Punto di fusione dell'alluminio: come si fonde l'alluminio?

Redazione di EstrusiAlluminio.it

L'alluminio è il metallo più comune della crosta terrestre. A temperatura ambiente, sulla sua superficie si forma una sottile pellicola chiamata allumina. Essa protegge il metallo dalla corrosione e dall'ossidazione. Il tempo di ossidazione del metallo aumenta rapidamente con l'aumentare della temperatura; per questo motivo, nel processo di fusione dell'alluminio o delle sue leghe, la superficie della fusione si ricopre rapidamente di una pellicola di ossido.

Punto di fusione dell'alluminio

L'alluminio è estremamente comune in natura. È al quarto posto tra tutti gli elementi e al primo posto tra i metalli (8,8% del peso della crosta terrestre), ma non è presente in forma pura. Viene estratto principalmente dalla bauxite, anche se si conoscono diverse centinaia di minerali di alluminio (alluminosilicati, alliti, ecc.), la maggior parte dei quali non è adatta alla produzione di questo metallo.

Le proprietà fisiche di base del metallo ne consentono l'utilizzo in vari settori della produzione industriale e la sua capacità di formare composti stabili con altri elementi chimici ne amplia notevolmente la gamma di applicazioni. Rimane una questione a parte: come fondere l'alluminio.

L'alluminio viene fuso fornendo energia termica dall'esterno o direttamente nel suo volume (riscaldamento a induzione). Il punto di fusione medio dell'alluminio è di 660 gradi Celsius o 993,5 gradi Kelvin. Il punto di fusione dipende dalla purezza chimica del materiale, dalla pressione e da altri fattori.

- Il punto di fusione dell'alluminio puro al 99,996% è di 660,37 gradi Celsius; con un contenuto di alluminio del 99,5%, la fusione inizia a 657 gradi Celsius.

- Con un contenuto di alluminio pari al 99,0%, la fusione inizia a 643 °C.

Durante la fusione, il volume del metallo aumenta. Il rapido aumento di volume avviene sotto l'influenza di un processo chiamato calore latente di fusione. Gli atomi perdono la loro struttura cristallina originale, densa e ordinata. Questo processo è reversibile: funziona sia quando viene riscaldato sia quando viene raffreddato.

Temperature iniziali e finali di fusione

Per capire come fondere l'alluminio, dobbiamo comprendere quali sono le temperature di fusione iniziale e finale. Il calore specifico di fusione dell'alluminio determina la sua proprietà fisica - il passaggio da uno stato all'altro. La temperatura alla quale l'alluminio e le sue leghe iniziano a fondere è chiamata punto di solidità. La temperatura di solidus significa che la lega è ancora allo stato solido. Il punto di fusione finale è il punto di liquidità. L'intervallo di temperatura significa che il composto si trova in uno stato intermedio - semiliquido, semisolido, molliccio.

Fusione dell'alluminio: l'effetto delle impurità e degli additivi di lega sul processo

L'aggiunta di additivi, compresi quelli di lega, a un metallo chimicamente puro (alluminio primario) abbassa il punto di fusione iniziale. Ad esempio, la fusione dell'alluminio in una lega contenente magnesio (Mg) e silicio (Si) si riduce a quasi 500°C. La fusione dell'alluminio in lega non ha praticamente una temperatura di fusione specifica. Il processo di fusione e solidificazione di una lega di alluminio avviene entro un intervallo di temperatura specifico. Le temperature di liquidus e solidus, le leghe di alluminio industriali più comuni per la formatura, variano a seconda del volume specifico del metallo puro.

In alcuni composti di alluminio con altri elementi chimici, non esiste un intervallo tra gli indicatori di temperatura per il passaggio dallo stato solido a quello fuso. Tali leghe sono chiamate eutettiche. Ad esempio, l'alluminio fuso contenente il 12,5% di silicio ha una temperatura costante di 577°C. Con l'aumento del contenuto di silicio, il gradiente di liquido diminuisce rispetto al valore massimo caratteristico del metallo puro. Tra gli altri additivi di lega, il magnesio riduce il gradiente di temperatura a 450°C. In combinazione con il rame, la temperatura eutettica è di 548°C, mentre con il manganese è di soli 658°C. La maggior parte delle leghe di alluminio non sono nemmeno binarie, ma triple o quadruple. Pertanto, con l'influenza combinata di diversi elementi di lega, i rapporti solidus-liquidus possono essere ancora più bassi.