Aluminium

Aluminium – Link Welt der Werkstoffe
Aluminium – Chemisches Kurzvideo – Welt der Werkstoffe
Gewaltfreie Zerstörung eines Al-Schlosses mit Gallium – Welt der Werkstoffe

Vergleich Aluminium mit Eisen

Vorteile von Aluminium

• extrem witterungsbeständig
• großer Gestaltungsfreiraum
• realtiv hohe Stabilität
• gesundheitlich unbedenklich (gilt nicht für lösliche Alumiumsalze)
• kosteneffizient (leicht recycelbar)
  • als man erstamls metallisches Aluminium herstellen konnte, war es teurer als Gold
    • Napoleon III. hatte seine Ehrengäste noch mit Aluminiumbesteck bewirtet, während sich gewöhnliche Besucher mit Besteck aus Gold begnügen mussten
• umweltfreundlich

Anwendungsbereiche von Aluminium

• Luft-und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Elektrotechnik
• Elektronikindustrie
• Verpackungsindustrie
• Bauingenieurwesen
• Möbelbranche

Herstellung

• Gewinnung von Bauxit
• Bauxitaufschluss
  z.B. Bayer-Verfahren
  Abtrennung von SiO₂ und Fe₂O₃
• Glühen der Tonerde
  Schmelzflusselektrolyse von Al₂O₃
  Zugabe von 70% Kryolith
  Schmelzpunkt ca. 900°C
• Raffination für hochreines Al
  

Herstellung von Aluminiumoxid nach dem Bayer-Verfahren

Bayer – Verfahren

Schmelzflusselektrolyse von Al₂O₃

Das Alumiumoxid einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, gibt man Kryolith (Natriumaluminiumfluorid) hinzu, um den Schmelzpunkt zu senken.

Zustandsdiagramm
Kryolith – Al₂O₃

Schmelzflusselektrolyse

Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit

• Elekrolytisches Oxidieren von Al
  • an der Anode entstehen zunächst Sauerstoffatome, welche besonders reaktiv sind
  • = ELOXAL
  • die Oxidschicht ist ca. 30 nm dick anstelle von ca. 5 nm
  • ist das Elektrolysebad gefärbt, können die Farbstoffe in die Oberflächenschicht „eingebaut“ werden
• Plattieren mit Reinaluminium
  • Al-Legierungen sind nicht so korrosionsfest wie Reinaluminium
  • daher wird auf hochfesten Al-Legierungen oft ein weiche Reinaluminiumschicht „aufgewalzt“ = plattiert
• Galvanische Überzüge aus Chrom und Nickel
• nach Verzinkung
• Farb– und Lackanstriche
• Emailschichten
• Kunststoffüberzüge
  • durch Kleben, Spritzen, Wirbelsintern aufgebracht
• Gummiüberzüge
  • gestrichen, gespritzt

Aushärten von Al-Legierungen

Video Aushärten – Link zu Labor Werkstoffkunde der HTW Saar

• Lösungsglühen
  • Glühen bei hoher Temperatur
  • Mischkristallbildung
  • Z.B. geht bei 500°C alles Cu in Lösung
• Abschrecken
  • schnelles Abkühlen in Wasser oder Öl
  • Aluminium-Mischkristall in übersättigtem Zustand
  • Metallgitteraufbau mit Gitterfehlern
• Auslagern
  • Ausscheidungen aus dem übersättigten Mischkristall
  • Steigerung der Zugfestigkeit und Härte
    • Wärmeauslagern mit Temperaturen zwischen 140°C und 180°C
      • nach wenigen Stunden abgeschlossen
      • Fremdatome werden beweglich, scheiden z.B. als CuAl₂ in äußerst feinkörniger Form aus
    • Kaltauslagern bei Raumtemperatur
      • Endfestigkeit nach ca. einer Woche

Löslichkeit von Legierungselementen in Al

Ausscheidungshärtung von
Al-Legierungen

Aushärtbare Al-Legierungen

Aluminiumkristall mit plattenförmigen Kristallen aus Al₂Cu
„gehärtetes Aluminium“ – Ausscheidungshärtung

Einfluss von Zn und Mg auf die Festigkeit und den Aushärtungseffekt von AlZnMg-Legierungen

Al-Knetlegierungen

Al – Gusslegierungen

Schweißen von Aluminium

Das Schweißen von Aluminium ist mit dem MIG-, WIG- und CMT-Verfahren möglich. Generell ist es deutlich schwieriger Alumnium als Stahl zu schweißen. Einerseits weil Aluminium sehr stark mit Sauerstoff und auch mit Stickstoff reagiert und andererseits weil Aluminium ein weiches Material ist.