DE2322348C3 - Process for increasing the surface hardness of aluminum alloys - Google Patents
Process for increasing the surface hardness of aluminum alloysInfo
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Description
dadurchgekennzeichnet, daß man die Die Substitution gewisser Teile einer ansonsten auscharacterized in that the substitution of certain parts of an otherwise
Aluminiumlegierungen mit einer Cyanidquelle bei Aluminium bestehenden Maschine durch schwerereAluminum alloys with a cyanide source in existing aluminum machines with heavier ones
einer Temperatur von 450 bis 55O°C behandelt. Metalle ist zumindest mit zwei Nachteilen verbunden.a temperature of 450 to 550 ° C treated. Metals has at least two disadvantages.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 Zunächst lassen sich einzelne Stücke einer Maschine zeichnet, daß eine handelsübliche Legierung, be- nicht preisgünstig herstellen, und eine kostspielige stehend aus Zusammensetzung der Maschinenteile muß erfolgm.2. The method as claimed in claim 1, characterized in that individual pieces of a machine can first be removed draws that a commercial alloy, be not inexpensive to manufacture, and an expensive one standing from the composition of the machine parts must be successful.
11 u- 11 o/ cm· ■ Zum anderen wird die Maschine um so schwerer, je
n«h W°? f mehr Aluminium durch schwerere Metalle ersetzt
0 8 b'S 13°/ ν" kl a5 wird· LetztSenannter Nachteil ist insbesondere für die
n'e w λ\°/ v* · Luftfahrtindustrie von entscheidender Bedeutung.
υ,8 bis 15/ Magnesium, Bekannt sind verschiedene Untersuchungen hin-•
' (° T-jen>
sichtlich der Behandlung von Aluminium, jedoch waren ^ ' ζ° ' an>
diese bislang nicht unmittelbar auf das Problem geil'?"/
Zi^^H 3° r'cntet» die Oberflächenhärte von Aluminiumlegie-„_
, . Deo/ αϊ · · rungen zu erhöhen.11 u- 11 o / cm · On the other hand, the machine becomes heavier the closer it is? f more aluminum replaced by heavier metals 0 8 b 'S 13 ° / ν "kl a5 · S enannter final drawback is * · especially for n'e w λ \ ° / v aviation industry is crucial.
υ, 8 to 15 / Magnesium, Various studies are known regarding the • ' (° T -j en> visibly the treatment of aluminum, but ^' ζ ° 'an> have not yet been directly related to the problem'? "/ Zi ^^ H 3 ° r ' cntet »to increase the surface hardness of aluminum alloy -" _,. Deodorant / αϊ · · rungs.
behandelt wird. Rendus«, Bd. 198 (1934), S. 1039 bis 1041, ein Artikelis treated. Rendus ", Vol. 198 (1934), pp. 1039-1041, an article
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit dem Titel »Sur la Nitruration de quelques Metaux« zeichnet, daß eine handelsübliche Legierung, be- 35 von Paul L a f f i 11 e und Pierre Grandadam stehend aus veröffentlicht. Ein zweiter Artikel wurde am 1. August3. The method according to claim 1, characterized by the title "Sur la Nitruration de quelques Metaux" indicates that a commercially available alloy, made 35 by Paul L a f f i 11 e and Pierre Grandadam standing out published. A second article was published on August 1st
17 hi« 10 »/ ς·ι· · 1936 von M. P. L äff i t te, M. M. E. E lc hard u s17 hi «10» / ς · ι · · 1936 by M. P. Läffi t te, M. M. E. E lc hard u s
η Rh- 1 1«/ Τ) zf ' und P. G r a η d a d a m in der Zeitschrift »Revue deη Rh- 1 1 "/ Τ) z f ' and P. G ra η dadam in the magazine" Revue de
0 8 bis 13°/Nickel l'Tndustrie Minerale« Nr. 375, S. 861, mit dem Titel0 8 to 13 ° / Nickel Industry Minerals "No. 375, p. 861, with the title
n'fi hie λ\°/ λΛαοηΛ-iim 4° »Recherches sur la Nitruration du Magnesim et den'fi means λ \ ° / λΛαοηΛ-iim 4 ° »Recherches sur la Nitruration du Magnesim et de
<rO 7 °/ Ei? ιL ' .'Aluminium«, veröffentlicht. Ein dritter Artikel wurde<rO 7 ° / egg? ιL '.' Aluminum ', published. A third article was made
^ ' i° .^en> im Juli und August 1935 in der Zeitschrift »Ann. de ^ 'i ° . ^ en> in July and August 1935 in the journal »Ann. de
<0 2V Mangan Chimie«, 11. Serie, S. 118 bis 123, von Pierre Gran-<0 2V Mangan Chimie «, 11th series, pp. 118 to 123, by Pierre Gran-
<02 / Zink und dadam unter dem Titel »Recherches Experimentales<02 / Zink und dadam under the title »Recherches Experimentales
na u- ono/ Ai · · ~ 45 sur l'Oxydation directe du Platine et Ia Nitruration de na u- ono / Ai · ~ 45 sur l'Oxydation directe du Platine et Ia Nitruration de
76 bis SU λ Aluminium, . w. in ai »» -< τ~ u· τ· ^76 to SU λ aluminum,. w. in ai »» - <τ ~ u · τ · ^
quelques Metaux« (Cu, Al, Mg, z.n, Fe, Ni, 1 u) verbehandelt wird. öffentlicht. In sämtlichen drei genannten Veröffent-quelques Metaux "(Cu, Al, Mg, z.n, Fe, Ni, 1 u) treated will. public. In all three named publications
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Heilungen wurde der Einfluß von Stickstoff und Amdadurch gekennzeichnet, daß als Cyanidquelle ein moniak bei hohen Temperaturen auf reinen Alumi-Bad aus 98 % Natriumcyanid und 2 % Boroxid ver- 50 niumdraht beschrieben. Demgegenüber ist an keiner wandt wird. Stelle in diesen Veröffentlichungen ein Hinweis auf4. The method according to any one of claims 1 to 3, cures, the influence of nitrogen and Amd characterized in that a monia at high temperatures on a pure aluminum bath of 98% sodium cyanide and 2 % boron oxide ver 50 described as a cyanide source. In contrast, no one is turned on. Post a notice in these publications
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gegossene Aluminiumlegierungen oder gegossene und gekennzeichnet, daß als Cyanidquelle eine Schmelze mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierungen oder aus 90% Natriumcyanid, 3% Natriumhydroxyd, die Verwendung von Cyanidionen erwähnt.5. The method according to claim 1 or 3, thereby cast aluminum alloys or cast and characterized in that the cyanide source is a melt of mechanically processed aluminum alloys or from 90% sodium cyanide, 3% sodium hydroxide, the use of cyanide ions mentioned.
1% Natriumkarbonat und 6% Wasser verwandt 55 Von der Deutschen Degussa wurde im Dezember1% sodium carbonate and 6% water related 55 From the German Degussa was in December
wird. 1970 eine weitere Veröffentlichung mit dem Titelwill. 1970 another publication with the title
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, »Verschleißfeste Oberflächen durch die Behandlung dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung über von Bauteilen aus Titan und Titanlegierungen im eine Zeitdauer von 8 bis 12 Stunden durchgeführt Salzbad« von Bruno F i η η e i η veröffentlicht. Bei wird. 60 diesem Artikel werden Titan oder dessen Legierungen6. The method according to any one of claims 1 to 5, »Wear-resistant surfaces due to the treatment characterized in that the treatment of components made of titanium and titanium alloys in the a period of 8 to 12 hours carried out salt bath "published by Bruno F i η η e i η. at will. 60 of this article are titanium or its alloys
mit Cyanidionen enthaltenden Sialzbäder bei einerwith siale baths containing cyanide ions at a
Temperatur von 800°C behandelt. SelbstverständlichTreated at a temperature of 800 ° C. Of course
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung könnet; Untersuchungen mit Titan keinesfalls in Be-The invention relates to a method for increasing can; Investigations with titanium under no circumstances
der Oberflächenhärte von gegossenen oder gegossenen ziehung zu Aluminium gebracht werden, und fernerthe surface hardness can be brought from cast or cast drawing to aluminum, and further
und mechanisch bearbeiteten Aluminiumlegierungen, 65 ist die Verwendung von Temperaturen im Bereich vonand machined aluminum alloys, is the use of temperatures in the range of 65
bestehend aus den sich aus Anspruch 1 ergebenden 800°C für Aluminiumlegierungen nicht möglich.consisting of the 800 ° C resulting from claim 1 is not possible for aluminum alloys.
Legierungselementen und ihren Mengenanteilen. Darüber hinaus gibt es zwei andere Gründe, weshalbAlloying elements and their proportions. In addition, there are two other reasons why
Das Oberflächenhärten von Aluminiumlegierungen der Degussa-Artikel keine sich auf Aluminiumlegie-The surface hardening of aluminum alloys of Degussa articles does not affect aluminum alloy
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rungen beziehende Lehre vermittelt. Der Degussa- diese Partikeln Ni enthalten. Das Beugungsbild und
Artikel gibt keine Zusammensetzung des Bades an, die an Mikroproben gewonnenen Daten zeigen die
sondern stellt lediglich fest, daß Kohlenstoff und Gegenwart von elementarem Silicium in der Oxid-Stickstoff
mit Titan Mischkristalle bilden, was recht schicht. Hinweise auf die Oxidation von entweder Si
zweifelhaft erscheint. Vielmehr ist es die Auffassung 5 oder Ni wurden nicht gefunden,
des Erfinders dieses Anmeldungsgegenstandes, daß In der Praxis wird die gegossene oder gegossene und
Vanadiumcarbide und Aluminiumnitriue gebildet wer- mechanisch bearbeitete Aluminiumlegierung teilweise
den und daß diese Verbindungen für die Bildung einer oder vollständig in das Salzbad über die Zeitdauer
'tiefen Schicht verantwortlich sind. Degussa stellt jedoch eingetaucht, und nach Beendigung dieses Vorgangs
fest, daß die Zusammensetzung der Schicht unbekannt io erwies es sich als zweckmäßig, das Probestück mit
ist. Dem Erfinder ist ferner in vorliegendem Fall be- Wasser auszuwaschen. Danach wurden Testversuche
kannt, daß Silicium, Magnesium und Nickel not- an den behandelten Aluminiumoberflächer! dvrchwendig
sind. Die Unterschiede in der Behandlung von geführt, und zwar nach dem Vickers-Härtetest E:
Titan und Aluminium bestehen im wesentlichen darin, 92-55 gemäß der Ausgabe der ASTM Normen von
daß die harte Schicht bei Aluminium im wesentlichen 15 1955, Teil 1, Eisenmetalle, welche durch die American
durch Legierungsanteile im Inneren der Aluminium- Society for Testing Materials, Philadelphia, Race
legierung, wie beispielsweise Silicium, gebildet wird, Street 1916, auf den Seiten 1694 bis 1699 veröffentlicht
wohingegen die harte Schicht einer Titanlegierung sind. Der Versuch wird nachfolgend als Vickersdurch
unmittelbare Reaktion zwischen dem Bad und Härtetest bezeichnet. Die Höhe der verwendeten Verder
Oberfläche der Titanlegierung erzeugt wird. Im 20 Suchsbelastung betrug 35 g.teaching related to learning. The Degussa- these particles contain Ni. The diffraction pattern and article do not indicate the composition of the bath; the data obtained from microsamples show it, but merely states that carbon and the presence of elemental silicon in the oxide nitrogen form mixed crystals with titanium, which is quite stratified. Evidence of the oxidation of either Si appears dubious. Rather, it is the view 5 or Ni were not found
of the inventor of this subject matter of the application that in practice the cast or cast and vanadium carbide and aluminum nitride are formed in part and that these compounds are responsible for the formation of a layer deep in the salt bath over the period of time. Degussa, however, found immersed, and after completing this process, that the composition of the layer was unknown. In the present case, the inventor also has to wash out water. Afterwards, tests were carried out to determine that silicon, magnesium and nickel did not adhere to the treated aluminum surfaces! are necessary. The differences in the treatment of led, namely according to the Vickers hardness test E: titanium and aluminum, consist essentially in 92-55 according to the edition of the ASTM standards of that the hard layer in aluminum is essentially 15 1955, part 1, ferrous metals which is formed by the American by alloy components inside the Aluminum Society for Testing Materials, Philadelphia, Race alloy, such as silicon, Street 1916, on pages 1694 to 1699, whereas the hard layer is a titanium alloy. The test is hereinafter referred to as Vickers by direct reaction between the bath and the hardness test. The amount of used Verder surface of the titanium alloy is generated. In the 20 search load was 35 g.
letzteren Fall scheint keine Wanderung von Anteilen Zur Vorbereitung des Salzbades ist es zweckmäßig,In the latter case, there appears to be no migration of parts. In preparation for the salt bath, it is useful to
vom Inneren zur Oberfläche stattzufinden. Cyanidsalzflußmittel oder andere Hilfsagentien bei-to take place from the inside to the surface. Cyanide salt flux or other auxiliary agents.
Demgegenüber soll durch die Erfindung eine durch zumischen, welche es ermöglichen, das Salzbad beGießen oder durch Gießen und mechanische Bearbei- quem bei einer Temperatur von 450 bis 550° C zu tung erhaltene Aluminiumlegierung mit erhöhter Ober- 25 halten. Beispiele für derartige Agenzien sind die Verflächenhärte sowie ein diesbezügliches Verfahren ge- Wendung von Boroxid unter einer Mischung aus Naschaffen werden. triumhydrooxid und Natriumcarbonat. Diese Hilfs-In contrast, the invention is intended to mix in a mixture which makes it possible to pour the salt bath or by casting and mechanical machining at a temperature of 450 to 550 ° C aluminum alloy obtained with increased upper hold. Examples of such agents are surface hardness and a related method using boron oxide under a mixture of sweets will. trium hydroxide and sodium carbonate. These auxiliary
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß man agenzien treten nicht in Reaktion, sondern ermöglichenAccording to the invention, this is achieved in that the agents do not react, but enable them
die Aluminiumlegierung der bezeichneten Art mit lediglich, daß das Cyanidion in passender Form bei derthe aluminum alloy of the type indicated with only that the cyanide ion in the appropriate form in the
einer Cyanidquelle bei einer Temperatur von 450 bis 30 Temperatur von 450 bis 550°C in Kontakt mit dera cyanide source at a temperature of 450 to 30 temperature of 450 to 550 ° C in contact with the
55O°C behandelt. Aluminiumlegierung gebracht wird.Treated at 55O ° C. Aluminum alloy is brought.
Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemä- Zur Theorie des Verfahrens: Obschon durch dieAppropriate further developments of the invention The theory of the method: Although by the
ßen Verfahrens ergeben sich aus den übrigen An- Interpretation des Erfindungsgegenstands in keinerThe other procedures do not result in any interpretation of the subject matter of the invention
Sprüchen, Weise eine Einschränkung durch eine theoretischeProverbs, way a limitation by a theoretical
In der bevorzugten Heizzeit von 8 bis 12 Stunden 35 Erörterung vorgenommen werden soll, scheint es so, ist etwa eine halbe Stunde Inkubationszeit enthalten. daß das Phänomen der Oberflächenhärte mit der Zeiten von mehr als 20 Stunden erscheinen wegen des Wanderung von Silicium aus dem Inneren zur Oberparabolischen Zusammenhangs von Zeit und Tiefe fläche verbunden ist, wobei hinter der Oberfläche eine der Schicht nicht praktisch. Kürzere Behandlungs- Zone von geringerem Siliciumgehalt verbleibt. Die zeiten von etwa 4 Stunden brachten gute Ergebnisse 40 Beweglichkeit der Siliciumatome steigt mit dem SiIi- und eine geringe Oberflächenschichttiefe, die jedoch ciumgehalt bis zu einem Maximum von annähernd die gleiche Härte wie bei längeren Behandlungen 18% (z. B. Legierung 138) an. Bei weiterer Erhöhung aufwies. Die Zone hinter dieser Schicht ist ferner nicht des Siliciumgehaltes nimmt diese Beweglichkeit wie vollständig mit Siliciumkristallen gesättigt. Dieser beispielsweise bei der Legierung 244 mit einem SiIi-Umstand ist hinsichtlich des Härtegradienten von der 45 ciumgehalt von etwa 24% ab. Zusätzlich zur Silicium-Obcrfläche zum Kern und der Verankerung der Ober- wanderung scheint die harte Oberflächenschicht etwas flächenschicht in der Matrix bedeutend. Al3Ni aufzuweisen. Obschon die Erhöhung der HärteThe preferred heating time of 8 to 12 hours 35 would appear to include about half an hour of incubation time. that the phenomenon of surface hardness appear with times of more than 20 hours because of the migration of silicon from the inside to the superparabolic relationship of time and depth area is connected, with one of the layer behind the surface is not practical. Shorter treatment zone of lower silicon content remains. The times of about 4 hours brought good results. Mobility of the silicon atoms increases with the silicon and a small surface layer depth, but the calcium content up to a maximum of approximately the same hardness as with longer treatments 18% (e.g. alloy 138) . With further increase showed. Furthermore, the zone behind this layer is not deprived of the silicon content, as if it is completely saturated with silicon crystals. This, for example in the case of alloy 244 with a SiIi factor, is dependent on the hardness gradient from the cium content of about 24%. In addition to the silicon surface to the core and the anchoring of the upper migration, the hard surface layer seems to be significant in the matrix. To have Al 3 Ni. Although the increase in hardness
Es wurden Versuche über die behandelten Legie- hauptsächlich eine Folge der Erhöhung des Silicium-There were experiments on the treated alloy mainly a consequence of the increase in silicon
rungen durchgeführt. Eine Betrachtung des Mikro- gehaltes in der harten Oberflächenschicht zu seincarried out. To be a consideration of the micro content in the hard surface layer
gefüges der behandelten Legierungen zeigt, daß das 50 scheint, muß die Härte der Legierung Y von einemThe microstructure of the treated alloys shows that the 50 seems to have the hardness of the alloy Y of one
Wachstum einer Oxidschicht gleichzeitig mit der Ent- anderen Gesichtspunkt her betrachtet werden. DerGrowth of an oxide layer can be viewed simultaneously from the other point of view. the
wicklung der aus harten Partikeln bestehenden Schicht Siliciumgehalt der y-Legierung beträgt nur 0,5%, sowinding of the layer consisting of hard particles silicon content of the y-alloy is only 0.5%, see above
erfolgt. daß demzufolge keine wesentliche Siliciumwanderunghe follows. that consequently no significant silicon migration
Röntgenbeugungsuntersuchungen wurden an der gegeben ist. Die Härte der Oberflächenschicht deiX-ray diffraction studies were given at the The hardness of the surface layer dei
Oberfläche der behandelten Legierungen 124 und 138 55 /-Legierung hann kauptsächlich auf die Bildung vonThe surface of the treated alloys 124 and 138 55 / alloy depends mainly on the formation of
durchgeführt. Diese ergaben, daß die Oberfläche der MgAl2O4 zurückgeführt werden, die vermutlich dasaccomplished. These showed that the surface of the MgAl 2 O 4 is traced back, which is believed to be the
behandelten Legierungen mit einem spinellartigen Ergebnis einer Oxidation während der Salzbadbehand·treated alloys with a spinel-like result of oxidation during the salt bath treatment
Oxid mit einem Gitterparameter von 8,07 ± °,2 Ä lung ist.Oxide with a lattice parameter of 8.07 ± °, 2 Ä development.
bedeckt war. Die beiden Komponenten NiAl2O4 Offenbar kann eine Kombination der Konzentricwas covered. The two components NiAl 2 O 4 apparently a combination of the concentric
(8,05 A) und MgAl2O4 (8,08 Ä) sind die wesentlichen 60 rung von Silicium und/oder Al3Ni an der Oberfläche(8.05 Å) and MgAl 2 O 4 (8.08 Å) are the main components of silicon and / or Al 3 Ni on the surface
Größen für diese Versuchsdaten, jedoch zeigten Elek- sowie die Bildung von MgAl2O4 vorkommen, wodurclSizes for these experimental data, however, showed elec- tricity as well as the formation of MgAl 2 O 4 occurrences, where
tronenmikroaufnahmen, daß aas Oxid Mg enthält. als Ergebnis der erfindungsgemäßen Behandlung di<Electron micrographs that the oxide contains Mg. as a result of the treatment according to the invention di <
Demzufolge ist MgAI2O4 das Hauptbestandteil der Oberflächenhärte der Aluminiumlegierung erzeugAs a result, MgAI 2 O 4 is the main component of surface hardness generated in the aluminum alloy
Oxidschicht. Diese Schicht enthält zahlreiche metal- wird. Darüber hinaus können andere nicht bekanntiOxide layer. This layer contains numerous metal-wills. In addition, others may not be known
lische Partikeln, die durch Röntgenbeugung als Al3Ni 65 Effekte eintreten.lic particles that occur as Al 3 Ni 65 effects through X-ray diffraction.
identifiziert wurden, wobei die Röntgenbeugung in Was die Verschleißfestigkeit betrifft, so ist das Aufhave been identified, with the X-ray diffraction in. As for wear resistance, the up is
Obereinstimmung mit Versuchsergebnissen an Mikro- treten verschiedener, unterschiedlicher Partikeln in deAgreement with test results on micro-steps of different, different particles in de
Droben entstand, aus denen zu entnehmen war, daß harten Schicht eine sehr begünstigende ErscheinungAbove arose from which it could be inferred that the hard layer was a very favorable phenomenon
Unterschiedliche Härte läuft parallel zu unterschiedlicher Elastizität, was die Gefahr, daß spröde Partikeln entfernt werden, verringert.Different hardness runs parallel to different elasticity, which creates the risk of brittle particles removed, decreased.
Die Oxidschicht an der äußersten Außenseite hat eine unterschiedliche Zusammensetzung und besteht im wesentlichen aus MgAl2O4 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 Eigenschaft 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.The oxide layer on the outermost outside has a different composition and consists essentially of MgAl 2 O 4 compared to the hard particle layer, which mainly consists of Si crystallites. An exposure time of only 4 hours produces layers of reduced thickness but practically the same hardness. It should be noted that the hardness is a property of the crystallites formed, while the thickness of the hard surface layer depends on the exposure time. The abrasion resistance, on the other hand, depends on two factors: increased hardness usually increases the abrasion resistance, and a greater thickness causes a longer abrasion time for the layer.
Die Oxidschicht besteht hauptsächlich aus MgAl2O4. Die Oxidschicht kann zur Gesamthärte beitragen, jedoch ist ihre Härte viel geringer als die der Si-Schicht. Die harte Schicht, besteht aus Si und etwas Al3Ni. Auch dieses Al3Ni hat eine geringere Härte als die Si-Partikeln.The oxide layer consists mainly of MgAl 2 O 4 . The oxide layer can contribute to the overall hardness, but its hardness is much lower than that of the Si layer. The hard layer consists of Si and some Al 3 Ni. This Al 3 Ni also has a lower hardness than the Si particles.
Selbst eine kurze Aussetzungszeit von 4 Stunden erzeugt eine harte Schicht geringerer Dicke in den Legierungen 124, H38 und 244. Even a short exposure time of 4 hours produces a hard layer of reduced thickness in alloys 124, H38 and 244.
Die Aussetzungszeit und Temperatur haben einen gewissen Einfluß aiuf die Dicke der harten Schicht. Es wurde ein parabolischer Zusammenhang zwischen der Dicke und der Aussetzungszeit wie folgt festgestellt:The exposure time and temperature have some influence on the thickness of the hard layer. It a parabolic relationship between thickness and exposure time was found as follows:
p = K JV p = K JV
ρ = Dicke in 0,001 mm, ρ = thickness in 0.001 mm,
K = Konstante, ändert sich geringfügig zwischen K = constant, changes slightly between
5 und 7,
/ = Zeit in Stunden.5 and 7,
/ = Time in hours.
Temperatur 530°C, Zeit 8 Stunden; Dicke der harten Schicht = 18 μ.Temperature 530 ° C, time 8 hours; Hard layer thickness = 18 μ.
Fig. 3:Fig. 3:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 124; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 530°C, Zeit 12 Stunden; Dicke der harten Schicht = 20 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 124; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 ° C, time 12 hours; Hard layer thickness = 20 μ.
10 Fig. 4: 10 Fig. 4:
Legierung 138; Alloy 138;
Nicht geätzt — 150 χ Behandlung: NaCN 4 Temperatur 530°C. Zeit 4 Stunden; Dicke der harten Schicht = 8 μ.Not etched - 150 χ Treatment: NaCN 4 temperature 530 ° C. Time 4 hours; Hard layer thickness = 8 μ.
4% B2O3,4% B 2 O 3 ,
2525th
3030th
Fig. 5:Fig. 5:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 138; Bfhandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 5300C, Zeit 8 Stunden; Dicke der harten Schicht = 15 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 138; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 0 C, time 8 hours; Hard layer thickness = 15 μ.
Fi g. 6:Fi g. 6:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 138; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 5300C, Zeit 12 Stunden; Dicke der harten Schicht = 17 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 138; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 0 C, time 12 hours; Hard layer thickness = 17 μ.
Fig. 7:Fig. 7:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 244: Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 5300C, Zeit 4 Stunden; Dicke der harten Schicht = 12 μ.Not etched - 150 χ Alloy 244: Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 0 C, time 4 hours; Hard layer thickness = 12 μ.
35 Fig. 8:35 Fig. 8:
Je höher die Temperatur, desto früher scheint eine gewisse Härte erhalten zu werden.The higher the temperature, the sooner a certain hardness appears to be obtained.
Die Tatsächliche Härte der Schicht hängt nicht von der Dicke ab. Die Härte basiert auf der Partikelart, sei es, daß sie aus einem Magnesium-Aluminiumoxid-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.The actual hardness of the layer does not depend on the thickness. The hardness is based on the type of particle, be it that it consists of a magnesium-aluminum oxide complex or consists of silicon. The apparent hardness, however, shows higher values with increasing Thickness of the layer, which is a consequence of the penetration resistance which the pressure body at a given load is opposed.
Ausführungsfornnen der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are provided below explained in more detail with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 bis 12 und 14, 16 Mikrofotos von nach der erfindungsgemäßein Weise behandelten Legierungen,F i g. 1 to 12 and 14, 16 photomicrographs of alloys treated according to the invention,
F i g. 13 und 15 Mikrofotos von unbehandelten Legierungen,F i g. 13 and 15 photomicrographs of untreated alloys,
Fig. 17 und Ii! den Zusammenhang von Schichtdicke und Aussetzungszeit,Fig. 17 and II! the relationship between layer thickness and exposure time,
F i g. 19 die Ergebnisse von mit der Legierung 124 durchgeführten Verschleißtests.F i g. Figure 19 shows the results of wear tests carried out on alloy 124.
Den F i g. 1 bis 16 liegen folgende Daten zugrunde:The F i g. 1 to 16 are based on the following data:
F i g. 1:F i g. 1:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 124;
Behandlung: NaCN^f- 4% B2O3,
Temperatur 53O°C, Zeit 4 Stunden;
Dicke der harten Schicht = 13 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 124;
Treatment: NaCN ^ f- 4% B 2 O 3 ,
Temperature 53O ° C, time 4 hours;
Hard layer thickness = 13μ.
6o6o
Nicht geätzt — 150 χ
Behandlung: NaCN INot etched - 150 χ
Treatment: NaCN I
Legierung 124;
4% ΒΛ.Alloy 124;
4% ΒΛ.
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 244; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 5300C, Zeit 8 Stunden; Dicke der harten Schicht = 14 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 244; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 ° C., time 8 hours; Hard layer thickness = 14μ.
Fig. 9:Fig. 9:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 244; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 530°C, Zeit 12 Stunden; Dicke der harten Schicht = 25 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 244; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 ° C, time 12 hours; Hard layer thickness = 25 μ.
Fig. 10:Fig. 10:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 244; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 5200C, Zeit 12 Stunden; Dicke der harten Schicht = 10 μ.Not Etched - 150 χ Alloy 244; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 520 ° C., time 12 hours; Hard layer thickness = 10 μ.
Fig. 11:Fig. 11:
Nicht geätzt — 150 χ Legierung 124; Behandlung: NaCN + 4% B2O3, Temperatur 520°C, Zeit 12 Stunden; in dieser Figur kann die Siliciumwanderun Oberfläche des Teststückes beobachtet weNot Etched - 150 χ Alloy 124; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 520 ° C, time 12 hours; In this figure, the silicon migration surface of the test piece can be observed
Fig. 12:Fig. 12:
Nicht geätzt — 590 χ Legierung 124; Behandlung: NaCN +4% B2O3, Temperatur 530°C, Zeit 12 Stunden; Mikrohärteeindruck (35 g); Härte der Matrix = 104 kp/mm2; Härte der harten Schicht = 1200 kp/mm2.Not Etched - 590 χ Alloy 124; Treatment: NaCN + 4% B 2 O 3 , temperature 530 ° C, time 12 hours; Micro hardness impression (35 g); Hardness of the matrix = 104 kgf / mm 2 ; Hard layer hardness = 1200 kp / mm 2 .
Fig. 15:Fig. 15:
Legierung 124 X 120 — nicht geätzt; Bedingung: wie gegossen.Alloy 124 X 120 - not etched; Condition: as cast.
Fig. 14:Fig. 14:
Legierung 124 X 120 — nicht geätzt; Behandlungsbedingungen: Bad 90% NaCN + 3% NaOH + 1% Na4CO3 + 6% H2O, Temperatur 5400C, Zeit 13 Stunden; Dicke der harten Schicht = 15 μ.Alloy 124 X 120 - not etched; Treatment conditions: bath 90% NaCN + 3% NaOH + 1% Na 4 CO 3 + 6% H 2 O, temperature 540 ° C., time 13 hours; Hard layer thickness = 15 μ.
Fig. 15:Fig. 15:
Legierung 138 X 120 — nicht geätzt; Bedingung: wie gegossen.Alloy 138 X 120 - not etched; Condition: as cast.
Fig. 16:Fig. 16:
Legierung 138 X 120 — nicht geätzt; Behandlungsbedingungen: Bad 90% NaCN + 3% NaOH + 1 % Na2CO3 + 6% H2O,Alloy 138 X 120 - not etched; Treatment conditions: bath 90% NaCN + 3% NaOH + 1% Na 2 CO 3 + 6% H 2 O,
Temperatur 54O0C, Zeit 9 Stunden;
Dicke der harten Schicht = 6 μ.Temperature 54O 0 C, time 9 hours;
Hard layer thickness = 6 μ.
Der Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Aussetzungszeit ist den F i g. 17 und 18 zu entnehmen.The relationship between layer thickness and exposure time is shown in FIG. 17 and 18.
F i g. 19 zeigt die Ergebnisse von VerschleißtestsF i g. 19 shows the results of wear tests
mit der Legierung 124. Der Reibungstest wurde nach der ASTM-Veröffentlichung D 2714-68 durchgeführt.with alloy 124. The friction test was carried out according to ASTM Publication D 2714-68.
Die Legierung 124, an der Reibungstests vorgenommenThe alloy 124, carried out on the friction tests
ίο wurden, war 4 Stunden lang bei 5400C in einem Bad mit 49% NaCN, 49% KCN und 2% B2O3 behandelt worden.ίο had been treated for 4 hours at 540 0 C in a bath with 49% NaCN, 49% KCN and 2% B 2 O 3 .
Nachfolgend wird eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gegeben. Sämtliche verwendeten Legierungen waren in Sand oder in permanenten Formen gegossen oder gegossen und mechanisch bearbeitet.The following is a description of the preferred embodiments of the invention. All of the alloys used were cast or cast in sand or in permanent molds and machined.
Beispiele für die verwendeten Legierungen und der Analyse ihrer Bestandteile sind nachfolgenden Tabellen zu entnehmen:Examples of the alloys used and the analysis of their components are given in the tables below refer to:
Diese Legierungen sind bekannt und werden wie zuvor oder wie in der nachfolgenden Tabelle auf andere Weise bezeichnet.These alloys are known and are used as before or as in the table below on others Way designated.
Legierung Y Alloy Y Legierung 124alloy 124
Legierung 138alloy 138
Legierung 244alloy 244
ASTM: B-108-55T US-Regierungsbezeichnung Aluminium Association Handelsbezeichnung S.A.E.ASTM: B-108-55T US government designation Aluminum Association trade name S.A.E.
A.M.S.A.M.S.
DIN-1725 ALCAN NURAL DIN-1725DIN-1725 ALCAN NURAL DIN-1725
CN 42 ACN 42 A
OQ-A-1596b-KlasseOQ-A-1596b class
242242
142 39 4222 (sandgegossen)142 39 4222 (sand cast)
218 1761 SN 122 A218 1761 SN 122 A
QQ-A-596b-Klasse 9QQ-A-596b Class 9
A-332A-332
A-132A-132
321321
G Al Si Cu Ni 11G Al Si Cu Ni 11
62076207
32103210
G Al Si Cu Ni 11G Al Si Cu Ni 11
616 5
1761 P616 5
1761 P
6166
23616166
2361
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 500 bis 5300C ausgesetzt. Danach wurde das Probenstück mit Wasser abgewaschen und die Härte der behandelten Oberfläche an verschiedenen Stellen bestimmt.The above four kinds of alloys were subjected to cyanide ion by partial or complete immersion of the alloy into the corresponding salt bath over a period of 8 to 12 hours at a temperature of 500-530 0 C. The specimen was then washed off with water and the hardness of the treated surface was determined at various points.
Beispiele.lbis7Examples.lto7
Beispiele für die verwendeten Salzbäder werden wie folgt angegeben:Examples of the salt baths used are given as follows:
Salzbad A:Salt bath A:
98 Gewichtsprozent Natriumcyanid und 2 Gewichtsprozent Boroxid (B2O3). 98 percent by weight sodium cyanide and 2 percent by weight boron oxide (B 2 O 3 ).
Salzbad B:Salt bath B:
90 Gewichtsprozent Natriumcyanid, 3 Gewichtsprozent Natriumhydroxid, 1 Gewichtsprozent Natriumcarbonat und 6 Gewichtsprozent Wasserdampf. 90 percent by weight sodium cyanide, 3 percent by weight sodium hydroxide, 1 percent by weight sodium carbonate and 6 weight percent water vapor.
Die mit den behandelten Legierungen nach Abwaschen mit Wasser erzielten Ergebnisse sind nach-The results obtained with the treated alloys after washing with water are
609 609/301609 609/301
folgend an Hand der Vickers-Härten (HV) in kp/mma wiedergegeben. Aluminiumlegierung beträgt 110 bis 120 kp/mma.given below using the Vickers hardness (HV) in kp / mm a . Aluminum alloy is 110 to 120 kp / mm a .
1010
Die Härte HV der unbehandelteiThe hardness HV of the untreated egg
Oberflächenhärte von behandelten Aluminiumlegierungen Vickers-MikrohärteSurface hardness of treated aluminum alloys Vickers microhardness
Bei einem weiteren Versuch wurden die Legierung 124 und die Legierung 138 in der Weise nach Beispielen 1 bis 7 mit einem Bad behandelt, das folgende Zusammensetzung aufwies:In a further experiment, alloy 124 and alloy 138 were treated in the manner according to Examples 1 to 7 with a bath which had the following composition:
49 Gewichtsprozent Natriumcyanid, 49 Gewichtsprozent Kaliumcyanid, 2 Gewichtsprozent Boroxid (B2O3).49 percent by weight sodium cyanide, 49 percent by weight potassium cyanide, 2 percent by weight boron oxide (B 2 O 3 ).
Die Vickers-Härte (HV) in kp/mm2 für die Legierung 124 und die Legierung 138 bei einer 9stündigen Behandlung bei 55O°C ist wie folgt:The Vickers hardness (HV) in kp / mm 2 for Alloy 124 and Alloy 138 for 9 hours of treatment at 550 ° C is as follows:
3535
Legierung 124 Alloy 124
Legierung 138 Alloy 138
Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings
ttdd
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US25012672A | 1972-05-04 | 1972-05-04 | |
US25012672 | 1972-05-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2322348A1 DE2322348A1 (en) | 1973-11-15 |
DE2322348B2 DE2322348B2 (en) | 1975-07-17 |
DE2322348C3 true DE2322348C3 (en) | 1976-02-26 |
Family
ID=
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