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Eigenschaften von Aluminium (Al)

Eigenschaften:
Seine Dichte beträgt 2700 kg/m3, die relative Atommasse ist 26,982 und Ordnungszahl 13. Es kristallisiert kubisch-flächenzentriert mit einer Gitterkonstante von 4,04 x 10-8 cm. Zugfestigkeit 70 bis 200 N mm-2.
der Schmelzpunkt liegt bei 660ºC, der Siedepunkt bei ca. 2500ºC und die Brinellhärte bei 16 HB. Reinstaluminium hat eine elektrische Leitfähigkeit von 35,6 bis 37,87 m Ω-1 mm-2 bei 20ºC. Bei handelsüblichen Aluminium liegt die Leitfähigkeit zwischen 33 bis 36,5 m-1 mm-2. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt ca. 229 W/mK, für Duralumin (bis 5 % Cu + 2 % Mg) 165 W/mK. Die hohe Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärme und Schmelzwärme erfordern besondere Maßnahmen beim Schmelzschweißen. Silberweißes, stark glänzendes Leichtmetall, sehr weich und dehnbar, lässt sich zu dünnsten Folien auswalzen (Blattaluminium).

Chemische Beständigkeit:
Beim Aluminium spielt hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit der Reinheitsgrad eine große Rolle. So ist Al 99,99 % relativ korrosionsfest. Aluminium ist an der Luft und im Wasser sehr beständig, obwohl es in der Spannungsreihe weit links von H2 steht. Beim Aluminium bildet sich bereits beim Lagern an der Luft eine fest haftende, dichte, wasserunlösliche Oxidschicht (Al2O3) auf der Oberfläche (0,01 bis 0,1 m), die gegen eine weitere Korrosion schützt. Gegen verdünnte organische Säuren ist Al bei Raumtemperatur beständig, in der Hitze wird es aber von ihnen angegriffen. Alkalien lösen die Oxidhaut auf und greifen somit das Aluminium an. Al reagiert heftig mit Salzsäure und Natronlauge. Unbeständig gegenüber Halogen-Wasserstoff-Säuren. Gegen verdünnte Schwefelsäure relativ beständig. Salpetersäure wirkt bei niedrigen Temperaturen nicht ein. Beständig gegen konzentrierte HNO3, Abtrag nur etwa 0,1 mm/a bei einer Konzentration zwischen 80 bis 100%. Beständig gegen viele Lebensmittel, gegen Alkohol-Wassergemische (nicht aber gegen wasserfreies Propanol und Butanol) gegen Phenol bis 120ºC und relativ beständig gegen Essigsäure bis 50ºC.
Zur Verbesserung finden Oberflächenbehandlungen (Emaille-Kunststoff-, Farb- oder metallische Überzüge, chemische Oxidation u. a.) überwiegend die anodische Oxidation (Eloxieren) Anwendung.
Das Aloxidieren (Eloxieren), das zur Erzeugung einer Oxidschutzschicht auf Aluminium angewandt wird, beruht auf anodischer Oxidation. Auf diese Weise wird die das Metall schützende natürliche Oxidschicht des Aluminiums künstlich verstärkt. Das Werkstück wird als Anode in eine geeignete Elektrolytlösung, zum Beispiel verdünnte Schwefelsäure, eingebracht. An den Elektroden erfolgt eine elektrolytische Zersetzung des Wassers. An der Katode entweicht der gasförmige Wasserstoff und an der Anode reagiert der Sauerstoff mit dem Aluminium

2Al + 3O --> Al2O3

Die Eloxalschicht kann zum Beispiel vor frischem Putzmörtel durch einen farblosen Schutzlack geschützt werden. Reinigung nur mit warmen Wasser unter Zusatz eines Spülmittels (pH-Wert zw. 5 bis 8) keine reibende oder ätzende Putzmittel verwenden.
Al-Mg-Legierungen (bis 5% Mg) sind seewasserbeständig und Al+Mn+Mg-Legierungen sind besonders korrosionsfest gegenüber neutralen Salzlösungen.

Verwendung und Verarbeitung:
Die Oberflächenbehandlung kann erfolgen:
Beizen, Ätzen, chemische Oxidation, anodische Oxidation, chemisch Glänzen und elektrochemisch Glänzen
Mit einigen Metallen liefert Al ein Zweistoffsystem. Die wichtigsten Metalle zur Herstellung von Al-Legierungen sind Cu, Mg, Mn, Si, Zn und Ti. Für den Apparatebau kommen vorwiegend korrosionsbeständigere Legierungen mit Al+Mn, Al+Mg+Mn und Al+Mg+Si in Betracht. Das Anwendungsgebiet ist sehr umfangreich, zum Beispiel Elektrotechnik, Fahrzeug-, Maschinen- und Flugzeugbau, chemische Industrie und Bauwesen. Es wird auch angewandt zum Korrosionsschutz anderer Metalle. Als brauchbar ist das Aufspritzen von geschmolzenem Al auf Stahl und das eindiffundieren des Al in die Stahloberfläche. Besonders wertvoll ist der Schutz gegen Verzunderung, den man durch Überziehen mit Al erreicht.
Verwendung als Halberzeugnisse, wie Bleche, Profile und Bänder, für Dachdeckung, Wandverkleidung, Dampfbremsen in bituminierten Dichtungsbahnen, für Fenster, Türen und tragende Leichtbaukonstruktionen. Fertigerzeugnisse, wie Fenster, Rollläden, Heizkörper, Gerüste, Leitern, Maste, Geländer, Roste, Gitter, Trennwände uvm. Weiter Anwendung, wie für Herstellung Zierleisten, Rostschutzanstriche, Aluminiumpulver ist das porenbildende Treibmittel von Porenbeton, u. a.

Allgemeine Angaben:
Es ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste. Es wird aus Bauxit gewonnen, die Produktion ist sehr energieaufwendig, es werden dabei vor allem riesige Mengen Strom verbraucht. Die Emissionen und Produktionsrückstände enthalten besonders große Mengen an Fluorverbindungen, stark umweltbelastender Sondermüll.
Die Herstellung erfolgt 1825 durch Oersted aus Aluminiumchlorid und Kaliumamalgam. Technisch wird es seit 1886 nach dem Kryolith-Tonerde-Verfahren (Schmelzelektrolyse) hergestellt. Rund 2000 Jahre alte Funde aus China und Italien belegen, dass Aluminium schon damals hergestellt wurde.Alu vor Jahrtausenden? Aluminium vor 2000 Jahren?

Quelle:
Eisenkolb, F.; Einführung in die Werkstoffkunde Band IV, Verlag Technik Berlin 1967
Wosnizok, Wolfgang; Werkstoffe kurz und übersichtlich, 6. Aufl. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1974, S. 54f.
Scholz, Wilhelm, Hiese, Wolfram, Ettel, Wolf-Peter; Baustoffkennwerte, 13. Aufl., Werner-Verlag GmbH Düsseldorf 1995, S. 480f.
Kur, Friedrich ; Wohngifte, Handbuch für gesundes Bauen und Einrichtungen, 3. Aufl., Verlag Eichborn, 1993, S. 530
Schröter, Werner; Chemie, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 17. Aufl. 1985, S. 262, 340
Werner; Lautenschläger, K.-H.; u. a.; Chemie 17. Aufl., Fachbuchverlag Leipzig 1986
Kaltofen, Rolf; Eckert, Günter; Opitz, Rolf; Allgemeine chemische Technik, 4. Aufl., Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1975, S. 29
Hirschberg, Hans Günther; Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Springer Verlag Berlin Heidelberg 1999, S. 252, 255


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