EP2096187A1 - Verfahren zum gleichzeitigen Wärmebehandeln und Beschichten eines Aluminiumbauteils sowie nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil - Google Patents

Verfahren zum gleichzeitigen Wärmebehandeln und Beschichten eines Aluminiumbauteils sowie nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil Download PDF

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EP2096187A1
EP2096187A1 EP08102124A EP08102124A EP2096187A1 EP 2096187 A1 EP2096187 A1 EP 2096187A1 EP 08102124 A EP08102124 A EP 08102124A EP 08102124 A EP08102124 A EP 08102124A EP 2096187 A1 EP2096187 A1 EP 2096187A1
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Roland Treitler
Sebastien Nisslé
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Georg Fischer Dienstleistungen GmbH
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Georg Fischer Engineering AG
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treating and coating a component.
  • a component in particular a diecasting, after the die-casting process.
  • the cooled after die casting component is this heated in a solution solution to a solution annealing temperature for a certain time and then cools again.
  • a hot aging of the component takes place. It is brought to an elevated temperature for a certain time to adjust the material properties. Subsequently, the component cools again.
  • the component is coated. For this purpose, it is heated to a coating temperature for a certain time. The coating is carried out in particular as dip coating.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for heat treatment and coating of a component that requires only a few steps and a lower energy consumption.
  • This object is achieved in accordance with the invention by solution heat treatment of the component and subsequently heating the component to a temperature which is so high that it can be coated. that thus - in particular simultaneously - both a heat treatment for adjusting the material properties of the solution-annealed component and the coating can be carried out.
  • the completion of the component is possible.
  • the temperature according to the invention is higher, but lower than the solution annealing temperature. It allows the adjustment of the material properties according to the known from the prior art artificial aging and still allows the coating, that is, it is indeed raised compared to the usual temperature during coating, but still allows a proper, flawless coating process.
  • the temperature is preferably chosen such that it is smaller than the solution annealing temperature and greater than the usual coating temperature.
  • the component in particular a die casting component is used.
  • the component is made of aluminum or an aluminum alloy, in particular an AlSi10MgMn alloy.
  • solution heat treatment takes place at a temperature of 400 ° C. to 550 ° C., in particular about 490 ° C.
  • Solution heat treatment is preferably carried out for 5 minutes to 120 minutes, more preferably for about 30 minutes.
  • the heat treatment and the coating are carried out at a temperature of 150 ° C to 300 ° C, especially at about 220 ° C.
  • the heat treatment and coating is carried out for 5 minutes to 240 minutes, in particular for 30 to 60 minutes, preferably for about 45 minutes. Within the stated time, both the heat treatment and the coating takes place.
  • a coating is in particular a cathodic dip coating.
  • the coating is therefore a cathodic dip coating.
  • the invention relates to a component produced by the aforementioned method.
  • a component which has been produced as a die-cast component, in particular made of Al-Si10MgMn, by die-casting is solution-annealed in a subsequent method step.
  • a subsequent method step For this purpose, reference is made to the diagram of the figure. On the ordinate the temperature T and on the abscissa the time t is shown.
  • solution annealing L the component is heated to a temperature of 490 ° C for 30 minutes. Then it cools down again.
  • the component is both heat-treated W and coated B.
  • the solution-annealed component is heated to a temperature of 220 ° C for 45 minutes.
  • the material properties of the solution-annealed component are adjusted and during this heat treatment, the coating is carried out as a cathodic or anionic dip coating.
  • the material properties are realized the required mechanical properties, so in particular the strength and the elongation at break adjusted.
  • the process of the invention is accordingly a two-stage heat treatment with an integrated coating process. Compared with the known process, which requires three furnace passages for solution annealing, hot aging and for the coating process, considerable savings result, yet the properties required of the component are fully met.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils mit folgenden Schritten: - Lösungsglühen des Bauteils und - anschließendes Beschichten des auf eine Temperatur erwärmten Bauteils, die derart groß ist, dass damit sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils, als auch das Beschichten durchführbar ist. Vorzugsweise besteht das Bauteil aus einer Aluminium Legierung AlSi10MgMn. Das Lösungsglühen findet bei 400°C-550°C während 5-120 Minuten statt, und das Altern und Beschichten bei 150°C-300°C während 30-60 Minuten. Das Beschichten kann als kathodisches oder anodisches Tauchlackieren durchgeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils.
  • Es ist bekannt, ein Bauteil, insbesondere ein Druckgießbauteil, nach dem Druckgießvorgang Lösungszuglühen. Das nach dem Druckgießen abgekühlte Bauteil wird hierzu in einem Lösungsglühbad auf eine Lösungsglühtemperatur für eine bestimmte Zeit erwärmt und kühlt dann wieder aus. In einem späteren Verfahrensschritt erfolgt ein Warmauslagern des Bauteils. Es wird hierzu eine bestimmte Zeit auf eine erhöhte Temperatur gebracht, um die Werkstoffeigenschaften einzustellen. Anschließend kühlt das Bauteil wieder aus. In einem späteren, letzten Verfahrensschritt wird das Bauteil beschichtet. Hierzu wird es auf eine Beschichtungstemperatur für eine bestimmte Zeit erwärmt. Das Beschichten erfolgt insbesondere als Tauchlackieren. Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die Behandlung des Bauteils eine Vielzahl von Verfahrensschritten mit entsprechender Energiezufuhr erfordert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils anzugeben, das nur wenige Verfahrensschritte und einen geringeren Energieaufwand erfordert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Lösungsglühen des Bauteils erfolgt und anschließend das Bauteil zum Beschichten auf eine Temperatur erwärmt wird, die derart groß ist, dass damit - insbesondere gleichzeitig - sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils als auch das Beschichten durchführbar ist. Somit wird innerhalb eines einzigen Verfahrensschrittes, nämlich dem Erwärmen des Bauteils auf eine Temperatur, mit der sowohl die Werkstoffeigenschaften eingestellt werden können und die überdies das Beschichten des Bauteils ermöglicht, die Fertigstellung des Bauteils möglich. Gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten, üblichen Beschichtungstemperatur ist die erfindungsgemäße Temperatur höher, jedoch niedriger als die Lösungsglühtemperatur. Sie ermöglicht die Einstellung der Werkstoffeigenschaften entsprechend dem aus dem Stand der Technik bekannten Warmauslagern und lässt dennoch das Beschichten zu, das heißt, sie ist zwar gegenüber der üblichen Temperatur beim Beschichten angehoben, erlaubt jedoch dennoch einen ordnungsgemäßen, einwandfreien Beschichtungsprozess.
  • Wie bereits erläutert, ist vorzugsweise die Temperatur derart gewählt, dass sie kleiner als die Lösungsglühtemperatur und größer als die übliche Beschichtungstemperatur ist.
  • Als Bauteil wird insbesondere ein Druckgießbauteil verwendet. Insbesondere ist das Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer AlSi10MgMn-Legierung, hergestellt.
  • Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Lösungsglühen mit einer Temperatur von 400°C bis 550°C, insbesondere etwa 490°C, erfolgt. Das Lösungsglühen wird bevorzugt 5 Minuten bis 120 Minuten, insbesondere etwa 30 Minuten, lang durchgeführt.
  • Bevorzugt erfolgt das Wärmebehandeln und das Beschichten bei einer Temperatur von 150°C bis 300°C, insbesondere bei etwa 220°C. Das Wärmebehandeln und Beschichten wird 5 Minuten bis 240 Minuten, insbesondere 30 bis 60 Minuten, bevorzugt etwa 45 Minuten, lang durchgeführt. Innerhalb der angegeben Zeit erfolgt sowohl die Wärmebehandlung als auch die Beschichtung.
  • Als Beschichten erfolgt insbesondere ein kathodisches Tauchlackieren. Die Beschichtung ist demzufolge eine kathodische Tauchlackierung.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Bauteil, das nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt ist.
  • Die Figur erläutert die Erfindung anhand eines Diagramms.
  • Ein Bauteil, das als Druckgießbauteil, insbesondere aus Al-Si10MgMn, im Druckgießverfahren hergestellt wurde, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt lösungsgeglüht. Hierzu wird auf das Diagramm der Figur verwiesen. Auf der Ordinate ist die Temperatur T und auf der Abszisse die Zeit t dargestellt. Für das Lösungsglühen L wird das Bauteil auf eine Temperatur von 490°C 30 Minuten lang erwärmt. Anschließend kühlt es wieder aus. In einem folgenden Verfahrensschritt wird das Bauteil sowohl wärmebehandelt W, als auch beschichtet B. Hierzu wird das lösungsgeglühte Bauteil auf eine Temperatur von 220°C für 45 Minuten erwärmt. Durch das Erwärmen werden die Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils eingestellt und während dieser Wärmebehandlung wird die Beschichtung als kathodische oder anionische Tauchlackierung durchgeführt. Durch das Einstellen der Werkstoffeigenschaften werden die geforderten mechanischen Eigenschaften realisiert, also insbesondere die Festigkeit und die Bruchdehnung eingestellt.
  • Bei dem Verfahren der Erfindung handelt es sich demgemäß um eine zweistufige Wärmebehandlung mit integriertem Beschichtungsprozess. Gegenüber dem bekannten Verfahren, das drei Ofendurchgänge für Lösungsglühen, Warmauslagern und für den Beschichtungsprozess erfordert, ergeben sich erhebliche Einsparungen, wobei dennoch die an das Bauteil geforderten Eigenschaften voll umfänglich erfüllt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils mit folgenden Schritten:
    - Lösungsglühen des Bauteils und
    - anschließendes Beschichten des auf eine Temperatur erwärmten Bauteils, die derart groß ist, dass damit sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils, als auch das Beschichten durchführbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur derart gewählt ist, dass sie kleiner als die Lösungsglühtemperatur und größer als die übliche Beschichtungstemperatur ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil ein Druckgießbauteil verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer AlSi10MgMn-Legierung, hergestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen mit einer Temperatur von 400°C bis 550°C, insbesondere mit etwa 490°C, erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen 5 Minuten bis 120 Minuten, insbesondere etwa 30 Minuten, lang durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln und das Beschichten mit einer Temperatur von 150°C bis 300°C, insbesondere mit etwa 220°C, erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln und Beschichten 5 Minuten bis 240 Minuten, insbesondere 30 Minuten bis 60 Minuten, bevorzugt etwa 45 Minuten, lang durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten als kathodisches oder anionisches Tauchlackieren durchgeführt wird.
  10. Bauteil, hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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