Korrosionsbeständige, dnreh Ausseheidungshärtung vergütbare Aluminiumlegierung. Die Aluminiumlegierungen hoher Zug festigkeit der Gattung Al-Cu-Mg, die durch Ausscheidungshärtung vergütet werden und unter verschiedenen Namen, wie Duralumin und Avional, in den Handel kommen, haben bekanntlich nicht die hohe Korrosionsbestän digkeit des Reinaluminiums. Man hat daher Legierungen entwickelt, die ebenfalls durch Ausscheidungshärtung vergütbar sind,
aber eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf weisen als die oben genannten Legierungen der Gattung Al-Cu-Mg. Die bessere Korro sionsbeständigkeit wurde allerdings auf Kosten einer etwas geringeren Zugfestigkeit und Härte erreicht. So sind die kupferfreien Aluminium legierungen der Gattung Al-Mg-Si entstanden, die Zugfestigkeiten von etwa 32-36 kg/mm' im vergüteten Zustand ohne nachträgliche Kaltreckung besitzen und ebenso korrosions beständig sind wie 99,3 %iges Reinaluminium.
Diese durch Ausscheidungshärtung ver- gütbaren, praktisch kupferfreien Aluminium- legierungen der Gattung AI-Mg-Si sind unter verschiedenen Namen, wie beispielsweise Anticorodal und Aldrey, weit verbreitet und wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit bei guter mechanischer Festigkeit geschätzt.
Die Zusammensetzung dieser Legierungen schwankt gewöhnlich innerhalb folgender Grenzen (DIN Normblatt 1713) 0,3-2 % Mg 0,3-1,5 /o si 0 -1,5 % Mn Rest Al. Obige Zusammensetzungen sind diejenigen von Knetlegierungen. Bei den entsprechenden Gusslegierungen (Gattung GAl-Mg-Si) beträgt der Siliziumgehalt 2-5 %.
Bei den manganfreien Legierungen der Gattung Al-Mg-Si ist die Zugfestigkeit bei gleicher Korrosionsbeständigkeit etwas gerin ger als bei den manganhaltigen. Man ver wendet daher meistens manganhaltige Legie_ rungen dieser Gattung. Zu den manganfreien Legierungen gehört die unter dem Namen ,,Aldrey" bekannte Freileitungslegierung, die besonders im Hinblick auf eine gute elek trische Leitfähigkeit bei ausreichender Zug festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ausge arbeitet worden ist.
Mit den Jahren sind die Anforderungen an die Legierungen der Gattungen AI-Mg-Si und GAI-31g-Si in bezug auf Korrosionsbe ständigkeit immer mehr gestiegen. Doch ge langte man nicht zu einer besseren Korro sionsbeständigkeit als derjenigen des üblichen Reinaluminiums. Die durch die Herabsetzung der Verunreinigungen erzielte Wirkung liess keine wesentliche und sprunghafte Verbesse rung der Korrosionsbeständigkeit erwarten.
. Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, durch Ausscheidungshärtung vergütbare Aluminiumlegierungen herzustellen, deren Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu der jenigen des üblichen Reinaluminiums als au sserordentlich hoch zu bezeichnen ist und die derjenigen des Reinstaluminiums (Reinheit 99,990/0 und darüber) sehr nahe kommt.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nämlich eine korrosionsbeständige, durch Aus scheidungshärtung vergütbare Aluminium legierung mit 0,3-2 % Mg und 0,3-5 % si, wobei der als Verunreinigung vorhandene Kupfergehalt unter 0,02 %, vorzugsweise unter 0,01%,
und der Eisengehalt unter 0,05 %, vorzugsweise unter 0,02 %, am besten aber unter 0,01 0% gehalten ist.
Der Gehalt an Silizium soll vorteilhafter weise niedrig sein. Bei einer Gusslegierung wird also beispielsweise 2,5 % Silizium zweck- mässig sein;
bei Knetlegierungen (Silizium 0,3-1,5 %) geht man am besten nicht über 1,1% Silizium.
Die Legierungen können noch bis 1,5 0/0 Mangan und bis 0,2 % Titan enthalten; Mangan und Titan können einzeln oder zu sammen zugegen sein. Was den Mangange- halt betrifft, ist es vorteilhaft, unter 1 % zu bleiben; zu empfehlen ist insbesondere ein Mangangehalt von ungefähr 0,5 /o.
Wenn auch im Schrifttum vereinzelt Au- gaben über den Einfluss von Verunreinigungen auf Reinstaluminium zu finden sind, so war jedoch nicht vorauszusehen, dass es möglich sein würde, durch Ausscheidungshärtung ver- gütbare Aluminiumlegierungen herzustellen, die die hohen Festigkeiten der Legierungen der Gattung AI-Mg-Si und praktisch dieselbe Korrosionsbeständigkeit wie Reinstaluminium aufweisen.
Zahlreiche Versuchsreihen haben gezeigt, dass die Verbindung 3Ig2Si, die in erster Linie für die Härtung bei der Vergü tung verantwortlich ist, einen nur äusserst geringen Einfluss auf die Korrosionsbeständig keit ausübt (gegenüber alkalischen Lösungen ist beispielsweise eine Legierung bestehend aus Reinstaluminium und 1,5 % MgzSi sogar wesentlich korrosionsbeständiger als Reinst- aluminium). Dieses Verhalten trifft auch für das Mangan zu.
Auch der Zusatz von Titan in denjenigen Mengen, die zur Erreiehung eines feineren Kornes beitragen, übt keinem nennenswerten Einfluss auf die Korrosionsbe ständigkeit aus. In manchen Fällen ist es empfehlenswert, z. B. zur Erniedrigung der Löslichkeit in verdünnter Salpetersäure, ob- genannten Legierungen etwas Zink zuzusetzen, beispielsweise bis 1%.
Die hohe Korrosionsbeständigkeit der be anspruchten, durch Ausscheidungshärtung ver- gütbaren Aluminiumlegierungen geht bei spielsweise aus folgenden Daten hervor:
EMI0002.0107
<I>Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Legierungen.</I>
<tb> A. <SEP> Mg <SEP> 0,80 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> 1,27 <SEP> % <SEP> MgzSi
<tb> Si <SEP> 0,48 <SEP> % <SEP> 0,01% <SEP> freies <SEP> Si
<tb> Fe <SEP> <B>0,00300/.</B>
<tb> Cu <SEP> 0,00110/0
<tb> Al <SEP> Rest.
EMI0002.0108
B. <SEP> Mg <SEP> 0,491 <SEP> %
<tb> Si <SEP> 0,52 <SEP> 0/0
<tb> Mrr <SEP> 0,478 <SEP> 0%
<tb> Fe <SEP> 0,0104%
<tb> Cu <SEP> 0,0012 <SEP> 0/0
<tb> A1 <SEP> Rest.
EMI0003.0001
C. <SEP> Mg <SEP> 0,485 <SEP> 0/0
<tb> Si <SEP> 1,02 <SEP> 0/0
<tb> 21n <SEP> 0,487 <SEP> %
<tb> Fe <SEP> <B>0,01080/0</B>
<tb> Ca <SEP> 0,0012%
<tb> Al <SEP> Rest.
EMI0003.0002
D. <SEP> Mg <SEP> 0,952 <SEP> %
<tb> Si <SEP> 1,02 <SEP> 0%
<tb> Mri <SEP> 0,487 <SEP> %
<tb> Fe <SEP> 0,0100 <SEP> 0/0
<tb> Cu <SEP> 0,0012"/,
<tb> Al <SEP> Rest.
EMI0003.0003
E <SEP> Mg <SEP> 0,830 <SEP> 0/0
<tb> Si <SEP> 0,91 <SEP> 0/0
<tb> Mn <SEP> 0,892 <SEP> 0/0
<tb> Fe <SEP> 0,0180 <SEP> 0/0
<tb> Cu <SEP> 0,00120/,
<tb> Al <SEP> Rest.
In diesen Zusammensetzungen 9. bis E bedeutet "A1 Rest", dass das übrige aus von Verunreinigungen praktisch vollkommen freiem Aluminium besteht, also nicht etwa aus dem als Reinstaluminium bezeichneten Metall. <I>Tabelle I</I> Gasvolumetrische Löslichkeitsprobe in <I>5</I> % NaOH und 10 % HCd
EMI0003.0015
EMI0003.0016
Bezeichnung <SEP> Reaktionszahl <SEP> in <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Na0H <SEP> Reaktionszahl <SEP> in <SEP> 10'/o <SEP> HCl
<tb> Ruffinal <SEP> 3,3-3,
5 <SEP> 0,010-0,011
<tb> gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet
<tb> Leg. <SEP> 9 <SEP> 1,2 <SEP> 1,1 <SEP> 0,013 <SEP> 0,012
<tb> Leg. <SEP> B <SEP> 3,5 <SEP> 3,3 <SEP> 0,012 <SEP> 0,011
<tb> Leg. <SEP> C <SEP> 3,3 <SEP> 3,3 <SEP> 0,010 <SEP> 0,010
<tb> Leg. <SEP> D <SEP> 3,7 <SEP> 3,4 <SEP> 0,012 <SEP> 0,011.
<tb> Leg.
<SEP> E <SEP> " <SEP> 4,1 <SEP> 3,5 <SEP> 0,014 <SEP> 0,013 <I>Tabelle</I> 1I <I>Löslichkeit in</I> Schzoefelsdure <I>und</I> ,Salpetersäure Gewichtsverlust in g/m2 # Tag (1-600 Stunden)
EMI0003.0022
Bezeichnung <SEP> In <SEP> 20 <SEP> % <SEP> H2S04 <SEP> In <SEP> 5 <SEP> % <SEP> HNOs <SEP> In <SEP> 25 <SEP> % <SEP> HN0s
<tb> Ruffinal <SEP> 1,3 <SEP> 2,0 <SEP> 5,3
<tb> <U>gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet</U>
<tb> Leg. <SEP> A. <SEP> 1,6 <SEP> 1,2 <SEP> 2,7 <SEP> 3,0 <SEP> 6,2 <SEP> 6,4
<tb> Leg. <SEP> B <SEP> 1,3 <SEP> 1,6 <SEP> 3,6 <SEP> 4,0 <SEP> 9,5 <SEP> <B>1</B>1,6
<tb> Leg.
<SEP> C <SEP> 1,4 <SEP> 1,6 <SEP> 4,6 <SEP> 3,8 <SEP> 11,6 <SEP> 11,8
<tb> Leg. <SEP> D <SEP> 1,6 <SEP> 2,0 <SEP> 4,0 <SEP> 4,8 <SEP> 10,2 <SEP> 12,3
<tb> Leg. <SEP> E <SEP> 1,6 <SEP> 2,0 <SEP> 3,5 <SEP> 4,9 <SEP> 10,2 <SEP> 10,4 Die Bezeichnungen für die in Tabellen I und 1I angegebenen Ver:Suchsergebnisse be deuten 1. Gelagert = bei 550 0 C geglüht, in kaltem Wasser abgeschreckt und bei 20' C gelagert.
2. Warmgehärtet = bei 550 0 C geglüht, irr kaltem Wasser abgeschreckt und bei 150 0 C warmgehärtet.
Die Zahlen in den Tabellen I und II stellen nur einen kleinen Bruchteil der hei den Versuchen zur Ausarbeitung der neuen Legierungen ermittelten Werte dar. Es wurde der Einfluss sowohl der einzelnen Zusätze wie auch der Zusätze in Wechselwirkung aufein ander geprüft, und zwar auch in andern kor rodierenden Medien als den oben angeführten. Alle Versuche haben jedoch bestätigt, dass die beanspruchten Legierungen bezüglich Korrosionsbeständigkeit dem Reirrstalrrmirrirrm ebenbürtig sind.
Die mechanischen Eigen schaften entsprechen denjenigen der normalen Legierungen der Gattung Al-Dlg-Si bezw. GAI-Mg-Si.
Es ist selbstverständlich, dass bei der Her stellung der Legierungen mit äusserster Sorg falt vorgegangen werden muss. Es darf zum Beispiel kein Eisen mit der geschmolzenen Legierung in Berührung korntnen.
Es muss auch ganz besonders auf die Rein heit der zusammenzuschmelzenden Bestand teile geachtet werden. Man benützt vor allem Reinstaluminium, am besten dasjenige, wel ches nach den neueren Dreischichtenverfahren erhalten wird und eine Reinheit von 99,99 % und darüber hat.
Die Anwendungsmöglichkeiten für die be anspruchten Legierungen sind natürlich noch zahlreicher als diejenigen der üblichen Legie rungen der Gattung AI-Mg-Si bezw. GAl- Mg-Si. Ein aussichtsreiches Anwendungsge biet ist unter andern das Plattieren von we niger korrosionsbeständigen Aluminiumlegie rungen.
Man kommt selbstverständlich nicht, aus dem Rahmen der Erfindung heraus, wenn man den erfindungsgemässen Legierungen weitere Elemente zusetzt, die keine nennens werte Verschlechterung der Korrosionsbestän- digkeit verursachen, zum Beispiel Kadmium.