Aluminium 1060: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

1060 ist ein Mitglied der 1000er-Serie der warmgewalzten Aluminiumlegierungen und stellt kommerziell reines Aluminium mit einem Mindest-Aluminiumgehalt von etwa 99,6 % dar. Diese Serie zeichnet sich durch einen sehr geringen Zusatz von Legierungselementen aus und wird als nicht wärmebehandelbar klassifiziert; die mechanische Festigkeit wird hauptsächlich durch Kaltumformung und die Wahl des geeigneten Zustands erzielt.

Die wesentlichen, beabsichtigt eingebrachten Legierungsbestandteile im 1060 sind nur in Spuren vorhanden: Eisen und Silizium sind die primären verbleibenden Elemente, während Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Chrom und Titan nur in sehr niedrigen Höchstwerten vorkommen. Das Fehlen aktiver Festkornverfestigungselemente bedeutet, dass 1060 auf Kaltverfestigung zur Festigkeitssteigerung angewiesen ist, was ihm im weichgeglühten Zustand eine hervorragende Duktilität und Umformbarkeit sowie vorhersehbare Verfestigungskurven bei Dehnung verleiht.

Zentrale Eigenschaften von 1060 sind ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in vielen Atmosphären, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, hervorragende Schweißbarkeit sowie überlegene Umformbarkeit im weichgeglühten Zustand. Die geringe Festigkeit im Vergleich zu anderen warmgewalzten Legierungen ist die Hauptbegrenzung, jedoch macht die Kombination aus Leitfähigkeit, Reinheit und einfacher Verarbeitung die Legierung attraktiv für Branchen wie elektrische Leiter, chemische Verfahrenstechnik, Verpackung, architektonische Verkleidungen und Wärmetauscher.

Ingenieure wählen 1060, wenn die Maximierung von Leitfähigkeit, Umformbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit wichtiger ist als das Maximieren der Festigkeit. Die Legierung wird auch dort eingesetzt, wo metallurgische Reinheit für Löten, Galvanisieren oder chemische Kompatibilität benötigt wird und wo geringe Kosten und breite Verfügbarkeit in Blech, Coil und Strangpressprofilen gefordert sind.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (20–35 %)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität
H12	Niedrig–Moderat	Moderat (10–20 %)	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leichte Kaltverfestigung, behält gute Umformbarkeit
H14	Moderat	Moderat (6–15 %)	Gut	Ausgezeichnet	Gängiger kommerzieller Kaltarbeitszustand für Blech
H18	Moderat–Hoch	Niedrig (2–8 %)	Akzeptabel	Ausgezeichnet	Vollständig gehärteter Kaltarbeitszustand, eingeschränkte Umformbarkeit
H24	Moderat	Niedriger (4–10 %)	Begrenzt	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und anschließend teilweise geglüht
H19	Hoch	Sehr niedrig (≤5 %)	Schlecht	Ausgezeichnet	Maximale Kaltverfestigung für Anwendungen mit steifen, dünnen Querschnitten

Der Zustand hat den größten Einfluss auf Festigkeit und Duktilität bei 1060, da Legierungszusätze minimal sind und eine wärmebehandlungsgestützte Ausscheidungshärtung nicht möglich ist. Kaltverfestigung (H-Zustände) erhöht Streckgrenze und Zugfestigkeit auf Kosten von Duktilität und Umformbarkeit, wodurch eine Auswahl zwischen ausgezeichneter Umformbarkeit (O) und höherer Steifigkeit oder Rückfederung (H18/H19) möglich wird.

Die Schweißbarkeit bleibt in den meisten Zuständen ausgezeichnet, da es sich im Prinzip um reines Aluminium handelt, jedoch kann die Wärmeeinflusszone lokal die Kaltverfestigungsfestigkeit verringern; Konstrukteure müssen die Aufweichung in der Nähe von Schweißnähten bei Verwendung von H-Zuständen berücksichtigen.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Al	Rest (~99,6 Mindestwert)	Hauptbestandteil; bestimmt Leitfähigkeit und Korrosionsverhalten
Si	≤ 0,25	Verbleibender Verunreinigungsstoff; beeinflusst Fließfähigkeit beim Gießen anderer Legierungen
Fe	≤ 0,35	Häufigste Verunreinigung; kann Duktilität reduzieren und Leitfähigkeit leicht senken
Mn	≤ 0,03	Sehr gering; vernachlässigbare Verstärkung
Mg	≤ 0,03	Unbedeutend für Festkornverfestigung in 1060
Cu	≤ 0,05	Minimiert zur Erhaltung von Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit
Zn	≤ 0,03	Niedrig gehalten, um galvanische Effekte und Festigkeitsänderungen zu vermeiden
Cr	≤ 0,03	Spurenelement; kann Kornstruktur geringfügig beeinflussen
Ti	≤ 0,03	Üblicherweise in kleinen Mengen zur Kornfeinung in einigen Produkten verwendet
Sonstige	≤ 0,15 (gesamt)	Weitere verbleibende Verunreinigungen; kontrolliert zur Aufrechterhaltung von Reinheit

Die nahezu binäre Aluminiumzusammensetzung mit streng kontrollierten niedrigen Restgehalten erhält die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Schon geringe Erhöhungen von Eisen oder Silizium verringern Duktilität und Leitfähigkeit; daher sind die Grenzwerte in den 1060-Spezifikationen streng, um eine konstante Leistung für leitfähigkeits- und chemisch-kompatible Anwendungen zu gewährleisten.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugversuch zeigt geglühtes 1060 eine geringe Streckgrenze und Zugfestigkeit mit sehr hoher Dehnung, was exzellente Eignung für Tiefziehen und komplexe Umformvorgänge bedeutet. Kaltverfestigung (H-Zustände) führt zu einem allmählichen Anstieg von Streckgrenze und Zugfestigkeit bei gleichzeitig abnehmender Dehnung; das Verfestigungsverhalten ist für konstruktive Berechnungen von Rückfederung und Eigenspannungen vorhersehbar und linear.

Die Härte im geglühten Zustand ist niedrig und nimmt mit zunehmender Kaltverfestigung zu; Brinell- oder Vickers-Härtewerte korrelieren konsistent mit der Zugfestigkeitssteigerung. Die Ermüdungsleistung ist durch die niedrige Grundfestigkeit begrenzt und hängt stark vom Oberflächenzustand, Eigenspannungen infolge der Bearbeitung und dem Vorhandensein von Kerbwirkungen ab; polierte und anodisierte Oberflächen verbessern die Ermüdungslebensdauer.

Die Blechdicke spielt eine doppelte Rolle: Dünnere Stärken erreichen volle Glühtemperatur und gleichmäßigere mechanische Eigenschaften nach der Bearbeitung, während dickere Querschnitte mehr Eigenspannungen und Heterogenität durch Walzen oder Strangpressen enthalten können, was die Mindestfestigkeit leicht erhöht, jedoch die einheitliche Dehnung reduziert.

Eigenschaft	O/Geglüht	Hauptzustand (z. B. H14/H18)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	70–105 MPa	120–180 MPa	Werte variieren mit Blechdicke und Kaltverfestigungsgrad
Streckgrenze	25–60 MPa	80–140 MPa	Streckgrenze steigt stark mit Kaltverfestigung
Dehnung	20–35 %	2–15 %	Geglüht maximale Dehnung; H-Zustände tauschen Duktilität gegen Festigkeit
Härte	20–35 HB	30–55 HB	Härte korreliert mit Zugfestigkeit; geglüht sehr weich

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70–2,71 g/cm³	Typisch für hochreine Aluminiumlegierungen
Schmelzbereich	~660–657 °C	Schmelzsolidus/liquidus eng für reines Al; Schmelzpunkt nahe 660 °C
Wärmeleitfähigkeit	~220–237 W/m·K	Sehr hoch, etwas niedriger als bei reinem Aluminium abhängig von Verunreinigungen
Elektrische Leitfähigkeit	~58–61 %IACS	Hohe Leitfähigkeit, geeignet für Sammelschienen und leitende Anwendungen
Spezifische Wärmekapazität	~897 J/kg·K (0,897 J/g·K)	Typisch für Aluminium bei Raumtemperatur
Wärmeausdehnungskoeffizient	~23,4 ×10⁻⁶ /K	Hoher Wert; wichtig für thermische Zykluskonstruktionen

Die physikalische Eigenschaftskombination von 1060 macht es attraktiv, wenn Wärmeabfuhr oder elektrische Leitfähigkeit primäre Funktionen sind. Konstrukteure müssen den relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Baugruppen mit unterschiedlichen Materialien berücksichtigen, um Verformungen bei Temperaturschwankungen zu vermeiden.

Die nahezu reine Legierungszusammensetzung erhält die thermische und elektrische Leitfähigkeit nahe am Elemental-Aluminium, weshalb 1060 häufig das Material der Wahl für Kühler, Kühlkörper und stromführende Komponenten ist, bei denen eine stärkere Legierung die Leistung sonst reduzieren würde.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Gleichmäßig, gut kaltumformbar	O, H12, H14, H18	Weit verbreitet für Verkleidungen, Verpackungen und Tiefziehen
Platte	>6,0 bis 50 mm	Geringere einheitliche Festigkeit bei dicken Querschnitten	O	Dicke Platten für chemische Behälter und architektonische Paneele
Strangpressprofil	Profilquerschnitte	Festigkeit variiert mit Abkühlung und Kaltverfestigung	O, H12	Strangpressprofile behalten hohe Leitfähigkeit und werden in wärmeübertragenden Profilen eingesetzt
Rohr	Durchmesser 6–300 mm	Ähnlich wie Blech; geschweißt oder nahtlos	O, H14	Wärmetauscher, Leitungen und Rohrleitungsanwendungen
Stab/Rundstahl	Ø 4–100 mm	Gut für Schmieden und Kaltfließpressen	O, H12, H14	Verwendet für Wärmeübertragungsstifte und elektrische Sammelschienen

Blech und Coil sind die dominierenden Produktionsformen und werden typischerweise mit engen Dicken-Toleranzen und konsistenten Oberflächen für die Anodisierung gefertigt. Strangpressprofile und Rohre erfordern sorgfältige Kontrolle der Blockchemie und Kühlung, um Eigenspannungen zu minimieren und Maßhaltigkeit für Baugruppen zu gewährleisten.

Die Auswahl von Form und Zustand richtet sich nach den geforderten End-Eigenschaften: Tiefgezogene Bauteile bevorzugen geglühtes Blech, tragende, aber dünne Bauteile mit Steifigkeitsanforderungen benötigen möglicherweise H‑Zustände, und extrudierte Kühlkörperprofile verwenden die Legierung oft im als-extrudierten oder leicht gehärteten Zustand, um elektrische Leitfähigkeit und Maßhaltigkeit auszubalancieren.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	1060	USA	ASTM- und AMS-Bezeichnungen für technisch reines Aluminium
EN AW	1060 (Al99.6)	Europa	EN-Norm entspricht mindestens 99,6 % Al-Gehalt
JIS	A1050 / A1060	Japan	JIS-Äquivalente für hochreine Aluminiumlegierungen
GB/T	1060	China	Chinesische GB-Bezeichnungen entsprechen meist den gegossenen Legierungsbezeichnungen

Äquivalente Werkstoffe verschiedener Normen sind in ihrer Zusammensetzung überwiegend ähnlich, können jedoch leicht abweichende Reinheitsgrenzen, Zertifizierungspraktiken und Produktformen aufweisen. Anwender, die Normenüberschneidungen spezifizieren, sollten detaillierte chemische und mechanische Toleranzen sowie die übergeordnete Produktspezifikation (Blech, Platte, Extrusion) prüfen, um volle Austauschbarkeit zu gewährleisten. Rückverfolgbarkeit und Zertifizierungsunterlagen sind ratsam, wenn Ersatzmaterial im elektrischen oder chemischen Einsatz verwendet wird.

Korrosionsbeständigkeit

1060 zeigt ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion und eignet sich gut für viele industrielle und urbane Umgebungen, da sich eine stabile, haftfähige Aluminiumschicht (Aluminiumoxidfilm) auf der Oberfläche bildet, die diese passiviert. In leicht aggressiven Umgebungen und vielen chemischen Anwendungen mindern die niedrigen Kupfer- und Zinkgehalte der Legierung galvanische und Lochfraßneigung, was eine längere Lebensdauer als bei höherfesten Legierungen mit höheren Kupferanteilen ermöglicht.

In maritimen oder chloridbelasteten Umgebungen schneidet 1060 im Vergleich zu gängigen Strukturlegierungen akzeptabel ab; Aluminium ist im galvanischen System gegenüber vielen Metallen anodisch und leidet bei direktem Kontakt mit aktiven kathodischen Materialien ohne geeignete Isolierung galvanischen Angriff. Spannungsrisskorrosion ist bei 1060 im normalen Einsatz selten, da die Legierung weich ist und normalerweise nicht stark Kaltverformt wird; eine Sensibilisierung wie bei einigen Stählen oder hochfesten Aluminiumlegierungen ist nicht relevant.

Im Vergleich mit 3xxx- und 5xxx-Serien bietet 1060 vergleichbare oder bessere Korrosionsbeständigkeit in neutralen und mild-sauren Medien, da es keine wesentlichen Kupfer- oder Magnesiumanteile enthält. Andererseits bietet es keinen opferanodischen Schutz, wie ihn einige beschichtete oder legierte Systeme in stark chloridhaltigen aggressiven Umgebungen liefern können.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

1060 lässt sich sehr gut mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG und MIG schweißen, da es sich um nahezu reines Aluminium handelt und keine Neigung zu Heißrissen wie bei hochfesten Legierungen besteht. Füllwerkstoffe wie 1100, 4043 (Al-Si) oder 5356 (Al-Mg) werden je nach geforderter Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und Nachbearbeitung verwendet; 4043 reduziert die Neigung zu Heißrissen bei einigen Geometrien.

Im Wärmeeinflussbereich des Schweißens wird die vorherige Kaltverfestigung vor Ort zurückgesetzt, weshalb Konstrukteure bei Bauteilen aus H‑Zuständen die lokalen Verwendungsbereiche der weicheren Zonen berücksichtigen sollten. Ein Vorheizen ist bei dünnem Blech selten erforderlich, kann bei dicken Querschnitten jedoch angewendet werden, um thermische Gradienten und Verzug zu vermeiden.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 1060 ist im Vergleich zu speziell leicht zerspanbaren Aluminiumlegierungen moderat bis gering; das Material ist weich und neigt eher zum Verschmieren als zum Brechen, weshalb scharfe Werkzeuge und aggressive Spanbildung erforderlich sind. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und guter Schneidkantenpräparation liefern die besten Ergebnisse, und Kühl- oder Schmiermittel reduzieren Aufbauschneiden und verbessern die Oberflächenqualität bei engeren Toleranzen.

Im Vergleich zu Stählen sind relativ hohe Schnittgeschwindigkeiten möglich, allerdings sind Spanbruchkontrolle und Schwingungsdämpfung wichtig, da sich duktil geformte Späne verfangen können; deshalb sind Spanbrecher-Designs und hohe Vorschubraten zur Förderung segmentierter Späne üblich.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit gehört zu den stärksten Merkmalen von 1060 im O-Zustand mit hervorragenden Tiefzieh-, Biege- und Stretch-Formeigenschaften, bedingt durch hohe gleichmäßige Dehnung und niedrige Streckgrenze. Minimale Biegeradien liegen in vielen Umformverfahren typischerweise bei 0,5–1,0× Blechdicke, und die Legierung toleriert enge Radien und komplexe Geometrien bei minimaler Rissbildung.

Kaltverfestigung ist der hauptsächliche Verfestigungsmechanismus und kann genutzt werden, um das Federverhalten und die Steifigkeit nach dem Umformen zu beeinflussen; allerdings verliert die Legierung nach dem Härten deutlich an Duktilität und ist weniger für Folgeumformungen geeignet, sodass die Reihenfolge von Umform- und Kaltverfestigungsschritten sorgfältig geplant werden muss.

Wärmebehandlungsverhalten

1060 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung; sie erfährt keine Ausscheidungshärtung und kann daher nicht durch Lösungsglühen und anschließendes Auslagern gehärtet werden. Festigkeitseinstellungen erfolgen durch kontrollierte Kaltumformung, um Versetzungsdichte zu erzeugen, oder durch vollständiges Glühen, um den O-Zustand mit maximaler Duktilität wiederherzustellen.

Das Glühverfahren für 1060 erfolgt üblicherweise bei Temperaturen zwischen 300 und 415°C, abhängig von der Querschnittsdicke und Glühzeit, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung zur Verzugsminimierung; dies stellt die Duktilität durch Rekristallisation und Verringerung der Versetzungsdichte wieder her. Da keine ausscheidungshärtenden Phasen gebildet werden, bezeichnet man die Zustandsänderungen als Kombinationen aus Kaltverfestigung und thermischer Stabilisierung (H‑Zustände zeigen den Grad der Kaltverfestigung).

Verhalten bei hohen Temperaturen

1060 zeigt einen deutlichen Festigkeitsabfall mit zunehmender Einsatztemperatur; ab etwa 150–200°C tritt durch Rekonstruktion und Erweichung eine erhebliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften durch Verringerung der Versetzungsdichte auf. Für Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen wird von Konstrukteuren meist ein Temperaturbereich unter etwa 100–120°C empfohlen, um mechanische Eigenschaften zu erhalten und Kriechverformungen bei tragenden Bauteilen zu vermeiden.

Aluminiumoxid bildet bei hohen Temperaturen eine dünne Schutzschicht, bietet allerdings keinen strukturellen Korrosionsschutz in oxidierenden oder chloridreichen Atmosphären. Die Erweichung der Wärmeeinflusszone in der Nähe von Hochtemperaturbereichen muss bei geschweißten oder gelöteten Bauteilen berücksichtigt werden.

Anwendungen

Branche	Beispielbauteil	Warum 1060 eingesetzt wird
Elektrotechnik	Sammelschienen, Leiter, Sammelschienenstreifen	Hohe elektrische Leitfähigkeit und niedrige Verunreinigungswerte
Chemie & Lebensmittel	Behälter, Rohrleitungen, Auskleidungen	Korrosionsbeständigkeit und chemische Kompatibilität
HLK / Wärmeübertragung	Kühlrippen, Wärmetauscherlamellen	Hohe thermische Leitfähigkeit und Umformbarkeit
Architektur	Verkleidungen, Unterdeckenpaneele	Umformbarkeit, Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit
Verbraucherverpackungen	Folien, Behälter	Reinheit, Verformbarkeit, lebensmittelsicherer Kontakt

1060 wird häufig gewählt, wenn elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit wichtiger sind als maximale mechanische Festigkeit. Die breite Verfügbarkeit in Blech, Band und Extrudat zusammen mit vorhersehbarer Kaltumformungsreaktion und einfacher Fügbarkeit sichert die weitere Nutzung in vielen Industriebereichen.

Auswahlhinweise

1060 ist die logische Wahl, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit und überlegene Umformbarkeit gegenüber der Festigkeit Priorität haben. Für Sammelschienen, Kühlrippen, tiefgezogene Behälter und chemisch kompatible Auskleidungen machen Reinheit und niedrige Reststoffe die Legierung geeigneter als viele legierte Alternativen.

Verglichen mit technisch reinem 1100 bietet 1060 typischerweise ähnliche Leitfähigkeit und geringfügig höheren Mindestaluminiumgehalt bei spezifizierten Werten, auf Kosten leicht unterschiedlicher Verunreinigungsgrenzen für bessere Verfügbarkeit und günstigere Kosten; Designer sollten anhand spezifischer Zertifizierungsgrenzen entscheiden. Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 liefert 1060 meist bessere Leitfähigkeit und gleichwertige oder bessere Korrosionsbeständigkeit, aber geringere Festigkeit im gehärteten Zustand. Daher wird es bevorzugt, wenn Umformbarkeit oder Leitfähigkeit wichtiger sind als Tragfähigkeit. Gegenüber wärmebehandelbaren Legierungen (z. B. 6061) bietet 1060 deutlich geringere Höchstfestigkeit, aber bessere Leitfähigkeit und Umformbarkeit, weshalb es bevorzugt wird, wenn Fügen, Löten oder Wärmetransfer im Vordergrund stehen.

Abschließende Zusammenfassung

1060 bleibt eine Schlüssellegierung für Anwendungen, bei denen Reinheit, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Umformbarkeit wichtiger sind als hohe Festigkeit. Die vorhersagbare Kaltumformungsreaktion, breite Verfügbarkeit in vielen Produktformen und einfache Verarbeitung sichern ihre Relevanz für elektrotechnische, chemische, architektonische und wärmetechnische Anwendungen auch in modernen Werkstoffportfolios.