Aluminiumqualitäten

Begriffe und Definitionen

Aluminiumqualitäten

Unlegiertes Aluminium – es ist Aluminium ohne Legierungselemente mit einem Aluminiumgehalt von mindestens 99,00%, sich ausruhen – Verunreinigungen. Verunreinigung – metallisches oder nichtmetallisches Element, in Metall vorhanden, deren Mindestgehalt nicht kontrolliert wird.

Raffiniertes Aluminium – unlegiertes hochreines Aluminium (Aluminiumgehalt nicht weniger 99,950%), die durch spezielle metallurgische Behandlungen gewonnen wird.

Primäraluminium – unlegiertes Aluminium:

• die aus Aluminiumoxid hergestellt wird, in der Regel durch Elektrolyse, und
• die einen Aluminiumgehalt von mindestens 99,70%.

Unlegiertes Aluminium wird in Abhängigkeit vom Gehalt an Verunreinigungen darin unterteilt..

Zum russischen Begriff “Marke” entspricht dem englischen Begriff “Grad” [1].

Aluminiumlegierungen

Aluminiumlegierung – das ist aluminium:

• die Legierungselemente enthält,
• bei denen der Aluminiumgehalt höher ist, als jedes andere Element und
• indem, Aluminiumgehalt nicht mehr 99,00%

Legierungselement – ist es ein metallisches oder nichtmetallisches Element, dessen Inhalt in einem bestimmten Intervall kontrolliert wird, um der Legierung die spezifizierten spezifischen Eigenschaften zu verleihen. Üblicherweise werden der Aluminiumschmelze bewusst Legierungselemente zugesetzt..

Legiertes Aluminium wird in Legierungen eingeteilt.

Jede Aluminiumlegierung hat ihre eigene Bezeichnung, z.B, Floß AD31 oder Floß 2017. Diese Bezeichnung der Legierung bestimmt eindeutig ihre chemische Zusammensetzung., einschließlich, Legierungselementbereiche und Toleranzen für maximalen Verunreinigungsgehalt. Es sollte notiert werden, das manchmal, einschließlich, in den Normen, der Ausdruck wird angewendet “Legierungssorte”. aber, Was ist der Unterschied zwischen der Bedeutung von Ausdrücken? “Legierungssorte” und “Legierung” völlig unklar.

Zum russischen Begriff “Legierung” entspricht dem englischen Begriff “Legierung” [1].

Klassifizierung von Aluminiumsorten

Unter den Aluminiumsorten unterscheiden sie sich durch das Schmelzverfahren und den Zweck:

• Primäraluminiumsorten
• geschmiedete Aluminiumsorten
• Aluminiumgusssorten

Primäre Aluminiumsorten

Primäraluminium wird klassifiziert in:

• hochreines Aluminium (Aluminiumgehalt ist höher 99,995%)
• hochreines Aluminium (Aluminiumgehalt von 99,95 zu 99,995%)
• Aluminium technischer Reinheit (Aluminiumgehalt von 99,00 zu 99,85%)

Hauptmarken Aluminium wird verwendet, hauptsächlich, zum Umschmelzen bei der Herstellung von Aluminiumlegierungen, verformbar und gießen. Gleichzeitig werden Aluminiumgüten technischer Reinheit für Allzwecklegierungen verwendet.. Zur Herstellung von Sonderlegierungen werden hochreine Aluminiumgüten verwendet., z.B, für Luft- und Raumfahrt. Außerdem, High-Purity- und Extra-High-Purity-Typen werden in verschiedenen Hightech-Technologien eingesetzt, z.B, in der Halbleiterfertigung.

Schmiedealuminiumsorten

Die Hauptsorten von Schmiedealuminium haben eine Reinheit von 99,00 zu 99,85%. Sie sind für die Herstellung von Produkten durch Warm- und Kaltumformung bestimmt., also – rollen, Extrusion, Schleppen, stempeln usw.. P.

Aluminiumgusssorten

Aluminiumgusssorten sind nur sehr eingeschränkt verwendbar, hauptsächlich zur Herstellung von Gussrotoren für Elektromotoren. Sie sind sauber von 99,00 zu 99,70 %.

Primäraluminium

Aluminiumsorten in GOST 11069

Der Hauptindikator für die Reinheit von Primäraluminium ist der Gehalt an Eisen und Silizium (Tabelle 1):

• Primäres technisches Aluminium, die durch Elektrolyse aus Kryolith-Aluminiumoxid-Schmelze gewonnen wird. Es enthält von 99,85% Aluminium (bis 0,08% Eisen und 0,06% Silizium) zu 99,0% Aluminium (bis 0,50% Eisen und 0,50% Silizium).
• Hochreines Aluminium, das durch elektrolytische Raffination von technischem Aluminium gewonnen wird. Es enthält von 99,995% Aluminium (bis 0,0015% Eisen und 0,0015% Silizium) zu 99,95% Aluminium (bis 0,030% Eisen und 0,030% Silizium).

Durch ausgefeilte Reinigungsmethoden wird hochreines Aluminium gewonnen, z.B, Zonenreinigung. Es hat eine Reinheit von mindestens 99,999% (der Gesamtgehalt aller Verunreinigungen überschreitet nicht 0,001%).

Tabelle 1 – Die chemische Zusammensetzung von Primäraluminiumsorten nach GOST 11069

Für Primäraluminium, die zur Herstellung von Legierungen verwendet wird, Neben dem Gesamtgehalt an Verunreinigungen spielt oft auch das Verhältnis des Gehalts an Eisen und Silizium eine wichtige Rolle. Dieses Verunreinigungsverhältnis beeinflusst, insbesondere, zur Heißrissneigung von Primäraluminium, sowie Sorten und Legierungen, auf seiner Basis gemacht. Das Verhältnis von Eisen- und Siliziumgehalt hängt vom Rohstoff und der Technologie zur Herstellung von Primäraluminium ab.

Zwei Möglichkeiten zur Bezeichnung von Primäraluminium

Es ist bekannt, dass die gesamte Primäraluminiumproduktion auf dem Hall-Heroult-Verfahren basiert. Die Hauptverunreinigungen von geschmolzenem Primäraluminium sind Eisen und Silizium.. Außerdem, in Primäraluminium sind in der Regel geringe Verunreinigungen vorhanden, sowie, Zink, Gallium, Titan und Vanadium. In der internationalen Praxis ist das Hauptkriterium in der Regel, die die chemische Zusammensetzung und den Wert von Primäraluminium charakterisiert, ist der Mindestgehalt an reinem Aluminium darin. In den Vereinigten Staaten ist jedoch ein wichtigeres Kriterium, was den Wert von Primäraluminium widerspiegelt, der Gehalt an Eisen und Silizium wird berücksichtigt. Dieser Ansatz wurde von der American Aluminium Association entwickelt.

Daher können Sorten von unlegiertem Aluminium auf zwei Arten bezeichnet werden:

• durch den minimalen Gehalt an reinem Aluminium, z.B, Al 99,70 % oder
• durch den maximalen Gehalt an Silizium und Eisen - in Form von Pхххх.

Auf den Buchstaben P folgen Zahlen, die den maximalen Gehalt an Silizium und Eisen angeben, z.B:

• P1020 ist unlegiertes Primäraluminium - Primäraluminiumgüte, nicht mehr enthalten 0,10% Silikon und nicht mehr 0,20% Drüse.
• P0506 ist eine Sorte von Primäraluminium, nicht mehr enthalten 0,05% Silikon und nicht mehr 0,06% Drüse.

Aluminiumsorten in EN 576 und ISO 115

Diese beiden unterschiedlichen Ansätze zur Bewertung der Eigenschaften von Primäraluminium finden sich in der europäischen Norm EN . wieder 576:2004. Diese Norm legt die Anforderungen an die chemische Zusammensetzung verschiedener Primäraluminiumsorten gemäß dem internationalen Ansatz fest, so und – mit amerikanischem Ansatz. EN-Standardbestimmungen 576 im Allgemeinen mit den Bestimmungen einer ähnlichen internationalen Norm übereinstimmen ISO 115:2003.

Tabelle 2 spiegelt einen internationalen Ansatz wider, Tisch 3 - der Ansatz der American Aluminium Association.

Tabelle 2 - Unlegiertes Aluminium mit einem spezifizierten Mindestaluminiumgehalt -
Chemische Zusammensetzung: maximaler Gewichtsprozentsatz

Tabelle 3 - Unlegiertes Aluminium ohne spezifizierten Mindestaluminiumgehalt –
Chemische Zusammensetzung: maximaler Gewichtsprozentsatz

Bezeichnung der Aluminiumsorten in der Tabelle 2 Es hat “amerikanisch” Art: besteht aus vier Ziffern, vor dem Buchstaben P, und nach ihnen - der Brief, eine Reihe bezeichnen, z.B, 1020А:

• Die ersten beiden Ziffern, XX, geben zwei Dezimalstellen des maximalen Siliziumgehalts an: 0, XX.
• Letzte zwei Ziffern, YY, geben zwei Dezimalstellen des maximalen Eisengehalts an: 0, YY.
• Bei Basismarken folgt auf vier Ziffern der Buchstabe A.

Variationen der Aluminiumgrundsorten, d.h. mit den gleichen Gehaltsgrenzen für Silizium und Eisen, aber andere Inhaltsgrenzen für andere Elemente, werden angezeigt, indem der Buchstabe A durch einen anderen Buchstaben ersetzt wird, ab B, aber abgesehen davon ich, O und Q.

Aluminiumsorten auf LME

Primäraluminium in Standardqualität, die Gegenstand des internationalen Handels ist, einschließlich, an der London Metal Exchange (LME) ist eine Aluminiumsorte mit einer Reinheit 99,70% [3]. Es ist das Äquivalent von Primäraluminium der US-Klasse P1020. Diese Aluminiumsorte bietet den maximalen Eisengehalt im Metall 0,20% und maximaler Siliziumgehalt 0,10% (also 10 Hundertstel Silizium , 20 Hundertstel Eisen, daher - P1020).

Metall mit geringerem Aluminiumanteil, z.B, 99,50%, als minderwertig angesehen und allgemein rabattiert. Dieses Metall kann in einer Gießerei umgeschmolzen und mit einem höherwertigen Metall vermischt werden., Barren bekommen, die LME-Anforderungen erfüllen oder fertige Gießereiprodukte. Die Hauptverunreinigungen bei der Gewinnung eines höherwertigen Metalls sind Eisen und Silizium.. Der Anstieg des Aluminiumgehalts ist höher 99,70% bedeutet hauptsächlich proportionale Reduzierung des Eisen- und Siliziumgehalts, während der Gehalt an anderen Verunreinigungen praktisch unverändert bleibt [3].

Verformbares Aluminium

Aluminiumsorten in GOST 4784

GAST 4784-97 beinhaltet Aluminium, die bei der Herstellung von Produkten durch Umformverfahren verwendet werden. Hier sagen die Zahlen wenig brauchbares:

• desto mehr Nullen, je sauberer das Aluminium
• Aluminium ohne Zahlen (AD) – die meisten “schmutzig”.

E-Versionen (elektrisch) enthalten einen reduzierten Siliziumgehalt, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Im Gegensatz zu GOST 11069 GOST-Standard 4784 schließt Sekundäraluminium nicht aus, das ist aluminium, Schrott.

Tabelle 4 – Schmiedealuminiumsorten nach GOST 4784-97

Aluminiumsorten in EN 573-3

Tabelle 5 – Aluminium-Knetsorten nach EN 573-3

Aluminiumguss

Aluminiumgusssorten gehören zu einer Reihe von 1xx-Gusslegierungen gemäß der internationalen Klassifizierung von Aluminium und seinen Legierungen. Obwohl oft als Legierungen bezeichnet, es gibt keinen Grund, sie vollwertigen Legierungen zuzuordnen: Sie enthalten mindestens 99,00 % Aluminium und haben formal keine Legierungselemente, aber, im Gegensatz zu Primäraluminiumsorten steuern sie das Verhältnis des Gehalts an Eisen und Silizium.

Diese Legierungssorten der Gussreihe 1xx werden zum Gießen von Rotoren von Elektromotoren verwendet (Tabelle 6). Rotoren werden in der Regel auf Hochdruck-Druckgussmaschinen gegossen, speziell für diesen Zweck entwickelt. Ein typischer Aluminiumrotor ist in der Abbildung dargestellt. 1. Auch in einigen anderen Fällen werden diese Aluminiumgusssorten der 1xx-Reihe eingesetzt., die keine komplexen Gussformen erfordern.

Tabelle 6 – “Rotary” Aluminiumgusssorten [4]

Bild 1 – Typischer Aluminiumrotor eines Elektromotors [4]

In diesen Dreh “Legierungen” es wurden nicht nur Reinheitsgrenzen für Aluminium festgelegt, aber auch das Verhältnis des Gehalts an Eisen und Silizium. Dies gewährleistet die Bildung von intermetallischen Partikeln, was in geringerem Maße, als andere beeinträchtigen die Gusseigenschaften dieser “Legierungen”, sowie deren elektrische Leitfähigkeit.

Da unlegiertes Aluminium billiger ist, als Drehlegierungen, es gab Versuche, sie bei der Herstellung von Rotoren durch Primäraluminiumsorten zu ersetzen. beispielsweise, Barren aus Primäraluminium P1020 haben die gleiche Reinheit, sowie “Legierung” 170.2, jedoch ohne Kontrolle des Verhältnisses von Eisen- und Siliziumgehalt, sowie unkontrollierter Titan- und Vanadiumgehalt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass das Ignorieren dieser Unterschiede zu einer Streuung der elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften und zu geringen Gießeigenschaften von Aluminium beim Gießen von Rotoren führt [5].

• Das reinste "rotierende" Aluminium (170.1) ist am schwierigsten zu gießen: es ist am anfälligsten für Schrumpfrisse.
• Und umgekehrt, am wenigsten reines Aluminium 100.1 gießt viel leichter mit minimaler Rissbildung .
• Reinigere Sorten von Aluminium, z.B, 99,80% und 99,85 %, noch anfälliger für Risse beim Formen, als Aluminiumqualität 170.1 [4].

Gefüge aus unlegiertem Aluminium

Eisen und Silizium

Da Eisen und Silizium die wichtigsten und unverzichtbaren Verunreinigungselemente sind, und auch da die Löslichkeit von Eisen in massivem Aluminium sehr gering ist, dann im Gefüge aller Aluminiumsorten – außer raffiniert, extra reines Aluminium – Phasen Aluminium-Eisen und Aluminium-Eisen-Silizium sind sichtbar. Im gegossenen Gleichgewichtszustand können in unlegiertem Aluminium folgende Phasen vorliegen: FeAl_3, Fe₃SiAl_12, Fe₂Und₂Al_9.

Kleine Verunreinigungen

Kleine Verunreinigungen, z.B, Kupfer und Mangan, sind in zu wenigen, eigene Phasen zu bilden, kann aber an der Bildung anderer Phasen teilnehmen. Um sie zu erkennen, sind eine hohe Mikroskopauflösung und ausgeklügelte Phasenidentifikationstechniken erforderlich [2].

Anwendung von unlegiertem Aluminium

Raffinierte Aluminiumsorten

Raffiniertes Aluminium bezieht sich auf Aluminium mit einer Reinheit von 99,99 % zu 99,9999 %. Im Ausland wird die Reinheit eines solchen Aluminiums oft als "4N bis 6N" bezeichnet - durch die Zahl der Neunen (nSonstiges). Es wird durch spezielle Verfahren aus Primäraluminium gewonnen.. Veredelte Aluminiumgüten werden in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Folie für Elektrolytkondensatoren (Klasse 1199)
• Halbleiterfertigung
• Platten zur Herstellung von Flachbildschirmen
• Pinbelegung in der Elektronikindustrie
• Dünnschichtproduktion
• Herstellung von hochreinem Aluminiumoxid und hochreinen Pulvern
• Elektronische Laufwerke (Speicherdisketten)
• Für Produkte mit Spiegeloberfläche und Schmuck
• Herstellung von Reinstaluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Aluminiumsorten von technischer Reinheit

• Elektrische Leiter: Draht, verdrillte Leiter, Reifen, Trafostreifen (Klassen 1350)
• Lithographische Platten (Marke 1100)
• Verpackung: Aluminiumfolienqualität (Klasse 1100, 1145, 1050, 1235)
• Gepresste Rohre für Lebensmittel, Chemie- und Brauindustrie (Marken 1050, 1060)
• Wärmetauscher (Marken 1050, 1070, 1145)
• Passive Erdbebenschutzsysteme. Niedrige Streckgrenze und hohe Duktilität werden verwendet, um seismische Energie bei Erdbeben effektiv abzuleiten (Klasse 1050A)
• Aluminiumflaschen (Klassen 1050A und 1070A)

Aluminium zur Stahldesoxidation

Aluminiumsorten in GOST 295

Aluminium, die verwendet wird, um Stahl zu desoxidieren, sowie die Herstellung von Ferrolegierungen und Pulvern für die Aluminothermie wird ebenfalls unterteilt in Briefmarken. Die Anforderungen an diese Aluminiumsorten werden von GOST . festgelegt 295-98. Dieses Aluminium wird aus beiden Primärrohstoffen hergestellt., und aus Schrott und Abfällen von Aluminiumlegierungen. Produziert in Barren und Granulat. Diese Aluminiumsorten zeichnen sich durch einen sehr hohen Anteil an Verunreinigungen aus. – insgesamt bis zu 13 %.

Tabelle 7 – Aluminiumsorten zur Desoxidation, Herstellung von Ferrolegierungen und Alumothermie

Quellen:

1. Eigenschaften von reinem Aluminium / EIN. Swerdlin //Swerdlin, ed. G.E. Davis, D.S. MacKenzie, 2003
2. Aluminium und Aluminiumlegierungen / ed. J.R. Davis – ASM International, 1993
3. Die Aluminiumindustrie /James F. King – Woodhead Publishing, 2001
4. https://www.aluminum.org/sites/default/files/aecd16.pdf
5. Gussteile aus Aluminiumlegierungen. Eigenschaften, Prozesse und Anwendungen / J. G. Kaufmann, E.L. Rooy – ASM International, 2004