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Werkstoffauswahl Aluminium

Aluminium

 ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Al und der Ordnungszahl 13. Im Periodensystem gehört Aluminium zur dritten Hauptgruppe.  Aluminium ist ein silbrig-weißes Leichtmetall. In der Erdhülle ist es, nach Sauerstoff und Silicium, das dritthäufigste Element und in der Erdkruste das häufigste Metall. In der Werkstofftechnik werden mit „Aluminium“ alle Werkstoffe auf Basis des Elementes Aluminium verstanden. Dazu zählt Reinaluminium (mindestens 99,0 % Al), Reinstaluminium (min 99,7 % Al) und insbesondere die Aluminiumlegierungen, die Festigkeiten besitzen, die mit Stahl vergleichbar sind, bei nur einem Drittel seiner Dichte. Das Metall ist sehr unedel. Reines Aluminium weist eine geringe Festigkeit auf; bei Legierungen ist sie deutlich höher.

Aluminiumlegierungen

sind Legierungen die überwiegend aus Aluminium bestehen. Durch Legieren lassen sich bestimmte Eigenschaften zu fördern oder andere, ungewünschte Eigenschaften zu unterdrücken. Bei einigen Legierungen ist die Bildung der schützenden Oxidschicht (Passivierung) stark gestört, wodurch die daraus gefertigten Bauteile teils korrosionsgefährdet sind. Nahezu alle hochfesten Aluminiumlegierungen sind von dem Problem betroffen.

In Aluminiumlegierungen kommen zahlreiche Legierungselemente vor. Als Hauptlegierungselement werden Silicium, Magnesium, Mangan, Kupfer und Zink genutzt. Sie erhöhen die Festigkeit durch die sogenannte Mischkristallverfestigung. Bei reinem Aluminium sind die Atome in einer regelmäßigen Struktur angeordnet. Bei den Legierungen sind manche der Aluminiumatome durch Atome der anderen Elemente ersetzt worden. Da diese eine von den Alu-Atomen abweichende Größe haben, können sich die Atome schlechter gegeneinander verschieben, was sich als höhere Festigkeit bemerkbar macht. Für mittlere Festigkeiten Mangan, Magnesium und Silicium. Letzteres verbessert auch die Gießbarkeit.

Eloxieren - Anodisieren

Eloxal steht für die elektrolytische Oxidation von Aluminium. Anodisieren bedeutet anodische Oxidation von Aluminium. Beide Begriffe beschreiben das gleiche Verfahren. Beim Eloxieren wird die oberste Aluminiumschicht des Werkstückes durch einen elektrochemischen Prozess in eine Oxid-Schutzschicht umgewandelt. Neben einem optimalen Korrosionsschutz, wird das Metall dadurch veredelt.

Nahezu alle technisch-interessanten Aluminium-Knet-, sowie Guss- und Druckgusslegierungen können eloxiert werden.  Im Vordergrund steht der Korrosionsschutz und die Physikalischen Eigenschaften, wie Härte, Elektrische Isolation, Thermo-Isolierung, Maßhaltigkeit, Gleiteigenschaft, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Die Legierung hat allerdings einen großen Einfluss auf die Farbe des zu eloxierenden Produktes.  Eine Legierung aus der 3000-Serie färbt sich z.B.  grau, eine 7000er-Legierung eher gold. Technisch eloxierte Teile lassen sich auch einfärben, wobei es Einschränkungen in der Farbauswahl gibt. Der Legierungseinfluss findet sich in den 100034, 200034, 3000er, 4000er, 5000er, 6000er, 7000er Serie

Werkstoffkette

Aluminium soll in den vielen Anwendungen oft ganz unterschiedliche Anforderungen erfüllen. So sind z.B. Forderungen nach guter Korrosionsbeständigkeit im Bauwesen oder hoher Verschleißfestigkeit im Maschinenbau zwei mögliche Forderungen. Andere Anforderungen können Glanz, Farben, definiertes Reflexionsvermögen, matte Oberflächenstrukturen, elektrisches isolationsvermögen oder bestimmte Wärmeeigenschaften sein.

Um alle diese Forderungen zu erfüllen, muss bereits bei der Auswahl des Werkstoffes der spätere Anwendungsfall berücksichtigt werden. Ebenso ist Art und Weise sowie Umfang der Bearbeitung auf das Endergebnis abzustimmen. Jede Veredelung von der Galvanotechnik über das Eloxieren bis hin zur Pulverbeschichtung hat Ihren Zweck, Ihre Berechtigung und ihren Anwendungsfall.

Wichtig ist ein enger Kontakt zwischen Vorfertigung, Oberflächentechnik und Anwender und den optimalen Fertigungsprozess zu finden.

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