L'alluminio (Al) è un metallo leggero, di colore bianco argenteo, che si classifica come il terzo elemento più abbondante nella crosta terrestre, dopo l'ossigeno e il silicio. Tuttavia, a causa della sua elevata reattività chimica, non si trova mai in natura allo stato metallico puro. Si trova invece in composti, principalmente nel minerale di bauxite, una miscela di ossidi di alluminio idrati tra cui gibbsite (Al(OH)₃), boehmite (AlO(OH)) e diasporo.
Il processo di raffinazione in due fasi
Il viaggio dalla bauxite grezza al'alluminio ad alta purezza implicadue processi industriali distinti.
La prima fase è il processo Bayer, sviluppato nel 1888. La bauxite frantumata viene miscelata con una soluzione calda di idrossido di sodio sotto pressione, dissolvendo i minerali contenenti alluminio e lasciando indietro le impurità come ossidi di ferro e silice. La soluzione di alluminato di sodio risultante viene quindi filtrata per rimuovere il residuo di fango rosso, seminata con cristalli di idrossido di alluminio e calcinata a circa 1100 °C per produrre allumina bianca pura, o ossido di alluminio (Al₂O₃). Oltre il 90% dell'allumina mondiale viene attualmente prodotta con questo metodo.
La seconda fase è il processo Hall-Héroult. L'allumina ha un punto di fusione superiore a 2.000 °C, il che rende l'elettrolisi diretta impraticabile. La soluzione consiste nel disciogliere Al₂O₃ in criolite fusa (Na₃AlF₆), il che abbassa la temperatura di esercizio a circa 950-1.000 °C. Una corrente elettrica viene quindi fatta passare attraverso la miscela. L'alluminio fuso si raccoglie sul fondo (catodo), mentre l'ossigeno si combina con gli anodi di carbonio per formare CO₂. Questo metodo elettrolitico rimane l'unico processo industriale per la produzione di alluminio primario, con una purezza del metallo pari al 99,5-99,8%.
Quali elementi contiene l'alluminio?
L'alluminio puro è costituito unicamente dall'elemento Al, con numero atomico 13 e peso atomico di circa 26,98 g/mol. L'alluminio di purezza commerciale (98,8-99,7% Al) contiene tracce minori di ferro e silicio come impurità naturali. Tuttavia, la maggior partele applicazioni si basano sulle leghe di alluminio, dove elementi specifici vengono aggiunti intenzionalmente per personalizzare le proprietà meccaniche.
Per le applicazioni strutturali, la serie 6000 (ad esempio, 6061) utilizza magnesio e silicio come elementi di lega principali, tipicamente in percentuali comprese tra lo 0,8% e l'1,2% di Mg e tra lo 0,400% e lo 0,8% di Si. Questa lega offre un eccellente equilibrio tra resistenza moderata, buona saldabilità e lavorabilità superiore.
Per esigenze di elevata resistenza, la serie 7000 (ad esempio, 7075) incorpora zinco e rame come principali elementi di lega, con circa il 5,16-0,1% di Zn e l'1,2-2,0% di Cu. Il trattamento termico T6 del 7075 offre una resistenza alla trazione quasi doppia rispetto al 6061-T6, rendendolo il materiale di elezione per il settore aerospaziale e per componenti strutturali ad alte prestazioni.
Nelle leghe commerciali sono comunemente presenti anche tracce di cromo, manganese e titanio, ognuno dei quali svolge un ruolo nell'affinamento della grana e nella resistenza alla corrosione. Comprendere l'esatta composizione elementare di ogni lega è fondamentale per selezionare il materiale più adatto alle specifiche esigenze di lavorazione o fabbricazione.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2026