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Verfahren zur Herstellung von hochglänzenden Oberflächen auf Gegenständen aus Halbzeugen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
Aluminium und Aluminiumlegierungen, vorzugsweise solche hoher Reinheit, haben durch die Verarbeitung von Halbzeug für Gegenstände, an deren dekoratives Aussehen höchste Ansprüche gestellt werden, in steigendem Masse Anwendung gefunden, so z. B. für Reflektoren, Beschlagteile und Ausrüstungsgegenstände im Fahrzeugbau, in der Architektur, für Schmuck u. a. m.
Aluminium erfüllt diese Anforderungen auf Grund seiner ausgezeichneten Polierbarkeit und der Möglichkeit, durch chemisch oder anodisch aufgebrachte Oxydschichten die Brillanz der Oberfläche nahezu unbegrenzt haltbar zu machen. Auch hinsichtlich der für die verschiedenen Verwendungszwecke zu erfüllenden Bedingung genügender Korrosionsbeständigkeit weist Aluminium ausgezeichnete Eigenschaften auf.
In den Fällen, in denen hohe Festigkeit not- wendig ist und besondere Anforderungen an die
Verarbeitbarkeit des Werkstoffes gestellt wer- den, besteht die Möglichkeit, durch Legieren des
Aluminiums mit anderen Metallen die gewünsch- ten Bedingungen zu erfüllen. Für eine weiterhin vorgenommene Glänzbehandlung wirken sich aber die zugesetzten Legierungsbestandteile durch Erreichung nur ungenügender Reflexionswerte im Gegensatz zu der bei hochreinem unlegiertem Aluminium oder bei den auf Reinstaluminium-Basis aufgebauten Aluminiumlegierungen erzielbaren hohen Glanzwirkung nachteilig aus. Dadurch stand bisher nur eine sehr beschränkte Anzahl von Aluminiumwerkstoffen für die bereits erwähnten Verwendungszwecke zur Verfügung, was verständlicherweise oft als ausserordentlich hinderlich empfunden wurde.
Es sind bereits verschiedene Verfahren angegeben worden, um diese Nachteile zu beheben.
So lässt sich beispielsweise durch Homogenisieren geeigneter Aluminiumwerkstoffe bei der Glänzbehandlung wohl eine Steigerung ihrer Glänzfähigkeit erreichen, jedoch gelingt es auf diese Weise nicht, Reflexionswerte zu erzielen, die denen unlegierten hochreinen Aluminiums gleichkommen.
Es ist daher verständlich, dass man sich bemühte, einen Weg zu finden, um nicht nur Gegenstände aus hochreinem Aluminium, sondern auch solche aus Aluminium geringeren Reinheitsgrades oder Aluminiumlegierungen mit einer hochglänzenden Oberfläche zu versehen und damit eine Verwendbarkeit der Aluminiumwerk-
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Durch eingehende in Verfolg dieses Problems durchgeführte Versuche hat sich nunmehr gezeigt, dass es auch möglich ist, nicht nur auf Werkstoffen aus hochreinem Aluminium und den auf Reinstaluminium-Basis aufgebauten Legierungen,
sondern auch auf Aluminium und Aluminiumlegierungen geringeren Reinheitsgrades einen hohen Glanz zu erzeugen. Das erfindungsgemässe Verfahren beruht darauf, dass die für die Verarbeitung zum Halbzeug dienenden Gussblöcke vor der Verformung einer Rekristallisationsglühung unterworfen werden, die Verarbeitung danach erfolgt und das so hergestellte Halbzeug anschliessend in beliebiger Weise geglänzt wird. Die geglänzte Oberfläche wird vorteilhaft in bekannter Weise mit einer transparenten Schutzschicht gegen chemische oder mechanische Angriffe versehen z. B. durch che- misches oder anodisches Oxydieren, Bedampfen, Lackieren. Für die Rekristallisationsglühung werden die Gussblöcke bei nahe unterhalb, vorzugweise bei etwa 10-30 C unter der Solidustemperatur liegenden Temperaturen behandelt.
Die Dauer dieser Behandlung ist so zu bemessen, dass der rekristallisierte Zustand infolge der Gefügewandlung mit Sicherheit eingetreten ist.
Nach Behandlung in Temperaturbereichen, die eine Rekristallisation nicht hervorrufen, kann die Verbesserung nicht festgestellt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist für alle Aluminiumwerkstoffe anwendbar, die im Gusszustand einer Rekristallisation unterworfen werden können. Daher kommt es nicht nur für Reinstaluminium selbst und die auf Reinstaluminium-Basis aufgebauten Aluminiumlegierungen, sondern auch für Aluminium und Alumi-
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niumlegierungen geringeren Reinheitsgrades in Frage.
Die Feststellung, dass die dem Gussmaterial durch die Rekristallisationsbehandlung verliehene Fähigkeit, bei geeigneter Oberflächenbehandlung hohe Reflexionswerte anzunehmen, auch dem aus solchem Gussmaterial hergestellten Halbzeug erhalten bleibt, ist überraschend und von grosser Wichtigkeit. Die mit der Rekristallisation verbundene Vergröberung des Komes verschwindet im Laufe der Verarbeitung des Halbzeuges wieder. Überraschenderweise geht jedoch die durch die Rekristallisation herbeigeführte verbesserte Glänzbarkeit nicht wieder verloren. Es wurde weiterhin gefunden, dass nach der Rekristallisation des Ausgangsblockes jede weitere notwendige Zwischenglühung während des Verformungsprozesses bei so niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann, dass eine Wiedervergrösserung der durch die Kaltverformung zertrümmerten Gefügebestandteile nicht wieder eintritt.
Es wird dadurch eine grössere Sicherheit im Verformungsprozess erreicht. Das erfindungsgemässe Verfahren kann im Hinblick auf die praktische Verwendbarkeit der Werkstoffe insbesondere Anwendung finden auf Gegenstände aus Halbzeugen aus Aluminium-Werkstoffen, die zoo Magnesium, 0-1% Silizium und 0-0, 06% Eisen enthalten.
In weiterer Ausbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird nach vorausgegangener Rekristallisation des ursprünglichen Gussblockes an Stelle der an sich bekannten, aus Polieren und chemischen und/oder anodischen Glänzen bestehenden Oberflächenbehandlung der aus den Halbzeugen gefertigten Gegenstände diese Oberflächenbehandlung derart vorgenommen, dass die
Gegenstände mit handelsüblichen Schleif- oder Poliermittel, z. B. einer fetthaltigen Paste von
Schmirgel, vorpoliert und dann mit einer Auf- schlämmung von Poliermitteln in Flüssigkeiten, wie beispielsweise Polierrot in Alkohol oder Was- 'ser, fertigpoliert werden.
Eine weitere Steigerung des Glanzes lässt sich dadurch erzielen, dass die Gegenstände noch einer zusätzlichen Beizung ausgesetzt werden, die zwischen das Vorpolieren und das Fertigpolieren als Zwischenbehandlung eingeschoben wird. Für diese Beizung wird beispielsweise eine 10"/oigne Natronlauge verwendet.
Die im nachfolgenden angegebenen Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern : Beispiel l : Die Aluminiumlegierungen l bis 3 der in der Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen wurden in einer eisernen Form mit den Abmessungen 200 X 100 X 24 mm zu Platten vergossen. Je eine Platte eines jeden Werkstoffes wurde 3 Stunden bei 5000 C, je eine weitere Platte 8 Stunden bei 6000 C geglüht.
Aus den Platten wurden unter gleichen Bedingungen Bleche von 1 mm Dicke gewalzt, die
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einer anodisch aufgebrachten Oxydschicht von 5 II Dicke versehen wurden.
Die Messung der gerichteten Reflexion als Massstab der erreichten Oberflächengüte der Proben ergab die in der Tabelle I zusammengestellten Werte.
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<tb>
<tb> Werkstoff <SEP> Pro- <SEP> Glühbehandlung <SEP> Gussgefüge <SEP> nach <SEP> der <SEP> gerichtete <SEP> Zunahme <SEP> des
<tb> ben <SEP> des <SEP> Gussblockes <SEP> Glühbehandlung <SEP> Reflexion <SEP> in <SEP> % <SEP> Reflexions- <SEP>
<tb> Nr. <SEP> des <SEP> geglänzten <SEP> wertes <SEP> in <SEP> /
<tb> Halbzeuges <SEP> der <SEP> Proben
<tb> Bn <SEP> im <SEP> Vergleich <SEP> zu <SEP> An
<tb> 1. <SEP> 0, <SEP> 57"/Mg <SEP> Al <SEP> 500 <SEP> C/8 <SEP> Std. <SEP> Homogenisierung <SEP> 76
<tb> 0,029% <SEP> Fe <SEP> ohne <SEP> Anzeichen <SEP> einer
<tb> 0, <SEP> 048% <SEP> Si <SEP> Rekristallisation <SEP>
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> B1 <SEP> 600"C/8 <SEP> Std.
<SEP> Rekristallisation <SEP> 82 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 2. <SEP> 1, <SEP> 92 <SEP> 0/"Mg <SEP> A, <SEP> 5000 <SEP> C/8 <SEP> Std. <SEP> wie <SEP> für <SEP> Al <SEP> 70
<tb> 0,033% <SEP> Fe
<tb> 0, <SEP> 066% <SEP> Si <SEP>
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> B2 <SEP> 6000 <SEP> CIB <SEP> Std. <SEP> wie <SEP> für <SEP> B1 <SEP> 76 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 3. <SEP> 2,94 <SEP> % <SEP> Mg <SEP> As <SEP> 500 <SEP> C/8 <SEP> Std. <SEP> wie <SEP> für <SEP> Al <SEP> 32
<tb> 0, <SEP> 088% <SEP> Fe
<tb> 0, <SEP> 066% <SEP> Si <SEP>
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> Bg <SEP> 6000 <SEP> C/8 <SEP> Std. <SEP> wie <SEP> für <SEP> B1 <SEP> 70 <SEP> 118
<tb>
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Die Beispiele erhellen die zu erzielende Oberflächenverbesserung bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Es ist im übrigen eine bekannte Tatsache, dass der Reflexionswert bei der Oberflächenbehandlung der Werkstücke zur Erzielung einer glänzenden Oberfläche ausser von Faktoren, wie z. B. der Dicke der aufgebrachten anodischen Oxydschicht, auch vom Reinheitsgrad der Legierung - vor allem stark vom Eisengehalt-abhängig ist. Wie aus der Tabelle I zu erkennen ist (vgl.
Spalte 5 und 6), nehmen die Reflexionswerte von der Legierung 1 über die Legierung 2 nach der Legierung 3-also im Sinn der Werkstoffe mit zunehmendem Gehalt an Beimengungen-sowohl bei den durch Homogenisierung (Proben A) wie auch durch Rekristallisation (Proben B) vorbehandelten Proben ab. Anderseits ist aber die Stärke der Abnahme bei den Proben B erheblich geringer als bei den Proben A, was mit anderen Worten besagt, dass sich der Reinheitsgrad der Werkstoffe bei einer Vorbehandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren in erheblich geringerem Masse auswirkt als es ohne Anwendung dieses Verfahrens der Fall ist.
Die in Tabelle II zusammengestellten Ergebnisse veranschaulichen den Einfluss des Eisengehaltes auf die Oberflächengüte von Blechproben, die im Gusszustand nicht rekristallisiert worden sind. Zum Vergleich dient eine erfindungsgemäss vorbehandelte Blechprobe analoger Zusammensetzung.
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<tb>
<tb> Werkstoff <SEP> Proben <SEP> Nr. <SEP> Glühbehandlung <SEP> des <SEP> Gussgefüge <SEP> gerichtete <SEP> Reflexion
<tb> Gussblockes <SEP> nach <SEP> der <SEP> Glühbehandlung <SEP> in <SEP> & <SEP> des <SEP> geglänzten
<tb> Halbzeuges
<tb> 1. <SEP> 0, <SEP> 57"/Mg <SEP> B. <SEP> 6000 <SEP> C/8 <SEP> Std. <SEP> Rekristallisation <SEP> 82
<tb> 0, <SEP> 029% <SEP> Fe
<tb> 0, <SEP> 0481/, <SEP> Si <SEP>
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> 4.
<SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> % <SEP> Mg <SEP> - <SEP> - <SEP> 85, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 003% <SEP> Fe <SEP> nicht <SEP> rekristallisiert
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> 5. <SEP> 0, <SEP> 6"/. <SEP> Mg--77, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 0240/0 <SEP> Fe <SEP> nicht <SEP> rekristallisiert
<tb> Rest <SEP> Al
<tb> 6.
<SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> % <SEP> Mg <SEP> - <SEP> 60, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 056 <SEP> Fe <SEP> nicht <SEP> rekristallisiert
<tb> Rest <SEP> Al
<tb>
Ausser der stark abnehmenden Oberflächengüte bei den Werkstoffen 4,5, 6, die sich durch einen zunehmenden Eisengehalt unterscheiden, ergibt sich aus Tabelle II, dass die erfindungsgemäss vorbehandelte Probe 1 im Vergleich zu Werkstoff 4 von dem sie sich im wesentlichen durch den praktisch 10fach höheren Eisengehalt unterscheidet, einen Abfall von nur 3, 2% des Reflexionswertes aufweist.
Anderseits zeigt sich bei Gegenüberstellung der Reflexionswerte der erfindungsgemäss behandelten Probe 1 und der Blechprobe 5, die bei annähernd gleichem Magnesiumgehalt auch etwa den gleichen Eisengehalt besitzen, dass der Reflexionswert der ersteren um etwa 5 /o höher liegt. Daraus folgt, dass die Rekristallisationsglühung des Gussblockes vor der Knetbearbeitung den Einsatz erheblich eisenreicher Legierungen gestattet, ohne dass die Oberflächengüte in dem bisher gewohnten Masse abnimmt.
Beispiel 2 : Ein Gussblock der Legierung 2 wurde nach der Rekristallisation bei 6000 C in bekannter Weise zu einem Blech von 1 mm ausgewalzt. Dieses Blech wurde mit handels- üblicher Polierpaste poliert und nach einer Zwischenbehandlung in 10%piger Natronlauge bei 50 C 30 Sekunden lang anschliessend in einer Aufschlämmung von Tonerdeoxydhydrat in Seifenwasser poliert.
Ein Vergleich mit der Probe B2 in Tabell I, welche unter gleichen Bedingungen behandelt wurde mit Ausnahme der Oberflächenbehandlung, welche hier durch chemisches Glänzen anstatt nach dem erfindungsgemässen mechanischen Polierverfahren erfolgte, zeigt : chemisch geglänzt: 76% gerichtete Reflexion erfindungsgemäss poliert : 83% gerichtete Reflexion, woraus der Fortschritt des erfindungsgemässen Polierverfahrens zu erkennen ist.