Die Aluminiumlegierung 5052 hat einen ganz bestimmten Anwendungsbereich innerhalb der großen Familie der knetbaren Aluminiumlegierungen. Als führendes Mitglied der 5xxx-Reihe (Al-Mg) handelt es sich um eine Legierung, die nicht wärmebehandelt werden kann. Stattdessen bezieht sie ihre Festigkeit aus der Festlösungsverfestigung und der Kaltverfestigung. Diese metallurgische Grundlage bestimmt das Verhalten der Legierung während der Verarbeitung. Sie erklärt auch, warum sie in der modernen Fertigung nach wie vor weit verbreitet ist, obwohl festere Alternativen zur Verfügung stehen.
5052 ist nach wie vor beliebt, da es über eine "Dreifachkombination" von Eigenschaften verfügt, die es so hervorragend machen: Es ist korrosionsbeständig, lässt sich leicht formen und kann zuverlässig geschweißt werden. An Orten, an denen Feuchtigkeit, Salznebel oder Industriechemikalien auftreten, schneidet 5052 stets besser ab als herkömmliche wärmebehandelbare Legierungen. Da es Magnesium enthält, korrodiert es in Wasser und Luft weniger leicht. Das macht es zu einer beliebten Wahl für "marinetaugliches" Aluminium bei Gehäusen, Kraftstofftanks und Transportteilen.
Für Ingenieure und Konstrukteure liegt der Wert von Aluminium 5052 nicht in seiner extremen statischen Festigkeit, sondern darin, wie einfach es sich verarbeiten lässt und wie gut es sich in unterschiedlichen Umgebungen bewährt. 5052 ist in der praktischen Fertigung, bei der Blechbiegung, komplexe Umformung und Kostenkontrolle zusammenkommen, zuverlässiger als stärkere, sprödere Legierungen. Dieser Leitfaden bietet eine umfassende technische Analyse von Aluminium 5052, einschließlich seiner Zusammensetzung, mechanischen Grenzwerte, Verarbeitungseigenschaften und eines Vergleichs mit anderen gängigen Legierungen.
Was ist die Aluminiumlegierung 5052? Einordnung hinsichtlich der Zusammensetzung und der Legierungsreihe
Die Aluminiumlegierung 5052 ist eine Art von Knetaluminium mit hohem Magnesiumgehalt. Sie gehört zur 5xxx-Reihe. Sie lässt sich nicht wärmebehandeln, was ihr wichtigstes Merkmal ist. Die mechanischen Eigenschaften von 5052 beruhen ausschließlich auf der Festigkeitssteigerung durch Feststofflösung und kontrollierter Verformungshärtung (Kaltverformung). Dies unterscheidet sie von der 6xxx-Reihe, die durch Alterung härter wird, und der 7xxx-Reihe, in der Zink zum Einsatz kommt.
Aluminiumlegierungen der 5xxx-Reihe: So sortieren Sie das Material
Magnesium (Mg) ist das wichtigste Legierungselement der 5xxx-Reihe. Diese Reihe zeichnet sich durch hohe bis sehr hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und gute Schweißbarkeit aus.
Um zu verstehen, wo sich 5052 im Gesamtkontext von Aluminium einordnet, bedenken Sie Folgendes:
Tabelle 1: Klassifizierung der Aluminiumlegierungsreihen
| Legierungsserie | Hauptelement | Wie es stärker wird | Worauf sich Ingenieure in der Regel konzentrieren |
| 3xxx (z. B. 3003) | Mangan (Mn) | Feste Lösung | Blech, das schwach, leicht formbar und nicht besonders fest ist. |
| 5xxx (z. B. 5052) | Magnesium (Mg) | Mischkristall plus Kaltverfestigung | Rostbeständig, schweißbar und vielseitig formbar. |
| 6xxx (z. B. 6061) | Mg + Si | Kann wärmebehandelt werden (Ausscheidungshärtung) | Profilteile, bearbeitete Teile und stabile Rahmen. |
In diesem Zusammenhang ist 5052 die beste Legierung für die Fertigung von Bauteilen. Sie schließt die Lücke zwischen der schwachen Legierung 3003 und der starken Legierung 6061. Sie verfügt über ausreichende Festigkeit für halbstrukturelle Anwendungen, ist aber dennoch flexibel genug für komplexe Blechbearbeitungen.
Was Magnesium und Chrom bewirken
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Magnesium (Mg): Das Wichtigste, was für die Festigkeit sorgt. Wenn sich Magnesiumatome in das Aluminiumgitter einlagern, verändern sie dessen Struktur so, dass sich Versetzungen nur noch schwer bewegen können (was das Metall fester macht), ohne es dabei zu spröde zu machen. Außerdem bildet sich eine feste Oxidschicht, die vor Korrosion durch Salzwasser schützt.
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Chrom (Cr): Wird in geringen Mengen zugesetzt, um die Anordnung der Kristalle zu steuern. Chrom verhindert das Wachstum der Körner während des Erhitzens und Glühens, wodurch das Material zäher wird und weniger anfällig für Spannungskorrosion (SCC) ist.
Die chemische Zusammensetzung von Aluminium 5052 und ihre Auswirkungen auf den Maschinenbau
Die spezifische chemische Zusammensetzung des Aluminiumtyps 5052 bestimmt, wie gut er sich eignet. Es ist sehr wichtig, dass er kein Kupfer enthält, da Kupfer die Korrosionsbeständigkeit erheblich beeinträchtigt.
Tabelle 2: Typische chemische Zusammensetzung (Gew.-% %)
| Element | Mindestens % | Maximal % | Hauptfunktion im Ingenieurwesen |
| Magnesium (Mg) | 2.2 | 2.8 | Ein wichtiger Verstärker, der Materialien widerstandsfähiger gegen Korrosion im Meer macht. |
| Chrom (Cr) | 0.15 | 0.35 | steuert die Kornstruktur und verbessert die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion. |
| Silizium (Si) | – | 0.25 | eine Verunreinigung, deren Gehalt gering gehalten wird, damit sich das Material gut verarbeiten lässt. |
| Eisen (Fe) | – | 0.40% | Verunreinigung (wird niedrig gehalten, um ein Zerbrechen zu verhindern). |
| Kupfer (Cu) | – | 0.1 | Er wurde sehr niedrig gehalten, um galvanische Korrosion zu verhindern. |
| Aluminium (Al) | Bilanz | Basis-Matrix. |
Technischer Einblick: Die Zusammensetzung macht 5052 zu dem, was es ist: Es lässt sich nicht auf T6-Niveau erwärmen. Ingenieure, die Werkstoffe mit sehr hoher Festigkeit benötigen, müssen sich anderweitig umsehen, doch die chemische Zusammensetzung von 5052 ist ideal für alle, die Werkstoffe benötigen, die Umformvorgängen und Salzwasser standhalten.
Physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 5052
Die Temperierung, also der Grad der Kaltverformung, bestimmt die mechanischen Eigenschaften von 5052, da dieses Material nicht wärmebehandelt werden kann. Um die richtige Blechdicke und die richtigen Biegeradien auszuwählen, müssen Sie den Unterschied zwischen dem geglühten (O) und dem gehärteten (H) Zustand kennen.
Mechanische Eigenschaften je nach Temperierung
Die gängigsten Zustände für 5052 sind O (geglüht) und H32 (stabilisiert).
Tabelle 3: Vergleich der mechanischen Eigenschaften
| Eigentum | 5052-O (geglüht) | 5052-H32 (1/4 hart) | 5052-H34 (1/2 hart) | Ingenieurwesen verstehen |
| Endzugfestigkeit | ~195 MPa (28 ksi) | ~230 MPa (33 ksi) | ~260 MPa (38 ksi) | Kaltumformung macht Dinge fester. |
| Ertragsstärke | ~90 MPa (13 ksi) | ~195 MPa (28 ksi) | ~215 MPa (31 ksi) | H32 weist die doppelte Streckgrenze wie die Güte „O“ auf. |
| Dehnen | 25–30% | 12–18% | 10–14% | Ein höherer Härtegrad macht das Material weniger flexibel und lässt es sich leichter formen. |
| Ermüdungsfestigkeit* | ~110 MPa | ~115 MPa | ~120 MPa | Im Vergleich zu 6061 weist es eine hervorragende Ermüdungsfestigkeit auf. |
*Kraft gegen Ermüdung bei 5 × 10⁸ Zyklen.
Physische Merkmale
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Die Dichte: 2,68 g/cm³ (weniger dicht als 6061, was bedeutet, dass dünne Bleche im Verhältnis zu ihrem Gewicht etwas fester sind).
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Elastizitätsmodul: 70,3 GPa (das ist bei Aluminium normal; die Steifigkeit hängt von der Form ab, nicht vom Material).
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Wärmeleitfähigkeit: ~138 W/m·K (Dies eignet sich gut für Elektronikgehäuse, bei denen Wärme abgeführt werden muss).
Die "Workhorse"-Härte des Aluminiums 5052-H32
Aluminium 5052-H32 ist von allen verschiedenen Sorten die am häufigsten verwendete Güteklasse für die Herstellung von Blechen. Warum ist gerade diese Güteklasse so verbreitet?
Was bedeutet "H32"?
Die Bezeichnung „H3x“ steht für einen bestimmten Prozess:
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dehnungsgehärtet (H): Das Metall wird kaltgewalzt, um es fester zu machen.
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Stabilisiert (3): Zur Stabilisierung der mechanischen Eigenschaften wird eine Niedertemperatur-Wärmebehandlung durchgeführt, da Magnesiumlegierungen bei Raumtemperatur im Laufe der Zeit eine "Auslagerungserweichung" erfahren können.
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1/4 Schwer (2): Der Härtegrad beträgt ein Viertel des maximalen Härtegrads.
Warum H32 der optimale Kompromiss im Ingenieurwesen ist
5052-H32 bietet Konstrukteuren und Verarbeitern den größten Verarbeitungsspielraum:
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Es ist wesentlich widerstandsfähiger als die weiche "O"-Härte, wodurch es vor Beulen und Verformungen geschützt ist.
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Es verfügt noch über genügend Duktilität, um sich um 90° zu biegen und enge Radien zu bilden, ohne zu brechen.
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Es bildet eine stabile, ebene Oberfläche, die sich beim Schneiden oder Stanzen mit einem Laser nicht so leicht verzieht.
Vollhartgedämpfte Stähle (wie H38) sind oft zu spröde für die Herstellung komplexer Formen, und die Härtestufe O ist für Tragplatten zu weich. H32 ist der beste Mittelweg.
Eigenschaften hinsichtlich Formbarkeit und Fertigung
Das Beste an der Aluminiumlegierung 5052 ist, wie gut sie sich für die Blechbearbeitung eignet. Manche sagen, sie sei die am besten verformbare der mittelfesten Legierungen.
Leistung beim Kaltumformen
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Biegen: 5052 eignet sich für enge Biegeradien. Bei 5052-H32 ist ein Biegeradius von 1t bis 1,5t (wobei t = Materialdicke) in der Regel sicher, um 90°-Biegungen ohne Bruch zu erzielen.
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Zeichnung: Die geglühte (O) Ausführung eignet sich hervorragend für Tiefzieharbeiten wie die Herstellung von Kraftstofftanks oder Kochgeschirr, da sich das Material dabei gleichmäßig verformen lässt, ohne zu reißen.
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Rückfederung: Nach dem Biegen zeigt 5052, wie alle kaltverfestigten Legierungen, eine Rückfederung (elastische Rückstellung). Um den gewünschten Endwinkel zu erzielen, müssen Werkzeugkonstrukteure das Werkzeug etwas stärker biegen.
Wie einfach die Bearbeitung ist
5052 lässt sich zwar bearbeiten, aber die meisten halten das für angemessen.
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Das Problem: Es ist weicher und zähflüssiger als 6061 oder 7075. Dabei entstehen oft lange, fadenförmige Späne, die sich um Werkzeuge wickeln können.
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Lösung: Um eine Spanansammlung an der Schneide (BUE) zu verhindern, sollten Sie scharfe Werkzeuge, hohe Spindeldrehzahlen, große Spanwinkel und ein aggressives Kühlmittel verwenden. 6061 eignet sich besser für komplexe, im CNC-Verfahren bearbeitete Teile; dieser Werkstoff wird jedoch selten verwendet.
Der Vorteil von "Marine Grade": Korrosionsbeständigkeit
Aluminium 5052 unterscheidet sich in puncto Korrosionsbeständigkeit deutlich von den Sorten 6061 und 2024. Es wird oft – ebenso wie die Sorten 5083 und 5086 – als "Marine-Legierung" bezeichnet.
Wie gut funktioniert es unter schwierigen Bedingungen?
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Salzwasser: Magnesiumlegierungen sind gegenüber Lochfraßkorrosion in Salzwasser wesentlich widerstandsfähiger als kupferhaltige (2xxx) oder Magnesium-Silizium-Legierungen (6xxx).
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In der Luft: Es behält seinen Glanz und weist auch in industriellen Umgebungen oder im Außenbereich kaum Korrosionsspuren auf.
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Chemikalien: Es zersetzt sich nicht leicht, wenn es mit organischen Chemikalien und Lebensmittelsäuren in Kontakt kommt.
Daher ist 5052 die beste Wahl für Bootsrümpfe, Stege, Schiffsbeschläge und elektrische Gehäuse im Außenbereich. Im Gegensatz zu 6061, das lackiert oder eloxiert werden muss, um im Meer lange zu halten, kann 5052 oft unbehandelt oder mit einer einfachen Konversionsbeschichtung belassen werden.
Fügen und Schweißen
5052 ist eine hervorragende Wahl für Teile, die miteinander verschweißt werden müssen.
WIG-/MIG-Lichtbogenschweißen
Man sagt, dass sich 5052 sehr gut schweißen lässt.
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Rissbeständigkeit: 5052 neigt beim Erstarren weniger zu Rissen als 6061, das bei unsachgemäßer Handhabung eher Risse bildet.
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Erhalt der Festigkeit: Durch das Schweißen wird der T6-Zustand in der Wärmeeinflusszone (HAZ) von 6061 (wärmebehandelbar) zerstört, was zu einer Verringerung der Festigkeit um bis zu 40–50% führen kann. Durch das Schweißen wird 5052 (nicht wärmebehandelbar) schwächer, da es in den geglühten (O) Zustand übergeht; die Veränderung ist jedoch nicht so groß, und die Verbindung bleibt zäh und duktil.
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Füllstoff Metall: In der Regel wird mit einem 5356-Schweißdraht geschweißt. Dieser passt gut zur Farbe und Festigkeit des Grundmetalls.
Ein Leitfaden zur Auswahl von 5052 und anderen Aluminiumlegierungen
Bevor man eine Entscheidung trifft, sollte man die Vor- und Nachteile der einzelnen Legierungen kennen. Hier sehen Sie, wie sich 5052 im Vergleich zu seinen wichtigsten Konkurrenten schlägt.
Aluminium 5052 im Vergleich zu 6061
Dies ist der häufigste Vergleich im Bereich des Industriedesigns.
Tabelle 4: Eine Übersicht zum Vergleich von 5052 und 6061
| Funktion | 5052 (H32) | 6061 (T6) | Logik wählen |
| Umformbarkeit | Ausgezeichnet | Befriedigend/Gut | Verwenden Sie 5052 für komplizierte Blechbiegungen. |
| Stärke | Mäßig | Hoch | Verwenden Sie 6061 für Träger und Rahmen, die Tragwerke stützen. |
| Bearbeitbarkeit | Fair (Gummibonbons) | Großartig | Verwenden Sie 6061 für Teile, die nach dem CNC-Verfahren bearbeitet wurden. |
| Schweißeignung | Gut | Gut | 5052 lässt sich leichter schweißen, ohne dass es bricht. |
| Korrosion | Sehr gut (Marine) | Sehr gut | 5052 eignet sich besser für den Einsatz in Salzwasser. |
| Preis | Ein bisschen tiefer | Mäßig | 5052 ist bei Blechen in der Regel günstiger. |
Die Lösung besteht darin, 5052 für Tanks, Blechbearbeitung und Gehäuse zu verwenden. Für bearbeitete Teile, Tragwerke und Strangpressprofile sollten Sie 6061 wählen.
Aluminium 5052 im Vergleich zu 3003
3003 ist eine Manganlegierung. Sie ist weicher, weniger fest (etwa 20% weniger fest) und kostengünstiger als 5052.
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Verwenden Sie 3003 für einfache Biegearbeiten, Allzweckbleche und Kochutensilien.
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Verwenden Sie 5052, wenn Sie eine höhere Festigkeit und eine bessere Korrosionsbeständigkeit benötigen, insbesondere in maritimen Umgebungen.
5052 Aluminium in der Industrie
5052 wird in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, da es so vielseitig ist.
1. Die Schifffahrtsindustrie
5052 ist der Standard, da dieser Stahl bei Kontakt mit Salzwasser nicht rostet.
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Rümpfe und Pontons für kleine Boote.
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Tanks für Schiffskraftstoff.
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Schränke und Konsolen auf Schiffen.
2. Autos und Verkehr
Es eignet sich perfekt für: weil es sowohl stabil als auch leicht formbar ist.
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Tanks für Kraftstoff und Luft in Lastkraftwagen.
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Verkleidungen für Busse und Lkw.
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Verkehrszeichen und Beschläge (weil sie nicht rosten).
3. Elektronik und Gehäuse
5052 eignet sich besser als 6061 für Blechgehäuse in der Elektronikindustrie, weil:
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Es lässt sich um enge Ecken biegen, ohne zu brechen, was bei kleinen Konstruktionen wichtig ist.
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Da es eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann Wärme leicht entweichen.
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Es kann eloxiert oder chromatiert werden, um es zu schützen und zu erden.
4. Gebäude und Dinge, die Menschen kaufen
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Küchenschränke und Küchengeräte (hochwertige Verarbeitung, lebensmittelecht).
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Fassaden und Verkleidungen für Gebäude.
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Lüfterflügel und Laufräder.
Zusammenfassung der Technikstunden
Die Aluminiumlegierung 5052 ist die in der Fertigung am häufigsten verwendete Blechsorte. Sie verfügt zwar nicht über die strukturelle Bekanntheit der 6061 oder die Tradition in der Luft- und Raumfahrt der 7075, bietet jedoch eine gute Kombination von Eigenschaften, die sie für alltägliche Fertigungsaufgaben wesentlich geeigneter macht.
Wichtige Erkenntnisse aus der Technik:
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Für allgemeine Blechbearbeitungen verwenden Sie 5052-H32. Das ist die beste Balance zwischen Stärke und Flexibilität.
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Verwenden Sie es gegen Korrosion. 5052 eignet sich besser als 6061 für den Einsatz im maritimen Bereich oder im Freien, und in vielen Fällen muss es nicht sofort lackiert werden.
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Sorgen Sie dafür, dass es geformt und nicht bearbeitet werden kann. Wechseln Sie zu 6061, wenn Ihr Bauteil aufwendige CNC-Fräsarbeiten erfordert. 5052 ist die beste Wahl, wenn Ihr Bauteil gebogen, gefalzt und geschweißt werden muss.
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Schweißen Sie mit Zuversicht. 5052 lässt sich leicht mit WIG oder MIG schweißen, und die Schweißnaht bleibt flexibel.
Hersteller können die Ausschussquoten (aufgrund von Rissbildung) senken, die Lebensdauer ihrer Produkte (durch Korrosionsbeständigkeit) verlängern und ihre Produktionskosten senken, indem sie Werkstoffe wählen, die diesen technischen Erkenntnissen entsprechen.
FAQ
F: Rostet Aluminium der Sorte 5052?
A: Nein, Aluminium rostet nicht – Rost ist nämlich Eisenoxid. Aber es kann, genau wie alle Metalle, korrodieren. Die Legierung 5052 ist sehr korrosionsbeständig, da sie eine stabile Oxidschicht bildet, die sie besser vor Salzwasser und rauen Umgebungsbedingungen schützt als die meisten anderen Legierungen.
F: Ist es möglich, 5052-Aluminium einer Wärmebehandlung zu unterziehen?
A: Nr. 5052 ist eine Legierung, die nicht wärmebehandelt werden kann. Man kann sie nicht durch Erhitzen und anschließendes schnelles Abkühlen härter machen, wie es bei 6061 der Fall ist. Sie wird nur härter, wenn man sie im kalten Zustand bearbeitet (Kaltverfestigung). Durch Erhitzen wird sie weicher.
F: Lässt sich 5052-Aluminium leicht biegen?
A: Ja, es ist eines der besten Metalle zum Biegen. Mit der H32-Härte lässt sich das Metall in der Regel ohne Rissbildung in einem Radius von 1 t bis 1,5 t biegen. Damit eignet es sich besser als 6061-T6 für Blechteile.
F: Lässt sich Aluminium der Sorte 5052 eloxieren?
A: Ja. 5052 lässt sich sowohl mit Typ-II- (Schwefelsäure-) als auch mit Typ-III- (Hart-)Anodisierung sehr gut eloxieren. Es bietet einen hervorragenden Schutz vor Rost. Aufgrund des Magnesiumgehalts kann die eloxierte Oberfläche jedoch im Vergleich zum klaren Silber von 6061 etwas gelblich erscheinen. Dies könnte die Farbanpassung bei Zierteilen erschweren.
F: Welche Art von Schweißdraht sollte ich zum Schweißen von 5052 verwenden?
A: 5356 ist der am häufigsten verwendete Schweißzusatzstab zum Schweißen von 5052 mit sich selbst oder mit 6061. Er weist eine gute Farbanpassung und Festigkeitsanpassung für die Eloxierung auf.
