EP0488944A1 - Verfahren zum Anodisieren von ALSi-Legierungen - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
Definitions
- the invention relates to a method for producing an anodic oxide layer on an object consisting at least in a surface layer of a eutectic or hypereutectic AlSi alloy.
- Eutectic and hypereutectic AlSi alloys are also used to manufacture wear-resistant objects. Due to the high Si content on the alloy side, they contribute to increasing wear resistance. Highly Si-containing aluminum alloys can hardly be anodized, however, so that simultaneous corrosion protection in the form of a compact anodic oxide layer is not possible.
- the inventors have set themselves the goal of providing a method with which objects made of high-Si-containing aluminum alloys can be anodized.
- the particle size of the Si or Si-containing crystals in the surface layer of the object is brought to a size of about 5 ⁇ m by melting or melting before the anodic oxidation.
- the size of the Si precipitates in high Si-containing aluminum alloys which is usually on the order of 10 ⁇ m or more, makes it impossible to form a compact anodic oxide layer.
- the reason for this is that the crystals, which conduct electricity well, conduct it directly from the anode to the cathode in the anodizing bath and thus cause a short-circuit current, thereby preventing the formation of a compact anodic oxide layer.
- the particle reduction carried out according to the invention before the anodic oxidation now enables aluminum alloys with a high silicon content to be provided with a compact anodic oxide layer. This improves the corrosion behavior on the one hand and on the other hand increases the wear resistance by incorporating the Si-containing particles in the oxide layer.
- Si is introduced into the surface layer simultaneously with the melting or melting.
- the Si content of the surface layer is preferably at least 13% by weight of silicon.
- the particle size of the Si- or Si-containing crystals is expediently a maximum of 5 ⁇ m, in particular a maximum of 3 ⁇ m.
- the surface layer is preferably melted or melted using high-energy radiation, in particular by laser radiation.
- the laser radiation is expediently brought about by a CO2 laser.
- the high-energy radiation can also be electron radiation.
- An object made of an AlSi7 cast alloy was melted on the surface by a CO2 laser, at the same time aluminum-silicon powder was introduced into the melting zone, which bonded to the substrate.
- the laser beam was focused on the surface with a power of 1500 watts at 1 mm diameter and passed over the object at a speed of 2 meters per minute. This process was repeated 3 to 4 times, a 0.7 mm thick layer of aluminum with 13% by weight of silicon being built up. Then about 0.1 mm was mechanically turned off the porous surface and then the object was degreased and anodized in a sulfuric acid electrolyte with 200 g H2SO4 / liter at 20 C and 1.5 A / dm2 for 40 minutes. After the compression process in boiling water, the object had an oxide layer thickness of 12 ⁇ m.
- Example 2 The procedure was as in Example 1, but a composition of the aluminum / silicon powder was chosen such that the layer contained 25% by weight of silicon. Mechanical preparation, anodic oxidation and compression were carried out as in Example 1. The oxide layer thickness was 19 ⁇ m.
- Example 1 The procedure was again as in Examples 1 and 2, but the surface of the article was subjected to a heat treatment with the CO2 laser after the coating process. The object was then mechanically turned off, degreased and anodized as in Example 1.
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Abstract
Oberflächen von Gegenständen aus eutektischen oder hypereutektischen AlSi-Legierungen lassen sich anodisch kaum oxidieren, weil die Oberflächenschicht Si- oder Si-haltige und damit elektrisch leitfähige Kristalle in der Grössenordnung von 10 µm enthalten. Die Kristalle leiten den elektrischen Strom direkt von der Anode zur Kathode und führen somit einen Kurzschlussstrom herbei, wodurch der Aufbau einer kompakten anodischen Oxidschicht verhindert wird. Der Aufbau einer kompakten anodischen Oxidschicht bei hoch Si-haltigen Aluminiumlegierungen wird dadurch ermöglicht, dass vor der anodischen Oxidation die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle in der Oberflächenschicht des Gegenstandes durch Auf- oder Anschmelzen auf eine Grösse von etwa 5 µm gebracht wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer anodischen Oxidschicht auf einem zumindest in einer Oberflächenschicht aus einer eutektischen oder hypereutektischen AlSi-Legierung bestehenden Gegenstand.
- Zur Erhöhung der Korrosionsstabilität und der Verschleissfestigkeit von Gegenständen aus Aluminiumwerkstoffen ist allgemein bekannt, die Oberfläche mit einer anodischen Oxidschicht zu versehen.
- Zur Herstellung verschleissfester Gegenstände werden auch eutektische und hypereutektische AlSi-Legierungen eingesetzt, die in Folge des hohen Si-Gehaltes legierungsseitig zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit beitragen. Hoch Si-haltige Aluminiumlegierungen lassen sich indessen kaum anodisieren, so dass ein gleichzeitiger Korrosionsschutz in Form einer kompakten anodischen Oxidschicht nicht möglich ist.
- Angesichts dieser Gegebenheiten haben sich die Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem Gegenstände aus hoch Si-haltigen Aluminiumlegierungen anodisiert werden können.
- Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass vor der anodischen Oxidation die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle in der Oberflächenschicht des Gegenstandes durch Auf- oder Anschmelzen auf eine Grösse von etwa 5 µm gebracht wird.
- Die üblicherweise in der Grössenordnung von 10 µm oder mehr liegende Grösse der Si-Ausscheidungen in hoch Si-haltigen Aluminiumlegierungen verunmöglichen die Ausbildung einer kompakten anodischen Oxidschicht. Der Grund hierfür liegt darin, dass die den elektrischen Strom gut leitenden Kristalle diesen im Anodisierbad direkt von der Anode zur Kathode leiten und somit einen Kurzschlussstrom herbeiführen, wodurch der Aufbau einer kompakten anodischen Oxidschicht verhindert wird.
- Die erfindungsgemäss vor der anodischen Oxidation durchgeführte Partikelverkleinerung ermöglicht es nun, auch hoch Silizium-haltige Aluminiumlegierungen mit einer kompakten anodischen Oxidschicht zu versehen. Dadurch wird einerseits das Korrosionsverhalten verbessert und andererseits durch den Einbau der Si-haltigen Partikel in die Oxidschicht die Verschleissfestigkeit zusätzlich erhöht.
- Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird gleichzeitig mit dem Auf- oder Anschmelzen Si in die Oberflächenschicht eingebracht. Der Si-Gehalt der Oberflächenschicht beträgt bevorzugt mindestens 13 Gew.-% Silizium.
- Zweckmässigerweise beträgt die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle maximal 5 µm, insbesondere maximal 3 µm.
- Das Auf- oder Anschmelzen der Oberflächenschicht erfolgt bevorzugt mit energiereicher Strahlung, insbesondere durch Laserstrahlung. Zweckmässigerweise wird hierbei die Laserstrahlung durch einen CO₂-Laser herbeigeführt. Die energiereiche Strahlung kann aber auch eine Elektronenstrahlung sein.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand von 3 Beispielen näher erläutert.
- Ein Gegenstand aus einer AlSi7-Gusslegierung wurde an der Oberfläche von einem CO₂-Laser aufgeschmolzen, wobei gleichzeitig Aluminium-Silizium Pulver in die Schmelzzone eingeleitet wurde, das sich mit dem Substrat verband. Der Laserstrahl wurde mit einer Leistung von 1500 Watt bei 1 mm Durchmesser auf die Oberfläche fokussiert und mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern pro Minute über den Gegenstand geführt. Dieser Vorgang wurde 3 bis 4 Mal wiederholt, wobei sich eine 0.7 mm dicke Schicht aus Aluminium mit 13 Gew.% Silizium aufbaute.
Danach wurden von der porösen Oberfläche ca. 0.1 mm mechanisch abgedreht und anschliessend wurde der Gegenstand entfettet und in einem Schwefelsäureelektrolyten mit 200 g H₂SO₄/Liter bei 20 C und 1.5 A/dm² während 40 Minuten anodisiert. Nach dem Verdichtungsprozess in kochendem Wasser wies der Gegenstand eine Oxidschichtdicke von 12 µm auf. - Es wurde wie in Beispiel 1 vorgegangen, jedoch wurde eine Zusammensetzung des Aluminium/Siliziumpulvers derart gewählt, dass die Schicht 25 Gew.% Silizium enthielt. Mechanische Vorbereitung, anodische Oxidation und Verdichtung wurden wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die Oxidschichtdicke betrug 19 µm.
- Es wurde wiederum wie in den Beispielen 1 und 2 vorgegangen, jedoch wurde die Oberfläche des Gegenstandes nach dem Beschichtungsprozess einer Wärmebehandlung mit dem CO₂-Laser unterzogen. Anschliessend wurde der Gegenstand wiederum wie im Beispiel 1 mechanisch abgedreht, entfettet und anodisiert.
- An den Gegenständen nach allen drei Beispielen konnten flächendeckende anodisch erzeugte Oxidschichten festgestellt werden, die die gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften aufweisen.
Claims (9)
- Verfahren zur Herstellung einer anodischen Oxidschicht auf einem zumindest in einer Oberflächenschicht aus einer eutektischen oder hypereutektischen AlSi-Legierung bestehenden Gegenstand,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor der anodischen Oxidation die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle in der Oberflächenschicht des Gegenstandes durch Auf- oder Anschmelzen auf eine Grösse von etwa 5 µm gebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Auf- oder Anschmelzen Si in die Oberflächenschicht eingebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Si-Gehalt der Oberflächenschicht auf mindestens 13 Gew.-% Si eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle maximal 5 µm beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrösse der Si- oder Si-haltigen Kristalle maximal 3 µm beträgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf- oder Anschmelzen der Oberflächenschicht mit energiereicher Strahlung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die energiereiche Strahlung Laserstrahlung ist.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung durch einen CO₂-Laser herbeigeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die energiereiche Strahlung eine Elektronenstrahlung ist.
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| CH (1) | CH682327A5 (de) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CH682327A5 (de) | 1993-08-31 |
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