एल्युमिनियम विश्व में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला धातु है और पृथ्वी की पपड़ी का 8% भाग बनाकर तीसरा सबसे आम तत्व है। एल्युमिनियम की बहुमुखी प्रतिभा इसे इस्पात के बाद सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला धातु बनाती है।
एल्युमीनियम का उत्पादन
एल्युमिनियम खनिज बॉक्साइट से प्राप्त होता है। बॉक्साइट को बायर प्रक्रिया द्वारा एल्युमिनियम ऑक्साइड (एल्यूमिना) में परिवर्तित किया जाता है। फिर एल्यूमिना को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल और हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया का उपयोग करके एल्युमिनियम धातु में परिवर्तित किया जाता है।
एल्युमीनियम की वार्षिक मांग
विश्व भर में एल्युमीनियम की मांग लगभग 29 मिलियन टन प्रति वर्ष है। इसमें से लगभग 22 मिलियन टन नया एल्युमीनियम है और 7 मिलियन टन पुनर्चक्रित एल्युमीनियम स्क्रैप है। पुनर्चक्रित एल्युमीनियम का उपयोग आर्थिक और पर्यावरणीय दृष्टि से अत्यंत महत्वपूर्ण है। 1 टन नए एल्युमीनियम के उत्पादन में 14,000 किलोवाट-घंटे ऊर्जा लगती है। इसके विपरीत, एक टन एल्युमीनियम को पिघलाकर पुनर्चक्रित करने में इसकी केवल 5% ऊर्जा लगती है। शुद्ध और पुनर्चक्रित एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की गुणवत्ता में कोई अंतर नहीं होता है।
एल्युमीनियम के अनुप्रयोग
शुद्धअल्युमीनियमएल्युमिनियम नरम, लचीला, संक्षारण प्रतिरोधी और उच्च विद्युत चालकता वाला धातु है। इसका व्यापक रूप से पन्नी और चालक केबलों में उपयोग किया जाता है, लेकिन अन्य अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक उच्चतर मजबूती प्रदान करने के लिए इसे अन्य तत्वों के साथ मिश्रित करना आवश्यक है। एल्युमिनियम सबसे हल्की इंजीनियरिंग धातुओं में से एक है, जिसका भार-शक्ति अनुपात स्टील से बेहतर है।
एल्युमिनियम के मजबूत, हल्के, जंगरोधी, पुनर्चक्रणीय और आकार देने योग्य गुणों के विभिन्न संयोजनों का उपयोग करते हुए, इसका प्रयोग अनुप्रयोगों की बढ़ती संख्या में किया जा रहा है। उत्पादों की यह श्रृंखला संरचनात्मक सामग्रियों से लेकर पतली पैकेजिंग पन्नी तक फैली हुई है।
मिश्र धातु पदनाम
एल्युमिनियम को आमतौर पर तांबा, जस्ता, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, मैंगनीज और लिथियम के साथ मिश्रित किया जाता है। क्रोमियम, टाइटेनियम, जिरकोनियम, सीसा, बिस्मथ और निकल की थोड़ी मात्रा भी मिलाई जाती है और लोहा हमेशा थोड़ी मात्रा में मौजूद होता है।
300 से अधिक गढ़े हुए मिश्रधातु हैं जिनमें से 50 आम उपयोग में हैं। इन्हें सामान्यतः चार अंकों की प्रणाली द्वारा पहचाना जाता है, जिसकी उत्पत्ति अमेरिका में हुई थी और अब यह विश्व स्तर पर स्वीकृत है। तालिका 1 गढ़े हुए मिश्रधातुओं के लिए प्रणाली का वर्णन करती है। ढले हुए मिश्रधातुओं के लिए भी इसी प्रकार के पदनाम हैं और वे पाँच अंकों की प्रणाली का उपयोग करते हैं।
तालिका नंबर एक।गढ़े हुए एल्युमिनियम मिश्र धातुओं के लिए पदनाम।
| मिश्रधातु तत्व | गढ़ा हुआ |
|---|---|
| कोई नहीं (99%+ एल्युमिनियम) | 1XXX |
| ताँबा | 2XXX |
| मैंगनीज | 3XXX |
| सिलिकॉन | 4XXX |
| मैगनीशियम | 5XXX |
| मैग्नीशियम + सिलिकॉन | 6XXX |
| जस्ता | 7XXX |
| लिथियम | 8XXX |
1XXX से नामित शुद्ध गढ़े हुए एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के लिए, अंतिम दो अंक धातु की शुद्धता दर्शाते हैं। ये अंक एल्युमीनियम की शुद्धता को निकटतम 0.01 प्रतिशत तक व्यक्त करने पर दशमलव बिंदु के बाद के अंतिम दो अंकों के समतुल्य होते हैं। दूसरा अंक अशुद्धता सीमा में संशोधन दर्शाता है। यदि दूसरा अंक शून्य है, तो यह प्राकृतिक अशुद्धता सीमा वाले शुद्ध एल्युमीनियम को दर्शाता है, और 1 से 9 तक के अंक व्यक्तिगत अशुद्धियों या मिश्रधातु तत्वों को दर्शाते हैं।
2XXX से 8XXX समूहों के लिए, अंतिम दो अंक समूह में विभिन्न एल्युमीनियम मिश्र धातुओं की पहचान करते हैं। दूसरा अंक मिश्र धातु संशोधनों को दर्शाता है। शून्य का दूसरा अंक मूल मिश्र धातु को दर्शाता है और 1 से 9 तक की पूर्णांक संख्याएँ क्रमिक मिश्र धातु संशोधनों को दर्शाती हैं।
एल्युमिनियम के भौतिक गुण
एल्युमिनियम का घनत्व
एल्युमिनियम का घनत्व स्टील या तांबे के घनत्व का लगभग एक तिहाई होता है, जिससे यह व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे हल्की धातुओं में से एक बन जाता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च शक्ति-से-भार अनुपात इसे एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री बनाता है, जो विशेष रूप से परिवहन उद्योगों के लिए भार बढ़ाने या ईंधन की बचत करने में सहायक होता है।
एल्युमिनियम की मजबूती
शुद्ध एल्युमीनियम की तन्यता शक्ति अधिक नहीं होती है। हालांकि, मैंगनीज, सिलिकॉन, तांबा और मैग्नीशियम जैसे मिश्रधातु तत्वों को मिलाने से एल्युमीनियम की शक्ति में वृद्धि हो सकती है और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त गुणों वाला मिश्रधातु तैयार किया जा सकता है।
अल्युमीनियमयह ठंडे वातावरण के लिए उपयुक्त है। स्टील की तुलना में इसका यह लाभ है कि तापमान कम होने पर इसकी तन्यता शक्ति बढ़ती है जबकि इसकी कठोरता बरकरार रहती है। दूसरी ओर, स्टील कम तापमान पर भंगुर हो जाता है।
एल्युमीनियम का संक्षारण प्रतिरोध
हवा के संपर्क में आने पर एल्युमीनियम की सतह पर लगभग तुरंत ही एल्युमीनियम ऑक्साइड की एक परत बन जाती है। यह परत जंग लगने से उत्कृष्ट रूप से सुरक्षित रहती है। यह अधिकांश अम्लों के प्रति काफी प्रतिरोधी होती है, लेकिन क्षारों के प्रति कम प्रतिरोधी होती है।
एल्युमिनियम की तापीय चालकता
एल्युमीनियम की तापीय चालकता स्टील की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक होती है। इसी कारण एल्युमीनियम ऊष्मा-विनिमय यंत्रों जैसे शीतलन और तापन अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री है। इसके विषैले न होने के कारण एल्युमीनियम का उपयोग खाना पकाने के बर्तनों और रसोई के सामान में व्यापक रूप से किया जाता है।
एल्युमिनियम की विद्युत चालकता
तांबे के साथ-साथ एल्युमीनियम की विद्युत चालकता इतनी अधिक होती है कि इसे विद्युत चालक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि आमतौर पर इस्तेमाल होने वाली चालक मिश्र धातु (1350) की चालकता, अभिशीपित तांबे की चालकता का लगभग 62% ही होती है, लेकिन इसका वजन तांबे के वजन का केवल एक तिहाई होता है और इसलिए यह समान वजन वाले तांबे की तुलना में दोगुनी बिजली का संचालन कर सकती है।
एल्युमीनियम की परावर्तनशीलता
पराबैंगनी से लेकर अवरक्त तक, एल्युमीनियम विकिरण ऊर्जा का उत्कृष्ट परावर्तक है। लगभग 80% दृश्य प्रकाश परावर्तन क्षमता के कारण इसका व्यापक रूप से प्रकाश उपकरणों में उपयोग किया जाता है। परावर्तन क्षमता के इन्हीं गुणों के कारण एल्युमीनियम अन्य प्रकाश उपकरणों में भी उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है।अल्युमीनियमयह गर्मियों में सूर्य की किरणों से सुरक्षा प्रदान करने के लिए एक आदर्श इन्सुलेटिंग सामग्री है, जबकि सर्दियों में गर्मी के नुकसान को भी रोकती है।
तालिका 2.एल्युमिनियम के गुणधर्म।
| संपत्ति | कीमत |
|---|---|
| परमाणु संख्या | 13 |
| परमाणु भार (ग्राम/मोल) | 26.98 |
| संयोजकता | 3 |
| क्रिस्टल की संरचना | एफसीसी |
| गलनांक (°C) | 660.2 |
| क्वथनांक (°C) | 2480 |
| औसत विशिष्ट ऊष्मा (0-100°C) (कैलोरी/ग्राम°C) | 0.219 |
| तापीय चालकता (0-100°C) (कैलोरी/सेमी.°C) | 0.57 |
| रेखीय प्रसार गुणांक (0-100°C) (x10⁻⁶/°C) | 23.5 |
| 20°C पर विद्युत प्रतिरोधकता (Ω.cm) | 2.69 |
| घनत्व (ग्राम/सेमी³) | 2.6898 |
| प्रत्यास्थता मापांक (जीपीए) | 68.3 |
| पिज़ोन अनुपात | 0.34 |
एल्युमिनियम के यांत्रिक गुण
एल्युमिनियम को बिना टूटे काफी हद तक विकृत किया जा सकता है। इसी कारण एल्युमिनियम को रोलिंग, एक्सट्रूडिंग, ड्राइंग, मशीनिंग और अन्य यांत्रिक प्रक्रियाओं द्वारा आकार दिया जा सकता है। इसे उच्च सटीकता के साथ ढाला भी जा सकता है।
एल्युमीनियम के गुणों को अपनी इच्छानुसार ढालने के लिए मिश्रधातुकरण, कोल्ड वर्किंग और हीट-ट्रीटमेंट जैसी सभी प्रक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है।
शुद्ध एल्युमिनियम की तन्यता शक्ति लगभग 90 एमपीए होती है, लेकिन कुछ ऊष्मा-उपचार योग्य मिश्र धातुओं के लिए इसे 690 एमपीए से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।
एल्युमीनियम मानक
पुराने BS1470 मानक को नौ EN मानकों से प्रतिस्थापित कर दिया गया है। EN मानक तालिका 4 में दिए गए हैं।
तालिका 4.एल्युमीनियम के लिए EN मानक
| मानक | दायरा |
|---|---|
| EN485-1 | निरीक्षण और डिलीवरी के लिए तकनीकी शर्तें |
| EN485-2 | यांत्रिक विशेषताएं |
| EN485-3 | गर्म लुढ़के हुए पदार्थ के लिए सहनशीलता |
| EN485-4 | कोल्ड रोल्ड सामग्री के लिए सहनशीलता |
| ईएन515 | स्वभाव पदनाम |
| EN573-1 | संख्यात्मक मिश्रधातु पदनाम प्रणाली |
| EN573-2 | रासायनिक प्रतीक पदनाम प्रणाली |
| EN573-3 | रासायनिक संरचनाएँ |
| EN573-4 | विभिन्न मिश्र धातुओं में उत्पाद के रूप |
EN मानक पुराने मानक BS1470 से निम्नलिखित क्षेत्रों में भिन्न हैं:
- रासायनिक संरचना – अपरिवर्तित।
- मिश्रधातु क्रमांकन प्रणाली – अपरिवर्तित।
- ऊष्मा उपचार योग्य मिश्र धातुओं के लिए टेम्पर पदनाम अब विशेष टेम्पर की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करते हैं। गैर-मानक अनुप्रयोगों के लिए T के बाद चार अंकों तक का उपयोग किया जा सकता है (उदाहरण के लिए T6151)।
- ऊष्मा उपचार न किए जा सकने वाले मिश्र धातुओं के लिए टेम्पर पदनाम – मौजूदा टेम्पर अपरिवर्तित हैं, लेकिन अब टेम्पर की उत्पत्ति प्रक्रिया को और अधिक व्यापक रूप से परिभाषित किया गया है। सॉफ्ट (O) टेम्पर को अब H111 के रूप में दर्शाया गया है और एक मध्यवर्ती टेम्पर H112 को शामिल किया गया है। मिश्र धातु 5251 के लिए टेम्पर को अब H32/H34/H36/H38 (H22/H24 आदि के समतुल्य) के रूप में दर्शाया गया है। H19/H22 और H24 को अब अलग-अलग दर्शाया गया है।
- यांत्रिक गुणधर्म – पहले के आंकड़ों के समान ही रहेंगे। परीक्षण प्रमाणपत्रों पर अब 0.2% प्रूफ स्ट्रेस का उल्लेख करना अनिवार्य है।
- सहनशीलता मानकों को विभिन्न स्तरों तक सख्त किया गया है।
एल्युमिनियम का ऊष्मा उपचार
एल्युमिनियम मिश्र धातुओं पर कई प्रकार के ताप उपचार लागू किए जा सकते हैं:
- समरूपीकरण – ढलाई के बाद गर्म करके पृथक्करण को दूर करना।
- एनीलिंग – इसका उपयोग कोल्ड वर्किंग के बाद वर्क-हार्डनिंग मिश्र धातुओं (1XXX, 3XXX और 5XXX) को नरम करने के लिए किया जाता है।
- अवक्षेपण या आयु सख्तीकरण (मिश्र धातु 2XXX, 6XXX और 7XXX)।
- अवक्षेपण सख्त करने वाली मिश्र धातुओं की उम्र बढ़ने से पहले विलयन ऊष्मा उपचार।
- कोटिंग को सुखाने के लिए स्टोविंग करना
- ऊष्मा उपचार के बाद पदनाम संख्याओं में एक प्रत्यय जोड़ा जाता है।
- प्रत्यय F का अर्थ है "जैसा गढ़ा गया"।
- O का अर्थ है "एनील्ड गढ़े हुए उत्पाद"।
- T का अर्थ है कि इसे "ऊष्मा उपचारित" किया गया है।
- W का अर्थ है कि सामग्री को सॉल्यूशन हीट ट्रीटमेंट दिया गया है।
- H उन मिश्र धातुओं को संदर्भित करता है जिनका ऊष्मा उपचार नहीं किया जा सकता है और जिन्हें "शीतलन प्रक्रिया" या "तनाव कठोरता" द्वारा संसाधित किया जाता है।
- ऊष्मा उपचार योग्य न होने वाली मिश्र धातुएँ 3XXX, 4XXX और 5XXX समूहों में आती हैं।
पोस्ट करने का समय: 16 जून 2021
