Mitä on alumiini? Se on kemiallinen alkuaine, jota esiintyy luonnostaan maapallolla. Se on planeettamme runsain metalli, sillä sen osuus maanpinnan kuoresta on noin 8 %. Se on hyvin monikäyttöinen, joten sitä käytetään teräksen jälkeen toiseksi eniten eri tavoin, kuten autojen valmistuksessa ja rakennuksissa. Vuosisatoja sen jälkeen, kun alumiinin teollinen tuotanto alkoi, sen maailmanlaajuinen kysyntä on nopeasti kasvanut noin 29 miljoonaan tonniin vuodessa, josta noin 22 miljoonaa tonnia on neitseellistä alumiinia. Vertailun vuoksi mainittakoon, että 7 miljoonaa tonnia on romumetallista peräisin olevaa uudelleenkäytettyä alumiinia. Huomionarvoista on, että alumiini on yksi konepajateollisuudessa käytetyistä metalleista, koska sen lujuus-painosuhde on suurempi kuin teräksellä.
- Alumiinin ominaisuudet ja edut
- – Korroosionkestävyys
- – Lämmön- ja sähkönjohtavuus
- – Heijastavuus
- – Myrkyttömyysominaisuudet
- – Kierrätettävyys
- – Viimeisteltävyys
- – Lujuus
- – Suuri lujuus-painosuhde
- – Valmistuksen helppous
- – Taipuisuus
- – Lujuus alhaisissa lämpötiloissa
- – Läpäisemätön ja hajuton
- – Ei-magneettinen
- – Äänen- ja iskunvaimennus
Alumiinin ominaisuudet ja edut
Alumiinin käytön edut liittyvät sen huomattaviin ominaisuuksiin seuraavasti:
– Korroosionkestävyys
Kun alumiini altistuu ilmalle ja kosteille olosuhteille, alumiinin pintaan muodostuu oksidihuokoskerros suojaamaan alumiinin pintaa äärimmäiseltä hapettumiselta. Tämä itseään suojaava oksidikerros antaa alumiinille sen vastustuskyvyn, joka sillä on pilaantumista vastaan ja joka kestää säänkestävyyttä jopa teollisuusilmapiirissä, joka helpottaa säänkestävyyttä. Anodisointikäsittelyillä voidaan lisäksi parantaa pintojen oksidikerroksen kestävyyttä.
– Lämmön- ja sähkönjohtavuus
Alumiini johtaa erinomaisesti lämpöä ja sähköä. Alumiinin lämmönjohtavuus on noin 50-60 prosenttia kuparin lämmönjohtavuudesta, mikä tekee siitä erittäin käyttökelpoisen ruoanlaittovälineiden laajamittaisessa tuotannossa. Lämmönjohtavuus liittyy siirtymiseen väliaineesta toiseen; näin ollen alumiinisia lämmönvaihtimia käytetään kemian-, elintarvike- ja lentokoneteollisuudessa. Alumiinin korkea johtavuus (1350) on noin 62 prosenttia International Annealed Copper Standard (IACS) tekee siitä tehokkaan käyttö- ja sähköjohtimen ja on noin kolmasosa kuparin ominaispainosta.
– Heijastavuus
Sileällä alumiinilla on korkea heijastavuus sähkömagneettisella spektrillä radioaalloista infrapuna- ja lämpöalueelle saakka. Se heijastaa noin 80 % valosta ja 90 % lämmöstä, joka osuu sen pintaan. Tämä korkea heijastavuus antaa alumiinille koristellun ulkonäön ja tekee siitä tehokkaan valon- ja lämpösäteilyä vastaan käytettävän esimerkiksi kattojen ja autojen lämpösuojien kaltaisissa sovelluksissa.
– Myrkyttömyysominaisuudet
Alumiinin myrkyttömyys havaittiin vuosisatoja sitten sen ensimmäisessä teollisessa käytössä. Tämän ominaisuuden ansiosta se soveltuu käytettäväksi ruoanlaittovälineissä ilman, että sillä on haitallisia vaikutuksia ihmiskehoon. Se helpottaa myös sen käyttöä elintarvikkeiden foliokääreissä jalostusteollisuudessa.
– Kierrätettävyys
Alumiinin kierrätys on vertaansa vailla. Kierrätetyn ja neitseellisen alumiinin ominaisuuksissa on huomattava ero. Alumiinin kierrättämiseen tarvitaan noin 5 % neitseellisen alumiinin valmistukseen käytetystä energiasta. Tällä hetkellä noin 60 % alumiinista kierrätetään elinkaarensa loppupuolella.
– Viimeisteltävyys
Alumiini ei useimmissa käyttökohteissaan tarvitse suojapinnoitetta. Viimeistelytekniikat, kuten hiekkapuhallus, kiillotus ja lankaharjaus, täyttävät suurimman osan viimeistelytarpeista, ja useimmissa tapauksissa käytetty pintakäsittely on riittävä ilman lisäkäsittelyä. Jos tarvitaan puhdasta alumiinia tai lisäsuojausta, käytetään monenlaisia pintakäsittelytekniikoita, kuten maalaus-, kemiallisia ja sähkökemiallisia tekniikoita.
– Lujuus
Kaupallisessa käytössä olevan puhtaan alumiinin vetolujuus on 90 MPa, mikä tekee siitä erittäin käyttökelpoisen rakennemateriaaleissa. Sen työstäminen esimerkiksi kylmävalssauksen kaltaisilla prosesseilla tekee siitä vahvemman. Lujuutta lisätään edelleen seostamalla sitä kuparin, mangaanin ja piin kaltaisilla alkuaineilla tietyin prosenttiosuuksin. Seokset ovat paljon lujempia ja niitä voidaan edelleen lujittaa lämpökäsittelyllä.
– Suuri lujuus-painosuhde
Alumiinin lujuus-painosuhde on paljon suurempi kuin rakenneteräksen. Tämän ominaisuuden ansiosta se soveltuu vahvojen ja kevyiden rakenteiden suunnitteluun ja rakentamiseen, mistä on monia etuja liikkuvissa rakenteissa, kuten laivoissa, ajoneuvoissa ja lentokoneissa.
– Valmistuksen helppous
Alumiinin valmistuksen helppous on yksi sen tärkeimmistä ominaisuuksista, koska se on heikommin työstettävissä millä tahansa valumenetelmällä. Alumiinia voidaan valmistaa haluttuun paksuuteen foliosta, joka on ohuempi kuin paperi, valssattaviin alumiinilankoihin, alumiinilevyihin, joita voidaan rullamuovata, leimata ja vetää. Alumiinin työstön nopeus ja helppous vaikuttavat merkittävästi alumiiniosien alhaisiin tuotantokustannuksiin. Alumiinimetallia voidaan sorvata, jyrsiä ja porata suurella nopeudella, mihin koneet kykenevät yhdistettynä sen joustavaan luonteeseen.
– Taipuisuus
Alumiini on muokattavissa, mikä tarkoittaa, että se voidaan vetää langoiksi rikkomatta. Sen sitkeys on kuitenkin pienempi kuin kuparin. Alumiinilla on myös alhainen tiheys ja sulamispiste. Sulassa muodossa alumiinia voidaan sen joustavuuden vuoksi valaa monin eri tavoin, jolloin siitä voidaan valmistaa haluttuja tuotteita, kuten levyjä, kalvoja, putkia ja tankoja.
– Lujuus alhaisissa lämpötiloissa
Alumiini ja sen seokset ovat osoittautuneet käyttökelpoisiksi kylmissä lämpötiloissa. Toisin kuin muut metallit, kuten teräs, jotka haurastuvat altistuessaan alhaisille lämpötiloille, alumiini ja sen seokset vahvistuvat. Lujuus kasvaa alhaisissa lämpötiloissa, mutta myös sen veto-, myötö- ja iskunkestävyysmitat kasvavat. Lisäksi alumiinin korroosionkestävyys kasvaa näissä olosuhteissa, joten se soveltuu käytettäväksi kylmillä ja jääalueilla ilman kosteuden aiheuttamaa kiihtyvää hajoamista.
– Läpäisemätön ja hajuton
Alumiini, vaikka se olisi rullattu folion tapaan, on 0,007 mm:n paksuisena riittävän läpäisemätön, eikä siitä lähde hajua tai makua. Se on myös myrkytön ja yhdistettynä hajuttomiin ja läpäisemättömiin ominaisuuksiinsa tekee siitä ihanteellisen tuotteiden, kuten lääkkeiden ja elintarvikkeiden pakkaamiseen.
– Ei-magneettinen
Alumiini ei vedä puoleensa magneetteja ja siksi sitä kutsutaan maallikon kielellä paramagneettiseksi. Tämän ominaisuuden ansiosta se soveltuu erinomaisesti antennien ja tietokonelevyjen suojaukseen.
– Äänen- ja iskunvaimennus
Alumiini on hyvä äänenvaimennin, joten se soveltuu erinomaisesti kattojen rakentamiseen ja autojen iskunvaimentimiin. Alumiinivaahto, sen huokoisuus, materiaalikoostumus, paksuus ja erilaiset käsittelyt tekevät siitä ääntä ja iskuja läpäisevän.
Lähteet ja jatkolukemista
Alumiiniseos – Yleistä – Johdatus alumiiniin ja sen seoksiin. Aalco.co.uk. Haettu 27. toukokuuta 2020, osoitteesta http://www.aalco.co.uk/datasheets/Aluminium-Alloy_Introduction-to-Aluminium-and-its-alloys_9.ashx.
Asminternational.org. (2020). Alumiinin tärkeimmät ominaisuudet. Asminternational.org. Haettu 27. toukokuuta 2020, osoitteesta https://www.asminternational.org/documents/10192/3456792/06787G_Sample.pdf/c4151917-99fc-46e8-a310-d5578d0af160.
DJUKANOVIC, G. (2016). Alumiiniseokset laivanrakennuksessa – nopeasti kasvava trendi. Aluminiuminsider.com. Haettu 27. toukokuuta 2020, osoitteesta https://aluminiuminsider.com/aluminium-alloys-in-shipbuilding-a-fast-growing-trend/.