Caratteristiche dell'alluminio: proprietà e modalità di impiego

L'alluminio è un metallo non ferroso dalle proprietà eccezionali che trova impiego in una vasta gamma di applicazioni industriali.

In questo articolo, esploreremo le caratteristiche tecniche di questo metallo e analizzeremo come può essere impiegato per soddisfare le esigenze in diversi settori.

L’alluminio è un elemento che presenta una serie di caratteristiche tecniche che lo rendono protagonista in diversi contesti:

• notevole leggerezza, vantaggiosa per l'efficienza energetica in ambiti come l'aerospaziale e l'automobilistico (come l’Ergal 7075, impiegato nella componentistica sottoposta a stress elevato);
• resistenza intrinseca all’ossidazione, migliorabile con trattamenti specifici per una maggiore durabilità in ambienti esposti o applicazioni esterne;
• malleabilità e buona conducibilità termica ed elettrica, ideali per vari processi produttivi e applicazioni funzionali;
• possibilità di essere riciclato, in linea con le crescenti esigenze ambientali e di sostenibilità delle aziende moderne.

Dal punto di vista chimico l’alluminio è caratterizzato da una reattività tale da formare rapidamente un sottile strato di ossido quando esposto all'aria, conferendogli una notevole resistenza alla corrosione.

Fisicamente, invece, presenta una densità relativamente bassa, che si traduce in una leggerezza notevole, conservando comunque un'elevata resistenza, in particolare quando legato con altri elementi.

La sua alta conduttività termica ed elettrica rende questo metallo ideale per applicazioni di trasferimento di calore e componenti elettrici.

Inoltre, è noto per la sua duttilità e malleabilità, proprietà fisiche che permettono una facile lavorazione delle leghe di alluminio in varie forme.

Vediamoli più nel dettaglio.

L'alluminio può vantare capacità quali leggerezza e resistenza, proprietà che lo rendono vantaggioso in settori dove il rapporto peso-resistenza è cruciale, come nell'aerospaziale e nei trasporti.

Questa dualità offre un equilibrio ideale per la creazione di strutture robuste ma leggere, contribuendo significativamente all'efficienza energetica e alla riduzione dei costi operativi.

L'alluminio è noto per la sua elevata conducibilità termica ed elettrica, rendendolo una scelta privilegiata per applicazioni che richiedono un rapido trasferimento di calore o una efficiente conduzione elettrica, come in dissipatori di calore, cavi e componenti elettronici.

La resistenza all’ossidazione è una delle proprietà più apprezzate di questo metallo, rendendolo particolarmente adatto per ambienti aggressivi o all'aperto.

Come già anticipato, questa resistenza è dovuta alla formazione naturale di uno strato di ossido sulla superficie quando esposto all'aria, che funge da barriera protettiva contro ulteriori danni.

Tale caratteristica è vantaggiosa in settori come costruzioni, trasporti marittimi e industria alimentare, dove la durabilità e la longevità sono cruciali.

L'alluminio presenta eccezionali duttilità e malleabilità, due proprietà che consentono ai progettisti e agli ingegneri di lavorarlo in forme complesse e sottili lamine con relativa facilità.

Questa plasticità intrinseca si traduce nella capacità di essere piegato, trafilato o plasmato senza rompersi, permettendo un'ampia gamma di applicazioni, dalla stampa di lattine sottilissime alla creazione di componenti aerodinamici.

La malleabilità e la duttilità rendono questo materiale estremamente versatile e adattabile, favorendo innovazioni nel design e nella produzione.

L'alluminio presenta un punto di fusione relativamente basso (660,3 °C), caratteristica che ne facilita la lavorazione e il modellamento.

Ciò consente una fusione e una colata più efficienti e meno energivore rispetto ai metalli con punti di fusione più elevati: è, dunque, un vantaggio in processi di fonderia, di estrusione e di saldatura, poiché consente di ottenere forme complesse e dettagliate con minori input energetici e costi più contenuti.

Inoltre, la capacità di fondere e raffreddare rapidamente ne accelera la produzione e la trasformazione, ottimizzando i tempi e le risorse nel ciclo produttivo.

La riciclabilità dell'alluminio è una qualità particolarmente apprezzata, in quanto contribuisce alla sostenibilità ambientale e all'efficienza delle risorse.

Può essere, infatti, riciclato all'infinito senza perdere le sue caratteristiche originali; ciò significa che può essere rifuso e riformato in nuovi prodotti con un notevole risparmio energetico rispetto alla produzione da minerale grezzo.

La riciclabilità non solo riduce l'impatto ambientale associato all'estrazione e alla produzione, ma:

• riduce il volume di rifiuti;
• minimizza il consumo di energia;
• conserva le risorse naturali.

Queste qualità rendono l'alluminio un pilastro nelle pratiche di economia circolare e sostenibilità in industrie che vanno dall'edilizia all'imballaggio, dai trasporti all'elettronica.

Legare l’alluminio con elementi come silicio, rame e magnesio, infine, può modificarne la microstruttura, migliorando caratteristiche come la resistenza alla trazione, la durezza e la resistenza alla corrosione.

Questi processi permettono di adattare l'alluminio a impieghi specifici in settori ad alta tecnologia. Parallelamente, i metodi di riciclaggio avanzati dell'alluminio enfatizzano la separazione e la purificazione del metallo, assicurando che le qualità desiderate siano mantenute nel prodotto riciclato.

Tecniche come la fusione sotto vuoto e la filtrazione avanzata, in questo senso, sono fondamentali per garantire che il prodotto riciclato rispetti gli standard rigorosi richiesti per il suo riutilizzo industriale.

Le modalità di impiego dell'alluminio in ambito industriale sono estremamente variegate,  a conferma della sua versatilità e adattabilità.

Le lamiere e le barre di alluminio, in particolare, trovano un ampio utilizzo in svariati settori, grazie alla loro facilità di lavorazione e alle eccellenti proprietà del materiale.

Ecco alcune delle principali applicazioni:

• in costruzioni, le lamiere d'alluminio sono ampiamente utilizzate per rivestimenti, coperture e strutture portanti leggere, grazie alla loro resistenza all’ossidazione e al peso ridotto mentre le barre di alluminio sono spesso impiegate come componenti strutturali in finestre, porte e sistemi di facciata;
• nel settore dei trasporti, l'alluminio è fondamentale per la fabbricazione di carrozzerie di automobili, aerei e treni, dove la riduzione del peso è essenziale per migliorare l'efficienza del carburante e ridurre le emissioni;
• nell'industria dell'imballaggio, le lamiere d'alluminio sono trasformate in contenitori e imballaggi, compresi i contenitori per alimenti e le lattine per bevande, per le loro eccellenti proprietà protettive e la totale riciclabilità;
• in elettronica, le barre di alluminio vengono utilizzate per dissipare il calore in dispositivi come computer e cellulari, mentre le lamiere trovano impiego in custodie e componenti strutturali.