CH682327A5 - - Google Patents

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CH682327A5
CH682327A5 CH3764/90A CH376490A CH682327A5 CH 682327 A5 CH682327 A5 CH 682327A5 CH 3764/90 A CH3764/90 A CH 3764/90A CH 376490 A CH376490 A CH 376490A CH 682327 A5 CH682327 A5 CH 682327A5
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CH
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surface layer
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containing crystals
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CH3764/90A
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German (de)
Inventor
Jean-Francois Paulet
Roman Fuchs
Peter Furrer
Marcus Textor
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F3/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

1 1

CH 682 327 A5 CH 682 327 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die anodische Oxidation von Aluminiumlegierungen ist altbekannt und wird angewandt, um die Korrosionsfestigkeit und physikalische Eigenschaften wie Verschleissfestigkeit, Härte usw. von Aluminiumwerkstoffen zu erhöhen. The anodic oxidation of aluminum alloys is well known and is used to increase the corrosion resistance and physical properties such as wear resistance, hardness etc. of aluminum materials.

Verschleissfeste Gegenstände aus Aluminiumwerkstoffen stellt man bekannterweise insbesondere her, indem man diese ganz oder zumindest teilweise aus einer eutektischen oder hypereutektischen Al-Si-Legierung fertigt. Die Oberflächenschicht - bis etwa 1 mm - derartiger Gegenstände enthalten Si-oder Si-haltige und damit elektrisch leitfähige Kristalle in der Grössenordnung von 10 um, welche bis an die Oberfläche ragen bzw. dieselbe teilweise bilden. Wenn man derartige Oberflächen anodisie-ren will, stellt man fest, dass die Si- oder Si-halti-gen Kristalle den elektrischen Strom von der Anode zur Kathode leiten und somit einen Kurzschlussstrom herbeiführen, wodurch ein anodisch oxidativer Schichtaufbau verhindert wird. Wear-resistant objects made of aluminum materials are known to be produced, in particular, by making them wholly or at least partially from a eutectic or hypereutectic Al-Si alloy. The surface layer - up to about 1 mm - of objects of this type contain Si or Si-containing and thus electrically conductive crystals in the order of magnitude of 10 μm, which protrude up to the surface or partially form the same. If one wants to anodize such surfaces, it is found that the Si or Si-containing crystals conduct the electrical current from the anode to the cathode and thus cause a short-circuit current, which prevents an anodic oxidative layer build-up.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zumindest oberflächlich aus einer eutektischen oder hypereutektischen AI-Si-Legierung bestehenden Gegenstand herzustellen, der sich anodisch oxidieren lässt und damit eine erhöhte Korrosionsfestigkeit und verbesserte Verschleissfestigkeits- und Härteeigenschaften zumindest gegenüber einem nicht anodisch oxidierbaren vergleichbaren Gegenstand aufweist. It is an object of the present invention to produce an object which consists at least superficially of a eutectic or hypereutectic Al-Si alloy and which can be anodically oxidized and thus has increased corrosion resistance and improved wear resistance and hardness properties at least compared to a comparable object that cannot be anodized.

Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsge-mässen Verfahrens ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9. Advantageous further developments of the method according to the invention result from the characterizing features of claims 2 to 9.

Beispiel 1 example 1

Ein Gegenstand aus einer AISi7-Gusslegierung wurde an der Oberfläche von einem C02-Laser aufgeschmolzen, wobei gleichzeitig Aluminium-Silizium-Pulver in die Schmelzzone eingeleitet wurde, das sich mit dem Substrat verband. Der Laserstrahl wurde mit einer Leistung von 1500 Watt bei 1 mm Durchmesser auf die Oberfläche fokussiert und mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern pro Minute über den Gegenstand geführt. Dieser Vorgang wurde 3- bis 4mal wiederholt, wobei sich eine 0,7 mm dicke Schicht aus Aluminium mit 13 Gew.-% Silizium aufbaute. An object made of an AISi7 cast alloy was melted on the surface by a C02 laser, at the same time aluminum-silicon powder was introduced into the melting zone, which bonded to the substrate. The laser beam was focused on the surface with a power of 1500 watts at 1 mm diameter and passed over the object at a speed of 2 meters per minute. This process was repeated 3 to 4 times, a 0.7 mm thick layer of aluminum with 13% by weight of silicon being built up.

Danach wurden von der porösen Oberfläche ca. 0,1 mm mechanisch abgedreht und anschliessend wurde der Gegenstand entfettet und in einem Schwefelsäureelektrolyten mit 200 g HaSO^Liter bei 20°C und 1,5 A/dm2 während 40 Minuten an-odisiert. Nach dem Verdichtungsprozess in kochendem Wasser wies der Gegenstand eine Oxidschichtdicke von 12 Mikrometern auf. Then about 0.1 mm was mechanically twisted off the porous surface and then the object was degreased and anodized in a sulfuric acid electrolyte with 200 g HaSO ^ liters at 20 ° C and 1.5 A / dm2 for 40 minutes. After the compression process in boiling water, the article had an oxide layer thickness of 12 microns.

Beispiel 2 Example 2

Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, jedoch wurde eine Zusammensetzung des Aluminium/Siliziumpulvers gewählt, dass die Schicht 25 Gew.-% Silizium enthielt. Mechanische Vorbereitung, anodische Oxidation und Verdichtung wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die Oxidschichtdicke betrug 19 Mikrometer. The procedure was as in Example 1, but a composition of the aluminum / silicon powder was chosen such that the layer contained 25% by weight of silicon. Mechanical preparation, anodic oxidation and compression were carried out as in Example 1. The oxide layer thickness was 19 micrometers.

Beispiel 3 Example 3

Es wurde wiederum wie in den Beispielen 1 und 2 vorgegangen, jedoch wurde die Oberfläche des Gegenstandes nach dem Beschichtungsprozess einer Wärmebehandlung mit dem C02-Laser unterzogen. Anschliessend wurde der Gegenstand wiederum wie im Beispiel 1 mechanisch abgedreht, entfettet und anodisiert. The procedure was again as in Examples 1 and 2, but the surface of the article was subjected to a heat treatment with the CO 2 laser after the coating process. The object was then mechanically turned off, degreased and anodized as in Example 1.

An den Gegenständen nach allen drei Beispielen konnten flächendeckende anodisch erzeugte Oxidschichten festgestellt werden, die die gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften aufweisen. The articles according to all three examples were able to determine surface-covering anodically produced oxide layers which have the desired chemical and physical properties.

Der Grund, dass es bis anhin nicht möglich war, Si-reiche AI-Legierungen zu anodisieren, bestand darin, dass die Si-Ausscheidungen zu gross waren, um einen kompakten anodisch oxidativen Schichtaufbau zu bilden. Durch schockartige Wärmebehandlungen an der Oberfläche der Si-reichen Phasen ist es erfindungsgemäss möglich, die Grösse der ausgeschiedenen Si-Partikel auf ein Mass zu reduzieren, mit der Wirkung, dass eine anschliessende Anodisation eines derartig ausgebildeten Gegenstandes möglich ist. The reason that it was previously not possible to anodize Si-rich Al alloys was that the Si precipitates were too large to form a compact anodically oxidative layer structure. Shock-like heat treatments on the surface of the Si-rich phases make it possible, according to the invention, to reduce the size of the deposited Si particles to a measure, with the effect that subsequent anodization of an object of this type is possible.

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung eines zumindest einer Oberflächenschicht aus einer eutektischen oder hypereutektischen Al-Si-Legierung bestehenden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle der einen Gehalt von 13 Gew.-% oder mehr Si aufweisenden Oberflächenschicht des Gegenstandes durch Auf- oder Anschmelzen auf eine Grösse von um 5 um gebracht wird oder dass bei einem Gegenstand mit einer Oberflächenschicht mit einem Si-Gehalt von unter 13 Gew.-% durch Einbringen von Si eine Oberflächenschicht mit einem Gehalt von 13 Gew.-% oder mehr Si erzeugt wird und die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle in der Oberflächenschicht durch Schmelzebehandlung auf eine Grösse von um 5 um gebracht wird.1. A process for producing an object consisting of at least one surface layer made of a eutectic or hypereutectic Al-Si alloy, characterized in that the particle size of the Si- or Si-containing crystals of the surface layer having a content of 13% by weight or more Si of the object is brought to a size of around 5 .mu.m by melting or melting, or that in the case of an object with a surface layer with an Si content of less than 13% by weight, by introducing Si, a surface layer with a content of 13% by weight. % or more Si is produced and the particle size of the Si or Si-containing crystals in the surface layer is brought to a size of around 5 μm by melt treatment. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Si und die Schmelzebehandlung gleichzeitig erfolgen.2. The method according to claim 1, characterized in that the introduction of Si and the melt treatment take place simultaneously. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Si-Gehalt der Oberflächenschicht mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise 25 Gew.-%, beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Si content of the surface layer is at least 20 wt .-%, preferably 25 wt .-%. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle kleiner 5 um beträgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the particle size of the Si or Si-containing crystals is less than 5 microns. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle kleiner/gleich 3 um beträgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the particle size of the Si or Si-containing crystals is less than / equal to 3 µm. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,6. The method according to any one of claims 1 to 5, 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 22nd 33rd CH 682 327 A5CH 682 327 A5 dadurch gekennzeichnet, dass die Herbeiführung der Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle mit energiereicher Strahlung erfolgt.characterized in that the particle size of the Si- or Si-containing crystals is brought about with high-energy radiation. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die energiereiche Strahlung Laserstrahlung ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the high-energy radiation is laser radiation. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung durch einen CO2-Laser herbeigeführt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the laser radiation is brought about by a CO2 laser. 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die energiereiche Strahlung eine Elektronenstrahlung ist.9. The method according to claim 6, characterized in that the high-energy radiation is electron radiation. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd
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EP0488944A1 (en) 1992-06-03

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