Che cos'è l'alluminio? L' alluminio è un elemento chimico che si trova naturalmente sulla superficie terrestre. È il metallo più abbondante in assoluto, poiché costituisce circa l'8% della crosta del nostro pianeta. È molto versatile e per questo motivo attualmente è il secondo metallo più usato dopo l'acciaio ed è impiegato dalla produzione di automobili alla costruzione di edifici alle lavorazioni CNC. In pochi decenni dall'inizio della sua produzione industriale la domanda di alluminio a livello globale è rapidamente salita alle stelle, a circa 29 milioni di tonnellate all'anno, dove circa 22 milioni di tonnellate sono di alluminio vergine e 7 milioni riciclate da rottami metallici. Vale la pena notare che l'alluminio è uno dei metalli più utilizzati in ingegneria poiché ha un rapporto resistenza/peso migliore di quello dell'acciaio.
I vantaggi dell'utilizzo dell'alluminio sono associati alle sue notevoli proprietà, vediamole:
Quando l'alluminio viene esposto all'aria e all'umidità si forma uno strato di ossido che protegge la superficie da ulteriore ossidazione. Questo strato autoprotettivo gli conferisce la resistenza che ha contro il deterioramento, dovuto agli agenti atmosferici o alle atmosfere industriali. I trattamenti di anodizzazione possono inoltre essere utilizzati per migliorare la resistenza dello strato di ossido superficiale.
L'alluminio conduce il calore e l'elettricità in modo eccellente. La sua conduttività termica è circa il 50-60% di quella del rame, il che lo rende ampiamente utilizzabile nella produzione su larga scala di utensili da cucina. La conduttività termica si riferisce al trasferimento di calore da un mezzo all'altro; pertanto, gli scambiatori di calore in alluminio sono utilizzati nell'industria chimica, alimentare e aeronautica. L'elevata conduttività dell'alluminio (1350), pari a circa il 62% dello standard internazionale del rame ricotto (IACS), lo rende efficace per l'uso come conduttore elettrico e ha circa un terzo del peso specifico del rame.
L'alluminio liscio ha un'alta riflessione sullo spettro elettromagnetico dalle onde radio e nella gamma infrarossa e termica. Riflette circa l'80% della luce e il 90% del calore che colpiscono la sua superficie. Questo elevato grado di riflessione conferisce all'alluminio un buon aspetto estetico e lo rende efficace per l'uso contro le radiazioni di luce e calore in applicazioni come coperture e scudi termici per autoveicoli.
La natura non tossica dell'alluminio è stata scoperta secoli fa nel suo primo utilizzo industriale. Questa caratteristica lo rende adatto all'uso in utensili da cucina, senza effetti dannosi sul corpo umano. Inoltre permette il suo utilizzo negli involucri di alluminio nell'industria della trasformazione alimentare e nell'uso quotidiano in cucina.
Il riciclaggio dell'alluminio non ha eguali. In particolare non esiste una differenza significativa nelle proprietà tra alluminio riciclato e vergine. Circa il 5% dell'energia utilizzata nella produzione di alluminio vergine è necessaria per riciclare l'alluminio. Attualmente, circa il 60% dell'alluminio viene riciclato verso la fine del suo ciclo di vita.
Per la maggior parte delle sue applicazioni l'alluminio non ha bisogno di un rivestimento protettivo. Per i restanti casi le tecniche di finitura, come pallinatura o spazzolatura, soddisfano la gran parte delle esigenze di finitura e, nella maggior parte dei casi, la finitura superficiale utilizzata è adeguata senza la necessità di ulteriori finiture. Laddove fosse necessaria una protezione aggiuntiva possono essere applicate una vasta gamma di finiture superficiali, quali vernici o finiture elettrochimiche come l'anodizzazione.
L'alluminio puro per uso commerciale ha una resistenza alla trazione di 90 MPa, che lo rende molto utile per i materiali strutturali. Attraverso processi come la laminazione a freddo lo si può rendere ancora più forte. Un ulteriore aumento della resistenza è ottenuto legandolo con elementi come rame, manganese e silicio, a percentuali misurate. Le leghe di alluminio sono molto più forti e possono essere ulteriormente rafforzate attraverso il trattamento termico.
Il rapporto peso/resistenza dell'alluminio è molto più elevato rispetto all'acciaio da costruzione. Questa caratteristica lo rende adatto alla progettazione e alla costruzione di strutture robuste e leggere, con molti vantaggi per le strutture che si muovono, come navi, veicoli e aerei.
La facilità di fabbricazione dell'alluminio è una delle sue caratteristiche più importanti. L'alluminio può essere fabbricato nello spessore desiderato fino ad essere più sottile di un foglio di carta. I fogli di alluminio possono essere formati a rullo, stampati e trafilati. In sostanza, la velocità e la facilità con cui viene lavorato l'alluminio contribuiscono in modo significativo al suo basso costo di produzione. Questo metallo può essere facilmente tornito, fresato e alesato ad alta velocità.
L'alluminio è malleabile, il che significa che può essere trasformato in fili sottili senza rompersi. Tuttavia, la sua duttilità è inferiore a quella del rame. L'alluminio ha anche una bassa densità e un basso punto di fusione. In forma fusa, l'alluminio può essere colato in diversi modi grazie alla sua flessibilità per ottenere i prodotti desiderati, come fogli, lamine, tubi e barre.
L'alluminio e le sue leghe hanno dimostrato di essere utilizzabili a basse temperature. A differenza di altri metalli come l'acciaio, che diventano fragili con l'esposizione a basse temperature, l'alluminio e le sue leghe diventano più forti. Non solo la resistenza aumenta a basse temperature ma anche le la resistenza alla trazione ed all'impatto. Inoltre anche la sua resistenza alla corrosione aumenta in queste condizioni, rendendolo adatto all'uso in zone fredde.
L'alluminio, anche se laminato come una lamina di 0,007 millimetri, è sufficientemente impermeabile e non emette odore o sapore.
L'alluminio non attira i magneti e questo lo rende ideale per la schermatura di antenne e dischi di computer.
L'alluminio è un buon assorbitore di suoni, e ciò lo rende ideale per la costruzione di soffitti a tetto e ammortizzatori in automobili. La schiuma di alluminio, la sua porosità, la composizione del materiale, lo spessore e vari tipi di trattamento lo rendono ulteriormente impermeabile a suono e urti.
Fonti ed ulteriori letture
Aluminium Alloy - General Information - Introduction to Aluminium and its alloys. Aalco.co.uk. Retrieved 27 May 2020, from http://www.aalco.co.uk/datasheets/Aluminium-Alloy_Introduction-to-Aluminium-and-its-alloys_9.ashx.
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DJUKANOVIC, G. (2016). Aluminium alloys in shipbuilding – a fast growing trend. Aluminiuminsider.com. Retrieved 27 May 2020, from https://aluminiuminsider.com/aluminium-alloys-in-shipbuilding-a-fast-growing-trend/.