DE1646218B - Verfahren zum Beschichten von Gegen standen aus aushartbaren Aluminium Legierungen mit Kunststoff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen aus aushärtbaren Aluminium-Legierungen mit Kunststoff.

Aushärtbare Aluminium-Legierungen, wie z. B. vom Typ AlZnMgCu, haben auf Grund ihrer Zusammensetzung, insbesondere ihres Kupfer- und/oder Zinkgehaltes keine gute Korrosionsbeständigkeit. Es ist meist ein schützender Überzug notwendig, der dekorative Eigenschaften aufweisen muß.

Eine Beschichtung mit Kunststoff hat sich als zweckmäßig erwiesen, weil sie alle erforderlichen Eigenschaften bringt. Ein vorteilhaftes Verfahren ist das Wirbelsintern, für das verschiedene Kunststofftypen in Frage kommen. Üblich ist z. B. die Verwendung von Polyamid-U. wenn hohe Verschleißfestigkeit des Überzuges verlangt wird.

Werkstücke aus aushärtbaren Aluminium-Legierungen müssen bei einer Temperatur zwischen 450 und 540 C ljsungsgeglüht, daraufhin abgeschreckt und kalt oder ν arm bei einer Temperatur von 120 bis 170 C ausgelagert werden.

Mit diesen Verfahrensschritten wird die maximale Festigkeit der Legierung erreicht. Wird daraufhin das bei Werkstücken aus anderen Werkstoffen an sich als vorteilhaft bekannte Wirbelsintern vorgenommen, das sich bei Temperaturen von 250 bis 400 C abspielt, so tritt ein Abfall der Festigkeitswerte ein. Diese reichen teilweise bis nahe an den weichen Zustand heran. Wird dagegen das Wirbelsintern vor dem bekannten Aus* härtungsverfahren vorgenommen, so wird die Kunststoffschicht wählend des Lösungsglühen» zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Beschichten von aushärtbaren Aluminium-Legierungen üu finden, bei welchem weder eine Festigkeitseinbuße des Metalls noch eine Zerstörung der Kunststoffschicht eintritt, Die Kunststoff· schicht soll eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und andere Einflüsse aufweisen. Es soll sich außerdem um ein wirtschaftliches Verfahren handeln.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch ge

löst, daß die folgenden Merkmale in Kombination zur Anwendung gelangen:

a) Die Gegenstände werden in an sich bekannter Weise lösungsgeglüht;

b) die Gegenstände werden gegebenenfalls durch rasches Abkühlen auf eine Temperatur gebracht, die zwischen der Lösungsglüh- und der für das Wirbelsintern üblichen Arbeitstemperatur liegt;

c) anschließend werden die Gegenstände zum Abschrecken und Beschichten in an sich bekannter Weise in ein Wirbelsinterbad getaucht;

d) daran anschließend werden die Gegenstände in an sich bekannter Weise warm oder kalt ausgelagert.

Auf Grund seiner Erfahrungen wird der auf dem vorliegenden Fachgebiet tätige Durchschnittsfachmann davon ausgehen, daß die Abkühlung der auf Lösungsglühtemperatur erwärmten Werkstücke sehr rasch erfolgen muß, wenn ein Aushärtungseffekt eintreten soll. Normalerweise erfolgt die Abkühlung der Gegenstände in kaltem Wasser. Eine Abkühlung in ruhender Luft wild als nicht ausreichend angesehen. Zwar kann fluidisiertes Kunststoffpulver unter Umständen abkühlend wirken, jedoch kann diese Wirkung keinesfalls mit der schroffen Abschreckung, wie sie beim Eintauchen in kaltes Wasser vorliegt, verglichen werden. Weiterhin wird bei Anwendung des Wirbelsinterverfahrens der Abkühlvorgang der Werkstücke durch die Verweilzeiten im Pulverbad und vor allem danach beim langsamen Aufschmelzen des Kunststoffpulvers stark verzögert, was in krassem Gegensatz zu den allgemein geltenden Regeln für die Aushärtung des AlZnMgCu-Werkstoffes steht.

Ferner wird beim Erstarren des Kunststoffes Wärme frei, die ebenfalls im Sinne einer Verzögerung der Abkühlung wirken sollte.

Außerdem ist bei diesen Überlegungen zu berücksichtigen, daß das Wirbelsinterbad sich bereits nach wenigen Werkstücken merklich aufheizt.

Weiterhin ist bei einem Verbundkörper dieser Art anzunehmen, daß die Kunststoffbeschichtung infolge ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit wärmeisolierend wirkt, was sicher ebenfalls den Abkühlvorgang verzögert. Die Forderung nach einer möglichst tiefen Wassertemperatur im Falle einer normalen Wärmebehandlung, was meist durch ständigen Zulauf von Mischern, kaltem Wasser erreicht wird, läßt dagegen keine Möglichkeit einer erfolgreichen Wärmebehandlung im Zusammenhang mit dem Wirbelsintern erkennen

Auf Grund dieser Überlegungen mu!"e der Fachmann an sich davon ausgehen, daß die für eine Festigkeitssteigerung erforderlichen metallografischen Vorgänge einer übersättigten Mischkristallbildung nicht erwartet werdzn dürfen, wenn das Wirbelsintern bei Aluminium-Legierungen angewandt wird.

Daß in der Fachwelt tatsächlich ein Vorurteil gegen die Anwendung des Wirbelsintern« bei Aluminium-Legierungen am Anmeldungstage der Erfindung bestand, zeigen zahlreiche druckschriftliche Veröffentlichungen. Diese Vorurteile hat die vorliegende Erfindung überwunden. Denn bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist praktisch keine Festigkeitseinbuße zu verzeichnen, und zwar auch dann nicht, wenn das Bad längere Zeit über benutzt wurde und sich aufgeheizt hat. Vielmehr ergibt sich eine hohe Festigkeit trotz eines relativ langsamen Abschreckens der Werkstücke im Wirbelsinterbad. Die Gegenstände

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werden nach dem Lösungsglühen in einem Wirbelsinte bad abgeschreckt und gleichzeitig beschichtet,

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Gegenstände nach dem Lösungsglühen und nach der Behandlung im Wirbelsinterbad in Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt,

Um auch dickwandige metallische Werkstücke, die einen großen Wärmeinhalt haben, mit einer hohen Festigkeit auszustatten und eine blasenfreie Kunststoffbeschichtung zu ermöglichen, werden die Gegenstände nach dem Lösungsglühen durch rasches Abkühlen auf eine Temperatur gebracht, die zwischen der Lösungsglühtemperatur und der für das Wirbelsintern üblichen Arbeitstemperatur liegt.

Insbesondere erfolgt die Abkühlung auf Zwischentemperatur durch Verweilen in ruhender oder bewegter Luft. Dies ist ^ei dünnwandigen Werkstücken oder bei solchen aus ausscheidungsträgen Werkstoffen angebracht.

Falls besonders viel Wärme in sehr kurzer Zeit entzogen werden muß, erfolgt die Abkühlung auf Zwischentemperatur vorzugsweise durch Verweilen in einem Luft-Wasser-Gemisch. Wird eine besonders schroffe Abschreckung gewünscht, so ist der Kunststoff unterkühlt.

Anschließend werden die Werkstücke einer bei Aluminium-Legierungen an sich üblichen Kalt- bzw. Warmaushärtüiig unterzogen.

Wie sich aus obigen Darlegungen ergibt, geht das crfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich von zwei für sich im einzelnen bekannter Verfahren aus, nämlich einmal von dem Aushärtungsverfahren, das aus dem Erwärmen der Wetkstücke auf Lösungsglühtemperatur, dem Abschrecken sowie gegebenenfalls dem anschließenden Auslagern besteht, während das zweite bekannte Verfahren das Beschichten der Gegenstände durch Wirbelsintern beinhaltet und aus dem Erwärmen der Werkstücke auf die Arbeitstemperatur, dem eigentlichen Beschichten und Aufschmelzen des Kunststoffpulvers sowie dem Abkühlen der Werkstücke besteht. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das ertindungsgemäße Verfahren, dessen Schritte in zeitlich engen Grenzen ablaufen müssen, die Herstellung von qualitativ hochwertigen Polyamidübemgen auf aushärtbaren Aluminium-Legierungen gestattet und daß insbesondere die hohe Anfangstemperatur der Werkstücke ohne Nachteile für den Kunststoff bleibt.

Als besonders überraschend ist die Tatsache zu werten, daß vor Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens es keinerlei spezieller Grundierungsbehandlung der Aluminiumwerkstücke bedarf. Es genügt vielmehr ein einfaches Entfetten.

Die gute Haftung wird z. B. dadurch demonstriert, daß es nicht möglich ist, nach Anbringen eines Schnittes den Kunststoff abzuschälen.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung beschrieben.

1, Beispiel

Ein Rohr hatte folgende Abmessungen: Außendurchmesser 50 mm, Wanddicke 1 mm, Länge 1500 mm. Es bestand aus der Legierung AlZnMgCu, die in diesem Fall folgende Zusammensetzung hatte: l,8°/_fl Cu, 2,5^u/₀ Mg₁ 5,5% Zn, 0,2°/,, Cr, Rest Al. Das Rohr wurde im Luftofen 30 Minuten lang be? 480"C lösungsgeglüht. Es wurde dem Ofen entnommen und

ίο senkrecht in ein Wirbelsinterbad von Raumtemperatur getaucht, das mit geeignetem Pulver aus Polyamid-11 gefüllt war. Die Verweilzeit im Bad betrug 3 Sekunden. Nach Herausziehen aus dem Behälter wurde das Rohr noch ungefähr 10 Sekunden an der Luft gehalten.

Während dieser Zeit schmolz das Kunststoffpulver zu einer gleichmäßig glatten Schicht auf. Dann wurde das Rohr in ein Wasserbad von Raumtemperatur gebracht. Daran schloß sich die Aushärtungsbehandlung an, die aus einer 20stündigen Lagerung bei 125'C bestand.

so Die danach am Metall gemessene Härte betrug 160 bis 170 kp/mm². Die auf diese Weise erzielte Härte entspricht der für diesen Werkstoff bekannten Härte in warm ausgehärtetem Zustand. Eine Härteeinbuße durch das Wirbelsintern ist also nicht eingetreten.

as Das beschichtete Rohr brauchte nicht mehr gerichtet zu werden. Die Kunststoffschicht war glatt, glänzend und porenfrei und hatte eine durchschnittliche Dicke von 200 bis 300 μην Bei einer Prüfung der Haftung zeigte sich, daß die Kunststoffschicht an keiner Stelle der Rohroberfläche abgezogen werden konnte. Selbst wenn mit einem Messer die Schicht bis auf die Oberfläche der Aluminium-Legierung abgeschält wurde, war ein weiteres Abziehen nicht möglich, ohne daß die Kunststoffschicht in sich selbst /enriß.

2. Beispiel

In der nachstehenden Tabelle sind die mechanisehen Eigenschaften von Rohiea 18.0 a· 1,0 mm aus AlZnMgCu 1,5 warm ausgehärtet im erfindungsgemäß beschichteten und unbeschichteten Zustand miteinander verglichen, wobei im letztgenannten Falle die Abschreckung im kalten Wasser erfolgte.

Die mechanischen Eigenschaften wurden aus je 6 Proben ermittelt.

Werkstoff: AlZnMgCu 1,5

lösungsgeglüht bei 440 C/1 h Abmessung: 18 7 ■ 1,0 mm

Warmauslagerung bei 125 C/20 h

(kp/mrn*) (kp/mm²) ("/„)

Beschichtet ..
Nicht beschichtet

43.1 i 53,1
42,1 j 52.5

11,5 15,7

HBlO 1.25 (kp/mm")

163
163

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Beschichten von Gegenständen »us aushärtbaren Aluminium-Legierungen mit Kunststoff, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmal».-:

   a) Die Gegenstände werden in an sich bekannter Weise lösungsgeglüht;

   b) die Gegenstände werden gegebenenfalls durch rasches Abkühlen auf eine Temperatur gebracht, die zwischen der Lösungsglüh- und de; für das Wirbelsintern üblichen Arbeitstempe· ratui liegt;

   c) anschließend werden die Gegenstände zum Abschrecken und Beschichten in an sich bekannter Weise in ein Wirbelsinterbad getaucht ;

   d) daran anschließend werden die Gegenstände in an sich bekannter Weise warm oder kalt ausgelagert.