Wat is een aluminiumlegering?
Een aluminiumlegering is een chemische samenstelling waarbij andere elementen aan zuiver aluminium worden toegevoegd om de eigenschappen te verbeteren, voornamelijk om de sterkte te verhogen. Deze andere elementen omvatten ijzer, silicium, koper, magnesium, mangaan en zink in hoeveelheden die samen wel 15 procent van het gewicht van de legering kunnen uitmaken. Legeringen krijgen een viercijferig nummer, waarbij het eerste cijfer een algemene klasse of serie identificeert, gekenmerkt door de belangrijkste legeringselementen.
Zuiver aluminium
1xxx-serie
De legeringen uit de 1xxx-serie bestaan uit aluminium met een zuiverheid van 99 procent of hoger. Deze serie heeft een uitstekende corrosiebestendigheid, uitstekende bewerkbaarheid en een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid. Daarom wordt de 1xxx-serie vaak gebruikt voor transmissielijnen of elektriciteitsnetwerken. Veelvoorkomende legeringsaanduidingen in deze serie zijn 1350 voor elektrische toepassingen en 1100 voor voedselverpakkingsschalen.
Warmtebehandelbare legeringen
Sommige legeringen worden versterkt door oplossingswarmtebehandeling en vervolgens afschrikken, oftewel snel afkoelen. Bij warmtebehandeling wordt het vaste, gelegeerde metaal verhit tot een specifiek punt. De legeringselementen, opgeloste stoffen genoemd, worden homogeen verdeeld met het aluminium, waardoor ze in een vaste oplossing terechtkomen. Het metaal wordt vervolgens afgeschrikt, oftewel snel afgekoeld, waardoor de opgeloste atomen vastvriezen. De opgeloste atomen binden zich vervolgens tot een fijn verdeeld neerslag. Dit gebeurt bij kamertemperatuur, wat natuurlijke veroudering wordt genoemd, of in een oven met lage temperatuur, wat kunstmatige veroudering wordt genoemd.
2xxx-serie
In de 2xxx-serie wordt koper gebruikt als het belangrijkste legeringselement en kan het aanzienlijk worden versterkt door middel van oplossingswarmtebehandeling. Deze legeringen combineren hoge sterkte en taaiheid, maar hebben niet dezelfde mate van atmosferische corrosiebestendigheid als veel andere aluminiumlegeringen. Daarom worden deze legeringen meestal geverfd of bekleed voor dergelijke blootstellingen. Ze worden over het algemeen bekleed met een hoogzuivere legering of een legering uit de 6xxx-serie om corrosie optimaal te weerstaan. Legering 2024 is misschien wel de meest bekende vliegtuiglegering.
6xxx-serie
De 6xxx-serie is veelzijdig, warmtebehandelbaar, zeer vormbaar, lasbaar en heeft een matig hoge sterkte in combinatie met een uitstekende corrosiebestendigheid. Legeringen in deze serie bevatten silicium en magnesium om magnesiumsilicide in de legering te vormen. Extrusieproducten uit de 6xxx-serie zijn de eerste keuze voor architectonische en structurele toepassingen. Legering 6061 is de meest gebruikte legering in deze serie en wordt vaak gebruikt in vrachtwagen- en scheepsframes. Daarnaast zijn sommige telefoonhoesjes gemaakt van legering uit de 6xxx-serie.
7xxx-serie
Zink is het belangrijkste legeringsmiddel voor deze serie. Wanneer magnesium in een kleinere hoeveelheid wordt toegevoegd, ontstaat een warmtebehandelbare legering met een zeer hoge sterkte. Andere elementen zoals koper en chroom kunnen ook in kleine hoeveelheden worden toegevoegd. De meest bekende legeringen zijn 7050 en 7075, die veel worden gebruikt in de vliegtuigindustrie.
Niet-warmtebehandelbare legeringen
Niet-warmtebehandelde legeringen worden versterkt door koudvervormen. Koudvervormen vindt plaats tijdens wals- of smeedprocessen en is de handeling waarbij het metaal wordt 'bewerkt' om het sterker te maken. Bijvoorbeeld, wanneer aluminium tot dunnere diktes wordt gewalst, wordt het sterker. Dit komt doordat koudvervormen dislocaties en gaten in de structuur creëert, wat vervolgens de beweging van atomen ten opzichte van elkaar belemmert. Dit verhoogt de sterkte van het metaal. Legeringselementen zoals magnesium versterken dit effect, wat resulteert in een nog hogere sterkte.
3xxx-serie
Mangaan is het belangrijkste legeringselement in deze serie, vaak aangevuld met kleinere hoeveelheden magnesium. Slechts een beperkt percentage mangaan kan echter effectief aan aluminium worden toegevoegd. 3003 is een populaire legering voor algemeen gebruik vanwege de gemiddelde sterkte en goede verwerkbaarheid, en kan worden gebruikt in toepassingen zoals warmtewisselaars en kookgerei. Legering 3004 en de modificaties ervan worden gebruikt in de behuizing van aluminium drankblikjes.
4xxx-serie
Legeringen uit de 4xxx-serie worden gecombineerd met silicium, dat in voldoende hoeveelheden kan worden toegevoegd om het smeltpunt van aluminium te verlagen zonder brosheid te veroorzaken. Hierdoor produceert de 4xxx-serie uitstekende lasdraad- en soldeerlegeringen waar een lager smeltpunt vereist is. Legering 4043 is een van de meest gebruikte toevoeglegeringen voor het lassen van legeringen uit de 6xxx-serie voor structurele en automotive toepassingen.
5xxx-serie
Magnesium is het belangrijkste legeringsmiddel in de 5xxx-serie en een van de meest effectieve en meest gebruikte legeringselementen voor aluminium. Legeringen in deze serie bezitten matige tot hoge sterkte-eigenschappen, evenals goede lasbaarheid en corrosiebestendigheid in maritieme omgevingen. Hierdoor worden aluminium-magnesiumlegeringen veel gebruikt in de bouw, opslagtanks, drukvaten en maritieme toepassingen. Voorbeelden van veelgebruikte legeringstoepassingen zijn: 5052 in elektronica, 5083 in maritieme toepassingen, geanodiseerde 5005-platen voor architectonische toepassingen en 5182 in aluminium deksels voor drankblikjes.
