L'alumini (Al) és un metall lleuger, de color blanc platejat, que es classifica com el tercer element més abundant a l'escorça terrestre, només per darrere de l'oxigen i el silici. Tanmateix, a causa de la seva alta reactivitat química, mai no es presenta de manera natural en la seva forma metàl·lica pura. En canvi, es troba en compostos, principalment dins del mineral de bauxita, una barreja d'òxids d'alumini hidratats com ara la gibbsita (Al(OH)₃), la boehmita (AlO(OH)₃) i la diàspora.
El procés de refinació en dues etapes
El viatge de la bauxita crua aalumini d'alta puresa implicados processos industrials diferents.
La primera fase és el procés Bayer, desenvolupat el 1888. La bauxita triturada es barreja amb una solució calenta d'hidròxid de sodi a pressió, dissolent els minerals que contenen alumini i deixant impureses com els òxids de ferro i la sílice. La solució d'aluminat de sodi resultant es filtra per eliminar el residu de fang vermell, s'hi sembra cristalls d'hidròxid d'alumini i es calcina a aproximadament 1.100 °C per produir alúmina blanca pura o òxid d'alumini (Al₂O₃). Més del 90% de l'alúmina mundial es produeix actualment mitjançant aquest mètode.
La segona fase és el procés Hall Héroult. L'alúmina té un punt de fusió superior a 2.000 °C, cosa que fa que l'electròlisi directa sigui poc pràctica. La solució rau en dissoldre Al₂O₃ en criolita fosa (Na₃AlF₆), cosa que redueix la temperatura de funcionament a uns 950~1.000 °C. A continuació, es fa passar un corrent elèctric a través de la mescla. L'alumini fos s'acumula a la part inferior (el càtode), mentre que l'oxigen es combina amb els ànodes de carboni per formar CO₂. Aquest mètode electrolític continua sent l'únic procés industrial per produir alumini primari, donant lloc a metall amb una puresa del 99,5~99,8%.
Quins elements conté l'alumini?
L'alumini pur en si mateix consisteix únicament en l'element Al, amb un nombre atòmic de 13 i un pes atòmic d'aproximadament 26,98 g/mol. L'alumini de puresa comercial (98,8–99,7% Al) conté petites traces de ferro i silici com a impureses naturals. Tanmateix, la majoriaaplicacions que depenen d'aliatges d'alumini, on s'afegeixen intencionadament elements específics per adaptar les propietats mecàniques.
Per a aplicacions estructurals, la sèrie 6000 (per exemple, 6061) utilitza magnesi i silici com a elements d'aliatge principals, normalment un 0,8~1,2% de Mg i un 0,400~0,8% de Si. Aquest aliatge ofereix un excel·lent equilibri entre resistència moderada, bona soldabilitat i maquinabilitat superior.
Per a demandes d'alta resistència, la sèrie 7000 (per exemple, 7075) incorpora zinc i coure com a principals elements d'aliatge, amb aproximadament un 5,16~0,1% de Zn i un 1,2~2,0% de Cu. El tremp T6 del 7075 ofereix gairebé el doble de resistència a la tracció que el 6061-T6, convertint-lo en el material preferit per a components aeroespacials i estructurals d'alt rendiment.
També hi ha traces de crom, manganès i titani presents habitualment en els aliatges comercials, i cadascun d'ells juga un paper en el refinament del gra i la resistència a la corrosió. Comprendre la composició elemental precisa de cada aliatge és essencial per seleccionar el material adequat per als requisits específics de mecanitzat o fabricació.
Data de publicació: 13 de maig de 2026