Reinaluminium Al99.5 – sehr leicht und äußerst korrosionsbeständig

Aluminiumwerkstoffe werden in Reinstaluminium, Reinaluminium und diverse Aluminiumlegierungen unterschieden. Während Reinstaluminium mit einem Reinheitsgrad von über 99,9 % unter Einsatz eines speziellen Raffinationsverfahrens unmittelbar aus Hüttenaluminium hergestellt wird, handelt es sich beim Reinaluminium um das unlegierte Metall mit beschränkten Verunreinigungen, das in Reinheitsgraden von 90 bis 99,9 % produziert wird. Zu dieser Kategorie gehört auch unser Werkstoff mit der Bezeichnung Al99.5 (EN AW-1050A), dessen Aluminiumanteil bei 99,5 Prozent liegt.

Aluminium in der Natur – in reiner Form kaum vorhanden

Mit einem Anteil von knapp 7,6 Gewichtsprozent ist das Element mit dem Symbol Al und der Ordnungszahl 13 das häufigste Metall in der Erdkruste. Aufgrund seines unedlen Charakters ist es jedoch fast ausschließlich in gebundener Form zu finden. Die größte Menge ist in Alumosilicaten enthalten, die beispielsweise Bestandteil von Gneis, Granit und Ton sind. Seltener kommt es in den Mineralien Korund (ca. 53 %), Akdalait (ca. 51 %) und Diaoyudaoit (ca. 50 %) vor. Bislang (Stand 2017) konnten Aluminiumanteile in 1156 Mineralen nachgewiesen werden.
In reiner Form wurde Alu erst im Jahr 1978 durch N. V. Leskova, A. V. Okrugin und B. V. Oleinikov in Mineralproben aus dem Dyke OB-255 und der Billeekh Intrusion in der Republik Jakutien im russischen Föderationskreis Ferner Osten gefunden. Bislang sind weltweit 20 Fundorte (Stand 2017) bekannt, unter anderem in Aserbaidschan, Bulgarien, China und Venezuela. Aufgrund seines seltenen Vorhandenseins spielt gediegenes Aluminium keine Rolle als Rohstoffquelle für Bleche und weitere Alu-Produkte.

Vom natürlichen Vorkommen zum Reinaluminium – ein langer Weg

Entdeckt wurde das Leichtmetall im frühen 19. Jahrhundert. Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier vermutete 1782 als erster, dass es sich bei der 1754 von Andreas Sigismund Marggraf, einem deutschen Chemiker, aus einer Alaunlösung gewonnenen Alaunerde um das Oxid eines bis dato unbekannten chemischen Grundstoffs handle. Der Nachweis für diese Theorie gelang 1825 dem dänischen Physiker und Chemiker Hans Christian Oersted, der Aluminiumchlorid (AlCl3) unter Zugabe von Kalium als Reduktionsmittel mit Kaliumamalgam reagieren ließ. Noch reineres Aluminium gewann der deutsche Chemiker Friedrich Wöhler mit derselben Methode, aber unter Einsatz metallischen Kaliums zur Reduktion.
Knapp zwanzig Jahre später verfeinerte der französische Chemiker Henri Étienne Sainte-Claire Deville den Wöhler-Prozess und publizierte sein Verfahren 1859 in einem Buch. Diese verbesserte Methode ließ die Ausbeute bei der Aluminium-Erzeugung in die Höhe schnellen, wodurch der Aluminiumpreis, der zuvor höher als der von Gold gewesen war, sich innerhalb der nächsten zehn Jahre auf ein Zehntel reduzierte.
Ein weiterer Fortschritt gelang dem französischen Chemiker Paul Louis Toussaint Héroult und dem amerikanischen Ingenieur und Erfinder Charles Martin Hall, die im Jahr 1886 unabhängig voneinander den nach ihnen benannten Hall-Héroult-Prozess zur Aluminiumgewinnung entwickelten. 1889 folgte das durch den österreichischen Chemiker Carl Josef Bayer kreierte Bayer-Verfahren, mit dem reines Aluminiumoxid aus Bauxiten gewonnen werden konnte. Nach diesem Prinzip erfolgt auch heute noch die großtechnische Aluminiumherstellung.

Aluminiumproduktion nach dem Bayer-Verfahren

Das einzige wirtschaftlich relevante Ausgangsmaterial zur Aluminiumerzeugung ist Bauxit. Entsprechende Vorkommen gibt es in der namensgebenden südfranzösischen Gemeinde Les Baux-de-Provence sowie in Bosnien und Herzegowina, Guinea, Russland, Ungarn, Indien, Brasilien, Jamaika, Australien und den USA. Bauxit beinhaltet circa 60 % Aluminiumhydroxid (Al(OH)3 und AlO(OH)), rund 30 % Eisenoxid (Fe2O3) sowie Siliciumdioxid (SiO2).
Infolge der vorliegenden Bindungsverhältnisse lässt sich das Metall nur schwer aus aus dem Bauxit isolieren. Beim Bayer-Verfahren wird das im Erz vorhandene Aluminiumoxid-Aluminiumhydroxid-Gemisch zuerst mithilfe von Natronlauge abgespalten, in Wirbelschichtanlagen oder Drehöfen von Fremdstoffen wie Eisen- und Siliziumoxid getrennt und anschließend zu Aluminiumoxid gebrannt.
In der darauffolgenden Elektrolyse bildet sich am Boden eines als Kathode dienenden Gefäßes Reinaluminium, während sich der Sauerstoff an einer aus Grafit bestehenden Anode als Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid absetzt. Dabei bilden sich regelrechte Grafitblöcke, die durch den im selben Zuge entstehenden Sauerstoff abbrennen. Daher ist es nötig, die Anoden nach einer gewissen Zeit zu ersetzen. Das Reinaluminium ist flüssig und lässt sich über ein Saugrohr problemlos absaugen.
Für die Erzeugung von Reinaluminium wird heute ausschließlich die Schmelzelektrolyse (Hall-Héroult-Prozess) genutzt, bei der das Aluminiumoxid mit Kryolith (Aluminiumtrinatriumhexafluorid, Natriumhexafluoroaluminat(III)) zusammengebracht und verschmolzen wird. Das Kryolith dient dazu, den Schmelzpunkt auf 963 °C zu senken.
Der gesamte Prozess der Aluminiumherstellung erfordert einen großen Energieeinsatz. Dies begründet sich insbesondere in der hohen Bindungsenergie des Elements und seiner Dreiwertigkeit. Pro Kilogramm Roh-Aluminium werden 12,9 bis 17,7 kWh Energie benötigt. Daher ist die Aluminiumgewinnung ausschließlich im Umfeld preiswert verfügbarer Elektroenergieressourcen ökonomisch realisierbar.
Da es technisch kaum möglich ist, den erforderlichen Energieeinsatz herabzusetzen, gelten die wissenschaftlich-technischen Potenziale diesbezüglich als ausgeschöpft. Daher kommt dem Aluminium-Recycling eine immer größere Bedeutung zu. Derzeit stammen circa 52 % des in Europa erzeugten Aluminiums aus Recyclingmaterial, weltweit sind es rund 30 % (Stand 2017). Die Recyclingraten werden rund um den Globus mit etwa 40 % angegeben.

Eigenschaften von Al99.5

Reinaluminium bildet unter normalen Umweltbedingungen an seiner Oberfläche binnen Sekundenbruchteilen eine geschlossene Schicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) aus. Daher ist es äußerst korrosionsbeständig. Die Oxidationsschicht ist so dicht, dass sie zum einen den Einflüssen äußerer Oxidatoren standhält, zum anderen aber auch die Diffusion metallischen Aluminiums nach außen verhindert. Wird die Oberflächenschicht lokal beschädigt, schließt sie sich sofort wieder vollständig. Fachleute nennen diesen Vorgang „Ausheilen“.
Da das silbrigweiße Leichtmetall problemlos plastisch verformbar ist, eignet es sich bestens für alle spanlosen Fertigungsverfahren. Viele Produkte aus Al99.5-Blech finden sich daher in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Form von Dosen, Fässern, Tuben oder Folien. Unter Einsatz sogenannter Polierbänder lässt sich die Oberfläche von Reinaluminium extrem glätten – eine optimale Grundlage für die Herstellung von Reflektoren. Die Oxidschicht stellt hierbei keinerlei Hindernis dar, da sie glasklar ist.
Ein weiterer Vorteil von reinem Alu ist seine niedrige Dichte. Mit nur etwa 2,7 g/cm³ handelt es sich um ein typisches Leichtmetall, weshalb es ein interessanter Werkstoff für den Leichtbau ist. Da die Festigkeitswerte eher gering sind, hat das Metall jedoch starken mechanischen Beanspruchungen verhältnismäßig wenig entgegenzusetzen. Dieses Manko lässt sich allerdings meist durch eine intelligente Konstruktion kompensieren.
Des Weiteren punktet Al99,5 mit ausgezeichneten elektrischen und thermischen Eigenschaften und findet deshalb als Stromleiter ebenso Anwendung wie zum Optimieren der Wärmeübertragung an Kontaktflächen.

Haupteinsatzgebiete für Al99.5

Reinaluminium wird zu Platten und Blechen gewalzt und zu Stangen, Profilen und Rohren gepresst. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen:

  • der Behälter- und Apparatebau,
  • die chemische Industrie,
  • die Nahrungsmittelindustrie,
  • die Architektur,
  • der Fahrzeugbau und
  • Dekorationen

Darüber hinaus dient Reinaluminium in vielen Fällen als Ausgangsmaterial für Aluminiumlegierungen, bei denen der Zusatz von Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Silicium (Si) und Zink (Zn) Eigenschaften wie die Festigkeit, die Härte, die Dichte oder die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums verändern.

Alufritze – hochwertige Aluminiumbleche für vielfältige Einsatzgebiete

Unser Sortiment an Al99.5-Erzeugnissen beinhaltet Bleche in den Materialstärken 1,0 bis 6,0 mm. Auf Lager haben wir Alublech im Mittelformat (1250 x 2500 mm) oder im Großformat (1500 x 3000 mm). Sie erhalten Ihre Produkte ganz nach Wunsch ohne Folie oder einseitig foliert mit einfacher Schutzfolie oder hochwertiger Laserfolie.
Sie suchen Bleche nach Maß? Dann können wir Ihnen unsere Alubleche aus AlMg3 empfehlen, die wir für Sie gern entsprechend Ihrer Vorgaben zuschneiden. Geben Sie einfach Ihre Wunschmaße in unseren Online-Konfigurator ein und wählen Sie bei Bedarf Artikeloptionen wie Entgraten oder Kanten aus. Auch hier haben Sie die Möglichkeit, Ihre Bleche mit einer einseitigen Folierung besser vor Kratzern zu schützen.