大连铝合金梯子使用铝合金作为制作梯子的原材料

第一步：从铝土矿到原铝

1. 拜耳法 - 生产氧化铝（Al₂O₃）

• 原料：铝土矿，其主要成分是氧化铝（Al₂O₃），但含有大量的杂质（如铁、硅的氧化物）。

• 原理：利用氢氧化钠（NaOH）溶液在高温高压下选择性溶解铝土矿中的氧化铝，生成铝酸钠溶液。

• 过程：

1. 溶出：将粉碎的铝土矿与氢氧化钠溶液混合，在压煮器内加热加压，使氧化铝转化为铝酸钠。

2. 沉降：将得到的浆液进行沉降和过滤，分离出不溶性的红色残渣（称为“赤泥”，是主要的环境负担）。

3. 分解：冷却铝酸钠溶液，并加入氢氧化铝作为晶种，搅拌促使铝酸钠水解，析出氢氧化铝沉淀。

4. 煅烧：将氢氧化铝在高温（约1000°C）下煅烧，脱去结晶水，得到纯净的白色粉末——氧化铝（Al₂O₃），也称为“ alumina”。

2. 霍尔-埃鲁法 - 电解生产原铝

• 原料：上一步生产的氧化铝。

• 原理：在高温下，将氧化铝溶解在熔融的冰晶石（Na₃AlF₆）中，通入强大的直流电，使其发生电化学分解。

• 过程：

• 阴极反应：Al³⁺ + 3e⁻ → Al (液态)

• 阳极反应：2O²⁻ + C - 4e⁻ → CO₂

1. 电解槽：核心设备是一个巨大的钢制容器，内衬有碳素材料作为阴极。

2. 电解：槽内装有熔融状态的冰晶石作为电解质，温度维持在940-960°C。加入氧化铝后，通入数万至数十万安培的直流电。

3. 反应：在阴极上，铝离子被还原成液态金属铝；在阳极上，氧离子与碳阳极反应生成二氧化碳。

4. 出铝：由于密度不同，液态铝沉积在电解槽底部，定期用真空包抽出，然后浇铸成铝锭，这就是原铝，纯度通常达到99.5%-99.8%。

第二步：从原铝到铝合金及制品

纯铝强度低，很少直接使用。通常会将原铝与其他金属元素熔合，制成具有不同性能的铝合金。

1. 合金化与熔炼

• 原料：原铝锭、合金元素（如铜、硅、镁、锰、锌等）、回收的废铝。

• 过程：

1. 装炉：将原料按特定合金配比装入熔炼炉（如燃气反射炉或电炉）。

2. 熔炼：加热至700°C以上，使金属全部熔化。

3. 精炼：向熔融铝液中通入氩气、氮气等混合气体，或加入精炼剂，以去除氢气和浮游的氧化物杂质（夹渣）。这一步对最终产品的质量至关重要。

4. 合金化：加入精确计算的合金元素，调整成分至目标值。

2. 铸造

将精炼后的铝液浇铸成不同形状，以便后续加工。主要分为两大类：

• 铸锭铸造：浇铸成大的长方形扁锭（用于轧制板材）或圆柱形实心/空心圆锭（用于挤压型材、管材）。

• 成型铸造：直接铸造成接近最终产品形状的毛坯，主要有：

• 压铸：高压将铝液注入金属模具，效率高，适合大批量小型零件（如发动机壳体、齿轮）。

• 砂型铸造：用砂制模具，适合大型或结构复杂的零件。

• 熔模铸造：用于制造形状极其复杂、精度要求高的零件。

3. 后续加工（针对铸锭）

铸锭需要经过进一步的塑性加工，才能成为广泛使用的半成品。

• 均质化处理：将铸锭在高温下长时间保温，使内部的化学成分和组织更均匀。

• 热加工：

• 热轧：将加热的扁锭通过轧辊，轧制成所需厚度的板材、带材。

• 热挤压：将加热的圆锭放入挤压筒，用巨大的压力使其通过模具孔，形成管材、棒材、型材等各种截面形状的产品。

• 冷加工：在室温下进行进一步加工，以获得更精确的尺寸、更光滑的表面和更高的强度。

• 冷轧：生产更薄的板材、带材和箔材。

• 拉拔：生产小直径的管材、棒线和型材。

• 热处理：对于可热处理强化的铝合金（如2系、6系、7系），这是关键步骤。

• 固溶处理：将合金加热到高温，使合金元素充分溶解到铝中，然后快速淬火。

• 时效：在室温（自然时效）或较低温度（人工时效）下放置，使强化相细小、均匀地析出，从而大幅提高合金的强度。

经过以上步骤，铝合金最终被加工成板、带、箔、管、棒、型材、线、锻件以及铸件等各种形态，交付给航空航天、汽车、建筑、包装、电子等下游行业使用。