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绿色金属—铝

编辑:重庆华盛办公家具厂  时间:2012/04/27  字号:
摘要:绿色金属—铝
铝与水反应
  根据铝的还原性可推断铝可以与水反应,但实验发现,铝与沸水几乎没有反应现象,因此许多人认为铝与水不反应。其实不然,铝在加热条件下就可以与水发生明显反应,但反应一开始就与水中的氧气生成致密氧化膜阻止反应进一步进行。
  实验改进
  用氢氧化钠溶液除去铝表面致密氧化膜后,让去膜铝与硝酸汞溶液反应,置换出的汞单质与铝单质作用生成铝汞齐,使部分晶格铝原子被汞原子所占,以至于不能生成致密氧化物,进一步可进行铝与水的反应
  沸水铝
  银白色,有光泽,质地坚韧而轻,有延展性。
  做日用皿器的铝通常叫“钢精”或“钢种”。
  元素名称:铝
  元素类型:金属
  元素原子量:26.98
  原子体积(立方厘米/摩尔):10.0
  元素中文名称:铝元素在太阳中的含量(ppm) :60
  元素在海水中的含量太平洋表面(ppm):0.00013
  元素英文名称:Aluminum
  相对原子质量:26.98
  地壳中含量(ppm):82000
  核内质子数:13
  核外电子数:13
  核电核数:13
  氧化态:Main Al+3
  Other Al0, Al+2
  质子质量:2.1749E-26
  质子相对质量:13.091
  所属周期:3
  所属族数:IIIA
  摩尔质量:27
  氢化物:AlH?
  氧化物:Al?O?
  最高价氧化物化学式:Al?O?
  密度:2.702g/c㎡
  熔点:660.37℃
  沸点:2467.0℃
  燃点:550℃
  热导率W/(m·K):237
  化学键能:(kJ /mol)
  Al-H 285
  Al-C 225
  Al-O 585
  Al-F 665
  Al-Cl 498
  Al-Al 200
  声音在其中的传播速率:(m/s)
  5000
  电离能 (kJ/ mol)
  M - M+ 577.4
  M+ - M2+ 1816.6
  M2+ - M3+ 2744.6
  M3+ - M4+ 11575
  M4+ - M5+ 14839
  M5+ - M6+ 18376
  M6+ - M7+ 23293
  M7+ - M8+ 27457
  M8+ - M9+ 31857
  M9+ - M10+ 38459
  莫氏硬度:2.75
  外围电子排布:3s2 3p1
  核外电子排布:2,8,3
  晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子
  晶胞参数:
  a = 404.95 pm
  b = 404.95 pm
  c = 404.95 pm
  α = 90°
  β = 90°
  γ = 90°
  颜色和状态:银白色金属
  原子半径:1.82
  常见化合价:+3
  发现人:厄斯泰德、韦勒
  发现时间和地点:1825 丹麦
  元素来源:地壳中含量最丰富的金属元素,含量高于7%
  元素用途:可做日用器皿,因其具有氧化膜,不会锈蚀。铝的合金可作飞机、船舶、火箭的结构材料。纯铝可做超高压电缆。
  工业制法:电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物
  其他化合物:AlCl?氯化铝,NaAlO?偏铝酸钠,Al(OH)?氢氧化铝
  扩展介绍:带蓝色的银白色三价金属元素,延展性好,有韧性并能发出[响亮]声音,以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而著称。
  发现
  1827年,德国的韦勒把钾和无水氯化铝共热,制得铝。
  铝的历史与传说
  传说在古罗马,一天,一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯,献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光,但是分量很轻。它是这个人从黏土中提炼出的新金属。但这个皇帝表面上表示感谢,心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首。从此,再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头,这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。aluminum一词就是从古罗马语alumen(明矾)衍生而来的。
  而法国皇帝拿破仑三世,为显示自己的富有和尊贵,命令官员给自己制造一顶比黄金更名贵的王冠——铝王冠。他戴上铝王冠,神气十足地接受百官的朝拜,这曾是轰动一时的新闻。拿破仑三世在举行盛大宴会时,只有他使用一套铝质餐具,而他人只能用金制、银制餐具。即使在化学界,铝也被看成最贵重的。英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,不惜重金制作了一只铝杯,赠送给门捷列夫。俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基曾在他的小说《怎么办》中写到:终有一天,铝将代替木材,甚至可能代替石头。看,这一切是多么奢侈,到处都是铝。
  我们都知道地壳中最丰富的金属是铝,它占整个地壳总质量的7.45%,仅次于氧和硅,位居金属元素的第一位,是居第二位的铁含量的1.5倍,是铜的近4倍。
  描述
  银白色有光泽金属,密度2.702克/立方厘米,熔点为660.37℃,沸点为2467℃。具有良好的导热性、导电性和延展性。化合价+3,电离能5.986电子伏特。铝被称为活泼金属元素,但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜,使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应,放出大量热,用此种高反应热,铝可以从其它氧化物中置换金属(铝热法)。
  例如:8Al+3Fe?O?=4Al?O?+9Fe  +795千卡。
  在高温下铝也同非金属发生反应,亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物,浓硫酸、任何浓度的醋酸,以及一切有机酸类均无作用。
  工业制法
  铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时,等等。有铝的氧化物与冰晶石(3NaF·AlF?)共熔电解制得。
  从铝土矿中提取铝反应过程
  ①溶解:将铝土矿溶于NaOH(aq)
  Al?O?+ 2NaOH ==== 2NaAlO?(偏铝酸钠)+ H?O
  ②过滤:除去残渣氧化铁(Fe?O?)、硅铝酸钠等
  ③酸化:向滤液中通入过量CO?.
  NaAlO?+ CO?+ 2H?O ==== Al(OH)?↓+ NaHCO?
  ④过滤、灼烧 Al(OH)?
  2Al(OH)?==高温== Al?O?+ 3H?O
  注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al?O? 中添加冰晶石(3NaF·AlF?)
  ⑤电解:2Al?O?(I)==通电== 4Al + 3O?↑
  注:不电解熔融AlCl?炼Al 原因:AlCl?是共价化合物,其熔融态不导电。
  元素辅助资料
  但由于铝的氧化力强,不易被还原,因而它被发现的较晚。
  1800年意大利物理学家伏特创建电池后,1808~1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从铝钒土中分离出铝,但都没有成功。贝齐里乌斯却给这个未能取得的金属起了一个名字alumien。这是从拉丁文alumen来。该名词在中世纪的欧洲是对具有收敛性矾的总称,是指染棉织品时的媒染剂。铝后来的拉丁名称aluminium和元素符号Al正是由此而来。
  1825年丹麦化学家奥斯德发表实验制取铝的经过。1827年,德国化学家武勒重复了奥斯德的实验,并不断改进制取铝的方法。1854年,德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝,制得成锭的金属铝。
  元素符号: Al 英文名: Aluminum 中文名: 铝
  相对原子质量: 26.9815 常见化合价: +3 电负性: 1.61
  外围电子排布: 3s2 3p1 核外电子排布: 2,8,3
  同位素及放射线: Al-26[730000y] *Al-27 Al-28[2.3m]
  电子亲合和能: 48 KJ·mol-1
  第一电离能: 577.6 KJ·mol-1 第二电离能: 1817 KJ·mol-1 第三电离能: 2745 KJ·mol-1
  单质密度: 2.702 g/cm3 单质熔点: 660.37 ℃ 单质沸点: 2467 ℃
  原子半径: 1.82 埃 离子半径: 0.51(+3) 埃 共价半径: 1.18 埃
  常见化合物: Al?O?   AlCl?   Al?S?   NaAlO?   Al?(SO?)?  Al(OH)?
  原子量26.981539。1825年丹麦科学家奥斯特用无水三氯化铝与钾汞齐作用,并蒸掉汞后得到铝;1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的熔盐,制得金属铝,并在1855年的巴黎博览会上展示;1886年霍尔和埃鲁分别发明了电解氧化铝和冰晶石的熔盐制铝法,使铝成为可供实用的金属。铝在地壳中的含量为8%,仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内。
  铝是银白色的轻金属,熔点660.37°C,沸点2467°C,密度2.702克/厘米³。铝为面心立方结构,有较好的导电性和导热性;纯铝较软。
  铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;但铝的粉末与空气混合则极易燃烧;熔融的铝能与水猛烈反应;高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属;铝是两性的,即易溶于强碱,也能溶于稀酸。
  铝对人体健康有害吗?
  世界上有数百万计的老人患老年性痴呆症。许多科学家经过研究发现,老年性痴呆症与铝有密切关系。同时还发现,铝对人体的脑、心、肝、肾的功能和免疫功能都有损害。因此,世界卫生组织于1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制。提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。
  从我国的目前情况来看,如果不加以注意,铝的摄入量会超过这个指标。除了从氢氧化铝、胃舒平、安妥明铝盐、烟酸铝盐、阿斯匹林等药物中摄人铝以外,每人每天要从食物中摄人8 mg~12 mg的铝。由于使用铝制的炊具、餐具,使铝溶在食物中而被摄入约4 mg。大量的铝还来自含铝的食品添加剂。含铝的食品添加剂经常用于炸油条、油饼等油炸食品。含铝的食品添加剂的发酵粉还常用于蒸馒头、花卷、糕点等。据有关部门抽查的结果看,每千克油饼中含铅量超过1000 mg。如果吃50 g这样的油饼,就超过了每人每天允许的铝摄入量。因此,要尽量少吃油炸食品,尽量少用含铝的膨松剂,尽量避免使用铝制的炊具及餐具。
  人类的好伴侣—铝
  铝的诞生与发展史
  1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通人氯气后加热得到NaCl,AlCl?复盐,再将此复盐与过量的钠熔融,得到了金属铝。这时的铝十分珍贵,据说在一次宴会上,法国皇帝拿破仑独自用铝制的刀叉,而其他人都用银制的餐具。泰国当时的国王曾用过铝制的表链;1855年巴黎国际博览会上,展出了一小块铝,标签上写到:“来自粘土的白银”,并将它放在最珍贵的珠宝旁边。1889年,俄国沙皇赐给门捷列夫铝制奖杯,以表彰其编制化学元素周期表的贡献。1886年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝,奠定了今天大规模生产铝的基础。
  近一个世纪的历史进程中,铝的产量急剧上升,到了20世纪60年代,铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位,这时的铝已不单属于皇家贵族所有,它的用途涉及到许多领域,大至国防、航天、电力、通讯等,小到锅碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常广泛, 不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。
  铝及其合金
  纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一,因而,将等质量和等长度的铝线和铜线相比,铝的导电能力约为铜的二倍,且价格较铜低,所以,野外高压线多由铝做成,节约了大量成本,缓解了铜材的紧张。
  铝的导热能力比铁大三倍,工业上常用铝制造各种热交换器、散热材料等,家庭使用的许多炊具也由铝制成。与铁相比,它还不易锈蚀,延长了使用寿命。 铝粉具有银白色的光泽,常和其它物质混合用作涂料,刷在铁制品的表面,保护铁制品免遭腐蚀,而且美观。由于铝在氧气中燃烧时能发出耀眼的白光并放出大量的热,又常被用来制造一些爆炸混合物,如铵铝炸药等。
  冶金工业中,常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合,引发后即发生剧烈反应,交通上常用此来焊接钢轨;炼钢工业中铝常用作脱氧剂;光洁的铝板具有良好的光反射性能,可用来制造高质量的反射镜、聚光碗等。铝还具有良好的吸音性能,根据这一特点,-些广播室,现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。纯的铝较软,1906年,德国冶金学家维尔姆在铝中加入少量镁、铜,制得了坚韧的铝合金,后来,这一专利为德国杜拉公司收买,所以铝又有“杜拉铝”之称,在以后几十年的发展过程中,人们根据不同的需要,研制出了许多铝合金,在许多领域起着非常重要的作用。
  在某些金属中加入少量铝,便可大大改善其性能。如青铜铝(含铝4%~15%),该合金具有高强度的耐蚀性,硬度与低碳钢接近,且有着不易变暗的金属光泽,常用于珠宝饰物和建筑工业中,制造机器的零件和工具,用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备;制作电焊机电刷和夹柄;重型齿轮和蜗轮,金属成型模、机床导轨、不发生火花的工具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋桨和锚等。在铝中加入镁,便制得铝镁合金,其硬度比纯的镁和铝都大许多,而且保留了其质轻的特点,常用于制造飞机的机身,火箭的箭体;制造门窗、美化居室环境;制造船舶。
  渗铝,是钢铁化学热处理方法的一种,使普通碳钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。铝是一种十分重要的金属,然而,许多含铝化会物对人类的作用也是非常重大的。
  含铝化合物
  铝在地壳中的含量相高,主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α-Al?O?和β-Al?O?。自然界存在的刚玉即属于α一Al?O?,它的硬度仅次于金刚石,熔点高、耐酸碱,常用来制作一些轴承,制造磨料、耐火材料。如刚玉坩埚,可耐1800℃的高温。Al?O?由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量Cr(III)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(II),Fe(III)或Ti(IV)的称为蓝宝石。
  β一Al?O?是一种多孔的物质,每克内表面 积可高达数百平方米,有很高的活性,又名活性氧化铝,能吸附水蒸气等许多气体、液体分子,常用作吸附剂、催化剂载体和干燥剂等,工业上冶炼铝也以此作为原料。
  氢氧化铝可用来制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂,也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料,其凝胶液和千凝胶在医药上用作酸药,有中和胃酸和治疗溃疡的作用,用于治疗胃和十二脂肠溃疡病以及胃酸过多症。
  偏铝酸钠常用于印染织物,生产湖蓝色染料,制造毛玻腐、肥皂、硬化建筑石块。此外它还是一种较好的软水剂、造纸的填料、水的净化剂,人造丝的去光剂等。
  无水氯化铝是石油工业和有机合成中常用的催化剂;例如:芳烃的烷基化反应,也称为傅列德尔—克拉夫茨烷基化反应,在无水三氯化铝催化下,芳烃与卤代烃(或烯烃和醇)发生亲电取代反应,生成芳烃的烷基取代物。六水合氯化铝可用于制备除臭剂、安全消毒剂及石油精炼等。
  溴化铝是常用的有机合成和异构化的催化剂。
  磷化铝遇潮湿或酸放出剧毒的磷化氢气体,可毒死害虫,农业上用于谷仓杀虫的熏蒸剂。
  硫酸铝常用作造纸的填料、媒染剂、净水剂和灭火剂,油脂澄清剂,石油脱臭除色剂,并用于制造沉淀色料、防火布和药物等。
  冰晶石即六氟合铝酸钠,在农业上常用作杀虫剂;硅酸盐工业中用于制造玻璃和搪瓷的乳白剂。
  由明矾石经加热萃取而制得的明矾是一种重要的净水剂、染媒剂,医药上用作收敛剂。硝酸铝可用来鞣革和制白热电灯丝,也可用作媒染剂;硅酸铝常用于制玻璃、陶瓷、油漆的颜料以及油漆、橡胶和塑料的填料等,硅铝凝胶具有吸湿性,常被用作石油催化裂化或其他有机合成的催化剂载体。
  在铝的羧酸盐中;二甲酸铝、三甲酸铝常用作媒染剂,防水剂和杀菌剂等;二乙酸铝除可作媒染剂外,还被用作收剑剂和消毒剂,也用于尸体防腐液中;三乙酸铝用于制造防水防火织物、色淀;药物(含漱药、收敛药、防腐药等),并用作媒染剂等;十八酸铝(硬脂酸铝)常用于油漆的防沉淀剂、织物防水剂、润滑油的增厚剂、工具的防锈油剂、聚氯乙烯塑料的耐热稳定剂等;油酸铝除用作织物等的防水剂、润滑油的增厚剂外,还用于油漆的催干剂、塑料制品的润滑剂等。
  硫糖铝又名胃溃宁,学名蔗糖硫酸酯碱式铝盐,它能和胃蛋白酶络合,直接抑制蛋白分解活性,作用较持久,并能形成一种保护膜,对胃粘膜有较强的保护作用和制酸作用,帮助粘膜再生,促进溃疡愈合,毒性低,是口种良好的胃肠道溃疡治疗剂。
  近些年,人们又开发了一些新的含铝化合物,如烷基铝等,随着科学的发展,人们将会更好地利用铝及化合物福人类。
  铝的危害
  铝的不当使用也会产生一些副作用。有资料报道:铝盐可能导致人的记忆力丧失。澳大利亚一个私营研究团体说:广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤,造成严重的记忆力丧失,这是早老性痴呆症特有的症状。 研究人员对老鼠的实验表明,混在饮水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里逐渐积累,给它们喝一杯经铝盐处理过的水后,它们脑中的含铝量就达到可测量的水平。!
  研究发现,铝元素能损害人的脑细胞,因此世界卫生组织规定人体每天的摄铝量应控制在0。004克以下,一般情况下,一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量,但是,经常喝铝盐净化过的水,吃含铝盐的食物,如油条(100克油条中约含有0。33克明矾)、粉丝、凉粉、油饼、易位罐装的软饮料等,或是经常食用铝制炊具炒出的饭菜,都会使人的摄铝量增加,从而影响脑细胞功能,导致记忆力下降,思维能力迟钝。
  铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类社会将发挥出更为重要的作用。
  [编辑本段]
  铝的分类
  (1)纯铝:纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。焊接主要是工业纯铝,工业纯铝的纯度为99. 7%^}98. 8%,其牌号有L1、L2、L3、L4、L5、L6等六种。
  <2)铝合金:往纯铝中加入合金元素就得到了铝合金。根据铝合金的加工工艺特性,可将它们分作形变铝合金和铸造铝合金两类。形变铝合金塑性好,适宜于压力加工。
  形变铝合金按照其性能特点和用途可分为防锈铝<LF)、硬铝(LY)、超硬铝(LC)和锻铝(LD)四种。铸造铝合金按加入主要合金元素的不同,分为铝硅系(AL-Si)、铝铜系(Al-Cu)、铝镁系(Al-Mg)和铝锌系(Al-Zn)四种。
  主要铝合金牌号有:1024、2011、6060、6063、6061、6082、7075
  铝的牌号:
  1×××系列为:纯铝(铝含量不小于99.00%)
  2×××系列为:以铜为主要合金元素的铝合金
  3×××系列为:以锰为主要合金元素的铝合金
  4×××系列为:以硅为主要合金元素的铝合金
  5×××系列为:以镁为主要合金元素的铝合金
  6×××系列为:以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金
  7×××系列为:以锌为主要合金元素的铝合金
  8×××系列为:以其他元素为主要合金元素的铝合金
  9×××系列为:备用合金组
  牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况,最后两位数表示,牌号的最后两位数字以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。
  1×××系列牌号的最后两位数表示为:最低铝含量的百分点。牌号的第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。
  2×××~8×××系列牌号的最后两位数没有特殊意义,仅用来区分:同一组中不同的铝合金。牌号的第二位字母表示原始纯铝的改型情况。
  *铝和铝合金的状态:
  代号F××为:自由加工状态
  O××为:退火状态
  H××为:加工硬化状态
  W××为:固熔热处理状态
  T××为:热处理状态(不同于F、O、H状态)
  *H××的细分状态:
  H后面的第一位数字表示:获得该状态的基本处理程序,如下所示。
  H1:单纯加工硬化状态
  H2:加工硬化及不完全退火的状态
  H3:加工硬化及稳定化处理的状态
  H4:加工硬化及涂漆处理的状态
  H后面的第二位数字:表示产品的加工硬化程度。如:0~9代表加工硬化程度越来越硬。
  *铝合金板带材的轧制:
  按轧制温度可分为热轧、温轧(中温轧制)和冷轧
  按轧机排列方式可分为单机架轧制、半连续轧制和连续轧制。
  *铝卷的厚度分类:
  厚度大于80mm称为特厚板
  厚度为4~80mm称为厚板
  厚度为0.2~4.0mm称为薄板
  厚度为小于0.2mm的称为铝箔
  *铝卷长度的计算方式:
  重量1000kg÷铝密度(2.71)÷宽度÷厚度=铝卷的每吨长度
  *铝卷异形规格的起订量:
  每炉铝为6~8吨,铝卷起订量为6~8吨之间
  *彩涂铝卷板质量好坏的鉴别:
  表面压痕、印痕、凹凸等残迹:不明显
  漏涂、穿透涂层的损伤等:不允许
  波纹:不允许 鼓泡(≤10mm):不允许
  疵点(≤3mm):≤3mm个/m2
  划伤:不允许
  擦伤:不允许
  色差:不明显
  *铝塑板质量好坏的鉴别:
  1.铝皮厚度:如面铝厚0.5㎜,实际测量应该为,铝厚0.5㎜+氟碳油漆0.025㎜=0.525㎜(面铝总厚),底铝厚0.5㎜。
  2.氟碳油漆(PVDF):至少为双涂,70%以上氟碳含量,表面刮掉一层油漆还有一层底漆。用膜厚仪测,>0.025㎜。用丁酮擦试200次不露底。
  3.纳米防尘油漆(NANO PVDF):至少为双涂,膜厚>0.025㎜,用记号笔写字,完全能擦干净。
  4.聚酯油漆(PE):用膜厚仪测>0.016㎜,用丁酮擦拭100次不露底。
  5.高分子粘结膜:美国PUPONP原料,撕开铝皮,会发现,铝皮上与塑料上均匀分布着白色绒毛状高分子,并且拉力>7N/㎜。
  6.软塑料:半透明状,开槽刨出塑料屑,更有透明状,划断一面铝皮,折铝塑板,铝皮会断,但塑料不会断,并可来回折无数次。
  7.保护膜:双层复合膜,0.09㎜厚,撕下保护膜,手感平稳。
  铝电解电容器的基础知识
  2007-12-6 来源: 中国有色网
  一、基本概念
  1.定义:电容器是两个作电极的倒替中间用电气绝缘介质各开所成的电子元件称为电容器。
  绝缘介质:氧化膜
  导体:金属、解质、半导体(在这里解质属于导体)
  带凝聚电容器的电解液属于解质,是导体。
  2、电容量:电容器极片上储存的电量与两极将的电位差只比就称为电容器的电容量。
  容量=电量/电位差
  地球的电容量也就是法拉极的。
  3、电容量的单位:法拉F、毫法mF、微法uF、纳法nF、皮法pF
  各单位之间是1000进制。
  4、储存电荷的机理:由于介质的极化。
  电池也可以称为电容器,化学能——电能
  没有通电的时候,介质是乱七八糟的,没有排列顺序,通电后“同性相斥,异性
  5、漏电流由三部分组成:极化电流(瞬间完成)、吸收电流(时间缓慢)、漏导电流,吸收电流与氧化膜有关系,漏导电流与杂质关系;铝电解的介质Al?O?,电阻率为1014~1015Ω/㎝
  6、电容器的电容量的实际情况
  C=εS/3.6πd=0.0885εS/dε-介电常数(电容率)
  S—极片的面积
  D—介质的厚度(两极间的距离)
  不是所有的绝缘体的介电常数都一样,低压——比容大(d小)
  高压——比容小(d大)
  铝箔的面积扩大——腐蚀
  介质的韧性很差,所以夹层来增强强度;坑洞的多少、深浅影响到面积——比容
  一般情况下,坑洞要深浅一致,均匀。
  7、电容器在线路中的符号
  8.电容器的用途:滤波、震荡、调谐、耦合、马达启动、闪光灯、点焊、起爆(炸药)、定时、节能灯——产生一个交流,触发灯亮,属于震荡的一种。
  电解电容器
  一、基本概念
  1、定义:以阀金属为正极,在其表面用电化学的方法形成氧化膜作为介质,用液体或固体(或半导体)等电解质作为负极,并紧密接触于氧化膜介质,用另一金属作为负极引出的电容器称为电解电容器。
  阀金属:铝、铌、钛、钽;阀的意思就是正向导通,反向开路;
  钽电解电容器——氧化膜被破坏后以击穿失效
  铝电解电容器
  一、基本概念
  1、定义:以阀金属铝正极,在其表面用电化学的方法形成氧化膜作为介质,用电解液作为负极,并紧密接触于氧化膜介质,用另一金属作为负极引出的电容器称为铝电解电容器。
  2、图示:
  3、电容器的连接方式和计算
  1)、串联:公式1/C=1/C1 1/C2 1/C3 ……
  只有两个串联的时候,C=C1*C2/(C1 C2)
  当C1=C2时,C=C1/2=C2/2……(无极性产品)
  2)、并联:C=C1 C2 C3 ……
  C=C正*C负/(C正 C负)*系数
  比容是单位面积的容量,高压电容器的负极可以不考虑比容的大小;
  4、铝电解电容器的特点:
  1)优点:氧化膜有自愈作用;价格便宜;单位体积的容量大;相对而言,电压可以做得较高些;
  钽电解,铌电解都做不到200V,铝电解在国外可以做到730V。
  2)、缺点:漏电流大;损耗大,频率特性差(原来开关电源|稳压器仅40KHZ,现在100KHZ,最好1MHZ)
  5、电解电容器的命名;
  国内:CD11代表铝电解电容器
  C——电容器的总称;D——材质(铝电解);11——引线式(单向引出)
  CD10——轴向铝电解电容器;CD26——宽温度铝电解电容器;
  6、容量的标称法则;
  E6:±20(M)、E12:±10(K)、E24:±5(J)
  铝的有关化学方程式:
  62Al +HCl ==== 2AlCl?+ 3H?↑
  2Al + 6H?SO?(浓)==Δ==Al?(SO?)?+ 3SO?↑+ 6H?O
  2Al + 3H?SO?(稀)==== Al?(SO?)?+ 3H?↑
  2Al + 2NaOH + 2H?O ==== 2NaAIO?+ 3H?↑
  Al + 6HNO?(浓)==Δ==Al(NO?)?+ 3NO?↑+ 3H?O
  Al + 4HNO?(稀)==== Al(NO?)?+ NO↑+ 2H?O
  8Al + 30HNO?(再稀一点)====8Al(NO?)?+ 3N?O↑+ 15H?O
  Al+ HNO?(很稀)====Al(NO?)?+ N?↑+ H?O
  8Al + 30HNO?(极稀)====8Al(NO?)?+ 3NH?NO?↑+ 9H?O
  8Al + 3Fe?O?==== 4Al?O?+ 9Fe
  2Al(OH)?==Δ== Al?O?+ H?O
  Al?(SO?)?+ 6NH?·H?O ==== 2Al(OH)?↓+ 3(NH?)?SO?
  Al?O?+ 6HCl=2AlCl?+ 3H?O
  Al?O?+ 2NaOH + 3H?O ==== 2Na[Al(OH)?]
  AlCl?+ 3NaOH ==== Al(OH)?↓+ 3NaCl
  Al(OH)?+ NaOH ==== Na[Al(OH)?]
  Al?(SO?)?+ 6 NaHCO?==== 2 Al(OH)?↓+ 3 Na?SO?+ 6 CO?↑
  NaAlO? + HCl(少量)+ H?O ==== Al(OH)?↓+ NaCl
  Al(OH)?+ 3 HCl ==== AlCl?+ 3 H?O
  NaAlO?+ 4 HCl(过量)==== AlCl?+ NaCl + 2 H?O
  2NaAlO?+ CO?(少量)+ 3 H?O ==== 2 Al(OH)?↓+ Na?CO? 强酸制弱酸
  NaAlO?+ CO?(过量)+ 2H?O ==== 2Al(OH)?↓+ NaHCO?
  NaAlO?+NaHCO3+ H?O====Al(OH)3↓+Na2CO3
  AlCl?+ 3 NaAlO?+ 6 H?O====4 Al(OH)?↓
  [编辑本段]
  常用的铝工业材料
  1.铝塑板
  铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的铝板作为表面,聚乙烯,聚丙烯塑料混合作为芯层,经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。由于铝塑板是由性质截然不同的两种材料(金属和非金属)组成,它既保留了原组成材料(金属铝、非金属聚乙烯塑料)的主要特性,又克服了原组成材料的不足,进而获得了众多优异的材料性质,如豪华性、艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性;质轻、易加工成型、易搬运安装等特性,这些特点为铝塑板开阔了广阔的运用前景。
  铝塑板性能:超强剥离度、材质轻易加工、防火性能卓越、耐冲击性、超耐候性、彩色多样、易保养。
  铝塑板用途:可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外,还可用于旧建筑的改建,用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。
  2.铝单板
  铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成,再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆
  精制而成,铝单板主要由面板、加强筋骨,挂耳等组成。
  铝单板的特点:
  (1)轻量化,刚性好、强度高;
  (2)不燃烧性,防火性佳;
  (3)极佳的面耐候性能和抗紫外线,优异的耐酸、耐碱性能在室外正常条件下,不退色保质期限为15年;
  (4)加工工艺性好、可加工成平面、弧形和球形、塔形等各种复杂的形状,一易沾污,便于清洁、保养;
  (5)色彩可选性广,装饰效果极佳;
  (6)易于回收,无污染,利于环保。
  3.铝蜂窝板
  铝蜂窝板采用复合蜂窝结构,由预成型的盒状面板和背板与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。选用优质的
  3003H24合金铝板5052AH14高锰合金铝板为基材;面板厚度为0.5~1.5mm氟碳滚涂板,底板厚度为
  0.5~1.0mm;铝蜂窝芯材采用六角形3003型芯材,铝箔厚度0.04~0.06mm,边长5~6mm。
  铝蜂窝板特点
  (1)比重轻、强度高、刚度大、结构稳定、抗风压性佳
  (2)隔音、隔热、防火、防震功能能突出
  (3)面有惊人的平坦性,且色彩多样化
  (4)装饰性强,安装方便、快捷
  铝蜂窝板用途:建筑幕墙装饰、天花吊顶、公共汽车、火车、地铁及轨道交通车辆、商用运输车和货柜
  车车体,船上建筑,广告牌,室内装饰工程
  4.铝蜂窝天花吊顶板
  铝蜂窝天花吊顶板从面板材质、形状、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择,能够展示
  丰富的天花吊顶表现效果,具有卓越的设计自由度。通过完善的工艺和严格的控制系统,使复合板材具
  有超强的剥离强度和优异的物理性能。
  主要材质:
  (1)面材:预辊涂铝卷,厚度为0.5 或0.7mm(内墙板厚为1.0mm)
  (2)正面:聚酯烤漆(或按客户需求提供耐色光烤漆,在色泽和光泽度的稳定性及抗刮伤、抗粉化、抗
  腐蚀性能方面效果好)
  (3)背面:养护性涂饰
  (4)芯材:经特殊防腐处理的铝蜂窝芯,合金为:AA3003,铝箔厚度0.06mm,蜂窝芯边长6mm
  适用范围:用作各类建筑的室内吊顶板
  中国铝工业发展简况
  改革开放以来,中国铝工业取得了长足发展,已成为世界铝工业大国,形成了从铝土矿、氧化铝、电解铝、铝加工、研发为一体的比较完善的工业体系。
  2006年,中国铝业从2005年的全行业亏损迅速转为全行业实现利润324亿元、利税500多亿元。国内产能的迅速集中扩张使氧化铝进口量10年来首次出现同比下降,氧化铝对外依存度较上年的45%明显降低。近年来,国内氧化铝生产中强化烧结、管道化溶出、选矿拜尔法等技术得到广泛使用;电解铝落后的自焙槽生产能力被淘汰,2006年,电解铝1200万吨产能中160kA及以上产能占83%,已经全部淘汰落后的自焙槽生产能力,部分小型预焙槽生产能力得到改造。
  电解铝方面,国家发展改革委下发通知,从2006年6月30日起实施电价调整方案,全国上网电价平均上调11.74元/千千瓦时,销售电价平均提高24.94元/千千瓦时,相当于销售电价每度上调2.494分钱。由于电解铝在所有工业产品中耗电量最大,每生产1吨电解铝的耗电量就高达1.5万度。国家利用电价调整对该行业进行调控,可以让一些竞争实力强大的电解铝企业获得较为优越的生存环境,而一些规模小、生产能力落后的企业则有可能淘汰出局。
  当能源价格不断攀升之时,世界各大铝业公司开始把建设铝业生产基地的目光转向电价低廉的中东和非洲。通过降低左右生产成本的电费,确保铝业生产的价格竞争力,成为世界各大铝业公司的着眼点。从国内政策面上分析,国家产业政策给铝行业定位在满足国内需求上,且在对高精尖产品和低技术含量产品在政策上将会有区别。因此,上下游铝企业对于行业所出现的政策性和结构性拐点,应着眼于内销市场,扩大铝在国内市场的应用;扩大铝应用领域,提高铝应用的附加值、提升技术含量。另外,铝生产企业应该多关注相关行业和下游行业发展动向,特别是掌握交通运输、电力、包装、家电等行业发展趋势,同时加大技术攻关和科技投入。
  中国铝型材行业的概况
  中国铝型材工业经过50多年的发展,成为了世界上铝型材生产大国。截至2007年,中国在产的铝挤压厂600多家,挤压生产线约3500条企业数量、生产能力、产量均居世界第一,已成为世界铝挤压材生产大国;经过近几年产品结构的调整和市场调节,铝加工厂数减少,分布在逐步分散;产品出口增加,成为世界上最主要的铝型材生产和净出口国家。
  1、产量:
  2007年中国铝加工材快报产量1175.9万吨,与2006年快报数814.8万吨相比增加44.3%。估计型材为660万吨,比2006年增长36.2%。
  2.分布
  从铝加工行业来看,珠江三角洲、长三角、环渤海等三地区,以河南为代表的中部地区发展较快。新世纪以来,全国铝加工材产量前10位省区总产量占全国总产量的所占比率在逐渐上升,2000年为82.1%,2005年为84.7%,2006年达到87.1%,2007年87.63%。广东和河南两省产量排位继续保持前两名,所占比例仍在上升。产量增幅较快的省份是山东和湖南,山东排位由2006年的第六上升到第三,产量接近100万吨,达到99.48万吨,比2006年增加85.6%。湖南省以21.12万吨的好成绩后来居上,把产量增幅相对不大的河北省挤出前十名。
  广东省的建筑铝型材业在国内具有突出的地位,具有绝对的优势。广东省是中国铝型材加工、制造的大省,同时又是铝的消费大省。目前,广东省的铝加工量超过300万吨/年,综合产值超过1000亿元,已形成具有明显规模优势和品牌优势的产业。据中国有色金属工业协会统计,2006年全国获得生产许可证铝型材厂有560多家,广东省有210余家;全国铝挤压材产量前10名的企业中广东省占了6家,广东省铝型材生产量占全国55%左右,市场占有率超过全国的45%。全国拥有中国名牌的铝加工企业共有17家,广东省有10家单位,其中9家为铝型材厂,1家为板带箔生产企业。
  3、出口
  2007年,中国铝材净出口量增加了110.0%(见表2)。其中,平轧产品的贡献明显。型材出口84.5万吨,比2006年仅增加了24.1%,增幅同比下降56.1%。主要受欧美房地产业不景气和国家7月1日取消出口退税的影响。
  4.动向
  (1)电解铝与加工企业相互延伸
  典型的大型电解铝企业有:中铝兰州连城铝业、中铝青海铝业、河南焦作万方、青铜峡铝业、内蒙霍林河鸿骏铝电集团、河南淅川、浙江华东铝业等纷纷增加铝加工项目或铸坯项目。加工企业向有资源地区寻找合作伙伴或办厂,如渤海铝、银一百、华昌等企业。
  (2)中国铝加工企业积极上市融资
  铝加工企业利用国内外资本市场,积极开展多种方式进行融资,为企业的发展壮大获得必要的资金支持。已经上市的铝加工企业有中铝西北铝,山东南山、浙江栋梁、常熟铝箔、新疆众和等。正在准备上市的企业有河南明泰、广东兴发、闽发、山东鲁丰铝箔、厦顺、苏州罗普斯金等。
  (3)高速列车车体型材成功应用在我国自主知识产权的300km/h列车上,标志着中国已经跨入世界上能够生产300km/h高速列车型材国家的行列。
  (4)工业型材、高档节能型建筑型材产品比例增加。
  (5)各种新技术在铝加工生产中得到了应用。
  铝的性质和用途
  物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。由于铝有多种优良性能,因而铝有着极为广泛的用途。
  (1)铝的密度很小,仅为2.7 g/cm,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外,宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝,一艘大型客船的用铝量常达几千吨。
  (2)铝的导电性仅次于银、铜,虽然它的导电率只有铜的2/3,但密度只有铜的1/3,所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。
  (3)铝是热的良导体,它的导热能力比铁大3倍,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。
  (4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银),在100 ℃~150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等,还可制成铝丝、铝条,并能轧制各种铝制品。
  (5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。
  (6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色),常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀,而且美观。
  (7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。
  (8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。
  (9)铝板对光的反射性能也很好,反射紫外线比银强,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。
  (10)铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。
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