Al/Aluminium

Toepassingen

Raam, deur, kozijn

Het lichte en tegelijkertijd sterke aluminium is zeer geschikt als construc­tiemateriaal. Het is ook nog eens behoorlijk bestand tegen atmosferische invloeden. Aan het oppervlak van zuiver aluminium ontstaat een dun laagje aluminiumoxide, dat het materiaal tegen verdere oxidatie beschermt. Met anodiseren is aluminium nog beter te beschermen en  te verfraaien.

Je vindt aluminium vaak in ramen, deuren en kozijnen, vooral bij ‘high tech’ kantoorgebouwen. Ook in grote constructies is aluminium te vinden, zoals bijvoorbeeld bij olieplatforms en bruggen. Ook het schuifdak van de Amsterdam Arena is van aluminium.

Licht en sterk is ook een ideale combinatie voor vervoerstoepassingen:

Auto

Aluminium is in allerlei auto-onderdelen te vinden. Onder de motorkap bijvoorbeeld: in het motorblok, de cilinderkoppen, het carter en de zuigers. Behalve het lage gewicht en de hoge sterkte is hier ook van belang dat aluminium een goede warmtegeleiding heeft en zich goed laat verwerken, met name via (spuit)gieten. Bekend zijn verder de lichtmetalen wielen uit aluminiumlegeringen. Maar ook de carros­serie bevat steeds vaker aluminium. De gemiddelde personenauto bevat zo’n 150 kg van het lichtmetaal en het aandeel groeit nog steeds. De gewichtsbesparing ten opzichte van staal leidt tot een beter acceleratie- en remvermogen, terwijl het brandstofgebruik afneemt.

Metro, tram, trein

Rijtuigen voor metro, tram en trein bevatten aluminium, onder andere in profielen, carrosserieonderdelen en zelfs in veeleisende toepassingen zoals bijvoorbeeld wielstellen. Een bijzondere toepassing zijn aluminium sandwichpanelen zoals Hylite, ontwikkeld bij de Hoogovens in IJmuiden (nu Tata Steel Europe). Het is opgebouwd uit twee lagen aluminium met daartussen een laag kunststof (polypropeen). Ze zijn ongeveer half zo zwaar als stalen panelen.

Schepen

De bouw van grote, snelle veerboten is mogelijk dankzij speciale constructietechnieken met aluminium. Maar ook in (wedstrijd)jachten, reddings-, politie- en loodsboten vind je aluminium.

Vliegtuig

Voor vliegtuigonderdelen is men voortdurend op zoek naar materiaal met een optimale combinatie van gewicht, sterkte, corrosieweerstand en hittebesten­digheid. Dit heeft geleid tot veelvuldige toepassing van aluminium in allerlei legeringen. Zo vind je het in vliegtuigvleugels in combinatie met magnesium en zink. Deze materialen zijn 20% lichter dan puur aluminium en goed bestand tegen corrosie. Romp, landingsgestel en ­trap bevatten vergelijkbare legeringen.

De laatste jaren is licht en brandwerend plaatmateriaal in opmars, opge­bouwd uit elkaar afwisselende lagen van aluminium en van vezels geïmpregneerd met kunsthars. De enorme dubbeldeks Airbus A380 met een capaciteit tot 853 passagiers bevat het aan de TU Delft ontwikkelde Glare (GLAss REinforced aluminum), een sandwichmateriaal van aluminium en glasvezel.

In militaire toestellen vind je ook legeringen van aluminium met lithium, die een nog betere verhouding tussen sterkte en gewicht hebben.

Drankblikje, tube, folie

Aluminium is een geschikt verpakkings- en beschermingsmateriaal omdat het niet adsorberend is, niet giftig, corro­sie bestendig en luchtdicht. Je vindt het in blikjes en tubes en ook als folie (bijvoorbeeld voor gebruik in de keuken of als wikkel voor chocolade). Omdat aluminium zich goed laat walsen kan het folie zeer dun zijn, tot slechts 6 micrometer (duizendste millimeter) dik. Aluminiumfolie wordt ook toegepast in isoleerdekens, bijvoorbeeld voor te vroeg geboren baby’s, slachtoffers van ongevallen en sporters.

Vooral in de Verenigde Staten worden drankblikjes uit aluminium gemaakt (gelegeerd met enkele procenten magnesium). In Nederland worden nog veel stalen blikjes gebruikt, al wint aluminium terrein (ongeveer een tiende van het totaal).

Kabel

Het vermogen van aluminium om elektriciteit te geleiden is heel behoorlijk. Het is ongeveer 61% van dat van koper. Vanwege het geringe gewicht en de hoge corrosiebestendigheid heeft het de voorkeur voor bovengrondse hoogspanningsleidin­gen. Meestal wordt een legering gebruikt met zo’n 98 % aluminium en geringe hoe­veelheden koper, magnesium, chroom en silicium.

CD

Het reflecterende laagje op een CD bestaat uit alumi­nium.

Vuurwerk

Zowel siervuurwerk als knal- en flitsvuurwerk bevatten poedervormig aluminium, dat bij ontbranden een helder wit licht geeft. Voor zogenoemde sproei- en water­val effecten gebruikt men ‘aluminium­gries’ met een deeltjes­grootte van maximaal 40 micrometer (duizendste millimeter). Ook mengsels van aluminium en magnesium (50/50) zijn ge­schikt.

Waterzuivering

Aluminiumsulfaat (Al₂(SO₄)₃, foto) helpt zwembad- en rioolwater te zuiveren. Het dient als vlokmiddel om zogenaamd colloïdaal vuil te verwijderen. Dat zijn microscopisch kleine deeltjes (bijvoorbeeld resten van algen, bacteriën en huidschilfers), die niet via de filters uit het water zijn te halen.

Bij het toevoegen van het aluminiumsulfaat aan het afvalwater treden verschillende reacties op:

$3 {\mathrm{Al}}^{3+} + 2 {{\mathrm{PO}}_4}^{3–} + 6 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to {\left(\mathrm{AlOH}\right)}_3{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_2 + 3 {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

.

${\mathrm{Al}}^{3+} + 6 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to \mathrm{Al}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3 + 3 {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

.

${\mathrm{Al}}^{3+} + 4 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to \mathrm{Al}{{\left(\mathrm{OH}\right)}_2}^{+} + 2 {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

.

$2 {\mathrm{Al}}^{3+} + 4 {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} \to {\mathrm{Al}}_2{{\left(\mathrm{OH}\right)}_2}^{4+} + 2 {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

De zo gevormde vaste aluminiumhydroxiden destabiliseren het colloïdale vuile water. Het resultaat zijn grote vlokken, die wél zijn weg te filteren. Doorgaans is één gram aluminiumsulfaat per kubieke meter water voldoende.

Supersterk aluminium

Vloeibaar aluminium dat in een fractie van een seconde afkoelt heeft andere eigenschappen dan gewoon aluminium. Door een bijzondere materiaalstructuur heeft het een sterkte die vergelijkbaar is met titanium. Dit proces was lange tijd alleen op laboratoriumschaal mogelijk, maar is nu ook op industriële schaal toepasbaar. Het supersterke aluminium wordt toegepast voor schaatsen, fietsen, automotoren, golfclubs en materiaal voor bergbeklimmers.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Je vindt aluminium in uiteenlopende toepassingen als

• Biervaten
• Computerschijven
• Fietsframes
• Raketbrandstof
• Rolluiken
• Spiegels en reflectoren
• Verf (metallic)

Legeringen van aluminium met andere metalen hebben eigenschappen (sterkte, corrosiebestendigheid, enz.) die vrijwel ‘op maat gesneden’ zijn voor het gewenste gebruik. De legeringen worden aangeduid met nummers:

In verbindingen