Aluminium (Al)

Physikalische Eigenschaften

Geringe Dichte (2.7 kg/dm³)
Tiefer Schmelzpunkt (658 °C)
Hohe Wärmeleitfähigkeit [229 W/(K*m)]
Gute elektrische Leitfähigkeit (62% von Cu)

Mechanische Eigenschaften

Geringe Zugfestigkeit
Hohe Dehnbarkeit (25…3%)
Zäh
Geringe Härte
Geringer Verschleisswiderstand
Gute Umformbarkeit
Giessbar
Schweissbar
Schmiedbar

Weitere Eigenschaften

Gute Korrosions- und Witterungsbeständigkeit (dank Oxidschicht)
Hohes Reflexionsvermögen
Vielseitige Verwendungsmöglichkeiten
Gute Recycling-Eigenschaften
Teuer

Legierungen

Reines Alu ist für technische Anwendungen ungeeignet. Um die Zugfestigkeit und die Härte zu verbessern, wird es legiert. Einige Handelsnamen von Al-Legierungen: Anticorodal (AlMgSi1), Peralurnan, Aluman, Avional.

Gusslegierungen (R_m ausgehärtet bis 320 N/mm²)

Gute Giessbarkeit wird durch Silizium erreicht. Magnesium und Kupfer erhöhen die Festigkeit. Grundmetall ist meist Recycling-Alu. Anwendung für Motoren-, Getriebe- und Pumpengehäuse (Schwingungsdämpfend).

Knetlegierungen (R_m ausgehärtet bis 600 N/mm²)

Sie sind für gutes Umformen (Strangpressen, Schmieden, Walzen) bestimmt. Die Legierungselemente tragen grundsätzlich zur Festigkeitssteigerung bei. Legierungsmetalle sind z.B. Magnesium, Silizium, Kupfer, Zink, Mangan, Eisen. Mg und Mn verbessern die Korrosionsbeständigkeit, Si unterdrückt die Texturbildung bei plastischer Verformung.

Aushärten von Alulegierungen

Die Festigkeit von MgSi- oder von CuZn-Legierungen kann durch eine Wärmebehandlung noch zusätzlich erhöht werden. Die Legierung wird dabei auf ca. 500 °C erhitzt (Lösungsglühen) und abgeschreckt. Der anschliessende Aushärtvorgang dauert bei Raumtemperatur einige Tage (Kaltauslagern), kann aber mit Temperaturen um ca. 150 °C massiv beschleunigt werden (Warmauslagern).

Eloxieren

Durch anodische Oxidation wird die natürliche Oxydschicht des Aluminiums verstärkt. Es wird eine sehr harte, 5-25 µm dünne Schicht hergestellt, die das sehr unedle Metall noch besser vor Korrosion schützt. Diese Schicht kann eingefärbt werden.

Anwendungsmöglichkeiten

Maschinenbau
Elektrotechnik und Elektronik
Transport- und Verkehrswesen
Architektur und Bauwesen
Verpackungen
Haushalt

Vorkommen und Herstellung

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste (8,23%). Allerdings lagert es nicht in reiner Form, sondern als nichtmetallische Verbindung. Den höchsten Anteil Aluminiumoxid enthält das Bauxit (ca. 60%).

Beim so genannten Bayer-Prozess wird zunächst unter Druck und Hitze das Aluminiumhydroxid gewonnen, welches anschliessend zu Aluminiumoxid (Tonerde, Korund, Al₂O₃) gebrannt wird.

Bei der anschliessenden Schmelzflusselektrolyse wird das Aluminiumoxid in einem Kyrolithbad mit Hilfe von Gleichstrom zur Lösung gebracht. Das Alu löst sich vom Sauerstoff und sinkt auf den Boden.

4-5t Bauxit => 2t Aluminiumoxid => 1t Aluminium

Verwandte Themen

Periodensystem
Leichtmetalle
Schwermetalle

Fach-Bücher

FKB s. 285-286