એલ્યુમિનિયમ એ વિશ્વની સૌથી વધુ વિપુલ ધાતુ છે અને પૃથ્વીના પોપડાના 8% નું ત્રીજું સૌથી સામાન્ય તત્વ છે. એલ્યુમિનિયમની વૈવિધ્યતા તેને સ્ટીલ પછી સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુ બનાવે છે.

એલ્યુમિનિયમનું ઉત્પાદન

એલ્યુમિનિયમ ખનિજ બોક્સાઈટમાંથી મેળવવામાં આવે છે. બોક્સાઈટને બેયર પ્રક્રિયા દ્વારા એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (એલ્યુમિના)માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. એલ્યુમિના પછી ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષો અને હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને એલ્યુમિનિયમ મેટલમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

એલ્યુમિનિયમની વાર્ષિક માંગ

વિશ્વભરમાં એલ્યુમિનિયમની માંગ દર વર્ષે લગભગ 29 મિલિયન ટન છે. લગભગ 22 મિલિયન ટન નવું એલ્યુમિનિયમ છે અને 7 મિલિયન ટન રિસાયકલ એલ્યુમિનિયમ સ્ક્રેપ છે. રિસાયકલ કરેલ એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ આર્થિક અને પર્યાવરણની દૃષ્ટિએ અનિવાર્ય છે. 1 ટન નવા એલ્યુમિનિયમનું ઉત્પાદન કરવામાં 14,000 kWhનો સમય લાગે છે. તેનાથી વિપરિત એક ટન એલ્યુમિનિયમને રિમેલ્ટ અને રિસાયકલ કરવામાં માત્ર 5% જ લાગે છે. વર્જિન અને રિસાયકલ એલ્યુમિનિયમ એલોય વચ્ચે ગુણવત્તામાં કોઈ તફાવત નથી.

એલ્યુમિનિયમના કાર્યક્રમો

શુદ્ધએલ્યુમિનિયમતે નરમ, નમ્ર, કાટ પ્રતિરોધક છે અને ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે. ફોઇલ અને કંડક્ટર કેબલ માટે તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ અન્ય એપ્લીકેશન માટે જરૂરી ઉચ્ચ શક્તિઓ પૂરી પાડવા માટે અન્ય તત્વો સાથે એલોયિંગ જરૂરી છે. એલ્યુમિનિયમ એ સૌથી હલકી ઇજનેરી ધાતુઓમાંની એક છે, જે સ્ટીલ કરતાં વજનના ગુણોત્તરમાં મજબૂતી ધરાવે છે.

તેના ફાયદાકારક ગુણધર્મોના વિવિધ સંયોજનોનો ઉપયોગ કરીને જેમ કે તાકાત, હળવાશ, કાટ પ્રતિકાર, પુનઃઉપયોગક્ષમતા અને રચનાક્ષમતા, એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ સતત વધતી જતી સંખ્યામાં થાય છે. ઉત્પાદનોની આ શ્રેણી માળખાકીય સામગ્રીથી લઈને પાતળા પેકેજિંગ ફોઈલ સુધીની છે.

એલોય હોદ્દો

એલ્યુમિનિયમ સામાન્ય રીતે તાંબુ, જસત, મેગ્નેશિયમ, સિલિકોન, મેંગેનીઝ અને લિથિયમ સાથે મિશ્રિત થાય છે. ક્રોમિયમ, ટાઇટેનિયમ, ઝિર્કોનિયમ, સીસું, બિસ્મથ અને નિકલના નાના ઉમેરાઓ પણ બનાવવામાં આવે છે અને આયર્ન હંમેશા ઓછી માત્રામાં હાજર હોય છે.

ત્યાં 300 થી વધુ ઘડાયેલા એલોય છે જેમાં 50 સામાન્ય ઉપયોગમાં છે. તેઓ સામાન્ય રીતે ચાર ફિગર સિસ્ટમ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે જે યુએસએમાં ઉદ્દભવ્યું હતું અને હવે સાર્વત્રિક રીતે સ્વીકૃત છે. કોષ્ટક 1 ઘડાયેલા એલોય માટે સિસ્ટમનું વર્ણન કરે છે. કાસ્ટ એલોય સમાન હોદ્દો ધરાવે છે અને પાંચ અંકની સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે.

કોષ્ટક 1.ઘડાયેલા એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે હોદ્દો.

1XXX નિયુક્ત અનએલોય્ડ ઘડાયેલા એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે, છેલ્લા બે અંકો ધાતુની શુદ્ધતા દર્શાવે છે. જ્યારે એલ્યુમિનિયમ શુદ્ધતા નજીકના 0.01 ટકા દર્શાવવામાં આવે ત્યારે તે દશાંશ બિંદુ પછીના છેલ્લા બે અંકોની સમકક્ષ હોય છે. બીજો અંક અશુદ્ધતા મર્યાદામાં ફેરફાર સૂચવે છે. જો બીજો આંકડો શૂન્ય હોય, તો તે કુદરતી અશુદ્ધતા મર્યાદા અને 1 થી 9 વાળા અલોય્ડ એલ્યુમિનિયમ સૂચવે છે, વ્યક્તિગત અશુદ્ધિઓ અથવા મિશ્રિત તત્વો સૂચવે છે.

2XXX થી 8XXX જૂથો માટે, છેલ્લા બે અંકો જૂથમાં વિવિધ એલ્યુમિનિયમ એલોયને ઓળખે છે. બીજો અંક એલોય ફેરફારો સૂચવે છે. શૂન્યનો બીજો અંક મૂળ એલોય સૂચવે છે અને પૂર્ણાંક 1 થી 9 સતત એલોય ફેરફારો સૂચવે છે.

એલ્યુમિનિયમના ભૌતિક ગુણધર્મો

એલ્યુમિનિયમની ઘનતા

એલ્યુમિનિયમમાં સ્ટીલ અથવા તાંબાની ઘનતા લગભગ ત્રીજા ભાગની હોય છે જે તેને વ્યવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ સૌથી હળવી ધાતુઓમાંની એક બનાવે છે. પરિણામી ઉચ્ચ તાકાતથી વજન ગુણોત્તર તેને એક મહત્વપૂર્ણ માળખાકીય સામગ્રી બનાવે છે જે ખાસ કરીને પરિવહન ઉદ્યોગો માટે વધેલા પેલોડ અથવા બળતણ બચતને મંજૂરી આપે છે.

એલ્યુમિનિયમની તાકાત

શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમમાં ઉચ્ચ તાણ શક્તિ હોતી નથી. જો કે, મેંગેનીઝ, સિલિકોન, કોપર અને મેગ્નેશિયમ જેવા એલોયિંગ તત્વોના ઉમેરાથી એલ્યુમિનિયમના મજબૂત ગુણધર્મોમાં વધારો થઈ શકે છે અને ચોક્કસ એપ્લિકેશનોને અનુરૂપ ગુણધર્મો સાથે એલોય ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

એલ્યુમિનિયમઠંડા વાતાવરણ માટે સારી રીતે અનુકૂળ છે. સ્ટીલ પર તેનો ફાયદો એ છે કે તેની કઠોરતા જાળવી રાખીને તેની તાણ શક્તિ ઘટતા તાપમાન સાથે વધે છે. બીજી તરફ સ્ટીલ નીચા તાપમાને બરડ બની જાય છે.

એલ્યુમિનિયમના કાટ પ્રતિકાર

જ્યારે હવાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે એલ્યુમિનિયમની સપાટી પર લગભગ તરત જ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનું સ્તર બને છે. આ સ્તર કાટ માટે ઉત્તમ પ્રતિકાર ધરાવે છે. તે મોટાભાગના એસિડ માટે એકદમ પ્રતિરોધક છે પરંતુ આલ્કલીસ માટે ઓછું પ્રતિરોધક છે.

એલ્યુમિનિયમની થર્મલ વાહકતા

એલ્યુમિનિયમની થર્મલ વાહકતા સ્ટીલ કરતાં લગભગ ત્રણ ગણી વધારે છે. આ એલ્યુમિનિયમને હીટ-એક્સ્ચેન્જર્સ જેવા ઠંડક અને હીટિંગ એપ્લીકેશન બંને માટે મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી બનાવે છે. બિન-ઝેરી હોવા સાથે આ ગુણધર્મનો અર્થ એ છે કે એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ રસોઈના વાસણો અને રસોડામાં મોટા પ્રમાણમાં થાય છે.

એલ્યુમિનિયમની વિદ્યુત વાહકતા

તાંબાની સાથે, એલ્યુમિનિયમમાં વિદ્યુત વાહક તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે પૂરતી ઊંચી વિદ્યુત વાહકતા છે. સામાન્ય રીતે વપરાતા વાહક એલોય (1350) ની વાહકતા એનિલ્ડ કોપરના માત્ર 62% જેટલી છે, તે માત્ર એક તૃતીયાંશ વજન છે અને તેથી સમાન વજનના તાંબાની સરખામણીમાં બમણી વીજળીનું સંચાલન કરી શકે છે.

એલ્યુમિનિયમની પરાવર્તકતા

યુવીથી ઇન્ફ્રા-રેડ સુધી, એલ્યુમિનિયમ તેજસ્વી ઊર્જાનું ઉત્તમ પરાવર્તક છે. લગભગ 80% ની દૃશ્યમાન પ્રકાશ પ્રતિબિંબિતતાનો અર્થ છે કે તે પ્રકાશ ફિક્સરમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પરાવર્તનના સમાન ગુણધર્મો બનાવે છેએલ્યુમિનિયમઉનાળામાં સૂર્યના કિરણો સામે રક્ષણ આપવા માટે ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી તરીકે આદર્શ, જ્યારે શિયાળામાં ગરમીના નુકશાન સામે અવાહક.

કોષ્ટક 2.એલ્યુમિનિયમ માટે ગુણધર્મો.

એલ્યુમિનિયમના યાંત્રિક ગુણધર્મો

એલ્યુમિનિયમ નિષ્ફળતા વિના ગંભીર રીતે વિકૃત થઈ શકે છે. આ એલ્યુમિનિયમને રોલિંગ, એક્સ્ટ્રુડિંગ, ડ્રોઇંગ, મશીનિંગ અને અન્ય યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા રચવાની મંજૂરી આપે છે. તે ઉચ્ચ સહનશીલતા માટે પણ કાસ્ટ કરી શકાય છે.

એલ્યુમિનિયમના ગુણધર્મોને અનુરૂપ બનાવવા માટે એલોયિંગ, કોલ્ડ વર્કિંગ અને હીટ-ટ્રીટીંગનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમની તાણ શક્તિ લગભગ 90 MPa છે પરંતુ કેટલાક હીટ-ટ્રીટેબલ એલોય માટે આને 690 MPaથી વધુ વધારી શકાય છે.

એલ્યુમિનિયમ ધોરણો

જૂના BS1470 ધોરણને નવ EN ધોરણો દ્વારા બદલવામાં આવ્યું છે. EN ધોરણો કોષ્ટક 4 માં આપવામાં આવ્યા છે.

કોષ્ટક 4.એલ્યુમિનિયમ માટે EN ધોરણો

નીચેના ક્ષેત્રોમાં EN ધોરણો જૂના ધોરણ, BS1470 કરતાં અલગ છે:

• રાસાયણિક રચનાઓ - અપરિવર્તિત.
• એલોય નંબરિંગ સિસ્ટમ - અપરિવર્તિત.
• હીટ ટ્રીટેબલ એલોય માટે ટેમ્પર હોદ્દો હવે ખાસ ટેમ્પર્સની વિશાળ શ્રેણીને આવરી લે છે. બિન-માનક એપ્લિકેશનો (દા.ત. T6151) માટે T દાખલ કર્યા પછી ચાર અંકો સુધી.
• નોન હીટ ટ્રીટેબલ એલોય માટે ટેમ્પર હોદ્દો - હાલના ટેમ્પર્સ અપરિવર્તિત છે પરંતુ ટેમ્પર્સ હવે તે કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે તેના સંદર્ભમાં વધુ વ્યાપક રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. નરમ (O) સ્વભાવ હવે H111 છે અને મધ્યવર્તી સ્વભાવ H112 રજૂ કરવામાં આવ્યો છે. એલોય માટે 5251 ટેમ્પર્સ હવે H32/H34/H36/H38 (H22/H24, વગેરેની સમકક્ષ) તરીકે બતાવવામાં આવે છે. H19/H22 અને H24 હવે અલગથી બતાવવામાં આવે છે.
• યાંત્રિક ગુણધર્મો - અગાઉના આંકડા સમાન રહે છે. 0.2% પ્રૂફ સ્ટ્રેસ હવે ટેસ્ટ સર્ટિફિકેટ્સ પર ટાંકવામાં આવવું જોઈએ.
• સહનશીલતા વિવિધ ડિગ્રીઓ સુધી કડક કરવામાં આવી છે.
  

  એલ્યુમિનિયમની હીટ ટ્રીટમેન્ટ

  એલ્યુમિનિયમ એલોય પર હીટ ટ્રીટમેન્ટની શ્રેણી લાગુ કરી શકાય છે:

  • હોમોજનાઇઝેશન - કાસ્ટિંગ પછી ગરમ કરીને અલગતાને દૂર કરવું.
  • એનેલીંગ – વર્ક-કઠણ એલોય (1XXX, 3XXX અને 5XXX) ને નરમ કરવા માટે ઠંડા કામ પછી વપરાય છે.
  • વરસાદ અથવા વય સખ્તાઇ (એલોય 2XXX, 6XXX અને 7XXX).
  • વરસાદ સખ્તાઇ એલોય વૃદ્ધત્વ પહેલાં ઉકેલ ગરમી સારવાર.
  • કોટિંગના ઉપચાર માટે સ્ટોવિંગ
  • હીટ ટ્રીટમેન્ટ પછી હોદ્દો નંબરોમાં પ્રત્યય ઉમેરવામાં આવે છે.
  • પ્રત્યય F નો અર્થ "બનાવટ પ્રમાણે" થાય છે.
  • O નો અર્થ થાય છે "એનીલ્ડ ઘડાયેલા ઉત્પાદનો".
  • T નો અર્થ છે કે તે "હીટ ટ્રીટમેન્ટ" કરવામાં આવ્યું છે.
  • ડબલ્યુ એટલે કે સામગ્રીને સોલ્યુશન હીટ ટ્રીટમેન્ટ કરવામાં આવ્યું છે.
  • H નોન હીટ ટ્રીટેબલ એલોયનો ઉલ્લેખ કરે છે જે "કોલ્ડ વર્ક" અથવા "સ્ટ્રેઇન કઠણ" હોય છે.
  • નોન-હીટ ટ્રીટેબલ એલોય 3XXX, 4XXX અને 5XXX જૂથોમાં છે.