Hliník je jedním z nejpoužívanějších kovů na světě díky své nízké hustotě, vysoké odolnosti proti korozi a výborné zpracovatelnosti. Nachází široké uplatnění v leteckém, automobilovém, stavebním i elektrotechnickém průmyslu.
Co je hliník?
Hliník (chemická značka Al) je lehký kovový prvek s atomovým číslem 13. Vyniká nízkou hustotou, vysokou pevností v poměru k hmotnosti a výbornou odolností vůči korozi, která je způsobena ochrannou vrstvou oxidu hlinitého (Al₂O₃).
V přírodě se hliník nevyskytuje v ryzí podobě, ale tvoří sloučeniny, zejména bauxit, který je hlavní rudou pro jeho výrobu.
Chemické složení a struktura hliníku
Čistý hliník obsahuje minimálně 99 % Al, avšak v průmyslové výrobě se často používají slitiny hliníku, které obsahují prvky jako měď, hořčík, křemík, mangan nebo zinek pro zlepšení mechanických vlastností.
Hliník je nekorodující materiál, protože se na jeho povrchu okamžitě vytváří tenká vrstva oxidu hlinitého, která zabraňuje další oxidaci a chrání kov před chemickými vlivy.
Fyzikální vlastnosti hliníku
Hliník je oblíbený pro své vynikající vlastnosti:
✔ Nízká hustota – pouze 2,7 g/cm³, což je třikrát méně než ocel.
✔ Vysoká odolnost proti korozi – díky přirozené vrstvě oxidu hlinitého.
✔ Výborná elektrická a tepelná vodivost – používá se jako levnější alternativa ke mědi.
✔ Dobrá obrobitelnost a svařitelnost – snadno se lisuje, odlévá a tvaruje.
✔ Nereaktivita s potravinami – bezpečný pro potravinářské a lékařské aplikace.
✔ Recyklovatelnost – hliník lze opakovaně recyklovat bez ztráty kvality, což snižuje ekologickou stopu.
Nevýhodou hliníku je nižší pevnost v porovnání s ocelí, ale tuto vlastnost lze zlepšit přidáním legujících prvků.
Výroba hliníku
Hliník se vyrábí z bauxitu procesem, který zahrnuje dva hlavní kroky:
- Bayerův proces – chemická úprava bauxitu na oxid hlinitý (Al₂O₃).
- Hallův–Héroultův proces – elektrolýza oxidu hlinitého za vzniku čistého hliníku.
Bayerův proces
- Bauxit se rozpustí v hydroxidu sodném a přemění na oxid hlinitý.
- Po vysrážení vznikne čistý Al₂O₃, který je základem pro elektrolýzu.
Hallův–Héroultův proces
- Oxid hlinitý se rozpustí v roztaveném kryolitu a elektrolyticky rozloží na hliník a kyslík.
- Hliník se shromažďuje na dně elektrolytické vany a následně se čistí a odlévá.
Výroba hliníku je energeticky náročná, ale hliník lze 100% recyklovat, což výrazně snižuje potřebu nového zpracování.
Druhy hliníku a jeho slitiny
Hliníkové materiály se dělí na čistý hliník a hliníkové slitiny.
Čistý hliník (99 % Al)
Vlastnosti: Měkký, lehký, vysoká korozní odolnost, dobrá elektrická vodivost.
Využití: Elektrická vedení, obaly, chemický průmysl.
Slitiny hliníku
Hliníkové slitiny jsou výrazně pevnější a odolnější než čistý hliník. Dělí se na:
- Letecké slitiny (např. Al-Cu, Al-Zn-Mg) – vysoká pevnost, použití v letadlech.
- Konstrukční slitiny (např. Al-Mg-Si) – pevné a lehké materiály pro stavebnictví a automobilový průmysl.
- Odolné slitiny (např. Al-Mn) – výborná korozní odolnost, použití v námořním průmyslu.
Využití hliníku v průmyslu
Letecký a kosmický průmysl – lehké a pevné materiály pro letadla, rakety.
Automobilový průmysl – karoserie, motory, ráfky, chladiče.
Stavebnictví – okna, dveře, fasády, střechy.
Elektrotechnika – elektrické vodiče, chladiče, elektronika.
Potravinářský průmysl – obaly na potraviny, nápojové plechovky.
Zdravotnictví – sterilní obaly, chirurgické nástroje.
Díky své nízké hmotnosti a pevnosti je hliník nezbytný v odvětvích, kde je důležitý poměr pevnosti k hmotnosti.
Výhody a nevýhody hliníku
| Vlastnost | Hliník | Ocel | Titan |
|---|---|---|---|
| Hustota (g/cm³) | 2,7 | 7,8 | 4,5 |
| Pevnost | ❌ Střední | ✅ Vysoká | ✅ Vysoká |
| Korozní odolnost | ✅ Výborná | ❌ Nízká (bez povrchové úpravy) | ✅ Výborná |
| Tepelná vodivost | ✅ Vysoká | ❌ Nízká | ❌ Nízká |
| Cena | ✅ Nízká | ✅ Nízká | ❌ Vysoká |
Hliník je lehčí než ocel, ale méně pevný. Je levnější než titan, ale nemá jeho mechanické vlastnosti. Díky vysoké korozní odolnosti se používá v mnoha aplikacích, kde by ocel rychle rezavěla.
Závěr
Hliník je jeden z nejdůležitějších kovů moderního průmyslu. Je lehký, pevný, odolný proti korozi a snadno recyklovatelný, což z něj činí ideální materiál pro stavebnictví, letectví, automobilový průmysl i elektrotechniku.
Díky široké škále hliníkových slitin lze jeho vlastnosti přizpůsobit specifickým požadavkům, a proto hliník nachází využití v nespočtu průmyslových odvětví.