Aluminium Lexikon – der Werkstoff von A–Z

Webers "Taschenlexikon Aluminium" beinhaltet die wichtigsten Fachbegriffe der Aluminium-Industrie und informiert über Wissenswertes rund um das Thema Aluminium von A wie Alaun bis Z wie Ziehen. Es ist als Einstieg in die Beschäftigung mit dem Werkstoff gedacht.

Elektrotechnik

Freileitungsseile, Stromschienen und Kabel aller Art werden aus "Leiteraluminium" hergestellt. Dieses ist bei zwar geringerer Leitfähigkeit, aber viel niedrigerer Dichte deutlich wirtschaftli­cher als Kupfer.Elektrotechnik und Aluminium sind seit langem miteinander ver­bunden: Voraussetzung für die Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse nach 1886 war die Stromerzeugung in großem Maßstab, und in der Anwendung gab es die erste Freilei­tung aus Aluminium schon 1898 in den USA.

Die Kombination mehrerer Eigenschaften macht das Metall attrak­tiv für die Elektrotechnik: hohe elektrische Leitfähigkeit (mit rund 60 Prozent der von Kupfer die zweitbeste aller Gebrauchsmetalle), geringe Dichte (2,7 gegenüber 8,9 Gramm je Kubikzentimeter von Kupfer), gute Korrosionsbeständigkeit, Nicht-Magnetisierbarkeit und, anders als Kupfer, reiche Vorkommen (Bauxit).

Da auch der Preis für Aluminium deutlich niedriger liegt, ist es für viele elek­trotechnische Anwendungen wirtschaftlich. Je größer die Reinheit eines Metalls und je tiefer die Tempera­tur, desto besser die Leitfähigkeit. Die von Reinaluminium Al 99,5 beträgt bei Raumtemperatur 36x106 Siemens je Meter, die von Reinstaluminium Al 99,9999 liegt bei Raumtemperatur rund zehn Prozent darüber, ist bei -260 °C aber fast 10.000-mal so hoch. Legierungselemente, welche die Leitfähigkeit nur wenig beein­­trächtigen, sind Kupfer, Magnesium, Nickel, Zink und Zinn. Starken Einfluss haben Chrom, Lithium, Mangan, Silizium, Titan und Vanadium, desgleichen Kaltverformung beim Umformen (deren Wirkung auf die Leitfähigkeit jedoch durch eine Wärmebehandlung rückgängig gemacht werden kann).

Leiteraluminium, kurz E-Alu, ist Reinaluminium oder sind nied­rig legierte Aluminiumlegierungen für Anwendungen in der Elek­trotechnik. Nach DIN EN 573-3 dürfen sie nicht mehr als folgende Prozentanteile enthalten: 0,5 Eisen, 0,1 Kupfer, 0,9 Silizium, 0,15 Zink, 0,03 Chrom + Mangan + Titan + Vanadium, je 0,03 sonstige Elemente. Reinaluminium aus der Schmelzflusselektrolyse ver­mag diesen Forderungen meist zu genügen. Wenn nicht, vermin­dert Zugabe von Bor den Gehalt an störenden Metallen durch Aus­scheidung von Metallboriden. Beim niedrig legierten Aluminium, das auch weltweit verwendet wird, ist die Leitfähigkeit nur wenig geringer als die von E-Alu, Festigkeit und Kriechbeständigkeit sind jedoch wesentlich höher. Dies ist wichtig, damit sich Kontakte nicht lockern.

Anwendungen

Beim Fügen von elektrischen Anschlüssen mit Aluminium muss die isolierende Oxidschicht durch Druck oder Hitze beseitigt werden. Geeignet sind Löten, Schrauben und Schweißen, für rasche Verbindungen auch Press- und Quetschanschlüsse. Die wichtigsten Anwendungen von Leiteraluminium (alphabetisch):


  • Drehkondensatoren aus Blechen, Papierkondensatoren aus Folien und Papier, Elektrolytkondensatoren aus Bändern mit künstlich (durch Anodisieren) verstärkter Oxidschicht als Dilektrikum;
  • Elektronik;
  • Elektromotoren mit Wicklungen aus anodisierten Bändern;
  • Hochspannungsleitungen werden seit den 1960er Jahren häufig, heute fast ausschließlich mit Aluminiumseilen oder mit Aluminium-Stahl-Freileitungsseilen gebaut (verzinkte Stahldrähte als Kern nehmen die Zugkräfte auf, die Aluminiumdrähte leiten den Strom);
  • Installationsdrähte in Gebäuden (nicht in Deutschland), Schienenfahrzeugen und Straßenfahrzeugen;
  • Leiter, Mäntel, Abschirmungen und Dampfsperren von Kabeln für Hoch- und Niederspannung, Starkstrom und Fernmeldewesen;
  • Stromschienen für sehr hohe Ströme, als Generatorableitungen, in Galvanotechnik, Schmelzflusselektrolyse und Schaltanlagen, für U-Bahnen und für Starkstromschalter.