<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsfester magnesiumhaltiger Aluminiumlegierungen, die grosse Widerstandsfähigkeit gegen lösende Agentien, namentlich Seewasser besitzen. Aluminiumlegierungen mit Magnesiumzusatz in verschiedenen Gehaltsgrenzen sind bekannt. Von diesen haben sich solche mit Magnesium als einzigen Bestandteil (abgesehen von Verunreinigungen üblicher Art, wie Silizium, Eisen u. dgl. ) in der Praxis wegen ihrer geringen Korrosions- beständigkeit nicht bewährt.
Es erschien bisher aussichtslos, das Reinaluminium durch irgendwelchen Zusatz beständiger zu machen, als es ohnehin schon ist ; denn der Zusatz eines edleren Metalls hätte das Aluminium den lösenden Angriffen stärker ausgeliefert, ein weniger edles Metall aber würde die Legierung auch nicht verbessert haben. Legierungen endlich, mit so hohen Anteilen an edleren Komponenten, dass das "Raumgitter" des Aluminiums bei Misehkristallbildung durch das"Raumgitter"des Zusatzmetalls geschützt wird, wären nicht mehr Aluminiumlegierungen im eigentlichen Sinne des Wortes, ganz abgesehen davon, dass derartige weitgehende Misehkristallbildung bei Aluminiumlegierungen unbekannt ist.
Eingehende Studien haben das Ergebnis gezeitigt, dass Magnesium-Aluminiumlegierungen, deren Magnesiumgehalt innerhalb der Löslichkeitsgrenze von Magnesium in Aluminium in festem Zustande liegt (bis etwa 101"), durch eine bestimmte Wärmebehandlung korrosionsfest gemacht werden.
Da die einzelnen Kristallarten, aus denen sich die meisten Legierungen zusammensetzen und aufbauen, stets zueinander in einem mehr oder minder grossen Spannungsunterschied stehen, werden jene Legierungen am wenigsten lösenden Angriffen unterliegen, die nur aus einer Kristallart, die bei Legierungen nur ein Mischkristall sein kann, bestehen. Nun liegt trotz der Lösungsfähigkeit des Legierungszusatzes im Grundmetall nicht immer vollkommenes Lösungsgleichgewicht vor. Namentlich bei Gussstücken wird es in den meisten Fällen vorkommen, dass infolge der gegebenen Erstarrungs- verhältllisse heterogenes Gefüge auftritt, trotzdem die Möglichkeit zu vollständiger Auflösung vorhanden wäre. Es ist zwar bekannt, dass durch ausgiebige Diffusion, z.
B. durch einen Glühprozess bewirkt werden kann, dass die Kristalle homogenisiert werden, nicht aber die Erkenntnis durch eine bestimmt geführte
EMI1.2
verbessern.
Nach den bis heute vorliegenden wissenschaftliehen Untersuchungen können etwa 10% Mg von Al unter Bildung des sogenannten Mischkristalls bei normaler Temperatur in fester Lösung aufgenommen werden. Da aber gerade die Mg-Al-Legierungen eine grosse Kristallisationsgeschwindigkeit aufweisen, während die Diffusionsgeschwindigkeit gering ist, wird es bei schneller Abkühlung, namentlich bei Guss in der Kokille stets auch zur Abscheidung einer zweiten Kristallart ss, oder der chemischen Verbindung
EMI1.3
-Kristall, der nicht nur selber zur stärkeren Korrosion neigt, sondern auch eine erhebliche Potentialdifferenz der elektromotorischen Kraft gegenüber dem #-Kristall aufweist.
Bei der erfindungsgemässen Wärmebehandlung geben die Mg-reicheren 3-Kristalle so viel von ihrem Mg-Gehalt an die a-Kristalle ab, als diese aufzunehmen vermögen, und werden dabei selber zu a-Kristallen. Die nunmehr aus dieser einzigen Kristallart bestehende Legierung widersteht aber erfolgreich den Korrosionswirkungen. Hiezu können Mg-Al-Legierungen bis nahezu 10% Mg Verwendung finden. Die restlos erfolgte Diffusion und damit die erreichte Korrosionsbeständigkeit der Legierung kann auf metallographischem Wege kontrolliert werden. Als empfindliches Ätzmittel zur Erkennung etwa noch vorhandener ss-Kristalle gilt eine 5 bis- 20%'ige Chromsäurelösung.
<Desc/Clms Page number 2>
Diese an Mg-AI-Legierungen gewonnenen Kenntnisse sind für deren Verwendung aber von grösster Wichtigkeit, da durch deren Nutzbarmachung diesen Legierungen Seewasserbeständigkeit gegeben wird.
Weitere Versuche haben aber auch ergeben, dass die Anwesenheit von Sb, Bi, Cadmium einzeln oder kombiniert die Schutzwirkung günstig beeinflusst.
Bei dem Auftreten einer chemisch-metallischen Verbindung des Sb mit dem Al und der sehr beschränkten Löslichkeit des Cadmiums oder gar des Wismuts im Aluminium, die auch durch andere Legierungszusätze innerhalb der gebotenen Grenzen nicht wesentlich erhöht zu werden vermag, wird der Zusatz der schutzbildenden Legierungskomponenten nur ein so geringer sein können, dass eine wesentliche Steigerung der Härte und Festigkeit der Legierung, wie eine solche aber fast in allen Fällen, namentlich für Gusszwecke erforderlich wird, nicht zu erwarten ist.
Es ist also nicht zu umgehen, Legiertmgszusätze anderer Art und in grösseren Gaben zu machen, wobei der Grundsatz streng zu befolgen ist, soweit als möglich feste Lösungen oder solche Kristalle zu erzielen, die zueinander in einem Minimum von Spannungsunterschied stehen und die Korrosionsbeständigkeit günstig beeinflussen.
Diesen Anforderungen entsprechen die Kristalle von Aluminiden der Metalle der Eisengruppe, die besonders bei Anwesenheit von Sb in feiner Verteilung zur Ausscheidung kommen.
Der Zusatz von Sb und Cd soll für gewöhnlich 2% nicht übersteigen, kann jedoch selbst unter O'o% bleiben. Dagegen kann z. B. mit Manganzusätzen ohne weiteres bis auf 4, sogar 5% und höher gegangen werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse beim Nickel. Chromzusätze dagegen wird man prak- tiseherweise nur in Mengen bis zu 1%, höchstens 2% zulegieren. Zufolge dem Erstarrungsdiagramm nach C. Hindrichs (zeitschrift für anorganische Chemie, Bd. 59, S. 433) liegt bei 2% Cr der Beginn der Erstarrung bereits bei 800 C, bei 3% Cr bei 900 C, bei 4% Cr bei 1000 C.
Das sind aber Temperaturen, bei denen die Schmelze, um keine primäre Ausscheidung des schwer schmelzenden Bestandteils zu ge-
EMI2.1
Es ist aber festgestellt worden, dass nicht immer alle Merkmale einer solchen Legierung vorhanden sein müssen, um schon bis zu einem gewissen Grade ein korrosionsfestes Leichmetall zu ergeben. So zeigen schon Mn-1\fg-AI-Legierungen, wenn sie erfindungsgemäss behandelt worden sind, einen gewaltigen Vorsprung gegenüber den bisherigen Al-Legierungen. Dasselbe gilt, wenn kleine Mengen von Sb, Bi oder Cd (ohne Metalle der Eisengruppe) in die Grundlegierung eintreten.
Derartige Legierungen würden beispielsweise bei etwa folgender Zusammensetzung erhalten werden :
EMI2.2
<tb>
<tb> Mg <SEP> 36% <SEP> oder <SEP> Mg <SEP> 3-6% <SEP> oder <SEP> Mg <SEP> 0-7%
<tb> Mn <SEP> 1-4% <SEP> Cd <SEP> 1-5% <SEP> Cr <SEP> 0-5%
<tb> Cr <SEP> 0#5% <SEP> Al <SEP> Rest <SEP> Sb <SEP> 3%
<tb> Al <SEP> Rest <SEP> Al <SEP> Rest.
<tb>
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung korrosionsfester magnesiumhaltiger Aluminiumlegierungen, deren Magnesiumgehalt innerhalb der Löslichkeitsgrenze von Magnesium in Aluminium im festen Zustande liegt (bis etwa 10%), dadurch gekennzeichnet, dass diese Legierungen so lange bei einer unterhalb des Soliduspunktes der jeweiligen Legierungszusammensetzung gelegenen Temperatur erwärmt werden, bis der bei der Erstarrung der Legierungen neben dem magnesitimärmeren Kristall stets mitauftretende magnesiumreichere Kristall ebenfalls in den magnesiumärmeren Kristall übergeführt ist.