Aluminium 1A70: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

1A70 ist eine Aluminiumlegierung der Serie 1xxx aus der Familie des kommerziell reinen Aluminiums, die sich durch Aluminiumgehalte von etwa oder über 99,7 % auszeichnet. Als Mitglied der 1xxx-Gruppe ist sie durch minimale gezielte Legierung geprägt, mit Spuren von Si, Fe und anderen Restbestandteilen anstelle von gezielten Festigkeitssteigerungen.

Der Festigungsmechanismus der Legierung beruht überwiegend auf Kaltverfestigung (Kaltumformung) und nicht auf Ausscheidungshärtung; sie kann durch Wärmebehandlung nicht nennenswert verstärkt werden, reagiert aber vorhersehbar auf Kaltumformung und Rekristallisationsglühen. Wichtige Merkmale sind sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, hervorragende Beständigkeit gegen atmosphärische und viele chemische Umgebungen, ausgezeichnete Umformbarkeit in weichen Zuständen sowie eine einfache Schweißbarkeit mit begrenzter Neigung zu Heißrissen.

Typische Anwendungsbereiche für 1A70 sind die Herstellung elektrischer Leiter und Sammelschienen, chemische und lebensmittelkontaktierende Ausrüstungen, architektonische Verkleidungen und Zierleisten, Wärmetauscher und Kühllamellen sowie Spezialkomponenten, bei denen hohe Leitfähigkeit und Umformbarkeit oberste Priorität haben. Ingenieure wählen 1A70 gegenüber festigkeitsverstärkten Legierungen, wenn Leitfähigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als maximale Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnisse oder hohe Zerspanbarkeit und Härte.

Die Legierung wird dort eingesetzt, wo eine Kombination der Eigenschaften von nahezu reinem Aluminium benötigt wird: beispielsweise bei maximaler Leitfähigkeit, Tiefziehfähigkeit oder niedrigen Verunreinigungsgraden für Löt- und Schmelzprozesse. In vielen Fertigungskontexten stellt sie den Kompromiss zwischen der guten Bearbeitbarkeit von reinem Aluminium und der moderaten mechanischen Robustheit durch Kaltverfestigung dar.

Gefügezustände

Gefügezustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Sehr hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität und Leitfähigkeit
H12	Niedrig–Mittel	Mittel	Sehr gut	Ausgezeichnet	Teilweise Kaltverfestigung; behält gute Umformbarkeit
H14	Mittel	Mittel	Gut	Ausgezeichnet	Leichte Kaltumformung; häufig für gezogene Profile und Bänder
H16	Mittel–Hoch	Mittel	Ausreichend	Ausgezeichnet	Stärkere Kaltverfestigung für höhere Festigkeit
H18	Hoch	Niedriger	Reduziert	Ausgezeichnet	Stark kaltverfestigt für höhere statische Festigkeit
H24	Mittel	Mittel	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt + teilweise geglüht zur Balance von Duktilität und Festigkeit
T5 / T6 / T651	N/A	N/A	N/A	N/A	Nicht anwendbar — 1A70 ist nicht wärmebehandelbar; T-Zustände sind nicht sinnvoll

Der Gefügezustand hat einen maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und die Umformbarkeit von 1A70, da alle nutzbare Festigkeit durch plastische Verformung eingeführt wird. Geglühte oder O-Zustände maximieren Dehnung und Umformgrenzen, was sie zur ersten Wahl für Tiefziehen und komplexe Biegearbeiten macht. Mit steigendem H-Zahlen erhöhen sich Streck- und Zugfestigkeit, während Dehnung und Fähigkeit zur Formung kleiner Radien abnehmen; die Schweißbarkeit bleibt über alle Zustände gut, allerdings können geschweißte Verbindungen örtliche Erweichungen durch Verlust der Kaltverfestigung zeigen.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Al	Rest (~99,7–99,85)	Hauptbestandteil; bestimmt Leitfähigkeit und Korrosionsverhalten
Si	≤0,25	Restanteil aus Verarbeitung; beeinflusst Gießflüssigkeit stärker als Schmiedbarkeit
Fe	≤0,40	Häufiges Verunreinigungselement; kann intermetallische Phasen bilden, die Duktilität leicht mindern
Mn	≤0,05	Üblicherweise Spurenbestandteil; kaum festigungswirksam
Mg	≤0,03	Niedriger Gehalt; nicht gezielt zur Verfestigung zugesetzt
Cu	≤0,05	Minimiert, um Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit zu erhalten
Zn	≤0,03	Spurenelement; eingeschränkte Wirkung
Cr	≤0,05	Spurenkontrolle zur Kornfeinung in einigen Varianten
Ti	≤0,03	Üblich als Kornfeinung in mikrolegierten Schmelzen
Andere (je)	≤0,05	Summe weiterer Reststoffe begrenzt zur Erhaltung hoher Reinheit

Die Zusammensetzung betont Aluminium als dominierendes Element mit engen Grenzen an Verunreinigungen, um Leitfähigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit zu bewahren. Kleine Mengen Fe und Si sind unvermeidbar und können feine intermetallische Partikel bilden, die die Umformbarkeit bei sehr großen Blechdicken oder nach starker Umformung leicht verringern. Der nahezu fehlende Gehalt an Mg, Cu und Zn verhindert Ausscheidungshärtung und sorgt für ein konsistentes, vorhersehbares Verhalten bei Schweißprozessen und chemischer Belastung.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 1A70 entspricht dem reinen Aluminium: geringe Streck- und Zugfestigkeiten im geglühten Zustand mit hoher Dehnung und gleichmäßiger Plastizität. Bei Kaltumformung (H-Zustände) nehmen sowohl Streck- als auch Zugfestigkeit deutlich zu, während Dehnung und Querschnittsverringerung abnehmen; die Spannungs-Dehnungs-Kurve bleibt duktil, jedoch ist der Kaltverfestigungsexponent im Vergleich zu legierten Serien moderat. Dicke und Verarbeitungsgeschichte beeinflussen die gemessenen Eigenschaften stark; dünne, stark kaltverfestigte Bänder zeigen höhere scheinbare Festigkeiten als dicke Platten im O-Zustand.

Die Streckgrenze im O-Zustand ist niedrig (einstellige bis wenige Dutzend MPa) im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen, während die Zugfestigkeit typischerweise im niedrigen zweistelligen Bereich bis unter 100 MPa liegt, abhängig von Zustand und Dicke. Die Härte folgt dem gleichen Trend – niedrig im geglühten Material und steigend mit Kaltverfestigung; Brinell-Werte liegen typischerweise im Bereich der Zehner für O-Zustand und steigen auf 20–30 HB für H16–H18-Zustände. Die Dauerfestigkeit ist moderat; die Lebensdauer profitiert von der Duktilität der Legierung, kann jedoch durch Oberflächenfehler, starke Kaltverfestigung oder Kontakt mit fremden Metallen, die galvanische Korrosion hervorrufen, vermindert werden.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z.B. H14/H18)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	60–100 MPa	110–160 MPa	Großer Bereich, abhängig von Dicke und Kaltverfestigungsgrad
Streckgrenze	20–40 MPa	80–140 MPa	H-Zustände liefern die nutzbare Festigkeit durch Kaltverfestigung
Dehnung	25–45 %	2–20 %	Geglühter Zustand mit hoher Duktilität; stark verfestigte Zustände mit niedriger Dehnung
Härte	12–22 HB	20–40 HB	Brinell-Härte steigt mit Kaltverfestigung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für Aluminiumlegierungen; gut für Leichtbau
Schmelzbereich	~660–657 °C	Schmelzpunkt von reinem Aluminium ~660,3 °C; schmales Spektrum für hochreine Legierung
Wärmeleitfähigkeit	~230–240 W/m·K (20 °C)	Sehr hoch; nahe an Werten von reinem Al und überlegen gegenüber den meisten legierten Sorten
Elektrische Leitfähigkeit	~60–64 % IACS	Hohe elektrische Leitfähigkeit macht 1A70 zur Wahl für Leiter und Sammelschienen
Spezifische Wärme	~0,90 J/g·K (20 °C)	Typisch für Aluminium; wichtig für Wärmeabfuhr-Berechnungen
Thermische Ausdehnung	~23–24 µm/m·K	Ähnlich wie bei anderen Aluminumlegierungen; bei thermischer Beanspruchung Baugruppen entsprechend auslegen

Die physikalischen Eigenschaften unterstreichen die Eignung von 1A70 für thermische und elektrische Anwendungen: Wärmeleitfähigkeit am oberen Ende für gewalztes Aluminium und elektrische Leitfähigkeit nahe an kommerziell reinen Aluminiumqualitäten. Der relativ hohe Wärmeausdehnungskoeffizient der Legierung erfordert bei Baugruppen mit thermischen Zyklen eine präzise Gestaltung von Befestigungen und Toleranzen. Das Schmelz- und Gießverhalten ähnelt dem von reinem Aluminium, was Löten und Schmelzverbindungen erleichtert, aber eine Kontrolle der Oxidbildung erforderlich macht.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Anlötezustände	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Festigkeit variiert stark mit dem Anzugzustand	O, H12, H14	Weit verbreitet für Verkleidungen, architektonische Paneele und Kühlkörper
Platte	6–100+ mm	Geringere relative Festigkeit pro Dicke aufgrund niedriger Legierung	O, H18	Dickere Ausführungen können mehr intermetallische Verbindungen aus Guss und Verarbeitung enthalten
Strangpressprofil	Komplexe Querschnitte bis hin zu großen Profilen	Festigkeit durch Kaltumformung und Konstruktion	O, H14, H16	Gute Oberflächenqualität und ausgezeichnete Umformbarkeit bei dünnen Wandstärken
Rohr	Dünn- bis mitteldünnwandig	Festigkeit durch Ziehen und Kaltbearbeitung	O, H12, H14	Nahtlose und geschweißte Varianten; verwendet in Wärmetauschern und Kondensatorrohren
Stab/Stange	Durchmesser von klein bis mehrere Zoll	Kaltgezogen für höhere Festigkeit	O, H18	Verwendet für Leiter, Steckverbinder und Nietteile

Blech- und dünnwandige Formen sind die gebräuchlichsten Handelsprodukte für 1A70, da sie die hervorragende Umformbarkeit und Leitfähigkeit der Legierung optimal nutzen. Strangpressprofile und Rohre basieren stark auf Ziehen und anschließender Kaltbearbeitung, um die erforderliche Festigkeit und Maßhaltigkeit zu erzielen. Platten und schwere Abschnitte sind weniger üblich, da die intrinsische Festigkeit im Vergleich zu legierten Serien gering ist und dickere Erzeugnisse aufgrund der Verteilung von Verunreinigungspartikeln leicht reduzierte Duktilität aufweisen können.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	1070	International / USA	Nächstliegender handelsüblicher Aluminium-Knetwerkstoff mit ähnlicher Chemie und Eigenschaften
EN AW	1070A	Europa	Europäische Bezeichnung für hochreines Knetaluminium; vergleichbare Grenzwerte
JIS	A1070	Japan	Japanische Bezeichnung für reine Aluminium-Knetprodukte mit ähnlichen Anwendungen
GB/T	1A70	China	Chinesische Normbezeichnung; chemische Grenzwerte und Anzugszustände entsprechen den Erwartungen der 1xxx-Serie

Äquivalente Werkstoffe sind über die Normen hinweg für die meisten Anwendungen grundsätzlich austauschbar, jedoch können sich genaue Verunreinigungsgrenzen und zugelassene Spurenelemente geringfügig unterscheiden. Diese subtilen Differenzen sind relevant bei hochleitfähigen elektrischen Anwendungen oder wenn bestimmte Verunreinigungstoleranzen das Löten bzw. die Oberflächenqualität beeinflussen. Beim Spezifizieren für regulierte oder leistungsfähige Anwendungen sollten stets Werkszeugnisse und Normen verglichen werden.

Korrosionsbeständigkeit

1A70 zeigt eine ausgezeichnete atmosphärische Korrosionsbeständigkeit aufgrund der schnellen Bildung einer stabilen, haftfesten Aluminiumoxidschicht auf den exponierten Oberflächen. In ländlichen und städtischen Atmosphären verhält es sich ähnlich wie andere hochreine 1xxx-Serienlegierungen und übertrifft typischerweise aktivere Legierungen, bei denen Kupfer- oder hoher Magnesiumgehalt lokal begrenzte Korrosion fördert.

In marinen und chloridreichen Umgebungen widersteht die Legierung gleichmäßiger Korrosion gut, ist aber wie andere Aluminiumlegierungen anfällig für Lochfraß in stehendem Salzwasser sowie Spaltkorrosion in engen Geometrien. Der geringe Kupfergehalt mindert die Anfälligkeit für allgemeine galvanische Beschleunigung, dennoch sollte die galvanische Kopplung mit edleren Metallen (z. B. Edelstahl) geprüft werden; eine Kopplung mit kathodischen Materialien kann lokalen Angriff an befestigten Schnittstellen verstärken.

Die Anfälligkeit für Spannungskorrosionsrissbildung ist im Vergleich zu älteren hochfesten Aluminiumlegierungen niedrig, da 1A70 mit seiner geringen Festigkeit und dem Fehlen von Cu oder hohem Mg die typischen hohen Festigkeitsbedingungen vermeidet, die SCC begünstigen. Dennoch bleiben anodische Auflösung und Wasserstoffversprödung unter extremen elektrochemischen Bedingungen relevant. Im Vergleich zu 3xxx- und 5xxx-Serien bietet 1A70 eine vergleichbare oder bessere Gleichmäßigkeitskorrosionsbeständigkeit, aber geringere Strukturfestigkeit. Im Vergleich zu 6xxx/7xxx tauscht es Festigkeit gegen überlegene Allgemeinkorrosionsbeständigkeit.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

1A70 lässt sich gut mit gängigen Schmelzschweißverfahren (WIG, MIG und Widerstandsschweißen) mit minimalem Risiko für Heißrisse schweißen, bedingt durch den niedrigen Legierungsanteil. Schweißnähte verlieren lokal die Kaltverfestigung in H-Zuständen und zeigen aufgeweichte Wärmeeinflusszonen, die nahe dem weichgeglühten Zustand liegen. Die Bauteilkonstruktion sollte lokale Festigkeitsänderungen berücksichtigen. Empfohlene Schweißzusatzwerkstoffe sind niedriglegierte oder reine Aluminiumlegierungen, die mit der Basislegierung kompatibel sind, um anodische Stellen zu vermeiden; für leitfähigkeitskritische Anwendungen sollten hochreine Zusätze verwendet und Oxide sowie Porosität kontrolliert werden.

Zerspanbarkeit

Die Bearbeitung von 1A70 ist anspruchsvoller als bei einigen legierten Werkstoffen, da seine Duktilität und die Neigung zum Schmieren unter ungünstigen Schnittbedingungen zum Aufbauschneiden und klebrigen Spänen führen können. Der Zerspanbarkeitsindex ist moderat (niedriger als bei zerspanungsoptimierten Legierungen) und profitiert von positivem Spanstichel, scharfen Hartmetall-Schneidplatten und Kühlschmierstoffen zur Spanabfuhr und Reduzierung von Aufbauschneiden. Durch Kaltverfestigung höhere Härte verbessert die Bearbeitbarkeit leicht, verkürzt jedoch auch die Werkzeugstandzeit; übliche Fertigung verwendet mittlere Vorschübe und moderate Schnittgeschwindigkeiten mit geeigneten Spanbrechern.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit ist im unbehandelten O-Zustand ausgezeichnet, ermöglicht Tiefziehen, Spinnen und komplexes Stanzen mit minimalem Rückfederungsgrad. Biegeradien können im weichgeglühten Blech eng gewählt werden; minimale Innendurchmesser von 1–2× Materialdicke werden für die meisten Umformprozesse im O-Zustand empfohlen und steigen mit härteren H-Zuständen. Kaltumformung ist der Hauptweg zur Festigkeitssteigerung und sollte bei hohen Umformgraden mit abgestuften Umformsequenzen und Zwischenwärmebehandlungen kombiniert werden.

Wärmebehandlungsverhalten

1A70 ist metallurgisch nicht wärmebehandelbar; es entwickelt keine nennenswerte Ausscheidungshärtung durch Lösungsglühen und Auslagern. Versuche typischer T6-ähnlicher Wärmebehandlungen führen nicht zu den charakteristischen Festigkeitssteigerungen wie bei 6xxx- oder 7xxx-Familien.

Wärmebehandlungsoptionen beschränken sich auf Glühen (vollständiges Weichglühen) und thermische Stabilisierungsschritte zur Lösung von kaltverformungsinduzierten Eigenspannungen. Das Glühen (äquivalent zum Lösungsglühen) erfolgt durch Erhitzen in den geeigneten Temperaturbereich für Rekristallisation, Halten zur Kornkontrolle und kontrolliertes Abkühlen; dieser Prozess stellt Duktilität und Leitfähigkeit wieder her, reduziert jedoch mechanische Festigkeit durch Kaltumformung.

Änderungen der Anzugszustände zur Produktauslegung erfolgen somit durch Wechsel von Kaltverfestigung und Glühen und nicht durch Ausscheidungsprozesse. Konstrukteure sollten Umform- und Fügeschritte dementsprechend planen und nicht auf thermische Härtung setzen.

Hochtemperatureigenschaften

Die mechanische Festigkeit von 1A70 nimmt mit Temperatur deutlich schneller ab als bei legierten Aluminiumwerkstoffen und den meisten Konstruktionsaluminiumlegierungen; oberhalb von ca. 150–200 °C ist der wirksame Festigkeitsvorteil deutlich reduziert. Für längere Einsätze bei hohen Temperaturen wird die Legierung nicht empfohlen, wenn mechanische Belastungen oberhalb dieses Bereichs gehalten werden müssen, da Kriechen und Erweichung bedeutend werden.

Die Oxidationsbeständigkeit ist gut, da die Aluminiumoxidschicht schützend erhalten bleibt; jedoch müssen Oberflächenskalierung und Leitfähigkeitsänderungen bei wärmeführenden Bauteilen berücksichtigt werden, die dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt sind. In Schweißverbindungen kann die örtliche Erwärmung und daraus resultierende Weichung der Wärmeeinflusszone in Kombination mit der Grundwerkstoffweichung zu Schwachstellen an Fügestellen führen, weshalb entweder dauerhafte hohe Temperaturen vermieden oder mechanische Verstärkungen vorgesehen werden sollten.

Anwendungen

Industrie	Beispielkomponente	Warum 1A70 verwendet wird
Elektronik	Sammelschienen, Klemmenleisten	Hohe elektrische Leitfähigkeit und Umformbarkeit für geformte Leiter
Schiffbau	Dekorleisten, Lüftungskanäle	Korrosionsbeständigkeit kombiniert mit Umformbarkeit und geringem Gewicht
Luft- und Raumfahrt	Nicht-strukturelle Verbindungselemente, thermische Abschirmungen	Gute Leitfähigkeit, geringes Gewicht und leichte Umformbarkeit
Elektronik	Kühlkörper, Folie für Kondensatoren	Hohe Wärmeleitfähigkeit und Reinheit für Thermomanagement
Architektur	Verkleidungen, Fassaden, Abdeckungen	Ästhetische Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und Tiefziehfähigkeit

1A70 wird eingesetzt, wenn hohe Reinheit und daraus resultierende physikalische Eigenschaften (Leitfähigkeit, Wärmeübertragung, Korrosionsbeständigkeit) im Vordergrund stehen und nicht maximale Strukturfestigkeit. Das Produktformenspektrum ermöglicht den Einsatz in leichten Struktur- und Nichtstrukturbauteilen, insbesondere wenn Fertigungsverfahren wie Tiefziehen, Strangpressen oder umfangreiche Fügeverfahren genutzt werden. Das Eigenschaftsprofil macht die Legierung zu einer Standardoption in Spezifikationen, die Leitfähigkeit und Umformbarkeit priorisieren.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 1A70, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit, überlegene Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit Vorrang vor maximaler mechanischer Festigkeit haben. Die geringe Legierung und nahezu reine Chemie machen es ideal für Leiter, Kühlkörper und tiefgezogene Bauteile, bei denen Kaltverfestigung die Festigkeit anpassen kann, ohne die Leitfähigkeit zu beeinträchtigen.

Im Vergleich zu reinem Aluminium wie 1100 bietet 1A70 nur geringe Unterschiede hinsichtlich Leitfähigkeit und Verunreinigungsgrenzen bei vergleichbarer Umformbarkeit, weist jedoch möglicherweise leicht abweichende Werksfertigungstoleranzen auf; beide werden wegen ihrer Leitfähigkeit und Duktilität und nicht wegen ihrer Festigkeit ausgewählt. Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 1A70 eine gleichwertige oder bessere Leitfähigkeit sowie eine ähnliche Umformbarkeit, jedoch eine geringere erreichbare Festigkeit; wählen Sie 1A70, wenn Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit wichtiger als Festigkeit sind. Gegenüber wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 1A70 bevorzugt, wenn maximale Leitfähigkeit und Umformfähigkeit trotz geringerer Höchstfestigkeit erforderlich sind; 6061 eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Strukturfestigkeit und Ausscheidungshärtung.

Abschließende Zusammenfassung

1A70 bleibt relevant als hochreine, hochumformbare Aluminiumlegierung, deren Kombination aus hervorragender elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit zahlreiche industrielle Einsatzgebiete bedient. Für Ingenieure, die Leitfähigkeit, Tiefziehbarkeit und chemische Verträglichkeit über hohe Strukturfestigkeit stellen, ist 1A70 ein praxisnahes, kosteneffizientes Material mit vorhersehbarem Fertigungsverhalten und hoher Verfügbarkeit in Blechen, Strangpressprofilen und Umformteilen.