pikaluku

alumiiniseos on kemiallinen koostumus, jossa puhtaaseen alumiiniin lisätään muita alkuaineita sen ominaisuuksien parantamiseksi, pääasiassa lujuuden lisäämiseksi. Näitä muita alkuaineita ovat rauta, pii, kupari, magnesium, mangaani ja sinkki pitoisuuksina, jotka yhdessä voivat muodostaa jopa 15 prosenttia seoksesta painosta. Seostaminen vaatii alumiinin perusteellista sekoittamista näihin muihin alkuaineisiin alumiinin ollessa sulassa nestemäisessä muodossa.

Take-Away-faktat

• kemiassa
  alumiinin ominaisuuksiin, kuten lujuuteen, tiheyteen, työstettävyyteen, sähkönjohtavuuteen ja korroosionkestävyyteen vaikuttaa muiden alkuaineiden kuten magnesiumin, piin tai sinkin lisääminen.
• Bradley Fighting Vehicle
  military Bradley Fighting Vehicle on valmistettu kahdesta eri alumiiniseoksesta: a 7xxx series ja 5xxx series. Alumiinia käytetään myös monissa muissa sotilasajoneuvoissa, joiden uskotaan pitävän sotilaat turvallisina ja liikkuvina.
• suosikkijuomapurkkimme
  Amerikan suosikkijuomapurkki, alumiinitölkki, on valmistettu useista alumiiniseoksista. Tölkin kuori koostuu 3004: stä ja kansi 5182: sta. Joskus yhden, arkisen esineen tekemiseen tarvitaan useampi seos.
• kuuma ja kylmä
  alumiiniseoksia voidaan lujittaa lämpökäsittelyllä tai kylmätyöstöllä. Tietyn seoksen ominaisuudet ovat erilaiset niiden lisäaineiden ja käsittelyn vuoksi.

alumiiniseos 101

mikä on alumiiniseos

alumiiniseos on kemiallinen koostumus, jossa puhtaaseen alumiiniin lisätään muita alkuaineita sen ominaisuuksien parantamiseksi, ensisijaisesti lujuuden lisäämiseksi. Näitä muita alkuaineita ovat rauta, pii, kupari, magnesium, mangaani ja sinkki pitoisuuksina, jotka yhdessä voivat muodostaa jopa 15 prosenttia seoksesta painosta. Seoksille annetaan nelinumeroinen luku, jossa ensimmäinen numero ilmaisee yleisen luokan eli sarjan, jolle on ominaista sen tärkeimmät seosaineet.

kaupallisesti puhdas alumiini

1xxx-sarja

1xxx-sarjan seokset koostuvat alumiinista 99 prosenttia tai enemmän puhtaudesta. Tällä sarjalla on erinomainen korroosionkestävyys, erinomainen työstettävyys sekä korkea lämmön-ja sähkönjohtavuus. Tämän vuoksi 1xxx-sarjaa käytetään yleisesti siirtolinjoissa eli sähköverkossa, jotka yhdistävät kansalliset verkot eri puolilla Yhdysvaltoja. Tämän sarjan yhteiset metalliseosnimitykset ovat 1350 sähkösovelluksiin ja 1100 elintarvikepakkausalustoihin.

lämpökäsitellyt seokset

joitakin seoksia vahvistetaan liuoksen lämpökäsittelyllä ja sen jälkeen vaimennuksella eli nopealla jäähdytyksellä. Lämpökäsittely vie kiinteän, seostetun metallin ja kuumentaa sen tiettyyn kohtaan. Seosaineet, kutsutaan solute, ovat homogeenisesti jaettu alumiini laittaa ne kiinteään liuokseen. Tämän jälkeen metalli sammutetaan eli jäähdytetään nopeasti, jolloin liuenneet atomit jäätyvät paikoilleen. Näin ollen liuenneet atomit yhdistyvät hienoksi sakaksi. Tämä tapahtuu huoneenlämmössä, jota kutsutaan luonnolliseksi vanhenemiseksi, tai matalan lämpötilan uunin toiminnassa, jota kutsutaan keinotekoiseksi vanhenemiseksi.

2xxx-sarja

2xxx-sarjassa pääasiallisena seosaineena käytetään kuparia, jota voidaan vahvistaa merkittävästi liuoksen lämpökäsittelyllä. Nämä seokset on hyvä yhdistelmä lujat ja sitkeys, mutta ei ole tasoa ilmakehän korroosionkestävyys kuin monet muut alumiiniseokset. Siksi nämä seokset ovat yleensä maalattu tai verhottu tällaisia altistuksia. Ne ovat yleensä verhottu erittäin puhdasta metalliseos tai 6xxx sarjan metalliseos suuresti korroosiota. Metalliseos 2024 ehkä tunnetuin lentokoneiden metalliseos.

6xxx-sarja

6xxx-sarja on monipuolinen, lämpökäsiteltävä, erittäin muovattava, hitsattava ja siinä on kohtalaisen korkea lujuus yhdistettynä erinomaiseen korroosionkestävyyteen. Tämän sarjan seokset sisältävät piitä ja magnesiumia, jotta seoksen sisällä muodostuu magnesiumsilikidia. 6xxx-sarjan suulakepuristustuotteet ovat ensimmäinen valinta arkkitehtonisiin ja rakenteellisiin sovelluksiin. Metalliseos 6061 on yleisimmin käytetty metalliseos tässä sarjassa ja sitä käytetään usein kuorma-ja laivakehyksissä. Lisäksi tietyt iPhone-versiot ovat käyttäneet 6xxx-sarjan alumiinipuristeita.

7xxx-sarja

sinkki on tämän sarjan ensisijainen seosaine, ja kun magnesiumia lisätään pienempi määrä, tuloksena on lämpökäsiteltävä, erittäin lujat seokset. Myös muita alkuaineita, kuten kuparia ja kromia, voidaan lisätä pieniä määriä. Yleisimmin tunnetut seokset ovat 7050 ja 7075, joita käytetään laajalti lentokoneteollisuudessa. Apple®: n alumiinikello, joka julkaistiin vuonna 2015, on valmistettu mukautetusta 7xxx-sarjan metalliseoksesta.

Ei-lämpökäsitellyt seokset

ei-lämpökäsitellyt seokset vahvistetaan kylmätyöstöllä. Kylmätyöskentely tapahtuu valssaus-tai taontamenetelmien aikana ja on metallin ”työstämisen” toimintaa, jotta se olisi vahvempi. Esimerkiksi kun alumiinia vieritetään ohuemmille mittareille, se vahvistuu. Tämä johtuu siitä, että kylmätyöskentely rakentaa rakenteeseen sijoiltaanmenoja ja avoimia paikkoja, jotka sitten estävät atomien liikettä toisiinsa nähden. Tämä lisää metallin lujuutta. Seosaineet, kuten magnesium, tehostavat tätä vaikutusta, mikä johtaa vieläkin suurempaan lujuuteen.

3xxx-sarja

mangaani on tämän sarjan tärkein seosaine, johon on usein lisätty pienempiä määriä magnesiumia. Alumiiniin voidaan kuitenkin lisätä tehokkaasti vain rajallinen määrä mangaania. 3003 on suosittu seos yleiskäyttöön, koska sillä on kohtalainen lujuus ja hyvä työstettävyys ja sitä voidaan käyttää sovelluksissa, kuten lämmönvaihtimissa ja keittovälineissä. Metalliseos 3004 ja sen muutoksia käytetään alumiinisten juomatölkkien rungoissa.

4xxx-sarja

4xxx-sarjan seokset yhdistetään piihin, jota voidaan lisätä riittävästi alumiinin sulamispisteen alentamiseksi tuottamatta haurautta. Tämän vuoksi 4xxx-sarja tuottaa erinomaista hitsauslankaa ja juottoseoksia, joissa vaaditaan alempi sulamispiste. Metalliseos 4043 on yksi yleisimmin käytetyistä täyteseoksista 6xxx-sarjan seosten hitsaukseen rakenne-ja autoteollisuussovelluksiin.

5xxx-sarja

Magnesium on 5xxx-sarjan ensisijainen seosaine ja yksi tehokkaimmista ja laajimmin käytetyistä alumiinin seosaineista. Seokset tässä sarjassa on kohtalainen tai korkea lujuus ominaisuudet sekä hyvä hitsattavuus ja korroosionkestävyys meriympäristössä. Tämän vuoksi alumiini-magnesiumseoksia käytetään laajalti rakentamisessa, varastosäiliöissä, paineastioissa ja merenkulun sovelluksissa. Esimerkkejä yhteisistä seossovelluksista ovat: 5052 elektroniikassa, 5083 merenkulun sovelluksissa, anodisoitu 5005 arkki arkkitehtonisiin sovelluksiin ja 5182 tekee alumiinisesta juomatölkin kannesta. Yhdysvaltain armeijan Bradley – taisteluajoneuvo on valmistettu 5083: sta ja 7xxx-sarjan alumiinista.

uusien seosten luominen

yli 60 vuotta sitten Alumiiniyhdistys perusti wrought alloy nimeämisjärjestelmän Technical Committee on Product Standards (TCPS) – komiteansa kautta, joka hyväksyttiin Yhdysvalloissa vuonna 1954. Kolme vuotta myöhemmin järjestelmä hyväksyttiin Yhdysvaltain kansalliseksi standardiksi H35.1. Kansainvälinen nimeämisjärjestelmä otettiin virallisesti käyttöön Accord-julistuksen Allekirjoittajamaissa vuonna 1970, ja siitä tuli kansainvälinen nimeämisjärjestelmä. Samana vuonna American National Standards Institute (ANSI) valtuutti alumiiniseosten standardointikomitean H35: n, jonka sihteeristönä toimi yhdistys. Yhdistys on toiminut maailman alumiiniteollisuuden suurimpana standardointijärjestönä siitä lähtien.

seosten rekisteröintijärjestelmää hallinnoi nykyisin yhdistyksen TCPS. Koko prosessi uuden seoksen rekisteröimisestä uuden nimityksen antamiseen kestää 60-90 päivää. Kun nykyinen järjestelmä alun perin kehitettiin vuonna 1954, luettelossa oli 75 ainutlaatuista kemiallista koostumusta. Nykyään rekisteröityjä aktiivisia sävellyksiä on yli 530, ja määrä kasvaa edelleen. Tämä alleviivaa sitä, miten monipuoliseksi ja kaikkialla vallitseva alumiini on tullut nykymaailmassamme.