Alüminyum Nedir ?

Alüminyum Nedir ? Nerelerde Kullanılır ?

Alüminyum, kimyasal simgesi ” Al ” olan ve atom numarası 13 olan bir kimyasal element ve bir metaldir. Yeryüzünde oksijen ve silikondan sonra en çok bulunan element olarak kayıtlara geçmiştir. Çok aktif bir metal olan alüminyumun yüzlerce değişik bileşik hali bulunmaktadır. Ancak; doğada en çok bulunan hali ” Boksit “ mineralidir.

Alüminyum - Boksit Minerali

Boksit Minerali

Görüntüsü gümüş, gri veya beyaza yakın haldedir. Manyetik özellikte olmayan bir metal olan alüminyum, sahip olduğu YMK – Yüzey Merkezli Kübik yapısından dolayı kolaylıkla şekil verilebilen metaller sınıfındadır.

Alüminyum ve Periyodik Tablodaki Yeri

Periyodik tablo, kimyasal ve fiziksel olarak alüminyum incelendiğinde, periyodik cetvelde 13. Grup, 3. Periyot ve P – Bloğunda bulunmaktadır. Yoğunluk olarak demir ile kıyaslandığında neredeyse 1/3’lük bir yoğunluk farkı görülmektedir. Saf alüminyumun yoğunluğu 2.70 gr/cm3 iken, saf demirin yoğunluğu 7.87 gr/cm3 ‘tür. Bu da, demire ve dolayısı ile çeliğe göre kıyaslandığında hafiflik anlamında bir kazanım sağlamaktadır.

Aton numarası 13, Atom ağırlığı ise 26.9 olarak kabul edilmektedir. Görüntüsü gümüş-metalik bir renkte olup, oda sıcaklığında katıdır.

Konu ile ilgili detaylı bilgi için Wikipedia ilgili sayfasından yararlanabilirsiniz.

Nerelerde Kullanılır ?


Alüminyum, demir dışı metaller statüsünde en çok kullanılan metal sınıfına girmektedir. Demir kullanımı ve üretimi hariç bırakıldığında, bu kullanım miktarına hiç bir metal yaklaşamamaktadır. Yıllık 60 milyon tona yakın bir üretim miktarı mevcuttur. Hem cevherden üretildiği gibi, geri dönüşüm ile de büyük bir kısmı üretilebilmektedir.

Saf halde kullanımı yaygın olmayan bu metalde, genellikle alaşım hali kullanılmaktadır. Alaşım elementleri genellikle, bakır, silisyum, magnezyum ve çinkodur.

Bir çok kullanım alanı olan alüminyumun kullanım alanlarını sıralarsak aşağıdaki gibi bir liste elde ederiz.

  • Taşımacılık sektöründe son yıllarda kullanımı artmıştır. Bunun temel nedeni, yakıt ekonomisi olmaktadır. Çünkü taşımacılık sektöründe yakıt tasarrufu aracın ağırlığının azaltılması ile mümkün olmaktadır. Düşük yoğunluğa sahip olması nedeniyle kullanımı yaygındır. Otomobiller, Trenler, Uçaklar, Bisikletler başlıca kullanıldığı yerler olarak karşımıza çıkmaktadır.
  • Gıda sektöründe yine kullanımı çok yoğun bir şekilde hissedilmektedir. Alüminyum folyo ile gıdaların bozulmadan saklanması uzun yıllardan beri süre gelen bir alışkanlıktır. Ayrıca nem absorbe etmemesi, korozyona uğramaması ve toksik özellikler göstermemesi gıda ürünlerinde kullanılmasının başlıca sebeplerindendir. Folyo kullanımı haricinde, kutu içecekler de alüminyum kutu içerisinde saklanmaktadır. ( Kutu Kola vb. )
  • Binalarda kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Örnek olarak yeni tip pencere çerçevelerinde kullanılmaktadır. Ayrıca, kapılar, kaplamalarda da paslanmama ve hafiflik özelliklerinden dolayı kullanılmaktadır. Bir çok binada dış çephe kaplaması olarak kullanılmaktadır.
Alüminyum Kaplama

Alüminyum Bina Kaplama

  • Hafifliğin ve korozyon dayanımının önemli olduğu bir çok uygulamada kullanılabilir. Bazı otomobil üreten firmalar, araç şasisini alüminyumdan yaptığı gibi, motor bloklarını da yine bu metalden yapabilmektedir. Tabiki kullanımı saf hali ile değil alaşım olarak mümkündür.

Alüminyum Tercih Sebepleri Nelerdir ?

Yüzbinlerce farklı uygulamada kullanılmasının elbetteki çok sebebi olacaktır. Bu sebeplerin bazıları şu şekilde sıralanabilir.

  • Öncelikli olarak yoğunluğunun düşük olmasından dolayı hafif bir metaldir. Bu nedenle hafifliğin önemli olduğu yerlerde kullanılır.
  • Hava ile temas ettiğinde üzerinde alüminyum oksit Al2O3 denilen ve çok sert ve kırılgan bir tabaka oluşturur. Bu tabaka alüminyumu aynı paslanmaz çelikte olduğu gibi, oksijenin korozif etkilerinden korumaktadır. Yani korozyona uğramazlar. Bu tabaka, bir kaç mikron kalınlığındadır ve kaynak işlemini zorlaştırır. Bu konuyu alüminyum kaynak yazımızda inceleyebilirsiniz.
  • Sünek malzemeler sınıfına girmektedir. Sünek, malzemenin tokluğunun yüksek olduğu yani gevrek yapıda bir özellik göstermediği anlamına gelir. Çelik ile kıyaslandığında, çeliğin gevrek davranış gösterdiği düşük sıcaklıklarda, alüminyum kristal yapısı ( YMK – Yüzey Merkezli Kübik ) nedeni ile sünek davranır. Yani darbe dayancı yüksektir.
  • Plastik şekil verilmesi ve talaşlı işlenmesi kolay bir metal olduğu için özellikle sanayide çok kullanılmaktadır. Çünkü, şekil verilmesi ve talaşlı işlenmesi daha az masraf ve zaman gerektirmektedir.

Alüminyum Neden Paslanmaz ?

Daha önceki yazılarımızda da bahsettiğimiz gibi, alüminyum saf halde bulunmaz. Hava ile temas ettiği anda ya bileşik yapar ya da üzerinde bir alüminyum oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka bir kaç mikron kalınlığındadır ve seramik özelliktedir yani kırılgandır.

Aynı paslanmaz çelikte olduğu gibi, bu tabaka oksijen ile ana malzemenin bağlantısını kestiği için, korozyon yani paslanma meydana gelmez. Kısacası kendisini koroyucu bir tabaka ile oksijenin zararlı etkilerinden korumaktadır. Bu, oksitlenme açısından faydalı olsa bile, kaynak gibi bazı uygulamalarda problem çıkarabilmektedir.

Kaynakta problem çıkarmasının temel nedeni, üzerinde bulunan Al2O3 tabakası çok yüksek sıcaklıklarda erir iken, alüminyum 660 Santigrat derecede erir. Kaynak işlemi bir ergitme işlemi olduğu için kaynak alevi malzemeye temas ettiğinde üstündeki tabakayı eritemeden ana malzemeye ulaşır. Bu da, ısı enerjisinin, eritilmek istenen yere uygulanamamasına neden olur. Bunun çözümü özellikle argon kaynağında pulse akım kullanılarak giderilmiştir.

Geri Dönüşüm Önemi

Bir çok konuda olduğu gibi, alüminyumun da geri dönüşümü çok önemlidir. Üretim yöntemlerinin doğası gereği, cevherden üretilmesi çok yüksek enerji ve zaman demektir. Ancak; özellikle içecek kutularında alüminyum kullanılması, geri dönüşümü kolaylaştırmaktadır. Günlük hayatta çok karşımıza çıkan bu içecek kutuları, özel atık alanlarında toplanmaktadır. Cevherden üretilmesi ile geri dönüşüm ile üretilmesi arasında 20 kat enerji farkı bulunmaktadır. Yani geri dönüşüm, enerji kaynaklarının 20 ‘de 1 oranında daha az kullanılması anlamına gelir.

Ayrıca üretimden kaynaklı oluşan atıkların bertaraf edilmesi oldukça zordur. Bu nedenle üretim esnasında ortaya çıkan atıklar bir alanda toplanarak özellikle asfaltlarda ya da çimento imalatlarında kullanılmaktadır.

Alüminyum Üretimi

Bu metalin üretimi elektrik enerjisi çok kullanıldığı için, masraflıdır. Bu nedenle, üretim yapılacak yerler Dünya’da özenle seçilmektedir. Özellikle elektrik enerjisinin nispeten daha düşük olduğu lokasyonlar ilk tercih nedeni olmaktadır. Hem işçilik hem de enerjinin ucuz olduğu yer olan Çin, bir çok konuda olduğu gibi, yine alüminyumun imalatında Dünya’da başı çekmektedir. Hatta, Dünya toplam üretiminin yarısından fazlasını Çin Halk Cumhuriyeti tek başına üstlenmektedir.

Üretimi genelde 2 aşamada meydana gelir. Bunlardan birinci aşama Bayer Prosesi denilen ve cevherden alınan ürünü alümina yani alüminyum oksite ( Al2O3 ) çevirir.

Alüminyum - Bayer Yöntemi Üretimi

Bayer Prosesi ile Alüminyum Üretimi

Yukarıdaki şemada gösterilen Bayer Prosesine göre, ince öğütülmüş boksit minerali, kostik soda – sodyum hidroksit ( NaOH ) ile karıştırılıp, ısıtıldıktan sonra ortaya kırmızı çamur adı verilen bir yan ürün çıkar. Bu tehlikeli bir atık olduğu için bertaraf edilmektedir.

Kırmızı çamurdan ayrıldıktan sonra, çökeltme ve filtreleme işleminden geçer. Filtreleme işleminden sonra yıkanır. Onun akabinde ise kalsinasyon denilen ve kireç ocağında meydana gelen ısıtma işlemden sonra alüminyum oksit oluşmaktadır. Kalsinasyon ile bünyede bulunan su uzaklaştırılmış olur.

Hall-Herault Prosesi

Alüminayı ( Al2O3 ) metal saf alüminyuma çevirmek için uygulanan ikincil prosestir. Bu proseste, alümina, ergimiş kriyolit ve kalsiyum florid ile birlikte 1000 Santigrat derecenin biraz altında reaksiyona sokulmaktadır. Yapılan elektroliz işlemi ile metalik alüminyum elde edilmektedir. Bu işlem ile elde edilen alüminyum % 99 saflıktadır. Prosesin ayrıntılı Wikipedia açıklaması için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Uygulanan elektroliz işleminde kullanılan anot, karbon, katot ise antrasittir. Bu işlemde kullanılan karbon anodun saf olması gereklidir. Çünkü, reaksiyon sırasında herhangi bir şekilde kontamine hale gelmemelidir. Bu üretilen alüminyumun saflığını da olumsuz etkileyecektir.

Yorum Yaz