Aluminium 1070: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

1070 gehört zur 1xxx-Serie der gewalzten Aluminiumlegierungen und wird als kommerziell reines Aluminium mit einem nominalen Aluminiumgehalt von 99,7 % Masseanteil klassifiziert. Die Bezeichnung weist auf extrem geringe Konzentrationen von Legierungselementen hin, wodurch es zur reinen, nicht wärmebehandelbaren Familie gehört, die primär durch Kaltverformung an Festigkeit gewinnt.

Die wesentlichen Legierungsbestandteile sind Spuren von Eisen und Silizium, mit winzigen Anteilen von Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Chrom und Titan, die als Rückstände oder kontrollierte Verunreinigungen vorhanden sind. Die Legierung wird überwiegend durch Kaltverfestigung (Verformungshärtung) gestärkt, anstatt durch Ausscheidungshärtung, und das Glühen wird verwendet, um die Duktilität wiederherzustellen und die Mikrostruktur zu rekristallisieren.

Wesentliche Merkmale von 1070 sind eine erstklassige elektrische und thermische Leitfähigkeit unter den konstruktiven Aluminiumlegierungen, sehr gute Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen, hervorragende Umformbarkeit im geglühten Zustand sowie eine unkomplizierte Schweißbarkeit. Diese Eigenschaften machen es attraktiv für Industriezweige wie Elektrotechnik und Energieverteilung, chemische Verfahrenstechnik, Reflektoren und Beleuchtung, architektonische Komponenten sowie bestimmte thermische Managementanwendungen, bei denen Leitfähigkeit Vorrang vor Festigkeit hat.

Ingenieure wählen 1070 gegenüber höherfesten Legierungen, wenn maximale Leitfähigkeit, überlegene Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als erhöhte mechanische Festigkeit. Es wird dort eingesetzt, wo komplexe Umformungen, Löten oder das Fügen dünner Abschnitte erforderlich sind und wo das Einsatzumfeld von der stabilen Oxidschicht und der minimalen galvanischen Aktivität gegenüber anderen Legierungsgruppen profitiert.

Ausführungszustände (Temper)

Ausführung	Festigkeitsgrad	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, rekristallisierter Zustand für maximale Duktilität
H12	Mittel-Niedrig	Mäßig	Gut	Ausgezeichnet	Leicht verfestigt, gängig für Ziehen und leichte Umformung
H14	Mittel	Reduziert	Gut	Ausgezeichnet	Halbharter Zustand mit ausgewogenem Verhältnis von Festigkeit und Umformbarkeit durch Dehnung
H16	Mittel-Hoch	Niedrig bis Mäßig	Ausreichend bis Gut	Ausgezeichnet	Drei-Viertel-hart, eingesetzt für höhere Steifigkeit bei dünnen Querschnitten
H18	Hoch	Niedrig	Begrenzt	Ausgezeichnet	Volle Härte, maximierte Festigkeit durch Kaltverformung, eingeschränkte Umformbarkeit
H22/H24	Variabel	Variabel	Variabel	Ausgezeichnet	Stabilisierte Ausführungen mit Kombination aus Lösungsglühen/Kaltverfestigung und leichtem Glühen

Der Ausführungszustand hat einen primären Einfluss auf das Verhältnis zwischen Festigkeit und Duktilität bei 1070, da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist; eine erhöhte Kaltverformung führt zu höherer Festigkeit bei gleichzeitig verminderter Dehnung und Umformbarkeit. Die Wahl des Ausführungszustands ist daher ein direkter Kompromiss zwischen der erforderlichen mechanischen Steifigkeit im Einsatz und dem Umfang der Umform- oder Ziehoperationen, die das Bauteil durchlaufen muss.

Die Schweißbarkeit bleibt über alle Ausführungen hinweg ausgezeichnet, da keine härtenden Ausscheidungen gelöst werden müssen. Allerdings kann es durch lokale Glühung kaltverformter Bereiche nach dem Schweißen zu einer örtlichen Erweichung und somit veränderten mechanischen Eigenschaften kommen, die bei Konstruktion und Verarbeitung berücksichtigt werden müssen.

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentbereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,20	Primäre Rückstandsverunreinigung; kontrolliert zur Begrenzung der Festigkeit und zur Erhaltung der Leitfähigkeit
Fe	≤ 0,40	Übliche Verunreinigung, bildet intermetallische Phasen und beeinflusst mechanische Eigenschaften
Mn	≤ 0,03	Typischerweise sehr gering; kann die Kornstruktur leicht beeinflussen, falls vorhanden
Mg	≤ 0,03	Minimal; niedrige Werte führen in 1070 nicht zu Ausscheidungshärtung
Cu	≤ 0,05	Sehr niedrig gehalten, um Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit zu bewahren
Zn	≤ 0,03	Restbestandteil; höhere Zn-Gehalte werden in anderen Legierungsfamilien verwendet
Cr	≤ 0,03	Spurenmengen können rekristallisationsverhalten bei sehr niedrigen Konzentrationen beeinflussen
Ti	≤ 0,03	Oft als Kornfeinungsmittel in kleinen beabsichtigten Zugaben vorhanden
Sonstige (jeweils)	≤ 0,05	Kombinierte weitere Elemente werden niedrig gehalten, um hohe Al-Reinheit zu erhalten; Al-Balance

Aluminium bildet den Rest der Zusammensetzung (≈99,7 %), und die geringe Summe der Legierungselemente ist das definierende Merkmal von 1070. Spurenelemente und Verunreinigungen beeinflussen Korngröße, Umformverhalten und Stabilität des natürlichen Oxidfilms; ein strenges Kontrollieren dieser Elemente stellt hohe Leitfähigkeit und voraussagbare Kaltverformungsreaktionen sicher.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 1070 zeichnet sich im geglühten Zustand durch niedrige Streckgrenze und moderate Zugfestigkeit aus, mit erheblichen Festigkeitssteigerungen durch Kaltverformung. Die Streckgrenze ist im Vergleich zu legierten Serien relativ niedrig, weshalb die Konstruktion höhere Verformungen vor dem Überschreiten der Streckgrenze berücksichtigen muss. Die Dehnung im geglühten Zustand ist typischerweise hoch, was Umform- und Tiefziehvorgänge begünstigt.

Die Härte von geglühtem 1070 ist gering (weich, nachgiebig) und nimmt mit zunehmender Kaltverformung progressiv zu; die Härte korreliert mit den Zugwerten und ist nützlich zur Prozesskontrolle bei Prägen, Biegen und Streckumformung. Die Dauerfestigkeit wird durch Oberflächenbeschaffenheit und Kaltverfestigung beeinflusst: Oberflächendefekte und Kerben dominieren die Ermüdungslebensdauer bei Dünnblechen, während Kaltverfestigung die Ermüdungsfestigkeit zulasten der Duktilität verbessern kann.

Die Blechdicke hat einen erheblichen Einfluss auf mechanische Kennwerte, da korngrößen- und verarbeitungsgeschichtliche Abhängigkeiten Streckgrenze und Dehnung verändern; Dünnbleche zeigen oft bessere Umform- und Dehnungswerte, während dickere Bleche bei entsprechendem Walzverlauf geringere Dehnung und leicht höhere Festigkeit aufweisen können.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtigster Ausführungszustand (z.B. H14/H16)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~60–95 MPa	~110–180 MPa	Starke Abhängigkeit von Kaltverformung und Dicke; Werte typisch für gewalztes Material
Streckgrenze	~20–45 MPa	~80–160 MPa	0,2 %-Offset-Streckgrenze variiert je nach Ausführung und Verformungsvorgeschichte
Dehnung	~15–35 %	~1–10 %	Geglühter Zustand bietet gute Tiefziehbarkeit; Kaltverfestigung reduziert Duktilität deutlich
Härte (HB)	~15–35 HB	~30–65 HB	Brinell-Härte ungefähr; Kaltverfestigung erhöht Härte proportional zu Festigkeitszuwächsen

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für Aluminiumlegierungen, nützlich für Massen- und Steifigkeitsberechnungen
Schmelzbereich	660–660,5 °C	Enger Solidus-Liquidus-Bereich für hochreines Aluminium
Wärmeleitfähigkeit	220–240 W/(m·K)	Exzellenter Wärmeleiter; einer der besten unter den konstruktiven Aluminiumlegierungen
Elektrische Leitfähigkeit	~60–64 % IACS	Hohe elektrische Leitfähigkeit für Verteilungs- und Sammelschienenanwendungen
Spezifische Wärme	~0,90 J/(g·K)	Hohe spezifische Wärme begünstigt Wärmesenken- und thermisches Puffernutzung
Wärmeausdehnung	~23,6 µm/(m·K)	Typischer Ausdehnungskoeffizient für Aluminium; wichtig für thermisches Ausdehnungs-Mismatch-Design

Die Kombination aus niedriger Dichte und hoher thermischer sowie elektrischer Leitfähigkeit macht 1070 wertvoll, wenn Masse, Wärmeübertragung oder Stromtragfähigkeit die Materialauswahl dominieren. Daten zu Wärmeausdehnung und Leitfähigkeit sind bei Baugruppen mit Fügeprozessen kritisch, um thermische Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung (CTE-Mismatch) bei Elektronik- und Architektur-Anwendungen zu steuern.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Anlaufformen	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Festigkeit steigt durch Kaltwalzen	O, H12, H14, H16	Weit verbreitet für Reflektoren, Verpackungen, Abdeckpaneele
Platte	>6,0 mm	Begrenzt; dicke Platten sind seltener	O, H18	Verfügbar, aber weniger typisch wegen geringer Legierungsfestigkeit
Strangpressprofil	Profile bis hin zu großen Querschnitten	Festigkeit hängt von nachfolgender Kaltumformung ab	O, H14	Stranggepresste Formen für Sammelschienen, Rahmenkomponenten und Kühlkörper
Rohr	Dünn- bis dickwandige Rohre	Kaltumformung und Ziehen steuern mechanische Eigenschaften	O, H14	Verwendung in chemischen und architektonischen Systemen, leicht zu schweißen/löten
Stab/Stange	Durchmesser von mm bis groß	Festigkeit durch Kaltziehen erhöht	O, H12/H14	Leitfähige Stäbe, Schraubenrohmaterial und spezielle Formteile

Blech- und dünnwandige Produkte sind die häufigsten Produktformen von 1070, optimiert für Umformung sowie thermische und elektrische Anwendungen; schwere Platten sind seltener, da in der Tragwerksstruktur üblicherweise höherfeste Legierungen bevorzugt werden. Strangpress- und Stabformen kommen zum Einsatz, wenn Profilgeometrie und Leitfähigkeit gefordert sind, wobei die mechanischen Eigenschaften hauptsächlich durch Kaltverformung und Auswahl der Anlaufform festgelegt werden.

Entsprechende Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	1070	USA	Bezeichnung nach Aluminum Association für handelsübliches reines Aluminium
EN AW	1070	Europa	EN AW-1070 entspricht vergleichbaren chemischen Grenzwerten in europäischen Normen
JIS	A1070	Japan	Japanischer Industrie-Standard ähnlich reinem Aluminium
GB/T	1070	China	Chinesische Norm mit vergleichbaren Verunreinigungsgrenzen und Einsatzgebieten

Äquivalenztabellen zeigen im Allgemeinen ähnliche chemische Grenzwerte, können sich jedoch in maximalen Verunreinigungsgehalten, erlaubten Spurenelementen und festgelegten Prüfmethoden für mechanische Eigenschaften unterscheiden. Diese subtilen Unterschiede beeinflussen Beschaffung und Qualitätssicherung; für kritische elektrische oder umformtechnische Anwendungen sollten Ingenieure daher die Prüfzeugnisse auf Übereinstimmung mit dem jeweils geltenden regionalen Standard prüfen.

Korrosionsbeständigkeit

1070 besitzt ausgezeichnete allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit aufgrund der kontinuierlichen, haftfähigen Aluminiumoxidschicht, die sich bei Luftkontakt schnell bildet. In neutralen und leicht korrosiven Industrieumgebungen zeigt die Legierung gute Leistungen, und das Fehlen aggressiver Legierungselemente verringert die Anfälligkeit für galvanisch getriebene örtliche Korrosion in vielen Baugruppen.

In marinen Umgebungen zeigt 1070 eine angemessene Beständigkeit, jedoch kann chloridinduzierte Lochkorrosion auf verschmutzten Oberflächen oder in Spalten auftreten; gründliche Oberflächenreinigung, Schutzbeschichtungen oder Anodisieren sind übliche Maßnahmen für den langfristigen Offshore-Einsatz. Spannungsrisskorrosion stellt bei 1070 im Vergleich zu hochfesten, wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen kein bedeutendes Problem dar, da die Legierung eine niedrige Festigkeit besitzt und keine ausscheidungshärtenden Phasen enthält, die unter Zugspannung und korrosiven Bedingungen verspröden können.

Galvanische Wechselwirkungen müssen dennoch beachtet werden, wenn 1070 mit edleren Metallen wie Kupfer oder Edelstahl kombiniert wird; obwohl es weniger aktiv als Zink ist, sollten bei Einsatz als Leiter in Kontakt mit unterschiedlichen Metallen je nach Erfordernis isolierende Schichten, Beschichtungen oder Opferanoden genutzt werden. Im Vergleich zu den Legierungen der Serien 3xxx und 5xxx zeigt 1070 oft bessere elektrische und thermische Eigenschaften, kann aber in der Korrosionsbeständigkeit ähnlich oder leicht überlegen sein, bedingt durch den hohen Reinheitsgrad und die stabile Oxidschicht.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit
1070 lässt sich mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG und MIG gut schweißen, da keine härtenden Ausscheidungen während des Wärmeeintrags aufgelöst werden und die Schweißnaht-Eigenschaften hauptsächlich von der Auswahl der Zusatzwerkstoffe und der Schweißtechnik abhängen. Übliche Schweißzusätze sind hochreine Aluminiumdrähte (ER1100) oder Aluminium-Silizium (ER4043) für verbesserte Fließfähigkeit; ER5356 (Al-Mg) wird verwendet, wenn eine höhere Schweißnahtfestigkeit erforderlich ist, wobei die Zusammensetzung des Zusatzwerkstoffs Leitfähigkeit und Korrosionsverhalten beeinflusst.

Das Risiko von Heißrissen ist bei homogenem, sauberem 1070 gering, kann aber durch Kontamination, ungünstige Konstruktion der Verbindungen oder zu schnelle Schweißgeschwindigkeit steigen; eine sorgfältige Steuerung der Wärmeeinbringung und der Zusatzwerkstoff-Metallurgie reduziert Porosität und Risse. Der Wärmeeinflussbereich neigt dazu, kaltverformte Bereiche zu entspannen, was zu lokalem Erweichen führt und eine Berücksichtigung von mechanischen Eigenschaftsänderungen nach dem Schweißen im Konstruktionsprozess erfordert.

Spanbarkeit
Die Zerspanung von 1070 ist relativ einfach, erfordert jedoch Beachtung der hohen Duktilität und der Neigung zu langen, zusammenhängenden Spänen, die Werkzeug und Werkstück verfangen können. Empfohlenes Werkzeug sind scharfe Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahl-Schneider mit positivem Spanwinkel zur Spanabfuhr, mittlere bis hohe Schnittgeschwindigkeiten und reichlich Kühlschmierstoff, um Aufbauschneiden und Verschmieren der Oberfläche zu vermeiden. Der Spanbarkeitsindex liegt generell über dem vieler legierter Aluminiumlegierungen, jedoch unter dem von modifizierten, frei zerspanbaren Legierungen; Verfahren wie Bohrzyklen mit Rückzug und Spanbrecher kommen häufig zum Einsatz.

Werkzeugverschleiß ist im Vergleich zu Stählen gering, aber Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit erfordern steife Aufspannungen wegen der Weichheit des Materials und der Neigung zur Verformung vor dem Schneidkeil.

Umformbarkeit
Die Umformbarkeit ist eine der herausragendsten Eigenschaften von 1070, insbesondere im Weichglühtemper (O), in dem Tiefziehen, Streckumformen und große Biegeradien ohne Bruch möglich sind. Empfohlene Mindestbiegeradien betragen üblicherweise kleine Vielfache der Blechdicke im weichgeglühten Zustand (z. B. 0,5–1× Dicke für Luftbiegen in O), während halb- und dreiviertelharten Anlaufformen größere Radien und sorgfältige Rückfederkontrolle erfordern. Kaltumformung erhöht die Festigkeit rasch, verringert jedoch die zulässige Umformdehnung, weshalb üblicherweise in O geformt und bei Bedarf anschließend leicht kaltverfestigt wird, wenn im Einsatz höhere Steifigkeit gefordert ist.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Als Mitglied der technisch reinen 1xxx-Serie ist 1070 nicht wärmebehandelbar und spricht nicht auf Lösungsglühen oder Ausscheidungshärtung an, wie es bei Al-Mg-Si- oder Al-Cu-Legierungen der Fall ist. Die Festigkeit wird durch plastische Verformung (Kaltverfestigung) während der Bearbeitung erzeugt und gesteuert; die verschiedenen H-Anlaufformen spiegeln den Grad der Kaltverfestigung und etwaige nachfolgende Stabilisierungsglühen wider.

Ein Glühen oder vollständiges Erweichen (Temper O) wird durch Erhitzen auf Temperaturen erreicht, die eine Rekristallisation der Struktur und Auflösung der durch Verformung erzeugten Versetzungsnetzwerke bewirken, gefolgt von kontrollierter Abkühlung. Da keine härtenden Ausscheidungen vorhanden sind, erfolgt keine künstliche Alterung oder T6-ähnliche Behandlung; thermische Einwirkung führt hauptsächlich zu Erweichung und Verlust kaltverfestigter Festigkeit, nicht zur Entwicklung neuer Festigungsmechanismen.

Verhalten bei erhöhten Temperaturen

1070 behält bei leicht erhöhten Temperaturen eine moderate Festigkeit, erfährt jedoch ab etwa 150–200 °C eine markante Weichung, da Erholungs- und Rekristallisationsprozesse die Versetzungsdichte reduzieren. Für den Dauerbetrieb bei höheren Temperaturen sind speziell für diese Bedingungen entwickelte Legierungen oder mechanisch stabilisierte Konstruktionen zu bevorzugen, da 1070 keine ausscheidungshärtenden Mechanismen zur Festigkeitsaufrechterhaltung besitzt.

Die Oxidationsbeständigkeit ist aufgrund der stabilen Aluminiumoxidschicht generell gut, jedoch ist die Kriechfestigkeit im Vergleich zu legierten Aluminiumwerkstoffen und den meisten technischen Metallen gering, sodass der Einsatz von 1070 auf niedrig- bis mittlere Temperaturbereiche begrenzt ist, in denen Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht im Vordergrund stehen. Geschweißte Verbindungen in hochtemperaturbeanspruchten Bauteilen sollten auf Ausweichung durch Weichung im Wärmeeinflussbereich und zeitlichen Wandel der mechanischen Eigenschaften geprüft werden.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 1070 verwendet wird
Elektrotechnik / Energie	Sammelschienen, Leiterbänder	Hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Umformbarkeit für komplexe Bauteile
Thermisches Management / Elektronik	Kühlkörper, Wärmeverteiler	Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht für Kühlung
Beleuchtung / Reflektoren	Lampenreflektoren, Spiegelunterlagen	Hohe Reflexionsfähigkeit, einfache Polierbarkeit und Umformbarkeit
Chemische Verfahrenstechnik	Behälter, Rohrinnenauskleidungen	Korrosionsbeständigkeit und einfache Fertigung für Niederdruckanlagen
Architektur	Verkleidungen, dekorative Paneele	Gute Umformbarkeit, Oberflächenqualität und Korrosionsbeständigkeit

1070 wird in diesen Anwendungen ausgewählt, weil die Kombination aus hoher Leitfähigkeit, ausgezeichneter Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit die geringe intrinsische Festigkeit bei vielen Bauteilklassen überwiegt. Konstrukteure nutzen die Fähigkeit, das Material in dünne, filigrane Formen zu bringen und gleichzeitig konstante thermische und elektrische Leistungen sicherzustellen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 1070, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit, ausgezeichnete Umformbarkeit und überlegene Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als Streckgrenze oder strukturelle Steifigkeit. Verwenden Sie die glühgeglühte O-Walzzustand für Tiefziehen und komplexe Formen, und wählen Sie eine leichte H-Walzzustand, wenn moderate Festigkeitssteigerungen erforderlich sind, ohne die Schweißbarkeit zu beeinträchtigen.

Im Vergleich zu handelsüblichen reinen Aluminiumlegierungen wie 1100 bietet 1070 typischerweise eine etwas höhere nominelle Reinheit und Leitfähigkeit bei vergleichbarer oder leicht verbesserter Umformbarkeit, während minimale Festigkeitszuwächse in Kauf genommen werden. Gegenüber kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 weist 1070 eine höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie vergleichbare Korrosionsbeständigkeit auf, jedoch eine geringere maximale Festigkeit; diese Legierung wird gewählt, wenn Leitfähigkeit wichtiger ist als mechanische Zähigkeit.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 1070 für Anwendungen ausgewählt, die eine höhere Leitfähigkeit und einfachere Umformung erfordern, obwohl die maximale Festigkeit deutlich geringer ist; 1070 wird bevorzugt für thermische oder elektrische Bauteile eingesetzt, bei denen das Material keine schweren strukturellen Lasten tragen muss.

Abschließende Zusammenfassung

1070 bleibt ein relevantes Technikaluminium, da es einzigartige Eigenschaften in Bezug auf hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit mit außergewöhnlicher Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verbindet. Damit ist es die bevorzugte Werkstoffwahl für nicht-strukturelle Bauteile, bei denen diese Eigenschaften im Vordergrund der Konstruktionsanforderungen stehen.