CH207559A - Korrosionsbeständige, durch Ausscheidungshärtung vergütbare Aluminiumlegierung. - Google Patents

Description

  Korrosionsbeständige,     dnreh        Ausseheidungshärtung        vergütbare     Aluminiumlegierung.    Die Aluminiumlegierungen hoher Zug  festigkeit der Gattung     Al-Cu-Mg,    die durch  Ausscheidungshärtung vergütet werden und  unter verschiedenen Namen, wie     Duralumin     und     Avional,    in den Handel kommen, haben  bekanntlich nicht die hohe Korrosionsbestän  digkeit des     Reinaluminiums.    Man hat daher  Legierungen entwickelt, die ebenfalls durch       Ausscheidungshärtung        vergütbar    sind,

   aber  eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf  weisen als die oben genannten Legierungen  der Gattung     Al-Cu-Mg.    Die bessere Korro  sionsbeständigkeit wurde allerdings auf Kosten  einer etwas geringeren Zugfestigkeit und Härte  erreicht. So sind die kupferfreien Aluminium  legierungen der Gattung     Al-Mg-Si    entstanden,  die     Zugfestigkeiten    von etwa 32-36 kg/mm'  im vergüteten Zustand ohne nachträgliche       Kaltreckung    besitzen und ebenso korrosions  beständig sind wie 99,3     %iges        Reinaluminium.     



  Diese durch     Ausscheidungshärtung        ver-          gütbaren,        praktisch    kupferfreien Aluminium-         legierungen    der Gattung     AI-Mg-Si    sind unter  verschiedenen Namen, wie beispielsweise       Anticorodal    und     Aldrey,    weit verbreitet und  wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit  bei guter mechanischer Festigkeit geschätzt.

    Die Zusammensetzung dieser Legierungen  schwankt gewöhnlich innerhalb folgender  Grenzen (DIN Normblatt 1713)         0,3-2        %        Mg     0,3-1,5      /o        si     0     -1,5        %        Mn     Rest Al.    Obige Zusammensetzungen sind diejenigen  von     Knetlegierungen.    Bei den entsprechenden       Gusslegierungen    (Gattung     GAl-Mg-Si)    beträgt       der        Siliziumgehalt        2-5        %.     



  Bei den     manganfreien    Legierungen der  Gattung     Al-Mg-Si    ist die Zugfestigkeit bei  gleicher Korrosionsbeständigkeit etwas gerin  ger als bei den     manganhaltigen.    Man ver  wendet daher     meistens        manganhaltige        Legie_              rungen    dieser Gattung. Zu den     manganfreien     Legierungen gehört die unter dem Namen       ,,Aldrey"    bekannte     Freileitungslegierung,    die  besonders im Hinblick auf eine gute elek  trische Leitfähigkeit bei ausreichender Zug  festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ausge  arbeitet worden ist.  



  Mit den Jahren sind die Anforderungen  an die Legierungen der Gattungen     AI-Mg-Si     und     GAI-31g-Si    in bezug auf Korrosionsbe  ständigkeit immer mehr gestiegen. Doch ge  langte man nicht zu einer besseren Korro  sionsbeständigkeit als derjenigen des üblichen       Reinaluminiums.    Die durch die Herabsetzung  der Verunreinigungen erzielte Wirkung liess  keine wesentliche und sprunghafte Verbesse  rung der Korrosionsbeständigkeit erwarten.  



  . Es wurde nun gefunden, dass es möglich  ist, durch Ausscheidungshärtung     vergütbare     Aluminiumlegierungen herzustellen, deren  Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu der  jenigen des üblichen     Reinaluminiums    als au  sserordentlich hoch zu bezeichnen ist und die  derjenigen des     Reinstaluminiums    (Reinheit       99,990/0    und     darüber)    sehr nahe kommt.  



  Gegenstand vorliegender Erfindung ist  nämlich eine korrosionsbeständige, durch Aus  scheidungshärtung     vergütbare    Aluminium  legierung mit         0,3-2        %        Mg        und          0,3-5        %        si,       wobei der als Verunreinigung vorhandene       Kupfergehalt        unter        0,02        %,        vorzugsweise          unter        0,01%,

          und        der        Eisengehalt        unter          0,05        %,        vorzugsweise        unter        0,02        %,        am        besten     aber unter 0,01     0%    gehalten ist.  



  Der Gehalt an Silizium soll vorteilhafter  weise niedrig sein. Bei einer     Gusslegierung          wird        also        beispielsweise        2,5        %        Silizium        zweck-          mässig    sein;

   bei     Knetlegierungen    (Silizium       0,3-1,5        %)        geht        man        am        besten        nicht        über          1,1%        Silizium.     



  Die Legierungen können noch bis 1,5 0/0       Mangan        und        bis        0,2        %        Titan        enthalten;     Mangan und Titan können einzeln oder zu  sammen zugegen sein. Was den     Mangange-          halt        betrifft,        ist        es        vorteilhaft,        unter    1     %        zu       bleiben; zu empfehlen ist insbesondere ein       Mangangehalt    von ungefähr 0,5  /o.

    



  Wenn auch im Schrifttum vereinzelt     Au-          gaben    über den Einfluss von Verunreinigungen  auf     Reinstaluminium    zu finden sind, so war  jedoch nicht vorauszusehen, dass es möglich  sein würde, durch Ausscheidungshärtung     ver-          gütbare        Aluminiumlegierungen    herzustellen,  die die hohen     Festigkeiten    der Legierungen  der Gattung     AI-Mg-Si    und praktisch dieselbe  Korrosionsbeständigkeit wie     Reinstaluminium     aufweisen.

   Zahlreiche     Versuchsreihen    haben  gezeigt, dass die Verbindung     3Ig2Si,    die in  erster Linie für die Härtung bei der Vergü  tung verantwortlich ist, einen nur äusserst  geringen Einfluss auf die Korrosionsbeständig  keit ausübt (gegenüber alkalischen Lösungen  ist beispielsweise eine Legierung bestehend       aus        Reinstaluminium        und        1,5        %        MgzSi        sogar     wesentlich     korrosionsbeständiger    als     Reinst-          aluminium).    Dieses Verhalten trifft auch für  das Mangan zu.

   Auch der Zusatz von Titan  in denjenigen Mengen, die zur     Erreiehung     eines feineren Kornes beitragen, übt keinem  nennenswerten Einfluss auf die Korrosionsbe  ständigkeit aus. In manchen Fällen ist es  empfehlenswert, z. B. zur Erniedrigung der  Löslichkeit in verdünnter Salpetersäure,     ob-          genannten    Legierungen etwas Zink zuzusetzen,       beispielsweise        bis        1%.     



  Die hohe Korrosionsbeständigkeit der be  anspruchten, durch Ausscheidungshärtung     ver-          gütbaren    Aluminiumlegierungen geht bei  spielsweise aus folgenden Daten hervor:  
EMI0002.0107     
  
    <I>Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Legierungen.</I>
<tb>  A. <SEP> Mg <SEP> 0,80 <SEP> % <SEP> 1 <SEP> 1,27 <SEP> % <SEP> MgzSi
<tb>  Si <SEP> 0,48 <SEP> % <SEP> 0,01% <SEP> freies <SEP> Si
<tb>  Fe <SEP> <B>0,00300/.</B>
<tb>  Cu <SEP> 0,00110/0
<tb>  Al <SEP> Rest.     
EMI0002.0108     
  
    B. <SEP> Mg <SEP> 0,491 <SEP> %
<tb>  Si <SEP> 0,52 <SEP> 0/0
<tb>  Mrr <SEP> 0,478 <SEP> 0%
<tb>  Fe <SEP> 0,0104%
<tb>  Cu <SEP> 0,0012 <SEP> 0/0
<tb>  A1 <SEP> Rest.

         
EMI0003.0001     
  
    C. <SEP> Mg <SEP> 0,485 <SEP> 0/0
<tb>  Si <SEP> 1,02 <SEP> 0/0
<tb>  21n <SEP> 0,487 <SEP> %
<tb>  Fe <SEP> <B>0,01080/0</B>
<tb>  Ca <SEP> 0,0012%
<tb>  Al <SEP> Rest.     
EMI0003.0002     
  
    D. <SEP> Mg <SEP> 0,952 <SEP> %
<tb>  Si <SEP> 1,02 <SEP> 0%
<tb>  Mri <SEP> 0,487 <SEP> %
<tb>  Fe <SEP> 0,0100 <SEP> 0/0
<tb>  Cu <SEP> 0,0012"/,
<tb>  Al <SEP> Rest.     
EMI0003.0003     
  
    E <SEP> Mg <SEP> 0,830 <SEP> 0/0
<tb>  Si <SEP> 0,91 <SEP> 0/0
<tb>  Mn <SEP> 0,892 <SEP> 0/0
<tb>  Fe <SEP> 0,0180 <SEP> 0/0
<tb>  Cu <SEP> 0,00120/,
<tb>  Al <SEP> Rest.

         In diesen Zusammensetzungen     9.    bis E  bedeutet "A1 Rest", dass das übrige aus  von Verunreinigungen praktisch vollkommen  freiem Aluminium besteht, also nicht etwa  aus dem als     Reinstaluminium    bezeichneten  Metall.    <I>Tabelle I</I>         Gasvolumetrische        Löslichkeitsprobe        in   <I>5</I>     %        NaOH        und        10        %        HCd     
EMI0003.0015     
  
EMI0003.0016     
  
    Bezeichnung <SEP> Reaktionszahl <SEP> in <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Na0H <SEP> Reaktionszahl <SEP> in <SEP> 10'/o <SEP> HCl
<tb>  Ruffinal <SEP> 3,3-3,

  5 <SEP> 0,010-0,011
<tb>  gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet
<tb>  Leg. <SEP> 9 <SEP> 1,2 <SEP> 1,1 <SEP> 0,013 <SEP> 0,012
<tb>  Leg. <SEP> B <SEP> 3,5 <SEP> 3,3 <SEP> 0,012 <SEP> 0,011
<tb>  Leg. <SEP> C <SEP> 3,3 <SEP> 3,3 <SEP> 0,010 <SEP> 0,010
<tb>  Leg. <SEP> D <SEP> 3,7 <SEP> 3,4 <SEP> 0,012 <SEP> 0,011.
<tb>  Leg.

   <SEP> E <SEP> " <SEP> 4,1 <SEP> 3,5 <SEP> 0,014 <SEP> 0,013       <I>Tabelle</I>     1I       <I>Löslichkeit in</I>     Schzoefelsdure   <I>und</I>     ,Salpetersäure       Gewichtsverlust in     g/m2        #    Tag (1-600 Stunden)  
EMI0003.0022     
  
    Bezeichnung <SEP> In <SEP> 20 <SEP> % <SEP> H2S04 <SEP> In <SEP> 5 <SEP> % <SEP> HNOs <SEP> In <SEP> 25 <SEP> % <SEP> HN0s
<tb>  Ruffinal <SEP> 1,3 <SEP> 2,0 <SEP> 5,3
<tb>  <U>gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet <SEP> gelagert <SEP> warmgehärtet</U>
<tb>  Leg. <SEP> A. <SEP> 1,6 <SEP> 1,2 <SEP> 2,7 <SEP> 3,0 <SEP> 6,2 <SEP> 6,4
<tb>  Leg. <SEP> B <SEP> 1,3 <SEP> 1,6 <SEP> 3,6 <SEP> 4,0 <SEP> 9,5 <SEP> <B>1</B>1,6
<tb>  Leg.

   <SEP> C <SEP> 1,4 <SEP> 1,6 <SEP> 4,6 <SEP> 3,8 <SEP> 11,6 <SEP> 11,8
<tb>  Leg. <SEP> D <SEP> 1,6 <SEP> 2,0 <SEP> 4,0 <SEP> 4,8 <SEP> 10,2 <SEP> 12,3
<tb>  Leg. <SEP> E <SEP> 1,6 <SEP> 2,0 <SEP> 3,5 <SEP> 4,9 <SEP> 10,2 <SEP> 10,4         Die Bezeichnungen für die in Tabellen I  und     1I    angegebenen     Ver:Suchsergebnisse    be  deuten  1. Gelagert = bei 550 0 C geglüht, in  kaltem     Wasser    abgeschreckt und bei 20' C  gelagert.  



  2.     Warmgehärtet    = bei 550 0 C geglüht, irr  kaltem Wasser abgeschreckt und bei 150 0 C  warmgehärtet.  



  Die Zahlen in den Tabellen I und     II     stellen nur einen kleinen Bruchteil der hei  den Versuchen zur     Ausarbeitung    der neuen  Legierungen ermittelten     Werte    dar. Es wurde  der Einfluss sowohl der einzelnen Zusätze wie  auch der Zusätze in     Wechselwirkung    aufein  ander geprüft, und zwar auch in andern kor  rodierenden Medien als den oben angeführten.  Alle Versuche haben jedoch bestätigt, dass  die beanspruchten Legierungen     bezüglich     Korrosionsbeständigkeit dem     Reirrstalrrmirrirrm     ebenbürtig sind.

   Die mechanischen Eigen  schaften entsprechen denjenigen der normalen  Legierungen der Gattung     Al-Dlg-Si        bezw.          GAI-Mg-Si.     



  Es ist selbstverständlich, dass bei der Her  stellung der Legierungen mit     äusserster    Sorg  falt     vorgegangen    werden muss. Es darf zum  Beispiel kein Eisen mit der geschmolzenen       Legierung    in Berührung     korntnen.     



  Es muss auch ganz besonders auf die Rein  heit der     zusammenzuschmelzenden    Bestand  teile geachtet werden. Man benützt vor allem       Reinstaluminium,    am besten dasjenige, wel  ches nach den neueren     Dreischichtenverfahren          erhalten        wird        und        eine        Reinheit        von        99,99        %     und darüber hat.  



  Die Anwendungsmöglichkeiten für die be  anspruchten Legierungen sind natürlich noch  zahlreicher als diejenigen der üblichen Legie  rungen der Gattung     AI-Mg-Si        bezw.        GAl-          Mg-Si.    Ein aussichtsreiches Anwendungsge  biet ist unter andern das Plattieren von we  niger     korrosionsbeständigen    Aluminiumlegie  rungen.  



  Man kommt selbstverständlich nicht, aus  dem Rahmen der Erfindung heraus,     wenn     man den     erfindungsgemässen    Legierungen    weitere Elemente zusetzt, die keine nennens  werte Verschlechterung der     Korrosionsbestän-          digkeit    verursachen, zum Beispiel Kadmium.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Korrosionsbeständige, durch Ausschei dungshärtung vergütbare Aluminiumlegierung mit 0,3---2 0/0 141g und 0,3-5 % si, wobei der als Verunreinigung vorhandene Kupfergehalt unter 0,

   02 % und der Eisen- gehalt unter 0,05 % gehalten ist. UN TERANSPRtrCHE 1. Aluminiumlegierung nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass der Kupfer- gehalt weniger als 0,01 % beträgt. 2.

   Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisengehalt unter 0,02 % beträgt. 3. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisengehalt unter 0,01% beträgt. 4. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis 1,5 0J0 Mangan enthält. 5. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis 0,2 0/0 Titan enthält.

   6. Legierung nach Patentanspruch und Un teransprüchen 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass sie noch bis 1,5 0; o Mangan und bis 0,2 % Titan enthält. 7. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie geknetet ist und höchstens 1,5 % Silizium enthält. B.

   Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis 1 % Zink enthält. 9. Legierung nach Patentanspruch und Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis 1 % Zink enthält. 10.

   Legierung nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch bis 1 % Zink etrth4lt, 11. Legierung nach Patentanspruch und TIn- teransprüchen 4, 5 und 6, dadurch ge kennzeichnet, dass sie noch bis 1 0% Zink enthält.

   12. Legiprung nach Patentanspruch und 17n= teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet; dass sie noch bis 1 % Zink enthält.