DE102022210324A1

DE102022210324A1 - aluminum alloy

Info

Publication number: DE102022210324A1
Application number: DE102022210324.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kurt Stürzel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, bestehend aus 10,5 - 13,5 Gew.-% Si, 0 - 0,03 Gew.-% Sr, 0 - 0,35 Gew.-% Mo, 0 - 1,1 Gew.-% Fe, 0 - 0,55 Gew.-% Mn, 0 - 0,50 Gew.-% Zn, 0 - 0,40 Gew.-% Cu, 0 - 0,15 Gew.-% Ti, 0 - 0,40 Gew.-% Mg, 0 - 0,05 Gew.-% Cr, 0 - 0,20 Gew.-% Ni, 0 - 0,20 Gew.-% Pb, 0 - 0,10 Gew.-% Sn, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,25 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,05 Gew.- % ausmacht, mit der Maßgabe, dass zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist: (i) Mo: 0,08 - 0,35 Gew.-%; (ii) Sr: 0,01 - 0,03 Gew.-%. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, ein entsprechendes Bauteil sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Bauteils.The present invention relates to an aluminum alloy consisting of 10.5 - 13.5% by weight Si, 0 - 0.03% by weight Sr, 0 - 0.35% by weight Mo, 0 - 1.1% by weight % Fe, 0 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% -% Sn, and the remainder Al and unavoidable impurities, the weight percent adding up to 100 weight percent in the alloy, and the unavoidable impurities totaling no more than 0.25 weight percent and none any single impurity is greater than 0.05 wt%, provided that at least one of the following two conditions is met: (i) Mo: 0.08 - 0.35 wt%; (ii) Sr: 0.01 - 0.03 wt%. The present invention also relates to a method for producing a component from the aluminum alloy according to the invention, a corresponding component and the use of the aluminum alloy according to the invention to produce a component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, bestehend aus 10,5 - 13,5 Gew.-% Si, 0 - 0,03 Gew.-% Sr, 0 - 0,35 Gew.-% Mo, 0 - 1,1 Gew.-% Fe, 0 - 0,55 Gew.-% Mn, 0 - 0,50 Gew.-% Zn, 0 - 0,40 Gew.-% Cu, 0 - 0,15 Gew.-% Ti, 0 - 0,40 Gew.-% Mg, 0 - 0,05 Gew.-% Cr, 0 - 0,20 Gew.-% Ni, 0 - 0,20 Gew.-% Pb, 0 - 0,10 Gew.-% Sn, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,25 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,05 Gew.-% ausmacht, mit der Maßgabe, dass zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist: (i) Mo: 0,08 - 0,35 Gew.-%; (ii) Sr: 0,01 - 0,03 Gew.-%.The present invention relates to an aluminum alloy consisting of 10.5 - 13.5% by weight Si, 0 - 0.03% by weight Sr, 0 - 0.35% by weight Mo, 0 - 1.1% by weight % Fe, 0 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% -% Sn, and the remainder Al and unavoidable impurities, the weight percent adding up to 100 weight percent in the alloy, and the unavoidable impurities totaling no more than 0.25 weight percent and none any single impurity is greater than 0.05 wt%, provided that at least one of the following two conditions is met: (i) Mo: 0.08 - 0.35 wt%; (ii) Sr: 0.01 - 0.03 wt%.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, ein entsprechendes Bauteil sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Bauteils.The present invention also relates to a method for producing a component from the aluminum alloy according to the invention, a corresponding component and the use of the aluminum alloy according to the invention for producing a component.

Aluminiumlegierungen finden in verschiedenen Bereichen der Technik Anwendung, unter anderem im Bereich von Elektromaschinen, beispielsweise als Gehäuse, Deckel oder tragende Strukturen.Aluminum alloys are used in various areas of technology, including in the area of electrical machines, for example as housings, covers or load-bearing structures.

Dabei ist es von besonderem Interesse, Aluminiumlegierungen für diese Anwendungen als Recycling-Aluminiumlegierungen bereitzustellen, d.h. diese aus recyceltem Material herzustellen. Gleichzeitig sollen diese ein verbessertes Eigenschaftsprofil aufweisen. Insbesondere können die kommerziell erhältlichen AlSi12(Fe) Legierungen, beispielsweise die Legierungen EN AC-44300, EN AC-44500 und EN AC-47200, nach einem Recycling wiederverwendet werden. Allerdings haben die aus diesen Legierungen erhältlichen recycelten Materialien in der Regel eine geringe Duktilität und Dauerschwingfestigkeit aufgrund des hohen Si-Gehalts und des hohen Fe-Gehalts und sind daher für die vorgesehenen Anwendungen nur eingeschränkt geeignet.It is of particular interest to provide aluminum alloys for these applications as recycled aluminum alloys, i.e. to produce them from recycled material. At the same time, they should have an improved property profile. In particular, the commercially available AlSi12(Fe) alloys, for example the alloys EN AC-44300, EN AC-44500 and EN AC-47200, can be reused after recycling. However, the recycled materials obtainable from these alloys usually have low ductility and fatigue strength due to the high Si content and high Fe content and are therefore only of limited use for the intended applications.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ausgehend von Recycling-Aluminiumlegierungen eine Aluminiumlegierung mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen. Diese sollen insbesondere einen hohen Recycling-Anteil erlauben und eine gesteigerte Duktilität sowie eine verbesserte Dauerschwingfestigkeit aufweisen. Von besonderem Interesse sind dabei die Legierungen EN AC-44300 und/oder EN AC-44500 und/oder EN AC-47200 als Ausgangs- bzw. Recycling-Material. Durch die Optimierung der bekannten Legierungen soll der Recycling-Gehalt gesteigert und damit der CO₂-Fußabdruck gesenkt werden.Against this background, the object of the present invention is to provide an aluminum alloy with improved properties starting from recycled aluminum alloys. In particular, these should allow a high proportion of recycling and have increased ductility and improved fatigue strength. The alloys EN AC-44300 and/or EN AC-44500 and/or EN AC-47200 are of particular interest as starting or recycling material. By optimizing the known alloys, the recycling content is to be increased and the CO ₂ footprint reduced.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.This object is achieved by the embodiments characterized in the claims.

Erfindungsgemäß wird eine Aluminiumlegierung bereitgestellt, die aus 10,5 - 13,5 Gew.-% Si, 0 - 0,03 Gew.-% Sr, 0 - 0,35 Gew.-% Mo, 0 - 1,1 Gew.-% Fe, 0 - 0,55 Gew.-% Mn, 0 - 0,50 Gew.-% Zn, 0 - 0,40 Gew.-% Cu, 0 - 0,15 Gew.-% Ti, 0 - 0,40 Gew.-% Mg, 0 - 0,05 Gew.-% Cr, 0 - 0,20 Gew.-% Ni, 0 - 0,20 Gew.-% Pb, 0 - 0,10 Gew.-% Sn, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen besteht, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,25 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,05 Gew.-% ausmacht und mit der Maßgabe, dass zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist: (i) Mo: 0,08 - 0,35 Gew.-%; (ii) Sr: 0,01 - 0,03 Gew.-%.According to the invention, an aluminum alloy is provided which consists of 10.5-13.5% by weight Si, 0-0.03% by weight Sr, 0-0.35% by weight Mo, 0-1.1% by weight -% Fe, 0 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% % Sn, and the remainder Al and unavoidable impurities, the weight percent adding up to 100 weight percent in the alloy, and the unavoidable impurities totaling no more than 0.25 weight percent and none any single impurity is greater than 0.05% by weight and provided that at least one of the following two conditions is met: (i) Mo: 0.08-0.35% by weight; (ii) Sr: 0.01 - 0.03 wt%.

Die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen können beispielsweise aus recycelten herkömmlichen Aluminiumlegierungen erhalten werden, indem diesen zusätzlich eine geringe Menge Molybdän und/oder Strontium hinzugefügt wird.The aluminum alloys according to the invention can be obtained, for example, from recycled conventional aluminum alloys by additionally adding a small amount of molybdenum and/or strontium.

Mengenangaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Gew.-%, soweit nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich ist. Im Rahmen der Erfindung ergänzen sich die Gew.-% in einer Legierung oder einem Bauteil zu 100 Gew.-%, so nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die angegebenen Mengenbereiche so zu verstehen, dass auch die Grenzwerte der angegebenen Bereiche mit eingeschlossen sind.Quantities in the context of the present invention relate to % by weight, unless stated otherwise or is apparent from the context. In the context of the invention, the weight % in an alloy or a component add up to 100 weight %, unless otherwise indicated or apparent from the context. In the context of the present invention, the ranges of amounts given are to be understood as including the limit values of the ranges given.

Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung enthält 10,5 - 13,5 Gew.-%, vorzugsweise 11,5 - 12,5 Gew.-% Si. Der Si-Gehalt ist angepasst für eine optimierte Gusslegierung, um so eine gute Gießbarkeit bzw. Formfüllung der Legierung zu ermöglichen.The aluminum alloy according to the invention contains 10.5-13.5% by weight, preferably 11.5-12.5% by weight, of Si. The Si content is adjusted for an optimized cast alloy in order to enable good castability or mold filling of the alloy.

Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung enthält zudem wenigstens eine Komponente ausgewählt aus Mo und Sr. Erfindungsgemäß erfüllt die Aluminiumlegierung somit zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen:

(i) Mo: 0,08 - 0,35 Gew.-%;
(ii) Sr: 0,01 - 0,03 Gew.-%.

The aluminum alloy according to the invention also contains at least one component selected from Mo and Sr. According to the invention, the aluminum alloy thus fulfills at least one of the two following conditions:

(i) Mo: 0.08 - 0.35 wt%;
(ii) Sr: 0.01 - 0.03 wt%.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0,01 - 0,03 Gew.-% Sr, weiter bevorzugt 0,015 - 0,025 Gew.-% Sr. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0,08 - 0,35 Gew.-% Mo, vorzugsweise 0,10 - 0,15 Gew.-% Mo. Besonders bevorzugt enthält die Aluminiumlegierung 0,01 - 0,03 Gew.-% Sr und 0,08 - 0,35 Gew.-% Mo und ganz besonders bevorzugt 0,015 - 0,025 Gew.-% Sr und 0,08 - 0,15 Gew.-% Mo.In a preferred embodiment, the aluminum alloy contains 0.01-0.03% by weight Sr, more preferably 0.015-0.025% by weight Sr. In a further preferred embodiment, the aluminum alloy contains 0.08-0.35% by weight Mo, preferably 0.10-0.15% by weight Mo. The aluminum alloy particularly preferably contains 0.01-0.03% by weight Sr and 0.08-0.35% by weight Mo and very particularly preferably 0.015 - 0.025 wt% Sr and 0.08 - 0.15 wt% Mo.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend gefunden, dass durch die erfindungsgemäß verwendeten Mengen an Strontium (Sr) und/oder Molybdän (Mo), die beispielsweise herkömmlichen recycelten Aluminiumlegierungen zugegeben werden können, eine Legierung mit einer gesteigerten Duktilität und Bruchdehnung um vorzugsweise bis zu 50% sowie mit einer verbesserten Dauerfestigkeit erhalten wird. Gleichzeitig kann der Recyclinganteil auf bis zu 95 bis 100 % erhöht bzw. ohne Probleme ermöglicht werden und damit der CO₂-Fußabdruck gesenkt werden.According to the present invention, it was surprisingly found that the amounts of strontium (Sr) and/or molybdenum (Mo) used according to the invention, which can be added to conventional recycled aluminum alloys, for example, result in an alloy with increased ductility and elongation at break by preferably up to 50%. as well as with improved fatigue strength. At the same time, the recycling percentage can be increased to up to 95 to 100% or made possible without any problems, thereby reducing the CO ₂ footprint.

Es wurde weiterhin überraschend gefunden, dass durch die Zugabe von Mo die intermetallischen Phasen hinsichtlich ihrer Morphologie sphärodisieren (d.h. verrunden) und damit die Duktilität gesteigert wird. Es wurde weiter überraschend gefunden, dass durch die Zugabe von Sr die Si-Morphologie verfeinert und dadurch die Duktilität der Legierung weiter gesteigert werden kann.It was also found, surprisingly, that the addition of Mo causes the intermetallic phases to spherodize (i.e. round) in terms of their morphology, and the ductility is thus increased. It was also found, surprisingly, that the addition of Sr refines the Si morphology and thereby further increases the ductility of the alloy.

Vorteilhafterweise kann durch die Anwesenheit von Sr die Bruchdehnung um beispielsweise bis zu 20 % gesteigert werden. Durch die Anwesenheit von Sr und Mo kann die Bruchdehnung um beispielsweise bis zu 30 % gesteigert werden.The presence of Sr can advantageously increase the elongation at break by up to 20%, for example. The presence of Sr and Mo can increase the elongation at break by up to 30%, for example.

Die Anwesenheit von Mo ermöglicht dabei einen höheren Fe-Anteil ohne nennenswerte Kennwerteinbußen, sodass gegebenenfalls weniger Mn eingesetzt werden kann.The presence of Mo enables a higher proportion of Fe to be used without significant losses in characteristics, so that less Mn can be used if necessary.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0,10 - 1,1 Gew.-%, bevorzugt 0,15 - 1,1 Gew.-% Fe und 0,05 - 0,55 Gew.-% Mn.In a preferred embodiment, the aluminum alloy contains 0.10-1.1% by weight, preferably 0.15-1.1% by weight, of Fe and 0.05-0.55% by weight of Mn.

Insbesondere in Anwesenheit von Fe kann es zur Bildung von primären Phasen und von Schlamm kommen. Durch die Verwendung von Mo kann dann die Sphärodisierung gesteigert und die Schlammbildung reduziert werden.In the presence of Fe in particular, primary phases and sludge can form. The use of Mo can then increase spherodization and reduce sludge formation.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 10,5 - 13,5 Gew.-% Si, 0,01 - 0,03 Gew.-%, bevorzugt 0,015 - 0,025 Gew.-% Sr, 0 - 0,35 Gew.-%, bevorzugt 0,08 - 0,35 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,10 - 0,15 Gew.-% Mo, 0,10 - 1,1 Gew.%, bevorzugt 0,15 - 1,1 Gew.-% Fe, 0,05 - 0,55 Gew.-% Mn, 0 - 0,50 Gew.-%, bevorzugt 0 - 0,50 Gew.-% Zn, 0 - 0,40 Gew.-% Cu, 0 - 0,15 Gew.-% Ti, 0 - 0,40 Gew.-% Mg, 0 - 0,05 Gew.-% Cr, 0 - 0,20 Gew.-% Ni, 0 - 0,20 Gew.-% Pb, 0 - 0,10 Gew.-% Sn, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen.In a preferred embodiment, the aluminum alloy contains 10.5-13.5% by weight Si, 0.01-0.03% by weight, preferably 0.015-0.025% by weight Sr, 0-0.35% by weight %, preferably 0.08 - 0.35 wt.%, more preferably 0.10 - 0.15 wt.% Mo, 0.10 - 1.1 wt.%, preferably 0.15 - 1.1 wt.% % Fe, 0.05 - 0.55 % by weight Mn, 0 - 0.50 % by weight, preferably 0 - 0.50 % by weight Zn, 0 - 0.40 % by weight Cu 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% % by weight Pb, 0 - 0.10 % by weight Sn, and the remainder Al and unavoidable impurities.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 11,5 - 12,5 Gew.-% Si, 0,01 - 0,03 Gew.-% Sr, 0,08- 0,35 Gew.-% Mo, 0,15 - 1,1 Gew.-% Fe, 0,05 - 0,55 Gew.-% Mn, 0 - 0,50 Gew.-% Zn, 0 - 0,40 Gew.-% Cu, 0 - 0,15 Gew.-% Ti, 0 - 0,40 Gew.-% Mg, 0 - 0,05 Gew.-% Cr, 0 - 0,20 Gew.-% Ni, 0 - 0,20 Gew.-% Pb und 0 - 0,10 Gew.-% Sn.In a very particularly preferred embodiment, the aluminum alloy contains 11.5-12.5% by weight Si, 0.01-0.03% by weight Sr, 0.08-0.35% by weight Mo, 0. 15 - 1.1 wt% Fe, 0.05 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0, 15 wt% Ti, 0-0.40 wt% Mg, 0-0.05 wt% Cr, 0-0.20 wt% Ni, 0-0.20 wt% Pb and 0 - 0.10 wt% Sn.

Erfindungsgemäß stellen den Rest der Legierung Aluminium sowie unvermeidbare Verunreinigungen dar, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen. Dabei machen die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,25 Gew.-% aus, wobei keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,05 Gew.-% ausmacht.According to the invention, the remainder of the alloy is aluminum and unavoidable impurities, the weight % adding up to 100 weight % in the alloy. The unavoidable impurities make up a total of no more than 0.25% by weight, with no individual impurity making up more than 0.05% by weight.

Die unvermeidbaren Verunreinigungen machen vorzugsweise in Summe nicht mehr als 0,10 Gew.-% aus. Vorzugsweise macht keine einzelne Verunreinigung nicht mehr als 0,03 Gew.-%, weiter bevorzugt nicht mehr als 0,01 Gew.-%.The unavoidable impurities preferably make up a total of no more than 0.10% by weight. Preferably no single impurity constitutes no more than 0.03% by weight, more preferably no more than 0.01% by weight.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Erschmelzen der Aluminiumlegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen,
(b) Gießen der erschmolzenen Aluminiumlegierung in eine Form,
(c) Abkühlen lassen oder Abkühlen der in die Form gegossenen Aluminiumlegierung und
(d) optionales Weichglühen bei einer Temperatur im Bereich von 360°C bis 530°C für eine Dauer von 0,5 bis 6 Stunden sowie optionales Entspannen bei einer Temperatur im Bereich von 180°C bis 250°C für eine Dauer von 0,5 bis 8 Stunden.

Another subject matter of the present invention relates to a method for producing a component from the aluminum alloy according to the invention, comprising the following steps:

(a) melting the aluminum alloy from at least one master alloy and/or the chemical elements in the appropriate weight ratios,
(b) pouring the molten aluminum alloy into a mold,
(c) allowing or cooling the aluminum alloy poured into the mold and
(d) optionally soft annealing at a temperature in the range of 360°C to 530°C for a period of 0.5 to 6 hours and optionally stress relieving at a temperature in the range of 180°C to 250°C for a period of 0, 5 to 8 hours.

Bevorzugte Bauteile sind Gehäuse, Deckel und tragende Strukturen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind unten definiert.Preferred components are housings, covers and supporting structures. Further advantageous embodiments are defined below.

Gemäß Schritt (a) des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen erschmolzen. Die Aluminiumlegierung kann aus jedweden geeigneten Vorlegierungen oder Elementen erschmolzen werden.According to step (a) of the process, the aluminum alloy according to the invention is melted from at least one master alloy and/or the chemical elements in the appropriate weight ratios. The aluminum alloy can be smelted from any suitable master alloy or element.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (a) als Vorlegierung zumindest teilweise ein Recycling-Material eingesetzt. Beispielsweise können Recycling-Materialien aus den kommerziellen Aluminiumlegierungen EN AC-44300, EN AC-44500 und EN AC-47200 verwendet werden.In a preferred embodiment, a recycling material is used at least partially as the master alloy in step (a). For example, recycled materials from commercial aluminum alloys EN AC-44300, EN AC-44500 and EN AC-47200 can be used.

Nach Schritt (a) und vor Schritt (b) kann gegebenenfalls eine optionale Stickstoff-Impeller-Behandlung und/oder eine Salzbehandlung vorgenommen werden. Diese optionalen Maßnahmen zur Reinigung der Schmelze sind dem Fachmann bekannt.An optional nitrogen impeller treatment and/or a salt treatment can optionally be carried out after step (a) and before step (b). These optional measures for cleaning the melt are known to those skilled in the art.

Bei der Stickstoff-Impeller-Behandlung handelt es sich um eine gängige Schmelzebehandlung im Bereich des Al-Gusses. Dabei wird ein meist aus Graphit bestehen-der Impeller in die Schmelze eingeführt und dann mit Drehzahlen um ca. 500 rpm für 4 bis 15 Minuten in der Al Schmelze rotiert. Dabei wird durch den Impeller Stickstoff in die Schmelze eingeleitet, welches durch den Impeller-Kopf fein verteilt wird. Durch die feinen Stickstoffblasen in der Schmelze werden Oxide und Wasserstoff gesammelt und an die Badoberfläche geführt. Dort können diese dann als Krätze entfernt werden. Außerdem ist dieser Prozess mit einer Salzbehandlung kombinierbar.The nitrogen impeller treatment is a common melt treatment in the area of aluminum casting. An impeller, usually made of graphite, is introduced into the melt and then rotated at speeds of around 500 rpm for 4 to 15 minutes in the aluminum melt. The impeller introduces nitrogen into the melt, which is finely distributed by the impeller head. The fine nitrogen bubbles in the melt collect oxides and hydrogen and bring them to the surface of the bath. There they can then be removed as scabies. This process can also be combined with a salt treatment.

Gemäß Schritt (b) des Verfahrens wird die erschmolzene (d.h. flüssige) Aluminiumlegierung in eine Form gegossen. Dazu können alle dem Fachmann bekannten Formgießverfahren verwendet werden, beispielsweise das Druckgussverfahren, das Niederdruckgussverfahren oder das Zentrifugalgussverfahren. Die Temperatur, bei der das Abgießen erfolgt, kann vom Fachmann in Abhängigkeit vom verwendeten Formgießverfahren in geeigneter Weise gewählt werden, wobei bei zu niedriger Gießtemperatur die Gefahr von unzureichender Formfüllung und Kaltläufen besteht.According to step (b) of the process, the molten (i.e. liquid) aluminum alloy is poured into a mold. For this purpose, all the mold casting processes known to those skilled in the art can be used, for example the pressure casting process, the low-pressure casting process or the centrifugal casting process. The temperature at which the pouring takes place can be selected in a suitable manner by a person skilled in the art depending on the molding process used, with the risk of insufficient filling of the mold and cold runs if the pouring temperature is too low.

Das Druckgussverfahren kann bei einer Temperatur im Bereich von 600°C bis 750°C durchgeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt (b) des Gießens in Form eines Druckgussverfahrens bei einer Temperatur im Bereich von 600°C bis 700°C durchgeführt. Der Druck beträgt dabei üblicherweise bis zu 1000 bar.The die casting process can be carried out at a temperature in the range of 600°C to 750°C. In a preferred embodiment, step (b) of casting is carried out in the form of a die casting process at a temperature in the range of 600°C to 700°C. The pressure is usually up to 1000 bar.

Gemäß Schritt (c) wird die in die Form gegossene Aluminiumlegierung abgekühlt oder abkühlen gelassen. Dazu erfolgt das Abgießen der Aluminiumlegierung beispielsweise in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Form, besonders bevorzugt in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Dauerform. Dabei hat die Temperierung der Form den Vorteil, dass durch die Temperierung die Aluminiumlegierung gezielt und gesteuert abgekühlt werden kann und somit die Standzeit des Gusswerkzeugs durch deren Kühlung erhöht wird.According to step (c), the aluminum alloy poured into the mold is cooled or allowed to cool. For this purpose, the aluminum alloy is cast, for example, into a temperature-controlled and/or forced or vacuum-vented mold, particularly preferably in a temperature-controlled and/or forced-vented or vacuum-vented permanent mold. The temperature control of the mold has the advantage that the aluminum alloy can be cooled in a targeted and controlled manner by the temperature control and thus the service life of the casting tool is increased by cooling it.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das das Verfahren nach dem Schritt (c) einen weiteren Schritt (d), welcher Weichglühen bei einer Temperatur im Bereich von 360°C bis 530°C für eine Dauer von 0,5 bis 6 Stunden sowie optionales Entspannen bei einer Temperatur im Bereich von 180°C bis 250°C für eine Dauer von 0,5 bis 8 Stunden umfasst. Vorzugsweise wird das Material zunächst bei einer Temperatur im Bereich von 360°C bis 530°C für eine Dauer von 0,5 bis 6 Stunden weichgeglüht und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 180°C bis 250°C für eine Dauer von 0,5 bis 8 Stunden entspannt wird.In a preferred embodiment, after step (c), the method comprises a further step (d), which includes soft annealing at a temperature in the range from 360° C. to 530° C. for a period of from 0.5 to 6 hours and optional relaxation at a temperature in the range of 180°C to 250°C for a period of 0.5 to 8 hours. Preferably, the material is first heated at a temperature annealed in the range of 360°C to 530°C for a period of 0.5 to 6 hours and then relaxed at a temperature in the range of 180°C to 250°C for a period of 0.5 to 8 hours.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, welches die erfindungsgemäße Legierung umfasst oder welches durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Bevorzugte Bauteile sind Gehäuse, Deckel und tragende Strukturen. Weiter bevorzugt sind Getriebegehäuse, Zentrierplatten, tragende Strukturen, generelle Gehäuse bzw. Gehäuse jeglicher Art. Tragende Strukturen sind beispielsweise. Lenker, Querträger und große Strukturteile in einem Guss wie beispielsweise der „Rear Underbody” des Mega-Casting-Concepts.Another subject matter of the present invention relates to a component which comprises the alloy according to the invention or which can be obtained by the method according to the invention. Preferred components are housings, covers and supporting structures. Transmission housings, centering plates, supporting structures, general housings or housings of any type are also preferred. Supporting structures are, for example. Handlebars, cross members and large structural parts in one cast, such as the "rear underbody" of the mega casting concept.

Das erfindungsgemäße Bauteil weist aufgrund der vorteilhaften erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung ebenfalls ein vorteilhaftes verbessertes Eigenschaftsprofil auf. The component according to the invention also has an advantageous improved property profile due to the advantageous aluminum alloy according to the invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Bauteils. Bevorzugte Bauteile sind die oben genannten.Another object of the present invention relates to the use of the aluminum alloy according to the invention for the production of a component. Preferred components are those mentioned above.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben. Diese stellen jedoch keine Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung dar.The present invention is described in more detail below using examples. However, these do not represent any limitation of the scope of protection of the invention.

Es wurden die folgenden Legierungen hergestellt:

The following alloys were produced:

Die Legierungen wurden in einem teilautomatisierten Druckguss-Verfahren mit Vakuumunterstützung hergestellt. Als Druckguss-Werkzeug wurde eine Zugstab-Geometrie verwendet.
Als Ausgangsmaterialien wurde eine 100%-Recycling-Legierung sowie zusätzlich AlSr10 und AlMo10 Vorlegierungen zum Auflegieren verwendet.
Das Erschmelzen erfolgte im widerstandsbeheizten Elektro-Tiegelofen. Die Aufreinigung erfolgte als Impeller Schmelzreinigung vor dem Abguss.The alloys were manufactured in a semi-automated vacuum-assisted pressure die-casting process. A tension rod geometry was used as the die casting tool.
A 100% recycling alloy as well as additional AlSr10 and AlMo10 master alloys for alloying were used as the starting materials.
Melting took place in a resistance-heated electric crucible furnace. The purification took place as an impeller melt purification before casting.

Die Legierungen wiesen nach dem Abguss und Abkühlen der Proben (<1 Stunde Kaltauslagerung) die folgenden Materialeigenschaften auf: Dehngrenze Rp0,2 [MPa] Zugfestigkeit Rm [MPa] Bruchdehnung A [%] 1 AlSi12(Fe) 116 253 2,8 2 AlSi12(Fe) +Sr 119 247 3,0 3 AlSi12(Fe) +Sr+Mo 117 245 3,2 After casting and cooling the samples (<1 hour natural aging), the alloys showed the following material properties: Yield strength Rp0.2 [MPa] Tensile strength Rm [MPa] Elongation at break A [%] 1 AlSi12(Fe) 116 253 2.8 2 AlSi12(Fe)+Sr 119 247 3.0 3 AlSi12(Fe) +Sr+Mo 117 245 3.2

Die Legierungen wiesen nach dem Abguss und Abkühlen sowie anschließendem Lagern (> 10 Tage) die folgenden Materialeigenschaften auf: Dehngrenze Rp0,2 [MPa] Zugfestigkeit Rm [MPa] Bruchdehnung A [%] 1 AlSi12(Fe) 125 253 2,9 2 AlSi12(Fe) +Sr 127 257 3,1 3 AlSi12(Fe) +Sr+Mo 126 254 3,5 After casting and cooling and subsequent storage (> 10 days), the alloys exhibited the following material properties: Yield strength Rp0.2 [MPa] Tensile strength Rm [MPa] Elongation at break A [%] 1 AlSi12(Fe) 125 253 2.9 2 AlSi12(Fe)+Sr 127 257 3.1 3 AlSi12(Fe) +Sr+Mo 126 254 3.5

Folgende Methoden zur Charakterisierung wurden verwendet:

# Funkenspektrometer zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung anhand von Knopfproben, die aus der Schmelze gezogen wurden. Es wurde die EN 14726 zu Grunde gelegt.
# quasistatischer Zugversuch auf einer Universal-Prüfmaschine bei Raumtemperatur direkt nach dem Abguss und Abkühlen der Proben (<1 Stunde Kaltauslagerung). Es wurde die DIN EN ISO 6892-1 zu Grunde gelegt.
# quasistatischer Zugversuch auf einer Universal-Prüfmaschine bei Raumtemperatur direkt nach dem Abguss und Abkühlen sowie anschließendem Lagern (> 10 Tage). Es wurde die DIN EN ISO 6892-1 zu Grunde gelegt.

The following characterization methods were used:

# Spark spectrometer to determine chemical composition from button samples pulled from the melt. EN 14726 was taken as a basis.
# Quasi-static tensile test on a universal testing machine at room temperature directly after casting and cooling of the samples (<1 hour cold aging). It became the EN ISO 6892-1 based on.
# Quasi-static tensile test on a universal testing machine at room temperature immediately after casting and cooling and subsequent storage (> 10 days). It became the EN ISO 6892-1 based on.

Es zeigte sich, dass die erfindungsgemäßen Legierungen, die zusätzlich Sr und/oder Mo enthalten, eine höhere Dehngrenze sowie eine verbesserte Bruchdehnung bei gleichzeitig nur geringfügig verschlechterter Zugfestigkeit aufweisen.It was found that the alloys according to the invention, which additionally contain Sr and/or Mo, have a higher yield point and an improved elongation at break with only slightly deteriorated tensile strength at the same time.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent Literature Cited

DIN EN ISO 6892-1 [0041]

Claims

Aluminum alloy consisting of 10.5 - 13.5 wt% Si, 0 - 0.03 wt% Sr, 0 - 0.35 wt% Mo, 0-1.1 wt% Fe, 0 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50% by weight Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% Sn, and the remainder Al and unavoidable impurities, wherein the weight percents add up to 100 weight percent in the alloy, and wherein the unavoidable impurities total no more than 0.25 weight percent and no single impurity accounts for more than 0.05 weight percent , with the proviso that at least one of the following two conditions is met: (i) Mo: 0.08 - 0.35% by weight; (ii) Sr: 0.01 - 0.03 wt%.

aluminum alloy claim 1 which has 0.01 - 0.03 wt.%, preferably 0.015 - 0.025 wt.% Sr.

aluminum alloy claim 1 or 2 , which has 0.08 - 0.35% by weight, preferably 0.08 - 0.15% by weight Mo.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 3 , which has 0.10 - 1.1% by weight, preferably 0.15 - 1.1% by weight Fe and 0.05 - 0.55% by weight Mn.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 4 , which 10.5 - 13.5 wt% Si, 0.01 - 0.03 wt% Sr, 0 - 0.35 wt% Mo, 0.10 - 1.1 wt% Fe, 0.05 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% % Sn contains.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 5 , which are 11.5 - 12.5 wt% Si, 0.01 - 0.03 wt% Sr, 0.08 - 0.35 wt% Mo, 0.15 - 1.1 wt% -% Fe, 0.05 - 0.55 wt% Mn, 0 - 0.50 wt% Zn, 0 - 0.40 wt% Cu, 0 - 0.15 wt% Ti, 0 - 0.40 wt% Mg, 0 - 0.05 wt% Cr, 0 - 0.20 wt% Ni, 0 - 0.20 wt% Pb, 0 - 0.10 wt% Sn.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 6 containing 0.08 - 0.15 wt% Mo and 0.015 - 0.025 wt% Sr.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 7 , which has a total of no more than 0.10% by weight of unavoidable impurities.

Aluminum alloy according to one of Claims 1 until 8th , wherein no single impurity accounts for more than 0.03% by weight, preferably more than 0.01% by weight.

Method for manufacturing a component from the aluminum alloy according to any one of Claims 1 until 9 , comprising the following steps: (a) melting the aluminum alloy from at least one master alloy and/or the chemical elements in the appropriate weight ratios, (b) pouring the molten aluminum alloy into a mould, (c) allowing to cool or cooling those poured into the mould Aluminum alloy and (d) optionally soft annealing at a temperature in the range of 360°C to 530°C for a period of 0.5 to 6 hours and optionally stress relieving at a temperature in the range of 180°C to 250°C for a period of 0.5 to 8 hours.

procedure after claim 10 wherein the step of casting is carried out in the form of a die casting process at a temperature in the range of 600°C to 700°C.

Component, preferably a housing, a cover or a supporting structure, comprising the alloy according to any one of Claims 1 until 9 or obtainable through the method below claim 10 or 11 .

Use of an aluminum alloy according to one of Claims 1 until 9 to manufacture a component.