DE2247299A1

DE2247299A1 - Verfahren zur herstellung von gegenstaenden auf pulvermetallurgischem wege aus aluminium und/oder aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2247299A1
Application number: DE19722247299
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Schoer; Werner Dr Schultze
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE2247299B2; DE2247299C3

Description

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen auf pulvermetallurgischem Wege aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vonFGegenständen auf pulvermetallurgischem Wege aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen. Bei bekannten Verfahren dieser Art geht man vDn Netalipulvern aus, die entweder bindemittellos oder unter Zusatz von organischen Bindemitteln zu den gewünschten Gegenständen gepreßt und einem anschließenden Sinterprozeß unterworfen werden.
Dabei ist, z.B. bei der Herstellung von Fertigteilen aus den sogenannten S.A.P.-Pulvern, die aus einem Gemisch von Aluminium und Aluminiumoxid bestehen und ohne Bindemittel verarbeitet werden, ein wesentlicher Nachteil in der nur beschränkten Anwendungsmöglichkeit zu sehen. Wie das Aluminium -Taschenbuch 12. Auflage, 1963, Seite 291, darlegt, sind die Möglichkeiten einer spanlosen Formgebung stark vom Oxidgehalt abhängig und in den meisten Fällen auf nur wenige Umformungsverfahren beschränkt, die zudem vielfach nur in der Wärme (ca. 550 00) ausgeführt werden können. So kann beispielsweise S.A.P.-865 nur durch Strangpressen und Fließpressen umgeformt werden. In der Regel geht man bei der Herstellung von Fertigteilen aus S.A.P. von Abschnitten aus stranggepreßtem Halbzeug aus, die erst durch ein weiteres Schmieden der Endform des Teils angenähert werden und meist noch spanabhebend bearbeitet werden müssen. Bei Anwendung der Pulvermetallurgie ist man jedoch allgemein bestrebt, das fertige Bauteil in nur einem einzigen Arbeitsgang aus dem Pulver zu formen.
Ein weiterer Nachteil sind die hohen Herstellungs- und Verarbeitungskosten, die dazu gefuhrt haben, daß Teile aus S.A.P. nur in ganz bestimmen Sonderfällen Anwendung finden. Bei der Fertigung von Gegenständen unter Zuhilfenahme von Bindemitteln besteht die Gefahr, daß beim anschließenden Sinterprozeß Poren oder Hohlräume infolge Verdampfung des Bindemittels entstehen, wodurch die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangserläuterten Art zur Fertigung von Gegenständen zu schaffen, bei deren Herstellung keinerlei Schwierigkeiten bei der spanlosen Formgebung auftreten und deren Endform infolgedessen in einem Arbeitsgang ohne Schwierigkeiten hergestellt werden kann. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, auf die Verwendung eines Bindemittels zu verzichten und damit ein unerwünschtes Absinken der mechanischen Eigenschaften bei der Wärmebehandlung zu verhindern. Diese Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Pulverteilchen aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen ohne Verwendung eines Bindemittels mit einem Pulver einer niedriger schmelzenden Legierung, vorzugsweise einer Aluminium- oder Zinklegierung, mit guter Benetzungsfähigkeit, die durch Zusatz von 0,01 - 10 %, vorzugsweise 0,05 - 2 %,Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon undjoder 0,00001 - 1 %, vorzugsweise 0,0002 - 0,1 °%Beryllium erzielt wird, gemischt werden, die Mischung vorgepreßt und unter einer nicht oxydierenden Armosphäre bzw. einer Atmosphäre mit geringem Sauerstoffanteil mindestens ßuf Schmelztemperatur der niedriger schmelzenden Komponente erhitzt wird, Es handelt sich dabei also keineswegs um einen Sinterprozeß im üblichen Sinne. Auf diese Weise werden, wie Versuche ergeben haben, Gegenstände erhältlich, die ausreichende mechanische Eigenschaften aufweisenund sich auch gut spanlos, erforderlichenfalls auch spanabhebend verformen lassen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgesehen, daß die niedriger schmelzende Aluminiumlegierung wie folgt zusammengesetzt ist: 4 - 20 % Silicium, 0,01 -10 %, vorzugsweise 0,05 - 2 %Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 - 1 %, vorzugsweise 0,0002 - 0,1 %/Beryllium, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,05 -5 99 Kupfer, 0,05 - 6 % Magnesium, 0,05 - 4 % Nickel, 0,05 - 12 % Zinn, 0,05 - 11 % Zink, 0,05 - 12 % Cadmium und 0,05 - 0,2 % Chrom.
Diese Variante ist besonders geeignet, Gegenstände aus aushärtbaren Pulvergemischen beispielsweise vom Typ A1MgSi herzustellen, denen sodann durch eine entsprechende Wärmebehandlung höhere mechanische Eigenschaften,ggfs. bis zum Doppelten und mehr, verliehen-werden können.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin erblickt, daß die niedriger schmelzende Legierung besteht aus: 2 - 45 % Aluminium, 0,01 - 10 %, vorzugsweise 0,05 - 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 - 1 %, vorzugsweise 0,0002- 0,1 %1Beryllium, Rest Zink und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,03 - 1 % Mangan, 0,05 - 4 0/o Kupfer, 0,01 - 0,1 % Silber.
Auf diese Weise lassen sich Gegenstände aus Begierungspulvern fertigen, die nur eine verhältnismäßig geringe Erhitzungstemperatur von ca.
420 - 450 0C erfordern. Durch Mischen entsprechender Metallpulvermengen können somit Teile beispielsweise vom tegierungstyp AlZnMg oder auch AlZnMgOu hergestellt werden. Ein wesentlicher Vorteil bei der Herstellung von Gegenständen vom tegierungstyp AlZnMg besteht darin, daß die Erhitzung auf die Schmelztemperatur der niedrig schmelzenden Komponente gleichzeitig die Lösungsglühung erlaubt und somit eine zusätzliche Lösungsglühbehandlung entfallen kann. Die niedrige Erhitzungstemperatur ist bei einigen tegierungstypen wie z.B. beim AlZnMgGu unbedingt erforderlich, da bei höheren Temperaturen ()500 OC) Überhitzungen in Form von Ansehmelzungen auftreten können.
Auch bei dieser Legierungsgattung kann die Erhitzungstemperatur gleichzeitig die Lösungsglühtemperatur sein.
Ausführungsbeispiele :1. Es soll ein Exzenter hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird eine entsprechende Menge eines Pulvers, bestehend aus 0,03 X Kupfer, 0,09 X Mangan, 0,95 % Magnesium, 0,16 % Silicium, 0,23 % Eisen, 0,018 % Zink, 0,025 % Titan, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit einem weiteren, niedriger schmelzenden Pulver, bestehend aus 0,024 X Kupfer, 0,08 % Mangan, 0,021 % Magnesium, 11,34 % Silicium, 0,27 % Eisen, 0,03 % Zink, 0,02 % Titan, 0,16 X Wismut, 0,0038 % Beryllium, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreiniungen in einem Verhältnis von 9 : 1 innig gemischt, anschließend in einer Form mit einem Druck von ca. 6 Mp/cm2 zu einem Exzenter verpreßt und der gepreßte Rohling einer Wärmebehandlung unter Schutzgas, z.B. Argon, 15 Min. bei einer Temperatur von 605°C unterworfen. Im Anschluß daran wird das Teil warmausgehärtetO Dies geschieht durch Lösungsglühen von 30 Min. bei 5300C, Abschrecken in Wasser und abschließendes Warmauslagern von 16 h bei 1600C Es ergaben sich Zugfestigkeitswerte von 25 - 26 kp/mm2. Ohne diese Warmaushärtung 2 lagen die entsprechenden Werte zwischen 13 und 14 kp/mm 2. Es soll ein Kipphebel hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden 70 % einer Pulverkomponente At 25 X einer Komponente B sowie 5 % einer niedrig schmelzenden Komponente C innig gemischt. Die Zusammensetzung der Pulverkomponenten geht aus der nachstehenden Tabelle hervor.

Cu Mn Mg Si Fe Zn Ti Cr Sb Bi Al-

Rest

A 0,03 0,08 0,91 0,13 0,22 0,17 0,03 0,04 - - Rest

C ~ ~ ~ 95»92- 0,31 0,04 3,71

Nicht angeführt sind in dieser Tabelle die herstellungsbedingten Verunreinigungen.
Diese Pulvermischung wird sodann in einer Form mit einem Druck von wiederum ca. 6 Mp/cm2 verpreßt und der Rohling unter Stickstoff als Schutzgas 30 min. bei 480 0c erhitzt0 Hierbei wird die Wärmebehandlung gleichzeitig als Lösungsglühung ausgenützt. Anschließend wird das Teil abgekühlt, 3 Monate bei R.T.
ausgelagert bzw. nach einer Raumtemperaturvorlagerung von 3 Tagen 24 h bei 120 C warmausgelagert.
Es ergaben sich dabei folgende Festigkeitswerte: Im Zustand kaltausgehärtet (3Monate R.T.-Lagerung) ergaben sich Zugfestigkeitswerte für die so hergestellten Teile, die zwischen 23 - 25 kp/mm2 lagen, nach der vorstehend beschriebenen Warmauslagerung von 29 - 30 kp/mm2.

Claims

P a ten t an s p r ü c h e

1) Verfahren zur Herstellung von Gegenständen auf pulvermetallurgischem Wege aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungan, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen ohne Verwendung eines Bindemittels mit einem Pulver einer niedriger schmelzenden Legierung, vorzugsweise einer Aluminium- oder Zinklegierung, mit guber Benetzungsfähigkeit, die durch Zusatz von 0,01 - 10 %, vorzugsweise 0,05 - 2 %,Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/ oder Antimon und/oder 0,00001 - 1 %, vorzugsweise 0,0002 - 0,1 %} Beryllium erzielt wird, gemischt werden, die Mischung vorgepreßt und unter einer nicht oxydierenden Atmosphäre bzw. einer Atmosphäre mit geringem Sauerstoffanteil mindestens auf Schmelztemperatur der niederiger schmelzenden Komponente erhitzt wird.

2) Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedriger schmelzende Aluminiumlegierung wie folgt zusammengesetzt ist: 4 - 20 % Silicium, 0,01 - 10 %, vorzugswhise 0,05 -2 %Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 - 1 %, vorzugsweise 0,0002 - 0,1 %, Beryllium, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,05 - 5 % Kupfer, 0,05 - 6 % Magnesium, 0,05 - 4 % Nickel, 0,05 - 12 % Zinn, 0,05 - 11 * Zink, 0,05 - 12 % Cadmium und 0,05 - 0,2 % Chrom.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niederiger schmelzende Legierung besteht aus: 2 - 24 * Aluminium, 0,01 - 10 %, vorzugsweise 0,05 - 2 %, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 - 1%, vorzugsweise 0,0002 - 0,1 % Beryllium, Rest Zink und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,03 - 1 * Mangan, 0,05 - 4 % Kupfer, 0,01 - 0,1 * Silber.