Aluminium 1050: Zusammensetzung, Eigenschaften, Härtezustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Die Legierung 1050 gehört zur 1xxx-Serie der gewalzten Aluminiumlegierungen und wird als kommerziell reines Aluminium mit einem Mindestaluminiumgehalt von etwa 99,5 % eingestuft. Der Legierungsanteil ist bewusst minimal gehalten, damit elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit die dominierenden Materialeigenschaften bleiben. Die Festigkeit von 1050 wird hauptsächlich durch Kaltverfestigung (Zugfestigkeitserhöhung durch umformung) erreicht und nicht durch Ausscheidungs- oder Lösungsglühen, weshalb es sich um eine nicht wärmebehandelbare Legierung handelt. Typische Merkmale sind eine niedrige bis mittlere Zugfestigkeit, sehr gute Dehnbarkeit im geglühten Zustand, hervorragende Korrosionsbeständigkeit in vielen Atmosphären sowie eine herausragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, was sie zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen macht, bei denen Umformbarkeit, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.

Häufig spezifizierende Branchen für 1050 sind die Elektrotechnik (Sammelschienen, Leiter), HLK- und Wärmetauschertechnik (Lamellen, Radiatoren), Chemieverfahrenstechnik (korrosionsbeständige Bauteile), dekorative Zierleisten und Beschilderungen sowie einige leichte Strukturbauteile, bei denen hohe Umformbarkeit erforderlich ist. Konstrukteure wählen 1050, wenn maximale Dehnbarkeit und Leitfähigkeit gefragt sind oder wenn Kosten und einfache Bearbeitung wichtiger sind als hohe mechanische Festigkeit. Die Legierung wird gegenüber stärkeren Mehrkomponentenlegierungen bevorzugt, wenn hohe Umformgrade oder Tiefziehen erforderlich sind oder galvanische Verträglichkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit entscheidend sind.

Ausführungszustände (Temper)

Ausführungszustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (≈35–45%)	Exzellent	Exzellent	Vollständig geglüht mit maximaler Dehnbarkeit.
H14	Mittel	Mäßig (≈20–30%)	Gut	Exzellent	Kaltverfestigt auf Viertelhärte; häufig für moderaten Festigkeitsanstieg verwendet.
H16	Mittel-Hoch	Niedriger (≈15–25%)	Akzeptabel	Exzellent	Kaltverfestigt auf Halbhärte; balanciert Festigkeit und Umformbarkeit.
H18	Hoch (für 1xxx)	Niedrig (≈8–15%)	Begrenzt	Exzellent	Kaltverfestigt auf Vollhärte; eingesetzt, wenn Festigkeit und Federverhalten kontrolliert werden müssen.
T5 / T6 / T651	Nicht zutreffend	Nicht zutreffend	Nicht zutreffend	Nicht zutreffend	Nicht anwendbar; 1050 ist nicht wärmebehandelbar und reagiert nicht auf Ausscheidungshärtung.

Der Ausführungszustand hat einen direkten und vorhersagbaren Einfluss auf die Leistung von 1050: Kaltumformung (H-Temper) erhöht Streckgrenze und Zugfestigkeit bei gleichzeitigem fortschreitenden Verlust an Dehnbarkeit und Umformbarkeit. Der geglühte O-Zustand bietet die beste Umformbarkeit und höchste Dehnung, ideal für Tiefziehen und komplexes Stanzen, während H-Zustände gewählt werden, wenn Maßhaltigkeit, Federverhalten oder höhere Betriebsfestigkeiten notwendig sind.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	max. 0,25	Verunreinigung; kontrolliert zum Vermeiden von Gussversprödung und Erhalt der Leitfähigkeit.
Fe	max. 0,40	Hauptverunreinigung; steigert die Festigkeit leicht, kann aber Dehnbarkeit und Leitfähigkeit mindern.
Mn	max. 0,05	Niedrig; nicht zur Festigkeitssteigerung in dieser Legierungsfamilie verwendet.
Mg	max. 0,03	Vernachlässigbar; begrenzt Anfälligkeit für bestimmte Korrosionsphänomene.
Cu	max. 0,05	Minimal; kleine Mengen erhöhen die Festigkeit können jedoch die Korrosionsbeständigkeit verringern.
Zn	max. 0,05	Spurenelement; niedrig gehalten zur Erhaltung von Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Cr	max. 0,05	Geringer Anteil; kann bei Spuren die Kornstruktur beeinflussen.
Ti	max. 0,03	Wird häufig als Kornfeinungsmittel verwendet, aber nur in Spuren vorhanden.
Andere (jeweils)	max. 0,05	Weitere Verunreinigungen einzeln begrenzt zur Erhaltung der Reinheit.
Al	Rest (min. ~99,5 %)	Hauptbestandteil; hochreines Aluminium bestimmt die Legierungseigenschaften.

Die fast reine Zusammensetzung von 1050 bewirkt, dass die Eigenschaften der Aluminium-Matrix die Leistung dominieren. Spurenelemente (Fe, Si, Cu) beeinflussen mechanische Festigkeit und Leitfähigkeit: Ein höherer Eisengehalt und Siliziumgehalt erhöhen leicht die Festigkeit, können jedoch elektrische Leistung und Umformbarkeit mindern. Die strenge Kontrolle der Gehalte an Nebenelementen bewahrt die charakteristischen Merkmale der Legierung: hohe Leitfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Dehnbarkeit.

Mechanische Eigenschaften

Im geglühten O-Zustand zeigt 1050 eine niedrige Streckgrenze und Zugfestigkeit, aber sehr hohe Dehnung, was sich in einem ausgezeichneten Umformverhalten bei Tiefzieh- und Walzprozessen äußert. Die Streckgrenze im O-Zustand ist niedrig und kann abhängig von Blechdicke und Verarbeitung variieren, was Konstrukteuren einen großen Sicherheitsfaktor für Umformprozesse bietet, jedoch bei bemessungskritischen Anwendungen hinsichtlich Knick- und Steifigkeitsbeschränkungen berücksichtigt werden muss. Kaltumformung durch Walzen, Ziehen oder Biegen erhöht sowohl Streckgrenze als auch Zugfestigkeit durch Kaltverfestigung; H-Temper tauschen Dehnbarkeit gegen höhere Festigkeit und verbessertes Federverhalten ein.

Die Härtewerte für 1050 sind im geglühten Zustand niedrig, entsprechend der weichen und duktilen Mikrostruktur, und steigen wie erwartet mit zunehmender Kaltverformung an. Das Ermüdungsverhalten entspricht dem handelsüblichen reinen Aluminium: Die Dauerfestigkeit ist moderat und stark durch Oberflächenzustand, Eigenspannungen durch Umformung und Umwelteinflüsse wie Korrosion beeinflusst. Die Blechdicke wirkt sich auf die mechanischen Werte aus: Dünnere Blechstärken zeigen oft eine höhere scheinbare Festigkeit wegen der umformbedingten Kaltverfestigung, während dickere Abschnitte relativ weicher und weniger kaltverfestigungsfähig sind.

Eigenschaft	O/Geglüht	Typischer Temper (z. B. H14)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (MPa)	55–75	95–130	Werte variieren mit Blechdicke, Verarbeitung und Temper; H14 verdoppelt etwa die Festigkeit gegenüber O.
Streckgrenze (0,2 % Rp0,2, MPa)	20–40	60–100	Die Streckgrenze steigt mit dem Grad der Kaltverfestigung; für sicherheitsrelevante Bauteile sind Materialprüfungen notwendig.
Dehnung (%)	35–45	15–30	Die Dehnbarkeit nimmt mit der Verstärkung ab; der O-Zustand ist für Tiefziehen erforderlich.
Härte (HB)	15–25	30–45	Brinell-Härtewerte für kaltverfestigte Zustände steigen wie üblich bei Aluminiumlegierungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,71 g/cm³	Typisch für Aluminiumlegierungen; relevant für Masse und Steifigkeitsberechnungen.
Schmelzbereich	~660 °C	Solidus und Liquidus liegen nah beieinander, da es sich um nahezu reines Aluminium handelt.
Wärmeleitfähigkeit	~220–235 W/m·K	Hohe Wärmeleitfähigkeit; ideal für Kühlkörper und Wärmetauscheranwendungen.
Elektrische Leitfähigkeit	~58–62 % IACS	Einer der höheren Werte unter gewalzten Legierungen, bevorzugt für elektrische Anwendungen und Sammelschienen.
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 J/g·K (900 J/kg·K)	Standardwert für Wärmeberechnungen.
Thermische Ausdehnung	~23,6 ×10^-6 /K (20–100 °C)	Mäßiger Ausdehnungskoeffizient; muss bei thermischen Zyklen in Konstruktionen berücksichtigt werden.

Die hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit resultiert aus dem geringen Legierungsgehalt und ist einer der Hauptgründe, warum 1050 für elektrische und wärmetechnische Bauteile ausgewählt wird. Die Dichte ist ausreichend niedrig, um eine günstige spezifische Festigkeit für nicht-strukturelle Komponenten zu bieten, und das Schmelzverhalten erfordert die üblichen Aluminium-Schmelzverfahren für Guss- oder Lötprozesse. Die thermische Ausdehnung ist typisch für Aluminium und im Vergleich zu Stählen relativ hoch, weshalb bei Mehrwerkstoffbauweisen Differenzausdehnungen berücksichtigt werden sollten.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,2 mm – 6 mm	Kaltumformung während des Walzens kann H-Zustände erzeugen	O, H14, H16, H18	Weit verbreitet für Tiefziehen, Kaschierung und dekorative Oberflächen.
Platte	>6 mm bis 25 mm	Dickere Querschnitte sind weicher und weniger reagibel auf Kaltumformung	O, H14	Weniger gebräuchlich bei sehr dicken Platten; eingesetzt, wenn Korrosionsbeständigkeit wichtiger als Steifigkeit ist.
Strangpressprofil	Profile bis zu großen Querschnitten	Stranggussprofile starten typischerweise in O und können kaltverformt werden	O, H14	Gute Oberflächenqualität und Maßstabilität; nützlich für leichte Rahmen und leitfähige Schienen.
Rohr	Verschiedene Durchmesser/Wandstärken	Mechanische Eigenschaften beeinflusst durch Kaltziehen	O, H16	Eingesetzt für Fluidtransport und Strukturrohre, wo Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit wichtig sind.
Stab/Rundstahl	Rund/sechskant bis zu großen Durchmessern	Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit für Federn und Befestigungen	O, H18	Gängig für Nieten, Bolzen und leichte Befestigungselemente, wo hohe Duktilität oder mittlere Festigkeit erforderlich sind.

Verschiedene Produktformen entstehen durch unterschiedliche Fertigungsverfahren, die die Endeigenschaften beeinflussen. Die Herstellung von Blech und Folie umfasst Walz- und Glühzyklen zur Einstellung von Zustand und Korngröße; Strangpressprofile und Rohre werden durch Heißstrangpressen geformt und oft anschließend kaltgezogen, um Maßgenauigkeit zu erzielen. Konstrukteure sollten Zustand und Nachbehandlung (z. B. Glühen nach starker Umformung) spezifizieren, um vorhersehbare mechanische Eigenschaften und Maßhaltigkeit zu gewährleisten.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoffnummer	Region	Hinweise
AA	1050	USA	ASTM/AA-Bezeichnung für kommerziell reines Aluminium mit ca. 99,5 % Al.
EN AW	1050A	Europa	EN-Normvariante, oft als EN AW-1050A bezeichnet, mit ähnlichen chemischen Grenzwerten.
JIS	A1050	Japan	Japanischer Industriestandard-Äquivalent, häufig in elektrischen und allgemeinen Anwendungen verwendet.
GB/T	Al99.5 / 1050	China	Chinesische Normbezeichnungen für hochreine Aluminiumgrade vergleichbar mit AA1050.

Die Äquivalenz zwischen den Normen ist eng, jedoch können kleine Unterschiede in Einschlussgrenzen und Bezeichnungsdetails (z. B. 1050 vs. 1050A) die Endeigenschaften beeinflussen, insbesondere Leitfähigkeit und Oberflächenqualität. Beim länderübergreifenden Austausch sollten die genauen chemischen Grenzwerte, Benennungskonventionen für den Zustand sowie mechanische Prüfdaten und Oberflächenzustand für kritische elektrische oder ziehgeeignete Anwendungen überprüft werden.

Korrosionsbeständigkeit

1050 weist eine sehr gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen und mild aggressiven Umgebungen auf, bedingt durch die Bildung einer stabilen, haftfesten Al2O3-Passivschicht. In neutralen und alkalischen wässrigen Medien zeigt die Legierung gutes Verhalten und ist resistent gegen viele organische Chemikalien sowie oxidierende Salze; jedoch kann es in chloridehaltigen Meeresumgebungen bei Spalten oder Ablagerungen zu lokalem Lochfraß kommen. Oberflächenbeschaffenheit und Kaltverfestigung beeinflussen die Anfälligkeit für lokale Korrosion, wobei polierte oder anodisierte Oberflächen besseren Schutz bieten.

Spannungsrisskorrosion ist bei kommerziell reinem Aluminium wie 1050 unter typischen Einsatzbedingungen kein häufiges Versagensphänomen; jedoch können längere Zugspannungen in Kombination mit aggressiven Medien in extremen Fällen Umweltschäden auslösen. Galvanische Wechselwirkungen sind wichtig: 1050 ist im Vergleich zu Kupfer und Edelstahl anodisch und korrodiert bevorzugt, wenn es in feuchten Umgebungen elektrisch verbunden ist. Konstrukteure sollten den Kontakt zwischen unterschiedlichen Metallen durch Isoliermaterialien oder Schutzbeschichtungen steuern, um beschleunigten galvanischen Angriff zu vermeiden.

Im Vergleich mit anderen Legierungsfamilien übertrifft 1050 viele wärmebehandelbare Legierungen in der allgemeinen Korrosionsbeständigkeit aufgrund seiner höheren Reinheit und geringerer galvanischer Mikrobestandteile. Gegenüber 5xxx (Mg-haltigen) Legierungen weist 1050 geringere intrinsische Festigkeit auf, zeigt jedoch ähnliche oder leicht abweichende Meereslochfraßverhalten; 5xxx-Legierungen bieten oft überlegene Festigkeit und marine Korrosionsbeständigkeit, wenn hohe Festigkeit wesentlich ist.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

1050 ist sehr gut schweißbar mit gängigen Schmelz- und Widerstandsverfahren wie TIG (GTAW), MIG (GMAW) und Punktschweißen, mit geringer Neigung zu Heißrissen aufgrund niedrigen Legierungsgehalts. Typische Zusatzwerkstoffe sind kommerziell reines Aluminium (AA1100) oder Al-Si-basierte Drähte (z. B. 4043), wenn bessere Fließeigenschaften oder verminderte Rissanfälligkeit gewünscht sind. Eine Weichung im Wärmeeinflussbereich ist anders als bei wärmebehandelbaren Legierungen nicht problematisch, jedoch sollten Verzug und Eigenspannungen bei dünnen Querschnitten durch geeignete Schweißtechnik kontrolliert werden.

Spanbarkeit

Die Spanbarkeit von 1050 ist mäßig und generell geringer als bei typischen gut spanenden Aluminiumlegierungen, sowie deutlich geringer als bei blei- oder siliziumhaltigen Legierungen. Empfohlenes Werkzeug sind scharfe Hartmetallschneider mit moderater positivem Schneidenwinkel, um Aufbauschneiden zu vermeiden; Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sollten konservativ gewählt werden, um Kaltverfestigung an der Schnittstelle zu minimieren. Die Spänebildung ist meist kontinuierlich und duktil; effektive Spanabfuhr sowie Kontrolle von Schmier- und Kühlschmierstoffen sind essentiell für Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit bei der Endbearbeitung.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit von 1050 ist im geglühten O-Zustand exzellent, mit sehr niedrigen Umformkräften und der Fähigkeit, enge Biegeradien und Tiefziehformen zu realisieren. Biegeradien können auf wenige Materialdicken im O-Zustand reduziert werden, bei Kaltverfestigung steigt jedoch das Nachfedern, was bei der Werkzeugauslegung für H-Zustände zu berücksichtigen ist. Kaltumformung ist der primäre Verfestigungsweg und kann gezielt eingesetzt werden, um aus O-Material H-Zustände mit höherer Festigkeit nach Geometriebildung zu erzeugen.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Da 1050 eine nicht wärmebehandelbare Legierung ist, reagiert sie nicht auf Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung wie die 6xxx- oder 7xxx-Serie. Eigenschaftsänderungen erfolgen nahezu ausschließlich mechanisch: Kaltumformung (Walzen, Ziehen, Biegen) erhöht die Festigkeit durch Erhöhung der Versetzungsdichte und Kornverformung. Ein vollständiges Glühen zum Wiedererhalt der Duktilität ist durch Erhitzen auf geeignete Temperaturen (typischerweise im Bereich 300–415 °C, abhängig von Querschnitt und gewünschter Rekristallisation) gefolgt von kontrolliertem Ofenabkühlen möglich; dies reduziert Eigenspannungen und versetzt das Material in einen O-ähnlichen Zustand zurück.

Beim Glühen ist Überhitzung zu vermeiden, da dies Kornwachstum sowie Verschlechterung von Oberflächen- und mechanischen Eigenschaften verursachen kann. Zwischen Umformschritten können Normalisierungen und Spannungsarmglühen durchgeführt werden, um Dimensionen und mechanisches Verhalten zu stabilisieren, jedoch existiert keine klassische T-Zustands-Härtung wie bei wärmebehandelbaren Legierungen.

Hochtemperatureinsatz

Die mechanische Festigkeit von 1050 nimmt mit steigender Temperatur schnell ab; Konstrukteure sollten kontinuierliche Betriebstemperaturen bei tragenden Anwendungen generell deutlich unter 150 °C begrenzen, um erhebliche Verluste von Streck- und Zugfestigkeit zu vermeiden. Oxidationsbeständigkeit bei höheren Temperaturen wird durch eine Aluminiumoxid-Schicht gewährleistet, die in vielen Umgebungen schützend wirkt, jedoch führen erhöhte Temperaturen kombiniert mit korrosiven Atmosphären zu verstärktem Masseverlust und kriechähnlicher Verformung in dünnen Querschnitten. Geschweißte Verbindungen und Wärmeeinflusszonen können bei höheren Temperaturen lokale Änderungen des mechanischen Verhaltens zeigen, wobei das Fehlen ausscheidungshärtender Bestandteile komplexe Zustandstransitionen begrenzt.

Für kurzzeitige Belastungen oder Wärmebehandlungen toleriert 1050 erhöhte Temperaturen, jedoch ist die langfristige Erhaltung mechanischer Eigenschaften im Vergleich zu hitzebeständigen Legierungen schlecht; für dauerhafte höhere Temperaturbeanspruchung sollten Legierungen mit höheren Temperaturfestigkeiten, z. B. spezielle Aluminium- oder andere Werkstoffsysteme, bevorzugt werden.

Anwendungen

Industrie	Beispielkomponente	Warum 1050 verwendet wird
Elektrotechnik	Sammelschienen, Leiter, Erdungsstreifen	Hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Umformbarkeit.
HLK / Wärmetauscher	Lamellen, Kühler, Kondensatorbauteile	Exzellente Wärmeleitfähigkeit und einfache Umformung zu dünnen, großflächigen Formen.
Chemische Verfahrenstechnik	Tanks, Verkleidungen, Armaturen	Gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit und Reinheit für chemische Kompatibilität.
Verbraucher / Dekorative Anwendungen	Zierleisten, Beschilderung, Reflektoren	Helle Oberflächenbearbeitung, Korrosionsschutz und leichte Stanzbarkeit.
Verpackung	Folien, Behälter	Duktilität und Verformbarkeit zur Herstellung dünner Schichten mit gleichmäßiger Dichtwirkung.

1050 wird dort ausgewählt, wo elektrische oder thermische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Tiefziehfähigkeit wichtiger sind als hohe strukturelle Festigkeit. Seine Verbreitung in elektrischen, HLK- und dekorativen Märkten beruht auf der Kombination aus hoher Reinheit, planbarem Umformverhalten und kosteneffizienter Verfügbarkeit.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 1050, wenn maximale Umformbarkeit, hohe elektrische oder thermische Leitung und exzellente Korrosionsbeständigkeit die Hauptanforderungen sind und nur eine mäßige mechanische Festigkeit akzeptabel ist. Es ist besonders wirtschaftlich für Bauteile, die umfangreiche Kaltumformung erfordern oder bei denen hohe Oberflächenqualität und Leitfähigkeit benötigt werden.

Im Vergleich zu 1100 bietet 1050 typischerweise eine etwas höhere Reinheit und eine geringfügig bessere Leitfähigkeit bei ähnlicher Duktilität, was 1050 bevorzugt, wenn die Leitfähigkeit im Vordergrund steht. Im Vergleich zu kalthärtbaren Legierungen wie 3003 oder 5052 tauscht 1050 geringere Festigkeit gegen höhere Leitfähigkeit und eine im Allgemeinen äquivalente oder leicht unterschiedliche Korrosionsbeständigkeit aus; wählen Sie 3003/5052, wenn höhere Festigkeit oder spezifische marine Beständigkeit gefordert sind. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 1050 wegen der einfachen Umformbarkeit, geringeren Kosten und überlegenen Leitfähigkeit gewählt, obwohl diese wärmebehandelbaren Legierungen deutlich höhere Spitzenfestigkeiten und Steifigkeiten bieten.

Abschließende Zusammenfassung

Aluminium 1050 bleibt ein bewährter Werkstoff, wo seine Kombination aus sehr hoher Reinheit, außergewöhnlicher Umformbarkeit und starker elektrischer sowie thermischer Leitfähigkeit gefragt ist; sein vorhersehbares Kaltverfestigungsverhalten und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit machen ihn zu einer praktischen und wirtschaftlichen Wahl für zahlreiche industrielle und Verbraucheranwendungen.