DE1033912B

DE1033912B - Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallhalbzeug, das fuer eine chemische oder elektrolytische Oberflaechenbehandlung geeignet ist

Info

Publication number: DE1033912B
Application number: DEV4552A
Authority: DE
Inventors: Adolf Teubler
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1952-04-26
Filing date: 1952-04-26
Publication date: 1958-07-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallhalbzeug, das für eine chemische oder elektrolytische Oberflächenbehandlung geeignet ist Werkstoffe, die anodisch oxydiert oder sonst chemischen Oberflächenbehandlungen zu Dekorationszwecken unterworfen werden sollen, müssen ganz bestimmten Anforderungen hinsichtlich ihres Gefügeaufbaus genügen. Immer dann, wenn sie in ihrem Gefüge verschiedene Phasen enthalten (und dies ist praktisch bei allen Legierungen technischer Reinheit der Fall), können unerwünschte Schlieren, Maserungen usw. auf der behandelten Oberfläche auftreten, wenn im Aluminiumkristall eingebettete, aus intermetallischen Verbindungen oder reinen Legierungselementen bestehende Phasen nicht gleichmäßig im Werkstoff verteilt sind. Diese gleichmäßige Verteilung ist aber nun in den meisten Fällen nur sehr schwer zu erreichen. Bei den üblichen Gießverfahren sammeln sich die im Aluminium eingeschlossenen Legierungsphasen im allgemeinen in der Restschmelze an; im Gußblock liegen sie daher gehäuft an den zuletzt erstarrten Bereichen (Zellen- und Korngrenzen) und ergeben aus diesem Grunde an Schnittflächen eine meist sehr scharf ausgeprägte Abzeichnung des Gußgefüges. Es ist bekannt, daß auch trotz weitgehender Durchknetung, beispielsweise beim Abwalzen, diese Abzeichnung des Gußgefüges noch auf der Blechoberfläche zutage tritt. Die sehr unerwünschte sogenannte Papierfaserstruktur anodisch oxydierter Bleche ist nichts anderes als die durch die anodische Behandlung sichtbar gemachte Gefügeabzeichnung des Gußkornes.
Es ist auf verschiedenen Wegen versucht worden, Bleche herzustellen, deren Oberfläche strukturfrei chemisch oder anodisch behandelt werden kann. Beispielsweise hat man gehofft, durch eine Homogenisierungsbehandlung bei üblichen Homogenisierungstemperaturen die Phasen im Aluminiumkristall in Lösung zu bringen, welche die Gefügeabzeichnung bewirken. Bei den für die anodische Oxydation in erster Linie verwendeten Aluminium-Magnesium-Legierungen wendet man mit Rücksicht auf die Gefahr des Herausbrennens des Magnesiums Temperaturen für die Homogenisierungsglühung an, die im allgemeinen 500° C nicht übersteigen. Bei Legierungen mit beispielsweise 3% Magnesium müßte nach dem Zustandsschaubild diese Temperatur ohne weiteres genügen, um ein homogenes Gefüge zu erreichen. Tatsächlich hat sich aber gezeigt, d.aß es auf diese Weise nicht gelingt, Gefügeabzeichnungen beim anodischen Glänzen zu vermeiden. Die Glühdauern, die zu diesem Zweck erforderlich wären, müßten sich über solche Zeiträume erstrecken, die für eine betriebsmäßige Fertigung völlig unmöglich sind.
Es hat sich aber gezeigt, daß in Temperaturbereichen, die weit über der Grenze des Gebiets liegen, das man bisher glaubte, im Hinblick auf mögliche Wärmeschädigun;-en nicht überschreiten zu dürfen, eine völlige Beseitigung der Gefügeabzeichnungen bewirkt werden kann. Es ist dabei notwendig, Glühtemperaturen zu wählen, die zwischen der Solidustemperatur, die dem idealen Gleichgewichtszustand der Legierung entspricht, und einer etwa 60° C tieferen Temperatur liegen. Derartige Glühungen an durchkneteten Halbzeugen durchzuführen, wäre vollkommen unmöglich, da dann die bekannten Wärmeschädigungen, wie Blasen, Ausschwitzungen, unerwünschte Gefügeeinformun.gen usw., auftreten würden. Es war eine unerwartete neue Erkenntnis, daß noch nicht durchknetetes Gußmaterial derartigen Glühungen ohne Wärmeschädigung standhält. Etwaige Ausschwitzungen an der Oberfläche stören in diesem Falle nicht, da die Gußoberfläche vor der spanlosen Verformung, beispielsweise beim Walzen, ohnedies durch spanabhebende Verarbeitung entfernt werden muß. Besonders überraschend ist der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn man berücksichtigt, daß im Gußzustand die durchschnittliche Konzentration der Zusatzelemente keineswegs an allen Stellen vorhanden ist, sondern daß im Gegenteil im Bereich der erstarrten Restschmelze stets die eutektische Konzentration vorliegt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Glühtemperaturen liegen in vielen Fällen weit über der eutektischen Temperatur der betreffenden Systeme, so daß bei der erfindungsgemäßen Glühung das Material zunächst örtlich aufschmilzt.
Während bei Homogenisierungsglühungen, die beispielsweise im Zuge von Aushärtungsbehandlungen vorgenommen werden, der homogene Zustand nach der Glü'hung durch Abschrecken festgehalten werden muß, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichgültig, ob der Werkstoff nach der erfindungsgemäßen Glühbehandlung tatsächlich homogen bleibt oder aber im Zuge langsamer Abkühlung wieder in den heterogenen Zustand übergeführt wird. Es kommt hier lediglich darauf an, daß die Legierungselemente, über das Gesamtvolumen des Werkstoffes gesehen, gleichmäßig verteilt sind. Aus diesem Grunde soll im folgenden die erfindungsgemäße Glühbehandlung Verteilungsglühung genannt werden.
Ein für den Betrieb sehr wesentlicher Nebenerfolg der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung ist die Erhöhung des Verformttngsvermögens, im besonderen bei Warmverformung. Es ist bekannt, daß beispielsweise Aluminium-Magnesium-Legierungen mit Magnesiumgehalten über 4% sich nur schwer oder überhaupt nicht aus dem Gußzustand Warmwalzen lassen. Glüht man derartiges Material in der erfindungsgemäßen Weise, so läßt es sich bedeutend leichter mit weniger Zwischenglühungen und mit wesentlich herabgesetzter Gefahr von Oberflächenrissen Warmwalzen.
Als Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung anodisch zu oxydierenden Materials sei die Arbeitsweise für die Fabrikation von Blechen aus Aluminiumlegierungen mit etwa 3 % Mg beschrieben. Diese Legierung wird in bekannter Art, beispielsweise nach dem Stranggießverfahren, zu Walzbarren vergossen. Nach dem Gießen erfolgt die erfindungsgemäße Verteilungsglühung, für die bei der erwähnten Legierung zweckmäßig Temperaturen von 580 bis 600° C und Glühdauern von 10 bis 30 Stunden angewandt werden. Nach der Verteilungsglühung wird der Barren in beliebiger Weise abgekühlt und in üblicher Art die Oberfläche durch Zerspanung abgetragen. Danach erfolgt das Anwärmen für das Warmwalzen, das bei den auch bisher üblichen Temperaturen unter 500° C durchgeführt wird. Das Warm- und das anschließende Kaltwalzen unterscheidet sich nicht von der gewohnten Arbeitsweise, es ist lediglich festzustellen, daß das so behandelte Material sich mit wesentlich stärkeren Stichen und geringerer Gefahr von Randrissen Warmwalzen läßt, als dies sonst bei dieser Legierung üblich ist. Ein derartig hergestelltes Blech ergibt bei Behandlungen, die auf einem chemischen oder elektrolytischen Angriff beruhen, eine völlig gleichmäßige Oberflächentönung ohne alle Strukturabzeichnung. In gleicher Weise wie bei der hier im Beispiel erwähnten Aluminium-Magnesium-Legierung wirkt das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Aluminiumlegierungen, die durch Wärmebehandlung in einen im wesentlichen homogenen Zustand gebracht werden können. So ist es mit besonderem Vorteil für alle aushärtbaren Legierungen, insbesondere solche der Gattung AI-Mg-Si, AI-Zn-Mg und AI-Cu-Mg, verwendbar. Auch Aluminium technischer Reinheit mit Reinheitsgraden von 99 bis 99,8% stellt eine Legierung dar, in der neben Eisen das Silizium als Hauptverunreinigung vorhanden ist. Der Siliziumanteil kann weitgehend durch die erfindungsgemäße Behandlung ebenfalls in Lösung gebracht werden, so daß auch dieses Aluminium technischer Reinheit praktisch strukturfrei oberflächenbehandelt werden kann, was bei normaler Herstellung im allgemeinen nicht der Fall ist.
Diese Gleichmäßigkeit hat nicht nur Bedeutung für die chemische und anodische Oxidation, sondern auch für chemische oder elektrolytische Glänzbehandlung, Ätzungen usw.

Claims

PATEN TANSPrÜcnE 1. Verfahren zur Herstellung von Halbzeug aus Aluminium technischer Reinheit und Aluminiumknetlegierungen, das bei chemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlungen eine völlig strukturfreie Oberfläche zeigen soll, wobei die Gußstücke vor der Verformung einer Glühbehandlung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbehandlung als VerteilungsgIühung bei Temperaturen zwischen der Solidustemperatur und 60° C darunter vorgenommen wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Herstellung von Knetwerkstoffen aus Aluminium--Magnesium-Legierungen.
3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Herstellung von Knetwerkstoffen aus aushärtbaren Legierungen von Aluminium mit Magnesium und Silizium.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Herstellung von Knetwerkstoffen aus aushärtbaren Legierungen von Aluminium mit Zink und Magnesium.
5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Herstellung von Knetwerkstoffen aus aushärtbaren Legierungen von Aluminium mit Kupfer und Magnesium. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 170 515 _; österreichische Patentschrift Nr. 132 378.