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Aluminiumlegierung Die Erfindung betrifft eine gut gießbare Aluminiumlegierung
zur Herstellung von Blechen, die bei direkter Farbanodisation eine gleichmäßig speziell
grau gefärbte Oxidschicht ergeben.
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Bei der Farbanodisation von Aluminium und Aluminiumlegierungen in
Elektrolyten, die beispielsweise Sulfonsäuren (z.B. Sulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure)
oder zweibasische Carboxylsäuren (z.B. Maleinsäure, Oxalsäure) sowie geringe Mengen
an Schwefelsäure enthalten, hängt der bei der anodischen Oxidation erzielbare Farbton
neben den Verfahrensbedingungen wesentlich auch von der Zusammensetzung und dem
Zustand der verwendeten Aluminiumlegierung ab. So ist es bekannt, daß bei der Farbanodisation
von Reinaluminium und homogenen Legierungen des AlMg-Pyps sowie bei aushärtbaren
Legierungen der Gattung AlMgSi 0,5 Oxidschichten entstehen, deren Eigenfärbung je
nach Badtemperatur, Stromdichte und Schichtdicke von Hell- bis Dunkelbronze reicht.
Ferner ist bekannt, daß man bei der Farbanodisation von AlMn-Legierungen oder auch
von AlMgSi-Legierungen mit Zusätzen von Mangan, wie dies beispielsweise in der deutschen
Offenlegungsschrift 1 941 657 beschrieben ist, mittelgrau bis grauschwarz bzw. anthrazitähnlich
gefärbte Oxidschichten erhält.
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Während die Verwendung von AlMgSi-Legierungen mit Zusätzen von O,)
bis o,8 s Mangan in Verbindung mit einer geeigneten Wärmebehandlung bei der Herstellung
von Preßprofilen zu einer befriedigenden Lösung des Problems der Erzeugung von grauen
bis annähernd schwarzen Oxidschichten bei Anwendung der oben genannten Verfahren
der Farbanodisation geführt hat, erwiesen sich dieselben Legierungen bei der Herstellung
von Blechen, insbesondere mit Breiten Uber 1 m, als wenig geeignet. Der Grund hierfür
ist, daß es wegen der starken Warmrißneigung schwierig ist, Walzbarren dieses Legierungstyps
im Stranggußverfahren
in dem für das Warm- und Kaltwalzen von breiten
Blechen erforderlichen Format rißfrei zu gießen. Darüberhinaus tritt auch durch
unterschiedliche Verteilung der Ausscheidungen sehr leicht eine Streifenbildung
und ungleichmäßige Färbung beim Farbanodisieren auf. Bei Verwendung von AlMn-Legierungen
ergeben sich gießtechnisch zwar keine Schwierigkeiten, jedoch kommt es hier durch
die Neigung dieses Werkstoffes zu partieller Rekristallisation sowie infolge ungleichmäßiger
Verteilung der manganhaltigen Ausscheidungen bei der Farbanodisation zur Bildung
von Streifen. Außerdem benötigt man beim Farbanodisieren von AlMn-Legierungen in
den gewünschten grauen Farbtönen sehr hohe Anodisationsspannungen, da selbst bei
relativ geringen Stromdichten die Spannung beim Anodisieren sehr schnell auf die
maximal zulässigen Werte von 70 bis 100 V ansteigt. Um die für Zwecke der Außenarchitektur
benötigte Mindestschichtdicke von 20 /um zu erreichen, ist es daher erforderlich,
nach dem Ansteigen der Spannung auf den zulässigen Höchstwert noch längere Zeit
mit abfallender Stromdichte und entsprechend geringer Wachstumsgeschwindigkeit der
Schicht weiter zu anodisieren (vgl. D2*OS 1 941 657). Infolgedessen ergeben sich
sehr lange Anodisierzeiten, die die Wirtschaftliehkeit des Verfahrens beeintrchtigen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aluminiumlegierung
zu finden, die es erlaubt, ohne besondere Gießschwierigkeiten großformatige Walzbarren
mit einem Gußgefüge herzustellen, das durch eine sehr gleichmäßige Primärphasenverteilung
gekennzeichnet ist. Ferner soll diese Legierung bei guter Warm- und Kaltverformbarkeit
zu Bändern und Blechen bei der Farbanodisation struktur- und streifenfreie Oberflächen
in grauen bis anthrazitähnlichen Farbtönen in wirtschaftlicher Weise ergeben.
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Die Lösung dieses Problems konnte in der Entwicklung einer bestimmten
AlMgMn-Legierung und Einhaltung erhöhter Kokilleneinlauftemperaturen beim Gießen
gefunden werden. Gegenstand der Erfindung ist eine wie eingangs erwähnte Aluminiumlegierung,
bestehend aus 1,2 - 3 %, bevorzugt 1,6 - 2,2%, Mg, 0,3 - 0,8%, bevorzugt 0,4 - 0,7%,
Mfl Rest Al, wobei noch z.B. Silizium bis 0,7 ffi und/oder Eisen bis 0,5 ffi vorhanden
sein können und die Legierung mit Temperaturen von nicht unter 710 OC am Eintritt
der Metallschmelze in die Stranggußkokille zu Walzbarren vergossen und bei Temperaturen
von 570 - 600 0c hochgeglüht
wird, worauf die Barren zu Blechen,
insbesondere mit Breiten von mehr als 1 m gewalzt und die Bleche farbanodisiert
werden.
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Das Warmwalzen erfolgt in üblicher Weise z.B. bei Warmwalztemperaturen
von 440 - 480 0c auf Banddicken von 4 - 8 mm. Anschließend wird bei Temperaturen
unter 200 OC auf die gewünschte Enddicke kaltgewalzt.
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Die Farbanodisation kann in an sich bekannter Weise in einem wässrigen
Elektrolyten durchgeführt werden, der neben Schwefelsäure in Mengen von 2-6 g/l
als Hauptbestandteil z.B. eine Sulfonsäure wie Sulfosalicylsäure oder Sulfophthalsäure
oder auch eine zweibasische Carboxylsäure wie z.B. Maleinsäure neben ggfls. Oxalsäure
enthält. Durch entsprechende Wahl der Badtemperatur, bevorzugt im Bereich von 20
- 300C, 2 erhält man bei Stromdichten zwischen 1 und 2 A/dm2 in gut reproduzierbarer
Weise Oxidschichten, die bei einer Dicke von 18 bis 30 /um eine lichtechte Eigenfärbung
von Mittelgrau bis Anthrazit aufweisen. Die hierbei erforderlichen Spannungen liegen
zu Beginn der Farbanodisation im Bereich von 35 bis 45 V und steigen im Laufe des
Prozesses allmählich auf 60 - 80 V je nach Bad temperatur und Elektrolytzusammensetzung
an. Infolge der feinkörnigen Struktur des Gefüges und der gleichmäßigen Verteilung
der Ausscheidungen ist die Oberfläche der Bleche einheitlich gefärbt und weist keine
Streifenbildung auf.
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Bei Enddicke gegebenenfalls erforderliche Wärmebehanldungen zur Erzielung
vorgegebener Festigkeitswerte haben keinen wesentlichen Einfluß auf den Farbton.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.
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Beispiel Es wurde eine Legierung mit 1,9 ffi Mg, 0,48 & Mn, 0,50
% Si und 0,28 ffi Fe zu Walzbarren der Abmessungen 1800 mm x 600 mm x 2600 mm im
Strangguß vergossen. Die Schmelztemperaturen am Eintritt in die Stranggußkokille
lagen während des gesamten Gießvorganges zwischen 710 0C und 714 °C. Es konnten
zahlreiche Walzbarren auf diese Weise ohne Risse oder Oberflächenbeschädigungen
gegossen werden, obwohl solchermaßen erhöhte Metalleinlauftemperaturen erfahrungsgemäß
beim Gießen großer Walzbarren aus z.B. A1MgSi-Legierungen zur Rißbildurg
in
den Barren führen. Untersuchungen an Barrenquerscheiben aus den auf diese Weise
gegossenen Barren ergaben über den gesamten Barrenquerschnitt ein einwandfreies
Gußgefüge, gekennzeichnet durch eine gleichmäßige Primärphasenverteilung.
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Die Walzbarren wurden in üblicher Weise zur Entfernung der Oberflächenschicht
gefräst und anschließend 16 Stunden bei 580 oC geglüht.
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Das Warmwalzen erfolgte bei 450 °C bis an eine Warmbandenddleke von
6 mm. Nach einer Zwischenglühung (2 Std. bei 380 °C) wurden die Bänder auf 2,5 mm
Enddicke kaltgewalzt und hieraus Bleche der Abmessung 1600 x 2500 mm gefertigt.
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Nach üblichem Entfetten und Beizen in Natronlauge (5 Gew.%) bei 50
oC wurden die Bleche in einem Elektrolyten, bestehend aus 240 g/l Maleinsäure, 5
g/l Oxalsäure und 5 g/l Schwefelsäure wie folgt farbanodisiert: a) Stromdichte 1,3
A/dm2, Badtemperatur 24 OC Bei konstant gehaltener Stromdichte stieg die Anodisationsspannung
von anfänglich 45 V auf 62 V während der Behandlungsdauer von 55 Min. stetig an.
Hierbei wurde eine Oxidschichtdicke von 21 /um erreicht. Alle so behandelten Bleche
wiesen eine gleichmäßige, streifenfreie Oxidschicht mit einer mittelgrauen Eigenfärbung
auf.
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b) Stromdichte 2,8 A/dm2, Badtemperatur 21 OC Unter den obigen Bedingungen
stieg bei konstanter Stromdichte die Anodisationsspannung von anfänglich 47 V während
der Anodisationsdauer von 40 Min. auf 75 V an. Die ebenfalls struktur- und streifenfreie
Oberfläche der auf diese Weise farbanodisierten Bleche wies eine dekorative, 22
/um dicke Oxidschicht mit anthrazitähnlicher Eigenfärbung auf.