AT114424B - Verfahren zur Herstellung korrosionsfester magnesiumhaltiger Aluminium-Legierungen. - Google Patents

Description

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   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsfester magnesiumhaltiger Aluminiumlegierungen, die   grosse Widerstandsfähigkeit   gegen lösende Agentien, namentlich Seewasser besitzen. Aluminiumlegierungen mit Magnesiumzusatz in verschiedenen Gehaltsgrenzen sind bekannt. Von diesen haben sich solche mit Magnesium als einzigen Bestandteil (abgesehen von   Verunreinigungen üblicher Art, wie Silizium, Eisen u. dgl. ) in der Praxis wegen ihrer geringen Korrosions-     beständigkeit   nicht bewährt. 



   Es erschien bisher aussichtslos, das Reinaluminium durch irgendwelchen Zusatz beständiger zu machen, als es ohnehin schon ist ; denn der Zusatz eines edleren Metalls hätte das Aluminium den lösenden Angriffen stärker ausgeliefert, ein weniger edles Metall aber würde die Legierung auch nicht verbessert haben. Legierungen endlich, mit so hohen Anteilen an edleren Komponenten, dass das "Raumgitter" des Aluminiums bei   Misehkristallbildung   durch das"Raumgitter"des Zusatzmetalls geschützt wird, wären nicht mehr Aluminiumlegierungen im eigentlichen Sinne des Wortes, ganz abgesehen davon, dass derartige weitgehende Misehkristallbildung bei Aluminiumlegierungen unbekannt ist. 



   Eingehende Studien haben das Ergebnis gezeitigt, dass Magnesium-Aluminiumlegierungen, deren   Magnesiumgehalt   innerhalb der   Löslichkeitsgrenze   von Magnesium in   Aluminium   in festem Zustande liegt (bis etwa   101"), durch   eine bestimmte Wärmebehandlung korrosionsfest gemacht werden. 



   Da die einzelnen Kristallarten, aus denen sich die meisten Legierungen zusammensetzen und aufbauen, stets zueinander in einem mehr oder minder grossen Spannungsunterschied stehen, werden jene Legierungen am wenigsten lösenden Angriffen unterliegen, die nur aus einer Kristallart, die bei Legierungen nur ein Mischkristall sein kann, bestehen. Nun liegt trotz der Lösungsfähigkeit des Legierungszusatzes im Grundmetall nicht immer vollkommenes   Lösungsgleichgewicht   vor. Namentlich bei   Gussstücken   wird es in den meisten Fällen vorkommen, dass infolge der gegebenen Erstarrungs-   verhältllisse heterogenes Gefüge   auftritt, trotzdem die Möglichkeit zu vollständiger Auflösung vorhanden wäre. Es ist zwar bekannt, dass durch ausgiebige Diffusion, z.

   B. durch einen Glühprozess bewirkt werden kann, dass die Kristalle homogenisiert werden, nicht aber die Erkenntnis durch eine bestimmt geführte 
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 verbessern. 



   Nach den bis heute vorliegenden   wissenschaftliehen   Untersuchungen können etwa   10%   Mg von Al unter Bildung des sogenannten   Mischkristalls   bei normaler Temperatur in fester Lösung aufgenommen werden. Da aber gerade die Mg-Al-Legierungen eine grosse Kristallisationsgeschwindigkeit aufweisen, während die Diffusionsgeschwindigkeit gering ist, wird es bei schneller Abkühlung, namentlich bei Guss in der Kokille stets auch zur Abscheidung einer zweiten Kristallart ss, oder der chemischen Verbindung 
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 -Kristall, der nicht nur selber zur stärkeren Korrosion neigt, sondern auch eine erhebliche Potentialdifferenz der elektromotorischen Kraft gegenüber   dem #-Kristall   aufweist.

   Bei der erfindungsgemässen   Wärmebehandlung   geben die Mg-reicheren 3-Kristalle so viel von ihrem Mg-Gehalt an die a-Kristalle ab, als diese aufzunehmen vermögen, und werden dabei selber zu a-Kristallen. Die nunmehr aus dieser einzigen Kristallart bestehende Legierung widersteht aber erfolgreich den Korrosionswirkungen. Hiezu können Mg-Al-Legierungen bis nahezu   10% Mg   Verwendung finden. Die restlos erfolgte Diffusion und damit die erreichte   Korrosionsbeständigkeit   der Legierung kann auf metallographischem Wege kontrolliert werden. Als empfindliches Ätzmittel zur Erkennung etwa noch vorhandener   ss-Kristalle   gilt eine 5 bis-   20%'ige Chromsäurelösung.   

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   Diese an   Mg-AI-Legierungen gewonnenen Kenntnisse sind für   deren Verwendung aber von grösster Wichtigkeit, da durch deren   Nutzbarmachung   diesen Legierungen Seewasserbeständigkeit gegeben wird. 



   Weitere Versuche haben aber auch ergeben, dass die Anwesenheit von Sb, Bi, Cadmium einzeln oder kombiniert die Schutzwirkung günstig beeinflusst. 



   Bei dem Auftreten einer chemisch-metallischen Verbindung des Sb mit dem Al und der sehr beschränkten Löslichkeit des Cadmiums oder gar des Wismuts im Aluminium, die auch durch andere   Legierungszusätze   innerhalb der gebotenen Grenzen nicht wesentlich erhöht zu werden vermag, wird der Zusatz der schutzbildenden Legierungskomponenten nur ein so geringer sein können, dass eine wesentliche Steigerung der Härte und Festigkeit der Legierung, wie eine solche aber fast in allen Fällen, namentlich für Gusszwecke erforderlich wird, nicht zu erwarten ist.

   Es ist also nicht zu umgehen, Legiertmgszusätze anderer Art und in grösseren Gaben zu machen, wobei der Grundsatz streng zu befolgen ist, soweit als möglich feste Lösungen oder solche Kristalle zu erzielen, die zueinander in einem Minimum von Spannungsunterschied stehen und die Korrosionsbeständigkeit günstig beeinflussen. 



   Diesen Anforderungen entsprechen die Kristalle von Aluminiden der Metalle der Eisengruppe, die besonders bei Anwesenheit von Sb in feiner Verteilung zur Ausscheidung kommen. 



   Der Zusatz von Sb und Cd soll für gewöhnlich 2% nicht übersteigen, kann jedoch selbst unter   O'o%   bleiben. Dagegen kann z. B. mit Manganzusätzen ohne weiteres bis auf 4, sogar 5% und höher gegangen werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse beim Nickel.   Chromzusätze   dagegen wird man prak-   tiseherweise   nur in Mengen bis zu   1%, höchstens 2% zulegieren.   Zufolge dem Erstarrungsdiagramm nach C. Hindrichs   (zeitschrift   für anorganische Chemie, Bd. 59, S. 433) liegt bei 2% Cr der Beginn der   Erstarrung bereits bei 800  C, bei 3% Cr bei 900  C, bei 4% Cr bei 1000  C.

   Das sind aber Temperaturen,   bei denen die Schmelze, um keine primäre Ausscheidung des schwer schmelzenden Bestandteils zu ge- 
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Es ist aber festgestellt worden, dass nicht immer alle Merkmale einer solchen Legierung vorhanden sein müssen, um schon bis zu einem gewissen Grade ein korrosionsfestes Leichmetall zu ergeben. So zeigen schon   Mn-1\fg-AI-Legierungen,   wenn sie erfindungsgemäss behandelt worden sind, einen gewaltigen Vorsprung gegenüber den bisherigen Al-Legierungen. Dasselbe gilt, wenn kleine Mengen von Sb, Bi oder Cd (ohne Metalle der Eisengruppe) in die Grundlegierung eintreten.

   Derartige Legierungen würden beispielsweise bei etwa folgender Zusammensetzung erhalten werden : 
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<tb> Mg <SEP> 36% <SEP> oder <SEP> Mg <SEP> 3-6% <SEP> oder <SEP> Mg <SEP> 0-7%
<tb> Mn <SEP> 1-4% <SEP> Cd <SEP> 1-5% <SEP> Cr <SEP> 0-5%
<tb> Cr <SEP> 0#5% <SEP> Al <SEP> Rest <SEP> Sb <SEP> 3%
<tb> Al <SEP> Rest <SEP> Al <SEP> Rest.
<tb> 
 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung korrosionsfester magnesiumhaltiger Aluminiumlegierungen, deren   Magnesiumgehalt   innerhalb der Löslichkeitsgrenze von Magnesium in Aluminium im festen Zustande liegt (bis etwa 10%), dadurch gekennzeichnet, dass diese Legierungen so lange bei einer unterhalb des Soliduspunktes der jeweiligen Legierungszusammensetzung gelegenen Temperatur erwärmt werden, bis der bei der Erstarrung der Legierungen neben dem   magnesitimärmeren   Kristall stets mitauftretende magnesiumreichere Kristall ebenfalls in den   magnesiumärmeren   Kristall übergeführt ist.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Legierungen Antimon oder Kadmium oder Wismut oder mehrere dieser Elemente als schutzbildende Legierungskomponenten enthalten.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Legierungen ein oder mehrere Metalle der Eisengruppe enthalten.