Aluminium A1070: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

A1070 ist ein handelsübliches reines Aluminium der 1xxx-Serie, gekennzeichnet durch einen Aluminiumgehalt von typischerweise mindestens 99,7 % und gehört zu den hochreinen industriellen Al-Legierungen. Die Kennzeichnung der 1xxx-Serie steht für eine minimale gezielte Legierung; typische Begleitelemente sind geringe Mengen an Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn und Ti, die als kontrollierte Verunreinigungen und nicht als Festigkeitsbeigaben vorliegen.

Die Festigkeitssteigerung bei A1070 erfolgt nahezu ausschließlich durch Kaltverfestigung (Verformungshärtung) und Kornstrukturkontrolle, nicht durch ausscheidungshärtende Wärmebehandlung. Wesentliche Eigenschaften umfassen hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, überlegene Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen, ausgezeichnete Umformbarkeit im geglühten Zustand sowie gute Schweißbarkeit; die Zugfestigkeit ist im Vergleich zu legierten Serien gering, jedoch zählen Duktilität und Leitfähigkeit zu den höchsten bei strukturellen Aluminiumprodukten.

Typische Anwendungsbereiche von A1070 umfassen elektrische Leiter, Auskleidungen von chemischen Prozessanlagen, architektonische Bauteile sowie umformintensive Teile für Konsum- und Industriegüter. Ingenieure wählen A1070, wenn hohe Leitfähigkeit, exzellente Oberflächenqualität und maximale Umformbarkeit bei guter Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als maximale mechanische Festigkeit.

A1070 wird anderen Legierungen vorgezogen, wenn reineigenschaftsbedingte Merkmale erforderlich sind, etwa für elektrische oder chemische Kontaktanwendungen oder für komplexe Kaltumformprozesse ohne Risiko einer Versprödung durch Legierungszusätze. Es wird ebenfalls bevorzugt bei Anwendungen, die von seiner guten Verträglichkeit mit Beschichtungen, Anodisieren und Fügeverfahren profitieren, wo ein konsistentes, vorhersehbares Verhalten entscheidend ist.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (30–45 %)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität und Leitfähigkeit
H12	Niedrig–Mittel	Mittel (20–30 %)	Sehr gut	Ausgezeichnet	Viertelgehärtet durch begrenzte Kaltverfestigung
H14	Mittel	Mittel (15–25 %)	Gut	Ausgezeichnet	Typischer halbharter Zustand für Blechumformung
H16	Mittel–Hoch	Niedriger (10–20 %)	Ausreichend	Ausgezeichnet	Drei-Viertel gehärtet, verwendet wenn Rückfederung erforderlich ist
H18	Hoch	Niedrig (5–12 %)	Begrenzt	Ausgezeichnet	Vollständig gehärtet durch umfangreiche Kaltverfestigung, verringerte Duktilität
H111	Niedrig–Mittel	Mittel (20–30 %)	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt mit natürlicher Alterung

Die Wahl des Zustands beeinflusst das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität bei A1070 deutlich; der geglühte O-Zustand bietet die beste Umformbarkeit und höchste elektrische/thermische Leitfähigkeit, während H-Zustände Duktilität zugunsten höherer Festigkeit durch Kaltverfestigung tauschen. Das Kaltverfestigen führt zu Steigerungen von Streck- und Zugfestigkeit, reduziert jedoch Dehnung und Umformbarkeit; die Auswahl des Zustands sollte auf den Umformprozess und die mechanischen Anforderungen der Anwendung abgestimmt sein.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,25	Verunreinigung; zu hohe Konzentrationen reduzieren Leitfähigkeit und erhöhen Einschlüsse beim Gießen/Walzen
Fe	≤ 0,40	Häufige Verunreinigung; bildet intermetallische Phasen, die Festigkeit und Oberflächenqualität beeinflussen
Mn	≤ 0,03	Minimal; kein gezieltes Legierungselement in 1xxx-Legierungen
Mg	≤ 0,03	Kontrollierte Verunreinigung; höhere Werte würden Legierung aus der 1xxx-Serie verschieben
Cu	≤ 0,05	Geringfügig, reduziert Korrosionsbeständigkeit bei höheren Gehalten
Zn	≤ 0,03	Geringfügig, meist nicht beabsichtigt
Cr	≤ 0,03	Spurenelement; kann bei höheren Mengen Kornstruktur beeinflussen
Ti	≤ 0,02	Kornfeiner in kleinen Mengen bei gezielter Zugabe
Sonstige (jeweils)	≤ 0,05; Gesamt ≤ 0,15	Weitere Restelemente sind Ni, Pb, Bi; niedrig gehalten, um Leitfähigkeit und Duktilität zu erhalten

Die nahe reine Aluminiumzusammensetzung von A1070 ist bewusst gewählt: Minimale Legierungsanteile erhalten die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und sorgen für hervorragenden Schutz gegen allgemeine Korrosion durch eine gleichmäßige, haftfeste Oxidschicht. Spurenelemente (Fe, Si) bilden diskrete intermetallische Partikel, die die Festigkeit geringfügig erhöhen, aber bei höheren Konzentrationen Oberflächenqualität, Umformbarkeit und Leitfähigkeit beeinträchtigen können.

Mechanische Eigenschaften

A1070 zeigt das klassische Zugverhalten von weichem Aluminium: Der geglühte Zustand bietet niedrige Streck- und Zugfestigkeiten bei hoher Dehnung, während Kaltverfestigung (H-Zustände) Streck- und Zugfestigkeiten auf Kosten der Duktilität erhöht. Das Streckgrenzverhalten ist bei diesem reinen Aluminium eher kontinuierlich als scharf ausgeprägt; Ingenieure sollten für die Auslegung die 0,2 %-Dehngrenzen verwenden und die Schwankungen aufgrund der Materialdicke und vorangegangener Verarbeitung berücksichtigen.

Die Härtewerte sind im Zustand O niedrig und steigen proportional mit zunehmender Kaltverfestigung an. Die Dauerfestigkeit ist durch die geringe Festigkeit und die hohe Neigung zu oberflächeninitiierter Rissbildung bei wechselnder Beanspruchung begrenzt; die Duktilität verzögert jedoch die Rissinitiierung bei gut bearbeiteten und gratfreien Bauteilen. Dicke und Oberflächenzustand beeinflussen die mechanischen Eigenschaften deutlich, wobei dünnere Bleche nach dem Kaltwalzen meist höhere Festigkeiten und bessere Materialhomogenität aufweisen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wesentlicher Zustand (z. B. H14)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	Typisch 65–95 MPa	Typisch 95–145 MPa	Werte abhängig von Materialdicke und Kaltverfestigungsgrad
Streckgrenze	Typisch 30–60 MPa	Typisch 60–120 MPa	0,2 %-Dehngrenze verwenden; die Kaltverfestigung erhöht Streckgrenze stärker als Zugfestigkeit
Dehnung	Typisch 30–45 %	Typisch 15–25 %	Dehnung nimmt mit härterem Zustand ab; Dicke beeinflusst Werte
Härte	15–30 HB	25–45 HB	Härte korreliert mit Zustand und Kaltverfestigung; Messung nach Brinell oder Vickers möglich

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für handelsübliches Aluminium, relevant für Masse- und Festigkeits-gewicht-Berechnungen
Schmelzbereich	660–657 °C (Solidus ≈ 660 °C)	Enger Schmelzpunkt typisch für hochreines Aluminium
Wärmeleitfähigkeit	≈ 220–235 W/m·K (Raumtemperatur)	Zu den höchsten Werten bei Aluminiumlegierungen; exzellent für Wärmeableitung
Elektrische Leitfähigkeit	≈ 58–64 % IACS	Sehr hohe Leitfähigkeit, nahe am Referenzwert für reines Aluminium
Spezifische Wärmekapazität	≈ 900 J/kg·K	Nützlich für thermische Massenberechnungen im Wärmemanagement
Wärmeausdehnungskoeffizient	≈ 23–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Relativ hoher Koeffizient im Vergleich zu Stählen; wichtig für das Konstruktionsdesign bei Materialkombinationen

Das physikalische Eigenschaftenprofil von A1070 macht es attraktiv, wenn Wärmeleitung oder elektrische Leitfähigkeit die Hauptanforderungen sind. Ingenieure müssen den vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium berücksichtigen, um Verbindungsspannungen zu vermeiden, wenn A1070-Bauteile mit unterschiedlichen Materialien kombiniert werden und Temperaturschwankungen auftreten.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Festigkeit steigt mit Kaltwalzen	O, H12, H14, H16	Weit verbreitet für Tiefziehen und Walzprodukte
Platte	6–25 mm	Ähnliche Tendenzen; dickere Platten oft weniger kaltverfestigt	O, H111	Weniger gebräuchlich, da Zielanwendungen eher im Dünnblechbereich liegen
Strangpressprofil	Bis zu großen Querschnitten	Eigenschaften abhängig von Kühlung und anschließender Bearbeitung	O, H14	Begrenzt im Vergleich zu 6xxx-Legierungen, aber eingesetzt, wenn Reinheit gefordert ist
Rohr	Verschiedene Durchmesser/Wandstärken	Mechanische Eigenschaften ähnlich dem zugehörigen Blech mit vergleichbarer Kaltverfestigung	O, H14, H16	Geeignet für geschweißte und gezogene Rohre für chemische oder architektonische Anwendungen
Stab/Rundstahl	Ø 2–200 mm	Bearbeitbarkeit und Festigkeit variieren mit Zustand	O, H14	Stäbe werden in der Herstellung von Leitern und Fertigungsteilen verwendet

Der Herstellungsweg (Walzen vs. Strangpressen vs. Ziehen) beeinflusst die endgültige Kornstruktur und mechanische Anisotropie bei A1070. Dünnbleche profitieren am meisten von der hervorragenden Umformbarkeit der Legierung für Tiefziehen und komplexe Stanzprozesse, während Strangpressprofile bevorzugt werden, wenn Querschnittreinheit und Oberflächenqualität im Vordergrund stehen.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	A1070	USA	Originale Bezeichnung der Aluminum Association für hochreine 1070-Legierung
EN AW	AW-1070	Europa	EN-Bezeichnung entspricht weitgehend; europäische Normen können geringfügig andere Grenzwerte für Verunreinigungen vorgeben
JIS	A1070	Japan	Japanische Norm im Wesentlichen äquivalent, jedoch mit länderspezifischen Toleranzen
GB/T	1070	China	Chinesische Norm entspricht der Klassifikation; genaue Grenzwerte bitte den lokalen Tabellen entnehmen

Die äquivalenten Werkstoffbezeichnungen über verschiedene Normen hinweg sollen das gleiche Verhalten der hochreinen 1xxx-Familie repräsentieren, jedoch können die Walzwerkspraktiken und zulässigen Verunreinigungstoleranzen je nach Norm variieren. Beim Spezifizieren von normenübergreifenden Äquivalenten sollten die tatsächlichen chemischen und mechanischen Grenzwerte in der jeweiligen Spezifikation überprüft werden, um die Austauschbarkeit bei kritischen Eigenschaften wie Leitfähigkeit oder Oberflächenqualität sicherzustellen.

Korrosionsbeständigkeit

A1070 weist aufgrund einer stabilen und schnell gebildeten Aluminiumoxidschicht, die die Oberfläche passiviert, eine ausgezeichnete allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf. In ländlichen und industriellen Atmosphären zeigt die Legierung sehr gute Leistungen und übertrifft häufig legierte Serien, bei denen Verunreinigungen oder Zweiphasenpartikel lokal begrenzte Korrosion begünstigen.

In maritimer Umgebung besitzt A1070 gute Beständigkeit gegenüber gleichmäßiger Korrosion, kann jedoch bei konzentrierten Chloridumgebungen und Auftreten von Oberflächenablagerungen sowie Sauerstoffmangel anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion sein. Spannungsrisskorrosion ist bei sehr reinem Aluminium im Vergleich zu bestimmten wärmebehandelbaren Legierungen selten; dennoch sollten Bauteile unter Zugbeanspruchung in korrosiven Chloridumgebungen konservativ ausgelegt und geprüft werden.

Die galvanische Wechselwirkung muss berücksichtigt werden, da A1070 im Vergleich zu vielen gängigen Metallen (Edelstahl, Kupfer, Messing) anodisch ist und bei elektrischem Kontakt in einem Elektrolyten bevorzugt korrodiert, sofern keine elektrische Isolierung erfolgt. Im Vergleich zu 5xxx (Al-Mg)-Legierungen bietet A1070 oft eine bessere Leitfähigkeit und vergleichbare allgemeine Korrosionsbeständigkeit, während 5xxx-Legierungen bei entsprechendem Legierungszusatz resistenter gegenüber lokalisierter Korrosion in Meerwasser sind.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

A1070 lässt sich problemlos mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG und MIG unter geeigneter Abschirmung und sauberen Oberflächen schweißen; durch die Nicht-Wärmebehandelbarkeit der Legierung treten keine signifikanten Härtbarkeitsprobleme auf. Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind solche, die dem Grundwerkstoff entsprechen oder ihn leicht legieren (z. B. ER1100 für Gleichschweißungen) bzw. Al-Mg-Drahtzusätze bei maritimen Verbindungen, wenn erhöhte Korrosionsbeständigkeit gewünscht ist. Das Risiko für Heißrisse ist generell gering, hängt jedoch von der Schweißnahtgeometrie, Sauberkeit und Restverunreinigungen ab. Der Wärmeeinflussbereich (HAZ) zeigt keine für ausscheidungshärtbare Legierungen typischen Weichereffekte, da A1070 seine Festigkeit ausschließlich durch Kaltverfestigung erlangt.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von A1070 ist mäßig, aber häufig geringer als bei einigen warmumgeformten Legierungen, da der Werkstoff weich ist und unter ungünstigen Werkzeugbedingungen zu kontinuierlichen, klebrigen Spänen neigt. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und effektiven Spanbrechern, hohe Vorschübe sowie gute Schmierung/Kühlung verbessern Oberflächengüte und Werkzeugstandzeit. Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sind bei gebrauchsgerechten Werkzeugen im Allgemeinen gut, allerdings sollten Rückfederung und Gratbildung bei der Prozessplanung berücksichtigt werden.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit im weichen (O-)Zustand ist ausgezeichnet: A1070 eignet sich gut zum Tiefziehen, Spinnen und Biegen mit kleinen Biegeradien im Vergleich zu vielen legierten Qualitäten. Biegeradien können im O-Zustand sehr klein sein (teilweise unter 1× Blechdicke bei geringer Umformung), nehmen jedoch mit zunehmender Kaltverfestigung (H-Zustände) zu, da die Duktilität abnimmt. Für komplexe Umformprozesse empfiehlt sich die Ausgangslage im O-Zustand oder Zwischenglühen, um Rissbildung zu vermeiden und enge Toleranzen einzuhalten.

Wärmebehandlungsverhalten

A1070 ist keine wärmebehandelbare Legierung; sie spricht nicht auf Lösungsglühen und künstliches Altern an, um sich durch Ausscheidungen zu härten. Versuche, 1xxx-Legierungen zu „altem“, erzeugen nicht die für 2xxx–7xxx Legierungen typischen signifikanten Härte- und Festigkeitssteigerungen. Thermische Prozesse werden daher hauptsächlich zum Glühen und Spannungsabbau eingesetzt.

Kaltverfestigung ist der primäre Weg zur Festigkeitssteigerung, welcher durch Glühen zurückgesetzt oder vermindert werden kann. Das vollständige Glühen erfolgt typischerweise bei Temperaturen zwischen 350–415 °C zur Wiederherstellung von Duktilität und Leitfähigkeit, gefolgt von langsamem Abkühlen, um thermische Gradienten und daraus resultierende Verformungen zu vermeiden.

Leistungen bei hohen Temperaturen

A1070 verliert mit steigender Temperatur über Raumtemperatur schnell an mechanischer Festigkeit; während eine gewisse Tragfähigkeit bis zu mehreren hundert Grad Celsius erhalten bleibt, liegen praktische Auslegungsgrenzen in Bezug auf Steifigkeit und Festigkeit im Dauerbetrieb meist unter 100–150 °C. Oxidation bei hohen Temperaturen führt zu einer dichteren Oxidschicht, die im Allgemeinen schützend wirkt, jedoch können Abskalbungen und Erweichung die Einsatzfähigkeit bei längerfristigem Hochtemperatureinsatz einschränken.

Geschweißte Bereiche und Wärmeeinflusszonen zeigen keine altersbedingte Erweichung, weisen jedoch gegenüber kaltverfestigtem Grundmaterial reduzierte Streckgrenzen auf, wenn die Komponente auf Kaltverfestigung zur Festigkeitssteigerung angewiesen ist. Bei intermittierendem Hochtemperatureinsatz sollten Konstrukteure Kriechverhalten und Elastizitätsmodulabsenkung für die Langzeitstabilität bewerten.

Anwendungsgebiete

Branche	Beispiel-Komponente	Warum A1070 verwendet wird
Elektrik	Schienen, Leiter, Folien	Hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Umformbarkeit
Chemie	Auskleidungen, Tanks, Armaturen	Reinheit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen Chemikalien
Architektur	Dekorative Verkleidungen, Fassaden	Oberflächenqualität, Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit
Verbrauchsgüter	Kochgeschirr, Kochgeschirrkomponenten	Wärmeleitfähigkeit und ansprechende Oberfläche
Elektronik	Wärmeverteiler, EMV-Schirme	Hohe thermische/elektrische Leitfähigkeit und geringes Gewicht

A1070 wird bevorzugt eingesetzt, wenn eine Kombination aus Reinheit, Leitfähigkeit und Umformbarkeit eine zuverlässige, kostengünstige Herstellung komplexer Bauteile ermöglicht. Die Fähigkeit der Legierung, Oberflächenbehandlungen wie das Anodisieren anzunehmen, sowie ihr konsistentes Verhalten bei Formgebung und Fügevorgängen machen sie in zahlreichen Branchen zu einer praktischen Wahl.

Hinweise zur Werkstoffauswahl

A1070 ist eine hervorragende Wahl, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit und maximale Umformbarkeit wichtiger sind als die höchste mechanische Festigkeit; daher eignet sie sich besonders für Leiter, Kühlerkomponenten und tiefgezogene Bauteile. Im Vergleich zu handelsüblichen reinen Aluminiumqualitäten wie 1100 bietet A1070 in der Regel eine höhere Mindestreinheit und entsprechend leicht bessere Leitfähigkeit bei ähnlicher Umformbarkeit; dabei wird auf vernachlässigbar höhere Festigkeit zugunsten der besseren elektrischen Eigenschaften verzichtet.

Im Vergleich zu kalthärtbaren Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet A1070 oft bessere elektrische Leitfähigkeit und gelegentlich höhere Duktilität, während 3003/5052 höhere Festigkeiten im angesenkten Zustand und eine bessere Beständigkeit gegen bestimmte Arten lokaler Korrosion liefern. Gegenüber wärmebehandelbaren Strukturlegierungen wie 6061 oder 6063 wird A1070 eingesetzt, wenn Umformbarkeit, Leitfähigkeit, Korrosionsverhalten und geringere Kosten wichtiger sind als die höheren Spitzenfestigkeiten, die ausscheidungshärtende Legierungen ermöglichen.

Bei der Entscheidung sollten Leitfähigkeit, Umformbarkeit und Oberflächenqualität gegen Festigkeitsanforderungen und Verfügbarkeit abgewogen werden; für komplexe Formgebungen sollte O-Zustand gewählt werden, für erhöhte Kaltverfestigungsfestigkeit H-Zustände. Für elektrische oder chemische Anwendungen sind die genormten Grenzwerte bezüglich Leitfähigkeit und Verunreinigungen zu prüfen.

Abschließende Zusammenfassung

A1070 bleibt relevant, da es sehr hohe Aluminiumreinheit mit ausgezeichneter Umformbarkeit, thermischer und elektrischer Leitfähigkeit sowie konsistenter Korrosionsbeständigkeit kombiniert. Dies macht es ideal für Anwendungen, bei denen diese Eigenschaften gegenüber hoher mechanischer Festigkeit Priorität haben. Das vorhersehbare Verhalten bei Formgebung, Fügen und Oberflächenbearbeitung hält den Werkstoff in den Bereichen Elektrik, Chemie, Architektur und thermisches Management weiterhin weit verbreitet.