DE1260708B - Verfahren zur Herstellung eines Stahl-Aluminium-Verbundwerkstoffes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2-19/00

Nummer: 1260 708

Aktenzeichen: M 63959 VI a/31 b2

Anmeldetag: 28. Januar 1965

Auslegetag: 8. Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Stahl-Aluminium-Verbundwerkstoffes, wobei mit Aluminium walzplattiertes Stahlblech als Ausgangsmaterial eingesetzt und hieran der Aluminiumanguß vorgenommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung zur Herstellung von Gegenständen aus Stahl-Aluminium-Verbundwerkstoff, die z. B. wegen ihrer Formgestaltung im Aluminiumangußverfahren nicht oder nur sehr schwierig gehandhabt werden konnten, wie Edelstahlkochgeräte mit Aluminiumbodenverstärkung, ferner zur wirtschaftlicheren Herstellung von Stahl - Aluminium - Verbundgegenständen einfacher Formgestaltung, wie Bügeleisensohlen.

Es ist bekannt, Deckschichten aus Aluminium auf Stahl zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften anzubringen. Hierzu eignen sich unter anderem die bekannten Verfahren des Aufdampfens, Spritzens, Tauchens oder Walzplattierens von Aluminium.

Ferner ist es bekannt, mit Aluminium plattierte so Stahlbleche zu alitieren und anschließend mit einer Aluminiumschicht überzuplattieren. Nach einem weiteren bekannten Vorschlag zur Herstellung von Stahl-Aluminium-Verbundguß, wird eine Tauchbehandlung zur Erzeugung einer Aluminiumschicht vorgenommen, wobei der Eisenwerkstoff mit einer Aluminiumschmelze bis zur Ausbildung einer Eisen-Aluminium-Legierungsschicht in Kontakt gebracht und hierauf an die noch flüssige Eisen-Aluminium-Legierungsschicht ein weiterer Aluminiumanguß vorgenommen wird. Solche Verfahren befriedigen nicht in allen Fällen der technischen Praxis, da z. B. das Tauchen einerseits aufwendig ist, sich auch nur bei kleinen Gegenständen durchführen läßt und schließlich auch die Bildung von Eisen-Aluminid-Schichten unerwünschter Dicke und Sprödigkeit herbeiführt. Während das Spritzen zwar auch bei größeren Werkstücken möglich ist, wird jedoch nach jedem, wegen eines gleichmäßigen Aluminiumauftrages mehrfach erforderlichen Spritzvorganges jeweils ein Einbrennvorgang notwendig, so daß dieses Verfahren umständlich und aufwendig wird.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung von Stahl-Aluminium-Verbundguß zur Verfügung zu haben, welches sich der in einer völlig gleichmäßig dicken Aluminiumschicht und in der guten Verformbarkeit bestehenden Vorteile eines Ausgangsmaterials aus walzplattiertem Stahlblech bedient und welches ferner die Ausbildung starker und spröder Eisen-Aluminid-Schichten vermeidet.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstückes gefunden, bei dem auf einer Verfahren zur Herstellung eines
Stahl-Aluminium-Verbundwerkstoffes

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,

6000 Frankfurt, Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Wolfgang Thiele, 6380 Bad Homburg - -

Seite eines Stahlbleches eine dünne Fe-Al-Legierungsschicht erzeugt und an die noch flüssige Legierungsschicht der Aluminiumanguß vorgenommen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Vormaterial aus mit Aluminium walzplattiertem Stahlblech nur kurzzeitig über die Schmelztemperatur des Aluminiums erhitzt und eine Eisen-Aluminium-Schicht mit weniger als 20 μ Dicke erzeugt wird.

Ein solches an sich bekanntes Ausgangsmaterial weist eine Aluminiumschicht von einheitlicher Dicke und Dichte auf und ist auch frei von einer Eisen-Aluminid-Zwischenschicht und gestattet weiterhin eine praktisch beliebige Formgebung des Vormaterials, an welches dann der weitere Anguß der Aluminiumschicht erfolgen soll. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Aluminiumplattierung aus Reinaluminium oder einer Aluminiumlegierung, wie Aluminium-Magnesium-Legierung, bestehen. Geeignete Stähle sind beispielsweise normaler Kohlenstoffstahl legierter Stahl oder nichtrostender und säurebeständiger Stahl.

Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird das mit Aluminium plattierte Stahlblech einer nur kurzzeitigen Erhitzung über die Schmelztemperatur des Aluminiums ausgesetzt mit der Maßgabe, daß eine gleichmäßig dünne Eisen-Aluminium-Legierungsschicht von weniger als 20 μ Dicke erzeugt wird. Mit dieser Maßnahme wird die Ausbildung einer übermäßig dicken Legierungszwischenschicht, wie sie bei der Nacherhitzung tauchveraluminierter Eisenwerkstoffe auftritt, verhindert, da diese wegen ihrer Sprödigkeit kaum verformbar ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die walzplattierte Aluminiumschicht 8 Sekunden, vorzugsweise 4 Sekunden, zu erhitzen.

Während eine solch kurze Erhitzungsdauer die Aufschmelzung des Aluminiums bewirkt, wird eine

809 507/529

Eisen-Aluminium-Legierungsschicht nur geringer Dicke gebildet, die im allgemeinen kleiner als 15 μ ist.

Eine solche Hitzebehandlung des Verbundwerkstoffes erfolgt in bekannter Weise, z. B. in denjenigen Formvorrichtungen, in denen auch der weitere Anguß der Aluminiumschicht im z. B. Druckgießverfahren vorgesehen ist. Üblicherweise wird eine solche Hitzebehandlung mit Spezial-Gasbrennern vorgenommen, welche die entscheidende und rasche Durchschreitung des kritischen Temperaturgebietes von etwa 600° C gestatten, so daß auch keine Trennung der beiden Verbundwerkstoffe eintritt. Üblicherweise haben solche Bleche bei einer Gesamtdicke von 0,1 bis 1,5 mm eine Aluminiumplattierung von 3 bis 80% der Gesamtdicke.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Weg aufgezeigt, auch solche Gegenstände aus Eisen-Aluminium-Verbundwerkstoffen vorteilhaft einem Aluminiumangußverfahren zuzuführen, die wegen ihrer Formgestaltung bisher nicht oder auch nur in teils unvollkommener Weise mit einem zusätzlichen Aluminiumanguß versehen werden konnten, z. B. Edelstahlkochgeräte aus Stahl-Aluminium-Verbundblech mit zusätzlich erfolgter Bodenverstärkung durch Aluminiumanguß. In den Fällen aber, in denen Gegenstände einfacher Form überzogen und mit einem Anguß versehen werden sollen, bringt das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Vereinfachung der Verfahrensdurchführung bei gleichzeitig verbesserter Qualität und hoher Gleichmäßigkeit des angestrebten Verbundwerkstoffes.

In besonders günstiger Weise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von Bügeleisensohlen. Während z. B. bei bekannten Her-Stellungsprozessen von Bügeleisensohlen aus Verbundwerkstoff der Eisenwerkstoff, z. B. Edelstahlblech, in die Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschmelze eingebracht oder mit einer solchen behandelt, das in dieser Weise vorbereitete Blech mit der erstarrten Aluminiumschicht in die Form eingebracht, dort die Aluminiumschicht wieder verflüssigt und hieran der Anguß vorgenommen werden mußte, verwendet demgegenüber das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher und technisch fortschrittlicher Weise direkt ein Stahlblech mit plattierter Aluminiumschicht hoher Gleichmäßigkeit und Dichte, welches Vormaterial auch unmittelbar in der Form der an sich bekannten Angußbehandlung zugeführt wird. An Hand des nachstehenden Beispiels wird die Erfindung näher erläutert:

Beispiel

Für die Herstellung von bimetallischen Verbundgußsohlen für Bügeleisen verwendet man z. B. 0,4 mm dickes Blech aus nichtrostendem Chrom-Nickel-Stahl mit 18 % Chrom und 8 % Nickel mit einer einseitigen Aluminium-Walzplattierschicht von etwa 0,1 mm oder mehr. Ein solches in die Druckgießform eingelegtes Verbundblech wird dann auf der Aluminiumseite mit einem Spezialgasbrenner in etwa 5 Sekunden zum Aufschmelzen gebracht, wobei sich eine etwa 12 μ dicke Eisen-Aluminid-Zwischenschicht ausbildet. Die Aluminiumsohle wird an den noch flüssigen restlichen Aluminiumüberzug mit einer handelsüblichen Aluminiumlegierung, z. B. vom Typ AlSi6Cu3, angegossen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstückes, bei dem auf einer Seite eines Stahlbleches eine dünne Fe-Al-Legierungsschicht erzeugt und an die noch flüssige Legierungsschicht der Aluminiumanguß vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Vormaterial aus mit Aluminium walzplattiertem Stahlblech nur kurzzeitig über die Schmelztemperatur des Aluminiums erhitzt und eine Eisen-Aluminium-Schicht mit weniger als 20 μ Dicke erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die walzplattierte Aluminiumschicht 8 Sekunden, vorzugsweise 4 Sekunden, erhitzt wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 auf die Herstellung von Bügeleisensohlen und Kochgeräten aus Stahl-Aluminium-Verbundguß.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 843 139;
schweizerische Patentschrift Nr. 311312;
»Gießerei«, 44 (1957), 20, S. 593 bis 602.

809 507/529 1.63 © Bundesdruckerei Berlin