DE2821998B2 - Emaillierbare Aluminiumlegierung - Google Patents

Description

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%) und 3003 (Aluminium-Magnesium-Legierungen mit 1% Mn nach »Aluminium Association«) (siehe Aluminium-Taschenbuch 1974, Seiten 945 und 953).

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

Die Anwendung von Aluminium-Mangan-Legierungen, wie solche der Werkstoffbezeichnung 3003. gewährleisten zwar verbesserte Starrheit der emaillierten Gegenstände nach dem Glühen, jedoch wirkt sich dies nachteilig auf das Verhalten der emaillierten Gegenstände im Gebrauch aus. Darüber hinaus macht die Verformung derartiger Legierungen eine Homogenisierung und ein Zwischenglühen notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist nun eine Legierung, die auch in geglühtem Zustand ausreichende mechanische 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, bestehend aus 1 bis 1,5% Silicium, 0,05 bis

Legierung

Si

Fe

Ni

0,2% Chrom, weniger als 0,2% Kupfer, weniger als 0,01% Magnesium, zumindest einem der Elemente Eisen, Nickel und/oder Kobalt in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 2%, zumindest einem der Elemente Molybdän, Niob und/oder Tantal in einer Gesamtmenge zwischen 0,05 und 1% und Aluminium als Rest mit zulässigen Beimengungen für die Emaillierung. Die Legierung kann zusätzlich maximal 0,5% Zirkonium enthalten, und zwar anstelle von oder zusätzlich zu

in Chrom.

Die Zugabe von Silicium bei der erfindungsgerrtäßen Legierung führt zu guter Festigkeit in geglühtem Zustand. Diese Zugabe wird gegenüber Magnesium bevorzugt, da dieses Element sich nachleilig auf die

ιϊ 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 Aluniiniurn-Siüciufn-Legierungen mit einem Gehalt von 5 bis 13% Si eignen sich nicht zum Tiefziehen, sondern nur für nichttiefgezogene Zusatzteile, wie Stiele, Verbindungsstücke od. 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 Kombination Eisen —Molybdän ist besonders

jo interessant aus wirtschaftlichen Gründen, wie auch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften im geglühten Zustand. Chrom und Zirkonium haben keinen nennenswerten Einfluß auf die Haftung des Emails, verbessern jedoch die mechanischen Eigenschaften.

η Häufig weist Kochgeschirr außen eine Emailschicht und innen einen Antihaft-Belag 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

■r, 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 Werkstoffbezeich-

Vi nung 1050.

Beispiel

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

(Vergl.)

,18	0,74
.19	0,71
.18	0,73
,26	0,75

0,75

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

Cr

0,15
0,15
0,15
0,15

Cu

<0,0l

<0,0l

<0,0l

0,18

Mg

<0,01
<0,0l
<0,0l
<0,0l

Ti

<0,02
<0,02
<0.02
<0,02

1) Vorwärmen 8 h bei 500^r C.

2) Warmwalzen auf 12 mm,

3) Kaltwalzen auf 3 mm,

4) Glühen 6 h bei 450"C.

Nach Abbeizen in einem alkalischen Bad (5 mim Eintauchen in eine 5%ige Lösung von Trinatriumphosphat von 75°C), Abspülen und Trocknen wurde emailliert Die aufgetragene Fritte wurde 2 min bei 150°C getrocknet und dann 30 min bei S60°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 < I mm² (Qualität gut). Die erfindungsgemäßen Proben zeigten eine noch vollständigere Bedeckung des Metalls mit dem Email (Qualität sehr gut).

Die emaillierten Proben wurden nun genormten Untersuchungen hinsichtlich des Absplitterns (Spall Test ASTM C 486) unterworfen, wobei die Proben längere Zeit in eine wäßrige 5%jge Ammaniumchloridlösung oder eine 1%ige Antimonchloridlösung eingetaucht werden. 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-SchichL

In der Tabelle sind die Streckgrenze und die Zugfestigkeit in N/mm² angegeben.

Legierung	a	OB	D%	b	OB	D%	C	OB	D%	d	OB	D %
	00,2	120	441	002	145	375	002	121	435	002	128	428
1	47	126	450	46	151	169	44	129	456	43	135	426
2	52	124	407	58	160	336	54	130	405	50	135	375
3	48	146	345	52	174	317	49	149	329	50	152	315
4	62		68		64		64

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.

Schließlich ist noch zu beachten, daß die mit den erfindungsgemäßen Legierungen hergestellten Gegenstände eine besonders gute Beständigkeit gegen Deformation aufweiset, wie sich an der Bestimmung des Unrundwerdens und des Verhaltens beim Rütteln nach der französischen Norm NF D 21 501 ergibt. Diese

ίο Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung ist bei den erfindungsgemäßen Legierungen wesentlich besser als bei Legierungen der Werkstoffbezeichnung 3003.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Emaillierbare Aluminiumlegierung, bestehend aus 1 bis 1,5% Silicium, 0,05 bis 0,2% Chrom, weniger als 0,2% Kupfer, weniger als 0,01% Magnesium, zumindest einem der Elemente Eisen, Nickel und/oder Kobalt in einer Gesamtmenge von 03 bis 2%, zumindest einem der Elemente Molybdän, Niob und/oder Tantal in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 1% und Aluminium als Rest mit weiteren zulässigen Beimengungen.

2. Legierung nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Zirkonium von höchstens 0,5% anstelle von oder zusätzlich zu Chrom.