Aluminium (Al) ist ein leichtes, silberweißes Metall und nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element in der Erdkruste. Aufgrund seiner hohen chemischen Reaktivität kommt es jedoch in der Natur nie in reiner metallischer Form vor. Stattdessen findet man es in Verbindungen, vorwiegend im Bauxiterz, einem Gemisch aus hydratisierten Aluminiumoxiden wie Gibbsit (Al(OH)₃), Böhmit (AlO(OH)) und Diaspor.
Der Raffinationsprozess in zwei Stufen
Die Reise vom Rohbauxit zuHochreines Aluminium beinhaltetzwei unterschiedliche industrielle Prozesse.
Die erste Stufe ist das Bayer-Verfahren, das 1888 entwickelt wurde. Zerkleinertes Bauxit wird unter Druck mit heißer Natriumhydroxidlösung vermischt. Dabei lösen sich die aluminiumhaltigen Mineralien, während Verunreinigungen wie Eisenoxide und Siliciumdioxid zurückbleiben. Die resultierende Natriumaluminatlösung wird anschließend filtriert, um den Rotschlamm zu entfernen, mit Aluminiumhydroxidkristallen geimpft und bei etwa 1100 °C kalziniert, um reines weißes Aluminiumoxid (Al₂O₃) zu gewinnen. Über 90 % des weltweiten Aluminiumoxids werden heute mit diesem Verfahren hergestellt.
Die zweite Stufe ist das Hall-Héroult-Verfahren. Aluminiumoxid hat einen Schmelzpunkt über 2000 °C, wodurch eine direkte Elektrolyse unpraktisch ist. Die Lösung besteht darin, Al₂O₃ in geschmolzenem Kryolith (Na₃AlF₆) zu lösen, wodurch die Betriebstemperatur auf etwa 950–1000 °C gesenkt wird. Anschließend wird ein elektrischer Strom durch das Gemisch geleitet. Geschmolzenes Aluminium sammelt sich am Boden (der Kathode), während Sauerstoff mit den Kohlenstoffanoden zu CO₂ reagiert. Dieses elektrolytische Verfahren ist nach wie vor das einzige industrielle Verfahren zur Herstellung von Primäraluminium und liefert Metall mit einer Reinheit von 99,5–99,8 %.
Welche Elemente enthält Aluminium?
Reines Aluminium besteht ausschließlich aus dem Element Al mit der Ordnungszahl 13 und einer Atommasse von etwa 26,98 g/mol. Aluminium in kommerzieller Reinheit (98,8–99,7 % Al) enthält geringe Spuren von Eisen und Silicium als natürliche Verunreinigungen.Anwendungen basieren auf Aluminiumlegierungen, wobei gezielt bestimmte Elemente hinzugefügt werden, um die mechanischen Eigenschaften anzupassen.
Für Strukturbauteile werden in der 6000er-Serie (z. B. 6061) Magnesium und Silizium als primäre Legierungselemente verwendet, typischerweise 0,8–1,2 % Mg und 0,4–0,8 % Si. Diese Legierung bietet ein ausgezeichnetes Gleichgewicht aus moderater Festigkeit, guter Schweißbarkeit und hervorragender Bearbeitbarkeit.
Für höchste Festigkeitsanforderungen werden in der 7000er-Serie (z. B. 7075) Zink und Kupfer als Hauptlegierungselemente verwendet, mit ca. 5,16–0,1 % Zn und 1,2–2,0 % Cu. Die T6-Zugfestigkeit von 7075 ist nahezu doppelt so hoch wie die von 6061-T6, wodurch es sich zum bevorzugten Werkstoff für die Luft- und Raumfahrt sowie für hochleistungsfähige Strukturbauteile eignet.
Spuren von Chrom, Mangan und Titan sind ebenfalls häufig in handelsüblichen Legierungen enthalten und tragen jeweils zur Kornfeinung und Korrosionsbeständigkeit bei. Die genaue Kenntnis der Elementzusammensetzung jeder Legierung ist unerlässlich, um das richtige Material für spezifische Bearbeitungs- oder Fertigungsanforderungen auszuwählen.
Veröffentlichungsdatum: 13. Mai 2026