DE102014201761A1 - A method of producing a hardened aluminum material by a cross-coupling reaction - Google Patents
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Abstract
[OBJEKT] Es ist Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um ein gehärtetes Aluminiummaterial, welches eine dicke gehärtete Schicht, welche extrem hart an der Oberfläche ist und deren Härte stetig von der Oberfläche hinein ins Innere abnimmt, herzustellen. [MASSNAHMEN, UM DAS PROBLEM ZU LÖSEN] Das Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Aluminiummaterials ist ein Verfahren, in welchem ein Aluminiumlegierungsmaterial, welches Mg-Elemente beinhaltet, oberflächengehärtet ist, und einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt beinhaltet. Im ersten Schritt wird eine Nickelschicht 20 von 15 μm auf einer Oberfläche eines Aluminiumlegierungsmaterials 10 ausgebildet. Im zweiten Schritt wird das Aluminiumlegierungsmaterial 10, welches die Nickelschicht 20, welche darauf ausgebildet ist, besitzt, auf 550°C aufgeheizt und dort für 60 bis 90 Minuten gehalten wird. Auf diese Weise dienen Mg-Elemente in einem Basismaterial (das Aluminiumlegierungsmaterial 10) als Katalysator, welcher bewirkt, dass Mg-Ionen und Al-Ionen zu einer Oberfläche der Nickelschicht 20 diffundieren. Eine gehärtete Schicht von hoher Härte von intermetallischen Komponenten von Al und Ni kann somit ausgebildet werden.[OBJECT] It is an object to provide a method for producing a hardened aluminum material which has a thick hardened layer which is extremely hard on the surface and whose hardness steadily decreases from the surface into the interior. [MEASURES TO SOLVE THE PROBLEM] The method for producing a hardened aluminum material is a method in which an aluminum alloy material including Mg elements is surface hardened, and includes a first step and a second step. In the first step, a nickel layer 20 of 15 μm is formed on a surface of an aluminum alloy material 10. In the second step, the aluminum alloy material 10 having the nickel layer 20 formed thereon is heated to 550 ° C. and held there for 60 to 90 minutes. In this way, Mg elements in a base material (the aluminum alloy material 10) serve as a catalyst that causes Mg ions and Al ions to diffuse to a surface of the nickel layer 20. A hardened layer of high hardness of intermetallic components of Al and Ni can thus be formed.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verarbeitungsverfahren zur Verfügung, welches zeigt, dass, wenn eine Nickelschicht mit geeigneter Dicke auf einer Oberfläche eines Aluminiumlegierungsmaterials gebildet wird, welches Mg-Elemente enthält, und das Aluminiumlegierungsmaterial auf 500°C bis 600°C aufgeheizt wird, ein Überzug von intermetallischen Komponenten mit hoher Härte, wie AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 und Al3Ni5 (im Nachfolgenden bei Bedarf als AlmNin bezeichnet) auf einer Oberflächenschicht des Aluminiumlegierungsmaterials durch eine Kreuzkupplungsreaktion, welche durch Mg-Ionen katalysiert wird, hergestellt wird.The present invention provides a processing method which shows that when a nickel layer of suitable thickness is formed on a surface of an aluminum alloy material containing Mg elements and the aluminum alloy material is heated to 500 ° C to 600 ° C, a coating of high hardness intermetallic compounds such as AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 and Al3Ni5 (hereinafter referred to as AlmNin, if necessary) on a surface layer of the aluminum alloy material by a cross-coupling reaction catalyzed by Mg ions.
Einschlägiger Stand der TechnikRelevant prior art
Automobilkomponenten sind meistens aus Eisen und Stahlteilen ausgebildet worden, welche eine relativ große spezifische Schwerkraft haben. Um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, wurde jedoch ein leichtgewichtiges Basismaterial, welches eine kleine spezifische Schwerkraft hat, gesucht, um die Eisen- und Stahlteile zu ersetzen. Aluminiumlegierungsmaterialien, welche eine spezifische Schwerkraft von ungefähr einem Drittel von derselben von Eisen haben, haben als alternative Materialien Aufmerksamkeit erweckt. Obwohl sie eine geringe spezifische Schwerkraft haben, sind Aluminiumlegierungsmaterialien in deren Stärke und anderen Eigenschaften Eisen- und Stahlmaterialien deutlich unterlegen, selbst nachdem sie einer gewöhnlichen Hitzebehandlung unterzogen wurden. Darüber hinaus ist es schwierig, einen Oberflächenhärteprozess wie Nitrierhärten bei einem Aluminiumlegierungsmaterial an der Luft durchzuführen, weil ein inerter Oxidüberzug auf der äußersten Oberfläche gebildet wird. Oberflächenhärtungsverfahren, um die Oberflächenhärte von Aluminiumlegierungsmaterialien zu verbessern, wurden ebenfalls entwickelt. Ein Beispiel dieser Verfahren ist unten gezeigt.Automotive components have mostly been formed of iron and steel parts which have a relatively high specific gravity. However, in order to improve fuel efficiency, a lightweight base material having a small specific gravity has been sought to replace the iron and steel parts. Aluminum alloy materials, which have a specific gravity of about one third of that of iron, have attracted attention as alternative materials. Although having a low specific gravity, aluminum alloy materials are significantly inferior in strength and other properties to iron and steel materials even after being subjected to ordinary heat treatment. In addition, it is difficult to perform a surface hardening process such as nitriding in an aluminum alloy material in the air because an inert oxide coating is formed on the outermost surface. Surface hardening methods to improve the surface hardness of aluminum alloy materials have also been developed. An example of these methods is shown below.
Untenstehendes Patentdokument 1 beschreibt ein Oberflächenhärtungsverfahren, welches einen Ionen(plasma)nitrierhärtungsprozess durchführt. Bei diesem Oberflächenhärtungsverfahren wird zuerst eine Eisen-Chrom-Legierungs-Galvanisierschicht auf der Oberfläche eines Aluminiumlegierungsmaterials durch einen Galvanisierprozess gebildet, und anschließend wird ein Ionen-Nitrierhärtungsverfahren auf dem galvanisierten Aluminiumlegierungsmaterial durchgeführt. Mit diesem Ionen-Nitrierhärtungsverfahren mit Glimmentladung treffen Stickstoffionen mit hoher Energie auf die Oberfläche eines Werkstücks auf. Beim Auftreffen reagieren die Stickstoffionen mit dem Eisen-Chrom und diffundieren in die Oberfläche des Werkstücks, um eine gehärtete (Nitrid)-Schicht von 5 μm bis 20 μm zu bilden, welche aus Chromnitrid besteht, auszubilden. Dementsprechend kann die Vickershärte der Oberfläche des gehärteten Aluminiumlegierungsmaterials bis auf 700 HV bis 1200 HV erhöht werden.The following
Dokumente zum Stand der TechnikDocuments on the state of the art
PatentdokumentePatent documents
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[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung Publikationsnummer 06-235096 (
JP6-235096 A JP6-235096 A
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Das Ionennitrierverfahren in Patentdokument 1 weist die folgenden Probleme auf. Erstens ist es schwierig, die extrem harte gehärtete Schicht bis zu einer Dicke von 20 μm oder mehr auszubilden, und die gehärtete Schicht ist extrem dünn. Der Grund hierfür ist, dass Chromnitrid, welches auf der Oberfläche gebildet wird, es schwierig macht, die Glimmentladung von aktivierenden Stickstoffionen fortzuführen und es weiterhin schwierig macht, dass Stickstoffionen in das Werkstück diffundieren. In dem Abschnitt, in welchem Stickstoffionen nicht diffundieren, das heißt, der Abschnitt, in welchem die gehärtete Schicht nicht ausgebildet wird, geht die Härte schlagartig zurück verglichen mit der gehärteten Schicht. Daher nimmt die Härte des gehärteten Aluminiummaterials in Patentdokument 1 nicht stetig von der Oberfläche hinein ins Innere ab, und das gehärtete Aluminiummaterial ist nur in der Umgebung der Oberfläche extrem hart, und außerdem dünn. Im Fall, in dem das gehärtete Aluminiummaterial in Patentdokument 1 an einer Stelle verwendet wird, an der Gleitreibung extrem groß ist, nutzt sich die dünne gehärtete Schicht bald ab. Diese Tatsache ist nicht wünschenswert hinsichtlich Produktsicherheit. Wenn Torsion oder ähnliches auf das gehärtete Aluminiummaterial in Patentdokument 1 wirken, können Rissbildung oder Trennung an der Grenze der gehärteten Schicht auftreten.The ion nitriding method in
Um die vorher erwähnten Probleme zu lösen, ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Aluminiummaterials mit einer dicken, gehärteten Schicht, welche extrem hart an der Oberfläche ist und deren Härte stetig von der Oberfläche ins Innere hinein abnimmt, zur Verfügung zu stellen.In order to solve the aforementioned problems, it is an object of the present invention to provide a method of producing a hardened aluminum material having a thick, hardened layer which is extremely hard on the surface and whose hardness steadily decreases from the surface to the inside to deliver.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Produktion eines gehärteten Aluminiummaterials zur Verfügung, bei welchem ein Aluminiumlegierungsmaterial, eingeschlossen Magnesiumelemente, oberflächengehärtet wird. Das Verfahren weist einen ersten Schritt, bei dem eine Oxidschicht auf einer Oberfläche des Aluminiumlegierungsmaterials entfernt wird und danach eine Nickelschicht von 10 μm oder mehr gebildet wird, auf, und einen zweiten Schritt, bei dem das Aluminiumlegierungsmaterial, welches die darauf gebildete Nickelschicht aufweist, auf eine Temperatur von nicht weniger als 500°C und nicht mehr als 600°C aufgeheizt wird und das Aluminiumlegierungsmaterial bei der Temperatur für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird. In dem zweiten Schritt ist es erforderlich, dass das Aluminiumlegierungsmaterial bei der Temperatur für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird, basierend auf einer Dicke der Nickelschicht und der Temperatur des Heizens, bis Magnesiumionen und Aluminiumionen in einem Basismaterial hin zu einer Oberfläche der Nickelschicht diffundieren, um eine intermetallische Komponente in einer Oberflächenschicht des Aluminiumlegierungsmaterials durch eine Kreuzkupplungsreaktion zu bilden.The present invention provides a process for the production of a hardened aluminum material, in which a Aluminum alloy material, including magnesium elements, surface hardened. The method comprises a first step of removing an oxide film on a surface of the aluminum alloy material and then forming a nickel film of 10 μm or more, and a second step of depositing the aluminum alloy material having the nickel film formed thereon a temperature of not lower than 500 ° C and not higher than 600 ° C is heated and the aluminum alloy material is kept at the temperature for a predetermined time. In the second step, it is required that the aluminum alloy material be kept at the temperature for a predetermined time, based on a thickness of the nickel layer and the temperature of heating, until magnesium ions and aluminum ions in a base material diffuse toward a surface of the nickel layer to diffuse to form an intermetallic component in a surface layer of the aluminum alloy material by a cross-coupling reaction.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ionisieren Mg-(Magnesium-)Elemente, welche einen niedrigen Dampfdruck haben, und diffundieren aktiv zur Oberflächenschicht, wegen einer hohen Temperaturumgebung, in welcher die Heiztemperatur während einer Hitzebehandlung nicht weniger als 500°C und nicht mehr als 600°C beträgt. Während der Diffusion führen die ionisierten Mg-Elemente die ionisierten Al-(Aluminium)-Elemente in der Umgebung, um sich hin zur Oberflächenschicht des Aluminiumlegierungsmaterials zu bewegen. Die Al-Ionen, welche zur Oberflächenschicht geführt wurden, werden mit den Ni-(Nickel)-Elementen, welche in der Oberflächenschicht ionisiert vorliegen, gekuppelt, um intermetallische Komponenten mit hoher Härte (AlmNin), wie AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3, und Al3Ni5 zu bilden. Das heißt, dass in einem hohen Temperaturbereich Mg-Elemente als Katalysator wirken, um die ionisierten Al-Elemente mit den ionisierten Ni-Elementen reagieren zu lassen, um intermetallische Komponenten mit hoher Härte zu erzeugen. Folglich ist die Tiefe der gehärteten Schicht mehr als 1,5 mal höher als die einer gehärteten Schicht, die zum Beispiel durch reguläres Galvanisieren entsteht, so dass ein gehärtetes Aluminiummaterial, welches die dicke gehärtete Schicht besitzt, auf solch eine Art und Weise produziert werden kann, dass die Härte stetig ins Innere hin abnimmt.According to the present invention, Mg (magnesium) elements having a low vapor pressure ionize and actively diffuse to the surface layer because of a high temperature environment in which the heating temperature during a heat treatment is not less than 500 ° C and not more than 600 ° C is. During diffusion, the ionized Mg elements carry the ionized Al (aluminum) elements in the environment to move toward the surface layer of the aluminum alloy material. The Al ions which have been carried to the surface layer are coupled with the Ni (nickel) elements which are ionized in the surface layer to form high hardness intermetallic compounds (AlmNin) such as AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3, and Al3Ni5. That is, in a high temperature range, Mg elements act as a catalyst to react the ionized Al elements with the ionized Ni elements to produce high hardness intermetallic components. Consequently, the depth of the hardened layer is more than 1.5 times higher than that of a hardened layer formed by, for example, regular plating, so that a hardened aluminum material having the thick hardened layer can be produced in such a manner in that the hardness steadily decreases towards the inside.
Im Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Aluminiummaterials gemäß der vorliegenden Erfindung kann im zweiten Schritt das Aufheizen in einer Unterdruckkammer bei einem niederen Vakuumszustand von 100 Pa oder weniger vorgenommen werden. In diesem Fall kann ein gehärtetes Aluminiummaterial mit einer sauberen Oberfläche hergestellt werden, da der Heizprozess in einem Zustand von geringer Sauerstoffkonzentration durchgeführt wird. Weiterhin kann die Reaktionsprozesszeit reduziert werden, da die Funktion der ionisierten Mg-Elemente als Katalysator aktiv wird. Im zweiten Schritt kann das Aufheizen durch eine Glimmentladung durch Verwendung eines externen Ionenvakuumofens mit Heizung durchgeführt werden.In the method for producing a hardened aluminum material according to the present invention, in the second step, heating can be performed in a vacuum chamber at a low vacuum state of 100 Pa or less. In this case, a hardened aluminum material having a clean surface can be produced because the heating process is performed in a state of low oxygen concentration. Furthermore, the reaction process time can be reduced because the function of the ionized Mg elements becomes active as a catalyst. In the second step, the heating by a glow discharge can be performed by using an external ion vacuum furnace with heating.
Vorteilhafte Auswirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gehärtetes Aluminiummaterial hergestellt werden, welches eine dicke gehärtete Schicht hat, die extrem hart auf der Oberfläche ist und bei dem die Härte stetig von der Oberfläche hinein ins Innere abnimmt. Selbst wenn das gehärtete Aluminiummaterial in Abschnitten, in denen Gleitreibung in Automobilteilen und anderen Teilen extrem hoch ist, verwendet wird, nutzt sich die gehärtete Schicht nicht schnell ab, was wünschenswert hinsichtlich der Produktsicherheit ist. Selbst wenn Torsion oder ähnliches ausgeübt wird, ist das Auftreten von Rissbildung oder Abtrennung an der Grenze der gehärteten Schicht unwahrscheinlich. Für die Benutzung in Armbanduhrenbändern oder Armbanduhrgehäusen können ideale Produkte, welche leichtgewichtig und gegenüber Beschädigung resistent sind, erwartet werden.According to the present invention, a hardened aluminum material can be produced which has a thick hardened layer which is extremely hard on the surface and in which the hardness steadily decreases from the surface to the inside. Even if the hardened aluminum material is used in portions in which sliding friction in automobile parts and other parts is extremely high, the hardened layer does not wear off quickly, which is desirable in terms of product safety. Even if torsion or the like is exerted, occurrence of cracking or separation at the boundary of the hardened layer is unlikely. For use in wristwatches or wristwatch cases, ideal products that are lightweight and resistant to damage can be expected.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Ausführungsformen eines Verfahrens zur Produktion von einem gehärteten Aluminiummaterial gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erster SchrittFirst step
Zweiter SchrittSecond step
Hier wird der Grund, warum die Heiztemperatur auf 550°C festgesetzt wird, unter Bezug auf
Der Grund, warum der Druck in der Unterdruckkammer auf ungefähr 20 Pa verringert ist, ist, dass der Heizprozess, welcher bei einer niedrigen Sauerstoffkonzentration durchgeführt wird, das gehärtete Aluminiummaterial
Die Komponenten von Metallelementen im hergestellten gehärteten Aluminiummaterial
In
Der Grund, warum 5% oder mehr Mg, welches kaum existiert hätte, bevor es dem zweiten Schritt unterzogen wurde, in der ersten Schicht S1 existiert, ist angenommenermaßen, dass ionisiertes Mg vom Inneren des Basismaterials sich im zweiten Schritt zur Oberflächenschicht bewegt. Der Grund, warum 70% oder mehr Al, welches kaum existiert hätte, bevor es dem zweiten Schritt unterzogen wurde, ist, dass Mg, welches sich vom Inneren des Basismaterials im zweiten Schritt hin zur Oberfläche bewegt, gleichzeitig als ein Katalysator wirkt, welcher beschleunigt, das Al im Inneren des Materials ionisiert und zur Oberflächenschicht diffundiert. Ni, welches im Überschuss vor Unterziehen des zweiten Schritts existieren würde, wird auf 20% oder weniger nach dem zweiten Schritt verringert. Dies geschieht, weil Ni im zweiten Schritt gleichzeitig mit der Bewegung von Mg und Al zum Inneren des Basismaterials diffundiert und wird mit Al im Basismaterial gekuppelt, um intermetallische Komponenten (AlmNin), wie AlNi, Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3, und Al3Ni5 zu produzieren. Hier ist
Die zweite Schicht S2, insbesondere die Gewichts-% von Mg, Al und Ni, werden beschrieben. Die zweite Schicht S2 ist ein Abschnitt im Bereich der Spektren 4 bis 8, bei dem die Tiefen von der Oberfläche 5,53 μm bis 26,9 μm sind. Diese zweite Schicht S2 ist ein Abschnitt, in dem die Nickelschicht
Der Grund, warum die Menge an Mg in der zweiten Schicht S2 geringer ist als die in der ersten Schicht S1, ist, dass sich im zweiten Schritt eine große Menge an Mg vom Basismaterial zur ersten Schicht bewegt. Der Grund, warum der obere Abschnitt S2a der zweiten Schicht S2 70% oder weniger und 50% oder mehr Al-Elemente enthält, welche vor Unterziehen des zweiten Schrittes kaum existieren würden, ist der, dass Al sich vom Basismaterial und dem unteren Abschnitt S2b der zweiten Schicht S2 im zweiten Schritt bewegt. Der Grund, warum der untere Abschnitt S2b der zweiten Schicht S2 30% oder mehr und 50% oder weniger Ni enthält, welche kaum existieren würden vor Unterziehen des zweiten Schrittes, ist der, dass Ni sich von der ersten Schicht S1 und dem oberen Abschnitt S2a der zweiten Schicht S2 im zweiten Schritt bewegt.The reason why the amount of Mg in the second layer S2 is lower than that in the first layer S1 is that in the second step, a large amount of Mg moves from the base material to the first layer. The reason why the upper portion S2a of the second layer S2 contains 70% or less and 50% or more Al elements, which would hardly exist before undergoing the second step, is that Al differs from the base material and the lower portion S2b of FIG second layer S2 moves in the second step. The reason why the lower portion S2b of the second layer S2 contains 30% or more and 50% or less of Ni, which would hardly exist before undergoing the second step, is that Ni is different from the first layer S1 and the upper portion S2a the second layer S2 moves in the second step.
Die dritte Schicht S3, insbesondere die Gewichts-% von Mg, Al und Ni werden nun beschrieben. Die dritte Schicht S3 ist ein Abschnitt im Bereich der Spektren 9 bis 11, in dem die Tiefen von der Oberfläche 30,44 μm bis 38,9 μm betragen. Die dritte Schicht S3 ist ein Abschnitt, welcher ein Basismaterial vor Unterziehen des zweiten Schrittes ist. Die dritte Schicht S3 beinhaltet vor Unterziehen des zweiten Schrittes daher eine extrem große Menge von Al. Als ein Ergebnis des Unterziehens des zweiten Schrittes erhöhen sich jedoch die Gewichts-% an Al hin zur inneren Seite (von Spektrum 9 bis Spektrum 11) in der dritten Schicht S3, und Al ist 90% oder mehr in Spektrum 11, wie in
Die Beziehung zwischen der Vickershärte (HV) und der Tiefe (μm) von der Oberfläche des gehärteten Aluminiummaterials
Wie in
Die Erfinder zogen es in Erwägung, dass der Grund, warum die gehärtete Schicht T1 wie oben beschrieben ausgebildet wird, in Zusammenhang mit Mg-Elementen steht, welche im Aluminiumlegierungsmaterial
In
Die Beziehung zwischen der Vickershärte (HV) und der Tiefe (μm) von der Oberfläche des gehärteten Aluminiummaterials
Der Betrieb und Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der in einer Atmosphäre von hoher Temperatur geheizt wurde, ionisieren Mg-Elemente, welche einen niedrigen Dampfdruck haben, und diffundieren aktiv hin zur Oberflächenschicht. Während der Diffusion führen die ionisierten Mg-Elemente die ionisierten Al-Elemente in der Umgebung, dass sie sich zur Oberflächenschicht bewegen. Die Al-Ionen, welche zur Oberflächenschicht geführt wurden, werden mit Ni-Elementen, welche in der Oberflächenschicht ionisiert wurden, gekuppelt, um intermetallische Komponenten mit hoher Härte (AlmNin) zu produzieren. Das heißt, dass Mg-Elemente als ein Katalysator in einer Atmosphäre von hoher Temperatur wirken und es erlauben, dass die ionisierten Al-Elemente und Ni-Elemente einer Kreuzkupplungsreaktion unterzogen werden, um intermetallische Komponenten mit hoher Härte herzustellen. Als Ergebnis ist die Tiefe der gehärteten Schicht T1 mehr als 1,5 mal so hoch wie die Dicke einer gehärteten Schicht, welche zum Beispiel durch herkömmliches Galvanisieren gewonnen wird, so dass das gehärtete Aluminiummaterial
Das gehärtete Aluminiummaterial
Die Erfinder führten den Oberflächenhärtungsprozess im zweiten Schritt mit einem Aluminiumlegierungsmaterial
Wenn die Dicke der Nickelschicht
Obwohl das Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Aluminiummaterials gemäß der vorliegenden Erfindung oben beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf limitiert, und zahlreiche Modifikationen können vorgenommen werden in einem Bereich, welcher nicht vom Ziel der Erfindung abweicht. Zum Beispiel, ist das Verfahren des Entfernens der Oxidschicht auf dem Aluminiumlegierungsmaterial
Die Dicke der Chromschicht
Die Zeit und die Dicke, in der die gehärtete Schicht mit hoher Härte von intermetallischen Komponenten hergestellt wird, werden durch die Wärmebehandlungszeit (die Temperatur von nicht weniger als 500°C und nicht mehr als 600°C) bestimmt, und die Haltezeit soll festgelegt werden. Obwohl die thermische Ausdehnung und Schrumpfrate des Aluminiumlegierungsmaterials, welches als Basismaterial dient, groß sind, sind die thermische Ausdehnung und die Schrumpfrate der hergestellten gehärteten Schicht extrem klein. Dementsprechend werden eine Zugfestigkeit A1 der Oberflächenschicht und eine Zugspannung B1 wegen des Schrumpfens des nicht gehärteten Anteils zwischen der Oberflächenschicht (der gehärteten Schicht), welche gehärtet wurde, und dem nicht gehärteten Abschnitt des Basismaterials, ausgeübt, wenn die Wärmebehandlung beendet wurde, und das Werkstück wird auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Wenn die Zugspannung B1 größer ist als die Zugfestigkeit A1, kann die gehärtete Schicht eventuell abgetrennt werden. Die Dicke der Nickelschicht, welche auf der Oberfläche des Aluminiumlegierungsmaterials ausgebildet werden soll, wird daher durch eine Berechnung der Zugspannung B1 bei der halben Dicke des Aluminiumlegierungsmaterials und der Berechnung der Zugfestigkeit A1, welche die Zugspannung B1 übersteigt, bestimmt.The time and thickness in which the hardened layer having high hardness of intermetallic components is produced are determined by the heat treatment time (the temperature of not less than 500 ° C and not more than 600 ° C), and the holding time should be set , Although the thermal expansion and shrinkage rate of the aluminum alloy material used as the base material When used, the thermal expansion and shrinkage rate of the produced cured layer are extremely small. Accordingly, a tensile strength A1 of the surface layer and a tensile stress B1 due to shrinkage of the uncured portion between the surface layer (the hardened layer) which has been hardened and the uncured portion of the base material are exerted when the heat treatment is finished, and the workpiece is cooled down to room temperature. If the tensile stress B1 is greater than the tensile strength A1, the hardened layer may be separated. Therefore, the thickness of the nickel layer to be formed on the surface of the aluminum alloy material is determined by calculating the tensile stress B1 at half the thickness of the aluminum alloy material and calculating the tensile strength A1 exceeding the tensile stress B1.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- AluminiumlegierungsmaterialAluminum alloy material
- 10A10A
- Legierungsmaterial mit GalvanisierschichtAlloy material with galvanizing layer
- 10B10B
- gehärtetes Aluminiummaterialhardened aluminum material
- T1T1
- gehärtete Schichthardened layer
- S1S1
- erste Schichtfirst shift
- S2S2
- zweite Schichtsecond layer
- S3S3
- dritte Schichtthird layer
- 2020
- Nickelschichtnickel layer
- 3030
- Chromschichtchromium layer
- 4040
- AluminiumlegierungsmaterialAluminum alloy material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 6-235096 A [0004] JP 6-235096 A [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- JIS 6061 [0022] JIS 6061 [0022]
- JIS 5000 oder 6000 Serie [0022] JIS 5000 or 6000 series [0022]
- JIS 2011 [0036] JIS 2011 [0036]
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