EP1657319A1 - Aluminium-Gusslegierung - Google Patents

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EP1657319A1
EP1657319A1 EP05021924A EP05021924A EP1657319A1 EP 1657319 A1 EP1657319 A1 EP 1657319A1 EP 05021924 A EP05021924 A EP 05021924A EP 05021924 A EP05021924 A EP 05021924A EP 1657319 A1 EP1657319 A1 EP 1657319A1
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silver
alloy
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Ute Lohrey
Franz-Josef Dr. Klinkenberg
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

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Abstract

Eine Aluminium-Gusslegierung besteht aus
5 - 11 % Silizium
0,1 - 0,8 % Magnesium
gegebenenfalls 0,2 - 0,8 % Kupfer
0,05 - 5 % Silber
max. 0,30 % Eisen
max. 0,20 % Titan
Mangan max. 2/3 des Eisengehalts
max. 0,10 % Zink
sowie Aluminium als Rest und weiteren Verunreinigungen einzeln max. 0,03 %, insgesamt 0,1 %.
In der Figur sind die Legierungen 1 und 3 Vergleichslegierungen ohne Silber und die Legierungen 2 und 4 erfindungsgemäße Legierungen mit Silber.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminium-Gusslegierung. Sie hat zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Gussstücks aus einer solchen Gusslegierung sowie die Verwendung der Gusslegierung zum Gegenstand.
  • Gusslegierungen aus dem System Al-Si-Mg, insbesondere Al-Si5-10Mg sowie AlSi5-10MgCu werden in der Automobilindustrie zum Sand- und Kokillenguss von Zylinderköpfen und Motorblöcken eingesetzt. Die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Streckgrenze der Gussstücke lässt jedoch noch zu wünschen übrig.
  • Auch sind silberhaltige Aluminium-Gusslegierungen bekannt, z.B. AlCu4TiMgAg, wobei der Silbergehalt 0,4 bis 1 Gew.-% beträgt. Diese Legierungen weisen jedoch eine äußerst schlechte Gießbarkeit, insbesondere ein unbefriedigendes interdentritisches Speisungsvermögen auf. Dies schlägt sich in ihrer Warmrissneigung nieder, so dass sie zum Gießen von Motorblöcken und dergleichen ungeeignet sind, da dort schon geringe Anrisse zum Bauteilversagen führen. Demzufolge enthalten sie auch kein Silizium, weil dies die Warmrissneigung noch erhöhen würde. Ferner zeigt die silberhaltige Aluminium-Gusslegierung eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit gegenüber Al-Si-Mg(Cu)-Legierungen. Eine geringe Wärmeleitfähigkeit führt jedoch bei einem Motorblock/Zylinderkopf zu einer hohen Temperatur und ist demgemäß einer reduzierten Streckgrenze gleichzusetzen.
  • Aus DE 1 255 456 B ist ein Schweißzusatzwerkstoff auf Aluminiumbasis bekannt, der Silber zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion enthält.
  • Aus AT 003 653 U1 ist eine Aluminium-Gusslegierung bekannt, die 5 bis 12 Gew.-% Silizium, 0 bis 0,8 Gew.-% Magnesium und mindestens einen Zusatzstoff aus der Gruppe Kupfer, Silber, Kalzium, Mangan, Zink und Zinn in einer Menge enthält, die genau der Löslichkeit bei der maximalen Betriebstemperatur des jeweiligen,Bauteiles entsprechen soll.
  • US 3,765,877 beschreibt eine Aluminium-Gusslegierung, die 0,1 bis 1,0 Gew.-% Silber und 3,5 bis 6 Gew.-% Kupfer enthält. Aus EP 0 445 684 A1 geht eine Aluminiumlegierung hervor, die, wenn sie nach der dort angegebenen allgemeinen Formel Mangan, Eisen, Silizium und Titan aufweist, mindestens 15 Gew.-% Silber enthält.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gusslegierung guter Gießbarkeit mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere verbesserter Streckgrenze bereitzustellen.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einer Aluminium-Gusslegierung erreicht, die entweder folgende Zusammensetzung
    5 - 11 % Silizium
    0,1 - 0,8 % Magnesium
    0,05 - 5 % Silber
    max. 0,30 % Eisen
    max. 0,20 % Titan
    Mangan max. 2/3 des Eisengehalts
    max. 0,10 % Zink
    sowie Aluminium als Rest
    und weitere Verunreinigungen einzeln max. 0,03 %, insgesamt 0,1 %
    oder folgende Zusammensetzung
    5 - 11 % Silizium
    0,1 - 0,8 % Magnesium
    0,2 - 0,8 % Kupfer
    0,05 - 5 % Silber
    max. 0,30 % Eisen
    max. 0,20 % Titan
    Mangan max. 2/3 des Eisengehalts
    max. 0,10 % Zink
    sowie Aluminium als Rest
    und weitere Verunreinigungen einzeln max. 0,03 %, insgesamt 0,1 %
    aufweist. Dabei beziehen sich alle Prozentangaben auf Gewichtsprozent, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Der Magnesiumgehalt beträgt vorzugsweise 0,25 bis 0,50 %, der Eisengehalt vorzugsweise max. 0,20 %, der Titangehalt vorzugsweise max. 0,10 %. Der Mangangehalt beträgt max. 2/3 des Eisengehalts, vorzugsweise max. 0,05 % und der Zinkgehalt vorzugsweise max. 0,05 %, während der Kupfergehalt vorzugsweise 0,4 - 0,6 % beträgt. Der Eisengehalt und/oder Titangehalt der erfindungsgemäßen Legierung liegt normalerweise nicht unter 0,03 Gew.-%.
  • Die obere Grenze des Silbergehalts liegt insbesondere aus Kostengründen vorzugsweise bei höchstens 1 %. Die untere Grenze liegt bei 0,05 %, in der Praxis beträgt jedoch der Silbergehalt mehr als 0,10 %.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung wird einer Primärlegierung das Silber in der entsprechenden Menge zugegeben. Als Primärlegierung kann AlSi7Mg oder Al-Si7MgCu0,5 verwendet werden.
  • Die aus der erfindungsgemäßen Legierung gegossenen Gussstücke werden vorzugsweise einem Lösungsglühen und einem Abschrecken mit Wasser oder gegebenenfalls Luft unterworfen. Anschließend findet ein Auslagern für mehrere Stunden bei etwa 150 - 200 °C statt. Zusätzlich zu dieser Wärmebehandlung wird ca. 200 Stunden eine Nachauslagerung durchgeführt, um den Motorbetrieb zu simulieren. Bei den nachausgelagerten Gussstücken ist eine deutliche Verbesserung der Streckgrenze festzustellen.
  • Die erfindungsgemäße Gusslegierung ist insbesondere für den Sand- und Kokillenguss geeignet, vor allem von Motorkernbauteilen, insbesondere dem Motorblock, Zylinderkopf, Kurbelgehäuse und dergleichen Gussbauteilen, insbesondere in der Automobilindustrie.
  • Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
    • Beispiel
  • Mit einem Zugversuch wurde die Streckgrenze und Zugfestigkeit folgender Legierungen bestimmt:
    • Legierung 1 (Vergleich) AlSi7MgCu0, 5
    • Legierung 2 (= Legierung 1) +0,5 % Ag
    • Legierung 3 (Vergleich) AlSi7Mg
    • Legierung 4 (= Legierung 3) +0,5 % Ag.
  • Die Gussstücke wurden mehrere Stunden lösungsgeglüht, mit Wasser abgeschreckt, ausgelagert (T64/T6 - Wärmebehandlung), zusätzlich bei ca. 250 °C ca. 200 Stunden nachausgelagert und dann kalt gezogen.
  • Die Ergebnisse sind in der beigegefügten Figur dargestellt. Es ist ersichtlich, dass bei den erfindungsgemäßen Legierungen 2 und 4 eine deutliche Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit gegenüber den Vergleichslegierungen 1 und 3 eintritt, insbesondere bei der kupferhaltigen Legierung 2, bei der der Silbergehalt von 0,5 % zu einer Erhöhung der Streckgrenze auf 138 MPa gegenüber der Streckgrenze der Legierung 1 von 113 MPa führt.
  • Die Ergebnisse sind von besonderer Bedeutung, weil die Nachauslagerung von ca. 200 Stunden bei 250 °C als Simulation des Motorbetriebes anzusehen ist. Das heißt, durch den Silberzusatz wird die Warmfestigkeit beispielsweise eines Motorblocks/Zylinderkopfes wesentlich erhöht und damit die Thermoschockempfindlichkeit entsprechend herabgesetzt.

Claims (6)

  1. Aluminium-Gusslegierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus
    5 - 11 Gew.-% Silizium
    0,1 - 0,8 Gew.-% Magnesium
    0,05 - 5 Gew.-% Silber
    max. 0,30 Gew.-% Eisen
    max. 0,20 Gew.-% Titan
    Mangan max. 2/3 des Eisengehalts
    max. 0,10 Gew.-% Zink
    sowie Aluminium als Rest
    und weiteren Verunreinigungen einzeln max.
    0,03 Gew.-%, insgesamt 0,1 Gew.-%
    besteht.
  2. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem 0,2 bis 0,8 Gew.-% Kupfer enthält.
  3. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Silbergehalt 0,1 bis 1,0 Gew.-% beträgt.
  4. Aluminium-Gusslegierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer AlSi7MgCu0,5-Primärlegierung besteht, der maximal 1 Gew.-% Silber zugesetzt ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Gussstücks mit einer Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück lösungsgeglüht, abgeschreckt und warm ausgelagert wird.
  6. Verwendung der Aluminium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Sand- oder Kokillenguss.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1882754A1 (de) 2006-07-27 2008-01-30 FAGOR, S.Coop Aluminiumlegierung
EP1882753A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-30 Fagor, S.Coop. Aluminiumlegierung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1255456B (de) 1964-02-01 1967-11-30 Svenska Metallverken Ab Schweisszusatzwerkstoff zum korrosionsfesten Schmelzschweissen von Legierungen auf Aluminium-Basis, insbesondere AlZnMg-Legierungen
US3765877A (en) 1972-11-24 1973-10-16 Olin Corp High strength aluminum base alloy
EP0445684A1 (de) 1990-03-06 1991-09-11 Ykk Corporation Hochfeste, warmfeste Legierungen auf Aluminiumbasis
AT3653U1 (de) 1999-08-05 2000-06-26 Avl List Gmbh Aluminium-gusslegierung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2557144A1 (fr) * 1983-12-22 1985-06-28 Fonderie Alcoa Mg Sa Alliage d'aluminium a proprietes ameliorees
DE10026626C5 (de) * 1999-06-04 2006-10-05 Vaw Aluminium Ag Zylinderkopf- und Motorblockgußteil

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1255456B (de) 1964-02-01 1967-11-30 Svenska Metallverken Ab Schweisszusatzwerkstoff zum korrosionsfesten Schmelzschweissen von Legierungen auf Aluminium-Basis, insbesondere AlZnMg-Legierungen
US3765877A (en) 1972-11-24 1973-10-16 Olin Corp High strength aluminum base alloy
EP0445684A1 (de) 1990-03-06 1991-09-11 Ykk Corporation Hochfeste, warmfeste Legierungen auf Aluminiumbasis
AT3653U1 (de) 1999-08-05 2000-06-26 Avl List Gmbh Aluminium-gusslegierung

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEIKUS, F. J. (VAW ALUMINIUM): "Optimization of aluminum-silicon-cast alloys for cylinder heads.; Zylinderkopfe .", GIESSEREI-PRAXIS, (FEB 1999), 2, P. 50-57, 6 REFERENCE(S), NUMERICAL DATA; GRAPHS., GERMANY ISSN: 0016-9781, 1999, XP009057734 *
H. FUCHS, H.-J. HAGEBÖLLING, F. HUSMEIER, M. WAPPELHORST: "Legierungsentwicklung für hochbeanspruchte Diesel-Zylinderköpfe", GIESSEREI-RUNDSCHAU, no. 50, 2003, pages 66 - 71, XP009057735 *
H. FUCHS, M. WAPPELHORST: "Leichtmetallwerkstoffe für hochbelastete Motorblöcke und Zylinderköpfe", MTZ, no. 64, 2003, pages 868 - 875, XP002356404 *
VASILAKOS, A. N. ET AL: "Thermodynamic analysis and mechanical properties of cast aluminum alloy A357 with Cu, Ag, and Sm additions", METALL (HEIDELBERG) , 50(9), 556-560 CODEN: MTLLAF; ISSN: 0026-0746, 1996, XP009057849 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1882754A1 (de) 2006-07-27 2008-01-30 FAGOR, S.Coop Aluminiumlegierung
EP1882753A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-30 Fagor, S.Coop. Aluminiumlegierung

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