Хөнгөн цагаан (Al) нь хөнгөн, мөнгөлөг цагаан металл бөгөөд дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг тохиолддог гурав дахь элемент бөгөөд зөвхөн хүчилтөрөгч болон цахиурын дараа ордог. Гэсэн хэдий ч химийн өндөр идэвхжилтэй тул цэвэр металл хэлбэрээрээ хэзээ ч байгалийн жамаар байдаггүй. Үүний оронд энэ нь голчлон бокситын хүдэрт нэгдлүүдэд байдаг бөгөөд энэ нь гиббсит (Al(OH)₃), боемит (AlO(OH)) болон диаспор зэрэг гидратжуулсан хөнгөн цагааны ислүүдийн холимог юм.
Хоёр үе шаттайгаар цэвэршүүлэх үйл явц
Түүхий бокситоос эхлээдөндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагаан нь дараахь зүйлийг агуулдагхоёр өөр үйлдвэрлэлийн процесс.
Эхний үе шат нь 1888 онд боловсруулсан Байерын арга юм. Буталсан бокситыг даралтын дор халуун натрийн гидроксидын уусмалтай хольж, хөнгөн цагаан агуулсан эрдэс бодисыг уусгаж, төмрийн исэл, цахиурын давхар исэл зэрэг хольцыг үлдээдэг. Дараа нь үүссэн натрийн алюминатын уусмалыг шүүж, улаан шаврын үлдэгдлийг зайлуулж, хөнгөн цагааны гидроксидын талстуудаар үржүүлж, ойролцоогоор 1100°C-д кальцинжуулж цэвэр цагаан хөнгөн цагаан буюу хөнгөн цагааны исэл (Al₂O₃) гарган авдаг. Дэлхийн хөнгөн цагааны ислийн 90 гаруй хувийг одоо энэ аргаар үйлдвэрлэж байна.
Хоёрдугаар үе шат бол Холл Хероулт процесс юм. Хөнгөн цагааны исэл нь 2000°C-аас дээш хайлах цэгтэй тул шууд электролиз хийх боломжгүй юм. Шийдэл нь Al₂O₃-г хайлсан криолит (Na₃AlF₆)-д уусгахад оршдог бөгөөд энэ нь ажлын температурыг ойролцоогоор 950~1000°C хүртэл бууруулдаг. Дараа нь цахилгаан гүйдэл холимогоор дамждаг. Хайлсан хөнгөн цагаан нь ёроолд (катод) цуглардаг бол хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчийн анодтой нэгдэж CO₂ үүсгэдэг. Энэхүү электролитийн арга нь анхдагч хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх цорын ганц үйлдвэрлэлийн процесс хэвээр байгаа бөгөөд 99.5~99.8% цэвэршилттэй металл гарган авдаг.
Хөнгөн цагаан ямар элементүүдийг агуулдаг вэ?
Цэвэр хөнгөн цагаан нь өөрөө зөвхөн Al элементээс бүрдэх бөгөөд атомын дугаар нь 13, атомын жин нь ойролцоогоор 26.98 г/моль юм. Арилжааны цэвэр хөнгөн цагаан (98.8–99.7% Al) нь байгалийн хольц болох төмөр, цахиурын бага зэргийн ул мөр агуулдаг. Гэсэн хэдий ч ихэнх ньпрограмууд нь хөнгөн цагаан хайлшаас хамаардаг, тодорхой элементүүдийг тусгай механик шинж чанарт тохируулан зориудаар нэмдэг.
Бүтцийн хэрэглээнд зориулж 6000 цуврал (жишээ нь, 6061) нь магни болон цахиурыг үндсэн хайлшийн элементүүд болгон ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн 0.8~1.2% Mg болон 0.400~0.8% Si байдаг. Энэхүү хайлш нь дунд зэргийн бат бэх, сайн гагнуурын чанар болон дээд зэргийн боловсруулалтын маш сайн тэнцвэрийг санал болгодог.
Өндөр бат бэхийн шаардлагын хувьд 7000 цуврал (жишээлбэл, 7075) нь цайр болон зэсийг гол хайлшийн элемент болгон ашигладаг бөгөөд ойролцоогоор 5.16~.1% Zn болон 1.2~2.0% Cu агуулдаг. 7075-ын T6 температур нь 6061-T6-аас бараг хоёр дахин их суналтын бат бэхийг өгдөг тул сансар судлал болон өндөр хүчин чадалтай бүтцийн эд ангиудад сонгох материал болгодог.
Хром, манган, титаны ул мөрийн хэмжээ нь арилжааны хайлшид түгээмэл байдаг бөгөөд тус бүр нь үр тарианы цэвэршүүлэлт болон зэврэлтээс хамгаалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тодорхой боловсруулалт эсвэл үйлдвэрлэлийн шаардлагад тохирох материалыг сонгохын тулд хайлш бүрийн нарийн элементийн найрлагыг ойлгох нь чухал юм.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 5-р сарын 13