DE2457981A1

DE2457981A1 - Aluminiumlegierung, legierungsformstueck und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2457981A1
Application number: DE19742457981
Authority: DE
Inventors: Masaru Kikuchi; Toshihiro Nagano; Toshiro Takahashi; Kenji Wada
Original assignee: Riken Light Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Riken Light Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2457981B2; GB1484595A; FR2355582A1; AU500969B2; JPS548327B2; US4039355A; FR2355582B1; AU7603174A; CA1037842A; JPS50128611A

Description

Riken Light Metal Industry Co., Ltd., Shizuoka (Japan)

Aluminiumlegierung, Legierungsformstück und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung, auf ein Legierungsformstück sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Vor einiger Zeit ist eine vergütete Aluminiumlegierung entwickelt worden, deren mechanische Eigenschaften verglichen mit denen von Stahl oder ähnlichen Werkstoffen sehr günstig sind, wozu noch geringes Gewicht, hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Verformbarkeit kommen. Diese Legierung ist daher vielseitig verwendbar, insbesondere auf dem Gebiet der Baumaterialien. Es ist üblich, Aluminiumlegierungs-Formstücke zur Verwendung auf dem Bausektor mit einem Oberflächen-Überzug zu versehen, namentlich mit einem Farbauftrag.

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Ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen von Aluminiumlegierungs-Formstücken wird im folgenden anhand von Fig. 1 erläutert. Nach dem Schmelzen und Gießen wird der gegossene Aluminiumlegierungs-Rohling getempert, " etwa während 2 bis 3 h bei 550 ⁰C. Vor der Verarbeitung wird der Rohling vorgewärmt, beispielsweise auf 400 bis 500 ⁰C während 5 bis 10 min, und anschließend wird er mit vorgegebenem Profil stranggepreßt. Sodann werden die extrudierten Formstücke während 60 min auf 205 ⁰C ± 5 °C gehalten, wobei eine Vergütung stattfindet. Es folgt das Aufbringen einer Grundschicht "und eines Oberflächen-Überzugs, das Bedrucken und Aushärten der Überzugsschicht und gegebenenfalls eine weitere Behandlung, bis schließlich fertig verwendbare Aluminiumlegierungs-Formstücke vorliegen.

Herkömmlicherweise wird jedoch der Einsparung von Energie und Vereinfachung des Herstellungsganges praktisch kaum Beachtung geschenkt, so daß zahlreiche Schwierigkeiten zu überwinden sind. Insbesondere lassen sich gewisse Fertigungsschritte nicht in industriellem Maßstab verwirklichen.

Es gibt bereits eine unter der Handelsbezeichnung A.A 6063 erhältliche Aluminiumlegierung, die in großem Umfang als Baumaterial Verwendung findet. Sie ist ein typischer Vergütungswerkstoff und vorzüglich zur Weiterverarbeitung geeignet. Vom Guß-Rohling ausgehend,erzielt man durch Tempern und Vorwärmen eine sehr gute Extrudierbarkeit. Die erforderlichen mechanischen Eigenschaften erzielt man durch künstliches Altern mittels einer Nacherwärmung. Wesentlich für die genannte Aluminiumlegierung ist, daß sie einen Gehalt von recht genau 0,52 Gew.-# Mg und 0,45 Gew.-% Si aufweist. Die Extrudierbarkeit wird nicht beeinträchtigt, wenn die anschließende Vergütung bei 205 ⁰C ± 5 ⁰C zur Erlangung vorgegebener mechanischer Eigenschaften stattfindet. Werden jedoch die Vergütungsbedingungen geändert, insbesondere durch Verkürzung der Vergütungsdauer und durch Erniedrigung der Vergütungstemperatur, so gelingt es nicht mehr, die geforderten mechanischen Eigenschaften zu erzielen.

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Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik mit einfachen, wirtschaftlichen Mitteln die Schaffung einer Aluminiumlegierung und die Herstellung von Formstücken daraus zu ermöglichen, so daß insbesondere bei dem Vergütungsvorgang Energie eingespart wird, die Vergütungstemperatur nicht bei 205⁰C - 5°C liegen muß und auch die Vergütungszeit von 60 min herabgesetzt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Aluminiumlegierung, die bei einer Temperatur unterhalb 200° C binnen 20 bis 50 min ausreichend vergütet werden kann, ferner ein Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus solchen Aluminiumlegierungen durch Gießen, Strangpressen und Oberflächenbehandlung sowie Vergütung; die Erfindung umschließt auch die in dieser Weise erzeugten Aluminiumlegierungs-Formstücke.

Eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung ist gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,65 bis 0,75 Gew.-% Mg sowie 0,50 bis 0,60 Gew.-% Si oder von 0,47 bis 0,57 Gew.-% Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-% Si und im übrigen Al mit Zusätzen von Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Ti und/oder anderen Elementen bzw. Verunreinigungen und durch eine Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200° C während 20 bis 50 min zur Erzielung einer 0,2 %-Dehngrenze oberhalb 11 kp/mm , einer Bruchfestigkeit oberhalb 20 kp/mm und einer Bruchdehnung oberhalb 8 %.

Nach der Erfindung ist ein Legierungsformstück dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer derartigen Aluminiumlegierung besteht, einen wasserlöslichen, bei einer Temperatur unterhalb 200° C gehärteten Oberflächen-Überzug aufweist und einer Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200° C während 20 bis 50 min zur Erzielung

einer 0,2 %-Dehngrenze oberhalb 11 kp/mm , einer Bruch-

festigkeit oberhalb 20 kp/mm und einer Bruchdehnung oberhalb 8 % unterzogen ist.

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Vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßer Formkörper als Schiebefenster oder Türe mit Rahmen und Zarge ausgebildet.

Ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Legierungs-Formstücks ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß ein Aluminiumlegierungs-Gußstück, das aus 0,65 bis 0,75 Gew.-% Mg sowie 0,50 bis 0,60 Gew.-% Si oder aus 0,47 bis .0,57 Gew.-% Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-% Si und im übrigen aus Al mit Zusätzen von Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Ti und/oder anderen Elementen bzw. Verunreinigungen besteht, als Strangpreß-Rohling extrudiert wird, daß auf dem stranggepreßten Körper eine Grundschicht und darauf ein Oberflächenüberzug, insbesondere ein warmhärtender wasserlöslicher Farbauftrag, aufgebracht wird, und daß anschließend eine Nachbehandlung bei eine:
erfolgt.

bei einer Temperatur unterhalb 200° C während 20 bis 50 min

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß es bei dieser Verfahrensführung möglich ist, die extrudierten Formkörper sofort mit der Grundschicht und dem Oberflächenüberzug zu versehen, ohne daß eine vorherige Zwischen-Vergütung der Aluminiumlegierung stattfinden müßte, da durch die anschließende Wärmebehandlung sowohl der Druckvorgang mit dem Aushärten des Oberflächen-Überzugs als auch die eigentliche Vergütung des .Legierungsmaterials in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgt. Dank diesem Herstellungsgang, der in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, kann die Oberflächenbehandlung durch Aufbringen einer Grund- und einer Deckschicht und weitere Maßnahmen vor der Vergütung der Aluminiumlegierung stattfinden, so daß sich diese Arbeitsschritte leicht durchführen lassen und sämtliche Vorgänge vom Extrudieren bis zur Oberflächenbearbeitung kontinuierlich vor sich gehen können. Weil der anschließende Vergütungsschritt gleichzeitig mit dem Druckvorgang und dem Aushärten des Oberflächen-Überzugs stattfindet, wird außerdem durch Wegfall einer Wärmebehandlung nicht nur Zeit gespart, sondern auch weniger Energie verbraucht und überdies

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eine besonders gute Haftung des Oberflächen-Überzugs auf dem Formstück sichergestellt.■

Ein besonderer Vorteil der Erfindung beruht darin, daß die Bedingungen für die Vergütung der Aluminiumlegierung und für den Druckvorgang sowie für das Aushärten des Oberflächen-Überzugs im wesentlichen gleich sind. Dies ist nur mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung möglich, nicht aber mit der herkömmlichen Legierung des Typs A.A6O63, wo stattdessen entweder die Verwendung eines besonderen Überzugsmaterials oder die Anwendung einer niedrigeren Vergütungstemperatur mit wesentlich verlängerter Vergütungsdauer notwendig ist, um die Eigenschaften des Oberflächen-Überzugs nicht zu beeinträchtigen.

Der Stand der Technik ist insofern ungünstig, als es technisch schwierig ist, nur die Druck- und Aushärtetemperatur auf beispielsweise 205° C - 5° C zu bringen, ohne die Wasserlöslichkeit des Farbüberzugs zu beeinträchtigen, der für die Beschichtung durch Tauchen am besten geeignet ist. Selbst wenn jedoch dieses Problem technisch gelöst wird, ist ein spezieller Farbstoff mit aufwendigen Bestandteilen erforderlich, so daß die Gleichzeitigkeit des Drückens und Aushärtens des Oberflächen-Überzugs einerseits und der Vergütung der Aluminiumlegierung andererseits in herkömmlicher Weise mit erhöhten Kosten bezahlt werden muß.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der stranggepreßte Körper während des Aufbringens von Grund- und Deckschicht sowie während der Nachbehandlung in senkrechter Lage gehaltert wird. Dadurch wird gewährleistet, daß keine Verformungen des Werkstücks auftreten können, bevor es durch die Vergütung seine vorbestimmte mechanische Festigkeit erlangt hat. Außerdem ist es mit dieser Maßnahme möglich, die Fertigung zu automatisieren und Schwankungen des Oberflächen-Überzugs herabzusetzen.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführung sb ei spiel en anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen von Aluminiumlegierungs-Formstücken,

Fig. 2 ein Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Aluminiumlegierungs-Formstücken,

Fig. 3 Diagramme zur Veranschaulichung der mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungs-Formstücken nach der Erfindung,im Vergleich zum Stand der Technik,

Fig. 7 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Formstücks, Fig. 8 eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 7,

Fig. 9 eine Schnittansicht entsprechend der Linie B-B in Fig. 7 imd

Fig.10 ein Diagramm mit Prüfungsergebnissen, an einem erfindungsgemäßen Formstück entspnschend den Fig. 7 bis

Die folgende Beschreibung bezieht sich zunächst auf die Zusammensetzung und auf die Eigenschaften der erfindungsgemäß en Aluminiumlegi erung.

1. Vergütungsbedingungen:

, Die Vergütungsbedingungen stellen ein sehr wesentliches Merkmal der Erfindung dar, zumal die erforderlichen mechanischen Eigensehaften des Legierungsmaterials von den Vergütungsbedingungen abhängen. Bei den herkömmlichen Aluminiumlegierung A.A6063 erzielt man die optimalen mechanischen Eigenschaften nur, wenn eine Vergütung duueh Erwärmen auf 205 ⁰C ± 5 ⁰C während 60 min stattfindet. Die Erfindung ermöglicht es demgegenüber, die Vergütung des Legierungsmaterials selbst bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C unc binnen einer Zeit von 20 bis 50 min durchzuführen, so daß

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nicht nur der Zeitaufwand für die Vergütung erheblich verringert wird, sondern letztere auch gleichzeitig mit dem Aushärten eines Oberflächen-Überzugs in Form eines billigen, wasserlöslichen Farbauftrags vor sich gehen kann.

2. Mechanische Eigenschaften;

Bei den unter 1. angegebenen Vergütungsbedingungen kann man an erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen mechanische Eigenschaften erzielen, die jenen der herkömmlichen Aluminiumlegierungen wenigstens gleichkommen, vorzugsweise sie aber übertreffen. Die Erfindung strebt daher an, wenigstens die mechanische Festigkeit der herkömmlichen Legierung A.A6O63

p zu erreichen, nämlich eine 0,2%-Dehngrenze von 11 kp/mm ,

eine Bruchfestigkeit von 15 kp/mm und eine Bruchdehnung von 8%. Tatsächlich ermöglicht es die Erfindung sogar,■eine 0,2%-Dehngrenze von 15 kp/mm , eine Bruchfestigkeit von 20 kp/mm und eine Bruchdehnung von 8% mit der. folgenden Zusammensetzung zu erzielen.

3. Legierungsbestandteile; g.1 Magnesium;

Mit Silizium bildet Magnesium eine intermetallische Verbindung, beispielsweise MgpSi, die bei abnehmender Löslichkeit von Magnesium ausgeschieden wird. Je größer die ausgeschiedene Menge von MgpSi ist, desto stärker nimmt die mechanische Festigkeit zu. Der Ausscheidungsvorgang von MgpSi verläuft von einer h'adelförmigen Phase (G.P. Zone) über eine stabförmige Phase zu einer plättchenförmigen Phase. Bei einer Ausscheidung durch übermäßiges Tempern tritt Jedoch MgpSi in der plättchenförmigen Phase auf, deren mechanische Festigkeit geringer ist als diejenige der nadeiförmigen oder der stabförmigen Phase.

Die Erfindung beruht auf einer Untersuchung der Mengenanteile von Mg und Si, mit denen unter Einhaltung den in 1. angegebenen Bedingungen eine ausrächende Vergütung erzielt werden kann und

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die Ausscheidung von Mg₂Si in der nadeiförmigen oder stabförmigen Phase erfolgt. Überraschend wurde gefunden, daß eine wechselseitige"Abhängigkeit dsrart besteht, daß bei einem Si-Gehalt von 0,50 bis 0,60 Gew.-% ein brauchbarer Mg-Gehalt im Bereich von 0,65 bis 0,75 Gew.-$ liegt, wogegen bei einem Si-Gehalt ±m Bereich von 0,75 bis 0,85 Gew.-% der optimale Magnesium-Gehalt im Bereich von 0,47 bis 0,57 Gew.-% liegt.

Es ergab sich weiter, daß selbst toei einer Ausscheidung von MgpSi in der plättchen-förmigen Phase die ausgeschiedene Menge nicht in einem direkten Zusammenhang mit der Veränderung der mechanischen Festigkeit steht. Diese kann mithin nicht lediglich dadurch verbessert werden, daß man den Mengenanteil von MgpSi entsprechend der für die Verbindung mit Silizium notwendigen Magnesitim-Menge steigert, zumal eine Zunahme des Mg₂Si-Gehälts zu einer Verschlechterung der Extrudierbarkeit des Legierungsmaterials führt.

Die Erfindung sieht daher vor, daß bei einem verhältnismäßig geringem Si-Anteil im Bereich von 0,50 bis 0,60 Gew.-% eine relativ große M'g-Menge im Bereich von 0,65 ..bis 0,75 Gew.-% zugegeben wird, so daß selbst bei einer Vergütung unter den Bedingungen gemäß 1. die Ausscheidung von MgpSi in der nadeiförmigen oder in der stabförmigen Phase erfolgt. Solange sich der Magnesium-Anteil in dem genannten Bereich hält, kann die Absolutmenge so eingestellt werden, daß das Atomverhältnis von Mg zu Si im wesentlichen 2:1 beträgt, wodurch zwar die MgpSi-Menge verändert wird, die Art und Weise ihrer Ausscheidung aber beibehalten bleibt, so daß, die mechanische Festigkeit verbessert wird. Die geforderten Festigkeitswerte können mit einem Magnesium-Anteil unterhalb 0,65 Gew.-% nicht erzielt wBrden; überschreitet der Magnesium-Gehalt 0,75 Gew.-%, so verschlechtert sich die Extrudierbarkeit.

Liegt der Silizium-Gehalt im Bereich von 0,75 bis 0,,85 Gew.-%, so fördert - wie weiter unten dargelegt wird - überschüssiges Silizium die Vergütung in gewissem Ausmaß-und die Ausscheidung

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von Silizium sorgt selbst für eine verbesserte mechanische Festigkeit. Auch bei einem verhältnismäßig geringen Magnesium-Anteil kann daher die mechanische Festigkeit gesteigert werden, so daß man eine wesentlich höhere Härte bzw. Zähigkeit erreicht, nämlich Maximalwerte, als das mit einer Aluminiumlegierung der oben genannten Zusammensetzung möglich ist. Sinkt der Magnesium-Anteil jedoch unter 0,47 Gew.-%, so wird dadurch die Vergütung außerordentlich erschwert. Beträgt andererseits der Magnesium-Gehalt mehr als 0,57 Gew.-% und ist überschüssiges Silizium vorhanden, so entfällt nioht nur die durch Silizium bedingte . Verbesserung der Vergütung, sondern es verschlechtert sich außerdem auch die Extrudierbarkeit.

3.2 Silizium:

Silizium bildet mit Magnesium eine intermetallische Verbindung wie MgpSi und fördert, im Überschuß, zusätzlich die Vergütung. Selbst bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C und einer Vergütungszeit von nur 20 bis 50 min wird die Vergütung durch Silizium verbessert bzw. beschleunigt, weshalb ein Silizium-Anteil in einer erfindungsgemäßen Legierung unerlässlich ist. Außerdem beeinträchtigt Silizium die Extrudierbarkeit weniger als Magnesium, so daß eine Steigerung des Gehalts an Silizium günstiger sein kann als eine solche von Magnesium.

Hinsichtlich des Beitrags zur Bildung von MgpSi erscheint es daher geboten, -Silizium vergleichen mit Mg im Überschuß zuzusetzen. Ein zu großer Si-Gehalt beeinträchtigt jedoch die Extrudierbarkeit, weshalb es notwendig ist, die Zuordnung der Anteile von Mg und Si auch bezüglich der Überschuß-Si-Menge festzulegen. Liegt der Magnesium-Gehalt im Bereich von 0, 65 bis 0,75 Gew.-%, so ist nur hinsichtlich der Bildung von MgpSi eine Silizium-Überschußmenge im Bereich von 0,50 bis 0,60 Gew.-% vorhanden. Aufgrund der Untersuchungen über die Zusammenhänge zwischen überschüssigem Silizium und der MgoSi-^Phase hat sich herausgestellt, daß bei einem Silizium-Überschußanteil von etwa 0,09 Gew.-% oder darüber eine Förderung der Vergütung bei den oben genannten Bedingungen stattfindet, so daß man

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die unter 3. angeführten mechanischen Eigenschaften erzielt. Die untere Grenze des Silizium-Gehalts bestimmt sich daüurch, wie erwähnt zu 0,50 Gew.-%. Andererseits verbessert Silizium im Überschuß zwar die Vergütung, doch verschlechtert ein zu großer Mg-Anteil die Extrudierbarkeit, so daß im Hinblick auf die Untergrenze des Magnesium-Gehalts die obeie Grenze für den Überschußanteil von Silizium auf 0,60 Gew.-% festzulegen ist.

Liegt der Mg-Anteil im Bereich vom 0,47 bis 0,57 Gbw.-$>, so ist er nicht nur geringer als in der vorstehend erwähnten Zusammensetzung, sondern auch nahe bei dem Mg-Gehalt der herkömmlichen Aluminiumlegierungj der Silizium-Anteil ist jedoch unverhältnismäßig groß. Wegen des geringen Magnesium-Gehalts kann trotz eines großen Überschusses an Silizium die Verschlechterung der Extrudierbarkeit noch in Grenzen gehalten werden, verglichen mit dem Fall eines großen Magnesium-Anteils. Infolgedessen kann bei einem Magnesium-Gehalt im Bereich von 0,47 bis 0,57 Gew.-% die Silizium-Menge in gewissem Maße gesteigert werden, dooh setzt ein zu großer Silizium-Gehalt die Extrudierbarkeit wieder stärker herab, wodurch sich die Obergrenze für den Silizium-Anteil zu 0,85 Gew.-% bestimmt. Wegen des geringen Magnesium-Gehalts genügt ferner sahon ein verhältnismäßig geringer Zusatz von Silizium für einen Si-Überschuß, mit dem ein gewisser Anstieg der mechanischen Festigkeit einhergeht. Die Menge des ausgeschiedenen Mg₂Si ist aber gering und die mechanische Festig keit somit herabgesetzt, wodurch sich als Untergrenze für den Silizium-Gehalt 0,50 Gew.-% ergibt.

Man erkennt, daß erfindungsgemäß die Anteileevon Magnesium und Silizium miteinander verkoppelt sind. Bevorzugt ist bei einem Mg-Gehalt von 0,70 Gew.-% ein Si-Gehalt von 0,55 Gew.-% und bei einem Mg-Gehafct von 0,52 Gew.-% ein Si-Gehalt von 0,80 Gew.-%. Bei Aluminiumlegierungen mit dieser oder ähnlicher Zusammensetzung kann die geforderte mechanische Festigkeit bei niedrigster Temperatur in kürzester Zeit

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erzielt werden, und außerdem erreicht men eine gute Haftung des Oberflächen-Überzugs auf einem Formkörper aus einer solchen Legierung.

3«3 Eisen;

Bei jffluminiumlegierungen zatib Eisen im allgemeinen zu den Verunreinigungen. Es bildet mit Aluminium und Silizium ternäre Verbindungen, wie AlFeSi, Fe^SiAl₂, FepSipAlg usw., , die in Form verhältnismäßig großer Teilchen in dem Grundmaterial ausgeschieden werden. Dementsprechend verringert ein großer Eisenzusatz die mechanische Festigkeit einer Aluminiumlegierung. Andererseits bewirken gewisse ternäre Zusammensetzungen eine Aufrauhung der Oberfläche eines Aluminiumlegierung-Formkörpers, was für das Aufbringen einer Gründschicht und für die Haftfestigkeit eines Oberflächen-Überzugs vorteilhaft ist. Aus diesen Gründen ist erfindungsgemäß ein Eisen-Anteil im Bereich von 0,15 bis 0,25 Gew.-% bevorzugt.

3.4 WeitereElemente (Cu, Mn« Zn, Cr, Ti usw.);

Diese Elemente bzw. Verunreinigungen gelangen beim Raffinieren oder bei anderen Vorgängen in die Zusammensetzung. Ihr Gesamtanteil soll so klein wie möglich sein, weshalb die Erfindung insbesondere einen Gesamtanteil von weniger als 0,05 Gew.-% vorsieht.

4. Formung und Behandlung:

Bei einer Aluminiumlegierung mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung erzielt man die erforderliche mechanische Festigkeit durch eine Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C während 20 bis 50 min. Die Vergütung und der Vorgang des Drückens und Aushärtens des Oberflächen-Überzugs können bei erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungs-Formstücken entsprechend dem in Fig. 2 angegebenen Verfahren gleichzeitig erfolgen. Auch wenn der Oberflächen-Überzug

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aus einem bequem erhältlichen, wasserlöslichen Farbmaterial besteht, findet kein Abfärben (z.B. Gelbwerden) statt.

Ein Gußstück aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung der genannten Zusammensetzung kann unter üblichen Bedingungen getempert und vorgewärmt werden, worauf eine Verformung durch Strangpessen erfolgt, beispielsweise mit einer Extrudiergeschwindigkeit von 26 m/min. Der erhaltene Aluminiumlegierungs-Formkörper wird nachbearbeitet sowie mit einer Grundschicht und einem Oberflächen-Überzug versehen. Für letzteren ist ein wasserlösliches warmhärtendes Farbmaterial geeignBt, das beispielsweise auf dem Acrylsystem aufbaut. Nach der Beschichtung wird das Aluminiumlegierungsmaterial während 20 bis 50 min auf eher Temperatur unterhalb 200 ⁰C gehalten, wodurch der Oberflächen-Überzug aufgeprägt und gehärtet wird, während gleichzeitig die Vergütung stattfindet, die dem Aluminiumlegierungs-Formstück die unter 2. genannten mechanischen Eigenschaften verleiht.

Es ist anzumerken, daß das in dieser Weise hergestellte Aluminiumlegierungs-Formstück unmittelbar nach dem Extrudiervorgang keine Wärmebehandlung erfährt, sondern daß die Vorgänge der Schichtaushärtung und der Vergütung gleichzeitig vor sich gehen. Nach herkömmlichem Verfahren ist die hierdurch weggefallene Wärmebehandlung unentbehrlich, während erfindungsgemäß nicht nur eine Energieerspamis erzielt wird, sondern zugleich auch eine verbesserte Haftung des Oberflächen-Überzugs.

Dennoch kann auch eine erfindungsgemäße Legierung der angegebenen Zusammensetzung nach herkömmlichem Verfahren behandelt werden. In dieserm Falle folgt auf das Strangpressen eine sofortige Wärmebehandlung, doch genügt auch hier die Einwirkung einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C während 20 bis min, um die unter 2. angegebenen mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Weil die Vergütungszeit verkürzt und die ' Vergütungstemperatur erniedrigt ist, ergibt sich ein entsprechend verringerter Eeit- und Energieaufwand.

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Es wurde bereits erwähnt, daß der Vergütungsvorgang nach der Oberflächenbehandlung gleichzeitig mit dem Drucken und Aushärten des Oberflächen-Überzugs erfolgen kann. Dadurch ist es möglich, die Arbeitsschritte des Strangpressens, der Vorbehandlungen wie Entfetten, Spülen usw., des Aufbringens der Grundschicht sowie des Oberflächen-Überzugs und die Wärmebehandlung zur Vergütung und Schichtaushärtung kontinuierlich aneinander anzuschließen. Nach dem Stand der Technik besteht im Falle der gleichzeitigen Durchführung des Aushärtens und der Vergütung die Gefahr, daß das Aluminiumlegierungs-Formstück da es die endgültige mechanische Festigkeit noch nicht erlangt hat - während der einzelnen Behandlungsschritte Verformungen erfährt, insbesondere bei waagerechter Lagerung. Die Erfindung sieht hingegen vor, daß der AIuminiumlegierungs-Formkörper während dieser Verarbeitungsschritte in senkrechter Lage gehaltert und insbesondere aufgehängt wird, wodurch jede Verformungsgefahr beseitigt ist, die einzelnen Fertigungsschritte automatisiert v/erden können und außerdem Schwankungen des Oberflächen-Überzugs zumindest stark verringert werden.

Ausführungsbeispiel I

Verwendet wurden Guß-Rohlinge zweier Aluminiumlegierungen a und b. Die Legierung a enthielt 0,70 Gew.-% Mg, 0,55 Gew.-% Si, 0,20 Gew.-% Fe, weitere nicht erkennbare Verunreinigungen sowie Al. Die Legierung b bestand aus 0,52 Gew.-% Mg, 0,80 Gew.-?o Si, 0,20 Gew.-% Fe, weiteren nicht erkennbaren Verunreinigungen und Al. Beide Rohlinge wurden einer Temperung bei 550° C während 3h unterworfen und anschließend 10 min lang bei 450° C vorgewärmt. Sodann wurden Legierungs-Formkörper durch Strangpressen mit einer Extrudiergeschwindigkeit von 24 m/min erzeugt. Zum Entfetten wurden die einzelnen Formkörper in eine 6 %ige wässerige Lösung von 60° C warmem NaOH während 30 s verbracht. Es folgte eine Spülung mit Wasser und eine

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Neutralisierung in einer 10 %±gen wässerigen HNO,-Lösung bei Raumtemperatur. Sodann erfolgte eine anodische Oxydation in einer 15 %igen wässerigen Lösung von Schwefelsäure, wodurch eine Grundbeschichtung in Form einer Aluminiumox^dschicht von 7 bis 8 pm Dicke erzeugt wurde.

Zur Erzeugung eines Oberflächen-Überzugs wurden die AIuminiumXegierungs-Formkörper danach in eine wasserlösliche Acrylfarbe getaucht, die aus 13,3 % Acrylharz, 6,1 % Melaminharz, 22,1 % Isopropylalkohol, 3,4 % Äthylenglycolmonoäthyläther sowie 55,1 % Wasser und Sonstigem bestand. Die einzelnen Aluminiumlegierungs-Formkörper wurden sodann wärmebehandelt, und zwar bei Temperaturen von 180 C, 190° C und 200° C während unterschiedlicher Zeiten, um den Oberflächen-Überzug auszuhärten und gleichzeitig die Legierung zu vergüten.

Fig. 3 zeigt den gemessenen Zusammenhang zwischen der Behandlungsdauer und der 0,2 %-Dehngrenze. Ausgezogene Linien entsprechen dabei der Legierung a, gestrichelte Linien der Legierung b und strichpunktierte Linien der handelsüblichen Legierung A.A6O63.

Die Abhängigkeit der 0,2 %-Dehngrenze von der Vergütungstemperatur geht aus Fig. 4 hervor, wobei die vorgenannten Legierungen ebenso wie in Fig. 3 durch die Linien a gekennzeichnet sind.

Die Diagramme in Fig. 5 und 6 zeigen in entsprechender Weise die Abhängigkeit der Bruchfestigkeit bzw. der Bruchdehnung von der Vergütungsdauer bei den Legierungen a, b und A.A6O63.

In den Fig. 3 bis 6 sind Normwerte angegeben, nämlich der Normwert 1 entsprechend der Japanischen Industrie-Norm (JIS) und der Normwert 2 entsprechend der A.A₀-Norm.

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Man erkennt, daß die erfindungsgemäßen Legierungen a und b die oben angegebenen vorteilhaften Eigenschaften haben. Die Haftfestigkeit der Oberflächen-Überzüge auf den Legierungs-Formkörpern wurde in siedendem Wasser geprüft; die Ergebnisse waren ausgezeichnet.

Ausführungsbeis-piel II

Aus zwei der in Beispiel Ϊ angegebenen Legierungen, nämlich der erfindungsgemäßen Legierung a und der handelsüblichen Legierung A.A6063, wurden zwei Arten von Formstücken gebildet. Diese wurden während 30 min auf einer Temperatur von 190 C gehalten, um den Vorgang des Drückens bzw. der Aushärtung des Oberflächen-Überzugs und die Legierungsvergütung gleichzeitig zu bewirken. Aus den beiden Arten von Aluminiumlegierungs-Formstücken wurden Schiebetüren gebaut, wie sie in den Fig. 7 bis 9 dargestellt sind. Diese Schiebetüren wurden dann in einem Windtunnel einer Druckwiderstandsprüfung unterzogen, um die Festigkeit gegen Druckeinwirkungen zu untersuchen. -

Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht der getesteten Schiebetüren aus den erfindungsgemäßen Formstücken, deren Profil aus den Schnittansichten in Fig. 8 und 9 hervorgeht, welche den · Linien A-A bzw. B-B in Fig. 7 entsprechen. Die in Fig. 7 bis 9 mit- den nachstehenden Kennzeichnungen versehenen Teile der Schiebetüren hatten folgende Abmessungen:

W = 1	.360	mm	L =	1.697	τητη
Wa =	18	mm	La *	25	mm
Wb *=	35	mm	Lb =	17	M
Wc =	21,	5 mm	Lc =	26	mm
Wd =	14	mm	Ld =	32	mm
We =	25	mm	Le ss	22	mm
Wf =	20	mm	Lf =	17	mm
Wg =	44	mm	D =	60	mm
Wh ο	23	mm
Wi =	643.	5 mm

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Bei der Windtunnelprüfung wurde an der Außenseite der Schiebetüren entweder ein Luft-Überdruck oder ein Unter-

p ρ

druck zwischen 50 kp/m und 120 kp/m angewandt. Gemessen wurde die Durchbiegung an der Stelle Wg in Fig. 7. Beim Anblasen bzw. Absaugen von Luft wurde der an der Außenseite der Schiebetür wirksame Überdruck positiv, der Unterdruck negativ gewertet; im Diagramm der Fig. 10 sind positive Drücke mit Kreisen, negative Drücke mit Kreuzen gekennzeichnet. Die mit 3 gekennzeichnete ausgezogene Linie zeigt die Mindestwerte, welche nach den Vorschriften eingehalten werden müssen. Man sieht, daß die aus den erfindungsgemäßen Formkörpern mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung hergestellten Schiebetüren den Anforderungen bestens genügten.

Aus der vorstehenden Erläuterung geht im einzelnen hervor, daß die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungs-Formstücke dank einer Vergütung bei einer Temperatur unterhalb 200⁰C binnen 20 bis 50 min die erforderliche mechanische Festigkeit erlangen. Demzufolge ist es selbst bei Verwendung eines wasserlöslichen warmhärtenden Farbmaterials möglich, das Drucken und Aushärten des Oberflächen-Überzugs gleichzeitig mit der Vergütung der Legierung vorzunehmen. Die Erfindung schafft dadurch eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung von Aluminiumlegierungs-Formstücken unter gleichzeitiger Energieersparnis. Zur Herabsetzung des Aufwandes trägt es ferner bei, daß verglichen mit dem herkömmlichen Warmbehandlungsverfahren von Aluminiumlegierungs-Formstücken die Vergütungstemperatur niedriger und die Vergütungsdauer merklich kürzer ist.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. 509-8 41/0552

Claims

Patentansprüche

1.. Aluminiumlegierung, gekennzeichnet durch einen Gehalt von.0,65 bis 0,75 Gew.-96 Mg sowie 0,50 bis 0,60 Gew.-% Si oder wn 0,47 bis 0,57 Gew.-% Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-% Si und im übrigen Al mit Zusätzen von Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Ti und/oder anderen'Elementen bzw. Verunreinigungen und durch eine Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C während 20 bis 50 min zur

Erzielung einer 0,2%-Dehngrenze oberhalb 11 kp/mm , einer

Bruchfestigkeit oberhalb 20 kp/mm und einer Bruchdehnung oberhalb 8%.

2. Legierungsformstück, dadurch gekennz eichnet, daß es aus einer Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 0,65 bis 0,75 Gew.-96 Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-96 Si oder

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von 0,47 bis 0,57 Gew.-% Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-% Si und im übrigen Al mit Zusätzen von Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Ti und/oder anderen Elementen bzw. Verunreinigungen besteht, daß das Formstück einenwasserlöslichen, bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C gehärteten Oberflächen-Überzug aufweist und daß es einer Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C während 20 bis 50 min zur Erziehung einer

0,2%-Dehngrenze oberhalb 11 kp/mm , einer Bruchfestigkeit oberhalb 20 kp/mm und einer Bruchdehnung oberhalb 8% unterzogen ist.

3. Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als Schiebefenster oder -türe mit Rahmen und Zarge ausgebildet ist (Fig. 7 bis 9).

4. Verfahren zum Herstellen eines Legierungsformstücks, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminiumlegierungs-Gußstück, das aus 0,65 bis 0,75 Gew.-% Mg sowie 0,50 bis 0,60 Gew.-% Si oder aus 0,47 bis 0,57 Gew.-% Mg sowie 0,75 bis 0,85 Gew.-% Si und im übrigen aus Al mit Zusätzen von Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Ti und/oder anderen Elementen bzw. Verunreinigungen besteht, als Strangpreß-Rohling extrudiert wird, daß auf dem stranggepreßten Körper eine Grundschicht und darauf ein Oberflächenüberzug, insbesondere ein warmhärtender wasserlöslicher Farbauftrag, aufgebracht wird und daß anschließend eine Nachbehandlung bei einer Temperatur unterhalb 200 ⁰C während 20 bis 50 min erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stranggepreßte Körper während des Aufbringens von Grund- und Deckschicht sowie während der Nachbehandlung in senkrechter Lage gehaltert wird.

509841/0552