Leitfaden zu Aluminiumspezifikationen und -klassifizierungen

Aluminium, das leichte und dennoch robuste Metall, stammt aus Bauxit-Erz durch einen komplizierten zweistufigen Raffinationsprozess:

Die Reise beginnt mit der Umwandlung von Bauxit in Tonerde (Al₂O₃) unter Verwendung von Natriumhydroxid unter hohem Druck und hoher Temperatur. Nachfolgende Filtration, Ausfällung und Kalzinierung ergeben hochreine Tonerde.

Tonerde wird in geschmolzenem Kryolith (Na₃AlF₆) elektrolysiert und in Aluminium und Sauerstoff zerlegt. Das geschmolzene Aluminium sammelt sich am Boden der Elektrolysezelle zur periodischen Extraktion.

Die weltweite Aluminiumnachfrage erreicht jährlich etwa 29 Millionen Tonnen, davon 22 Millionen aus der Primärproduktion und 7 Millionen aus dem Recycling. Bemerkenswert ist, dass recyceltes Aluminium nur 5 % der für die Primärproduktion benötigten Energie (14.000 kWh pro Tonne) benötigt und dabei identische Qualitätsstandards einhält.

Reines Aluminium zeichnet sich durch Weichheit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Leitfähigkeit aus und eignet sich gut für die Herstellung von Folien und Kabeln. Seine geringe Festigkeit macht jedoch das Legieren für anspruchsvolle Anwendungen erforderlich.

Durch die Einarbeitung verschiedener Elemente erreichen Aluminiumlegierungen ein höheres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis als Stahl. Diese anpassbaren Materialien dominieren die Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Bau- und Verpackungsindustrie.

• Kupfer (Cu): Erhöht die Festigkeit in Legierungen der 2XXX-Serie
• Zink (Zn): Erzeugt ultra-starke Legierungen der 7XXX-Serie in Kombination mit Magnesium
• Magnesium (Mg): Verbessert die Korrosionsbeständigkeit in der 5XXX-Serie
• Silizium (Si): Optimiert die Gießeigenschaften in der 4XXX-Serie
• Mangan (Mn): Festigt Legierungen der 3XXX-Serie
• Lithium (Li): Reduziert die Dichte in Luft- und Raumfahrtlegierungen der 8XXX-Serie

Die erste Ziffer gibt die primären Legierungselemente an (z. B. 1XXX für reines Aluminium). Nachfolgende Ziffern spezifizieren Modifikationen und Reinheitsgrade.

Ähnlich wie Knetlegierungen, aber mit zusätzlichen Ziffern, die Gussverfahren bezeichnen.

1. Leichtgewicht (1/3 der Dichte von Stahl)
2. Hohe Festigkeit (bis zu 690 MPa)
3. Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
4. Verbesserte Tieftemperaturleistung
5. Hervorragende Wärme-/Elektroleitfähigkeit
6. Vollständige Recyclingfähigkeit ohne Qualitätsverlust

Wichtige thermische Verfahren sind:

• Homogenisierungsglühen
• Lösungsglühen
• Ausscheidungshärtung

Temperbezeichnungen (F, O, T, W, H) geben spezifische Behandlungszustände an.

Legierungen der Serien 3XXX, 4XXX und 5XXX erreichen Festigkeit durch Kaltverformung und nicht durch thermische Verarbeitung.

Die europäischen EN-Normen ersetzen jetzt die britischen BS1470 und erhalten die chemischen Spezifikationen bei gleichzeitiger Verbesserung der Dokumentation der mechanischen Eigenschaften und der Maßtoleranzen.