DE2322348A1

DE2322348A1 - Oberflaechenhaertung von aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2322348A1
Application number: DE19732322348
Authority: DE
Inventors: Richard Martin Otto Weinbaum
Original assignee: Metal Leve SA Industria e Commercio
Current assignee: Metal Leve SA Industria e Commercio
Priority date: 1972-05-04
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1973-11-15
Also published as: JPS4954215A; FR2183220A1; DE2322348B2; GB1396216A; IT1029525B; FR2183220B1

Description

Die Erfindung betrifft eine gegossene oder gegossen und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung mit Legierungsmengen an Silicium, Kupfer, Nickel und Magnesium und wahlweisen Mengen an Eisen, Titan, Mangan, Zink und Chrom. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenhärtung solcher Aluminiumlegierungen.

Das Oberflächenhärten von Aluminiumlegierungen ist zweifelsohne eine extrem wünschenswerte Erscheinung. Demzufolge würde sich die bestmögliche Ausnutzung eines Leichtmetalls wie beispielsweise Aluminium dann ergeben, wenn sich dessen Härte soweit erhöhen ließ, daß es in Gebieten

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eingesetzt werden kann, wo bislang schwerere, jedoch härtere Metalle (z.B. Stahl) verwendet werden. Um die durch die relative Weichheit des Aluminiums sich ergebenden Nachteile zu überwinden, war ea bislang üblich, an Stellen, wo die Härte oder der Oberflächenwiderstand kritisch ist, Aluminiumbereiche durch >andere Metallbereiche zu ersetzen. So werden Stellen bedeutenden Verschleißes oder Abriebs bei Maschinenteilen aus anderen Metallen als Aluminium gefertigt, wohingegen die übrigen Teile vieler Maschinen aus Aluminium bestehen.

Die Substitution gewisser Teile einer ansonsten aus Aluminium bestehenden Maschine durch schwerere Metalle ist zumindest mit zwei Nachteilen verbunden. Zunächst lassen sich einzelne Stücke einer Maschine nicht preisgünstig herstellen, und eine kostspielige Zusammensetzung der Maschinenteile muß erfolgen. Zum anderen wird die Maschine umso schwerer, je mehr Aluminium durch schwerere Metalle ersetzt wird. Letztgenannter Nachteil ist insbesondere für die Luftfahrtindustrie von entscheidender Bedeutung.

Bekannt sind verschiedene Untersuchungen hinsichtlich der Behandlung von Aluminium, jedoch waren diese bislang nicht unmittelbar auf das Problem gerichtet, die Oberflächenhärte von Aluminiumlegierungen zu erhöhen.

Am 18. März 1935 wurde in der Zeitschrift "Academie des Sciences" Seiten Io39 bis Io4l ein Artikel mit dem Titel -"The Nituration of Several Metals" von Paul Laffitte und Pierre Grandadam veröffentlicht. Ein zweiter Artikel wurde am 1. August 1936 von M.P. Laffitte, M.M.E. Elchardus und P. Grandadam in der Zeitschrift "Revue de l'Industrie Minerale" Nr. 375, Seite 861 mit dem Titel "Research on the Nituration of Magnesium and Aluminum" veröffentlicht.

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Ein dritter Artikel wurde im Juli und August 1935 in
der Zeitschrift "Ann. de Chimie" 11. Serie, Seiten 118
bis 123 von Pierre Grandadam unter dem Titel "Experiments on the Direct Oxidation of Platinum and the Nituration of Several Metals" (Cu, Al, Mg, Zn, Fe, Ni, Tu) veröffentlicht. In sämtlichen drei genannten Veröffentlichungen
wurde der Einfluß von Stickstoff und Ammoniak bei hohen
Temperaturen auf reinen Aluminiumdraht beschrieben. Demgegenüber ist an keiner Stelle in diesen Veröffentlichungen ein Hinweis auf gegossene Aluminiumlegierungen oder
gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierungen oder die Verwendung von Cyanidionen erwähnt.

Von der Deutschen Degussa wurde im Dezember 197o eine weitere Veröffentlichung mit dem Titel "Wear Resistant
Surfaces by Treating Titanium and Titanium Alloys in Salt Baths" von Bruno Finnein veröffentlicht. Bei diesem Artikel werden Titan oder dessp^ Taxierungen mit Cyanidionen enthaltenden Salzbäder bei einer Temperatur von 8oo°C behandelt. Selbstverständlich können Untersuchungen mit Titan keinesfalls in Beziehung zu Aluminium gebracht werden, und ferner ist die Verwendung von Temperaturen im Bereich von 8oo°C für Aluminiumlegierungen nicht möglich. Darüber hinaus gibt es zwei andere Gründe, weshalb der Degussa-Artikel keine sich auf Aluminiumlegierungen beziehende
Lehre vermittelt. Der Degussa-Artikel gibt keine Zusammensetzung des Bades an, sondern stellt lediglich fest, daß Kohlenstoff und Stickstoff mit Titan Mischkristalle bilden, was recht zweifelhaft erscheint. Vielmehr ist es die Auffassung des Erfinders dieses Anmeldungsgegenstandes, daß Vanadiumcarbide und Aluminiumnitride gebildet werden und daß diese Verbindung für die Bildung einer tiefen Schicht verantwortlich sind. Degussa stellt jedoch fest, daß die Zusammensetzung der Schicht unbekannt ist. Dem Erfinder

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ist ferner in vorliegendem Fall bekannt, daß Silicium, Magnesium und Nickel notwendig sind. Die Unterschiede in der Behandlung von Titan und Aluminium bestehen im wesentlichen darin, daß die harte Schicht bei Aluminium im wesentlichen durch Legierungsanteile im Inneren der Aluminiumlegierung, wie beispielsweise Silicium gebildet wird, wohingegen die harte Schicht einer Titanlegierung durch unmittelbare Reaktion zwischen dem Bad und der Oberfläche der Titanlegierung erzeugt wird. Im letzteren Fall scheint keine Wanderung von Anteilen von Inneren zur Oberfläche stattzufingen.

Demgegenüber soll durch die Erfindung eine durch Gießen oder durch Gießen und mechanische Bearbeitung erhaltene Aluminiumlegierung mit erhöhter Oberflächenhärte sowie ein diesbezügliches Verfahren geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß die Aluminiumlegierung wesentliche Mengen an Silicium, Kupfer, Nickel, Magnesium und ggf. geringe Mengen an Eisen, Titan, Mangan, Zink und Chrom enthält und durch eine Vickers Oberflächen-

2 2

härte von etwa 25o kp/mm bis etwa l4oo kp/mra je nach

Zusammensetzung der Legierung und ihrer Behandlung gekennzeichnet ist. Demgegenüber beträgt die Vickers Oberflächenhärte -für unbehandelte Aluminiumlegierungen etwa loo kp/mm

Die erhöhte Oberflächenhärte der genannten Aluminiumlegierungen wird durch Behandlung der Aluminiumlegierung mit einer Cyanidionquelle bei einer Temperatur von 45o°C bis 55o C erreicht.

Die Legierungselemente für die Aluminiumlegierungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können, sind wie folgt:

309846/0959 ' ⁵ "

Si ο,2 bis 3o,o %

Cu ο,2 bis 5,6 %

Ni o,2 bis β, ο %

Mg o,2 bis 5,o %

Fe 0,0 bis l,o %

Ti 0,0 bis ο,2 /e

Mn 0,0 bis 1,5 #

Zn 0,0 bis 2,o %

Cr 0,0 bis o,7 %

Die gewöhnliche Cyanidionquelle ist Natriumcyanid. Andere Cyanidquellen wie beispielsweise Potassiumcyanid können ebenfalls verwendet werden.

Die Temperatur, bei der die Aluminiumlegierung in Berührung mit der Cyanidquelle gehalten wird, liegt vorzursweise bei etwa 450 C bis 55o C. Bei dieser Temperatμr betragt die Zeit, unter der die Aluminiumlegierung der Cyanidquelle ausgesetzt ist, vorzugsweise eine Zeitdauer von etwa 8 bis etwa 12 Stunden.

In der Heizzeit ist etwa eine halbe Stunde Inkubationszeit enthalten. Zeiten von mehr als 2o Stunden erscheinen wegen des parabolischen Zusammenhangs von Zeit und Tiefe der Schicht nicht praktisch. Kürzere Behandlungszeiten von etwa 4 Stunden brachten gute Ergebnisse und eine geringe Oberfläehenschichttiefe, die jedoch die gleiche Härte wie bei längeren Behandlungen aufwies. Die Zone hinter dieser Schicht ist ferner nicht vollständig mit Siliciumkristallen gesättigt. Dieser Umstand ist hinsichtlieh des Härtegradienten von der Oberfläche zum Kern und der Verankerung der Oberflächenschicht in der Matrix bedeutend.

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Es wurden Versuche über die behandelten Legierungen durchgeführt. Eine Betrachtung der Mikroschriebe der behandelten Legierungen zeigt, daß das Wachstum einer Oxidschicht gleichzeitig mit der Entwicklung der aus harten Partikeln bestehenden Schicht erfolgt.

Röntgenbeugungsuntersuchungen wurden an der überfläche der behandelten Legierungen 124 und 138 durchgeführt. Diese ergaben, daß die Oberfläche der behandelten Legierungen mit einem spinellartigen Oxid nit einem Gitterpararaeter von 8,o7 8 - o,2 Ä bedeckt war. Die beiden Komponenten NiAlpO^ (8,o5 S) und MgAIpOj. (8,o8 8) sind die wesentlichen Größen für diese Versuchsdaten, jedoch zeigten Elektronenmikroaufnahmen, daß das Oxid Mg enthält. Demzufolge ist MgAl O^ das Hauptbestandteil der Oxidschicht. Diese Schicht enthält zahlreiche metallische Partikel, die durch Röntgenbeugung als Al Ni identifiziert wurden, v/ob ei die Röntgenbeugung in Übereinstimmung mit Versuchsergebnissen an Mikroproben entstand, aus denen zu entnehmen war, daß diese Partikel Mi enthalten. Das Beugungsbild und die an Mikroproben gewonnenen Daten zeigen die Gegenwart von elementarem Silicium in der Oxidschicht. Hinweise auf die Oxidation von entweder Si oder Ni wurden nicht gefunden.

In der Praxis v.ird die gegossene oder gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung teilweise oder vollständig in das Salzbad über die Zeitdauer eingetaucht, und nach Beendigung dieses Vorgangs erwies es sich als zweckmäßig, das Probestück mit Wasser auszuwaschen. Danach wurden Testversuche an den behandelten Aluminiumoberflächen durchgeführt und zwar nach dem Vickers Härtetest E: 92-55 gemäß der Ausgabe der ASTM Normen von 1955, Teil 1, Eisenmetalle, welche durch die American Society for Testing Materials, Philadelphia, Race Street 1916 auf den Seiten 1694 bis 1699 veröffentlicht sind. Der Versuch wird nachfolgend als Vickers Härtetest bezeichnet. Die Höhe der verwendeten Versuchsbelastung betrug 35 g.

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Zur Vorbereitung des Salzbades ist es zweckmäßig, Cyanidsalzflußmittel oder andere Hilfsagentien beizumischen, welche es ermöglichen, das Salzbad bequem bei einer Temperatur von 45o°C bis 55o C zu halten. Beispiele für derartige Agenzien sind die Verwendung von Boroxid unter einer Mischung aus Hatriumhydrooxid und Natriumcarbonat. Diese Ililfsagenzien treten nicht in Reaktion, sondern ermöglichen lediglich, daß das Cyanidion in passender Form bei der Temperatur von 45o°C bis 55o°C in Kontakt mit der Aluminiumlegierung gebracht wird.

Zur Theorie des Verfahrens:

Obschon durch die Interpretation des Erfindungsgegenstands in keiner Weise eine Einschränkung durch eine theoretische Erörterung vorgenommen werden soll, scheint es so, daß das Phänomen der Oberflächenhärte mit der Wanderung von Silicium aus dem Inneren zur Oberfläche verbunden ist, wobei hinter der Oberfläche eine Zone von geringerem Siliciumgehalt verbleibt. Die Beweglichkeit der Siliciumatome steigt mit dem Siliciumgehalt bis zu einem Maximum von annähernd 1"8 % (z.B. Legierung I38) an. Bei weiterer Erhöhung des Siliciumgehaltes nimmt diese Beweglichkeit wie beispielsweise bei der Legierung 244 mit einem Siliciumgehalt von etwa 24 % ab. Zusätzlich zur Siliciumwanderung scheint die harte Oberflächenschicht etwas Al-Ni aufzuweisen. Obschon die Erhöhung der Härte hauptsächlich eine Folge der Erhöhung des Siliciumgehaltes infeer harten Oberflächenschicht zu sein scheint, muß die Härte der Legierung Y von einem anderen Gesichtspunkt her betrachtet werden. Der Siliciumgehalt der Y-I^ierung beträgt nur 0,5 % so daß demzufolge keine wesentliche Siliciumwanderung gegeben ist. Die Härte der Oberflächenschicht der Y-Legierung kann hauptsächlich auf die Bildung von MgAIpO^ zurückgeführt werden, die vermutlich das Ergebnis einer Oxidation während der Salzbadbehandlung ist.

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Offenbar kann eine Kombination der Konzentrierung von Silicium und/oder Al,Ni an der Oberfläche sowie die Bildung von MgAIpOu vorkommen, wodurch als Ergebnis der erfindungsgemäßen Behandlung-die Oberflächenhärte der Aluminiumlegierung erzeugt wird. Darüber hinaus können andere nicht bekannte Effekte eintreten.

Was die Verschleißfestigkeit betrifft, so ist das Auftreten verschiedener, unterschiedlicher Partikel in der harten Schicht eine sehr begünstigende Erscheinung. Unterschiedliche Härte läuft parallel zu unterschiedlicher Elastizität, was die Gefahr, daß spröde Partikel entfernt werden, verringert.

Die Oxidschicht an der äußersten Außenseite hat eine unterschiedliche Zusammensetzung und besteht im wesentlichen aus MgAIpO^ gegenüber der Hartpartikelschicht, die hauptsächlich aus Si-Kristalliten besteht. Eine Aussetzungszeit von lediglich 4 Stunden erzeugt Schichten mit geringerer Dicke, jedoch praktisch derselben Härte. Es sei darauf hingewiesen, daß die Härte eine Eigeschaft der gebildeten Kristallite ist, während die Dicke der harten Oberflächenschicht von der Aussetzungszeit abhängt. Der Abriebswiderstand hängt andererseits von beiden Faktoren ab: erhöhte Härte erhöht gewöhnlich den Abriebswiderstand und eine größere Dicke bedingt eine längere Abriebszeit für die Schicht.

Die Oxidschicht besteht hauptsächlich aus MgAl-O^. Die Oxidschicht kann zur Gesamthärte beitragen, jedoch ist ihre Härte viel geringer als die der Si-Schicht. Die harte Schicht besteht aus Si und etwse Al-Ni. Auch dieses Al-Ni hat eine geringere Härte als die Si-Partikel.

Selbst eine kurze Aussetzungszeit von 4 Stunden erzeupt eine harte Schicht geringerer Dicke in den Legierungen 124, 138 und 244.

309846/0959 " 9 -

Die Aussetzungszeit und Temperatur haben einen gewissen Einfluß auf die Dicke der harten Schicht. Es wurde ein parabolischer Zusammenhang zwischen der Dicke und der Aussetzungszeit wie folgt festgestellt:

P = K /~t

ρ = Dicke in ο,οοΐ mm

X = Konstante,ändert sich geringfügig zwischen

5 und 7
t = Zeit in Stunden.

Je höher die Temperatur, desto früher scheint eine gewisse Härte erhalten zu werden.

Die Tatsächliche Karte der Schicht hängt nicht von der Dicke ab. Die Härte basiert auf der Partikelart, sei eSydaß sie aus einem Magnesium-Aluminiurnoxid-Komplex oder aus Silicium besteht. Die scheinbare Härte jedoch zeigt höhere Werte mit ansteigender Dicke der Schicht, was eine Folge des Eindringswiderstandes ist, der dem Druckkörper bei einer gegebenen Last entgegengesetzt wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

von Fig. 1 bis 12 und 14, 16 Mikrofotos/nach der erfindungsgemäßen

V/eise behandelten Legierungen, Fig. 13 und 15 Mikrofotos von unbehandelten Legierungen,

Fig. 17 und 18 den Zusammenhang von Schichtdicke und Aussetzungszeit,

- Io -

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- Io -

Fig. 19 die Ergebnisse von mit der Legis^ung 12t durchgeführten Versohleißtests,

Den ?ig. i bis l6 liegen feigerer Daten ir.ugrunäe:

Figur 1

nicht geätzt - 150 χ Legierung ^ 2 A Behandlung: NaCN + k% B„ü...j Temperatur = 53o"Cj

Zeit = 4 Stunder. Dicke der harten Schicht = 1? ,u

Figur 2

nicht geätzt - 15ο χ Legisrung 124

Behandlung: NaCH + k% B„0_T; Temp^-atur 5^c⁰C;

Zeit 8 Stunden Dicke der harten Schicht ~ 18 /α

Figur 3

nicht geätzt - 15o χ Legierung 124

Behandlung: NaCN + k% B„Q,j Temperatur 53o°C;

Zeit 12 Stunden Dicke der harten Schicht = 2o ,u

Figur 4

nicht geätzt - 15ο χ Legierung I38

Behandlung: NaCN + k% B₃O ; Temperatur 53o°C;

' Zeit 4 Stunden Dicke der harten Schicht = 8 ,u

Figur 5

nicht geätzt - 15ο χ Legierung 138

Behandlung: NaCN + k% B-O ; Temperatur 53o°C;

Zeit 8 Stunden Dicke der harten Schicht = 15 /U

- 11 -

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Figur 6

nicht geätzt - 15ο χ Legierung Behandlung: NaCN + k% B₃O ; Temperatur 53o°C;

Zeit 12 Stunden Dicke der harten Schicht = 17 /U

Figur 7

nicht geätzt - I50 χ Legierung 244 Behandlung: NaCN + h% B₃O ; Temperatur 53o°C

Zeit 4 Stunden Dicke der harten Schicht = 12 ,u

Figur 8

nicht geätzt - I50 χ Legierung 244 Behandlung: NaCN + 4% B₃O ; Temperatur 53o°C

Zeit 8 Stunden Dicke der harten Schicht = 14 ,u

Figur 9

nicht geätzt - 15ο χ Legierung 244 Behandlung: NaCN + k% B₃O ; Temperatur 53o°C

Zeit 12 Stunden Dicke der harten Schicht = 25 ,u

Figur Io

nicht geätzt - 15ο χ Legierung 244 Behandlung: NaCN + 45? B₃O ; Temperatur 52o°C

Zeit 12 Stunden Dicke der harten Schicht = Io ,u

Figur 11

nicht geätzt - 15ο χ Legierung 124 Behandlung: NaCM + k% B₃O ; Temperatur 52o°C

Zeit 12 Stunden

In dieser Figur kann die Siliciunwanderung zur Oberfläche des Teatstückes beobachtet werden.

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Figur 12

nicht geätzt - 59ο χ Legierung Behandlung: NaCH + 4$ B₂°3^J Temperatur 53o°C; Zeit 12 Stunden

Mikrohärteeindruck (35 g)

ρ Härte der Matrix = Io4 kp/mm

2 Härte der harten Schicht = 12oo kp/mm

Figur 13 Legierung 124 X12o - nicht geätzt Bedingung: wie gegossen

Figur 14 Legierung 124 X12o - nicht geätzt

Behandlungsbedingungen: Bad· 9o# NaCN + 3% NaOH + 1 % Na₃CO +

+ 6 % H₂O; Temperatur = 54o°C;

Zeit = 13 Stunden Dicke der harten Schicht = 15 /U

Figur 15 Legierung I38 X12o - nicht geätzt Bedingung: wie gegossen

Figur 16 Legierung I38 X12o - nicht geätzt

Behandlungsbedingungen: Bad 3o% NaCH + J>% NaOH + 1% NapCO +

+ 6% HpO; Temperatur = 54o°C;

Zeit = 9 Stunden Dicke der harten Schicht = 6 ,u.

Der Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Aussetzungszeit ist den Fig. 17 und 18 zu entnehmen.

Fig. 19 zeigt die Ergebnisse von Verschleißtests mit der Legierung 124. Der Reibungstest wurde nach der ACTH

- 13 -

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Veröffentlichung D 2714 - 68 durchgeführt. Die Legierung 124, an der Reibungstests vorgenommen wurden war 4 Stunden lang bei 54o°C in einem Bad mit 49Γ» NaCN, 49? KCN und 2% B₃ behandelt worden.

Nachfolgend wird eine Beschreibung der bevorzugten Ausführung3formen der Erfindung gegeben. Sämtliche verwendeten Legierungen waren in Sand oder in permanenten Formen gegossen oder gegossen und mechanisch bearbeitet.

Beispiele für die verwendeten Legierungen und der Analyse ihrer Bestandteile sind nachfolgenden Tabellen zu entnehmen:

- 14 -

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Bezeichnung

Legierung Y

Legierung 124

Legierung
138

Legierung
244

Zusammensetzung:

O CO CO

Si % Cu % Ni % Mg % Fe % Ti % Mn % Zn % Cr % Al %

< 0,5	4	,5	11	—	13	5	17 -	19	7	8o	23 - 26
3,5 -	2	,25	o,	8	- 1,	3	o,8 -	1,3	2	l,o - 1,7
1,75 -	1	,75	o,	8	- i.,	3	o, 8 -	1,3	2	o,8 - 1,3
1,25 -			o,	8			o,8 -	1,3	2	o,5 - l,o
< o,6			<	O	,7		<o,		< o,7
<o,2			<	0	,2		<0,	< o,2
<o,2			<	O	,2		<o,	< o,2
<o,2			<	O	,2		< o,	< o,2
-					-		-	o,3 - o,5
9o - 93		82		- 85	76 -	69 - 73

OJ

K)

CO

00

Diese Legierungen sind bekannt und werden wie zuvor oder wie in der nachfolgenden Tabelle auf andere Weise bezeichnet.

- 16 -

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Bezeichnung	Legierung Y	Legierung 124	-Legierung 138	Legierung 244
ASTM: B-I08-55T	CN .42 A	SN 122 A	-	-
US-Regierungs- bezeichnung	QQ -A1596b- Klasse 3	QQ-A-596b- Klasse 9

Aluminium Association

Handelsbezeichnung S.A.E. A.M.S. DIN - I725

ALCAN NURAL DIN - I725

A-332

142	A-132	-	-
39	321	-	-
4222 (sandgegossen)	-	-	-
-	G Al Si Cu Ni 11	6I65	6166
218	62o7	1761 P	236I
1761	32I0	-	-
-	G Al Si Cu Ni 11

ro co

K) N) U) •Ρ-00

Die obigen vier Legierungsarten wurden Cyanidionen durch teilweises oder vollständiges Eintauchen der Legierung in das entsprechende Salzbad über eine Zeitdauer von 8 bis 12 Stunden bei einer Temperatur von 5oo°C bis 53o°C ausgesetzt. Danach wurde das Probenstück mit Wasser abgewaschen und die Härte der behandelten Oberfläche an verschiedenen Stellen bestimmt.

Beispiele 1 bis 7

Beispiele für die verwendeten Salzbäder werden wie folgt angegeben:

Salzbad A

98 Gew.-? Natriumcyanid und 2 Gew.-5? Boroxid (B₃O,).

Salzbad B

9o Gew.-? Natriumcyanid, 3 Gew.-5? Natriumhydroxid, 1 Gew.-5? Natriumcarbonat und 6 Gew.-? Wasserdampf.

Die mit den behandelten Legierungen nach Abwaschen mit Wasser erzielten Ergebnisse sind nachfolgend anhand der

ο
Vickers Härten (HV) in kp/mm wiedergegeben. Die Härte

HV der unbehandelten Aluminiumlegierung beträgt Ho bis

ρ
12o kp/mm .

- 18 -

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Oberflächenhärte von behandelten Aluminiumlegierungen

Vickers - Mikrohärte

Beispiel

Legierung-Y

Legierung-124

5

Legie.rung-138

Legierung-244

■v, O CO

Bad A

Bad B

HV(kp/mm²) H7(kp/mm²)

5βο 52o 54o 32o 48o

Bad A HV(kp/mm²)

86o 76o 9oo 68o 82o

Bad A

Bad B

Bad A

Bad B

HV(kp/mm²) HV(kp/mm²)

64o
3βο
86o
26o
62o

HV(kp/mm²) HV(kp/mm²) HV(kp/mm²

12oo

139o

115o

5oo

535

βίο 117o

46ο 138ο 114ο

818 12οο

51ο

51ο 76ο 26ο 32ο

94ο

ro co

N) N) OJ

J^

CX)

4οο

4ο1

9'4ο

lloo

l4oo

Bei einem weiteren Versuch wurden die Legierung 124 und die Legierung 138 in der Weise nach Beispielen 1 bis 7 mit einen Bad behandelt, das folgende Zusammensetzung aufwies:

49 Gew.-Ϊ Natriumcyanid 49 Gew.-? Potassiumcyanid 2 Gew.-Ϊ Boroxid (B₂O₃)

Die Vickers Härte (HV) in kp/mm² für die Legierung 124 und die Legierung 138 bei einer 9-stündigen Behandlung bei 55o°C ist wie folgt:

Legierung 124	Legierung I38
580	670
looo	82 0
74o	960
9oo	7oo
lolo	630
800.	97o

- 2o -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenhärte von gegossenen oder gegossenen und mechanisch bearbeiteten Aluminiumlegierungen, bei dem man eine Aluminiumlegierung mit wesentlichen Mengen an Silicium, Kupfer, Nickel und Magnesium und wahlweisen Mengen an Eisen, Titan, Mangan, Zink und Chrom reagieren läßt, dadurch gekennzeichnet , daß man die Aluminiumlegierung mit einer Cyanidquelle bei einer Temperatur von etwa 45o C bis 5oo°C behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Aluminiumlegierung die folgenden legierenden Elementbestandteile hat:

Si o,2 bis 3o,o %

Cu o,2 bis 5,6 %

Ni o,2 bis 6,ο %

Mg o,2 bis 5,ο %

Pe ο,ο bis l,o %

Ti ο,ο bis o,2 %

Mn ο,ο bis 1,5 %

Zn ο,ο bis 2,ο %

Cr ο,ο bis o,7 %

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlung über eine Zeitdauer von etwa 8 bis 12 Stunden erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Aluminiumlegierung die Legierung 124 verwendet wird.

- 21 -

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Cyanidqüelle ein Bad mit 98 Gew.-!? Natriumcyanid und 2 Gew.-% Boroxid verwendet wird und daß die Aluminiumlegierung die Legierung 124 ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gegossene oder gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung die Legierung 138 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Cyanidqüelle durch ein Bad mit 9o Gew.-% Natriumcyanid, 3 Gew.-% Natriumhydroxid, 1 Gew.-5? Natriumcarbonat, 6 Gew.-% Wasser gebildet wird und die Aluminiumlegierung die Legierung I38 ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Cyanidqüelle ein Bad mit 9o Gew.-? Natriumcyanid, 3 Gew.-? Natriumhydroxid, 1 Gew.-? Natriumcarbonat und 6 Gew.-/5 Wasser verwendet wird und die Aluminiumlegierung die Legierung 138 ist, wobei die Behandlung über eine Zeitdauer von etwa 8 bis 12 Stunden durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gegossene oder gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung die Legierung 138 ist und daß als Cyanidqüelle ein Bad mit 98 Gew.-? Nateriumcyanid und 2 Gew.-? Boroxid verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gegossene oder gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung die Legierung 138 ist und daß als Cyanidqüelle ein Bad mit 98 Gew.-? Natriumcyanid und 2 Gew.-? Boroxid verwendet wird, wobei

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Cc. "·

die Behandlung über eine Zeitdauer von etwa 8 bis Stunden erfolgt.

11. Gegossene oder gegossene und mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung, welche Legierungsmengen an Silicium, Kupfer, Nickel und Magnesium und wahlweise Mengen an Eisen, Titan, Mangan, Zink und Chroia enthält,

gekennzeichnet durch eine Vickers-Oberflächen-

2

härte von etwa 25o kp/mm bis etwa l4oo kp/mm

12. Legierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß diese die folgenden Legierungselementenantei]e aufweist:

Si .o,2 bis 3o,o %

Cu o,2 bis 5,6 %

Ni o,2 bis 6,ο %

Mg ο,2 bis 5,o #

Fe ο,ο bis l,o %

Ti ο,ο bis o,2 %

Mn ο,ο bis 1,5 %

Zn ο,ο bis 2,ο %

Cr ο,ο bis o,7 %·

13. Legierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die harte Oberfläche etwa 5/u bis etwa 25,u dick ist.

14. Legierung nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine Aluminiumlegierung 124 ist, gekennzeichnet durch eine Vickers-Oberfläclienhärte von

2 2

etwa 68o kp/mm bis 9oo kp/mm

- 23 309846/0959

15. Legierung nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine Aluminiumlegierung I38 ist, gekennzeichnet durch eine Vickers-Oberfläehenhärte von

ρ ρ

etwa 260 kp/mm bis 860 kp/mm .

16. Legierung nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine Aluminiumlegierung I38 ist, gekennzeichnet durch eine Vickers-Oberfläehenhärte von etwa 46o kp/mm b.is 139o kp/mm .

17. Legierung nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine Aluminiumlegierung I38 ist, dadurch gekennzeichnet , daß der wesentliche Teil der
Oberfläche eine Vickers-Härte über ilko kp/mm aufweist.

18. Legierung nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine Aluminiumlegierung Y ist, gekennzeichnet durch eine Vickers-Oberfläehenhärte von

2 2

etwa 32o kp/mm bis 560 kp/mm .

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