Kim loại nhôm được sử dụng rất nhiều trong đời sống hằng ngày như cửa nhôm, tủ nhôm, xoong chảo, trong gia công cơ khí và các ngành công nghiệp. Vậy nhôm là gì? đặc tính nào của nhôm khiến nó trở nên phổ biến như vậy. Hãy xem bài phân tích chi tiết của VNJ Precision về loại vật liệu này nhé.
Định nghĩa nhôm là gì?
Để hiểu hơn về nhôm bạn cần phân biệt giữa kim loại nhôm và hợp kim nhôm (nhôm hợp kim): hợp kim nhôm là hợp kim của nhôm với các nguyên tố khác tùy mục đích và tùy loại để kết hợp với các nguyên tố khác như: gang, thép, đồng, silic, magie,… Để tăng cường các tính chất của nhôm nhằm ứng dụng cao hơn vào thực tế và sản xuất. Một số hợp kim nhôm phổ biến như: hợp kim nhôm 6061, 5052, 6063
Còn nhôm là kim loại có khí hiệu là Al thuộc nhóm IIIA chu kỳ III trong bảng tuần hoàn hóa học (nguyên tố thứ 13). Tên gọi nhôm bắt đầu tiếng pháp: aluminium, phiên âm tiếng việt là a-luy-mi-nhôm sau này đọc ngắn gọn là “Nhôm”.
Nhôm thuộc kim loại, có màu trắng ánh bạc, tính chất mềm dẻo và nhẹ hơn so với đa số các kim loại khác. Là kim loại không độc, rất dẻo, và tính chống mài mòn, khả năng phản chiếu rất cao. Nhờ những tính chất nổi bật này mà nhôm có tính ứng dụng rất cao trong đời sống.
Tuy rất phổ biến nhưng trong tự nhiên rất khó để tìm được nhôm nguyên chất, thông thường kim loại này được tìm thấy khi được kết hợp cùng oxygen cùng với những nguyên tố khác, gọi là hợp kim nhôm.
Những đặc điểm của kim loại nhôm:
Trạng thái tự nhiên của nhôm:
Nhôm là kim loại thường thấy phía bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8,3%). Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, criolit và 95% sản lượng boxit được khai thác trên thế giới đều được dùng để tạo thành nhôm.
Nhôm trong đất sét: Al2O3.2Sio2.2H2O.
Trong mica: K2O.Al2O3.6Sio2.2H2O.
Trong Boxit: Al2O3.nH2O.
Trong Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6).
Tính chất vật lý của nhôm:
Nhôm là kim loại màu trắng bạc, có ánh kim, dẻo, là kim loại nhẹ (D = 2,7 g/cm3), mềm và nóng chảy ở 660°c.
Nhôm có tính dẫn nhiệt và tính dẫn điện lớn, nhôm rất dễ bị oxi hóa trong không khí tạo thành một lớp oxit mỏng. Lớp oxit này làm kim loại nhôm có khả năng chống ăn mòn cao, ngoài ra trong cơ khí người ta còn sử dụng phương pháp Anode nhôm-Xi mạ nhôm để tạo nên lớp bảo vệ bền vững cho nhôm.
Kết hợp với các tính chất trên, nhôm có tỷ trọng riêng chỉ bằng 1/3 đồng hay sắt, dễ uốn và dễ gia công. Vì thế kim loại này được dùng rất nhiều trong đời sống và đặc biệt trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác.
Tính chất hóa học và hợp chất có trong nhôm :
Tính chất hóa học là điều tiên quyết để quyết định chất sẽ được sử dụng như thế nào, trong môi trường nào,… hãy đồng hành cùng VNJ-Precision để tìm hiểu nhé.
Tác dụng với các phi kim:
Như đã nói ở trên, nhôm có thể phản ứng với oxi để tạo thành lớp oxit mỏng bảo vệ nhôm khỏi sự ăn mòn của không khí và nước :
2Al + 3O2 → Al2O3
Bên cạnh đó nhôm còn tác dụng được với những phi kim khác tạo ra muối:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
2Al + 3S → Al2S3
Tác dụng với H2O:
Nhờ có lớp oxit mỏng bảo vệ thì trên tực tế Nhôm sẽ không tác dụng với nước. Tuy nhiên khi lớp oxit được phá bỏ, nguyên tố Nhôm sẽ phản ứng trực tiếp với nước.
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
Nhôm có thể khử được oxit của các nguyên tố kim loại mà đứng sau nó trong dãy hoạt động hóa học:
2Al + 3FeO → Al2O3 + 3Fe
Tác dụng với dung dịch axit
Nhôm có thể dễ dàng phản ứng và tạo ra muối và hidro với các axit HCl và H2SO4 loãng:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
Với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng:
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Tác dụng với dung dịch bazơ :
Nhôm có thể dễ dàng tham gia những phản ứng với các dung dịch kiềm:
Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 1,5 H
Tác dụng với dung dịch muối :
Nhôm có thể đẩy được kim loại đứng sau trong dãy hoạt động hóa học ra khỏi dung dịch muối của chúng:
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
Phản ứng nhiệt nhôm :
Phản ứng hóa học tỏa nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở trong nhiệt độ cao được gọi là phản ứng nhiệt nhôm.
Ta có phương trình tổng quát như sau:
Al + oxit KL →t∘ oxit nhôm + KL
(Hỗn hợp X) (Hỗn hợp Y)
Ví dụ:
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
Phản ứng này đã được sử dụng để khử oxit kim loại mà không dùng đến cacbon. Nhưng phản ứng này chỉ có thể sử dụng để sản xuất ra số lượng nhỏ vật liệu.
Phản ứng nhiệt nhôm còn được sử dụng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như crôm, Von farm,…), do tính chất thụ động với H2SO4 và HNO3 đặc nguội.
Nhôm được chia làm những những nhóm sau:
Khi chế tạo nhôm, người ta thường thêm những nguyên tố khác ( vd: Cu, Mn, Si,…) để cải thiện các đặc tính của chúng. Căn cứ vào phương thức chế tạo và tính ứng dụng ta chia hợp kim nhôm thành hai nhóm chính: hợp kim nhôm rèn và hợp kim nhôm đúc.
Đối với hợp kim nhôm rèn:
Đây là hợp kim nhôm được chế tạo bằng cách nấu chảy nhôm thỏi cùng với các nguyên tố hợp kim, sau đó hợp kim nhôm được đúc thành các tấm lớn trước khi cán, rèn hoặc kéo thành các phôi có hình dạng theo mục đích sử dụng.
Dựa vào phương thức chế tạo, phôi nhôm rèn có các hình dáng khác nhau như: dạng tấm mỏng, dạng tấm, dạng cuộn mỏng, phôi kéo hoặc rèn,…
Ví dụ: nhôm 5083, ….
Đối với hợp kim nhôm đúc:
Đây là hợp kim nhôm được chế tạo bằng cách nung chảy quặng boxit trong lò, sau khi nhôm nguyên chất được tách ra thì sẽ được rót vào khuôn đúc cùng với nguyên tố hợp kim để tạo phôi đúc mong muốn, quá trình này khá phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng.
Quá trình đúc nhôm có thể thực hiện trong khuôn cát, đúc áp lực hoặc khuôn mẫu chảy.
Ví dụ: nhôm xingfa,..
Điều chế nhôm từ phương pháp tinh chế quặng Boxit:
Hiện nay có khá nhiều phương pháp để điều chế nhôm đặc biệt là trong công nghiệp, chúng ta cùng tìm hiểu 2 cách chế tạo nhôm phổ biên nhất:
Như đã nêu trên đây là phương pháp khá phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng nên độ khó khá cao vì nếu không làm sạch các nguyên liệu nhôm điều chế ra có lẫn tạp chất, khi đó hợp kim nhôm sẽ dễ bị ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.
Tinh chế được làm theo 3 bước như sau:
Bước 1: Cho hợp chất tác dụng với dung dịch sút (hay NaOH)
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O
Bước 2: Sục khí CO2 dư vào dung dịch đã thu được trước đó
NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3
NaOH + CO2 → NaHCO3
Bước 3: Lọc lấy kết tủa nung ở 9000C ta sẽ thu được oxit nhôm tinh khiết
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
Ứng dụng của nhôm:
Hiện nay nhôm là một trong những vật liệu được ứng dụng nhiều trong cuộc sống đặc biệt là trong công nghiệp:
Trong ngành xây dựng và công nghiệp:
+ Ứng dụng trong xây dựng:
Nhôm được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng đặc biệt là trong xây dựng hiện đại.
Ví dụ như: khung cửa, mái hiên, vách ngăn, bàn ghế, các công trình nghệ thuật, …
+ Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất và lắp ráp:
Ngoài ra, nhôm cũng được dùng nhiều để làm khung máy, băng tải, thiết bị tản nhiệt, thùng xe…
Trong đời sống:
Chúng ta có thể dễ dàng thấy được nhôm xung quanh chúng ta, bởi nhôm còn được ứng dụng nhiều trong sản xuất hàng tiêu dùng và trang trí nội thất.
Ví dụ như: tủ trưng bày, bàn ghế, vật liệu y tế, thanh treo màn,…
Ứng dụng của nhôm trong gia công cơ khí:
Nhờ vào các đặc tính như độ bền lớn, tính chống ăn mòn cao, nhẹ hơn sắt, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt và đặc biệt rất ít bị oxi hóa trong môi trường tự nhiên nên nhôm được sử dụng nhiều trong gia công cơ khí chính xác để chế tạo các chi tiết máy, khuôn mẫu,…
VNJ Precision nhận gia công các sản phẩm bằng vật liệu nhôm như:
- Gia công tiện CNC và gia công phay CNC chi tiết máy bằng vật liệu nhôm
- Gia công anode nhôm, ni hóa, nhuộm màu vật liệu nhôm
- Gia công mài chuốt, tạo hình sản phẩm trên vật liệu nhôm, và các loại hình gia công khác bằng kim loại nhôm
Nếu quý khách đang có nhu cầu gia công chi tiết máy hoặc các sản phẩm nếu trên bằng vật liệu nhôm hãy liên hệ với chúng tôi zalo: 0333 05 01 06. Công ty cơ khí uy tín, chuyên nghiệp cam kết độ chính xác và giao hàng đúng hợp đồng.
Điểm qua những thông tin mà VNJ Precision đã cung cấp cho bạn: nhôm là gì, tính chất, phương pháp điều chế, ứng dụng của chúng trong đời sống,…. Chúng tôi tin chắc rằng bạn đã có đầy đủ kiến thức về kim loại này.
