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.

Oxidschicht

Infolge der ausgeprägten Aluminiumeigenschaft, sich mit Sau­erstoff zu verbinden beziehungsweise zu oxidieren, überziehen sich blanke Oberflächen von Aluminium und seinen Legierungen an der Luft und im Wasser spontan mit einer dichten Schicht von Aluminiumoxiden. Im Gegensatz zu anderen Metalloxiden, zum Beispiel Rost beziehungsweise Eisenoxid auf Eisen, haftet diese natürliche Oxidschicht sehr fest. Sie schützt das darunter liegende Aluminium vor weiterer Oxidation und macht es gegenüber Witte­rungseinflüssen weitgehend korrosionsbeständig. Die natürliche Oxidschicht ist beständig im Bereich von pH 4,5 und 8,5. Der saure beziehungsweise alkalische Angriff außerhalb dieses Bereiches richtet sich nach der Stärke der Säure beziehungsweise Lauge und der Einwirkungszeit. Wird sie mechanisch verletzt oder durch Beizen zerstört, bildet sie sich sofort von neuem. Je nach Feuch­tigkeitsgehalt der Luft und Zusammensetzung des Wassers unter­scheidet sich die Oxidschicht in Aufbau und Dicke:

  • An trockener Luft und bei normalen Temperaturen wächst eine Oxidschicht von Aluminiumoxid innerhalb weniger Minuten bis zu einigen Millionstelmillimetern Dicke und im Laufe der folgenden Tage bis zum doppelten und dreifachen Wert. Mit steigender Temperatur nehmen Wachstumsgeschwindigkeit und Dicke zu. Oberhalb etwa 500 °C ist die Oxidschicht kristallin (das Aluminiumoxid formt Kristalle), darunter nicht-kristallin bzw. amorph (gestaltlos, vom griechischen morphe, Gestalt, und a-, nicht). Die kristalline Form hemmt das weitere Wachstum stärker als die amorphe.
  • An feuchter Luft (z.B. an Aluminiumteilen im Hochbau, die der Witterung ausgesetzt sind), wird die Oxidschicht bis zu einem Tausendstelmillimeter dick, wesentlich mehr als an trockener Luft. Auch besteht sie hier aus zwei Schichten: Auf dem Aluminium wächst eine nahezu porenfreie Grund- oder Sperrschicht aus amorphem Aluminiumoxid, darüber eine poröse Deckschicht, die neben Aluminiumoxid auch Aluminium-Trihydroxid (wasserhaltiges Aluminiumoxid) enthält und durch Einlagerung von Schmutz und Staub eine graue Färbung annehmen kann. Die Deckschicht schützt Reinaluminium, Reinstaluminium und kupferarme Legierungen selbst in aggressiver Industrieluft vor Korrosion. Bei hoher Luftfeuchtigkeit und starken Temperaturwechseln kann es vorkommen, dass auf der Deckschicht saure (z.B. schwefeldioxidhaltige) Schwitzwassertröpfchen kondensieren; bei längerer Verweildauer vermögen sie punktweise erst die Oxidschicht und dann das Aluminium aufzulösen, wobei sich weißliche Ausblühungen bilden.
  • In Natur- oder Leitungswasser formt sich eine zweilagige Oxidschicht wie an feuchter Luft. Enthält das Wasser aggressive Chemikalien (z.B. Chlorverbindungen) oder Schwermetalle, ist Lochkorrosion möglich: Kupferionen z.B. dringen durch Poren bis zur Aluminiumoberfläche ein und bilden mit ihr ein galvanisches, das Aluminium auflösendes Element.


Die Oxidschicht bietet also nicht in allen Fällen Schutz vor Korrosion. Oxidschicht und Schutzwirkung lassen sich jedoch durch Einwirken von kochendem Wasser oder heißem Dampf verstärken. Über der Sperrschicht bildet sich dabei innerhalb von Minuten eine bis zu zwei Tausendstelmillimeter dicke Deckschicht aus Aluminium-Monohydrat ("Böhmit"). Sie ist farblos bis milchig und schützt z.B. gegen Frucht- und Milchsäure, genutzt in Lebensmittelverpackungen. Künstliche, noch korrosionsbeständigere Oxidschichten werden durch Anodisieren erzeugt.