Что было первым изделием сделанным из алюминия

История алюминия. Описание

Алюминий – самый известный и древний металл. В виде различных глинистых соединений он был знаком человечеству с незапамятных времен. Античные историки свидетельствовали о том, что “люмен” ( в переводе с латинского квасцы) или сульфат алюминия-калия применяли в самых разных областях деятельности: и как протраву для окрашивания тканей, и как огнезащитное средство, а также использовали для изготовления различных бытовых изделий и украшений.

История получения и применения алюминия

В середине XIX века в Западной Европе ученые отчаянно пытались получить алюминий в чистом виде. В 1825 году датский исследователь Х.К. Эрстед первым осуществил подобный опыт, используя калий в виде амальгамы. К сожалению, тогда не удалось точно определить полученное вещество.

Однако спустя два года получением алюминия заинтересовался немецкий ученый Велер. Он использовал для восстановления металла чистый калий. Через 20 лет упорных поисков ему удалось получить чистый алюминий в виде гранул размером со спичечную головку. Алюминий оказался красивым и легким металлом, похожим на серебро. Эти свойства алюминия и определили его высокую стоимость на тот период истории: он оценивался дороже золота.

В 1855 г. на выставке в Париже алюминий являлся главной достопримечательностью. Ювелирные изделия из алюминия располагались по соседству с бриллиантами французской короны. Алюминий стал очень модным металлом. Его считали благородным элементом, созданным природой для создания шедевров искусства.

Поскольку физические и химические свойства алюминия были изучены слабо, ювелиры самостоятельно изобретали способы его обработки. Мягкость и податливость металла позволяла создавать им изделия любой формы, делать отпечатки замысловатых узоров, наносить разнообразные рисунки. Алюминий покрывали золотом, полировали, матировали.

Однако со временем алюминий стал выходить из моды. В середине 1860-х годов килограмм этого металла уже стоил всего около ста старых франков, по сравнению с 3 тысячами в 1854-1856 гг.

В настоящее время первые алюминиевые изделия представляют огромную ценность. К сожалению, большую часть из них почитатели моды заменили золотом, серебром и другими драгоценными сплавами и металлами.

Однако ученых изменчивая мода не остановила. В 1886 году химик Чарльз Мартин Холл стал автором дешевого способа получения алюминия в больших количествах. Он добавил и растворил в расплавленном криолите (соединении алюминия с натрием и фтором) небольшую часть окиси алюминия. Затем, поместив смесь в гранитный сосуд, пропустил через нее электрический ток. После нескольких часов ожидания на дне сосуда он увидел блестящие «пуговицы» чистого алюминия. Работавший в то время в России австрийский инженер Карл Жозеф Байер не остался в стороне и предложил технологию получения глинозема, которая помогла сделать новый способ еще дешевле. В результате вариант получения алюминия, разработанный Байером и Холлом, до сих пор используется в современном производстве.

Совершенствование свойств алюминия

Новый материал, который теперь можно было применять в промышленности, был всем хорош. Однако отмечалось, что чистый алюминий недостаточно прочен для некоторых областей применения.

В борьбу с этой проблемой вступил немецкий химик Альфред Вильм, который сплавил его с небольшим количеством магния, меди и марганца. Полученный сплав был настолько прочен, что в 1911 году в городке Дюрене была выпущена партия материала, названного в его честь дюралюминием. Чуть позже в 1919 году из него был выполнен первый самолет. Так алюминий с триумфом завоевал весь мир.

В настоящее время трудно назвать отрасль промышленности, обходящуюся без этого легкого серебристого металла. Алюминий, занимающий 3 место по концентрации в земной коре после кислорода и кремния, с новой силой притягивает к себе внимание специалистов как металл будущего. Совокупность таких его достоинств, как малая плотность, высокая тепло- и электропроводность, прочностные характеристики, а также высокая устойчивость к коррозии и технологичность, позволяют отнести алюминий к числу самых ценных материалов планеты.

История алюминия

Первое упоминание о металле, который по описанию был похож на алюминий, встречается в первом веке нашей эры у Плиния Старшего (рисунок 1). Согласно изложенной им легенде, некий мастер преподнес императору Тиберию необычайно легкий и красивый кубок из серебристого металла. Даритель сообщил, что получил новый металл из обычной глины. Очевидно, он ожидал благодарности и покровительства, но вместо этого лишился жизни. Недальновидный правитель приказал обезглавить мастера и разрушить его мастерскую, чтобы предотвратить обесценивание золота и серебра.

Но это всего лишь предание. А факты? Первый шаг к получению алюминия сделал прославленный Парацельс (рисунок 2) в 16 веке. Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержавшую окись неведомого тогда металла. А в середине 18 века эксперимент повторил немецкий химик Андреас Маргграф (Andreas Marggraf). Он назвал окись алюминия словом «alumina» (от латинского «alumen» – вяжущий). С этого момента о существовании алюминия стало известно науке, однако, не будучи найденным в чистом виде, металл не получил настоящего признания.

Рисунок 1 – Гай Плиний Секунд Рисунок 2 – Парацельс

В 1808 году англичанин Хэмфри Дэви (Humphry Davy) (рисунок 3) пытался выделить алюминий методом электролиза. Это ему не удалось, но ученый все же дал металлу его современное название. Успехом увенчались эксперименты датчанина Ханса-Кристиана Эрстеда (Hans Christian Оrsted) (рисунок 4)в 1825 году. Пропустив хлор через раскаленную смесь глинозема с углем, он получил хлористый алюминий. Нагрев его с амальгамой калия, Эрстед выделил металл, по своим свойствам похожий на олово. Ученый сообщил об этом в малоизвестном журнале и прекратил эксперименты. Эстафету принял немец Фридрих Вёлер (Friedrich Wöhler) (рисунок 5), который в итоге потратил 18 лет работы на то, чтобы получить алюминий в виде слитка.

Рисунок 3 – Хэмфри Дэви Рисунок 4 – Ханс-Кристиан Эрстед

В 1854 году французский химик и промышленник Сент-Клер Девиль (Henri Saint-Claire Deville) (рисунок 6) разработал более дешевый способ. Он использовал в качестве восстановителя натрий, заменив им дорогостоящий калий. На Всемирной выставке 1855 года в Париже «серебро из глины» произвело фурор. Император Наполеон III, за столом которого особо почетным гостям подавали приборы из алюминия, загорелся мечтой снабдить свою армию кирасами из легкого металла. Он оказал Девилю мощную поддержку, и тот построил несколько алюминиевых заводов. Но произведенный им металл по-прежнему оставался дорогим. Из него делали лишь ювелирные украшения и предметы роскоши.

Рисунок 5 – Фридрих Вёлер Рисунок 6 – Сент-Клер Девиль

Более дешевый способ производства крылатого металла появился лишь к концу 19-го века. Его одновременно и независимо друг от друга разработали американский студент Чарльз Холл (Charles Hall) (рисунок 7) и французский инженер Поль Эру (Paul Héroult) (Рисунок 8). Предложенный ими электролиз расплавленной в криолите окиси алюминия давал прекрасные результаты, но требовал большого количества электроэнергии. При строительстве первого завода эту проблему решили, разместив предприятие рядом со знаменитым Рейнским водопадом в Швейцарии.

Рисунок 7 – Чарльз Холл Рисунок 8 – Поль Эру

Работавший в России австрийский инженер Байер (Carl Josef Bayer) (рисунок 9) создал технологию получения глинозема, которая сделала новый способ еще более дешевым. Процессы Байера и Холла-Эру до сих пор применяются на современных алюминиевых заводах.

Рисунок 9 –Карл Байер

Новый промышленный материал был хорош всем, за исключением одного: для некоторых сфер применения чистый алюминий был недостаточно прочен. Эту проблему решил немецкий химик Альфред Вильм (Alfred Wilm), сплавлявший его с незначительными количествами меди, магния и марганца. Он открыл, что сплав в течение нескольких дней после закалки становится все прочнее и прочнее. В 1911 году в немецком Дюрене была выпущена партия названного в честь города дюралюминия, а в 1919 году из него был сделан первый самолет.

Так началось триумфальное шествие алюминия по миру. Если в 1900 году в год получали около 8 тысяч тонн легкого металла, то через сто лет объем его производства достиг 24 миллионов тонн [2].

История алюминия: как развивались добыча и производство

Очень сложно представить современный мир без алюминиевых изделий: алюминиевые банки, посуда, корпуса автомобилей, самолетов и лодок, узлы и агрегаты различных механизмов, ПВХ-окна и многое другое. Алюминий по праву можно назвать революционным металлом, который в настоящее время используется абсолютно во всех отраслях промышленности, от тяжелой металлургии до ювелирных изделий и посуды.

Из глубин веков

Первые упоминания об этом металле относятся к I веку до н.э. Из древнеримских летописей нам известно, что одним из первых изделий стала чаша, которую мастер подарил императору Тиберию. В хронике есть подробные описания легкого и по своим свойствам напоминающего серебро вещества, прозванного “Алюмен”.

Также в древности соли алюминия, квасцы, использовались в качестве пропитки для древесины и кожи. Пропитанная такими солями кожа и древесина хорошо сопротивлялись воздействию огня и имели более длительный срок службы. Были известны случаи, когда из него изготавливались косметологические средства, оправы для очков и даже зубные протезы.

Современное свое название алюминий получил именно от названия своих солей, “квасцы” по-латински произносятся как “алюмен”.

Получение чистого вещества

Теоретические основы получения чистого металла были положены еще в 1808 год химиком Гемри Дэвином, он предложил использовать электричество для получения чистого металла из его природных минералов. Однако на практике алюминий, а если быть точнее, то его спав с другими металлами, был получен только в 1825 году датским химиком Хансом Кристианом Эрстедом.

Работы своего датского коллеги продолжил немецкий химик Фридрих Велер, который уже к 1927 году получил первые 30 грамм чистейшего алюминиевого порошка, которые он в 1845 году превратил в небольшие шарики этого металла (корольки).

Сама руда, а точнее значительные ее запасы, были найдены только в 1821 году геологом Пьером Бертье во Франции. Руда получила название местного в которой ее нашли — (bauxite) боксид.

Промышленное производство

В промышленных масштабах получение чистого алюминия началось лишь в 1856 году во Франции, первые 200 тонн вещества были получены французским химиком-технологом Анри-Этьенн Сент-Клер Девильном на заводе братьев Шарля в течение последующих 36 лет.

Первоначально он был скорее альтернативой серебра и рассматривался только в качестве материала для ювелирных изделий. Однако совсем скоро стало ясно, что это далеко не все отрасли, в которых может быть использован металл и его возможности куда более обширны, чем это может показаться на первый взгляд.

Методы получения алюминия

Метод Холла-Эру был усовершенствованной версией ранее используемой технологии электролиза, но требовал больше электроэнергии при лучшем результате. Открыт данный метод был в 1886 году французским инженером Поль Эру и американским студентом Чарльзом Холлом.

Технология произвела революцию в производстве алюминия и уже через год производилось свыше 450 тонн данного вещества ежегодно.

Еще один технологически совершенный и более дешевый метод производства был изобретен австрийским химиком Карлом Иосифом Байером в 1889 году в Санкт-Петербурге. Первый оксид алюминия был получен случайно путем смешивания боксита в щелочном растворе. Оказалось что раствор полностью растворяет молекулы металла, а не растворившийся остаток не содержит данного металла.

Читайте также  Изделия из алюминия своими руками на продажу

Алюминий на рубеже столетий

На стыке XIX и XX веков алюминий стал использоваться повсеместно, особенно в кораблестроении. Первый пассажирский катер из алюминия был построен уже в 1891 году, а через 3 года была спущена на воду первая 58-метровая военная торпедная лодка. Сделан катер “Сокол” был по заказу Российского флота и мог развивать рекордную для того времени скорость в 32 узла.

Примечательно, что первый автомобиль, корпус которого был изготовлен из алюминия, появился только в 1894 году, а в 1903 году в воздух поднялся первый в мире самолет, двигатель которого был изготовлен из алюминия. Пилотом данного воздушного судна стал Орвиилл Райт.

Развитие металла

В 1909 годы был изобретен дюралюминий, уникальный сверхпрочный сплав, в состав которого входит марганец и медь. С самых первых дней стало понятно, что именно за этим материалом будущее в машино- и авиастроении. Первый дюралюминиевый фюзеляж самолета был создан в 1915 году Хуго Юнкерсом, главным инженером и разработчиком знаменитых немецких Юнкерсов.

В то же самое время алюминий распространился в быту. Из него начали изготавливать посуду, которая по своим качествам многократно превосходила чугунную утварь, а в 1910 году тонкая фольга из алюминия стала отличной упаковкой для Швейцарского шоколада.

Металл для ложки императора

Уже более полутора сотен лет алюминий — металл, совершивший в своё время прорыв в авиации — сопровождает человека в вопросах питания и кулинарии. Причём это уже не устаревшие «бабушкины» миски и бидоны, а современный высокотехнологичный инвентарь, занявший своё место на каждой кухне: сегодня более 95% посуды с антипригарным покрытием производится из алюминия!

Как изменилась и эволюционировала алюминиевая посуда с древности и до наших дней? Почему алюминий на кухне сегодня является оптимальным выбором между откровенно устаревшей эмалированной и избыточно дорогой премиальной посудой? Как приобрести правильную сковороду и кастрюлю при широчайшем современном ассортименте? И что нужно знать об упаковке пищевых продуктов из алюминия?

Дороже золота

Первые попытки получить металлический алюминий наталкивались на технологические ограничения, и алюминиевым веком стал лишь XX, когда на помощь металлургам пришло электричество. В конце же XIX столетия «серебро из глины», как его называли, в малых количествах получали лишь химическими методами. Именно поэтому первые проволока и фольга из нового необычного металла, представленные французским учёным и промышленником Сент-Клер Девилем на Всемирной выставке в Париже в 1855 году, произвели настоящий фурор.

За несколько же лет до этого алюминиевые ложки и вилки в столовом приборе использовались исключительно при дворе императора Франции Шарля Луи Наполеона Бонапарта и полагались лишь наиболее почётным гостям. А не попавшие в число избранных ели «второсортными» золотыми приборами и негодовали от зависти к счастливчикам, по чьим тарелкам позвякивали лёгкие вилочки из новомодного «драгметалла»…

«В России первую попытку изготавливать посуду из алюминия предпринял в 1893 году купец Александр Кольчугин, создатель медеобрабатывающего завода во Владимирской области (впоследствии известного как Кольчугинский завод цветных металлов), — рассказывает Леонид Хазанов, заместитель главного редактора журнала «Металлоснабжение и сбыт». — Он обратился в Министерство финансов с просьбой предоставить ему субсидию в 100 тысяч рублей на строительство фабрики, обосновывая это возможностью использования алюминия для выпуска посуды на нужды армии, но потерпел неудачу: новый металл ещё не вызывал доверия у властей».

Сегодня же, в «алюминиевую эпоху», значительную долю потребления «крылатого металла» взяла на себя пищевая промышленность — это не только посуда, но и разнообразная тара и упаковка. Пресловутые ложки, вилки, кружки и миски из голого металла, коими так гордился Наполеон III, сейчас востребованы разве что в пешем туризме. А в домовых хозяйствах спросом в первую очередь пользуются антипригарные внутри и красиво анодированные в цвет снаружи сковороды, кастрюли, сотейники, жаровни, казаны, грили, воки. Алюминий занял место бесспорного мирового лидера в производстве инвентаря для кулинарии.

Оптимальный выбор

Различные материалы, разумеется, имеют свои плюсы и минусы — как же без этого. Но только алюминий уверенно предлагает лучший баланс характеристик и стоимости, причём честно, без маркетинговых выкрутасов, выдающих ретро за прогресс, а неудобства — за признаки элитарности. Безусловно, старый добрый чугун недурственен и по сей день, но с антипригарными покрытиями дружит он плохо, а хрупкое эмалирование — это и вовсе возврат в прошлое.

Жаростойкие стекло и керамика были бы безупречны по некоторым показателям, но они слишком нежны и требовательны в эксплуатации, а к тому же слишком дороги и потому явно останутся навсегда нишевым товаром. Алюминий же, являясь безусловным лидером среди посудных материалов по характеристикам теплопроводности, оптимален и по цене, и по дизайну. Даже самая толстостенная алюминиевая посуда остаётся лёгкой и удобной, при этом быстро и равномерно прогреваясь, экономя электроэнергию и газ.

«Отечественное производство алюминиевой посуды стало налаживаться только во времена советской власти — уже в Великую Отечественную бойцам Красной армии наравне с эмалированными кружками выдавали и алюминиевые, — продолжает свой рассказ Леонид Хазанов. — После войны выпуск алюминиевой посуды был поставлен на широкую ногу. Её начали изготавливать как на специализированных предприятиях, подобно Кукморскому заводу металлопосуды с 1950-х годов, так и на заводах по выпуску алюминиевых полуфабрикатов — скажем, на Каменск-Уральском металлургическом заводе с 1947 года или Белокалитвинском металлургическом с 1970 года. Изначально, разумеется, алюминиевая посуда делалась из голого металла, но в 1980-х годах в СССР начало осваиваться нанесение антипригарных покрытий». Сегодня в нашей стране существует немало предприятий, которые производят современную алюминиевую посуду с антипригарным покрытием, — «Кукмор», СКОВО, «Калитва», VARI, «Гвура», НМП и другие.

Ещё недавно на российском рынке доминировала импортная посуда из алюминия — в 2013 году на неё приходилось 55% продаж. Но уже к 2016 году импортозамещение проявило себя в полной мере и отечественные аналоги заслуженно занимают 68% рынка благодаря качеству и безопасности для здоровья. Эксперты ведущего отечественного производителя лёгкого металла, компании «Русал», отметили, что заметный перевес в пользу российской продукции произошёл в 2015 году: 13,8 тыс. тонн против 8,8 тыс. тонн по весу металла. Согласно их прогнозам, эта тенденция на российском рынке посуды сохранится на протяжении нескольких лет и к 2021 году достигнет соотношения 21 тыс. тонн против 12,6 тыс. тонн. Устойчивый же рост рынка предсказывается в 5–7% в год.

Стоит отметить, что компании, производящие и потребляющие алюминий, в нашей стране объединены в Алюминиевую ассоциацию, которая занимается контролем качества металла и изделий из него, увеличением доли отечественной продукции на внутреннем рынке и повышением её экспортного и инновационного потенциала. Ассоциация курирует более 30 масштабных проектов — от первой в России линии производства особо чистого оксида алюминия для выращивания монокристаллов лейкосапфиров, используемых в производстве светодиодов, до высококачественных легкосплавных автомобильных дисков и широкого спектра посуды, которой и посвящена наша история.

Здоровье важнее всего

В любой алюминиевой посуде присутствуют два основных компонента — собственно алюминиевый сплав, который составляет основу сковороды или кастрюли, и антипригарное покрытие. И, разумеется, всем нам важно, чтобы и то и другое было совершенно безопасным для здоровья. «С этой точки зрения в первую очередь безупречна российская алюминиевая посуда, поскольку в ней используются исключительно гостовские пищевые сплавы алюминия, а наш закон контролирует, чтобы на посуду шёл только первичный и чистый металл», — отметил директор по продажам АО «Алюминий металлург рус» Андрей Чертовиков.

В низкокачественной импортной посуде может запросто встречаться переработанный алюминий из неизвестного вторсырья, куда при плавке попадают вредные и опасные примеси тяжёлых металлов, не предназначенные для пищевого алюминиевого сплава. Но это, разумеется, претензия не к алюминию как таковому, а к технологии производства — попадание опасных примесей возможно в посуде и из чугуна, нержавейки, керамики, увы, это реалии низкобюджетного китайского производства под неизвестными брендами…

В 1914 году известный российский химик Николай Пушин с сожалением отмечал: «Россия потребляет ежегодно 80 000 пудов алюминия, но сама не производит ни одного грамма этого металла, всё покупая за границей». Сегодня же наша страна является одним из ведущих производителей алюминия в мире — в первую очередь благодаря предприятиям группы «Русал» в Красноярске, Братске, Саяногорске и других городах. И поэтому многочисленные отечественные заводы, выпускающие посуду, применяют только высококачественные пищевые сплавы — безопасность основы сковород и кастрюль гарантирована!

Теперь о покрытиях. Собственно, у всех на слуху знаменитый тефлон, который давно стал нарицательным, как джип или ксерокс. Это уникальное вещество, именуемое ещё политетрафторэтилен (ПТФЭ), имеет коэффициент трения скольжения, наименьший из известных человеку материалов — даже меньше, чем у тающего льда.

Политетрафторэтилен был открыт (причём случайно!) в 1938 году молодым 27-летним американским учёным-химиком Роем Планкеттом и запатентован под брендом «тефлон» небезызвестным химическим концерном DuPont как вещество, незаменимое в электротехнике, механике и множестве других отраслей. Одна из них — термостойкие посудные антипригарные покрытия, которые могут называться по-разному из-за патентных ограничений и фирменных решений, но на деле являются одним и тем же веществом. К примеру, есть покрытия, называемые каменными, — но в их основе лежит тот же самый ПТФЭ с включёнными в состав частицами твёрдых минералов.

ПТФЭ не вступает в химическую реакцию ни с чем — ни с влагой, ни с пищевыми продуктами, ни с моющими средствами. О безопасности этого вещества лучше всего говорит его биологическая совместимость с тканями человека — из ПТФЭ делают имплантаты для хирургии, стоматологии, офтальмологии, искусственные кровеносные сосуды и шовные материалы… Собственно, последнего факта более чем достаточно, чтобы полностью закрыть вопрос безвредности антипригарных ПТФЭ-покрытий для человека.

Ответы на вопросы покупателей

Пищевой алюминий, из которого делаются банки, пакеты, брикеты, тубы и масса других форм, — также едва ли не самый безопасный для человека материал! Тем более что и плавленый сырок в алюминиевой фольге, и газировка в алюминиевой банке совершенно с металлом не контактируют. Во-первых, любой предмет из алюминия всегда покрыт тончайшим слоем химически инертного оксида — такова уж особенность этого металла, — а во-вторых, алюминиевая упаковка никогда не соприкасается с продуктом непосредственно.

Она защищена либо полиэтиленом (как в «тетрапаках» сока и молока), либо тончайшим слоем пищевого лака, которым традиционно покрыты изнутри и классические жестяные консервные банки, и закаточные крышки для домашней консервации. Пищевые лаки делаются на основе особо обработанных натуральных масел: льняного, касторового — или их синтезированных аналогов. Эти лаки не имеют вкуса, запаха, не реагируют ни с кислотными, ни со щелочными продуктами и полностью безвредны для человека.

«Самый простой критерий при выборе безопасной и удобной посуды из алюминия — это её отечественное происхождение. В первую очередь надо найти на этикетке наименование производителя и его адрес, — рекомендует Лидия Толстоусова, директор по продажам и маркетингу популярного производителя посуды торгового дома «СКОВО». — Стоит выбирать посуду только известных заводов, имеющих историю в данной области. Такие компании помимо богатого опыта имеют развитые системы управления качеством, обеспечивающие контроль на всех этапах выпуска. Известные производители также гарантируют надёжность и высокое качество используемых антипригарных покрытий».

Читайте также  Плакировка алюминия это

Да, существует масса европейских компаний, производящих безупречную и даже премиальную алюминиевую посуду. Но при цене, включающей доставку из-за рубежа, а также при минимальных или вовсе отсутствующих технологических и дизайнерских преимуществах перед российским товаром платить больше нет никакого смысла! Если же импортная посуда стоит как отечественная или даже дешевле — это с большой долей вероятности означает китайское её происхождение или откровенную подделку.

Вся российская алюминиевая посуда проходит тесты на качество металла, стойкость и безопасность антипригарного покрытия, но, к сожалению, строгие отечественные требования не распространяются на импортную посуду… Наличие тяжёлых металлов и токсичных элементов в её составе не контролируется российским законодательством. Поэтому, лишь покупая отечественную посуду, можно быть абсолютно уверенным в её безопасности.

Алюминиевый век

История учит нас, что человечество путем долгих и постепенных усилий достигло настоящей цивилизации. Длинный путь, пройденный до сего времени, с разных точек зрения делится различно. Весьма распространено деление истории человечества на периоды по орудиям и металлам, игравшим главную роль в известную эпоху.

Начальная эпоха — каменный век, когда люди не знали обработки металлом и все свои орудия делали из камня. Затем следовал век бронзы и меди, а ныне мы живем в железном веке. В самом деле, железо имеете в настоящей цивилизации столь важное значение, что без него были бы абсолютно немыслимы все успехи современном промышленности и техники. Без железа мы не можем обойтись, тогда как легко могли бы обойтись без золота, и несомненно, что если в настоящее время железо не благороднейший металл, то уж наверное полезнейший и необходимейший для нас на каждом шагу.

Остановимся ли мы на этом, или же можно думать, что наступит иной век, когда и железо отойдет на второй план? Какой же металл замените железо, какой век наступит?

Современная наука уже может дать ответ на эти вопросы, и в настоящей беседе мы познакомим читателей с свойствами металла, который заменит железо для наших отдаленных потомков, которые будут жить в алюминиевом веке. Будущий век — алюминия. Но почему же алюминия, а не другого металла? Верно ли это?

Для того чтобы какой-либо металл мог заменить железо, необходимы следующие условия. Во-первых , необходимо, чтобы новый металл был лучше железа; во-вторых , необходимо, чтобы он был распространен, в природе никак не в меньшем количестве, чем железо. Именно таким металлом и является алюминий. Ниже мы познакомим читателя со всеми свойствами этого удивительного металла, который по твердости может заменить сталь, превосходя ее в других отношениях, а по красоте, особенно в сплавах, может конкурировать с золотом и серебром. И что всего замечательнее, залежи этого удивительного металла несравненно больше, чем железа. Этот новый металл находится всюду; мы ежедневно и ежечасно топчем его ногами. Алюминий иначе называется глиний, и уже одно название показываете, что он главная составная часть глины, той глины, к которой мы ныне относимся с таким незаслуженным и обидным презрением. Как изменится в будущем значение обычной у нас фразы: «колосс с глиняными ногами »! Помилуйте, скажут наши потомки, — глиниевы ноги, да ведь лучше и прочнее ничего нельзя и сделать! Так-то меняются времена, и мы с ними.

Итак, мы знаем , какой металл должен заменить наше ржавое железо и произвести огромный переворота в цивилизации, знаем свойства этого чудесного металла, — в чем же дело?

В добывании этого металла. Он несравненно лучше и распространеннее железа, но до сих пор мы не знаем дешевого способа его получения, а дешевизна неизбежна для того, чтобы глиниевый век мог заменить железный. Открытие этого способа произведет в истории человечества переворот, в сравнении с которым важнейшие политические события, кровопролитнейшие войны будут сущими пустяками, почти нестоящими внимания. И этот мировой переворота совершится не на поле битвы, а где-нибудь в уединенной лаборатории скромного труженика науки, которому удастся открыть тайну легкого превращения глины в глиний.

Но скажем несколько слов об этом металле, чтобы читатель не счел выше приведенные слова за преувеличение.

Алюминий или глиний — наиболее распространенный на земле металл, но в металлическом виде он никогда не встречается, а лишь в виде глинозема, т. е. соединения его с кислородом (Аl2 О3), входящего в состав наиболее распространенных горных пород и главнейшей части глины.

Алюминий серебристого цвета; удельный вес чистого металла 2,56 (т. е. только в 2 1/2, раза тяжелее воды); обработкой удельный вес увеличивается до 2,67; электропроводность его в 3 1/2 раза более, чем для железа, и в 2 раза менее, чем для меди. Алюминий — хороший проводник теплоты; температура плавления его лежит между точками плавления цинка и серебра; она, по различным наблюдениям , 600—850° Ц. Теплоемкость, по разным определениям , 0,202—0,2253, т. е. она для алюминия выше, чем для большинства металлов, что соответствуете низкому атомному весу алюминия.

Алюминий хорошо выполняете литейные формы и дает хорошее литье в чугуне и в земле. Если он поглотит кислород или сплавится со следами кремния, то делается серым и ломким; поэтому литейную поверхность форм покрывают углем или обожженным криолитом. Замечательное свойство металла сопротивляться разъеданию (чем особенно страдает железо) сильно ослабевает, если металл нечист. На алюминий не действуют сернистый водород, сернистый аммоний, азотная кислота, которая проявляет действие только при температуре кипения; он не чувствителен к влиянию растительных кислот и на воздухе очень хорошо сохраняется, даже в тончайших листках. В кипящей воде компактный алюминий не изменяется. Даже при краснокалении водяной пар им не разлагается. В тонко разделенном состоянии и в виде листиков при кипячении металл разлагает воду. Соляная кислота хорошо растворяете алюминий. Главные затруднения, которые мешают применению алюминия, состоят в дорогой его цене и в том , что обращено мало внимания на свойства алюминия с точки зрения их утилизации. Он применяется ныне для большого числа оптических и математических инструментов, в ювелирном деле и различных «articles de fantaisie», требующих прочности и легкости. Легкость металла — очень важное свойство его, которое в соединении с прочностью сделало бы алюминий, при низкой цене на него, незаменимым материалом для разнообразнейших применений.

Очень важною помехой для применения алюминия является трудность соединения двух его кусков. При нагревании металла для спаивания, на поверхности его образуется тонкая пленка глинозема, который не дает соединяться припою с металлом. То же имеет место и для сплавов алюминия. Однако, применяя некоторые методы, можно производить и спаивания алюминия (способы Мурея и Бурбуза).

Сплавы алюминия, и ныне представляющее уже значительный практически интерес, в будущем, с удешевлением алюминия, наверное будут играть очень важную роль в промышленности. Эти сплавы очень многочисленны. Как общее положение, можно указать, что алюминии улучшает качества почти всех металлов, к которым прибавляется в малых количествах. Он увеличивает прочность их, блеск мягких металлов и сообщает им большее сопротивление действие химических агентов. Он сплавляется почти со всеми полезными металлами. Если он сплавлен с железом, то не может быть из него выделен вполне в металлическом виде; железо, содержащее более 7—8% алюминия, делается хрупким и кристаллизуется в длинных иглах.

Алюминий, сплавленный с небольшим количеством серебра, теряет значительно в ковкости; но с примесью 5% этого металла он хорошо обрабатывается и принимает много лучшую полировку, чем чистое серебро. С 3% серебра алюминий очень хорош для физических инструментов, потому что он тверже, белее, чем серебро, и не тускнеет даже от сероводорода. Сплав с малым количеством серебра особенно пригоден для коромысла весов и его примкнете для этой цели довольно распространено. Сплав, содержащий 5% серебра, не раз рекомендовался для разменной монеты, потому что он тверд, блестящ и с течением времени не утрачивает блеска.

Сплавы алюминия с оловом не имели значения, пока Бурбуз не применил для спайки алюминия и не показал других их свойств. Сплав, содержащий 100 ч. алюминия и 20 ч. олова, уже имел успех с промышленной точки зрения; но сплав 100 ч. алюминия и 10 ч. олова еще интереснее: он белее алюминия, уд. веса 2,85, т. е. немного более, что для алюминия; он может быть с одинаковыми удобством , как и алюминий, применен для конструирования всех инструментов, требующих особой легкости. Его сопротивление действию различных химических агентов больше, чем для чистого алюминия, а обработка легче. Что же касается спаивания, то оно столь же легко, как для латуни, и идет безо всякой специальной подготовки. Многие инструменты готовятся из этого сплава, который составляете уже предмета производства, применяемый для конструирования оптических, геодезических и физических приборов. Наиболее интересный сплав цинка с алюминием содержит последнего 3%; он тверже и более блестящ, чем цинк.

Сплав из 97% золота и 3% алюминия красивее цветом , чем чистое золото, которое при этом не теряет других своих качеств.

Таким образом, введете малых количеств других металлов в алюминий увеличивает его блеск и твердость, не меняя значительно его других свойств; введение же малых количеств алюминия в другие металлы почти всегда возвышает их качества.

За последнее время изо всех сплавов особенно большое значение получила алюминиевая бронза, особенно потому, что для фабрикации её применен электрический способ.

До последнего времени наилучшим способом получения алюминиевой бронзы считался способ братьев Каулс (Cowles, в Кливленде, в Огайо, Сев. Америка). Но ныне француз Эру (Heroult) заменил термический способ Каулсов способом термо-электролитическим, который оказывается гораздо более выгодным и удобным. Прежде чем перейти к краткому описанию этих способов, опишем свойства алюминиевой бронзы, которая вскоре, вероятно, уже заменит обыкновенную — оловянную.

Сплав алюминия с 5% меди еще ковок; при 10% меди он более не годен к обработка. Сплавы, содержание более 80% меди, имеют прекрасный желтый цвет; содержание от 5 до 10% меди называются алюминиевой бронзою; она изучена хорошо Перси, Сен-Клер-Девиллем, Дебрай и др. Она очень прочна, ковка и хорошо полируется. Если содержите алюминия возрастает свыше 10%, то твердость сплава увеличивается настолько, что он лишь с трудом поддается обработки. Сплав с 10% алюминия светлый, желто-золотистый, а при 5% алюминия — красноватый, желто-золотистый; при 2% алюминия — почти медно-красный.

Алюминиевая бронза отличается от обыкновенной — оловянной — тем, что при плавке не окисляется и дает необыкновенно чистое литье. Бронза с 10% алюминия вместе с большой твердостью соединяет вязкость; при температурах от наиболее темно-красного каления и почти до температуры плавления она вполне ковка.

Читайте также  Марки пищевого алюминия по ГОСТу

Удильный вес алюминиевой бронзы уменьшается с увеличением содержания алюминия. Прочность алюминиевых соединений замечательна, причем относительно количества алюминия замечено, что уменьшение уже на 1% этой полезной составной части влечет за собою заметное понижение прочности, но вместе с тем увеличивает растяжимость сплава. Для характеристики твердости алюминиевой бронзы укажем на применение её для производства почтовых марок в Париже. В этом производстве много труда было подыскать плиты, на которые кладутся листы марок, продырявливаемые особыми пробойниками. При каждом ударе пробойники входят в отверстие плиты и так как в машине имеется 300 пробойников, быстро работающих, то в день пробивается 180.000.000 дыр. При таких условиях бронзовая плита изнашивается в один день, и даже стальные плиты быстро портятся. Когда их заменили плитами из алюминиевой бронзы, они стали держаться по целым месяцам. По опытам Strange, оказывается, что алюминиевая бронза в 8 раз тверже обыкновенной бронзы.

По мнению Е. Self, алюминиевая бронза по сопротивлению на разрыв и растяжимости легко выполняет условия, поставленные для стальных орудий (кованой стали) правительствами Англии и Германии, от которых требуется сопротивление на разрыв около 4916 кило на кв. сайт. при удлинении 15%. Эти пушки можно делать при той же их прочности во много меньшее время и дешевле, применяя бронзу с 10% алюминия.

Алюминиевый сплав Webster Company был испробован для лопастей пароходного винта судна, работающего при разнообразных условиях и в реках, и в тропических морях; он уже работает несколько времени и пока незаметно никакой существенной порчи материала.

Сплавы алюминия, по-видимому очень, пригодны для всех трущихся частей машин. Особый сплав Webster Company был применен для хомутов эксцентриков одного парохода, и практики очень хвалят таковое его применение. Бронза Cowles была применена с успехом для подшипников динамо-машин большой скорости.

Драгоценный алюминий

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов. Даже не верится, что этот металл открыли только в середине девятнадцатого века. И сначала его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: по цвету белый подобно серебру, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото. Само собой, такой металл первым делом нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих элементах декора.

Сейчас трудно найти первые произведения искусства из алюминия. С некоторыми из них можно ознакомиться в коллекциях Музея Виктории и Альберта, Британского музея, Музея д’Орсэ, Музея Купера-Хевитта в Нью-Йорке и Музея Декоративного искусства в Париже.

Одной из самых больших коллекций предметов из алюминия (свыше 16 тысяч изделий) может похвастаться Франция – страна, в которой этот металл впервые получили химическим путем. Очень долго алюминий не покидал стен химических лабораторий. И лишь в 1854 году химик Сант Клер Девиль из Франции изобрел процесс изготовления алюминия при помощи натрия. Ему был предоставлен бюджет размером 30 тысяч старых франков императором Наполеоном III для создания экспериментальной лаборатории для производства нового металла.

В 1855 г. На Универсальной выставке в Париже алюминий был самой главной достопримечательностью. Изделия из алюминия располагались в витрине, соседствующей с бриллиантами французской короны. Император Наполеон III не скрывал гордости за открытие, которое было совершено под его личным покровительством, и называл алюминий «своим металлом».

Алюминий, как и все необычные научные открытия того времени, должен обязан был обрести великое будущее. Постепенно зародилась определенная мода на алюминий. Его считали благородным малоизученным металлом, используемым исключительно для создания произведений искусства.

Для этого использовались самые чистые марки алюминия. При помощи особой обработки поверхности ювелирами достигался наиболее светлые цвета металла, который зачастую приравнивали к серебру. Но в сравнении с серебром, алюминий обладал более мягким блеском, чем обуславливалась еще большая любовь к нему ювелиров. В совокупности с тонкими узорами, яркий блеск серебряных изделий затмевал художественную отделку, затрудняя рассмотрения мелких деталей. Эти детали можно было разглядеть лишь со временем, после того как серебро начинало темнеть. Алюминий не обладал таким ярким блеском и позволял легко разглядеть даже весьма тонкий рисунок орнамента.

Если в произведениях ювелирного искусства наряду совместно с драгоценными камнями использовалось серебро, то яркость его блеска вкупе с искусственным освещением придавала камням оттенок желтизны. Особенно заметно это было на бриллиантах, которые были оправлены серебром. Алюминий абсолютно не нарушал натуральные цвета драгоценных камней.

Французские коллекции располагают настольными скульптурными группами, изготовленными в мастерской Кристофль в Париже. Самые редкие из них были изготовлены из чистого алюминия, остальные – из сплава алюминия и меди, который называли «бронза алюминия». Этот сплав по цвету очень напоминает бронзу или позолоту, поэтому по внешнему виду предмета весьма сложно догадаться о составе сплава.

Наиболее часто алюминий использовали ювелиры. В 60-х годах XIX века в Англии любая модница имела хотя бы несколько алюминиевых украшений. Во Франции были знамениты первые ювелирные изделия из алюминия, созданные ювелиром и скульптором по металлу Онорэ Северином Бурдонклем. Из его работ 1855–1860-х годов остались несколько алюминиевых кубиков и игрушечный скипетр наследного принца, а также три браслета. Бурдонкль создал браслеты, имеющие типичную для своей эпохи форму, которая напоминала сложные скульптурные композиции. Браслет, сохранившийся в музее Декоративного искусства в Париже, обрамляют ангелы, цветы и переплетающиеся ленты обрамляют вокруг медальона с инициалами PR. На других браслетах Бурдонкля изображены змеи, ящерицы, голуби, ангелы (которые сильно напоминают итальянские скульптурные произведения эпохи Возрождения).

Потому как химические и физические свойства алюминия сначала были слабо изучены, ювелиры сами изобретали новые техники его обработки. Алюминий технически легко обрабатывать, этот мягкий металл позволяет создавать отпечатки любых узоров, наносить рисунки и создавать желаемой формы изделия. Алюминий покрывался золотом, полировался и доводился до матовых оттенков.

Основные трудности возникали при необходимости соединения различных элементов из алюминия друг с другом. Процесс сплавливания осуществлялся с помощью других металлов (магнезия, этан, серебро). Во избежание этих трудностей ювелиры часто прибегали к механическим способам соединения – системам цепочек, скрепок, винтовых соединений. Иногда накладные элементы из алюминия фиксировались на другом металле.

В то же время, далеко не каждый ювелир осмеливался проводить эксперименты с этим дорогим металлом. Некоторыми ювелирами он использовался наряду с другими металлами с применением старых технологий, при этом выбирались уже ранее известные формы для алюминиевых изделий. Лишь небольшое число ювелиров занимались разработкой новых форм и техник обработки алюминия. Среди них большой вклад внес французский ювелир Шарль Генри Виллемонт, который создал специальный стиль для алюминиевых украшений. К характерным признакам таких изделий относятся массивные округлые формы различных элементов изделия, использование готических природных мотивов, сочетание алюминия с фоном из позолоченных металлов для создания контраста цветов.

Но со временем алюминий стал падать цене. Если в 1854–1856 годах стоимость одного килограмма алюминия составляла 3 тысячи старых франков, то в середине 1860-х годов за килограмм этого металла давали уже около ста старых франков. Впоследствии из-за низкой стоимости алюминий вышел из моды.

Хотя, несмотря на обесценивание алюминия, часть знаменитых ювелиров продолжала использовать его. Например, в 1899 году Рене Лалик создал для актрисы Мадам Бартет театральную диадему из алюминия, слоновой кости и гранатов. Диадема была выполнена в античном стиле и украшена сценами из жизни куртизанок античности и стилизованными цветками лотоса. Выбор в пользу алюминия был сделан по причине его легкости вкупе с большими размерами диадемы (27 на 37 сантиметров). Сейчас диадема хранится в музее Ламбинет в Версале.

В 1900 году французским ювелиром Леоном Колон на Универсальной выставке в Париже была представлена бриллиантовая диадема, имеющая форму голубиного пера высотой 15 см. Все бриллианты этого изделия были в алюминиевой оправе. Тем самым художник стремился добиться особой легкости головного украшения. Помимо этого, матовый и нейтральный цвет алюминия, по сравнению с другими белыми металлами, позволял лучшим образом подчеркнуть блеск бриллиантов.

Диадему отметили в обзорных статьях о выставке, многие предполагали, что она получит главный приз на конкурсе. Но Леон Колон входил с состав членов жюри и потому не мог принимать участие в конкурсе. В ходе выставки Леону Колон был присвоен Орден Легиона Чести. К сожалению, его диадему можно увидеть лишь на фотографиях с Универсальной выставки 1900 года.

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами. В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминий у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки «Aluminum by design», организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге. Во Франции расположен Институт истории алюминия, среди направлений работы которого есть и исследование первых ювелирных изделий из этого металла. Публикации и участие в организации выставок позволяют специалистам и любителям искусства познакомиться с таким необычным для настоящего времени явлением, как алюминиевые ювелирные украшения.

Античность

Уже в эпоху античности многие ученые предполагали возможное существование алюминия. Впервые «легкий серебристый металл» был упомянут Плинием старшим. Легенда гласит, что неизвестный мастер подарил императору Тиберию кубок, изготовленный из металла, цветом похожим на серебро. Кубок был удивительно легким, и, если верить дарителю, странный металл был получен из глинистой земли. Император Тиберий в страхе за обесценивание серебра и золото приказал казнить мастера.

Времена Наполеона III

Одно из первых алюминиевых изделий – игрушка в виде скипетра, изготовленная по заказу французского императорского двора для наследного принца. Автором работы стал ювелир Онорэ Бурдонкль. Кроме алюминия в скипетре было использовано золото, бриллианты, изумруды и кораллы. Сейчас это произведение искусства находится в коллекции потомков императорской семьи.

В середине XIX в. для императорской семьи были изготовлены многочисленные сервизы и столовые наборы из алюминия. Причем только императорская семья и ее почетные гости пользовались этой посудой – остальные довольствовались серебром и золотом. Согласно французской легенде, Наполеон III даже подарил один из таких столовых наборов российскому императорскому двору. Однако попытки обнаружить этот роскошный подарок французского правителя были тщетны.

Зная об удивительной легкости алюминия, Наполеон III решил заменить орлов, возвышающихся над императорскими знаменами. Раньше они были изготовлены из бронзы с позолотой, и их средний вес равнялся 2400 г. В 1861 г. ателье Марион изготовило 217 алюминиевых орлов. При размерах 20х23,5 см средняя масса каждого орла была равна 900 г. На их изготовление потребовалось 187 кг алюминия, что по тем временам составляло целое состояние: каждый орел стоил 300 старых франков, а общий заказ приравнивался к сумме в 65 000 старых франков. Знаменосцы же особенно оценили легкость новых орлов, теперь они весили на 1500 г меньше. Несколько таких орлов из алюминия хранятся в Музее армии в Париже.