Information zu Aluminium

•  1. Allgemein:
•  2. Gewinnung von Aluminium
•  3. Aluminium als Konstruktionsmaterial bei RichterTech
•  4. Die natürliche Oxidschicht des Aluminiums
•  5. Das Eloxalverfahren
•  6. Färben von eloxierten Teilen
•  7. Funktionale Oberflächen bzw. Schutzeloxieren
•  8. Welche dekorativen Oberflächen sind möglich?
•  9. Aluminiumlegierungen zum Eloxieren
• 10. Aluminium Werkstoffvergleichstabelle

1. Allgemein:

• Aluminium gehört zu den Metallen, die vom Menschen erst seit einer sehr kurzen Zeit genutzt wird. Im Vergleich zu Eisen und Kupfer, die schon seit mehreren Jahrtausenden verwendet werden, ist Aluminium erst seit etwa 200 Jahren bekannt. Dafür gibt es mehrere Ursachen. Gediegen Aluminium bildet kleine Kristalle und ist mengenmäßig so selten, dass eine metallurgische Verwertung dieser Vorkommen nicht wirtschaftlich ist. Weiterhin ist Aluminium ein sehr reaktionsfreudiges Metall und kommt deshalb so gut wie nie in reiner Form vor.

• Ohne Aluminium gäbe es die bekanntesten Edelsteine nicht. Verbindet sich das Metall zum Beispiel mit Beryllium, Silizium und Sauerstoff, bilden sich Kristalle aus, die – in besonders reiner Form – Höchstpreise in der Schmuckindustrie erzielen. Aluminium ist einer Vielzahl von weiteren Mineralien enthalten. Es kommt aber nur in einem Erz in ausreichender Menge vor, welches zur industriellen Gewinnung taugt. Dabei handelt es sich um den unscheinbaren Bauxit.

2. Gewinnung von Aluminium

• Die späte Entdeckung des Aluminiums liegt wohl auch in dem Umstand, dass man das Aluminium, auch bei näherer Betrachtung eines Bauxitbrockens, nicht erkennen kann. Das Metall sieht, im Erz gebunden, unscheinbar aus und hat keinen metallischen Glanz. Das Metall ist im Erz ausschließlich in oxidierter Form enthalten und deshalb mit bloßem Auge unmöglich erkennbar. Australien ist der größte Bauxitförderer der Welt. Das Erz kommt aber praktisch weltweit vor, jedoch in stark unterschiedlicher Konzentration.

• Metallhaltige Erze werden normalerweise nach der Förderung stark zerkleinert und geschmolzen. Durch das Schmelzen und die unterschiedlichen Schmelzpunkte lassen sich so die einzelnen Metalle voneinander trennen. Bei Bauxit funktioniert das nicht so einfach. Bauxit ist ein Erz welches eine Vielzahl an verschiedenen Metallen und Mineralien enthält. Durch schlichtes Aufschmelzen können die chemischen Bindungen nicht gelöst werden.

• Bauxit enthält neben Aluminiumsilikaten auch Eisen- Titan- und Galliumverbindungen. Da das Aluminium nicht heraus geschmolzen werden kann, werden die ungewollten Stoffe chemisch mit Natronlauge heraus getrennt. Danach wird das Silikat gebrannt, wodurch Aluminiumoxid gebildet wird. Da sich beim Aluminiumoxyd drei Sauerstoffatome an jedes Aluminiumatom gebunden haben, ist zur elektrolytischen Gewinnung von reinem Aluminium eine sehr große Menge an Energie notwendig.

• Aufgrund dieses hohen Energieeinsatzes ist die Erzeugung von Aluminium nicht umweltfreundlich. Bezieht man jedoch den gesamten Materialkreislauf in Betracht, wird die energieaufwendige Gewinnung des Aluminiums durch die lohnende Wiederverwertung des Altmetalls wieder wettgemacht. Für das Recycling von Aluminium fallen nur etwa 5 %, des für die Neugewinnung erforderlichen Energieaufwandes an.

3. Aluminium als Konstruktionsmaterial bei RichterTech GmbH

• Aluminium ist aufgrund seiner geringen Dichte etwa 50 % leichter als Eisen. Das geringe Gewicht macht diesen Werkstoff sehr interessant für Konstruktionen im Fahrzeug- und Flugzeugbau, die nicht viel wiegen und trotzdem ein Hohes Maß an Stabilität aufweisen sollen. Aluminiumblech ist nicht nur leicht, es ist auch ein recht weiches Metall, welches sich hervorragend umformen und zerspanen lässt. Trotz dieser Eigenschaften sind Bleche aus Aluminium sehr steif und verleihen Konstruktionen hohe Stabilität.

• Bei RichterTech werden regelmäßig Aluminiumbleche verarbeitet. Wir beziehen unsere Bleche von unseren Händlern in einer großen Auswahl an Standard- und Sondergrößen. Diese werden dann in Lohnfertigung nach Ihren Vorgaben zu Produkten verarbeitet.

• Auf dem ersten Blick sollte Aluminium einfacher und auch in dickeren Materialstärken per Laser zugeschnitten werden können. Obwohl Aluminium weicher ist als Stahl, ist genau das Gegenteil der Fall. Glatte Aluminiumoberflächen haben optische Eigenschaften, die durchaus dem Reflektionsgrad eines alten Spiegels ähneln. Je nach Reinheitsgrad des Metalls erreicht der Reflektionsgrad etwa 75 – 85 %. Beim Laserschneiden wird das Material durch den Laserstrahl an der Schnittfuge aufgeschmolzen und mit einem stark gebündelten Gasstrahl aus dem Schneidspalt heraus geblasen. Beim Aluminium ist dieser Vorgang viel energieaufwendiger, da der Reflektionsgrad die Wirkung sehr stark reduziert. Ebenfalls leistungsmindernd wirkt sich die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von aus. Dies hat zur Folge, dass ein Teil der einwirkenden Energie in das umgebende Material abgegeben wird. Dieser Umstand und die Tatsache, dass die Leistung des Laserstrahls begrenzt ist, minimiert die mögliche Materialdicke auf 15 mm.

• Das Abkanten von Aluminiumblechen ist unter Beachtung einiger Besonderheiten problemlos möglich. Das Biegen kann an den herkömmlichen Abkantpressen vorgenommen werden. Es ist lediglich darauf zu achten, dass der Biegeradius den Wert der doppelten Materialstärke nicht unterschreitet. Weiterhin sollte das Aluminiumblech quer zur Walzrichtung gebogen werden, da so die engsten Biegeradien möglich sind. Die besonderen Materialeigenschaften ermöglichen längere Abkantungen von dickeren Blechen als es bei Stahl möglich ist.

4. Die natürliche Oxidschicht des Aluminiums

Unbehandeltes Aluminium oxidiert (korridiert, rostet) durch die Reaktion mit Sauerstoff der Luft oder unter Einfluss der Witterung. Diese natürliche Schicht erreicht eine Schichtstärke zwischen 0,0015 und 0,005 µm. Sie ist eine dichte, natürliche Schicht und bedeckt die Oberfläche des Aluminiumteils vollständig. Sie reißt auch dann nicht, wenn das Teil bis zu einem gewissen Grad verformt wird. Die Schichtbildung und der Schichtwachstum auf reinem Aluminium sind sehr komplexe Vorgänge. Die Eigenschaften reichen von farblos/durchsichtig, bis grauweiss und wenig reflektierend. Sie leitet Elektrizität. 

5. Das Eloxalverfahren

Im ersten Schritte werden sämtliche Aluminiumteile, die eloxiert werden sollen, durch Entfetten gereinigt. Danach werden die Teile je nach Anforderung gebeizt.  Wir unterscheiden zwischen leichtem Beizen (E0, bis zu 6 Minuten) und starkem Beizen (E6, bis zu 25 Minuten). Dabei werden vorhandene (sehr kleine) Oberflächenfehler wie z.B. Riefen, Kratzer, Lunker, Einschlüsse u.s.w. durch Materialabtrag beseitigt. Dieser Materialabtrag ist, z.B. bei vorhandenen Gewinden, nicht immer gewünscht. Sollten Sie unschlüssig sein, ob Ihre Teile gebeizt werden sollen oder nicht, und wenn wie lange, können Sie gerne vor dem Eloxieren Ihrer Teile mit uns vorher besprechen. Erst danach werden diese je nach gewünschter Schichtdicke (3 - 25 µm) eloxiert.

6. Färben von eloxierten Teilen

Nach dem Eloxieren besteht noch die Möglichkeit die Aluminiumteile zu färben. Man unterscheidet zwischen elektrolytischem Färben und Tauchfärben. Durch das elektrolytische Färben können Farbtöne von leichtbronze (Nirosta ähnlicher Farbton) über braun bis hin zu schwarz erzielt werden.Beim Tauchfärben wird durch das Eintauchen in organische und anorganische Farben der Farbton des Aluminiumteils verändert. Es ist eine Vielzahl von Farbtönen und -nuancen (rot, blau, grün, violett, gold) möglich. Als letzer Arbeitsgang folgt das Verdichten. Beim Verdichten werden die durch das Eloxieren geöffneten Poren wieder verschlossen. Dadurch wird die Einlagerung von korrosionsfördernden Stoffen verhindert.

7. Funktionale Oberflächen bzw. Schutzeloxieren

Die Oberflächeneigenschaften und auch das Aussehen von Aluminiumteilen im Rohzustand sind oft für viele Einsatzgebiete völlig ausreichend. Aufgrund der guten Korrosionsbeständigkeit, die Aluminium bereits von Natur aus bietet, muss aus diesem Grund in den seltensten Fällen eine Oberflächenbehandlung vorgenommen werden.Allerdings gibt es gute Gründe Aluminiumteile trotzdem einer Oberflächenbehandlung durch technisches, oder auch funktionales Eloxieren / Schutzeloxieren genannt, vorzunehmen.

Hier sind einige Gründe aufgeführt:

• Erhöhung der VerschleißfestigkeitVerbesserung der Korrosionsbeständigkeit
• Verbesserung der Witterungsbeständigkeit
• Erzeugung eines Haftgrundes für z.B. Lackeelektrische Isolierung gewünscht
• geringe Veränderung der Oberflächenstruktur durch kurzes Beizen
• Oberflächenrauigkeit kann durch kurzes Beizen verändert werden
• vereinfachte Reinigung durch das vorhergehende Entfetten  

8. Welche dekorativen Oberflächen sind möglich?

Wenn auf das äußere Aussehen der Aluminiumteile Wert gelegt wird, spricht man von dekorativen Oberflächen. Hier bieten sich eine Vielzahl von verschiedenen dekorativen Varianten an.

Zu beachten ist allerdings, dass nicht jede Aluminiumlegierung für das Dekorative Eloxieren geeignet ist.

9. Aluminiumlegierungen zum Eloxieren

Wenn Aluminiumteile lediglich funktionell eloxiert werden sollen, werden in der Regel keine besonderen Anforderungen an die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, an das Gefüge und seine vorhergehende Bearbeitung gelegt. Wird dagegen Wert auf das dekorative Aussehen des Endproduktes gelegt, ist die Verwendung von einer entsprechend geeigneten Aluminiumlegierung notwendig. In der nachfolgenden Tabelle ist eine kleine Auswahl an Aluminiumlegierungen mit Ihren Eloxaleigenschaften aufgeführt. Sollte die von Ihnen benutze Aluminiumlegierung hier nicht aufgeführt sein, sprechen Sie Ihren Materiallieferanten darauf an. Diese schauen gerne nach, ob diese für Eloxalzwecke geeignet ist.

 10. Aluminium Werkstoffübersicht