AT10478U1 - COMPOSITE CASTING - Google Patents
COMPOSITE CASTING Download PDFInfo
- Publication number
- AT10478U1 AT10478U1 AT0807008U AT80702008U AT10478U1 AT 10478 U1 AT10478 U1 AT 10478U1 AT 0807008 U AT0807008 U AT 0807008U AT 80702008 U AT80702008 U AT 80702008U AT 10478 U1 AT10478 U1 AT 10478U1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- melt
- aluminum
- alloy
- layer
- zinc
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
- B32B15/017—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of aluminium or an aluminium alloy, another layer being formed of an alloy based on a non ferrous metal other than aluminium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
2 AT 010 478 U12 AT 010 478 U1
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundgussteiles, wobei eine Schmelze aus Aluminium oder Magnesium oder einer Basislegierung dieser Metalle mit einem festen Körper aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung in einem Fügebereich in Kontakt gebracht und erstarren gelassen wird.The invention relates to a method for producing a composite casting, wherein a melt of aluminum or magnesium or a base alloy of these metals is brought into contact and solidified with a solid body of aluminum or an aluminum-based alloy in a joining region.
Weiter betrifft die Erfindung einen Verbundgussteil.Furthermore, the invention relates to a composite casting.
Ein aktueller Trend in der Kraftfahrzeugtechnologie besteht im Ersetzen von Stahlkomponenten durch Komponenten aus Leichtmetall. Durch Substitution schwerer Teile durch leichtgewichtigere soll ein geringeres Gewicht von Kraftfahrzeugen erreicht werden, was letztlich auch zu einem reduzierten Energieverbrauch beim Betreiben von Kraftfahrzeugen führen soll.A current trend in automotive technology is the replacement of steel components with light metal components. By substituting heavy parts with lighter ones, a lower weight of motor vehicles should be achieved, which ultimately should also lead to reduced energy consumption in the operation of motor vehicles.
Bei den Bestrebungen, möglichst leichtgewichtige Bauteile einzusetzen, darf nicht außer Acht gelassen werden, dass die Stahlteile substituierenden Teile aus Leichtmetall auch bestimmten Anforderungsprofilen genügen sollen, beispielsweise hinreichende mechanische Eigenschaften aufweisen müssen, um ersatzweise eingesetzt werden zu können.In the efforts to use the most lightweight components, it must not be forgotten that the steel parts substituting parts made of light metal should meet certain requirement profiles, for example, must have sufficient mechanical properties in order to be used as a substitute.
In diesem Zusammenhang liegt ein Hauptaugenmerk auf einer Herstellung von Leichtmetallbauteilen im Verbundguss. Verbundguss ist ein Prozess, bei dem zwei metallische Werkstoffe, einer davon fest, der andere flüssig, so in Kontakt gebracht werden, dass sich eine Diffusions-bzw. Reaktionszone bildet und ein kontinuierlich metallischer Übergang von einem Metall zum anderen entsteht. Die Bedeutung von Verbundgussteilen aus Leichtmetallen liegt insbesondere darin, dass es möglich ist, einen Bauteil je nach lokal zu erwartender mechanischer, thermischer oder anderer Beanspruchung in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften bereichsweise optimal abzustimmen. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass Verbundguss einen strukturierten Aufbau von Bauteilen ermöglicht, so dass sich an jeder Position das jeweils am besten geeignete Material befindet.In this context, a main focus is on the production of light metal components in composite casting. Compound casting is a process in which two metallic materials, one of them solid, the other liquid, are brought into contact so that a diffusion resp. Reaction zone forms and a continuous metallic transition from one metal to another arises. The significance of composite castings made of light metals lies in particular in the fact that it is possible to optimally tune a component according to locally expected mechanical, thermal or other stress in its composition and its properties in certain areas. In other words, compound castings also allow a structured construction of components so that the most suitable material is located at each position.
Bei der Herstellung leichtgewichtiger Bauteile im Verbundguss ist man interessiert, Substrate bzw. Körper aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung mit Schmelzen aus Aluminium, Magnesium oder einer Basislegierung eines dieser Metalle zu paaren. Dabei tritt allerdings das Problem auf, dass Körper aus Aluminium bzw. einer Aluminiumbasislegierung an ihrer Oberfläche auf Grund der hohen Affinität von Aluminium zu Sauerstoff stets eine zumindest einige Nanometer dicke Schicht von Aluminiumoxid tragen. Diese Aluminiumoxidschicht verhindert Benetzung sowie eine Anbindung der metallischen Schmelze bzw. des Fügepartners und führt dazu, dass im Fügebereich keine durchgehende metallische Bindung ausgebildet wird.In the manufacture of lightweight composite cast members, it is of interest to pair substrates of aluminum or an aluminum-based alloy with melts of aluminum, magnesium or a base alloy of one of these metals. However, there is the problem that bodies of aluminum or an aluminum-based alloy always carry on their surface due to the high affinity of aluminum for oxygen, at least a few nanometers thick layer of alumina. This aluminum oxide layer prevents wetting and a connection of the metallic melt or of the joining partner and results in that no continuous metallic bond is formed in the joining region.
In Folge der vorstehend dargelegten Problematik kommt es oftmals zur Ausbildung einer inhomogenen Fügezone mit verringerter Festigkeit und Duktilität, einer schlechten Wärmeleitfähigkeit und unbefriedigendem Kontakt zwischen den Fügepartnern. Die Fügezone ist quasi das schwächste Glied in der Kette und kann in einem Bauteil, beispielsweise einer Rahmenkonstruktion, Ausgangspunkt für ein Materialversagen sein.As a result of the problem set out above, it often comes to forming an inhomogeneous joining zone with reduced strength and ductility, a poor thermal conductivity and unsatisfactory contact between the joining partners. The joining zone is virtually the weakest link in the chain and can be the starting point for a material failure in a component, for example a frame construction.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Herstellung eines Verbundgussteiles mit verbesserter Fügezone ermöglicht.The invention now has for its object to provide a method of the type mentioned, which allows a production of a composite casting with improved joining zone.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Verbundgussteil mit verbesserter Fügezone anzugeben.Another object of the invention is to provide a composite casting having an improved joining zone.
Das verfahrensmäßige Ziel der Erfindung wird erreicht, wenn ein gattungsgemäßes Verfahren folgende Schritte beinhaltet: a) wahlweise mechanisches Abtragen von Aluminiumoxid im Fügebereich des festen Körpers, b) Behandeln des Fügebereiches des festen Körpers mit einer Zinklösung, um eine zinkhältige Schicht zu erhalten, 3 AT 010 478 U1 c) Abscheiden einer weiteren metallischen Schicht auf der zinkhaltigen Schicht, wobei die weitere metallische Schicht aus einem Metall oder einer Legierung gebildet ist, das bzw. die sich im festen Körper und/oder in der Schmelze zumindest teilweise lösen kann, ohne intermetallische Phasen auszubilden, die unterhalb der Schmelz- bzw. Solidustemperaturen des festen Körpers 5 und der Schmelze erstarren, d) Kontaktieren des festen Körpers mit Schmelze im Fügebereich und Erstarrenlassen der Schmelze.The procedural object of the invention is achieved when a generic method comprises the steps of: a) optionally mechanical removal of alumina in the bond region of the solid body, b) treating the bond region of the solid with a zinc solution to obtain a zinc-containing layer, 3 AT C) depositing a further metallic layer on the zinc-containing layer, wherein the further metallic layer is formed from a metal or an alloy, which can or at least partially dissolve in the solid body and / or in the melt, without intermetallic Form phases that solidify below the melting or solidus temperatures of the solid 5 and the melt, d) contacting the solid body with melt in the joining region and solidification of the melt.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere darin zu sehen, dass eine io zumindest weitgehend defektfreie Fügezone zwischen den Fügepartnern, also dem festen Körper und der erstarrenden Schmelze, ausgebildet wird. Durch das vorgesehene Behandeln des Fügebereiches, das ist jene Oberfläche des festen Körpers, die mit der Schmelze in Kontakt gebracht werden soll, mit einer vorzugsweise basischen Zinklösung wird das anhaftende Aluminiumoxid entfernt und statt diesem eine durchgehende Zinkschicht ausgebildet. 15The advantages of a method according to the invention can be seen, in particular, in that an at least substantially defect-free joining zone is formed between the joining partners, that is to say the solid body and the solidifying melt. By the intended treatment of the joining region, that is the surface of the solid body which is to be brought into contact with the melt, with a preferably basic zinc solution, the adhering aluminum oxide is removed and instead of this a continuous zinc layer is formed. 15
Wie die Erfinder erkannt haben, ist eine solche nasschemisch abgeschiedene Zinkschicht alleine noch nicht ausreichend, um die gewünschte Anbindung der Schmelze in jedem Fall sicherzustellen, da bei Erwärmen des festen Körpers vor einem Angießen das Zink in das Substrat bzw. den festen Körper diffundieren kann. In diesem Fall wird der Körper aus Aluminium bzw. 20 einer Aluminiumlegierung nicht mehr geschützt und es bildet sich im Fügebereich wiederum, noch vor einem Angießen, Aluminiumoxid. Erfindungsgemäß ist daher in einem weiteren Schritt vorgesehen, dass auf der Zinkschicht eine weitere metallische Schicht abgeschieden wird. Diese Schicht ist aus einem Metall oder einer Legierung gebildet, das bzw. die sich im festen Körper und/oder in der Schmelze zumindest teilweise lösen kann, ohne intermetallische Phasen 25 auszubilden, die unterhalb der Schmelz- bzw. Solidustemperaturen des festen Körpers und der Schmelze erstarren. Einerseits ist durch eine Randlöslichkeit des Metalls bzw. der Legierung eine Diffusion ermöglicht, welche die gewünscht gute Anbindung unterstützt. Andererseits ist vermieden, dass es in der Fügezone zuletzt zu einer Erstarrung kommt. Letzteres würde auf Grund einer einhergehenden Volumenverminderung zu enormen Spannungen und, wie Expe-30 rimente gezeigt haben, zu Rissen in der Fügezone führen.As the inventors have realized, such a wet-chemically deposited zinc layer alone is not yet sufficient to ensure the desired bonding of the melt in each case, since upon heating of the solid prior to casting, the zinc can diffuse into the substrate or solid. In this case, the body made of aluminum or 20 an aluminum alloy is no longer protected and it forms again in the joining area, even before casting, alumina. According to the invention, it is therefore provided in a further step that a further metallic layer is deposited on the zinc layer. This layer is formed of a metal or alloy that can dissolve in the solid body and / or in the melt at least partially, without forming intermetallic phases 25, below the solidus temperatures of the solid and the melt solidify. On the one hand, diffusion is made possible by an edge solubility of the metal or the alloy, which supports the desired good binding. On the other hand, it is avoided that it finally comes to a solidification in the joining zone. The latter, due to concomitant reduction in volume, would lead to enormous stresses and, as experiments have shown, to cracks in the joining zone.
In Bezug auf einen Fügepartner geeignete Metalle für die zweite metallische Schicht lassen sich für den Fachmann ohne weiteres aus wohlbekannten binären Phasendiagrammen ablesen, wie sie Standardwerken (beispielsweise M. Hansen, Constitution of Binary Alloys McGraw-Hill, New 35 York, 2nd edition, 1958 oder W. G. Moffatt, The handbook of binary phase diagrams, Schenec-tady, New York, 1984), entnehmbar sind.Suitable metals for the second metallic layer with respect to a mating partner will be readily apparent to one of ordinary skill in the art from well-known binary phase diagrams as exemplified by M. Hansen, McGraw-Hill, New York, 2nd Edition, 1958 or WG Moffatt, The Handbook of Binary Phase Diagrams, Schenec-Tady, New York, 1984).
In einem letzten Schritt erfolgt ein Kontaktieren des festen Körpers mit Schmelze im Fügebereich und Erstarrenlassen der Schmelze, wobei eine im Wesentlichen defektfreie Fügezone 40 ausgebildet wird.In a final step, the solid body is contacted with melt in the joining region and the melt solidifies, wherein a substantially defect-free joining zone 40 is formed.
Optional kann auch ein mechanisches Abtragen von Aluminiumoxid im Fügebereich des festen Körpers vor einer Abscheidung der metallischen Schichten vorgesehen sein. Dies ist insbesondere empfehlenswert, wenn als Substrat bzw. fester Körper ein gewalzter Teil aus Aluminium 45 bzw. einer Aluminiumlegierung eingesetzt wird, da in diesem Fall eine Dicke der Aluminiumoxidschicht im Vergleich mit einer natürlichen Dicke bei einem nicht gewalzten Teil vergrößert sein kann. Auch eine chemische Behandlung, z.B. mit Natronlauge, kann diesbezüglich vorgesehen sein. so Die durch Behandeln des Fügebereiches mit einer beispielsweise basischen Zinklösung erhaltene Zinkschicht wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt mit einer Dicke von 200 Nanometer (nm) bis 800 nm ausgebildet.Optionally, a mechanical removal of aluminum oxide in the joining region of the solid body may be provided prior to deposition of the metallic layers. This is particularly recommended when a rolled part of aluminum 45 or an aluminum alloy is used as the substrate or body, since in this case a thickness of the aluminum oxide layer can be increased in comparison with a natural thickness in a non-rolled part. Also a chemical treatment, e.g. with caustic soda, can be provided in this regard. Thus, the zinc layer obtained by treating the joining region with, for example, a basic zinc solution is preferably formed within the scope of the invention with a thickness of 200 nanometers (nm) to 800 nm.
Die Dicke der weiteren metallischen Schicht wird bevorzugt auf 1 Mikrometer (pm) bis 30 pm, 55 vorzugsweise 3 pm bis 20 pm, eingestellt. Eine Dicke von 1 pm, bevorzugt 3 pm, ist ausrei- 4 AT 010 478 U1 chend, um auch bei Vorerwärmen des festen Körpers und Diffusion des Metalls in den Körper eine Schicht ausreichender Dicke aufrecht zu erhalten. Damit eine Fügezone im Verbundgussteil andererseits möglichst dünn ausgebildet vorliegt, kann eine maximale Dicke der weiteren metallischen Schicht auf 30 pm, bevorzugt 20 pm, beschränkt werden. 5The thickness of the further metallic layer is preferably set to 1 micron (pm) to 30 pm, 55 preferably 3 pm to 20 pm. A thickness of 1 .mu.m, preferably 3 .mu.m, is sufficient to maintain a layer of sufficient thickness even when the solid is preheated and metal is diffused into the body. On the other hand, to ensure that a joining zone in the composite casting is as thin as possible, a maximum thickness of the further metallic layer can be limited to 30 μm, preferably 20 μm. 5
Um eine möglichst durchgehende, homogene weitere metallische Schicht mit enger Größenverteilung der abgeschiedenen Kristalle auszubilden, wird diese bevorzugt elektrochemisch abgeschieden. Alternativ, wenngleich mit höheren Kosten verbunden, kann auch eine Abscheidung über die Gasphase, z.B. durch CVD, PVD oder anderen Beschichtungsverfahren, erfolgen. 10In order to form a continuous, homogeneous further metallic layer with a narrow size distribution of the deposited crystals, this is preferably deposited electrochemically. Alternatively, although associated with higher costs, deposition via the gas phase, e.g. by CVD, PVD or other coating methods. 10
Sofern das eingesetzte feste Substrat bzw. der Körper kaltgewalzt ist, erweist es sich als zweckmäßig, das Abtragen von Aluminiumoxid spanabhebend durch Schleifen durchzuführen.If the solid substrate used or the body is cold-rolled, it proves useful to carry out the removal of aluminum oxide by grinding.
Weiter kann es empfehlenswert sein, um den festen Körper während des Gießprozesses ther-15 misch möglichst wenig zu beanspruchen, dass die Schmelze mit dem festen Körper bei einer Schmelzentemperatur, die niedriger als eine Schmelz- bzw. Solidustemperatur des festen Körpers ist, in Kontakt gebracht wird.Further, in order to minimize the thermal stress on the solid body during the casting process, it may be advisable to contact the melt with the solid body at a melt temperature lower than a solidus temperature of the solid body becomes.
Bei einer Herstellung von Verbundgussteilen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit 20 einem Fügepartner, der ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, ist die weitere metallische Schicht bevorzugt aus Zink oder einer Zinkbasislegierung gebildet.In a production of composite castings of aluminum or an aluminum alloy with a joining partner, which also consists of aluminum or an aluminum alloy, the further metallic layer is preferably formed from zinc or a zinc-based alloy.
Mit Bezug auf einen Verbundgussteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit Magnesium oder einer Magnesiumbasislegierung ist es vorteilhaft, wenn die weitere metallische 25 Schicht aus Mangan oder einer Manganbasislegierung besteht, da Mangan in Magnesium eine ausreichende Randlöslichkeit aufweist, mit Magnesium jedoch keine niedrig schmelzenden intermetallischen Phasen ausbildet.With respect to a composite casting of aluminum or an aluminum alloy with magnesium or a magnesium-based alloy, it is advantageous if the further metallic layer consists of manganese or a manganese-based alloy, since manganese has sufficient surface solubility in magnesium but does not form low-melting intermetallic phases with magnesium ,
Das weitere Ziel der Erfindung wird durch einen Verbundgussteil erreicht, der nach einem erfin-30 dungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The further object of the invention is achieved by a composite casting which is produced by a method according to the invention.
Ein erfindungsgemäßer Verbundgussteil zeichnet sich vor allem durch eine im Wesentlicher defektfreie Fügezone aus, durch welche eine exzellente metallische Bindung zwischen den Fügepartnern gegeben ist. Dementsprechend können erfindungsgemäße Verbundgussteile in 35 hochbelastbaren Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Rahmenkonstruktionen, Zylinderblör cken oder Zylinderlaufbuchsen, Anwendung finden.A composite casting according to the invention is distinguished, above all, by an essentially defect-free joining zone, by means of which an excellent metallic bond is provided between the joining partners. Accordingly, composite castings according to the invention can be used in 35 heavy-duty vehicle components, for example frame structures, cylinder blocks or cylinder liners.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der Beschreibung und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, anhand derer die Erfin-40 düng noch weitergehend dargestellt ist.Other features, advantages and effects of the invention will become apparent from the context of the description and the following embodiments, with reference to which the inven-40 düng is shown even further.
Es zeigenShow it
II
Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer Situation, bei der ein beschichteter Körper mit einer 45 Schmelze in Kontakt gebracht wird;Fig. 1: a schematic representation of a situation in which a coated body is brought into contact with a melt;
Fig. 2: Einen erfindungsgemäß hergestellten Verbundgussteil;Fig. 2: A composite casting produced according to the invention;
Fig. 3: Ein Schliffbild eines erfindungsgemäß hergestellten Verbundgussteiles im Bereich einer Fügezone. so Beispiel 13 shows a micrograph of a composite casting produced according to the invention in the region of a joining zone. so Example 1
Ein kaltgewalztes Blech aus einer Aluminiumbasislegierung AIMg1 (1 Gewichtsprozent Magnesium, Rest im Wesentlichen Aluminium) wurde mit Schleifpapier aus Siliciumkarbid bearbeitet, um eine Dicke der am Blech anhaftenden Aluminiumoxidschicht zu verringern. Anschließend 55 wurde das Blech gereinigt, indem es bei 55 °C in einer leicht basischen Lösung Ultraschall 5 AT010 478U1 ausgesetzt wurde. Danach, ebenfalls zur Reinigung gehörend, wurde das Blech in einer NaOH-Lösung (pH>13) bei 55 °C gebeizt, worauf der anhaftende Film mit verdünnter HN03-Lösung entfernt wurde.A cold rolled aluminum alloy base sheet AIMg1 (1% by weight of magnesium, balance substantially aluminum) was worked with silicon carbide abrasive paper to reduce a thickness of the aluminum oxide film adhered to the sheet. Subsequently, the sheet was cleaned by exposing it to ultrasound AT010 478U1 at 55 ° C in a slightly basic solution. Thereafter, also for cleaning, the plate was pickled in a NaOH solution (pH> 13) at 55 ° C, whereupon the adhering film was removed with dilute HNO 3 solution.
Im Anschluss an die Reinigung wurde das Blech mit einer basischen NaOH-Lösung enthaltend Zn(OH)42' bzw. einer in Fachkreisen so genannten Zinkatbeize behandelt, wobei sich die noch anhaftende Aluminiumoxidschicht auflöste und sich an der Oberfläche des Bleches eine durchgehende Zinkschicht mit einer Dicke von etwa 500 nm ausbildete. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen belegten, dass die so abgeschiedene Zinkschicht dicht war, was einen gewünschten Oxidationsschutz brachte.Subsequent to the cleaning, the sheet was treated with a basic NaOH solution containing Zn (OH) 42 'or a zincate pickle known in the art, the remaining aluminum oxide layer dissolving and a continuous layer of zinc on the surface of the sheet Thickness of about 500 nm formed. Scanning electron micrographs showed that the thus deposited zinc layer was dense, which provided a desired oxidation protection.
Im Anschluss an die nasschemische Behandlung wurde auf der bereits vorhandenen Zinkschicht eine weitere Zinkschicht elektrochemisch abgeschieden. Eine Dicke dieser weiteren, zweiten metallischen Schicht betrug ca. 5 pm.Following the wet-chemical treatment, a further zinc layer was electrochemically deposited on the already existing zinc layer. A thickness of this further, second metallic layer was about 5 pm.
Das so behandelte Blech, mit zwei darauf abgeschiedenen Zinkschichten, wurde auf ca. 200 °C erwärmt (auch höhere Temperaturen, z.B. 600 °C, sind möglich) und anschließend mit einer Schmelze in Kontakt gebracht, deren Zusammensetzung einer Aluminiumbasislegierung AISi12 (12 Gewichtsprozent Silicium, Rest im Wesentlichen Aluminium) entsprach und deren Temperatur im Bereich von 650 °C bis 700 °C lag. Danach wurde der so entstandene Verbund erstarren gelassen.The thus treated sheet, with two zinc layers deposited thereon, was heated to about 200 ° C (higher temperatures, eg 600 ° C are possible) and then brought into contact with a melt whose composition of an aluminum base alloy AISi12 (12 weight percent silicon Balance essentially aluminum) and whose temperature was in the range of 650 ° C to 700 ° C. Thereafter, the resulting bond was allowed to solidify.
Fig. 1 zeigt eine Ausgangssituation beim Kontaktieren des beschichteten Bleches mit einer Schmelze. In einem ersten Bereich 1 liegt ein Substrat vor, das in einem Fügebereich, der eine ca. 500 nm dicke Zinkschicht 2 und eine auf dieser elektrochemisch abgeschiedene, etwa 5 pm dicke weitere Zinkschicht 3 trägt. Die Zinkschichten 2, 3 haben eine duale Funktion: Zum einen verringern sie während der Vorbereitungsarbeiten ein Oxidieren der Oberfläche im vorgesehen Fügebereich, und zwar auch bei erhöhten Temperaturen. Zum anderen bewirken die Zinkschichten 2, 3 eine exzellente Anbindung der im Bereich 4 vorliegen Schmelze beim Erstarren. Dies ist anhand Fig. 2 demonstriert, in welcher ein Verbundgussteil dargestellt ist, der wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. In einem Bereich A besteht der Verbundgussteil aus der erwähnten Legierung AIMg-1,-wohingegen im Bereich B der Verbundgussteil aus einer Legierung AISi12 besteht. Beide Bereiche sind über eine gemeinsame Fügezone C miteinander verbunden, welche Fügezone C im Wesentlichen defektfrei ausgebildet ist.Fig. 1 shows an initial situation when contacting the coated sheet with a melt. In a first region 1, a substrate is present, which carries in a joining region, which carries a zinc layer 2 about 500 nm thick and a further zinc layer 3 deposited electrochemically thereon, about 5 μm thick. The zinc layers 2, 3 have a dual function: on the one hand, during the preparatory work, they reduce oxidation of the surface in the intended joining region, even at elevated temperatures. On the other hand, the zinc layers 2, 3 cause an excellent binding of the melt present in region 4 during solidification. This is demonstrated with reference to Fig. 2 which shows a composite casting made as described above. In a region A, the composite casting consists of the mentioned alloy AIMg-1, whereas in region B the composite casting consists of an alloy AISi12. Both areas are connected to each other via a common joint zone C, which joining zone C is formed substantially defect-free.
Fig. 3 zeigt für den Verbundgussteil aus Fig. 2 eine lichtmikroskopische Aufnahme im Bereich der Fügezone C. Wie ersichtlich, ist die Fügezone C, welche die Bereiche A, B miteinander verbindet, frei von Rissen bzw. anderen Defekten. Analytische Untersuchungen haben gezeigt, dass das Zink der vorhandenen Zinkschichten 2, 3 (siehe Fig. 1) während der Herstellung des Verbundgussteiles in das Substrat bzw. die erstarrende Schmelze diffundiert. Diese Diffusionsprozesse bewirken, dass es nicht nur zu einer exzellenten metallischen Anbindung der erstarrenden Schmelze kommt, sondern letztlich die Zinkschichten 2, 3 kaum oder nicht mehr getrennt sichtbar sind, sofern eine Dicke der Zinkschicht 3 nicht allzu groß gewählt wird (Fig. 3).2 shows a light-microscopic photograph in the region of the joining zone C for the composite casting from FIG. 2. As can be seen, the joining zone C, which connects the regions A, B to one another, is free of cracks or other defects. Analytical investigations have shown that the zinc of the existing zinc layers 2, 3 (see FIG. 1) diffuses into the substrate or the solidifying melt during the production of the composite casting. These diffusion processes cause not only an excellent metallic binding of the solidifying melt, but in the end the zinc layers 2, 3 are hardly or not separately visible, unless a thickness of the zinc layer 3 is chosen to be too large (FIG. 3).
Weitere Verbundgussteile wurden analog, jedoch mit anderen Zusammensetzungen von Aluminiumschmelzen, nämlich AISi7, AICu7 oder AIZn7 entsprechend, hergestellt, wobei ebenfalls Verbundgussteile mit exzellent ausgebildeten Fügezonen erhalten wurden.Other composite castings were prepared analogously, but with different compositions of aluminum melts, namely AISi7, AICu7 or AIZn7, also giving composite castings with excellently formed joining zones.
Beispiel 2Example 2
Auf ein kaltgewalztes Blech aus einer Aluminiumlegierung AIMg1 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben eine Zinkschicht mit einer Dicke von 500 nm aufgebracht. Anschließend wurde auf der Zinkschicht eine Schicht aus Mangan elektrochemisch abgeschieden, wobei eine Dicke der zweiten Schicht 15 pm betrug.A zinc layer having a thickness of 500 nm was applied to a cold rolled aluminum alloy sheet AIMg1 as described in Example 1. Subsequently, a layer of manganese was electrochemically deposited on the zinc layer, with a thickness of the second layer being 15 μm.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0807008U AT10478U1 (en) | 2007-02-23 | 2008-08-22 | COMPOSITE CASTING |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0029807A AT504923A1 (en) | 2007-02-23 | 2007-02-23 | COMPOSITE CASTING |
AT0807008U AT10478U1 (en) | 2007-02-23 | 2008-08-22 | COMPOSITE CASTING |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT10478U1 true AT10478U1 (en) | 2009-04-15 |
Family
ID=39735810
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
AT0029807A AT504923A1 (en) | 2007-02-23 | 2007-02-23 | COMPOSITE CASTING |
AT0807008U AT10478U1 (en) | 2007-02-23 | 2008-08-22 | COMPOSITE CASTING |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
AT0029807A AT504923A1 (en) | 2007-02-23 | 2007-02-23 | COMPOSITE CASTING |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
AT (2) | AT504923A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH701597A1 (en) * | 2009-08-13 | 2011-02-15 | Awtec Ag | Method for joining light metals and/or alloys, comprises coating joining zones of light metal with a metal such as copper, zinc or tin and its compounds and/or an alloy of the metals with light metals to be coated before the joining |
-
2007
- 2007-02-23 AT AT0029807A patent/AT504923A1/en active IP Right Grant
-
2008
- 2008-08-22 AT AT0807008U patent/AT10478U1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT504923A1 (en) | 2008-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69725170T2 (en) | MULTI-LAYERED METAL COMPOSITES PRODUCED BY CONTINUOUSLY casting METAL COMPOSITE STRINGS | |
DE102006019826B3 (en) | Strip-like composite material for composite sliding elements or connectors comprises a layer made from a copper multiple material alloy with a protective layer of deep-drawing steel, tempering steel or case hardening steel | |
DE3783489T2 (en) | TITANIUM-COPPER-NICKEL HARD SOLDER ADDITIVES. | |
WO1989010434A1 (en) | Laminated material or workpiece with a functional layer, in particular a sliding layer having the structure of a solid but fusible dispersion, provided on a support layer | |
DE10043105A1 (en) | Production of a connection between an insert and a cast metal material comprises coating the insert with a thin layer of a metallic material and casting the cast metal material against the coated surface of the insert | |
DE102016114580B4 (en) | METHOD FOR FORMING A TWIN METAL CASTING PIECE | |
DE102010013894A1 (en) | Welding of light metal workpieces by reaction metallurgy | |
AT512442B1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A SLIDING BEARING | |
EP3022338B1 (en) | Method for producing a brake disk, and brake disk | |
EP1124660B1 (en) | A cylinder crank case, method for the manufacture of a cylinder liner therefor and method for the production of the cylinder crank case with said cylinder liners | |
EP0386165A1 (en) | Laminated material or workpiece comprising a functional layer, in particular a sliding layer, applied to a support layer | |
EP3334596B1 (en) | Multilayer sliding bearing element and its manufacturing method | |
DE19882178B4 (en) | Stainless steel coated with intermetallic compound and method of manufacturing the same | |
DE60216369T2 (en) | Process for diffusion joining of magnesium / aluminum components | |
EP2692524B1 (en) | Composite material with a protective layer against corrosion and method for its manufacture | |
DE102007059771A1 (en) | Cylinder bush or cylinder liner made of gray iron- or aluminum alloy for casting in a light metal alloy on the basis of aluminum or aluminum/magnesium, comprises a conditioning coating for casting | |
DE3120461A1 (en) | STORAGE MATERIAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE69306888T2 (en) | Aluminum alloys | |
EP2465956A1 (en) | Copper-tin multi-alloy bronze containing hard phases, method for producing same and use of same | |
DE102009030426A1 (en) | Method for the production of a composite component for motor vehicle, comprises coating a first metallic part of the composite component and subsequently casting a second metallic part from other metal alloy on the first part | |
WO2005084852A1 (en) | Composite element | |
EP1688517B1 (en) | Process of manufacturing a metallic adhesive layer on a cast piece | |
AT517721B1 (en) | Method for producing a sliding bearing element | |
AT10478U1 (en) | COMPOSITE CASTING | |
DE3518799C2 (en) | Multi-layer plain bearings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20160229 |