در تولید صنعتی ، بازیافت و آزمایش مواد ، شناسایی دقیق آلومینیوم یک کار اساسی است. آلومینیوم با ترکیبی منحصر به فرد از خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و مکانیکی می تواند از طریق روشهای تشخیص سیستماتیک از سایر فلزات (مانند آلیاژهای فولادی ، مس و روی) متمایز شود. این راهنمای حرفه ای تکنیک های شناسایی علمی را برای آلومینیوم ، پوشش بازرسی بصری ، آزمایش خاصیت فیزیکی ، تجزیه و تحلیل شیمیایی و روشهای پیشرفته ابزاری برای اطمینان از صحت در سناریوهای مختلف تشریح می کند.
1. ارزیابی املاک بصری و فیزیکی: شناسایی اولیه
شناسایی مقدماتی آلومینیوم با استفاده از خصوصیات بدنی قابل مشاهده می تواند انجام شود و اولین قدم سریع در طبقه بندی مواد را فراهم می کند.
رنگ و درخشش
آلومینیوم از نمایشگاه متمایز برخوردار استنقره - درخشش فلزی سفیدکه با فلزات دیگر متفاوت است:
بر خلاف خاکستری کسل کننده چدن یا خاکستری تیره فولاد کربن ، آلومینیوم هنگام تمیز کردن سطح روشن تر و بازتابی تر را حفظ می کند.
در مقایسه با فولاد ضد زنگ (که ظاهری نقره ای مشابه دارد) ، آلومینیوم اغلب با گذشت زمان یک فیلم اکسید مات ضعیف ایجاد می کند ، به خصوص در محیط های مرطوب ، در حالی که از جنس استنلس استیل با حداقل لکه دار شدن روشن تر است.
مس و برنج دارای رنگ های مایل به قرمز یا زرد هستند و باعث می شود آنها به راحتی از آلومینیوم قابل تشخیص باشند.
چگالی و وزن
آلومینیوم دارای چگالی کم (2.7 گرم در سانتی متر مربع) ، تقریباً 1/3 فولاد (7.8 گرم در سانتی متر مربع) و 1/4 مس (8.9 گرم در سانتی متر مربع) است. این ویژگی بسیار تشخیصی است:
برای اشیاء با حجم مشابه ، آلومینیوم نسبت به فولاد یا مس بسیار سبک تر است. به عنوان مثال ، یک بلوک آلومینیومی 10 سانتی متر حدود 27 گرم وزن دارد ، در حالی که یک بلوک فولادی با همان اندازه 78 گرم وزن دارد.
توجه: آلیاژهای آلومینیوم (به عنوان مثال ، 7075) به دلیل عناصر اضافه شده ، تراکم کمی بالاتر (حداکثر 2.8 گرم در سانتی متر) دارند ، اما نسبت به سایر فلزات ساختاری بسیار سبک تر هستند.
سختی و قابلیت انعطاف پذیری
آلومینیوم خالص نسبتاً نرم است (سختی MOHS 2.5-3) ، نرمتر از فولاد (MOHS 4-5) اما سخت تر از سرب (MOHS 1.5). این را می توان از طریق آزمایش کرد:
تست خراش ناخن یا ابزار: یک جسم تیز (به عنوان مثال ، ناخن فولادی) یک خراش قابل مشاهده را بر روی آلومینیوم باقی می گذارد ، در حالی که فولاد یا فولاد ضد زنگ در برابر چنین خراش هایی مقاومت می کند.
تست خمش: ورق های آلومینیومی نازک (کمتر از یا برابر با 1 میلی متر) می توانند بدون شکستن با دست خم شوند و انعطاف پذیری خوبی را نشان می دهند. در مقابل ، ورق های فولادی نازک سخت تر هستند و ممکن است در هنگام خم شدن به شدت شکسته شوند.
2. هدایت حرارتی و الکتریکی: آزمایش خاصیت عملکرد
هدایت عالی حرارتی و الکتریکی آلومینیوم سرنخ های شناسایی اضافی را ارائه می دهد ، که از هادی های ضعیف مانند فولاد ضد زنگ قابل تشخیص است.
هدایت حرارتی
آلومینیوم تقریباً 5 برابر سریعتر از فولاد گرما را انجام می دهد ، صفتی که می تواند با ابزارهای ساده آزمایش شود:
تست انتقال حرارت: یک انتهای یک نمونه فلزی را نگه دارید و گرما (به عنوان مثال از طریق سبک تر) را به انتهای دیگر بمالید. آلومینیوم در 5-10 ثانیه گرما را به انتهای خنک منتقل می کند و باعث افزایش دما قابل توجه می شود. فولاد یا فولاد ضد زنگ بسیار آهسته تر گرم می شود.
تست ذوب یخ: یک مکعب یخ را روی سطح فلز قرار دهید. به دلیل هدایت حرارتی بالاتر ، یخ به طور قابل توجهی سریعتر از آلومینیوم نسبت به فولاد ذوب می شود.
هدایت الکتریکی
آلومینیوم یک هادی الکتریکی عالی (60-65 ٪ IACS) است که تنها در بین فلزات مشترک به مس دوم است. یک آزمایش رسانایی ساده با استفاده از:
چند قطبی: مقاومت الکتریکی نمونه ای از ابعاد شناخته شده را اندازه گیری کنید. آلومینیوم مقاومت کمتری نسبت به فولاد (یک هادی ضعیف) اما مقاومت بیشتری نسبت به مس (IAC 97 ٪) نشان می دهد. به عنوان مثال ، یک سیم آلومینیوم به طول 1 متر 2 میلی متر مقاومت 0.017 پوند Ω دارد ، در حالی که یک سیم فولادی با همان اندازه مقاومت 0.1 Ω ~ دارد.
3. آزمایش واکنش شیمیایی: شناسایی قطعی
واکنشهای شیمیایی با آلومینیوم نتایج منحصر به فردی ایجاد می کند که آن را از سایر فلزات متمایز می کند ، به ویژه هنگامی که آزمایش های فیزیکی بی نتیجه است.
واکنش با اسیدها
آلومینیوم با اسیدهای قوی (به عنوان مثال ، اسید هیدروکلریک) و اسیدهای ضعیف (به عنوان مثال سرکه) برای تولید گاز هیدروژن واکنش نشان می دهد ، مشخصه ای که توسط بیشتر فولادها یا مس به اشتراک گذاشته نمی شود:
آزمایش اسید هیدروکلریک: یک نمونه فلزی کوچک را در اسید هیدروکلریک رقیق (غلظت 10 ٪) غوطه ور کنید. با آزاد شدن گاز هیدروژن ، آلومینیوم به شدت حباب می کند:
2al + 6 Hcl → 2Alcl₃ + 3 H₂
فولاد ممکن است به آرامی واکنش نشان دهد (تولید FECL₂) ، اما واکنش کمتر شدید است و اغلب محلول را تغییر رنگ می دهد (مایل به سبز از یون های آهن). مس و فولاد ضد زنگ (304/316) نسبت به هیچ واکنشی نشان نمی دهد.
تست سرکه: برای آزمایش مخرب غیر- ، نمونه را در سرکه سفید خیس کنید. آلومینیوم در طی چند ساعت حباب خفیف را نشان می دهد ، در حالی که فولاد یا مس بدون تغییر باقی مانده است.
واکنش با قلیایی
آلومینیوم با قلیایی قوی (به عنوان مثال ، هیدروکسید سدیم) واکنش نشان می دهد تا آلومینات محلول در محلول را تشکیل دهد ، واکنشی بی نظیر در بین فلزات ساختاری مشترک:
آزمایش هیدروکسید سدیم: یک قطعه کوچک فلز را به محلول هیدروکسید سدیم 5 ٪ اضافه کنید. آلومینیوم به تدریج حل می شود ، گاز هیدروژن را آزاد می کند و یک محلول واضح را تشکیل می دهد. فولاد یا مس توسط قلیایی رقیق بی تأثیر نیست.
تست لایه اکسید
آلومینیوم یک لایه اکسید نازک و شفاف (al₂o₃) تشکیل می دهد که از آن در برابر خوردگی بیشتر محافظت می کند. این لایه را می توان از طریق آزمایش کرد:
محلول کلرید جیوه: یک قطره محلول کلرید جیوه رقیق (HGCL₂) را روی سطح فلز بمالید. لایه اکسید آلومینیوم مختل می شود و باعث می شود فلز با اکسیژن واکنش نشان داده و یک اکسید سفید و پودری تشکیل دهند (فرآیندی به نام "ادغام"). این واکنش با فولاد ، مس یا روی رخ نمی دهد.
توجه: کلرید جیوه سمی است. از تجهیزات محافظ استفاده کرده و با احتیاط استفاده کنید.
4. تجزیه و تحلیل ابزاری پیشرفته: شناسایی دقیق-
برای کاربردهای مهم (به عنوان مثال ، کنترل کیفیت صنعتی ، تأیید آلیاژ) ، روشهای ابزاری نتایج قطعی را ارائه می دهند.
x - اشعه فلورسانس (XRF)
طیف سنجی XRF ترکیب ابتدایی یک نمونه را با اندازه گیری انتشار X -} انتشار اشعه از اتم های آن تجزیه و تحلیل می کند:
فرآیند: یک دستگاه XRF دستی سطح فلز را اسکن می کند و طیف ایجاد می کند که عناصر (به عنوان مثال ، آلومینیوم ، آهن ، مس) و غلظت آنها را مشخص می کند.
مزیت: غیر - مخرب ، سریع (نتیجه 10-30 ثانیه) و قادر به تمایز آلومینیوم از آلیاژهای آلومینیوم (به عنوان مثال ، تشخیص منیزیم در آلیاژ 5052 یا روی در آلیاژ 7075).
طیف سنجی انتشار نوری (OES)
OES از یک قوس الکتریکی برای تبخیر یک نمونه کوچک استفاده می کند ، و نور ساطع شده را برای تعیین ترکیب ابتدایی تجزیه و تحلیل می کند:
کاربرد: آزمایشگاه - درجه OES شناسایی دقیق آلیاژ (به عنوان مثال ، متمایز 6061 از 6063 آلومینیوم) را با تعیین کمیت عناصر کمیاب (به عنوان مثال ، سیلیکون ، منیزیم) فراهم می کند.
محدودیت: مخرب (به یک نمونه کوچک نیاز دارد) ، اما برای عناصر غلظت کم- {0 {0 {{0 {{0 {.
اندازه گیری چگالی
برای تراکم دقیق -} مبتنی بر شناسایی ، از a استفاده کنیدروش تراکم یا روش جابجایی آب:
عمل: جرم نمونه (از طریق مقیاس) و حجم (از طریق جابجایی آب در یک سیلندر فارغ التحصیل) را اندازه گیری کنید. چگالی را به عنوان جرم/حجم محاسبه کنید.
نتیجه: آلومینیوم 2.6-2.8 گرم در سانتی متر مربع ، متمایز از فولاد (7.7.9 گرم در سانتی متر مربع) ، مس (8.8-8.9 گرم در سانتی متر) یا روی (7.1-7.2 گرم در سانتی متر مربع) اندازه گیری می کند.
5. نکات عملی برای شناسایی میدانی
در تنظیمات آزمایشگاهی غیر- ، چندین روش را برای تأیید آلومینیوم ترکیب کنید:
مرحله 1: از بازرسی بصری و وزن برای کاهش نامزدها استفاده کنید (به عنوان مثال ، مس را از طریق رنگ ، فولاد از طریق وزن از بین ببرید).
مرحله 2: یک تست خراش را برای بررسی سختی (خراش های آلومینیوم به راحتی) انجام دهید.
مرحله 3: برای تأیید هدایت با یک سرکه یا آزمایش انتقال حرارت تأیید کنید.
مرحله 4: برای آلیاژها ، در صورت وجود از XRF برای شناسایی انواع خاص آلیاژ آلومینیوم استفاده کنید.
نتیجه گیری: شناسایی سیستماتیک دقت را تضمین می کند
شناسایی آلومینیوم نیاز به ترکیبی از مشاهده فیزیکی ، آزمایش عملکردی ، واکنشهای شیمیایی و (در صورت لزوم) تجزیه و تحلیل ابزاری دارد. صفات فیزیکی مانند چگالی کم ، درخشش نقره ای و نرمی سرنخ های اولیه را فراهم می کند ، در حالی که واکنش های شیمیایی (به عنوان مثال ، حباب ناشی از اسید-) و آزمایشات رسانایی تشخیص را تأیید می کنند. روشهای پیشرفته مانند XRF یا OES برای شناسایی خاص Alloy-} ارائه می دهد.
شناسایی دقیق آلومینیوم برای بازیافت (به عنوان مثال ، جدا کردن آلومینیوم از فولاد در حیاط قراضه) ، انتخاب مواد (به عنوان مثال ، انتخاب آلومینیوم برای غرق شدن گرما) و کنترل کیفیت (به عنوان مثال ، تأیید نمرات آلیاژ در ساخت) بسیار مهم است. با دنبال کردن این مراحل سیستماتیک ، متخصصان می توانند آلومینیوم را با اطمینان از سایر فلزات متمایز کنند و از عملکرد بهینه در کاربردهای صنعتی و تجاری اطمینان حاصل کنند.
