CH496810A - Aluminiumlegierung - Google Patents

Description

  Aluminiumlegierung    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminium  legierung, die insbesondere zur Herstellung von     Alumi-          niumstrangpressteilen    mit gefärbten anodischen Oxyd  überzügen geeignet ist.  



  Es ist bekannt, durch Verfahren,     welche        gleichmäs-          sig    gefärbte Überzüge erzeugen, Aluminium mittels  anodischer Behandlung zu färben, wobei diese     über-          züge    von farblosen Überzügen unterschieden werden,       welcher    später gefärbt oder mit     Pigment        versehen    wer  den.

   Zur anodischen Färbung werden. wässrige Elek  trolyte verwendet, welche Sulfationen und eine belie  bige Säure von bestimmten aromatischen Sulfonsäuren  enthalten, die durch Hydroxyl- oder Carboxyl-Gruppen  oder Kombinationen von Hydroxyl- und     Carboxyl-          Gruppen    substituiert sind. Wird Aluminium als die     An-          ade    in einem elektrischen Stromkreis verwendet, in  welchem sich der Elektrolyt befindet, so können  gleichmässig gefärbte anodische Oxydüberzüge in Far  ben vom lichten     Gold    bis zu Grau und Schwarz gebil  det werden.

   Das Verfahren kann praktisch auf alle  Formen von Aluminium angewendet werden, wird  jedoch am meisten zur Behandlung von Blechen und  Strangpressteilen angewendet, insbesondere von Ble  chen und Strangpressteilen, welche für bauliche  Zwecke verwendet werden. Die vorliegende     Erfindung     betrifft eine Legierung, die mit solchen gleichmässig  gefärbten Überzügen versehen werden kann, und der  Begriff  farbanodisiert  oder ähnliche Begriffe bezie  hen sich auf     gleichmässig    gefärbte Überzüge.  



  Obgleich es einfach ist, im Laboratoriumsmasstabe  gefärbte anodische Oxydüberzüge herzustellen, entste  hen 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 es z. B. schwie  rig, wiederholt eine Anzahl von farbanodisierten  Strangpressteilen reproduzierbar herzustellen, welche  die gleiche Farbe, Struktur und     Glanz        besitzen,    mit an  deren Worten das gleiche Aussehen haben, so dass sie,  wenn sie nebeneinander aufgestellt werden, zueinander    passen.

   Ein     anderes    Problem ist, Farben herzustellen,  welche, auch wenn die verwendeten     Legierungen    ver  schieden     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     ge-          wöhnlich        eine    andere Zusammensetzung     als        Metalle,    die  geeignet sind zum Verwalzen, und sie zeigen ein ver-,  schiedenes Verhalten. gegenüber Bedingungen der     ano-          dischen    Oxydation. Infolge verschiedener Mikrostruk  turen können     sogar        Gegenstände        einer        Bauserie    aus dem  gleichen Metall auf die anodische Oxydation verschie  den ansprechen.

   Strangpressteile; einem Bauserie: können  sich infolge von geringen Unterschieden in: der thermi  schen Behandlung des Teiles oder des Barrens, aus wel  chem es     geformt        ist,        verschieden    verhalten.     Diese        Un-          terschiede        in    der     Struktur        führen    zu verschiedenem Aus  sehen der anodisch oxydierten Strangpressteile, auch  wenn die Barren, aus welchen die Strangpressteile ge  formt     sind,    von     einheitlicher        Zusammensetzung    waren.  



  Es ist im allgemeinen schwierig, durch anodische  Oxydation     dunklere:    Farben     auf        Legierungen    zu erhal  ten, welche     aufgrund        ihrer        Beschaffenheit        geeignet    zum  Strangpressen sind. So ist z. B. die Legierung, welche  von der  Aluminium Association of America  die     Re-          zeichnung         Legierung    6063      erhielt,        eine    vielverwendete  Strangpresslegierung.

   Sie hat gemäss Register der      Alu-          minium        Association ,        Ausgabe    1.     August        1964,        die    fol  gende     Zusammensetzung:

       0,20-0,6     0/9        Si,    0-0,35     0/0    Fe, 0-0,10     0/0        Cu,     0-0,10     0/o        Mn,        0,45-0,9        0/o    Mg,     0-0,10        0/o        Cr,     0-0,10     0/o    Zn, 0-0,10     0/0        Ti    und höchstens 0,15     0/o    an  dere Bestandteile, deren Einzelmengen je 0,05     0/o    nicht  übersteigen.

   Der Rest ist     Aluminium.    Diese Legierung  ist sehr     schwierig    durch     Farbanodisierung    mit grauen,  schwarzen oder anderen dunklen Überzügen zu verse  hen. Eine andere Schwierigkeit besteht darin, dass das      Aussehen von anodisch behandelter Legierung 6063  ausserordentlich     abhängig    von den Wärmebehandlun  gen ist, welchen die Legierung vor und während des  Strangpressens unterworfen wird. In dieser Hinsicht  wird darauf     hingewiesen,    dass die Kontrolle .der Wär  mebedingungen     ausserordentlich    schwierig ist.

   Sogar  eine     bekannte    Wärmebehandlung wie .die Homogenisie  rung kann     Schwierigkeiten        hervorrufen,        .da        Barren    ge  wöhnlich in Gruppen aufeinandergeschichtet homoge  nisiert werden, so dass sowohl die     Aufheizgeschwindig-          keit    als auch die Abkühlgeschwindigkeit der Barren im  Inneren des Stapels wesentlich langsamer     als    die     Auf-          heizgeschwindigkeiten    und Abkühlgeschwindigkeiten  der Barren auf der Aussenseite des Stapels     sind,

       wodurch eine     unterschiedliche    innere Struktur herge  stellt wird, welche wiederum zu     einem    verschiedenen  Ansprechen auf die Farbanodisierung führt.  



  Die     vorliegende    Erfindung stellt eine Legierung be  reit, welche zum Strangpressen geeignet ist und das  Aufbringen von farbanodisierten Überzügen auf     strang-          gepresstem    Aluminium in einem Bereich vom lichten  Gold bis zu dunklen Farben     gestattet.     



       Die        erfindungsgemässe        Legierung,    die     stets    0,2     bis     0,6 0/o Silicium. und 0,4 bis 0,8 0/o Magnesium enthält,  ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner 0,1 bis  0,6 0/o Mangan enthält und praktisch frei von Kupfer  Ist.  



  Alle in dieser Beschreibung und den folgenden An  sprüchen enthaltenen Zusammensetzungen sind, wenn  nichts anderes vermerkt, in Gewichts-% angegeben.  



  Die oben ausgewiesene     Legierung    wird bei der  Verwendung wie üblich homogenisiert und in eine  strangepresste Form gebracht. Die stranggepresste  Form wird als Anode in einen     wässrigen        Elektrolyten     eingetaucht, welcher etwa 0,1 0/o bis 4 0/o Schwefelsäure  oder den äquivalenten Betrag Sulfationen und etwa  0,09 bis etwa 0,7 g pro Liter einer organischen     Sulfon-          säure,    welche mit Hydroxyl-, Carboxyl- oder Kombina  tionen von Hydroxyl- und Carboxylgruppen substitu  iert ist, gelöst enthält. Geeignete organische Säuren  sind z. B.

   Sulfosalizylsäure, Sulfophthalsäure,     Sulfore-          sorcin    und Ligninsulfonsäure, wobei die Erfindung nicht  auf die Verwendung dieser genannten Säuren be  schränkt ist.  



  Die anodische Oxydation erfolgt bei Bedingungen,  welche dem Fachmann bekannt sind. Die Temperatur  des Elektrolyten kann sich von nahe seinem Gefrier  punktbis zu 38  C oder auch noch darüber erstrecken,  die     Stromdichte    kann etwa 108 bis 1076 Alm?, bezo  gen auf die zu anodisierende Oberfläche und die Span  nung 30 bis 130     Volt    betragen. Die Zeit ist so zu wäh  len., dass sie zur Erzeugung der gewünschten Farbe  und Dicke des Überzuges ausreichend ist und beträgt  gewöhnlich weniger als 120 Minuten.  



  Zur Erläuterung der vorliegenden     Erfindung    wer  den im folgenden mehrere Beispiele angeführt.    Beispiele 1 und 2    Strangpresstücke wurden aus verschiedenen Legie  rungen, welche als Strangpresslegierungen geeignet sind  und farbanodisiert werden können, hergestellt. Vor der  anodischen Behandlung wurden. .die Legierungen zum  Vergleich des Unterschiedes in ihrer Ansprache auf die  Farbanodisierung, verursacht durch die verschiedenen  Wärmebehandlungen einer Legierung vordem Strang  pressen, auf zwei verschiedene Temperaturen angelas-    sen, welche sich wesentlich voneinander unterschieden.  Die     Legierungen    wurden auch nach zwei verschiedenen  elektrischen Proberammen anodisch behandelt.

   Die  elektrischen Programme sind beide typisch für Pro  gramme, welche zur Farbanodisierung von     Strangpressr-          teilen    verwendet werden.  



  Die Wärmebehandlung -T4  ist eine wohlgekannte  und     anerkannte        Wärmebehandlung,    welche in der ge  samten Aluminiumindustrie für hitzebehandlungsfähige  Aluminiumlegierungen Verwendung findet. Die     Tem-          perung    -T4- erfolgt durch Lösungshitzebehandlung  (gewöhnlich zwischen 370  und 540  C für eine Zeit,  welche ausreicht, die härtenden     Aluminiumkomponen-          ten    in feste Lösung zu     bringen)    und. schnelles Abküh  len der Legierung, wonach sie bei Raumtemperatur  ausgehärtet     wird    und dadurch in einen stabilen     Zu-          stand    gelangt.

       Die    Wärmebehandlung, welche     als.      -T6  bezeichnet     wind,    ist     ebenfalls    eine anerkannte  Temperung, welche in der Aluminiumindustrie zur An  wendung auf hitzbehandlungsfähige Legierungen be  kannt ist. Sie     erfolgt        durch        Lösungsglühen.        einer    Legie  rung, wie oben beschrieben, wonach diese Legierung  künstlich zu annähernd maximalen Zugeigenschaften  ausgehärtet wird, wodurch     eine    sehr starke und stabile  Legierung erhalten wird.

   Die     künstliche        Aushärtung     wird durch Erhitzen der Legierung auf eine relativ  niedrige Temperaturerreicht, gewöhnlich zwischen 150  und 246  C, bis,die härtenden. Bestandteile sich nieder  schlagen, was gewöhnlich 1 bis 24 Stunden dauert. Die  in :der Tabelle 2 als Legierung  6063  angeführte       Legierung    ist     ein        typisches    Beispiel der in der     Alu-          minium    Association of America-Klassifikation der  Legierungen ausgewiesenen     Legierung    6063.

   Die spe  zielle     Verbindung,    welche verwendet wurde, enthielt  0,36 0/o Silizium, 0,2 0/o Eisen, 0,005 0/o Kupfer,  0,004 0/o Mangan, 0,06 0/o Magnesium, 0,005 0/o Chrom  0,010/o Zink, 0,004     0/o    Titan und der Rest auf 100 0/0  im wesentlichen Aluminium mit normalen Mengen  Verunreinigungen. Die     anderen    Legierungen der Bei  spiele sind die gleiche Legierung 6063 mit dien :ausge  wiesenen Mengen an zusätzlichen Elementen.

   So ist  eine     Legierung,    welche als  6063  plus     0,21/o    Man  gan  bezeichnet ist, die oben angegebene Legierung  6063, welcher man jedoch soviel     Mangan    zugegeben  hatte, dass sie     0,20/o    anstelle von     0,0040/o    Mangan       enthält.     



  In Tabelle 1 sind zwei Anodisierungsprogramme  angeführt. Das erste     Anodisierungsprogramm    wird in  allen Fällen     im    Beispiel 1,     das        zweifle        Anodisierungspro-          U        cr          amm    wird in allen Fällen im Beispiel 2 angewendet.  Die Beispiele 1 und 2 zeigen das Verhalten der be  zeichneten Legierungen auf die verschiedenen     Anodi-          sierungsbehandlungen        ,sowohl    bei der Wärmebehand  lung -T4- als auch -T6 auf.

   Die angegebene Farbe bei  der Wärmebehandlung -T4 beruht auf einer subjekti  ven Beobachtung, welche durch Vergleichen der erhal  tenen Farben mit vorher festgesetzten     Farbnormen    er  folgte. Die Farben, welche auf den Gegenständen der  Wärmebehandlung -T6 erhalten wurden, sind Ver  gleichswerte zu den Farben auf den Gegenständen der  Wärmebehandlung -T4. So ist beispielsweise, wenn die  Wärmebehandlung -T4 eine  bronzene  Farbe und die  Wärmebehandlung -T6 eine  helle bronzene  Farbe  erzeugt, die Farbe, welche auf dem Gegenstand: der.  Wärmebehandlung -T6     erzeugt    wurde, als heller bezüg  lich der Farbe, welche .auf dem     Gegenstand    der Wär  mebehandlung -T4     erzeugt    wurde, angegeben.

             Die    folgende Tabelle 1 gibt die Bedingungen der  anodischen Oxydation an, welche in jedem der Beispielen  1     und!    2 angewendet wurden:  
EMI0003.0002     
  
    <I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb>  Beispiel <SEP> l <SEP> Beispiel <SEP> 2
<tb>  Schwefelsäure <SEP> (g/1) <SEP> 5 <SEP> 5
<tb>  Sulfosalicylsäure <SEP> (g/1) <SEP> 0,45 <SEP> 0,45
<tb>  Temperatur <SEP>   <SEP> C <SEP> 24  <SEP> 24 
<tb>  Anfangsstromdichte <SEP> A/m2 <SEP> 258 <SEP> 291
<tb>  Maximalspannung <SEP> 65 <SEP> 60
<tb>  Anodisierungszeit <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> 40 <SEP> 45
<tb>  Gesamtstrommenge <SEP> Ah/m2 <SEP> 129 <SEP> 204       Die Ergebnisse, welche im Beispiel 1 erhalten wur  den, sind in der Tabelle 2 angeführt:

    
EMI0003.0003     
  
    <I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb>  Legierung <SEP> Wärme- <SEP> Wärme  behandlung <SEP> -T4 <SEP> behandlung <SEP> -T6
<tb>  6063 <SEP> bronzen <SEP> viel <SEP> heller
<tb>  bronzen
<tb>  6063 <SEP> + <SEP> 0,2 <SEP> 0/0 <SEP> Mn <SEP> dunkelbronzen <SEP> etwas <SEP> heller
<tb>  bronzen
<tb>  6063 <SEP> + <SEP> 0,4 <SEP> 0/o <SEP> Mn <SEP> schwarz <SEP> sehr <SEP> dunkles
<tb>  Braun       Beispiel 1, wie oben angegeben, veranschaulicht,  dass das     Zusammenwirken    der     erfindungsgemässen     Legierung und: des Farbanodisierungsverfahrens  wesentlich dunklere farbanodisierte Überzüge schafft  und dazu     überzöge,    welche weit weniger empfindlich  auf     thermische    Behandlungen sind.

   Wenn auch der       Unterschied    in der     hergestellten    Farbe zwischen den  Gegenständen der Wärmebehandlung -T4 und den Ge  genständen der Wärmebehandlung -T6 bei den Man  gan     enthaltenden    Legierungen erkennbar ist, wenn man  von den Legierungen, welche schwarze überzöge erzeu  gen, absieht, ist der Unterschied sehr gering, wenn.

   man  berücksichtigt, dass die .angewendeten Wärmebehand-    lungen äusserst verschieden voneinander waren und       dass    sie im     Hinblick        darauf    ausgesucht     wurden,    die  Unterschiede im Ansprechen auf die anodische     Oxyda-          tioon,    welche sich aus der verschiedenen thermischen       Behandlung    ergeben, herauszustellen.  



  Die Ergebnisse der anodischen Behandlung unter       Bedingungen,    wie sie für das Beispiel 2     angegeben     wurden, ergaben; anodisch oxydierte Legierungen, wie  in der Tabelle 3     angegeben:     
EMI0003.0021     
  
    <I>Tabelle <SEP> 3</I>
<tb>  Legierung <SEP> Wärme- <SEP> Wärme  behandlung <SEP> -T4 <SEP> behandlung <SEP> -T6
<tb>  6063 <SEP> bronzen <SEP> viel <SEP> heller
<tb>  bronzen
<tb>  6063 <SEP> + <SEP> 0,2 <SEP> 0/o <SEP> Mn <SEP> dunkelbraun <SEP> etwas <SEP> heller
<tb>  dunkelbraun
<tb>  6063 <SEP> + <SEP> 0,4 <SEP> 0/o <SEP> Mn <SEP> schwarz <SEP> schwarz       Auch Beispiel 2 veranschaulicht,

   dass die Mangan  enthaltende erfindungsgemässe Strangpresslegierung im  Farbanodisierungsverfahren dunkler gefärbte     anodi-          sierte    Strangpressprofile ergibt und dazu     Strangpress-          profile,    welche in Hinsicht auf das Ansprechen auf die  Farbanodisierung weit weniger empfindlich auf vorher  gegangene thermische Behandlung     sind.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Aluminiumlegierung, insbesondere zur Herstellung von Strangpressteilen mit gleichmässigen, farbigen ano- dischen Oxydüberzügen, mit 0,2 bis 0,6% Silicium und 0,4 bis 0,8 0/o Magnesium, dadurch gekennzeich net, dass sie ferner 0,1 bis 0,6 0/o Mangan enthält und praktisch frei von Kupfer ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Legierung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sie aus 0,36 0/o Silicium, 0,2 0/o Eisen, 0,6 0/0 Magnesium, 0,010/o Zink und 0,2 0/0 Mangan, Rest praktisch reines, durch Cu, Cr und Ti in Mengen von höchstens je 0,005 0/o verunreinigtes Alu minium besteht. 2.

   Legierung nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass sie aus 0,36 0/0 Silicium, 0,2 0/0 Eisen, 0;6 0/0 Magnesium, 0,010/o Zink und 0,4 0/0 Mangan, Rest praktisch reines, durch Cu, Cr und Ti in Mengen von höchstens 0,005 0/o verunreinigtes Alumi- ndium, besteht.