DE1076379B

DE1076379B - Process for the pretreatment of castings made of aluminum or aluminum alloys for the production of high-gloss surfaces

Info

Publication number: DE1076379B
Application number: DEV9741A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Neunzig; Dipl-Ing Wolfgang Nies
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1955-11-16
Filing date: 1955-11-16
Publication date: 1960-02-25

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von Gußstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen zur Herstellung von hochglänzenden Oberflächen 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.Process for the pretreatment of castings made of aluminum or aluminum alloys for the production of high-gloss surfaces aluminum and aluminum alloys, preferably those of high purity, due to the processing of semi-finished products for Objects whose decorative appearance is subject to the highest standards in found increasing application, so z. B. for reflectors, fittings and Equipment in vehicle construction, architecture, jewelry, etc. 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.Aluminum meets these requirements due to its excellent Polishability and the possibility of using chemically or anodically applied oxide layers to make the brilliance of the surface almost indefinitely durable. Also with regard to the condition to be met for the various purposes Aluminum has excellent corrosion resistance properties.

In den Fällen, in denen hohe Festigkeit und besondere Anforderungen an die Verarbeitbarkeit des Werkstoffes notwendig sind, besteht die Möglichkeit, durch Legieren des Aluminiums mit anderen Metallen die gewünschten Bedingungen zu erfüllen. Für eine weiterhin vorgenommene Glanzbehandlung wirken sich aber die zugesetzten Legierungsbestandteile durch Erreichung nur ungenügender Reflexionswerte im Gegensatz zu der bei hochreinem unlegiertem Aluminium oder bei den auf Reinstaluminiumbasis 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 Glanzbehandlung wohl eine Steigerung ihrer Glanzfähigkeit erreichen, jedoch gelingt es auf diese Weise nicht, Reflexionswerte zu erzielen, die denen unlegierten hochreinen Aluminiums gleichkommen.In those cases where high strength and special requirements the processability of the material are necessary, there is the possibility of by alloying the aluminum with other metals to achieve the desired conditions fulfill. For a gloss treatment that is still carried out, however, the added ones are effective In contrast, alloy components by achieving insufficient reflection values to that of high-purity unalloyed aluminum or those based on pure aluminum built-up aluminum alloys achieve a high gloss effect disadvantageously. As a result, only a very limited number of aluminum materials were previously available the uses already mentioned are available, which understandably often was felt to be extremely obstructive. There are already different procedures has been specified to remedy these disadvantages. For example, you can get through Homogenizing suitable aluminum materials for the gloss treatment is probably one Achieve an increase in their glossiness, but it does not succeed in this way Achieve reflection values that are equivalent to those of unalloyed, high-purity aluminum.

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 Reinstaluminiumbasis aufgebauten Legierungen, sondern auch auf Aluminium und Aluminiumlegierungen geringeren Reinheitsgrades einen hohen Glanz zu erzeugen. Das erfindunggemeäße Verfahren beruht darauf, daß die für die Verarbeitung zum Halbzeug dienenden Gußblöcke vor der Verformung einer Rekristallsationsglühung unterworfen werden, die Verarbeitung danach erfolgt und die so hergestellten Werkstücke anschließend in der üblichen Weise geglänzt und chemisch oder elektrochemisch oxydiert werden. Für die Rekristallisationsglühung werden die Gußblöcke bei genügend hohen, vorzugsweise nahe unterhalb der Solidustemperatur liegenden Temperaturen behandelt, und zwar so lange, bis die Umwandlung des ursprünglichen Gußgefüges in den rekristallisierten Zustand - je nach der beabsichtigten Verbesserung der Oberflächengüte vollständig oder genügend weit - eingetreten ist. Bei nur unzureichender Glühbehandlung fallen die zu erzielenden Reflexionswerte niedriger aus. In Temperaturbereichen, die eine Rekristallisation nicht hervorrufen, können die Verbesserungen nicht festgestellt werden.Thorough experimentation conducted in pursuit of this problem it has now been shown that it is also possible, not just on materials high-purity aluminum and the alloys based on pure aluminum, but a high degree of purity even on aluminum and aluminum alloys with a lower degree of purity To create shine. The method according to the invention is based on the fact that for the Processing of ingots used for semi-finished products prior to the deformation of a recrystallization annealing are subjected, the processing takes place afterwards and the workpieces produced in this way then polished in the usual way and chemically or electrochemically oxidized will. For the recrystallization annealing, the cast ingots are preferably treated at temperatures close to the solidus temperature, until the transformation of the original cast structure into the recrystallized one Condition - complete depending on the intended surface finish improvement or far enough - has entered. If the annealing treatment is insufficient, fall the reflection values to be achieved are lower. In temperature ranges that are a Do not induce recrystallization, the improvements cannot be noted will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Aluminiumwerkstoffe anwendbar; die im Gußzustand einer Rekristallisation unterworfen werden können. Daher kommt es nicht nur für Reinstalüminium selbst und die auf Reinstaluminiumbasis aufgebauten Aluminiumlegierungen, sondern auch für Aluminium und Aluminiumlegierungen geringeren Reinheitsgrades in Frage.The method according to the invention can be used for all aluminum materials; which can be subjected to recrystallization in the as-cast state. Hence comes from it is not just for pure aluminum itself and those based on pure aluminum Aluminum alloys, but also for aluminum and aluminum alloys lesser Degree of purity in question.

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 als überraschend und von großer Wichtigkeit anzusehen, zumal es bisher stets vermieden wurde, bei Block- und Zwichenglühungen Temperaturen anzuwenden, bei denen unerwünschte und schädliche Grobkornbildung eintreten kann. Die mit der Rekristallisation verbundene Vergröberung des Kornes verschwindet im Laufe der Verarbeitung des Halbzeuges wieder. Überraschenderweise geht jedoch die durch die Rekristallisation herbeigeführte 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 Aluminiumwerkstoffen, die 0 bis 3% Magnesium, 0 bis 1% Silicium, 0 bis 0,06% Eisen enthalten.The finding that the cast material due to the recrystallization treatment conferred ability, with suitable surface treatment, high reflection values assume that the semi-finished product made from such casting material is also retained, is to be regarded as surprising and of great importance, especially it has always been avoided so far to use temperatures for block and intermediate annealing, in which undesirable and harmful coarse grain formation can occur. The one with the Coarsening of the grain associated with recrystallization disappears in the course of processing of the semi-finished product again. Surprisingly, however, this goes through the recrystallization The glossiness that was brought about is not lost again. It was further found that after the recrystallization of the starting block any further intermediate annealing is necessary be carried out at such low temperatures during the deformation process that a re-enlargement of the structural components shattered by the cold deformation does not re-enter. Thereby there is greater security in the deformation process achieved. The method of the present invention can be used in terms of practicality The materials are used in particular on objects made from semi-finished products Aluminum materials containing 0 to 3% magnesium, 0 to 1% silicon, 0 to 0.06% iron contain.

Die im nachfolgenden angegebenen Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern: Beispiele Die Aluminiumlegierungen 1 bis 3 der in der Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen wurden in einer eisernen Form mit den Abmessungen 200 - 100# 24 mm zu Platten vergossen. je eine Platte eines jeden Werkstoffes wurde 8 Stunden bei 5000 C, je eine weitere Platte 8 Stunden bei 600' C geglüht.The examples given below are intended to explain the process according to the invention in more detail: Examples The aluminum alloys 1 to 3 of the compositions given in Table I were cast into plates in an iron mold with dimensions of 200-100 × 24 mm. One plate of each material was annealed at 5000 ° C. for 8 hours, and another plate at 600 ° C. for 8 hours.

Aus den Platten wurden unter gleichen Bedingungen Bleche von 1 mm Dicke gewalzt, die anschließend - ebenfalls unter gleichen Bedingungen - poliert, chemisch geglänzt und mit einer anodisch aufgebrachten Oxydschicht von 5 g, Dicke versehen wurden.Under the same conditions, sheets of 1 mm were made from the plates Thickness rolled, which then - also under the same conditions - polished, chemically polished and with an anodically applied oxide layer of 5 g, thickness were provided.

Die Messung der gerichteten Reflexion als Maßstab der erreichten Oberflächengüte der Proben ergab die in der Tabelle I zusammengestellten Werte. Die Beispiele erhellen die zu erzielende Oberflächenverbesserung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The measurement of the directed reflection as a measure of the surface quality achieved by the samples gave the values compiled in Table I. The examples illuminate the surface improvement to be achieved when using the process according to the invention.

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. Spalten 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. Andererseits 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 erfindungsgemäßenVerfahren 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: 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. Andererseits 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'% höher liegt. Daraus folgt, daß die Rekristallisationsglühung des Gußblockes vor der Knetbearbeitung den Einsatz erheblich eisenreicherer Legierungen gestattet, ohne daß die Oberflächengüte in dem bisher gewohnten Maße abnimmt. Gerichtete Glühbehandlung Gußgefüge nach der Reflexion Werkstoff Proben-Nr. in /0 des Gußblockes Glühbehandlung des geglänzten Halbzeuges 1. 0,57% Mg 0,029% Fe B 600' C/8 Stunden Rekristallisation $2 0,048% si Rest Al 4. 0,6% Mg 0,003 1/o Fe - - 85,2 Rest A1 5. 0,6% Mg 0,024% Fe - - 77,1 Rest Al 6. 0,6% Mg 0,056°/o Fe - - 60,2 Rest A1Incidentally, it is a known fact that the reflectance value is at the surface treatment of the workpieces to achieve a shiny surface except for factors such as B. the thickness of the anodic oxide layer applied, also on the degree of purity of the alloy - especially strongly on the iron content - dependent is. As can be seen from Table I (cf. columns 5 and 6), take the reflection values from alloy 1 to alloy 2 to alloy 3 - that is, in the sense of Materials with increasing content of admixtures - both in the case of homogenization (Sample A) as well as samples pretreated by recrystallization (sample B). On the other hand, however, the strength of the decrease in samples B is considerably lower than in samples A, which means in other words that the degree of purity of the materials in a pretreatment according to the method according to the invention in considerably to a lesser extent than would be the case without using this procedure. The results compiled in Table II illustrate the influence of the Iron content on the surface quality of sheet metal samples that do not recrystallize in the as-cast state have been. A sheet metal sample pretreated according to the invention is used more analogously for comparison Composition: Except for the strongly decreasing surface quality of the materials 4, 5, 6, which differ in their increasing iron content, results from Table II that sample 1 pretreated according to the invention in comparison with material 4, of which it is essentially characterized by its iron content being practically 10 times higher differs, has a drop of only 3.2% of the reflection value. on the other hand is shown when the reflection values are compared with those treated according to the invention Sample 1 and sheet metal sample 5, which also have approximately the same magnesium content have the same iron content that the reflection value of the former by about 5% higher. From this it follows that the recrystallization annealing of the ingot occurs the kneading process allows the use of alloys that are considerably richer in iron, without the surface quality decreasing to the usual extent. Directed Annealing treatment Cast structure after reflection Material Sample no. in / 0 of the ingot Annealing treatment of the bright semi-finished product 1. 0.57% Mg 0.029% Fe B 600 'C / 8 hours Recrystallization $ 2 0.048% si remainder Al 4. 0.6% Mg 0.003 1 / o Fe - - 85.2 remainder A1 5. 0.6% Mg 0.024% Fe - - 77.1 remainder Al 6. 0.6% Mg 0.056% Fe - - 60.2 remainder A1

Claims

Claim: Process for the pretreatment of castings made of aluminum or aluminum alloys for the production of high-gloss surfaces, the casting with an iron content of less than 0.06 "/ o lying close to, preferably 10 to 30 ° C below the solidus temperature of the casting to be treated Temperatures is converted into the recrystallized state, characterized in that the castings treated in this way are further processed into semi-finished products which are characterized by good shine properties. Older patents considered: German Patent No. 1038 292.