Aluminium merupakan logam yang paling banyak terdapat di dunia dan merupakan unsur ketiga paling biasa yang merangkumi 8% daripada kerak bumi. Kefleksibelan aluminium menjadikannya logam yang paling banyak digunakan selepas keluli.

Pengeluaran Aluminium

Aluminium diperoleh daripada mineral bauksit. Bauksit ditukar kepada aluminium oksida (alumina) melalui Proses Bayer. Alumina kemudiannya ditukar kepada logam aluminium menggunakan sel elektrolitik dan Proses Hall-Heroult.

Permintaan Aluminium Tahunan

Permintaan aluminium di seluruh dunia adalah sekitar 29 juta tan setahun. Kira-kira 22 juta tan adalah aluminium baharu dan 7 juta tan adalah skrap aluminium kitar semula. Penggunaan aluminium kitar semula adalah menarik dari segi ekonomi dan alam sekitar. Ia memerlukan 14,000 kWh untuk menghasilkan 1 tan aluminium baharu. Sebaliknya, hanya 5% daripadanya diperlukan untuk meleburkan semula dan mengitar semula satu tan aluminium. Tiada perbezaan kualiti antara aloi aluminium dara dan kitar semula.

Aplikasi Aluminium

Tulenaluminiumlembut, mulur, tahan kakisan dan mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi. Ia digunakan secara meluas untuk kabel kerajang dan konduktor, tetapi pengaloian dengan unsur lain adalah perlu untuk memberikan kekuatan yang lebih tinggi yang diperlukan untuk aplikasi lain. Aluminium adalah salah satu logam kejuruteraan paling ringan, mempunyai nisbah kekuatan kepada berat yang lebih baik daripada keluli.

Dengan menggunakan pelbagai kombinasi sifat-sifatnya yang berfaedah seperti kekuatan, ringan, rintangan kakisan, kebolehkitaran semula dan kebolehbentukan, aluminium digunakan dalam jumlah aplikasi yang semakin meningkat. Pelbagai produk ini terdiri daripada bahan struktur hinggalah kerajang pembungkusan nipis.

Penamaan Aloi

Aluminium paling biasa dialoi dengan kuprum, zink, magnesium, silikon, mangan dan litium. Penambahan kecil kromium, titanium, zirkonium, plumbum, bismut dan nikel juga dibuat dan besi sentiasa hadir dalam kuantiti yang kecil.

Terdapat lebih 300 aloi tempa dengan 50 daripadanya digunakan secara umum. Ia biasanya dikenal pasti melalui sistem empat angka yang berasal dari Amerika Syarikat dan kini diterima secara universal. Jadual 1 menerangkan sistem untuk aloi tempa. Aloi tuangan mempunyai sebutan yang serupa dan menggunakan sistem lima angka.

Jadual 1.Jawatan untuk aloi aluminium tempa.

Bagi aloi aluminium tempa tanpa aloi yang ditetapkan sebagai 1XXX, dua digit terakhir mewakili ketulenan logam tersebut. Ia bersamaan dengan dua digit terakhir selepas titik perpuluhan apabila ketulenan aluminium dinyatakan kepada 0.01 peratus terdekat. Digit kedua menunjukkan pengubahsuaian dalam had bendasing. Jika digit kedua ialah sifar, ia menunjukkan aluminium tanpa aloi yang mempunyai had bendasing semula jadi dan 1 hingga 9, menunjukkan bendasing individu atau unsur pengaloi.

Bagi kumpulan 2XXX hingga 8XXX, dua digit terakhir mengenal pasti aloi aluminium yang berbeza dalam kumpulan tersebut. Digit kedua menunjukkan pengubahsuaian aloi. Digit kedua sifar menunjukkan aloi asal dan integer 1 hingga 9 menunjukkan pengubahsuaian aloi berturut-turut.

Sifat Fizikal Aluminium

Ketumpatan Aluminium

Aluminium mempunyai ketumpatan sekitar satu pertiga daripada keluli atau kuprum menjadikannya salah satu logam paling ringan yang terdapat secara komersial. Nisbah kekuatan kepada berat yang tinggi menjadikannya bahan struktur yang penting yang membolehkan peningkatan muatan atau penjimatan bahan api untuk industri pengangkutan khususnya.

Kekuatan Aluminium

Aluminium tulen tidak mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi. Walau bagaimanapun, penambahan unsur pengaloi seperti mangan, silikon, kuprum dan magnesium boleh meningkatkan sifat kekuatan aluminium dan menghasilkan aloi dengan sifat yang disesuaikan dengan aplikasi tertentu.

Aluminiumsangat sesuai untuk persekitaran sejuk. Ia mempunyai kelebihan berbanding keluli kerana kekuatan tegangannya meningkat dengan penurunan suhu sambil mengekalkan ketahanannya. Sebaliknya, keluli menjadi rapuh pada suhu rendah.

Rintangan Kakisan Aluminium

Apabila terdedah kepada udara, lapisan aluminium oksida terbentuk hampir serta-merta pada permukaan aluminium. Lapisan ini mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap kakisan. Ia agak tahan terhadap kebanyakan asid tetapi kurang tahan terhadap alkali.

Kekonduksian Terma Aluminium

Kekonduksian terma aluminium adalah kira-kira tiga kali ganda lebih tinggi daripada keluli. Ini menjadikan aluminium bahan penting untuk aplikasi penyejukan dan pemanasan seperti penukar haba. Digabungkan dengan sifatnya yang tidak toksik, sifat ini bermakna aluminium digunakan secara meluas dalam peralatan memasak dan peralatan dapur.

Kekonduksian Elektrik Aluminium

Bersama kuprum, aluminium mempunyai kekonduksian elektrik yang cukup tinggi untuk digunakan sebagai konduktor elektrik. Walaupun kekonduksian aloi pengalir yang biasa digunakan (1350) hanya sekitar 62% daripada kuprum yang disepuh, ia hanya satu pertiga daripada beratnya dan oleh itu boleh mengalirkan elektrik dua kali ganda berbanding kuprum yang sama beratnya.

Pemantulan Aluminium

Daripada UV hingga inframerah, aluminium merupakan pemantul tenaga sinaran yang sangat baik. Pemantulan cahaya yang boleh dilihat sekitar 80% bermakna ia digunakan secara meluas dalam lekapan lampu. Sifat pemantulan yang sama menjadikanaluminiumsesuai sebagai bahan penebat untuk melindungi daripada sinaran matahari pada musim panas, di samping menebat daripada kehilangan haba pada musim sejuk.

Jadual 2.Sifat-sifat untuk aluminium.

Sifat Mekanikal Aluminium

Aluminium boleh diubah bentuk dengan teruk tanpa kegagalan. Ini membolehkan aluminium dibentuk melalui penggelek, penyemperitan, penarikan, pemesinan dan proses mekanikal yang lain. Ia juga boleh dituang pada toleransi yang tinggi.

Pengaloian, kerja sejuk dan rawatan haba semuanya boleh digunakan untuk menyesuaikan sifat-sifat aluminium.

Kekuatan tegangan aluminium tulen adalah sekitar 90 MPa tetapi ini boleh ditingkatkan kepada lebih 690 MPa untuk sesetengah aloi yang boleh dirawat haba.

Piawaian Aluminium

Piawaian BS1470 yang lama telah digantikan dengan sembilan piawaian EN. Piawaian EN diberikan dalam jadual 4.

Jadual 4.Piawaian EN untuk aluminium

Piawaian EN berbeza daripada piawaian lama, BS1470 dalam bidang berikut:

• Komposisi kimia – tidak berubah.
• Sistem penomboran aloi – tidak berubah.
• Penamaan suhu untuk aloi yang boleh dirawat haba kini meliputi julat suhu khas yang lebih luas. Sehingga empat digit selepas T telah diperkenalkan untuk aplikasi bukan standard (cth. T6151).
• Penamaan suhu untuk aloi yang tidak boleh dirawat haba – suhu sedia ada tidak berubah tetapi suhu kini ditakrifkan dengan lebih komprehensif dari segi cara ia dihasilkan. Suhu lembut (O) kini ialah H111 dan suhu perantaraan H112 telah diperkenalkan. Untuk aloi 5251, suhu kini ditunjukkan sebagai H32/H34/H36/H38 (bersamaan dengan H22/H24, dsb.). H19/H22 & H24 kini ditunjukkan secara berasingan.
• Sifat mekanikal – kekal sama dengan angka sebelumnya. Bukti 0.2% Tegasan kini mesti dinyatakan pada sijil ujian.
• Toleransi telah diperketatkan pada pelbagai tahap.
  

  Rawatan Haba Aluminium

  Pelbagai rawatan haba boleh digunakan pada aloi aluminium:

  • Homogenisasi – penyingkiran pengasingan melalui pemanasan selepas tuangan.
  • Penyepuhlindapan – digunakan selepas kerja sejuk untuk melembutkan aloi pengerasan kerja (1XXX, 3XXX dan 5XXX).
  • Kerpasan atau pengerasan akibat penuaan (aloi 2XXX, 6XXX dan 7XXX).
  • Rawatan haba larutan sebelum penuaan aloi pengerasan pemendakan.
  • Mendidih untuk pengawetan salutan
  • Selepas rawatan haba, akhiran ditambah pada nombor penetapan.
  • Akhiran F bermaksud "sebagaimana yang direka-reka".
  • O bermaksud "produk tempa yang disepuh lindap".
  • T bermaksud ia telah "dirawat haba".
  • W bermaksud bahan tersebut telah dirawat haba melalui larutan.
  • H merujuk kepada aloi yang tidak boleh dirawat haba yang "dikerjakan sejuk" atau "diperkeraskan terikan".
  • Aloi yang tidak boleh dirawat haba adalah dalam kumpulan 3XXX, 4XXX dan 5XXX.