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22.11.2017 : 21:22 : +0100

Oxidschicht

Aluminium bildet an Atmosphäre sofort eine Oxidschicht im Wesentlichen aus amorphem Al2O3. Sie besteht aus zwei übereinander liegenden Teilschichten und zwar

  • einer nahezu porenfreien Grund- oder Sperrschicht aus amorphem Aluminiumoxid und
  • einer porösen wasserhaltigen Deckschicht mit geringen kristallinen Anteilen an Al-Hydroxiden und Bayerit.

Die Dicke der Oxidschicht nimmt mit Zeit, Temperatur und Sauerstoffangebot zu. Obwohl die Oxidschicht sehr dicht ist, einen Schmelzpunkt von ca. 2.300° Celsius aufweist und die Aluminiumoberfläche vor weiterer Korrosion schützt, kann diese auch porös sein und Feuchtigkeit aufnehmen.

Der Oberflächenzustand von Aluminium beeinflusst beim MIG und WIG-Schweißen

  • die Lichtbogenstabilität (für einen stabilen Lichtbogen ist das Vorhandensein von Al-Oxid notwendig)
  • die Geometrie des Lichtbogenbrennflecks
  • den Spannungsabfall im Lichtbogen und damit die Lichtbogenlänge
  • die Schweißnahtgeometrie
  • die Schweißnahtgüte
  • die Reproduzierbarkeit des Prozesses speziell beim mechanisierten Schweißen

Da die Ausbildung der Oxidschicht aufgrund der extrem geringen Dicken im Nanometerbereich in der Praxis derzeit kaum messbar ist bleibt oft nur die Möglichkeit durch chemische Methoden (Beizen) die Oxidschicht vollständig zu entfernen und durch Lagerung unter definierten Umgebungs- und Zeitbedingungen beim nachfolgenden Schweißen eine definierte Schichtdicke zu erzielen.

Bemerkenswert ist ferner, dass die Dichte des Aluminiumoxids im Vergleich zum Metall höher ist. Bei Eisen haben die Oxide ein geringeres Gewicht als das Metall und schwimmen deshalb beim Schmelzschweißen auf der Oberfläche. Bei Aluminium sinken die Oxide im Schmelzbad nach unten und können Oxideinschlüsse verursachen.

Aufbau der Oxidschicht
Aufbau der Oxidschicht