Wir begegnen Aluminium tagtäglich in unserem Alltag. Das Metall ist in Konserve- und Getränkedosen, in der Alufolie und auch in Küchengeräten zu finden. Aluminium wirkt durch seine Barrierewirkung besonders, da es so gegen Sauerstoff, Licht sowie weitere Einflüsse und so auch unsere Lebensmittel schützt.
Doch was dieses Metall auch besonders macht, ist sein Schmelzpunkt. Der Schmelzpunkt von reinem Aluminium ist sehr niedrig, doch durch seine besonderen Schutzeigenschaften variiert der Schmelzpunkt von Aluminium. In diesem Beitrag klären wir auf, wo der Schmelzpunkt von Aluminium liegt und wovon dieser abhängt. Schließlich zeigen wir dir auch, wie du durch das Schmelzen und Gießen Aluminium recyclen kannst.
Das Wichtigste in Kürze
- Reines Aluminium hat einen sehr niedrigen Schmelzpunkt. Doch kommt reines Aluminium nur selten vor, wodurch der Schmelzpunkt von unterschiedlichen Faktoren variieren kann.
- Durch natürliche und künstliche Oxidation sowie Legierungspartner verändert sich der Schmelzpunkt von Aluminium. Weitgehend erhöht sich der Schmelzpunkt dabei.
- Es gibt viele verschiedene Legierungspartner von Aluminium, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Dadurch unterscheiden sich nicht nur der Schmelzpunkt, sondern auch ihre Anwendungen.
Aluminium Schmelzpunkt: Was du wissen solltest
Aluminium ist ein Nicht-Eisen-Metall. Neben Sauerstoff (46,6 %) und Silizium (27,7 %) ist es mit 8,1 %, das häufigste vorkommende Metall in der Erdkruste. Es handelt sich hierbei um ein unedles Metall. Das heißt, es kommt fast nur in gebundener Form vor (1, 2).
Aluminium findet seine Verwendung als Konstruktionswerkstoff, in der Verpackungsindustrie in der Elektrotechnik und im Baubereich. Es hat dabei viele Vorteile. Aluminium besitzt ein geringes Gewicht, hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeverhalten im Vergleich zu anderen Metallen.
Der Schmelzpunkt von reinem Aluminium ist sehr niedrig. Dadurch wird eine gute Verwendbarkeit ermöglicht. Des Weiteren ist Aluminium dadurch bestens geeignet für das Recycling von alten Materialien.
Was ist der Schmelzpunkt von Aluminium?
Der Schmelzpunkt umfasst die Temperatur, in der ein Stoff schmilzt. Hierbei wechselt der Stoff seinen sogenannten Aggregatzustand: Der Stoff wechselt von fest zu flüssig. Dieser Punkt ist vom Stoff und vom Druck abhängig.
Der Schmelzpunkt definiert sich also über das Zusammenspiel von der Schmelztemperatur und dem Druck. Der Schmelzpunkt eines Metalls wird beeinflusst von den Kräften zwischen den Molekülen, sprich den intermolekularen Wechselwirkungen (1).
Von was ist der Schmelzpunkt von Aluminium abhängig?
Wie beeinflusst eine natürliche Oxidschicht den Schmelzpunkt von Aluminium?
Diese äußere Oxidschicht verhindert eine Korrosion, d. h. eine Zersetzung durch Sauerstoff. Das Endprodukt einer Korrosion wäre daher der Rost. Die natürliche Oxidschicht haftet bei Aluminium sehr fest. Das Aluminiumprodukt wird hierdurch von weitere Oxidation geschützt (5). Bei einer natürlichen Oxidation liegt der Schmelzpunkt von Aluminium bei 2025 °C (4).
Wie beeinflusst die versiegelnde Oxidschicht den Schmelzpunkt von Aluminium?
Eine Korrosion von Aluminiumprodukte kann auch gezielt umgehen werden. Hierzu muss die Oxidschicht durch Eloxieren oder Oberflächenbehandlungen gefördert werden. Eloxieren beschreibt eine künstlich hergestellte Oxidschicht, welche Aluminiumprodukte vor Wasser schützt (5).
Beim Eloxieren wird das Aluminium im Säurebad behandelt, wobei es dann unter Strom gesetzt wird. Hierdurch entsteht die künstliche Oxidschicht (6). Daher wird oxidiertes Aluminium auch in aggressiven Umgebungen wie im Bad oder in der Küche eingesetzt.
Duschpaneel oder auch Badelampen aus Aluminium sind preiswerte und pflegeleichte Alternativen, die im Bad nicht rosten und nicht feuchtigkeitsanfällig sind. Kaffeemaschinen, Pfannen und Töpfe bestehen zum Teil aus Aluminium, da das Metall in Lebensmitteln keinen Nachgeschmack hinterlässt (7).
Häufig vorkommende Versiegelungen sind das Verchromen, Vergolden und Verkupfern. Diese erhöhen alle den Schmelzpunkt des Aluminiums. Bei einer Oberflächenbehandlung wird das Aluminium veredelt. Durch das Verchromen wird das Aluminiumprodukt in Hochglanz gebracht. Ein Verkupfern von Aluminium senkt unter anderem die elektrische Leitfähigkeit.
Wie beeinflussen Legierungspartner den Schmelzpunkt von Aluminium?
Legierungen beschreiben Stoffgemische bzw. Zusammensetzungen, die meist zwei oder mehrere Metalle beinhalten. Diese Zusammensetzungen weisen gleichzeitig neue Eigenschaften als die reinen Metalle auf. Eine Legierung findet in geringen Mengen auch mit Nichtmetallen wie Silizium, Kohlenstoff und Bor statt (9).
Aluminium liegt größtenteils immer als Legierung vor. Dies ist besonders der Fall, wenn Aluminium als Bauteil oder Werkstück genutzt wird. Durch Legierungen werden unterschiedliche mechanische und physikalische Eigenschaften erzielt. Verschiedene Aluminiumprodukte wie Aluprofile, Drahte, und Stangen und viele weitere Produkte werden somit hergestellt. Ein häufig vorkommendes Aluminiumprodukt ist die Gardinenstange.
Wo liegen die Schmelzpunkte der Legierungspartner?
| Legierungspartner | Schmelzpunkt in Grad/Celsius | Eigenschaften der Legierung |
|---|---|---|
| Magnesium | 639 | Die Festigkeitseigenschaften und Härte von Aluminium wird verbessert. Seewasser- und Alkaliempfindlichkeit wird vermindert (d.h. die Korrosionsbeständigkeit wird verbessert). |
| Silizium | 1410 | Seewasser- und Alkaliempfindlichkeit wird vermindert. Die Schweiß- und Lötbarkeit wird verbessert. |
| Mangan | 1245 | Dehn- und Zugfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit wird erhöht. Beständigkeit gegen hohe Temperaturen wird gefördert. |
| Kupfer | 1083 | Korrosionsbeständigkeit wird gesenkt. Härte und Festigkeit wird erhöht. |
| Zink | 419 | Festigkeit und Härte wird verbessert. Gefahr für Spannungskorrosion wird erhöht. |
| Bronze | 1084 | Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird verbessert. |
Zum Beispiel finden durch seine Härte und Festigkeit Aluminium-Kupfer- und -Zink-Legierungen ihren Nutzen in Raum- und Luftfahrt sowie im Flugzeugbau. Aluminium-Mangan-Legierungen werden für Haushaltswaren wie Kochtöpfe genutzt, da diese hohe Temperaturen aushalten. Aluminiumkoffer, die für ihre Robustheit und beständige Oberfläche bekannt sind, bestehen aus Aluminium-Magnesium-Legierungen (10).
Weitere Aluminiumlegierungen können u. a. aus Stahl, Eisen und Silikat bestehen.
Wo liegt der Siedepunkt von Aluminium?
Der Siedepunkt bei reinem Aluminium liegt bei 2470 °C (1).
Aluminium recyclen: Was du beachten solltest
Das Aluminiumrecycling beschreibt die Wiederverwertung von altem sowie Aluminiumabfällen. Hier wird Aluminium als Sammelbegriff für reines Aluminium sowie seinen Legierungen verstanden.
Für das Recycling wird das Aluminium in seinem entsprechendem Schmelzpunkt geschmolzen. Mögliche Verunreinigungen durch Oxidationen werden hierbei mithilfe von zusätzlichen Stoffen sowie der Atmosphäre des Ofens, indem das Aluminium geschmolzen wird, verhindert (11).
Aluminium schmelzen und gießen
Durch den geringen Schmelzpunkt kann Aluminium auch selber recycelt werden. Dafür muss das Aluminium geschmolzen und gegossen werden. Hierbei müssen einige wichtige Sachen beachtet werden, um eine große Gefahr auszuschließen. Das Aluminium oxidiert beim Schmelzen sofort und durch die zusätzliche Lösung von Wasserstoff kommt es in den meisten Fällen zur Blasenbildung.
Schritte für das Recycling von Aluminium
Hier listen wir dir die Schritte auf, wie du dein Aluminium mit Schaum und Formsand formen kannst. Darüber hinaus bietet sich auch gebrannter Gips an (12).
- Das Aluminium kannst du mit einem Bunsenbrenner oder einem Brennofen schmelzen. Achtung: Die Schmelztemperatur von 660 °C sollte dabei nicht überschritten werden!
- Du kannst das Aluminium in einem Schmelztiegel oder Schöpfkelle schmelzen.
- Wenn das Aluminium vollständig geschmolzen ist, musst du das flüssige Metall so schnell wie möglich in die Form gießen.
- Als Form bieten sich welche aus gebranntem Gips, Formsand oder Schaum bzw. Styropor an. Deinen Formkörper musst du daher aus dem Schaum schnitzen und diesen anschließend in feinkörnigen Formsand legen. Das flüssige Aluminium anschließend in die Form gießen. Durch die hohen Temperaturen verdampft der Schaum und das Aluminium nimmt den bestehenden Hohlraum im Sand ein.
- Anschließend musst du das Aluminium gut auskühlen lassen.
- Wenn es komplett abgekühlt ist, kannst du es aus dem Sand entfernen und das Endprodukt feilen.
Du musst aber beachten, dass es sich bei der Qualität von selbst gegossenem Aluminium nicht um ein hochwertiges oder professionelles Produkt handeln kann. Durch die Luft kann das Aluminium oxidieren und eventuell auch nicht flüssig werden. In den meisten Fällen kommt es auch zur Blasenbildung.
Fazit
Der Schmelzpunkt von reinem Aluminium ist im Gegensatz zu anderen Metallen sehr niedrig. Daher bietet es sich auch an, Aluminium selber zu schmelzen und gießen. Doch liegt reines Aluminium selten vor. Durch natürliche und künstliche Oxidation erhöht sich der Schmelzpunkt um fast das Dreifache.
Des Weiteren wird der Schmelzpunkt von den Legierungspartnern des Aluminiums beeinflusst. Diese können den Schmelzpunkt senken oder erhöhen. Wie wir aufgelistet haben, erfüllen diese Legierungen verschiedene Eigenschaften, die in unterschiedlichen Bereichen in den Einsatz kommen. Mit Beispielen haben wir auch aufgeführt, wie diese verschiedene Arten von Aluminium in unserem Alltag vorkommen.
Die Korrosionsbeständigkeit ermöglicht das alltägliche Nutzen von Aluminiumprodukten, vor allem in der Küche und in Kontakt mit Lebensmitteln. Des Weiteren wird Aluminium auch recycelt, was durch seinen niedrigen Schmelzpunkt auch selber möglich ist. Hierbei müssen einige Schritte beachtet werden, die wir auch aufgelistet haben. Durch das Recycling von Aluminium wird zusätzlich Energie gespart und der Umwelt geholfen.
(Bildnachweise: stoker20/123rf)
Einzelnachweise (12)
1.
Chemie.de: Aluminium.
Quelle
2.
Statista.de: Verteilung der häufigsten Elemente in der Erdkruste. Dezember 2000.
Quelle
3.
Kovinc.de: Materialeigenschaften und Verwendung von Aluminium.
Quelle
4.
Hausjournal.net: Aluminium hat einen niedrigen Schmelzpunkt.
Quelle
5.
Gleich.de: Aluminium rostet nicht - oder?
Quelle
6.
Aluservice.de: Was ist eloxieren?
Quelle
7.
Gasparini.de: Aluminium und seine Legierungen. Viele Gruppen für jeden Zweck. November 2016.
Quelle
8.
Chemie.de: Aluminiumlegierungen.
Quelle
9.
Maschinenbau-Wissen.de: Aluminiumlegierungen.
Quelle
10.
Aluservice.de: Welche Aluminiumlegierungen gibt es?
Quelle
11.
Aluinfo.de: Recycling. Zunehmendes Recycling von Aluminium.
Quelle
12.
Hausjornal.net: Aluminium ganz einfach schmelzen.
Quelle
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