Glin to polska nazwa pierwiastka chemicznego o liczbie atomowej równiej 13. Natomiast aluminium to nazwa materiału zbudowanego z glinu o czystości tzw. technicznej, a więc materiału, który zawiera ponad 99,0% glinu. Wraz ze wzrostem czystości aluminium zmieniają się jego właściwości mechaniczne - rosną właściwości plastyczne, a maleją wytrzymałościowe.

Indeks dolny Źródło: Banaszek M, s.7 Indeks dolny koniec_{Źródło: Banaszek M, s.7}

Tworzenie stopów glinu z innymi pierwiastkami pozwoliło rozszerzyć zakres zastosowań tego metalu. Stopy otrzymuje się przez stapianie czystych składników lub ich spiekanie.

• Metal jest podstawowym składnikiem o ilościowej dominacji w stopie.

• Dodatki stopowe to składniki wprowadzane celowo, dla uzyskania określonych właściwości, np. większej wytrzymałości, twardości, odporności na korozję i innych.

Pierwiastkami stopowymi najczęściej dodawanymi do aluminium są: miedź, krzem, magnez, cynk, mangan, a niekiedy ponadto: nikiel, żelazo, chrom, kobalt i inne. Sumaryczna zawartość dodatków stopowych w procentach wagowych ogranicza się od kilku do 20%.

Występujące w stopach z glinem inne pierwiastki chemiczne mogą rozpuszczać się w nim lub tworzyć tzw. fazy międzymetalicznefaza międzymetalicznafazy międzymetaliczne.

Pierwiastki stopowe tworzą z glinem roztwory stałe, są to pierwiastki o zróżnicowanej rozpuszczalności, która jest zależna od temperatury.

RUzuJMqFXvsSN

Wykres przedstawiający rozpuszczalność cynku magnezu, miedzi, krzemu i manganu w glinie. Zależność temperatury w stopniach Celsjusza od procentu wagowego pierwiastka stopowego. Zakres temperatury od zera do siedmiuset stopni Celsjusza. Procent wagowy od zera do czterdziestu procent wagowych. Żółta linia odpowiadająca zawartości cynku Zn rosnąca logarytmicznie od 0 do 227 stopni Celsjusza, kiedy to udział wynosi 32,4 procenta, krzywa ulega rozdwojeniu. Dalej zielona linia odpowiadająca zawartości magnezu Mg rosnąca logarytmicznie od 0 do 450 stopni Celsjusza, kiedy to udział wynosi 17,1 procenta, krzywa ulega rozdwojeniu. Fioletowa linia odpowiadająca zawartości miedzi Cu rosnąca logarytmicznie od 0 do 548 stopni Celsjusza, kiedy to udział wynosi 5,65 procenta, krzywa ulega rozdwojeniu. Czerwona linia odpowiadająca zawartości krzemu Si rosnąca od 0 do 577 stopni Celsjusza, kiedy to udział wynosi 1,60 procenta, krzywa ulega rozdwojeniu. Niebieski linia odpowiadająca zawartości manganu Mn rosnąca od 0 do 658 stopni Celsjusza, kiedy to udział wynosi 1,25 procenta, krzywa ulega rozdwojeniu.

Stopy, które pod wpływem temperatury mają jednofazową strukturę roztworu stałego są bardzo plastyczne i nadają się do obróbki.  Głównymi składnikami stopów glinu do obróbki plastycznej są: magnez, miedź, mangan, krzem i w mniejszym stopniu także nikiel, żelazo, cynk, chrom i tytan. Ich procentowa zawartość w stopach glinu jest znacznie niższa niż w przypadku stopów odlewniczych, ponieważ zastosowanie większych ilości dodatków stopowych wpływa na pogorszenie właściwości plastycznych materiału.

Inne pierwiastki, tworzące z glinem fazy międzymetaliczne są zazwyczaj twarde i kruche. Ze względu na ograniczoną plastyczność mogą być stosowane tylko w stanie odlanym. Głównymi składnikami odlewniczych stopów glinu są: krzem, miedź, magnez, a ponadto w niektórych stopach występują jeszcze mangan, nikiel i tytan.

Najszerzej stosowana grupą stopów odlewniczych są siluminy ($\mathrm{Al}-\mathrm{Si}$ zawierające 5‑23% krzemu), które posiadają nadzwyczaj dobrą lejność, dzięki temu pozwalają na otrzymywanie odlewów o cienkich ścianach i  skomplikowanych kształtach, zachowują przy tym dobre własności mechaniczne.

Glin jest odporny na korozję ponieważ w wyniku działania tlenu pokrywa się cienką, ciągłą, szczelną i nierozpuszczalną warstwą tlenku ${\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3$. Dodatkowo oddziaływanie kwasów organicznych na tlenek glinu nie powoduje tworzenia się związków toksycznych, dzięki temu aluminium jest wykorzystywane do produkcji i przechowywania środków spożywczych. Ponadto glin, a więc również aluminium, wykazują odporność na działanie wodoru, chloru, bromu, jodu i fluoru, wody utlenionej oraz siarki i jej związków. Nie są jednak odporne na działanie kwasów, z wyjątkiem stężonego kwasu azotowego(V).

Ciekawostka

Metalowe puszki zostały wynalezione w USA w roku 1933. Początkowo były to puszki wykonane z blachy stalowej. Przy pojemności 0,33 l puszka ważyła ok. 100 g, czyli pięć razy więcej, niż puszka znana nam współcześnie. Dopiero po 25 latach poszukiwań najlepszego metalowego materiału do produkcji opakowań przeznaczonych do przechowywania napojów, w 1958 r. wprowadzono puszkę aluminiową. Jedną z szeregu jej zalet jest niewielka masa – waży ona niecałe 20 g. Dodatkowo puszka aluminiowa nie przepuszcza światła, które ma niekorzystny wpływ na napoje, w porównaniu do szklanych i plastikowych butelek; nie reaguje również z zawartością z powodu obecności warstwy tworzywa sztucznego pokrywającego wnętrze puszki.

R1HchR4Iy0FNl

Zdjęcie przedstawiające aluminiowe puszki z napojami. Widok z góry, od strony zamknięcia puszek.

Stopy glinu wykazują lepsze właściwości mechaniczne od czystego metalu, mniejszą odporność na korozję, szczególnie w przypadku stopów z miedzią oraz w mniejszym stopniu z cynkiem, manganem i krzemem.

Stopy glinu z magnezem odznaczają się dobrą odpornością na korozję i działanie wody morskiej. Charakteryzują się nawet trzykrotnie większą wytrzymałością od czystego glinu, przy jednoczesnym zachowaniu stosunkowo małej gęstości.

Konstrukcje ze stopów glinu mogą być nawet 50% lżejsze od konstrukcji stalowych. W zależności od składu stopu glinu, cechują go różne właściwości wytrzymałościowe, takie jak: twardość, odporność na korozję i plastyczność, a w wielu wypadkach umożliwiają także ich obróbkę cieplną, pozwalającą na dalszą poprawę tych właściwości. Wybór odpowiedniego stopu jest istotny dla jego zastosowania w konkretnym procesie produkcyjnym.

Przykładem stopu termoplastycznego jest duraluminium stosowane w lotnictwie, przemyśle okrętowym i samochodowym oraz przemyśle budowniczym w postaci materiału konstrukcyjnego.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004, s. 951‑968.

Banaszek M., Praca dyplomowa pt. Charakterystyka dyfuzyjnych, kompozytowych warstw azotków chromu wytwarzanych na stopie aluminium PA6 metodą hybrydową, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Warszawa 2010.

Czerwiński A., Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1. Podręcznik, Warszawa 2002, s. 271‑278.

Emsley J., Chemia. Przewodnik po pierwiastkach, Warszawa 1997, s. 70‑71.

Giza E., Koczuba J., Kotarska A., Konieczny J., Wisniewska J., Produkcja puszek aluminiowych do napojów gazowanych, Prace Studenckich Kół Naukowych, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, zeszyt nr 39, Gliwice 2015.

Kałuża B., Kamińska F., Chemia. Podręcznik. Część 1. Zakres rozszerzony, Warszawa 2013, Warszawa, s. 260‑262.