El aluminio

El aluminio es el elemento más abundante de la corteza terrestre, aunque siempre combinado con otros como el hierro, el oxígeno, y el silicio. La bauxita que consta principalmente de óxidos hidratados de aluminio, es el mineral comercial más usado para la producción de aluminio. En el proceso Bayer se hace reaccionar bauxita con hidróxido sódico concentrado y caliente para convertir el aluminio del mineral en aluminio sódico. Después de la separación del material insoluble, se provoca la precipitación de Al (OH)3 a partir del aluminato de sodio. El Al (OH)3, u óxido de aluminio hidratado, se calcina a óxido de aluminio anhidro, Al2 O3.

El Al2 O3 se disuelve en un baño fundido de criolita (Na3 Al F6) y se electroliza en una celda electrolítica usando ánodos y cátodos de carbono. En el proceso de electrólisis se forma el aluminio metálico que cae al fondo de la celda y es extraído periódicamente. Este aluminio obtenido usualmente contiene entre un 99,5 y un 99,9 % de Al, siendo el hierro y el silicio las impurezas más frecuentes.

El aluminio de las celdas electrolíticas se lleva a una serie de hornos donde se refina antes del fundido definitivo. Los elementos aleantes, por separado o en forma de lingotes que los contengan aleados, pueden ser también fundidos e incluidos en la carga del horno. En la operación del refino, el metal líquido es normalmente purgado con cloro para eliminar el H2, gas disuelto. Esto es seguido de una limpieza de la superficie del metal líquido para separar el metal oxidado. Después de que el metal ha sido desgasificado y desescoriado, se lo funde en lingotes para refundición o en forma de lámina o en extrusión para posterior fabricación.

Los lingotes en láminas o extrusiones se funden generalmente de modo semicontinuo por el método de enfriamiento directo.

En el caso de los lingotes laminados se procede a eliminar media pulgada de metal de la superficie del lingote que van a entrar en contacto con el rodillo laminador en caliente. Esta operación se denomina descostrado o de limpieza y se lleva a cabo para asegurar la textura de las superficies de las láminas o planchas a fabricar. A continuación, los lingotes se precalientan u homogenizan a altas temperaturas durante un periodo de 10 a 24 hs., para permitir que la difusión atómica haga la composición del lingote uniforme. El procedimiento debe ser realizado a una temperatura por debajo del punto de fusión del constituyente con la temperatura de fusión más baja.

Después del recalentamiento, las barras son laminadas en caliente, en un tren reversible de laminación en caliente de doble dúo. Los lingotes son frecuentemente laminados en caliente hasta un espesor de 3 pulgadas, y después son recalentados y laminados entre ¾ y 1 pulgada. Generalmente, se lleva a cabo una reducción posterior en una serie de trenes de laminación en caliente para producir metal de aproximadamente 0.1 de pulgada de espesor. Usualmente se requiere más de un recocido si se quiere producir laminado fino.

Las aleaciones de aluminio en formas usuales para forja, es decir, chapa, lámina, extrusiones, varillas y alambre, son clasificadas de acuerdo con los elementos aleantes principales que contenga la aleación. Para identificar las aleaciones de aluminio forjado se utiliza una designación numérica de cuatro dígitos. El primer dígito indica el grupo de la aleación que contiene los elementos aleantes específicos. Los dos últimos dígitos identifican la aleación de aluminio o indican la pureza del aluminio. El segundo dígito indica la modificación de la aleación original o los límites de impurezas.

Las aleaciones del tipo mencionado, cuyos principales elementos aleantes son el Mg. Y el Si., que se combinan entre sí para formar un compuesto intermetálico, Mg2 Si.; que, en forma de precipitado, endurece este grupo de aleaciones. Esta aleación en condiciones de tratamiento térmico, posee una alta resistencia a la tracción, y es la recomendada para la construcción de estructuras en general y específicamente en la industria naval.