DE2247299B2

DE2247299B2 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Sinterkörpern aus Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2247299B2
Application number: DE19722247299
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5301 Alfter Schoer; Werner Dr. 5300 Bonn 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: 1978-06-29
Also published as: DE2247299C3; DE2247299A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Sinterkörpern aus Aluminiumlegierungen. Bei bekannten Verfahren 4> dieser Art geht man von Pulvern aus, die entweder ohne Bindemittel oder unter Zusatz von organischen Bindemitteln gepreßt und anschließend gesintert 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 in Aluminium-Taschenbuch, 12. Auflage, 1963, Seite 291, dargelegt, 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°C) ausgeführt werden können. So kann bei- bo spielsweise 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 b5 des Teils angenähert werden und meist noch spanabhebend bearbeitet werden müssen. Bei der Pulvermetallurgie ist man jedoch allgemein bestrebt, das fertige Bauteil in nur einem einzigen Arbeitsgang aus dem Pulver zu formen.

Ein weiterer Nachtei! sind die hohen Herstellungsund Verarbeilungskosten, die dazu geführt haben, daß Teile aus S. A. P. nur in ganz bestimmten Sonderfällen Anwendung finden. Bei der Fertigung von Gegenständen unter Zuhilfenahme von Bindemitteln besteht die Gefahr, daß beim anschließenden Sinterprozeß Poren infolge Verdampfung des Bindemittels entstehen, wodurch die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erläuterten 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, aß die Pulverteiichen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen ohne Bindemittel mit dem Pulver einer niedriger schmelzenden Aluminium- oder Zinklegierung mit 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium gemischt werden, die Mischung gepreßt und unter nicht oxidierender Atmosphäre mindestens auf die Schmelztemperatur der niedriger schmelzenden Komponente erhitzt wird. Es handelt sich dabei also um ein Sintern mit flüssiger Phase. Auf diese Weise werden, wie Versuche ergeben haben, Gegenstände erhältlich, die ausreichende mechanische Eigenschaften aufweisen und sich auch gut spanlos, erforderlichenfalls auch spanabhebend, verformen lassen.

Bei einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die niedriger schmelzende Aluminiumlegierung aus 4 bis 20% Silizium, 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium. Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,05 bis 5% Kupfer,0,05 bis 6% Magnesium, 0,05 bis 4% Nickel, 0,05 bis 12% Zinn, 0,05 bis 11% Zink, 0,05 bis 12% Kadmium und/oder 0,05 bis 0,2% Chrom.

Diese Variante ist besonders geeignet, Gegenstände aus aushärtbaren Pulvergemischen beispielsweise vom Typ AIMgSi herzustellen, denen sodann durch eine entsprechende Wärmebehandlung höhere mechanische Eigenschaften, ggfs. bis zum Doppelten und mehr, verliehen werden können.

Bei einer weiteren vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die niedriger schmelzende Zinklegierung aus 2 bis 45% Aluminium, 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/ oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium, Rest Zink und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,03 bis 1% Mangan, 0,05 bis 4% Kupfer und/oder 0,01 bis 0,1% Silber.

Auf diese Weise lassen sich Gegenstände aus Legierungspulvern fertigen, die nur eine verhältnismäßig geringe Sintertemperatur von ca. 420 bis 450'C er-

fordern. Durch Mischen entsprechender Pulvermengen können somit Teile beispielsweise vom Legierungstyp AIZnMg oder auch AIZnMgCu hergestellt werden. Ein wesentlicher Vorteil bei der Herstellung von Gegenständen vom Legierungstyp AIZnMg oder AIZnMgCu 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 Legierungstypen, wie z. B. beim AlZnMgCu, unbedingt erforderlich, da bei höheren Temperaturen (>500°C) Überhitzungen in Form von Anschmelzungen auftreten können.

Ausführungsbeispiele

1. Es soll ein Exzenter hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird eine entsprechende Menge eines Pulvers, bestehend aus 0,03% Kupfer, 0,09% Mangan, 0,95% Magnesium, 0,16% Silizium, 0,23% Eisen, 0,018% Zink, 0,025% Titan, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit dem Pulver einer niedriger schmelzenden Aluminiumlegierung aus 0,024% Kupfer, 0,08% Mangan, 0,021% Magnesium, 11,34% Silizium, 0,27% Eisen, 0,03% Zink, 0,02% Titan, 0,16% Wismut, 0,0038% Beryllium, Rest Aluminium, in einem Verhältnis von 9 : 1 innig gemischt, anschließend in einer Form mit einem Druck von ca. 6 · 10³N/ cm² zu einem Exzenter gepreßt und der Preßkörper

einer Wärmebehandlung unter Schutzgas, z. B. Argon, 15 Min. lang bei einer Temperatur von 605''C unterworfen. Im Anschluß daran wird dar- Teil warmausgehärtet. Dies geschieht durch Lösungsglühen während 30 Min. bei 530°C, Abschrecken in Wasser und anschließendes Warmauslagern während 16 h bei 160°C. Es ergaben sich Zugfestigkeitswerte von 250 bis 260 N/mm². Ohne diese Warmaushärtung lagen die entsprechenden Werte zwischen 130 und 140 N/mm²

2. Es soll ein Kipphebel hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden 70% einer Pulverkomponente A, 25% einer Komponente B sowie 5% einer niedrig schmelzenden Komponente C innig gemischt. Die Zusammensetzung der Pulverkomponenten geht aus der nachstehenden Tabelle hervor.

Diese Pulvermischung wird sodann in einer Form mit einem Druck von wiederum ca. 6 · 10³N/cm² gepreßt und der Preßkörper unter Stickstoff 30 Min. lang bei 480⁰C erhitzt. 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 lang bei 120'C warmausgelagert.

Es ergaben sich dabei folgende Festigkeitswerte:
Im Zustand kaltausgehärtet (3 Monate R. T.-Lagerung): a_H = 230 bis 250 N/mm²; nach der vorstehend beschriebenen Warmauslagerung: a_H = 290 bis 300 N/mm².

Cu

Mn

Mg

Si

Fe

Cr

Sb

Bi

A	0,03	0,08	0,91	0,13	0,22	0,17	0,03	0,04
B	0,06	0,87	2,25	0,21	0,19	0,13	0,04	0,38
C	_	_	_	_	_	95,92	-	-

0,31

0,04

Rest Rest

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Sinterkörpern aus Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen ohne Bindemittel mit dem Pulver einer niedriger schmelzenden Aluminium- oder Zinklegierung mit 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium u> und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium gemischt werden, die Mischung gepreßt und unter nichtoxidierender Atmosphäre mindestens auf die SchmelztemperaturderniedrigerschmelzendenKomponenr> te erhitzt wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Pulvermischung mit einer niedriger schmelzenden Aluminiumlegierung aus 4 bis 20% Silizium, 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium, Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,05 bis 5% Kupfer, 0,05 bis 6% Magnesium, 0,05 bis 4% Nickel, 0,05 bis 12% Zinn, 0,05 bis 11% Zink, 0,05 bis 12% Kadmium und/oder 0,05 bis 0,2% Chrom.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Pulvermischung mit einer niedriger schmel- jo zenden Zinklegierung aus 2 bis 24% Aluminium, 0,01 bis 10%, vorzugsweise 0,05 bis 2%, Wismut und/oder Strontium und/oder Barium und/oder Antimon und/oder 0,00001 bis 1%, vorzugsweise 0,0002 bis 0,1%, Beryllium, Rest Zink und her- J5 stellungsbedingte Verunreinigungen, gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen von 0,03 bis 1% Mangan, 0,05 bis 4% Kupfer und/oder 0,01 bis 0,1% Silber.