Aluminium kneedlegeringen

De belangrijkste eigenschappen


De in Nederland meest toegepaste coderingen voor aluminiumlegeringen zijn de Amerikaanse AA-aanduiding en de Duitse DIN-symbolen- en DIN-Werkstoffnummer aanduiding. De AA-aanduiding is opgebouwd uit vier cijfers, waarbij het eerste cijfer een bepaalde groep legeringen aanduidt, de drie andere cijfers geven nadere informatie over de legering. Het onderscheid tussen giet- en kneedlegeringen wordt gemaakt door bij gietlegeringen tussen het derde en het vierde cijfer een punt te plaatsen.  

1xxx-serie: bijvoorbeeld de 1050 legering

Legeringen uit deze groep bestaan uit vrijwel zuiver aluminium met sporen ijzer en silicium. Deze legeringen worden gekenmerkt door: uitstekende corrosieweerstand, goede thermische en elektrische geleiding, uitstekende vervormbaarheid, maar minder goede mechanische  eigenschappen (lage treksterkte, hoge rek). De treksterkte kan verbeterd worden door het metaal koud te vervormen (verstevigen), de geleidbaarheid en de corrosieweerstand zullen hierdoor dalen. Hoe zuiverder de legering, hoe duurder ze uit zal vallen. Zeer zuivere aluminiumlegeringen (b.v. de AA 1090-legering of de DIN Al99,98 legering) zijn vereist als hoge eisen aan de elektrische of reflectie-eigenschappen worden gesteld. Het toepassingsgebied ligt vooral in de elektrotechniek, verpakkingsindustrie en chemie.  

2xxx-serie: bijvoorbeeld de 2007 legering

In deze groep is koper het toonaangevende legeringselement. Toevoeging hiervan, maakt de legering precipitatie-hardbaar. De bekendste legering uit deze groep is de 2024-legering, ook wel bekend onder de naam Dural-legering. Deze legering, welke veelvuldig in de luchtvaart wordt toegepast is meteen na oplossend gloeien en afschrikken nog goed bewerkbaar. Bij een temperatuur van 20°C zal ze echter binnen enkele dagen uitharden, waardoor de treksterkte aanzienlijk oploopt. Een toepassingsgebied hiervoor is b.v. gebruik van klinknagels, welke na oplossend gloeien in een vrieskist bewaard worden. Vanwege de goede vervormbaarheid levert het aanbrengen van de klinknagels geen problemen op, echter na de bevestiging zal de treksterkte ten gevolge van de hogere omgevingstemperatuur binnen enkele dagen aanzienlijk verhogen. De aanwezigheid van een vreemd element met een relatief hoge potentiaal in de matrix (koper), verhoogt de corrosiegevoeligheid. Vandaar dat legeringen uit deze groep vaak worden beschermd door een anodiseer- of laklaag. Een andere beschermingsmethode, welke vaak voor aluminium plaat wordt toegepast is het zogenaamde ‘cladden’. Dit houdt in dat tijdens de fabricage op de minder corrosiebestendige plaat een laagje van een corrosiebestendig metaal (b.v. zuiver aluminium) wordt gewalst. Legeringen die op een dergelijke manier zijn beschermd, worden Alclad-legeringen genoemd.  

3xxx-serie: bijvoorbeeld de 3003 legering

Door toevoeging van mangaan als hoofdlegeringselement worden zowel de breukrek als de treksterkte verbeterd, zij het niet spectaculair. Deze legeringen zijn niet precipitatiehardbaar. De maximale oplosbaarheid van mangaan in het aluminium mengkristal is 1,5%, hierboven zullen brosse Al6Mn-kristallen uitscheiden, wat vermeden moet worden. Vandaar dat legeringen uit deze groep niet meer dan 1,5% mangaan bevatten. De corrosiebestendigheid wordt niet verminderd en kan in sommige gevallen zelfs verhoogd worden. Een bekende legering uit deze groep is de 3003-legering welke toegepast wordt als een redelijke treksterkte en goede vervormbaarheid op het verlanglijstje staan.  

5xxx-serie: bijvoorbeeld de 5005, 5052, 5754 en 5083 legeringen

Legeringen uit deze groep met als hoofdlegeringselement magnesium zijn niet precipitatie-hardbaar. Het effect van magnesium op de legering is ongeveer hetzelfde als dat van mangaan, zij het dat magnesium effectiever is. In tegenstelling tot de mangaan-bevattende legeringen, blijkt magnesiumtoevoeging de breukrek aanvankelijk te verlagen, zij het dat deze bij hogere percentages magnesium weer verhoogd wordt. Vaak bevatten legeringen uit deze groep naast magnesium ook mangaan, vandaar dat de overgang tussen de 4xxx- en 5xxx-serie niet duidelijk is gedefinieerd. Bij een hoger magnesiumgehalte kunnen deze legeringen gevoelig worden voor spanningscorrosie. Mangaan wordt bij deze legeringsgroep, maar ook bij andere, tevens gebruikt om de rekristallisatietemperatuur te verhogen en om de vorm van bepaalde uitscheidingen gunstig te beïnvloeden.  

6xxx-serie: bijvoorbeeld de 6060 en 6082 legeringen

Als gevolg op het ontstaan van het precipitaat Mg2Si zijn legeringen uit deze groep, welke silicium en magnesium bevat, precipitatie-hardbaar. Toevoeging van extra silicium heeft een gunstige invloed op de mechanische eigenschappen. Door teveel magnesiumtoevoeging wordt de warmvervormbaarheid verminderd. Ook door toevoeging van kleine hoeveelheden chroom of koper wordt de treksterkte verhoogd. De kerfslagwaarde van de legering kan verhoogd worden door mangaan toe te voegen. Ofschoon de sterkte van deze legeringen niet zo hoog is als die van de meeste legeringen uit de 2xxx- of 7xxx-serie, worden ze veelvuldig toegepast. Dit is vooral te danken aan de relatief goede vervormbaarheid en corrosieweerstand. Een vaak toegepaste legering uit deze groep is de 6061-legering.

7xxx-serie: bijvoorbeeld de 7075 legering

Uit deze groep met zink als hoofdlegeringselement komen de sterkste legeringen. Deze legeringen zijn precipitatie-hardbaar. Naast zink zijn gewoonlijk magnesium, koper en chroom toegevoegd. Koploper in deze groep is de 7075-legering met een treksterkte van 550 N/mm2. De corrosiebestendigheid van deze legeringen is matig tot slecht, waardoor het oppervlak vrijwel altijd van een beschermende laag moet worden voorzien. Het toepassingsgebied ligt hoofdzakelijk in de lucht- en ruimtevaart.  

8xxx-serie

Dit zijn nieuwe legeringen of legeringen die nog in ontwikkeling zijn. Een voorbeeld is de aluminiumlithium legering. Hiermee wordt een goede sterkte bij een laag gewicht bereikt (lithium is lichter dan aluminium). Tevens wordt de elasticiteitsmodulus verhoogd. De mechanische eigenschappen van de hierboven genoemde aluminiumlegeringen worden in hoge mate bepaald door een eventueel uit te voeren nabehandeling als verstevigen of precipitatieharden.  

Bron: ALURVS