťou vody alebo oxidu uhličitého. Pri „horení“ hliníka vo vode sa na 1 kg výrobkov uvoľní 8800 kJ; to je 1,8-krát menej ako pri spaľovaní kovu v čistom kyslíku, ale 1,3-krát viac ako pri spaľovaní na vzduchu. To znamená, že namiesto nebezpečných a drahých zlúčenín možno ako okysličovadlo takéhoto paliva použiť jednoduchú vodu. Myšlienku použitia hliníka ako paliva navrhol už v roku 1924 domáci vedec a vynálezca F.A. Tsander. Podľa jeho plánu je možné ako dodatočné palivo použiť hliníkové prvky kozmickej lode. Tento odvážny projekt ešte nebol prakticky zrealizovaný, no väčšina v súčasnosti známych pevných raketových palív obsahuje kovový hliník vo forme jemného prášku. Pridanie 15% hliníka do paliva môže zvýšiť teplotu spaľovacích produktov o tisíc stupňov (z 2200 na 3200 K); Rýchlosť toku produktov spaľovania z dýzy motora sa tiež výrazne zvyšuje - hlavný energetický indikátor, ktorý určuje účinnosť raketového paliva. V tomto ohľade môžu hliníku konkurovať iba lítium, berýlium a horčík, ale všetky sú oveľa drahšie ako hliník.

Široko používané sú aj zlúčeniny hliníka. Oxid hlinitý je žiaruvzdorný a brúsny (šmirgľový) materiál, surovina na výrobu keramiky. Používa sa tiež na výrobu laserových materiálov, ložísk hodiniek a šperkových kameňov (umelé rubíny). Kalcinovaný oxid hlinitý je adsorbent na čistenie plynov a kvapalín a katalyzátor mnohých organických reakcií. Bezvodý chlorid hlinitý je katalyzátorom organickej syntézy (Friedel-Craftsova reakcia), východiskovým materiálom na výrobu vysoko čistého hliníka. Síran hlinitý sa používa na čistenie vody; pri reakcii s hydrogénuhličitanom vápenatým, ktorý obsahuje:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, tvorí oxido-hydroxidové vločky, ktoré usadzovaním zachytávajú a na povrchu aj sorbujú tie v suspendované nečistoty a dokonca aj mikroorganizmy vo vode. Okrem toho sa síran hlinitý používa ako moridlo na farbenie látok, opaľovanie kože, konzervovanie dreva a glejenie papiera. Hlinitan vápenatý je súčasťou cementových materiálov vrátane portlandského cementu. Ytriový hliníkový granát (YAG) YAlO 3 je laserový materiál. Nitrid hliníka je žiaruvzdorný materiál pre elektrické pece. Syntetické zeolity (patria medzi hlinitokremičitany) sú adsorbenty v chromatografii a katalyzátory. Organohlinité zlúčeniny (napríklad trietylhliník) sú súčasťou katalyzátorov Ziegler-Natta, ktoré sa používajú na syntézu polymérov vrátane vysokokvalitného syntetického kaučuku.

Iľja Leenson

Literatúra:

Tichonov V.N. Analytická chémia hliníka. M., "Veda", 1971
Populárna knižnica chemických prvkov. M., "Veda", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall a jeho Metal. J.Chem.Educ. 1986, roč. 63, č.7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall a Veľká hliníková revolúcia. J. Chem. Educ., 1987, zv. 64, č.8