Aluminium A1050: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

A1050 ist eine Bezeichnung aus der 1xxx-Serie der gewalzten Aluminiumlegierungen und steht für ein kommerziell reines Aluminium mit einem Mindest-Aluminiumgehalt von typischerweise etwa 99,5 %. Die 1xxx-Serie ist definiert durch einen sehr hohen Aluminiumgehalt und entsprechend geringe Gehalte an Legierungselementen; A1050 gehört zur Klasse der hochreinen, nicht wärmebehandelbaren Legierungen, die dort eingesetzt werden, wo Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit im Vordergrund stehen.

Legierungselemente in A1050 sind minimal und treten hauptsächlich als kontrollierte Verunreinigungen auf: Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Chrom und Titan liegen alle in sehr niedrigen Maximalgrenzen. Aufgrund seiner Zusammensetzung erfolgt die Festigkeitssteigerung ausschließlich durch Kaltumformung (Kaltverfestigung) und nicht durch Ausscheidungshärtung; es gibt keine nennenswerte Reaktion auf Lösungs-/Alterungshitze.

Wesentliche Eigenschaften sind hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen, überlegene Duktilität und Umformbarkeit im weichgeglühten Zustand sowie einfache Schweißbarkeit. Die absolute Festigkeit ist im Vergleich zu legierten Aluminiumqualitäten gering, aber die Kombination aus reinheitsbedingter Leitfähigkeit, einfacher Formbarkeit und vorhersagbarem Fertigungsverhalten macht es zum Standard in Branchen, die leitfähiges oder besonders umformbares Aluminium benötigen.

Typische Branchen, die A1050 verwenden, sind die Elektro- und Elektronikindustrie (Sammelschienen, Leiter, Kühlkörper), die chemische Verfahrenstechnik (Kanäle, Behälter bei geringer Reaktivität), Verpackung, reflektierende Oberflächen und Architektur, wo Umformung und Oberflächenqualität Priorität haben. Ingenieure wählen A1050 vor anderen Legierungen, wenn Leitfähigkeit, Oberflächenfinish und Tiefziehbarkeit wichtiger sind als höhere Festigkeit oder wenn Kosten und Recyclingfähigkeit im Vordergrund stehen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Bruchdehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (≥35 %)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität und Leitfähigkeit
H12	Niedrig-Mittel	Mittel (20–30 %)	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt
H14	Mittel	Niedriger (8–15 %)	Gut	Ausgezeichnet	Gängiger Kaltarbeitszustand mit mittlerer Festigkeit
H16	Mittel-Hoch	Niedrig (6–10 %)	Schwach bis gut	Ausgezeichnet	Erhöhte Kaltverfestigung für höhere Festigkeit
H18	Hoch	Sehr niedrig (2–6 %)	Begrenzt	Ausgezeichnet	Fast maximale gewerbliche Kaltarbeitsfestigkeit
F	Variabel	Variabel	Variabel	Variabel	Wie gefertigt, keine spezielle Eigenschaftskontrolle

Die Wahl des Zustands bei A1050 ist in erster Linie ein Kompromiss zwischen Duktilität/Umformbarkeit und der durch Kaltverfestigung erreichten Festigkeit. Der weichgeglühte O-Zustand bietet die niedrigste Festigkeit, aber die beste Umformbarkeit und höchste Leitfähigkeit, während die aufeinanderfolgenden H-Zustände die Festigkeit auf Kosten von Dehnung und Tiefziehbarkeit erhöhen.

Die Schweißbarkeit bleibt über alle Zustände hinweg ausgezeichnet, da keine härtbaren Ausscheidungen vorhanden sind. Allerdings führt das lokale Glühen im Wärmeeinflussbereich bei H-Zuständen zum Verlust der Kaltverfestigung und stellt die O-typische Duktilität im Schweißbereich wieder her.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,25	Kontrollierte Verunreinigung; niedriger Si-Gehalt erhält Leitfähigkeit und Umformbarkeit
Fe	≤ 0,40	Hauptverunreinigung; beeinflusst Festigkeit und Oberflächenfinish
Mn	≤ 0,05	Minimal; geringfügige Festigkeitssteigerung
Mg	≤ 0,05	Minimal; fast kein Einfluss auf Ausscheidungshärtung
Cu	≤ 0,05	Sehr gering gehalten, um Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit zu erhalten
Zn	≤ 0,05	Minimal, um irreversible Festigkeitssteigerung oder Versprödung zu vermeiden
Cr	≤ 0,05	Spurenkontrolle zur Begrenzung der Gefügestruktur
Ti	≤ 0,03	Kornfeinung bei absichtlicher Beigabe in kleinen Mengen
Sonstige	≤ 0,15	Summe weiterer Elemente, Rest Aluminium (~99,5 % min Al)

Der sehr hohe Aluminiumanteil ist der entscheidende Faktor für die Leistungsfähigkeit von A1050. Niedrige Verunreinigungen erhalten die elektrische und thermische Leitfähigkeit und maximieren die Korrosionsbeständigkeit. Kleine erlaubte Konzentrationen von Eisen und Silizium können mechanische Eigenschaften und Oberflächenerscheinung beeinflussen; die Kontrolle dieser Elemente gestaltet Umformbarkeit, Korngröße und Ziehverhalten für anspruchsvolle Umformprozesse.

Mechanische Eigenschaften

A1050 zeigt ein Zugverhalten, das typisch für kommerziell reines Aluminium ist: relativ niedrige Zugfestigkeit und Streckgrenze, aber hohe gleichmäßige Dehnung im geglühten Zustand. Im O-Zustand zeigt das Material eine sehr niedrige Streckgrenze und erreicht hohe Bruchdehnungen, was es geeignet für Tiefziehen und komplexe Umformprozesse macht. Kaltverfestigung erhöht sowohl Streckgrenze als auch Zugfestigkeit gleichzeitig mit einer vorhersehbaren Abnahme der Duktilität.

Die Härte folgt demselben Trend: niedrige Brinell- oder Vickerswerte im geglühten Zustand, die mit zunehmender Kaltverfestigung in H-Zuständen ansteigen. Die Ermüdungsfestigkeit ist im Vergleich zu legierten Aluminiumqualitäten moderat; die Ermüdungsgrenze ist aufgrund der niedrigeren Zugfestigkeit geringer, aber das Fehlen sekundärer Ausscheidungen kann eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungsrissinitiierung bei glatten, gut bearbeiteten Bauteilen verleihen. Die Blechdicke beeinflusst das mechanische Verhalten, da dickere Abschnitte anders abkühlen und verformen sowie eine weniger homogene Kaltverfestigung aufweisen; dünnes Blech erreicht pro Verformungsgrad eine höhere Kaltverfestigung und lässt sich leichter umformen.

Geschweißte oder lokal erhitzte Bereiche erfahren ein Glühen der Kaltverfestigung und somit eine örtliche Erweichung bei H-Zuständen; konstruktive Maßnahmen sollten den reduzierten örtlichen Streckgrenzwert neben Schweißnähten berücksichtigen. Oberflächenzustand, Gefügestruktur und Eigenspannungen aus der Umformung wirken sich spürbar auf Zug- und Ermüdungsfestigkeit aus, weshalb Spezifikationen häufig Zustand, Oberflächenfinish und Umformverfahren vorschreiben, um ein konsistentes mechanisches Verhalten sicherzustellen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z. B. H14)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	40–60 MPa typisch	80–120 MPa typisch	H-Zustandswerte abhängig vom Kaltverfestigungsgrad
Streckgrenze	20–35 MPa typisch	60–95 MPa typisch	Streckgrenze steigt nichtlinear mit der Kaltverfestigung
Bruchdehnung	≥35 % (O)	~ 8–15 % (H14)	O-Zustand bietet beste Umformbarkeit; höhere H-Zustände verringern Dehnung
Härte	~ 15–25 HB	~ 25–40 HB	Härte steigt mit H-Zustand; Werte sind ungefähr

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,71 g/cm³	Standardwert für reine Aluminiumlegierungen, wichtig für Leichtbau
Schmelzbereich	~ 660 °C (Solidus/Liquidus ~ 655–660 °C)	Sehr nahe am Schmelzpunkt von reinem Al aufgrund hoher Reinheit
Wärmeleitfähigkeit	~ 220–240 W/m·K	Hervorragende Wärmeleitung, attraktiv für Kühlkörper und Wärmetauscher
Elektrische Leitfähigkeit	~ 58–62 %IACS	Hohe elektrische Leitfähigkeit für Sammelschienen und Leiter
Spezifische Wärme	~ 0,90 J/g·K (900 J/kg·K)	Hohe spezifische Wärme, nützlich im Wärmemanagement
Wärmeausdehnungskoeffizient	~ 23,6 µm/m·K (Bereich 20–25 µm/m·K)	Typische lineare Ausdehnung für Aluminium; wichtig für thermische Spannungsberechnung

Die Kombination aus geringer Dichte und sehr hoher Wärme- sowie elektrischer Leitfähigkeit ist ein Hauptgrund für den Einsatz von A1050 im Wärmemanagement und in der Energieverteilung. Die Wärmeausdehnung ist typisch für Aluminium und muss in Baugruppen mit unterschiedlichen Werkstoffen berücksichtigt werden, um Spannungen durch unterschiedliche Ausdehnungen zu vermeiden.

Das Schmelz- und Verhalten bei erhöhten Temperaturen wird von der hochreinen Aluminium-Matrix bestimmt; die Legierung gewinnt keine Hochtemperaturfestigkeit durch Ausscheidungen und verliert daher bei Temperaturen über den üblichen Einsatzbedingungen schnell an Tragfähigkeit.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	typisch 0,1–6 mm	Gute ebene Festigkeit; reagiert gut auf Kaltverformung	O, H12, H14	Weit verbreitet für Tiefziehen, Folien und Verbundwerkstoffe
Platte	>6 mm bis ca. 25 mm	Weniger Kaltverfestigung pro Querschnitt; dickere Sektionen weisen geringere Duktilität auf	O, H18	Verwendet, wenn dickere leitfähige Sektionen benötigt werden
Profil	Verschiedene Querschnitte	Festigkeit abhängig von Kaltverformung nach dem Strangpressen	O, H12/H14	Begrenzt durch Reinheit für komplexe Profile, gute Oberflächenqualität
Rohr	Ø klein bis groß	Dünnwandige Rohre lassen sich leicht formen; Kollapsrisiko bei starker Verformung	O, H14	Verwendet für chemische Anlagen und architektonische Rohre
Stab/Rundstahl	Ø < 200 mm	Massive Sektionen reagieren weniger auf Kaltverformung	O, H18	Genutzt als Zerspanungsrohling und für Leiterstäbe

Blech und Coil sind die am häufigsten vorkommenden Produktformen für A1050, aufgrund der hervorragenden Umformbarkeit der Legierung im Zustand O. Strangpressen ist möglich, aber weniger üblich als bei 6xxx-Serie-Legierungen, da Festigkeit und Toleranzen geringer sind; A1050-Profile werden jedoch eingesetzt, wenn Leitfähigkeit und Oberflächenqualität gefordert sind. Platten- und Stabmaterial wird für Anwendungen spezifiziert, bei denen Volumenleitfähigkeit oder bearbeitete Bauteile erforderlich sind, während die Kaltverfestigung über den Zustand H die notwendige Festigkeitssteigerung liefert.

Äquivalente Güten

Norm	Güte	Region	Hinweise
AA	A1050 / 1050A	USA	Bezeichnung für gewalzte Legierung mit 99,5 % Al
EN AW	1050A	Europa	EN AW-1050A entspricht der hochreinen 1xxx-Familie
JIS	A1050	Japan	JIS erkennt ebenfalls eine 1050 Handelsreinheitsqualität an
GB/T	1050	China	Chinesische Norm für Al 99,5 % Familie

Die äquivalenten Güten sind hinsichtlich Zusammensetzung und Verwendung größtenteils austauschbar, jedoch gibt es Unterschiede bei der Oberflächenbehandlung, mechanischen Eigenschaftstests, zulässigen Verunreinigungsgrenzen und Anforderungen an die Oberflächenqualität. Europäische und japanische Spezifikationen können leicht unterschiedliche Höchstwerte für einzelne Verunreinigungen oder verschiedene Definitionen für Untergüten (z. B. 1050A vs. 1050) aufweisen, was in eng spezifizierten Anwendungen Leitfähigkeit oder Umformbarkeit beeinflussen kann. Käufer sollten immer die spezifischen Normnummern und erforderlichen Toleranzen für kritische Anwendungen abgleichen.

Korrosionsbeständigkeit

A1050 bietet aufgrund der Bildung einer stabilen Aluminiumoxidschicht auf den freiliegenden Oberflächen ausgezeichneten allgemeinen atmosphärischen Korrosionsschutz. In den meisten industriellen und urbanen Atmosphären zeigt es sehr gute Leistungen; lokale Korrosion ist auf sauberen Oberflächen selten und wenn pittingfördernde Verunreinigungen kontrolliert werden. In maritimen Umgebungen zeigt A1050 ein gutes Verhalten für viele strukturelle und sekundäre Anwendungen, obwohl Spaltkorrosion in stagnierendem Salzwasser auftreten kann und Schutzmaßnahmen oder konstruktive Überlegungen ratsam sind.

Spannungsrisskorrosion ist bei A1050 im Vergleich zu bestimmten hochfesten Aluminiumlegierungen kein großes Problem; der geringe Legierungsanteil und die duktilen Matrix reduzieren die Empfindlichkeit gegenüber SCC. Allerdings führt der galvanische Kontakt mit edleren Materialien (z. B. Kupfer, Edelstahl) dazu, dass A1050 als anodischer Partner wirkt und die Korrosion des Aluminiums beschleunigt, sofern keine Isolationsmaßnahmen angewendet werden.

Im Vergleich zu 3xxx- und 5xxx-Serien-Legierungen besitzt A1050 oft eine überlegene allgemeine Korrosionsbeständigkeit aufgrund seiner Reinheit, obwohl einige 5xxx-Legierungen (Mg-legiert) exzellenten Meerwasserschutz bei höherer Festigkeit bieten. Gegenüber wärmebehandelbaren 6xxx/7xxx-Familien tauscht A1050 die maximale Festigkeit gegen ein besseres gleichmäßiges Korrosionsverhalten und einfachere Oberflächenbehandlungsoptionen ein.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

A1050 lässt sich aufgrund des Fehlens von härtenden Ausscheidungen sehr gut mit TIG-, MIG- und Widerstandsschweißverfahren verarbeiten. Zusatzwerkstoffe wie ER1100 (passende Zusammensetzung) werden häufig verwendet, um Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, während Al-Si-Drähte (z. B. ER4043) zur Verbesserung des Fließverhaltens und Reduzierung von Heißrissen bei bestimmten Geometrien eingesetzt werden können. Das Risiko für Heißrisse ist gering, jedoch sind sorgfältige Schweißnahtgestaltung und Reinigung erforderlich, um wasserstoffbedingte Porosität zu vermeiden; im Wärmeeinflussbereich erfolgt eine Erweichung der Kaltverfestigung, die geschweißten Bereiche nähern sich den Eigenschaften des O-Zustands an.

Zerspanbarkeit

Da A1050 relativ weich und duktil ist, ist sein Bearbeitbarkeitsindex niedriger als bei vielen legierten Aluminiumwerkstoffen mit Silizium- oder Kupferanteil. Das Material neigt zur Bildung langer, duktiler Späne und kann bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten zum Spananhäufen an Werkzeugen führen. Werkzeuge mit großem Spanwinkel, positiv geformte Hartmetallschneiden sowie effektive Spanbrecher werden empfohlen; mittlere bis hohe Drehzahlen in Kombination mit geeignetem Kühlschmierstoff verbessern Werkzeugstandzeit und Oberflächenqualität. Oberfläche und Gratbildung erfordern beim Bearbeiten dünner Sektionen besondere Aufmerksamkeit.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit zählt zu den größten Stärken von A1050, besonders im O-Zustand, wo Tiefziehen, Biegen und komplexes Stempeln mit kleinen Biegeradien möglich sind. Typische minimale Biegeradien liegen je nach Werkzeuggeometrie bei nur 0,5–1,0× Blechdicke im geglühten Blech. Kaltverfestigung (H-Zustände) erhöht die Streckgrenze und reduziert die Umformbarkeit, daher sollte der ausgewählte Zustand zur jeweiligen Umformoperation passen; Zwischenzustände eignen sich gut für inkrementelle Umformungen, bei denen eine gewisse Rückfederkontrolle gewünscht ist. Eine wärmeunterstützte Umformung ist nur bei sehr komplexen Bauteilen oder wenn das Materialdünnerwerden ein Problem darstellt, erforderlich.

Wärmebehandlungsverhalten

A1050 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung und spricht weder auf Lösungsglühen noch auf künstliches Altern zur Festigkeitssteigerung an. Versuche mit traditionellen Ausscheidungsverfestigungsverfahren führen nicht zu einer relevanten Härtesteigerung, da die Hauptlegierungselemente nur in Spuren vorhanden sind.

Die Festigkeitssteigerung erfolgt ausschließlich durch Kaltverfestigung; die H-Zustände werden durch kontrolliertes Walzen und Kaltumformen erzeugt. Vollständiges Erweichen wird durch Glühen (O-Zustand) erreicht, das üblicherweise bei erhöhten Temperaturen zur Förderung der Rekristallisation und Wiederherstellung der Duktilität durchgeführt wird. Kontrollierte Glühzyklen (typischerweise im Bereich von mehreren hundert Grad Celsius, entsprechend Lieferantenvorgaben) werden zur Optimierung der Korngröße und Oberflächeneigenschaften für das Umformen und die Oberflächenbehandlung verwendet.

Hochtemperatureinsatz

A1050 verliert mechanische Festigkeit schnell bei steigender Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur, was die unveredelte Aluminium-Matrix widerspiegelt. Der strukturelle Einsatz oberhalb von etwa 100–150 °C sollte sorgfältig bewertet werden, da Streck- und Zugfestigkeit abnehmen und Kriechverhalten bei Dauerbelastung relevant werden kann. Oxidation bei hohen Temperaturen beschränkt sich hauptsächlich auf die Bildung einer stabilen Aluminiumoxid-Schicht; katastrophale Oxidation ist kein Thema, aber Oberflächenskalierung und Veränderungen im Emissionsgrad können thermische Anwendungen beeinflussen.

Wärmeeinflusszonen beim Schweißen zeigen lokal begrenztes Glühen und verminderte Festigkeit in der Nähe der Schweißnaht bei hohen Temperaturen; das Design sollte diese Erweichungszonen berücksichtigen. Für Anwendungen mit höheren Temperaturanforderungen oder anhaltender Festigkeit bei Temperatur werden üblicherweise Legierungsfamilien mit Ausscheidungsverfestigung oder höheren Schmelzbestandteilen gegenüber A1050 bevorzugt.

Anwendungen

Industrie	Beispielkomponente	Warum A1050 eingesetzt wird
Automobil	Dekorative Zierteile und Reflektoren	Hervorragende Umformbarkeit und Oberflächenfinish
Marine	Kanäle und Leuchten	Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht
Luftfahrt	Nicht-strukturelle Innenausstattung	Gute Umformbarkeit und niedriges Gewicht
Elektronik	Stromschienen und Kühlkörper	Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit
Chemische Verfahrenstechnik	Behälter und Kanäle für wenig aggressive Medien	Reinheit und Korrosionsbeständigkeit
Verpackung	Folien und Dosen (Mittelnutzung)	Umformbarkeit, Oberflächenqualität und niedrige Kosten

A1050 bleibt ein gefragter Werkstoff, wenn Leitfähigkeit, Oberflächenfinish und extreme Umformbarkeit die wichtigsten Designkriterien sind. Die Kombination aus sehr hoher Reinheit, vorhersehbarer Kaltverfestigung und breit verfügbarer Produktformen macht es zur praktischen Wahl für Komponenten, bei denen die mechanische Belastung moderat ist, jedoch hohe Anforderungen an Fertigung und Oberflächenbearbeitung bestehen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie A1050, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit, maximale Umformbarkeit und sehr hohe Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als Spitzenfestigkeit. Die niedrigen Kosten und die breite Verfügbarkeit als Blech und Coil machen es zu einem praktischen Werkstoff für Anwendungen mit hoher Umformrate und leitfähigen Bauteilen.

Im Vergleich zu technisch reinem Aluminium wie 1100 bietet A1050 typischerweise eine vergleichbare oder leicht höhere Reinheit und Leitfähigkeit, wobei die Umformbarkeit kaum beeinträchtigt wird; es tauscht eine geringe Zugfestigkeit gegen marginal bessere Leitfähigkeit und Oberflächenqualität ein. Gegenüber Kaltarbeit-Legierungen wie 3003 oder 5052 weist A1050 eine niedrigere Festigkeit auf, bietet jedoch oft eine überlegene elektrische Leitfähigkeit und eine ähnliche oder bessere Korrosionsbeständigkeit in bestimmten Umgebungen; Ingenieure wählen A1050, wenn Umformbarkeit und Leitfähigkeit wichtiger sind als hohe Festigkeit. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird A1050 trotz geringerer Höchstfestigkeit bevorzugt, wenn einfache Fertigung, Leitfähigkeit, Oberflächenoptik oder Tiefziehen im Vordergrund stehen.

Abschließende Zusammenfassung

A1050 bleibt ein praxisorientiertes, hochreines Aluminium für moderne Ingenieuranwendungen, da es eine einzigartige Kombination aus ausgezeichneter Leitfähigkeit, hervorragender Umformbarkeit und verlässlicher Korrosionsbeständigkeit bei geringen Kosten und einfacher Fertigung bietet. Sein Einsatzgebiet ist klar definiert: Wo eine hohe Reinheit des Aluminiums erforderlich ist und die Anforderungen an die Werkstofffestigkeit moderat sind, bleibt A1050 das bevorzugte Material.