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鋁是一種輕金屬,其化合物在自然界中分布極廣,地殼中鋁的含量約為8%(重量),僅次于氧和硅,具第三位。在金屬品種中,僅次于鋼鐵,為第二大類金屬。鋁具有特殊的化學、物理特性,是當今 常用的工業(yè)金屬之一,不僅重量輕,質(zhì)地堅,而且具有良好的延展性、導電性、導熱性、耐熱性和耐核輻射性,是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料。
鋁的比重2.7,密度約為一般金屬的1/3。而常用鋁導線的導電度約為銅的61%,導熱度為銀的一半。雖然純鋁極軟且富延展性,但仍可靠冷加工及做成合金來使它硬化。鋁土礦是鋁的重要來源,制造一鎊氧化鋁約需要兩磅鋁土礦,而制造一磅金屬鋁也需要兩磅氧化鋁。
根據(jù)鋁錠的主成份含量可以分成三類:高級純鋁(鋁的含量99.93%-99.999%)、工業(yè)高純鋁(鋁的含量99.85%-99.90%)、工業(yè)純鋁(鋁的含量98.0%-99.7%)。
鋁錠質(zhì)量必須符合國標GB/1196-1993標準。其中,AL99.80和AL99.70的鋁含量規(guī)定不得小于99.80和99.70。它是用氧化鋁-冰晶石通過電解法生產(chǎn)出來的。鋁錠進入工業(yè)應(yīng)用之后有兩大類:鑄造鋁合金和變形鋁合金。鑄造鋁及鋁合金是以鑄造方法生產(chǎn)鋁的鑄件;變形鋁及鋁合金是以壓力加工方法生產(chǎn)鋁的加工產(chǎn)品:板、帶、箔、管、棒、型、線和鍛件。按照重熔用鋁錠國家標準,“重熔用鋁錠按化學成分分為6個牌號,分別是Al99.85、Al99.80、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00”(注:Al之后的數(shù)字是鋁含量)。
近五十年來,鋁已成為世界上 為廣泛應(yīng)用的金屬之一。在建筑業(yè)上,由于鋁在空氣中的穩(wěn)定性和陽極處理后的極佳外觀而受到很大應(yīng)用;在航空及國防軍工部門也大量使用鋁合金材料;在電力輸送上則常用高強度鋼線補強的鋁纜;此外,汽車制造、集裝箱運輸、日常用品、家用電器、機械設(shè)備等都需要大量的鋁。
隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展,我國已逐漸成為“全球加工基地”,鋼鐵、有色等基礎(chǔ)工業(yè)蓬勃發(fā)展,近幾年來,電解鋁產(chǎn)量猛增,使中國成為全球 大的鋁生產(chǎn)國。
同時,我國在全球鋁市中也正發(fā)揮著重大的作用,由于近年來我國的需求增長勢頭強勁,所以中國供需基本面的變化,通過國際貿(mào)易直接影響世界的鋁市平衡狀況。
鎂是一種應(yīng)用較晚的金屬。鎂的化學性質(zhì)活潑,主要用于制造鋁合金,鎂作為合金元素可提高鋁的機械強度,改善機械加工性能以及對堿的抗腐蝕性能。由于鎂基合金(含鋁、錳、鋅、鋰等)的結(jié)構(gòu)件和壓鑄件的比強度大,在汽車、航天、航空等領(lǐng)域中,用鎂代替部分鋁,可減輕結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。鎂和鹵素的親和力強,是用金屬熱還原法生產(chǎn)鈦、鋯、鈾、鈹?shù)鹊闹匾€原劑。鎂可作生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化劑。在鋼鐵冶煉中用鎂替代碳化鈣脫硫。
鋅也是人類自遠古時就知道其化合物的元素之一。鋅礦石和銅熔化制得合金——黃銅,早為古代人們所利用。但金屬狀鋅的獲得比銅、鐵、錫、鉛要晚得多,一般認為這是由于碳和鋅礦共熱時,溫度很快高達1000 ℃以上,而金屬鋅的沸點是906℃,故鋅即成為蒸氣狀態(tài),隨煙散失,不易為古代人們所察覺,只有當人們掌握了冷凝氣體的方法后,單質(zhì)鋅才有可能被取得。
純鋅具有銀白色的金屬光澤,然而在空氣中鋅卻呈灰藍色,這是因為鋅的化學性質(zhì)比較活潑,與空氣中的水、二氧化碳和氧氣發(fā)生了化學反應(yīng),生成一層極薄的堿式碳酸鋅:
這層薄膜保護著里面的鋅不再生銹。根據(jù)這個道理,人們用鋅來保護鐵。
白鐵皮、鉛絲(鍍鋅的鐵絲)、自行車的輻條、五金零件和儀表螺絲等都是鍍鋅制品。鍍上鋅的白鐵皮,表面上有一層美麗的冰花,那就是鋅的晶體。白鐵皮比馬口鐵要耐用得多。馬口鐵是鍍錫制品,只要碰破了一塊,會很快腐蝕掉。而白鐵皮即使碰破一大塊,也不會很快被腐蝕。這是因為在金屬活動順序里:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,金屬的活潑性依次由強減弱,Zn比Fe活潑,F(xiàn)e又比Sn活潑。所以活潑的Zn比Fe容易失去電子被氧化變成鋅的二價離子而發(fā)生銹蝕,保護了Fe不受腐蝕;而Sn不如Fe活潑,只能眼睜睜地看著Fe被腐蝕掉卻愛莫能助。這就是焊錫補的臉盆反而爛得更快的原因。Zn正是發(fā)揮了這種“犧牲自己,保護他人”的長處,人們在水閘、水下鋼柱、船艦的尾部、船錨和鍋爐內(nèi)壁,將Zn塊鑲嵌在鋼鐵的表面,充當防銹的衛(wèi)士。Zn塊不斷地被銹蝕而消瘦,以至 終被新的Zn塊替換上去,卻保護了它相鄰的鋼鐵安居樂業(yè)。
椐統(tǒng)計,全世界生產(chǎn)的Zn有40%用來制造鍍鋅的鋼板、管材和白鐵皮。Zn是Fe的忠誠衛(wèi)士。此外,Zn還用來制造Zn──Cu合金—黃銅和干電池等。