DE2821998A1 - Emaillierbare aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

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Anm.: Forges de Crans

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Herstellung von emaillierten Gegenständen, insbesondere für Kochgeschirr.

Die bisher verwendeten Legierungen für das Emaillieren sind solche der Werkstoffnummern 1050 (Aluminium 99,5 /0 und 3003 (Aluminium-Magnesium—Legierungen mit 1 % Mn nach "Aluminium Association") (siehe Aluminium-Taschenbuch 1974, Seite 945 und 953).

Die Anwendung eines Werkstoffs der Bezeichnung 1050 gewährleistet eine gute Haftung des Emails, wie sich aus den verschiedensten üblicherweise angewandten Untersuchungen an emaillierten Gagenständen ergibt. Es ist jedoch notwendig für die Emaillierurg, die Gegenstände zu glühen. Im geglühten Zustand besitzen diese Gegenstände jedoch eine sehr mäßige mechanische Festigkeit, so daß man aus derartigen Werkstoffen keine robusten Gegenstände herstellen kann, auch wenn beträchtliche Materialstärken zur Anwendung kommen, die - wie leicht verständlich - zu untragbaren Kosten führen würden.

Die Anwendung von Aluminium-Mangan-Legierungen, wie solche der Werkstoffbezeichnung 3OO3|gewährleisten zwar verbesserte Starrheit der emaillierten Gegenstände nach dem Glühen, jedoch wirkt sich dies nachteilig auf das Verhalten der emaillierten Gegenstände im Gebrauch aus. Darüberhinaus macht die Transformation derartiger Legierungen eine entsprechende Wärmebehandlung notwendig, insbesondere eine Homogenisierung und ein Zwischenglühen, was kompliziert und aufwendig ist.

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Aufgabe der Erfindung ist nun eine Legierung, die auch in geglühtem Zustand ausreichende Eigenschaften besitzt und eine hervorragende Haftung des Emails gewährleistet unter Vermeidung von schädlichen Elementen oder von Elementen, die sich im Hinblick auf die Berührung mit Lebensmitteln verbieten würden.

Nach der Erfindung eignet sich somit eine Aluminiumlegierung enthaltend 1 bis 1,5 % (Gew.~%) Silicium,zumindest eines der Elemente Eisen, Nickel und/oder Kobalt in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 2 %, zumindest eines der Elemente Molybdän, Niob und/oder Tantal in einer Gesamtmenge zwischen 0,05 und 1 %, 0,05 bis 0,2 °/o Chrom, <0,2 % Kupfer, <0,01 % Magnesium, Rest Aluminium mit üblichen Verunreinigungen für die Emaillierung. Die Legierung kann zusätzlich maximal 0,5 % Zirkonium enthalten und zwar anstelle von oder zusätzlich zu Chrom.

Die Zugabe von Silicium bei der erfindungsgemäßen Legierung führt zu guter Festigkeit in geglühtem Zustand. Diese Zugabe wird gegenüber Magnesium bevorzugt, da dieses Element sich nachteilig auf die Haftung der Emailschicht auswirkt, selbst wenn eine chromatierende Behandlung stattgefunden hat, die für Küchengeräte nicht zulässig ist. Für mit Lebensmitteln in Berührung kommende Gegenstände ist nach französischen Normen ein gewisser Kupfergehalt vorgeschrieben. Der Siliciumgehalt sollte begrenzt sein. Die üblichen Aluminium-Siliciu~-Legierungen mit einem Gehalt von 5 bis 13 % Si eignen sich nicht zum Tiefziehen, sondern nur für nicht-tiefgezogene Zusatzteile wie Stiele, Verbindungsstücke o.dgl.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich hinsichtlich der Haftung des Emails die Elemente Eisen, Nickel und Kobalt einerseits und Molybdän, Niob und Tantal andererseits als besonders vorteilhaft erweisen. Die Korabination Eisen-Molybdän ist besonders interessant aus wirtschaftlichen Gründen, wie auch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften im geglühten Zustand. Chrom und Zirkonium haben keinen nennenswerten Einfluß auf die Haftung

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des Emails, verbessern jedoch die mechanischen Eigenschaften. Häufig weist Kochgeschirr außen eine Emailschicht und innen einen Antihaft-Eelag auf, z.B. aus Polytetrafluoräthylen. Keines der genannten Elemente hat einen nachteiligen Einfluß auf die Haftung einer Polytetrafluoräthylen-Schicht. Man braucht nur Titan zu vermeiden bzw. den Anteil an diesem Element sehr gering halten, da dieses der Haftung von Polytetrafluoräthylen schaden kann.

Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Legierungen bereitet keinerlei Probleme, insbesondere im Gegensatz zu Aluminium-Mangan-Legierungen, bei denen die Zulegierung von Mangan immer delikat ist. Die Umformung, insbesondere ein Walzen zu Blechen und Bändern, läßt sich ohne Schwierigkeiten vergleichen mit dem einer Legierung der Werkstoffbezeichnung 1050.

Beispiel

Es wurden vier Legierungen hergestellt, deren Zusammensetzung in folgender Tabelle angegeben ist:

Legierung Si Fe Ni Mo Cr Cu Mg Ti Zr

1(Vergl)1,18 0,74 - - 0,15 0,01 -0,01 -0,02 -

2 1,19 0,71 - 0,51 0_f15O,01 «0,01 <.0,02 -

3 1,18 0,73 0,75 0,20 0,150,01 <0,01 -0,02 -

4 1,26 0,75 - 0,52 0,15 0,18 <.0,01 0,02 0,16

Legierung 1 enthält nur Eisen, jedoch kein Molybdän_lund dient damit zum Vergleich. Die drei anderen Legierungen entsprechen der Erfindung. Diese Legierungen wurden zu Platten 380 χ 1000 χ 70 mm gegossen und wie folgt umgeformt:

1) Vorwärmen 8 h bei 500⁰C,

2) Warmwalzen auf 12 mm,

3) Kaltwalzen auf 3 mm,

4) Glühen 6 h bei 450⁰C.

Nach Abbeizen in einem alkalischen Bad (5 min Eintauchen in eine 5 #ige Lösung von Trinatriumphosphat von 75°C), Abspülen und Trocknen wurde emailliert. Die aufgetragene Fritte wurde 2 min

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bei 150⁰C getrocknet und dann 30 min bei 560 C gehalten. Nach dem Abkühlen wurden die Bleche gedoppelt und das Aussehen dieser gedoppelten Proben beurteilt. Bei Probe 1 bedeckte das Email das Metall nach dem Doppeln gut, außer an sehr kleinen Oberflächenbereichen von <r 1 mm (Qualität gut). Die erfindungs-

re

gemäßen Proben zeigten eine noch vollständige Bedeckung des Metalls mit dem Email (Qualität sehr gut).

Die emaillierten Proben wurden nun genormten Untersuchungen hinsichtlich des Absplittern ( Spall Test ASTM C 486) unterworfen, wobei die Proben längere Zeit in eine wäßrige 5 ^ige Ammoniumchloridlösung oder eine 1 ^ige Antimonchloridlösung eingetaucht v/erden. Es zeigte sich, daß die erfindungsgemäßen Proben hervorragende Ergebnisse erbrachten.

Weitere Probebleche wurden auf einer Seite emailliert und auf der anderen Seite mit Polytetrafluoräthylen beschichtet und das Zugverhalten festgestellt und zwar a) nach dem Vorwärmen, b) nach dem Emaillieren, c) nach dem Aufbringen der Polytetrafluoräthylen-Schicht und d) nach dem Emaillieren und Aufbringen der Polytetrafluoräthylen-Schicht.

Le-	4,7	a	D %	^0,2	b	^B	D %i(	4,4	C	Tl c/.' ο p JJ /O U	43,5	d	j	1	2	D	Si
gie rung	5,2	^B	44,1	4,6	14,5	37,5	5,4	G-	2,1	45,6	4,3	1	3	,8	42,
1	4,8	12,0	45,0	5,8	15,1	36,9	4,9	1	2,S	40,5	5,0	1	3	,5	42,
2	6,2	12,6	40,7	5,2	16,0	33,6	6,4	1	3,C	32,9	5,0	1	5	,5	37,
3	12,4	34,5	6,8	17,4	31,7	1	4,9	6,4			,2	31,
4	14,6				1

In obiger Tabelle sind die Streckgrenze und die Bruchdehnung in hbar angegeben.

Aus der Tabelle ergibt sich die Wirksamkeit von Molybdän in der erfindungsgemäßen Legierung, nämlich eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere nach der mit dem Emaillieren und dem Auftragen der Polytetrafluoräthylen-Schicht verbundenen Wärmebehandlung sowie hinsichtlich der Haftung der Emailschicht.

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Schließlich ist noch zu beachten, daß die mit den erfindungsgemäßen Legierungen hergestellten Gegenstände eine besonders gute Beständigkeit gegen Deformation aufweisen, wie sich an
der Bestimmung des Unrundwerdens und des Verhaltens beim
Rütteln nach der französischen Norm NF D 21501 ergibt. Diese Viderstandsfähigkeit gegenüber Verformung ist bei den erfindungsgemäßen Legierungen wesentlich besser als bei Legierungen der Werkstoffbezeichnung 3003.

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Claims (2)

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1. Emaillierbare Aluminiumlegierung, enthaltend 1 bis 1,5 % Si, 0,05 bis 0,2 90 Cr, <0,2 # Cu, «^0,01 % Mg, zumindest eines der Elemente Eisen, Nickel und/oder Kobalt in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 2 % und zumindest eines der Elemente Molybdän, Niob und/oder Tantal in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 1 %, Rest Aluminium mit üblichen Verunreinigungen.

2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Zirkonium von ^ 0,5 %.

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ORIGINAL INSPECTED