ความรู้เกี่ยวกับอลูมิเนียม

ความรู้เกี่ยวกับอลูมิเนียม

เกรดของอลูมิเนียม พร้อมประโยชน์ที่น่ารู้ ใช้งานได้หลากหลาย

          หากพูดถึงโลหะที่ถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายทั้งในภาคอุตสาหกรรม และภาคครัวเรือนนั้น อลูมิเนียม (Aluminum) ถือได้ว่าเป็นโลหะชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากอลูมิเนียมมีคุณสมบัติที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย ได้แก่ ความสามารถในการทนต่อความร้อน การกัดกร่อน และทนต่อการแตกหัก เป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาอีกทั้งยังสามารถสะท้อนแสงและความร้อนได้ดี ส่วนมากถูกนำไปใช้งานตกแต่ง งานก่อสร้าง ตัวอย่างเช่น การทำฝ้า ประตู ราวกั้น หน้าต่าง และโครงสร้างต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรมนั้นใช้สำหรับผลิตอลูมิเนียมผสม และผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม ส่วนภาคครัวเรือนอลูมิเนียมได้ถูกนำมาใช้งานทดแทนการใช้ไม้ สำหรับงานตกแต่งบ้านและงานก่อสร้าง

          อลูมิเนียมสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และเนื่องจากมีน้ำหนักเบา จึงช่วยลดการใช้พลังงานได้ ถือเป็นวัตถุดิบไร้พิษภัยซึ่งเอื้อต่อระบบนิเวศน์ และเป็นสิ่งจำเป็นต่อโลกขณะนี้ ด้วยคุณสมบัตินำความร้อนได้ดีกว่าเหล็ก 3 เท่า ซึ่งจะเย็นตัวอย่างรวดเร็วหลังได้รับความร้อน และเป็นสื่อผ่านกระแสไฟฟ้าได้ดี จึงนิยมใช้กันในแวดวงอิเล็กทรอนิกส์ อลูมิเนียมถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลายอย่างตั้งแต่กระป๋องน้ำอัดลมจนถึงเครื่องบิน

          อลูมิเนียมสามารถแบ่งเกรดได้จากหลักเกณฑ์ของส่วนผสม ซึ่งสามารถแบ่งเป็นเกณฑ์โดยการแทนสัญลักษณ์เกรดอลูมิเนียมขึ้นรูปด้วยตัวเลข 4 หลัก วิธีการแบ่งเกรดด้วยตัวเลขดังกล่าวถูกกำหนดขึ้นโดยสมาคมอลูมิเนียมแห่งสหรัฐอเมริกา (JIS)

          อลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.00% แทนด้วย 1xxx
          มีการเพิ่มคุณสมบัติที่ทำให้อลูมิเนียมไม่บริสุทธิ์ (เรียกได้หลายอย่าง อลูมิเนียมผสม, อลูมิเนียมเจือจาง หรืออลูมิเนียมอัลลอย) ด้วยการเพิ่มธาตุต่าง ๆ เข้าไปเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านที่แตกต่างกัน

          สัญลักษณ์การแสดงกลุ่มอลูมิเนียมอัลลอย
          Copper (Cu) ทองแดง แทนด้วย 2xxx
          Manganese (Mn) แมงกานีส แทนด้วย 3xxx
          Silicon (Si) ซิลิกอน แทนด้วย 4xxx
          Magnesium (Mg) แมกนีเซียม และ Silicon (Si) ซิลิกอน แทนด้วย 6xxx
          Zinc (Zn) สังกะสี แทนด้วย 7xxx
          ธาตุอื่นๆ เช่น Nickel (Ni) นิเกิล , Titanium (Ti) ไททาเนียม, Chromium (Cr)โครเมียม, Bismuth (Bi) บิสมัท และ Lead (Pb) ตะกั่ว แทนด้วย 8xxx
          9xxx หมายถึง ยังไม่มีใช้

          หลักที่ 1 ในการแสดงหมวดหมู่ของโลหะผสม ตัวเลขหลักแรกถือว่าเป็นสัญลักษณ์ที่มีความสำคัญมากที่สุดใน 8 กลุ่ม ตัวอย่างเช่น 1xxx แทนถึงโลหะอลูมิเนียมหมวดที่มีความบริสุทธิ์มากกว่าร้อยละ 99.00 โดยน้ำหนัก

          หลักที่ 2 ตัวเลขหลักนี้เป็นหลักที่ใช้แทนถึงโลหะอลูมิเนียมที่ถูกเปลี่ยนแปลงปริมาณโดยการนำไปผสมเข้ากับโลหะชนิดอื่นๆ ตัวอย่างเช่น 2024 มีสัดส่วนของส่วนผสมคือ 4.5Cu, 1.5Mg, 0.5Si และ 0.1Cr เมื่อเปลี่ยนตัวเลขเป็น 2218 ปริมาณสัดส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็น 4.0Cu, 2.0Ni, 1.5Mg และ 0.2Si ซึ่งเป็นการผสมด้วย Ni แทนการใช้ Cr

          หลักที่ 3 และ 4 เป็นตัวเลขชี้แสดงถึงชนิดย่อยของโลหะผสมชนิดเดียวกัน ในปริมาณสัดส่วนของส่วนผสมที่มีค่าต่างกัน ตัวอย่างเช่น 2014 มีสัดส่วนของส่วนผสมคือ 4.4Cu, 0.8Si, 0.8Mn และ 0.4Mg เมื่อเปลี่ยนตัวเลขเป็น 2017 ปริมาณสัดส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็น 4.0Cu, 0.8Si, 0.5Mn และ 0.1Cr

คุณสมบัติของอลูมิเนียมขึ้นรูปแต่ละประเภทคุณสมบัติของอลูมิเนียมขึ้นรูปแต่ละประเภท

          อลูมิเนียมขึ้นรูป

          อลูมิเนียมที่ถูกนำมาใช้งานในด้านการค้านั้น มากกว่า 99%เป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ (1xxx) Al ที่มีความบริสุทธิ์อยู่ในช่วง 99.30%-99.70% ซึ่งวัสดุในช่วงดังกล่าวเหมาะสำหรับนำมาทำแผ่นสะท้อนแสง และเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีสำหรับงานในด้านอิเล็กทรอนิกส์ มีระดับความทนทานต่ำทำให้ง่ายต่อการแปรรูป ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A1050, A1100

          อลูมิเนียมผสมทองแดง (2xxx) Al-Cu เป็นอลูมิเนียมที่ถูกผสมด้วยทองแดง เหมาะสำหรับการถูกนำไปใช้งานทางด้านความร้อน ซึ่งทองแดงนั้นสามารถละลายได้ในอลูมิเนียมสูงสุดที่ 5.65% ณ อุณหภูมิ 548 องศาเซลเซียส และความสามารถในการละลายจะลดลงเมื่อมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น โดย ณ อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส ความสามารถในการละลายของทองแดงจะลดลงเหลือประมาณ 0.5% วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A2011, A2014, A2017, A2024

          อลูมิเนียมผสมแมงกานีส (3xxx) Al-Mn เป็นอลูมิเนียมที่ถูกผสมเข้ากับแร่แมงกานีส ซึ่งหากเพิ่มแร่แมงกานีสที่ 1.2% จะได้วัสดุโลหะผสมที่ค่อนข้างมีความแข็งแรง แต่เข้ากระบวนการแปรรูปได้ไม่ดีนัก เหมาะสำหรับนำไปใช้งานในด้านการผลิตโครงสร้างที่ต้องการความทนทาน วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A3003

          อลูมิเนียมผสมซิลิกอน (4xxx) Al-Si ส่วนมากพบในรูปอลูมิเนียมผสม ที่ถูกผสมพร้อมกันด้วยแร่ซิลิกอน และแร่อื่นๆ ในอัตราส่วนน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมผสมที่มีอัตราส่วน ซิลิกอน 11.0-13.5% ทองแดง 0.5-1.3% สังกะสี 0.5% เหล็ก 1% แมกนีเซียม 0.8-1.3% และนิกเกิล 0.5-1.3% เหมาะในการนำไปใช้สำหรับงานที่ต้องการการทนทานต่อความร้อน ได้แก่ ลูกสูบ กระบอกสูบ ห้องเครื่องและก้านสูบ เป็นต้น วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A4032

          อลูมิเนียมผสมแมกนีเซียม (5xxx) Al-Mg เป็นอลูมิเนียมที่ผสมเข้ากับแร่แมกนีเซียม โดยที่ส่วนมากแล้วมักใช้แร่อื่นๆ ผสมร่วมกัน เนื่องจากแร่แมกนีเซียมมีความสามารถในการละลายรวมถึงการหลอมรวมกับอลูมิเนียมต่ำ หากนำมาใช้เป็นส่วนผสมมากจะทำให้วัสดุเปราะ แตกหักได้ง่ายและแข็ง จึงสามารถพบอลูมิเนียมที่ผสมเข้ากับแมกนีเซียมในอัตราส่วนที่มากได้ค่อนข้างน้อย วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A5052, A5056, A5083

          อลูมิเนียมผสมแมกนีเซียมกับซิลิกอน (6xxx) Al-Mg-Si เป็นอลูมิเนียมผสมที่มีสัดส่วนและปริมาณโดยทั่วไป คือ แมกนีเซียม 0.6-1.2% และซิลิกอน 0.4-1.3% ซึ่งถือว่าเป็นส่วนผสมที่มีอัตราส่วนน้อย โดยโลหะผสมดังกล่าวสามารถทำการเพิ่มความแข็งแรงด้วยการเติมสัดส่วนของโครเมียมหรือทองแดงเข้าไปได้ วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A6061, A6063

          อลูมิเนียมผสมสังกะสี (7xxx) Al-Zn-Mg เป็นอลูมิเนียมผสมที่ถูกนำมาผสมเข้ากับแร่สังกะสี รวมทั้งแร่อื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย ได้แก่ แมกนีเซียม เป็นกลุ่มอลูมิเนียมที่มีคุณสมบัติเด่นในด้านความแข็งแรงและมีความทนทานสูงสุดในกลุ่มอลูมิเนียมอัลลอยทั้งหมด จึงมักถูกนำไปใช้ในงานด้านการผลิตยานอวกาศ และโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ เป็นต้น วัตถุดิบกลุ่มนี้ได้แก่ A7075

          อลูมิเนียมผสมแร่อื่นๆ (8xxx) เป็นอลูมิเนียมที่ถูกนำมาผสมเข้ากับแร่ผสมชนิดอื่นๆ นอกเหนือจากที่ได้กล่าวไปข้างต้น ได้แก่ โครเมียม นิกเกิล บิสมัท ตะกั่วและไททาเนียม

อลูมิเนียมหล่อ

          เป็นอลูมิเนียมที่ใช้ในกระบวนการ Die Casting แม่พิมพ์ หรือแม่พิมพ์ทราย แบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ดังต่อไปนี้
          กลุ่ม Al-Si ขึ้นรูปได้ดีเมื่อหล่อในแม่พิมพ์ เช่น ADC12 เป็นต้น
กลุ่ม Al-Mg จะทนต่อการสึกกร่อนได้ดี เช่น AC7A-B เป็นต้น

ประโยชน์อลูมิเนียม

          1. ด้านการก่อสร้าง
          เนื่องจากอลูมิเนียมเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบา มีคุณสมบัติคงทน สามารถนำไปใช้งานทดแทนเหล็กและไม้ได้เป็นอย่างดีอลูมิเนียมจึงได้ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุตกแต่งในงานต่างๆ รวมถึงใช้เป็นโครงสร้าง ทั้งโครงสร้างเสา โครงสร้างสำหรับใช้ในการประกอบประตู หน้าต่าง บันได ราวกั้น รั้วและอื่นๆ

          2. ด้านการขนส่ง
          เนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่นของอลูมิเนียมคือ มีน้ำหนักเบา และไม่เกิดสนิม มีอายุการใช้งานที่ค่อนข้างยาวหากเทียบกับวัสดุชนิดอื่นๆ และสามารถทนต่อแรงกดแรงกระแทกได้มาก อลูมิเนียมจึงมักถูกนำมาใช้งานเป็นโครงสร้างสำหรับอุตสาหกรรมรถยนต์ ใช้เป็นชื้นส่วนรถยนต์ รถไฟ เครื่องบิน และยานพาหนะอื่นๆ

          3. ด้านการบรรจุภัณฑ์
          อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อความร้อนได้ดี ไม่เกิดสนิม และทำปฏิกิริยากับอาหารหรือสารเคมีต่างๆได้ยาก จึงนิยมนำถูกมาผลิตเป็นภาชนะสำหรับการประกอบอาหารและเป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับบรรจุอาหาร ได้แก่ กระป๋องบรรจุอาหาร กระทะ จาน ชาม หม้อ และฟอยล์ครอบอาหาร เป็นต้น

          4. ด้านอุตสาหกรรมไฟฟ้า
          อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่สามารถนำไฟฟ้าได้ดี มีความคงทน มีน้ำหนักเบาและไม่เกิดสนิม จึงถูกพิจารณานำมาใช้สำหรับทำสายไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และส่วนประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์