CH495429A - Aluminiumlegierung - Google Patents

Description

  
 



  Aluminiumlegierung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, die insbesondere zur Erzeugung von Alumi   niumstrangpnessteilen    mit farbigen anodischen Oxyd überzügen geeignet ist.



   Es ist bekannt, durch Verfahren, welche gleichmässig gefärbte Überzüge erzeugen, Aluminium mittels anodischer   Behandlung    zu färben, wobei diese Überzüge von farblosen Überzügen unterschieden werden, welche später gefärbt oder mit Pigment versehen werden. Zur anodischen Färbung werden wässrige Elektrolyte verwendet, welche Sulfationen und   irgendeine    Säure von bestimmten aromatischen Sulfonsäuren enthalten, die durch Hydroxyl- oder Carboxylgruppen oder Kombinationen von Hydroxyl- und Carboxylgruppen substituiert sind. Wird Aluminium als die Anode in einem elektrischen Stromkreis, welcher den Elektrolyten einschliesst, verwendet, können   gleichmässig    gefärbte anodische Oxydüberzüge in Farben vom lichten Gold bis zu Schwarz gebildet werden.

  Das Verfahren kann im   we-    sentlichen auf alle Formen von Aluminium angewendet werden, wird jedoch am meisten zur Behandlung von Blechen und Strangpressteilen angewendet, insbesondere von Blechen und Strangpressteilen, welche für bauliche Zwecke verwendet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, auf der solche gleichmässig gefärbten   Überzuge    mit ausgezeichneten Resultaten angebracht werden können.



   Obgleich es einfach ist, im Laboratoriumsmassstab gefärbte anodische Oxydüberzüge herzustellen, entstehen viele Schwierigkeiten, wenn   sie    für die gewerbliche Verwertung hergestellt werden. So ist es schwierig, eine Reihe von farbanodisierten Gegenständen herzustellen, welche genau zueinander passen. So ist les z. B. schwierig, wiederholt eine Anzahl von farbanodisierten Strangpressteilen herzustellen, welche die gleiche Farbe, Struktur und Glanz besitzen, mit anderen Worten das gleiche Aussehen haben, so Idass sie, wenn   sile    nebeneinander aufgestellt werden, völlig zueinander passen. Ein anderes Problem ist, Farben herzustellen, welche, auch wenn die verwendeten Legierungen verschieden sind, miteinander anwendbar sind.

  Typisch für dieses Problem ist es,   farbanodisierte    Bleche als Blendwände in Verbindung mit   farbanodisierten      Strangpressteilen    zu verwenden, wobei die letzteren als Türrahmen, Zwickel, Riegel, Säulenverkleidungen oder zu ähnlichen Zwecken verwendet werden.



     Geeignete    Metalle zum Strangpressen besitzen gewöhnlich eine andere Zusammenstellung als Metalle, die geeignet sind zum Verwalzen, und   sile    zeigen ein verschiedenes Verhalten gegenüber Bedingungen der anodischen Oxydation. Infolge verschiedener Mikrostrukturen können sogar Gegenstände einer Bauserie aus dem gleichen Metall auf die   anodische    Oxydation verschieden ansprechen. Strangpressteile einer Bauserie können sich infolge von geringen Unterschieden in der thermischen Behandlung des Teiles oder des Barrens, aus welchem es geformt ist, verschieden verhalben. Diese Unterschiede in der Struktur führen zu verschiedenem Aussehen der anodisch oxydierten Strangpressteile, auch wenn die Barren, aus welchen die Strangpnessteile geformt sind, von einheitlicher Zusammensetzung waren.



   Es ist schwierig, allgemein gesagt, durch anodische Oxydation dunklere Farben auf Legierungen zu erhalten, welche auf Grund ihrer Beschaffenheit geeignet zum Strangpressen sind. So ist z. B. die Legierung, welche von der  Aluminium Association of   Americaa    die Bezeichnung  Legierung   6063 >     erhielt, eine vielverwendete Strangpresslegierung. Sie hat die folgende Zusammensetzung: Si: 0,2-0,6   O/o,    Fe: max. 0,35   o/o,    Cu: max.



     0,10e/o,    Mn: max.   0,10'0/o,    Mg:   0,45-0,9 o/o,    Cr: max.



     0,10      s/o,    Zn: max. 0,10   O/o,    Ti: max.   0,10      o;    andere Bestandteile: einzeln max. 0,05   o/o,    zusammen: max. 0,15 O/o, Rest auf   100 O/o:    Aluminium. Diese Legierung ist sehr schwierig durch   Farbanodisierung    mit schwarzen oder anderen dunklen   Überzügen    zu versehen. Eine andere Schwierigkeit besteht darin, dass das Aussehen von anodisch behandelter Legierung 6063 ausserordentlich abhängig von den Wärmebehandlungen ist, welchen die Legierung vor und während   Ides    Strangpressens unterworfen wird.

  In dieser Hinsicht wird   darauf    hingewie  sen, dass die Regelung der Erwärmungsbedingungen    ausserordenilich    schwierig ist. Sogar eine gut bekannte Wärmebehandlung wie ,die Homogenisierung kann
Schwierigkeiten hervorrufen, ada Barren gewöhnlich in
Gruppen aufeinandergeschichtet homogenisiert werden, so dass sowohl die   Auflteizgeschwindigkeit    als auch die Abkühlgeschwindigkeit ,der Barren im Inneren des Stapels wesentlich langsamer als die Aufheizgeschwindigkeiten und Abkühlgeschwindigkeiten Ider Barren auf der   Aussenseiteldes    Stapels sind, wodurch eine   unterschied-    liche innere Struktur hergestellt wird, welche wiederum zu einem verschiedenen Ansprechen auf   Idie    Farbanodisierung führt.



   Die vorliegende Erfindung stellt eine Legierung bereit, welche insbesondere zum Strangpressen   geeignet    ist und das Aufbringen von   farbanodisierten    Überzügen auf stranggepresstem Aluminium in einem Beneich vom lichten Gold bis zu dunklen Farben gestattet.

  Die Legierung gemäss vorliegender Erfindung ermöglicht eine Verminderung   endes    Einflusses auf   das    Verhalten einer Legierung im Anodisierungsprozess, welche durch Schwankungen in   Iden      thermischen    Behandlungen hervorgerufen wird.   B!ei      Ider    Farbanodisierung von stranggepressten Produkten hat die neue Legierung den Vorteil, dass die Farbe des Produktes nunmehr fast ausschliesslich   von der    Zusammensetzung des Metalles und dem Programm abhängen wird, welches zur anodischen Oxydation eingesetzt wird, wodurch sich eine strenge Kontrolle der Reproduzierbarkeit des Aussehens ergibt.



  Es können dunkel   gefärbte    und sogar schwarze anodische Oxydüberzüge auf   Strangpressteilen    erzielt werden, wobei die Fähigkeit, lichte Farben zu erzielen, er   haltenPbleibt.   



   Die erfindungsgemässe Aluminiumlegierung ist gekennzeichnet Idurch ein Gehalt an 0,2 bis 0,6   O/o    Silicium, 0,1 bis 0,6   O/o    Mangan, 0,4 bis 0,8   o/o    Magnesium und 0,15 bis 0,5   O/o    Kupfer.



   Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von Magnesium zu Silicium zwischen 1 und 2. Eine bevorzugte Legierung im Rahmen   Idieser    Erfindung ist eine Legierung, welche 0,3 bis 0,4   O/o    Silizium, 0,15 bis 0,25   o/o    Eisen, 0,15 bis 0,25   o/o    Kupfer, 0,1 bis 0,2   O/o    Mangan und 0,45 bis   0,6eo    Magnesium enthält. Alle in dieser Beschreibung   enthaltenen    Zusammensetzungen sind, wenn nicht anders vermerkt, in   Gewichts- /o    angegeben.



   Zur   Ven;viendung    wird   Idie    oben ausgewiesene Legierung im allgemeinen homogenisiert und in feine stranggepresste Form gebracht. Zur Eloxierung verfährt man in der Regel wie folgt: Die   stranggepresste    Form wird als Anode in einen wässrigen Elektrolyten eingetaucht, welcher etwa 0,1 bis 4   O/o    Schwefelsäure oder den äquivalenten Betrag Sulfationen und etwa 0,09 bis etwa 0,7 g Mol pro Liter einer organischen Sulfonsäure, welche mit Hydroxyl-, Carboxyl oder Kombinationen von Hydround Carboxylgruppen substituiert ist, gelöst enthält. Ge   signete    organische Säuren sind z. B. Sulfosalizylsäure,   Sulfophth alsäure,    Sulforesorcin und   Ligninsulfons änre.   



   Die anodische Oxydation erfolgt regelmässig unter Bedingungen,   welche,dem    Fachmann geläufig sind. Die Temperatur des Elektrolyten kann sich von nahe seinem Gefrierpunkt bis zu 38   "C    oder wesentlich darüber erstrecken, die Stromdichte kann etwa 108 bis 1076 A/m2, bezogen auf die zu anodisierende Oberfläche, betragen, und die Spannung kann 30 bis 130 Volt betragen. Die Zeit ist so zu wählen, dass   siie lausreichend    ist zur Erzeu gung der gewünschten Farbe und Dicke des Überzuges und beträgt gewöhnlich weniger als 120 Minuben.



   Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung mit ihren typischen Merkmalen werden im folgenden mehrere Beispiele angeführt.



     Strangpressstücke    wurden aus verschiedenen Legierungen, welche als   Strangpnessleguiierungen    geeignet sind und farbanodisiert werden können, hergestellt. Vor der anodischen Behandlung wurden die Legierungen zum   VergleichJdes    Unterschiedes in ihrer Ansprache auf die Farbanodisierung, verursacht durch die verschiedenen Wärmebehandlungen   einer    Legierung vor dem Strangpnessen, auf zwei verschiedene Temperaturen angelas sen, welche sich wesentlich voneinander unterscheiden.



  Die Legierungen wurden auch nach zwei verschiedenen elektrischen Programmen anodisch behandelt. Die   elek--    trischen Programme sind beide typisch für Programme, welche zur   Farbanodisierung    von Strangpressteilen verwendet werden.



   Die Wärmebehandlung -T4 ist eine wohlbekannte Aluminiumlegierungen Verwendung findet. Die -T4und anerkannte Wärmebehandlung, welche in der gesamten Aluminiumindustrie für hitzebehandlungsfähige Temperung   lerfolgtadurch      Lösungshitzebehandlung    (gewöhnlich zwischen 370 und 540   OC)    für eine Zeit, welche ausreicht,   ldie    härtenden Aluminiumkomponenten in feste Lösung zu bringen, und schnelles Abkühlen der Legierung, wonach sie bei Raumtemperatur   ausgehärtet    wird und dadurch in einen stabilen Zustand   gelangt Die      Wärmebehandlung,    welche als -T6 bezeichnet wird, ist ebenfalls eine anerkannte Temperung,

   welche in der   Aluminiumindustrie    zur   Anwendung    auf   hitzebehand-      lungsfähige    Legierungen wohlbekannt ist. Sie erfolgt durch   Lösungsglühen    seiner Legierung, wie oben beschrieben, wonach diese Legierung künstlich zu annähernd maximalen Zugeigenschaften ausgehärtet wird, wodurch eine sehr starke und stabile Legierung erhal   ten    wird. Die künstliche Aushärtung wird durch Erhitzen der Legierung auf eine relativ niedrige Temperatur erreicht, gewöhnlich zwischen 150 und 246   OC,    bis die härtenden Bestandteile sich niederschlagen, was   gewöhn-    lich 1 bis 24   Stunden,dallert.   



   Die in der Tabelle 2 als  Legierung 6063  angeführte Legierung ist ein typisches Beispiel der in der  Aluminium Association of   America -Klassiifikation    der Legierungen   ausgewiesenen    Legierung 6063. Die spezielle Legierung,   welche      verwendet    wurde, enthielt 0,36   Silicium, 0,2   O/o    Eisen, 0,005   O/o    Kupfer, 0,004   O/o    Mangan, 0,6   Olo    Magnesium, 0,0050/0 Chrom, 0,01   O/o    zink, 0,004   O/o    Titan und der Rest auf 100   O/o    im wesentlichen Aluminium mit normalen Mengen Verunreinigungen. Die anderen Legierungen der Beispiele sind die gleiche Legierung 6063 mit den ausgewiesenen Mengen an zusätzlichen Elementen.

  So ist eine Legierung, welche als  6063 plus 0,2   O/o    Mangan  bezeichnet ist, die oben angegebene Legierung 6063, welche Jedoch 0,2   O/o    Mangan anstelle von 0,004    /o    Mangan enthält.

 

   In Tabelle I sind zwei   Anodisierungsprogramme    angeführt. Das erste Anodisierungsprogramm wird in allen Fällen um Beispiel 1, das zweite Anodisierungsprogramm wird in allen Fällen im   Beispiel    2 angewendet. Die Beispiele 1 und 2 zeigen das Verhalten   wider    bezeichneten Legierungen   auf      gdie    verschiedenen Anodisierungsbehandlungen sowohl bei der -T4- als auch bei der -T6 Wärmebehandlung auf. Die angegebene Farbe bei der -T4-Wärmebehandlung beruht auf   leiner      subjektiven    Beobachtung, welche   dadurch    Vergleichen der erhaltenen   Farben mit vorher festgestzten Farbnormen erfolgte.

  Die Farben, welche auf den Gegenständen   der -T6-Wärme-    behandlung erhalten wurden, sind Vergleichswerte zu den Farben auf   sden    Gegenständen   Ider    -T4-Wärmebehandlung. So ist beispielsweise, wenn die -T4-Wärmebehandlung eine  bronzene  Farbe und die -T6-Wärmebehandlung leine   zelle    bronzene  Farbe   erzeugt,    die Farbe, welche auf dem Gegenstand der -T6-Wärmebehandlung erzeugt wurde, als heller in Hinsicht auf die Farbe, welche auf dem Gegenstand der -T4-Wärmebehandlung erzeugt wurde, angegeben.



   Die folgende Tabelle I gibt die   Bedinfgungen    der anodischen Oxydation an, welche in jedem der Beispiele 1 und 2 angewendet wurden:
Tabelle I
Beispiel 1 Beispiel 2
Schwefelsäure   (gel)    5 5
Sulfosalicylsäure   (gel)    0,45 0,45    Temperatur OC    240 240    Anfangsstromdichte    (A/mê) 260 290    Maximalspannung    65 60
Anodisierungszeit in Minuten 40 45
Gesamtstrommenge (Ah/m2) 130 205 Die Ergebnisse, welche im Beispiel 1 erhalten wurden, sind in der Tabelle II angeführt:

  :
Tabelle II Legierung -T4 Wärme- -T6 Wärmebehandlung behandlung   6063    bronzen viel heller bronzen   6063 +0,2e/o Mn    dunkelbronzen etwas heller bronzen   6063+0,40/o    Mn schwarz sehr dunkles Braun   6063+0,4t/oMn    schwarz schwarz  +0,20/0 Cu
Beispiel 1, wie oben angegeben, veranschaulicht, dass das Zusammenwirken Ider   erfindungsgemässen    Le   Legierung      undldes      Farbanodisierengsverfahrens    wesentlich dunklere farbanodisierte Überzüge schafft und dazu   Überzüge,    welche welt weniger empfindlich auf thermische   Behandlungen    sind.

  Wenn auch der Unterschied in der hergestellten Farbe zwischen den Gegenständen der   -T4-Wärmebehandlung    und den Gegenständen der   -T6-Wärmebehandlung    bei den Mangan enthaltenden Legierungen erkennbar ist, wenn man von den Legierungen, welche schwarze Überzüge erzeugen, absieht, ist der Unterschied sehr gering, wenn man berücksichtigt, dass die angewendeten Wärmebehandlungen äusserst verschieden voneinander waren und dass sie im Hinblick darauf ausgesucht wurden, die Unterschiede im Ansprechen auf die anodische Oxydation, welche sich aus der verschiedenen thermischen Behandlung ergeben, berauszustellen.



   Die Ergebnisse der anodischen Behandlung unter Bedingungen, wie sie für das Beispiel 2 angegeben wurden, ergaben anodisch oxydierte Legierungen, wie in der Tabelle III angegeben:
Tabelle III Legierung -T4 Wärme- -T6 Wärmebehandlung behandlung 6063 bronzen viel heller bronzen   6063+0,20/o Mn    dunkelbraun etwas heller dunkel braun   6063+0,40/o Mn    schwarz schwarz   6063+0,40/0 Mn    schwarz schwarz    +0,24/o    Cu
Auch Beispiel 2 veranschaulicht, dass die Verbindung der Mangan enthaltenden Strangpresslegierung mit dem Farbanodisierungsverfahren dunkler gefärbte anodisierte Strangpressprofile schaffen kann, 

   und dazu   Strangpressprofille,    welche in Hinsicht auf das Ansprechen auf die Farbanodisierung weit weniger empfindlich auf   vorhergegangene    thermische Behandlung sind. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Aluminiumlegierung, insbesondere zur Herstellung von Strangpressteilen mit farbigen anodischen Oxyd überzügen, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,2 bis 0,6 O/o Silicium, 0,1 bis 0,6 O/o Mangan, 0,4 bis 0,8 O/o Magnesium und 0,15 bis 0,5 O/o Kupfer enthält.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Mangangehalt höchstens 0,4 O/o beträgt.

   2. Legierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,3 bis 0,4 /o Silicium, 0,1 bis 0,2 o/o Mangan, 0,45 bis 0,6 O/o Magnesium, 0,15 bis 0,25 O/o Kupfer und 0,15 bis 0,25 O/o Eisen enthält.