Wat is een aluminiumlegering?
Een aluminiumlegering is een chemische samenstelling waarbij andere elementen aan puur aluminium worden toegevoegd om de eigenschappen ervan te verbeteren, vooral om de sterkte te vergroten. Deze andere elementen omvatten ijzer, silicium, koper, magnesium, mangaan en zink in niveaus die samen wel 15 procent van het gewicht van de legering kunnen uitmaken. Legeringen krijgen een viercijferig nummer toegewezen, 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 corrosieweerstand, uitstekende verwerkbaarheid en een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid. Dit is de reden waarom de 1xxx-serie vaak wordt gebruikt voor transmissie- of elektriciteitsnetlijnen. Veel voorkomende legeringsaanduidingen in deze serie zijn 1350, voor elektrische toepassingen, en 1100, voor voedselverpakkingsschalen.
Warmtebehandelbare legeringen
Sommige legeringen worden versterkt door oplossingswarmtebehandeling en vervolgens afschrikken, of snelle afkoeling. Warmtebehandeling neemt het vaste, gelegeerde metaal en verwarmt het tot een specifiek punt. De legeringselementen, opgeloste stoffen genoemd, zijn homogeen verdeeld, waarbij het aluminium ze in een vaste oplossing brengt. Het metaal wordt vervolgens geblust of snel afgekoeld, waardoor de opgeloste atomen op hun plaats bevriezen. De opgeloste atomen combineren zich vervolgens tot een fijn verdeeld neerslag. Dit gebeurt bij kamertemperatuur, wat natuurlijke veroudering wordt genoemd, of in een oven op lage temperatuur, wat kunstmatige veroudering wordt genoemd.
2xxx-serie
In de 2xxx-serie wordt koper gebruikt als het belangrijkste legeringselement en dit kan aanzienlijk worden versterkt door middel van een warmtebehandeling. Deze legeringen bezitten een goede combinatie van hoge sterkte en taaiheid, maar hebben niet de niveaus van atmosferische corrosieweerstand zoals veel andere aluminiumlegeringen. Daarom worden deze legeringen gewoonlijk geverfd of bekleed voor dergelijke blootstellingen. Ze zijn over het algemeen bekleed met een zeer zuivere legering of een legering uit de 6xxx-serie om corrosie sterk te weerstaan. Legering 2024 misschien wel de meest bekende vliegtuiglegering.
6xxx-serie
De 6xxx-serie is veelzijdig, hittebehandelbaar, zeer vervormbaar, lasbaar en heeft een matig hoge sterkte in combinatie met uitstekende corrosieweerstand. 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 architecturale en structurele toepassingen. Legering 6061 is de meest gebruikte legering in deze serie en wordt vaak gebruikt in vrachtwagen- en scheepsframes. Bovendien zijn sommige telefoonhoesjes gemaakt van een legering uit de 6xxx-serie.
7xxx-serie
Zink is het belangrijkste legeringsmiddel voor deze serie, en als magnesium in een kleinere hoeveelheid wordt toegevoegd, ontstaat er 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 hittebehandelbare legeringen
Niet-hittebehandelde legeringen worden versterkt door middel van koudvervormen. Koud bewerken vindt plaats tijdens wals- of smeedmethoden en is de actie waarbij het metaal wordt "bewerkt" om het sterker te maken. Als aluminium bijvoorbeeld naar dunnere diktes wordt gewalst, wordt het sterker. Dit komt omdat koud bewerken dislocaties en vacatures in de structuur opbouwt, wat vervolgens de beweging van atomen ten opzichte van elkaar remt. 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 met kleinere hoeveelheden magnesium toegevoegd. Er kan echter slechts een beperkt percentage mangaan effectief aan aluminium worden toegevoegd. 3003 is een populaire legering voor algemeen gebruik omdat het een matige sterkte en goede verwerkbaarheid heeft en kan worden gebruikt in toepassingen zoals warmtewisselaars en kookgerei. Legering 3004 en zijn modificaties 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 broosheid te veroorzaken. Hierdoor produceert de 4xxx-serie uitstekende lasdraad en hardsoldeerlegeringen waarbij een lager smeltpunt vereist is. Legering 4043 is een van de meest gebruikte vullegeringen voor het lassen van legeringen uit de 6xxx-serie voor structurele en automobieltoepassingen.
5xxx-serie
Magnesium is het belangrijkste legeringsmiddel in de 5xxx-serie en is 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 weerstand tegen corrosie in het mariene milieu. Hierdoor worden aluminium-magnesiumlegeringen veel gebruikt in de bouw, opslagtanks, drukvaten en maritieme toepassingen. Voorbeelden van veel voorkomende legeringstoepassingen zijn: 5052 in de elektronica, 5083 in maritieme toepassingen, geanodiseerde 5005-platen voor architecturale toepassingen en 5182 maakt het deksel van aluminium drankblikjes.
