DE2929288C2

DE2929288C2 -

Info

Publication number: DE2929288C2
Application number: DE2929288A
Authority: DE
Inventors: Kiyomi Suita Jp Yanagida; Harumi Gifu Jp Magusa; Akihiko Nagoya Jp Takahashi
Original assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Current assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1987-06-11
Also published as: US4243438A; AU4959179A; AU516881B2; DE2929288A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Aluminiumlegierung zur Herstellung von Schlagstrangpreßerzeugnissen. Diese sollen sich durch hohe Duktilität mit hervorragenden Nachverarbeitungseigenschaften auszeichnen.

Schlagstrangpreß-Erzeugnisse können aus jeder handelsüblichen Aluminiumlegierung hergestellt werden, doch ist das Material, das am häufigsten für Schlagstrangpreßverfahren verwendet wird, ein handelsübliches Reinaluminium, das einen Reinheitsgrad von 99,5 Gew.-% bis 99,8 Gew.-% besitzt, da dieses Material besonders günstige Schlagstrangpreßeigenschaften besitzt und auch dem fertiggestellten Erzeugnis günstige Eigenschaften verleiht. Tuben werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß man einen Rohkörper aus handelsüblichem Reinaluminium, das eine Reinheit von 99,7 Gew.-% oder mehr besitzt, einem Schlagstrangpreßverfahren unterwirft und das sich ergebende Strangpreßprodukt bis zu einem weich getemperten Zustand nachglüht. Die Tuben werden als Behälter für Zahnpasten, Nahrungsmittel, Medikamente und dergleichen verwendet.

Wenn solche Tuben mit einem Inhalt gefüllt sind, zeigen sie jedoch eine Bruchneigung, wenn sie während des wiederholten Gebrauchs häufig abgebogen werden, was möglicherweise ein Austreten des Inhalts erlaubt. Es ist daher wünschenswert, Aluminium-Tuben bzw. -Quetschtuben zu schaffen, die nicht leicht brechen können. Um den Transport wirtschaftlicher zu gestalten, besteht auch ein großer Bedarf für konische Tuben, die aus Schlagstrangpreß-Erzeugnissen durch nachfolgende Verarbeitung hergestellt werden. Eine große Zahl von anderen Produkten wird in ähnlicher Weise dadurch hergestellt, daß man Schlagstrangpreß-Erzeugnisse einem nachfolgenden Quetsch- oder Ziehschritt oder dergleichen unterwirft.

Herkömmliche Schlagstrangpreß-Erzeugnisse besitzen jedoch nicht immer zufriedenstellende Eigenschaften für eine nachfolgende Verarbeitung, sondern die Neigung im Verlauf eines nachfolgenden Verarbeitungsvorganges zu brechen oder auf andere Weise schadhaft zu werden. Somit ist es also wünschenswert, Schlagstrangpreß- Erzeugnisse aus Aluminium zu entwickeln, die besonders günstige Eigenschaften für eine nachfolgende Verarbeitung aufweisen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Weg zur Herstellung besserer Schlagstrangpreßerzeugnisse anzugeben, deren Duktilität besser als bei bisherigen Erzeugnissen ist.

Erreicht wird dies überraschend einfach durch Verwendung einer Aluminiumlegierung aus jeweils bis 3% Kobalt und/oder Nickel und Aluminium mit unvermeidbren Verunreinigungen als Rest, wobei die Gesamtmenge von Kobalt und Nickel 0,15 Gew.-% oder mehr beträgt, zur Herstellung von Schlagstrangpreßerzeugnissen, die nach dem Strangpressen weichgeglüht werden.

Die Verwendung bevorzugter Legierungen ist in den Ansprüchen 2-7 gegeben; die Anwendung einer besonderen Weichglühtemperatur und -zeit in den Ansprüchen 8 und 9.

Die durch Schlagstrangpressen hergestellten Erzeugnisse der oben angegebenen Art eignen sich besonders zur Verwendung für Quetschtuben mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Reißen.

Es wird nicht verkannt, daß eine Aluminiumlegierung aus 0,2-1,6% Nickel, 0,3 bis 1,3% Kobalt und Aluminium als Rest aus US 38 30 635 bereits bekannt ist, jedoch für einen anderen Verwendungszweck, nämlich elektrische Leiter.

Außerdem ist es üblich (Aluminiumtaschenbuch 1974, Seite 67, 437, 438), kaltverformtes Halbzeug zur Erhöhung der Duktilität erholungs- oder weichzuglühen; die Kaltverfestigung kann dabei entweder teilweise oder ganz abgebaut werden, wobei die Glühtemperaturen bei der Erholung 150 bis 300°C, beim Weichglühen 330 bis 380°C, die Glühdauer beim Weichglühen etwa 30 min betragen.

Die Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben. Die erfindungsgemäß verwendeten Aluminiumlegierungen, die einem Schlagstrangpreßvorgang in Form von Rohlingen unterworfen werden sollen, müssen wesentliche Mengen, d. h. jeweils bis zu 3 Gew.-%, Kobalt und/oder Nickel umfassen, wobei die Gesamtmenge des Kobalts und des Nickels wenigstens 0,15 Gew.-% beträgt. Beträgt die Gesamtmenge an Kobalt und Nickel weniger als 0,15 Gew.-%, so wird weder hinsichtlich der Duktilität noch der Eigenschaften bezüglich einer nachfolgenden Weiterverarbeitung eine zufriedenstellende Verbesserung erzielt, wohingegen mit mehr als 3 Gew.-% Kobalt oder Nickel sich die entsprechenden Eigenschaften der Legierung nicht in demselben Maße verbessern, wie die Menge an Kobalt oder Nickel anwächst, sondern nur noch in ungerechtfertigter Weise erhöhte Kosten verursacht werden.

Aluminiumlegierungen, die ggf. nur Kobalt enthalten, enthalten vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 Gew.-% Kobalt und in besonders bevorzugter Weise zwischen 0,2 und 1,2 Gew.-% Kobalt.

Legierungen, die ggf. nur Nickel enthalten, enthalten vorzugsweise 0,2 bis 2 Gew.-% Nickel und besonders bevorzugterweise 0,3 bis 1,5 Gew.-% Nickel.

Bei Legierungen, die sowohl Kobalt als auch Nickel enthalten, ist es wünschenswert, daß diese Elemente jeweils wenigstens mit einem Anteil von 0,05 Gew.-% und zusammen mit einem Anteil von wenigstens 0,15 Gew.-% vorhanden sind, so daß jedes Element den gewünschten Wirkungsbeitrag zur Legierung liefert. Besonders bevorzugt sind Aluminiumlegierungen, die 0,2 bis 2 Gew.-% Kobalt und 0,2 bis 2 Gew.-% Nickel bei einem Gesamtbeitrag von 3 Gew.-% oder weniger umfassen, da diese Legierungen eine merklich verbesserte Duktilität besitzen.

Nach dem Weichglühen ist die Duktilität von Legierungen, die sowohl Kobalt als auch Nickel enthalten, besser als die Duktilität von Aluminium-Kobalt-Legierungen oder Aluminium-Nickel-Legierungen oder auch von reinem Aluminium. Darüber hinaus haben die Legierungen eine verringerte Rekristallisationstemperatur und können daher unter mäßigen Bedingungen weichgeglüht werden. Somit sind sie besonders vorteilhaft, wenn die Herstellung von Gegenständen mit besonders hoher Duktilität gewünscht wird oder wenn die Nachglühbehandlung unter Verringerung der Energiekosten bei einer niedrigeren Temperatur in einem kürzeren Zeitraum durchgeführt werden soll.

Obwohl das Aluminium, das als Basis für die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen dient, hinsichtlich seiner Reinheit keinen besonderen Beschränkungen bzw. Anforderungen unterliegt, wird bevorzugterweise handelsübliches Reinaluminium verwendet, das einen Reinheitsgrad von 99,5 Gew.-% oder höher, besonders vorteilhafterweise einen Reinheitsgrad von 99,7 Gew.-% oder höher besitzt. Die Ziele der Erfindung können dann mit dem gewünschten Ergebnis erreicht werden, ohne daß der Eisen- und Siliciumgehalt bzw. das Verhältnis dieser Elemente, die die Hauptverunreinigungen darstellen, irgendeinen Einfluß ausübt.

Die Schlagstrangpreß-Erzeugnisse gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung können mit einem herkömmlichen Schlagstrangpreßverfahren unter den üblichen Bedingungen hergestellt werden, wie sie für Schlagstrangpreß- Rohlinge aus handelsüblichem Reinaluminium zur Anwendung kommen. Die verwendete Schlagstrangpresse kann von beliebiger Bauart sein, so z. B. eine Rückwärtschlagpresse, eine Vorwärtsschlagpresse, eine Seitenschlagpresse, eine Kombination aus Vorwärts- und Rückwärtsschlagpresse und dergleichen. Es kann die hinsichtlich der Form des fertiggestellten Schlagstrangpreßprodukts am besten geeignete Presse verwendet werden. Auch die Form des Rohkörpers hängt von der des fertiggestellten Strangpreßprodukts ab. Vorteilhaft anzuwendende Rohlinge werden aus Schlagstrangpreß-Halbzeug wie z. B gerollten Platten, stranggepreßten Platten, stranggepreßten Stäben oder dergleichen aus einer der oben erwähnten Aluminiumlegierungen dadurch vorbereitet, daß es so bearbeitet wird, daß es eine Form erhält, die auf die Form des Endprodukts abgestellt ist; diese Bearbeitung kann z. B. durch Zuschneiden, Sägen oder Trimmen erfolgen. Im allgemeinen wird der Rohling einer Glühbehandlung bis zum Weichtemperzustand dadurch unterworfen, daß er beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 300°C und 600°C über einen Zeitraum hinweg aufgeheizt wird, der für das gewünschte Ausmaß der Schlagstrangpreßverarbeitung geeignet ist, worauf der Rohling beispielsweise durch eine Taumelbehandlung, Eintauchen oder Zentrifugieren mit einem Schmiermittel überzogen und hierauf etwa bei Zimmertemperatur einer Schlagstrangpreßbehandlung unterzogen wird. Beispiele geeigneter Schmiermittel sind verschiedene Metallseifen, wie z. B. Zinkstearat, Natriumstearat, Aluminiumstearat oder dergleichen. Der Rohling kann leicht erwärmt und dann schlagstranggepreßt werden, je nach Form und Verformungsgrad des jeweiligen Produkts.

Gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung wird das so erhaltene Strangpreßprodukt weichgeglüht, was ein Schlagstrangpreßprodukt mit einer wesentlich höheren Duktilität ergibt, als es bei der Verwendung von handelsüblichem Reinaluminium als Rohlingsmaterial erzielbar ist. Obwohl die Temper-Bedingungen von der Größe und der Form des Strangpreßprodukts abhängen, wird das Produkt üblicherweise auf eine Temperatur zwischen ungefähr 150°C und ungefähr 600°C für einen Zeitraum zwischen 1 und 30 min aufgeheizt.

Wenn Aluminium-Legierungen verwendet werden, die nur Kobalt oder nur Nickel enthalten, ist die bevorzugte Temper-Temperatur nicht niedriger als 300°C, während Legierungen, die sowohl Kobalt als auch Nickel enthalten, sogar bei ungefähr 150°C vollständig weich gemacht werden können, da, wie bereits erwähnt, diese Legierungen eine niedrigere Rekristallisationstemperatur besitzen.

Die Tuben und verschiedenen anderen Schlagstrangpreßprodukte, die gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung dadurch erhalten werden, daß man Legierungen auf Aluminiumbasis, die Kobalt und/oder Nickel enthalten, einem Schlagstrangpreßvorgang unterwirft und die sich so ergebenden Produkte weichglüht, sind Endprodukte, die eine wesentlich höhere Duktilität und eine wesentlich geringere Bruchneigung zeigen, als ähnliche, auf herkömmliche Weise hergestellte Produkte. Die geglühten Tuben und anderen Schlagstrangpreß- Erzeugnisse können nachfolgenden Verarbeitungsschritten wie z. B. Trimmen, Rollen bzw. Einkräuseln, Dehnen bzw. Ziehen, Schlichten bzw. Feinziehen, Verjüngen bzw. Zuspitzen, Quetschen oder Biegen unterworfen werden, wobei das Auftreten von Fehlern oder Defekten in sehr starkem Maße verringert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel 1

Handelsübliches Reinaluminium und eine Ausgangs-Aluminium- Legierung mit 5% Kobalt wurden verwendet, um Walzbarren der in Tabelle 1 aufgeführten Aluminium-Kobalt-Legierungen herzurichten. Jeder der Walzbarren wurde zuerst heiß und dann kalt zu einer Platte von 5 mm Dicke ausgewalzt. Rohlinge mit einem Durchmesser von 38 mm wurden aus der Platte ausgestanzt und so beschnitten, daß sie als Rohlinge für Quetschtuben verwendet werden konnten. Die so erhaltenen Rohlinge wurden bei 600°C 4 min lang geglüht und dann bei Zimmertemperatur einem Schlagstrangpreßvorgang unterworfen, bei dem Quetschtuben mit einer Wanddicke von 150 µ erzeugt wurden. Tabelle 2 zeigt die mechanischen Eigenschaften der stranggepreßten Produkte.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die so vorbereiteten Strangpreßprodukte wurden bei 500°C 6 min nachgeglüht, um Quetschtuben im weichgeglühten Zustand zu erhalten. Tabelle 3 zeigt die mechanischen Eigenschaften der geglühten Quetschtuben im Vergleich mit Quetschtuben, die auf dieselbe Weise aus Rohlingen aus handelsüblichem Reinaluminium hergestellt worden waren.

Tabelle 3

Beispiel 2

Handelsübliches Reinaluminium und eine Aluminium-Ausgangslegierung mit 10% Nickel wurden verwendet, um die in Tabelle 4 dargestellten Aluminium-Nickel-Legierungen herzustellen.

Tabelle 4

Jede der Legierungen wurde gegossen und in eine Platte von 6 mm Dicke ausgewalzt, die gestanzt wurde, um Rohlinge mit 19 mm Außendurchmesser zu erhalten. Die Rohlinge wurden bei 380°C 12 h geglüht und dann zu Tuben schlagstranggepreßt, die eine Wanddicke von 120 µ hatten.

Tabelle 5 zeigt die mechanischen Eigenschaften der schlagstranggepreßten und dann 10 min lang bei 450°C nachgeglühten Tuben im Vergleich mit auf herkömmliche Weise hergestellten Tuben.

Tabelle 5

Beispiel 3

Handelsübliches Reinaluminium, eine Aluminium-Ausgangslegierung mit 5% Kobalt und eine Aluminium-Ausgangslegierung mit 10% Nickel wurden verwendet, um die in Tabelle 6 aufgeführten Aluminium-Kobalt-, Aluminium-Nickel- und Aluminium-Nickel- Kobalt-Legierungen herzustellen.

Tabelle 6

Jede der Legierungen wurde in eine Form gegossen, um ein 20 mm dickes Blech zu erhalten, dessen Oberfläche geschliffen wurde. Das Blech wurde auf 530°C vorgeheizt und heiß auf eine Dicke von 6 mm ausgewalzt. Rohlinge mit einem Außendurchmesser von 38 mm wurden aus der Platte ausgestanzt, 12 h bei 380°C geglüht und hierauf zu Tuben mit einer Wanddicke von 130 µ schlagstranggepreßt.

Zum Weichglühen wurden einige der Tuben in ein heißes Bad mit 200°C oder 400°C 10 oder 30 min lang eingetaucht. Die schlagstranggepreßten Tuben und auch die danach weichgeglühten Tuben wurden bezüglich ihrer Zugfestigkeit und ihrer Dehnung untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tabelle 7 bzw. 8 wiedergegeben.

Tabelle 7

Zugfestigkeit

Tabelle 8

Dehnung

Claims

1. Verwendung einer Aluminiumlegierung aus jeweils bis 3% Kobalt und/oder Nickel und Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest, wobei die Gesamtmenge von Kobalt und Nickel 0,15 Gew.-% oder mehr beträgt, zur Herstellung von Schlagstrangpreßerzeugnissen, die nach dem Strangpressen weichgeglüht werden.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 aus 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% Kobalt und Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 2 mit 0,2 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Kobalt für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 aus 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% Nickel und Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 4 mit 0,3 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% Nickel für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 aus 0,05 Gew.-% bis 3 Gew.-% Kobalt, 0,05 Gew.-% bis 3 Gew.-% Nickel und Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 6 mit jeweils 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% Kobalt und Nickel, wobei die Gesamtmenge von Kobalt und Nickel 3 Gew.-% oder weniger ausmacht, für den Zweck nach Anspruch 1.

8. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß die Weichglühbehandlung bei einer Temperatur von 150°C bis 600°C ausgeführt wird.

9. Verwendung nach Anspruch 8 mit der Maßgabe, daß die Weichglühbehandlung sich über 1 bis 30 Minuten erstreckt.

10. Verwendung der durch Schlagstrangpressen hergestellten Erzeugnisse nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Quetschtuben mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Reißen.