Aluminiumprodukt aus einer Ag enthaltenden Al-Mg-Si-Legierung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Aluminiumprodukt aus speziellen Aluminiumlegierungen, welches zu einem Gussbarren, einem Blech oder einem Strangpressteil verarbeitet wird, wobei aus diesen vorgenannten Halbzeugen Bauteile hergestellt werden, die als Zierteile für die Kraftfahrzeuginnen- oder die Kraftfahrzeugaußenausstattung sowie als Zierteile für Haushalts- oder Elektrogeräte Verwendung finden. Derartige Zierteile werden in der Regel einer Glänzbehandlung auf chemischem oder elektrolytischem Wege unterworfen und bei Bedarf eingefärbt. Werden mehrere Zierteile, beispielsweise an einem Kraftfahrzeug vorgesehen, insbesondere bei einer benachbarten Anordnung der Zierteile im Kraftfahrzeug ist es wünschenswert, dass diese Zierteile ein gleiches Aussehen hinsichtlich Glanzgrad und Farbwert aufweisen. Ein Zierteil durchläuft von der Herstellung der entsprechenden Aluminiumlegierung bis zum Einsatz im Kraftfahrzeug einen langen Herstellungsweg. Selbst bei gleichen Herstellungsbedingungen können geringe Einflüsse zu einem merklich unterschiedlichen Aussehen des Zierteils führen. Bei der chemischen und elektrolytischen Behandlung solcher Bauteile, die als Zierteile in ein und dem gleichen Kraftfahrzeug eingesetzt werden sollen, werden diese vorzugsweise in einem Baddurchlauf verarbeitet. Einen weiteren Einfluss auf das Aussehen des Zierteils hat die eingesetzte Aluminiumlegierung. Selbstverständlich werden für die gleichen Zierteile Aluminiumlegierungen gleicher Zusammensetzung verwendet. Derartige Aluminium-Glänzlegierungen werden im Stranggussverfahren hergestellt, wobei ein Aluminiumbasiswerkstoff hoher Reinheit geschmolzen wird und die entsprechenden gewünschten Legierungsbestandteile zulegiert werden. Auch wenn dafür gesorgt wird, dass diese Legierungsbestandteile nur in sehr engen Grenzen variieren dürfen, unterscheiden sich doch die gegossenen Barren, die aus zwei unterschiedlichen Stranggussöfen stammen. Um sicherzustellen, dass Aluminiumprodukte wunschgemäß aus einem Aluminiummaterial gleicher Zusammensetzung, insbesondere aus der gleichen Charge eines Stranggussprozesses hergestellt werden, ist einerseits eine umfassende Dokumentation notwendig und bei Zweifeln eine umfassende Analyse der Zusammensetzung. Wünschenswert wäre eine einfachere Identifikation, die in jeder Phase der Herstellung des Zierteils am jeweiligen Aluminiumprodukt vorgenommen werden kann, d.h. sowohl am Halbzeug (Gussbarren, Blech, Strangpressteil) als auch am mechanisch oder chemisch behandelten Bauteil, wie auch am bereits verwendeten und eingesetzten Zierteil.

[0002] Neben einer umfassenden spektrometrischen Analyse der Gesamtzusammensetzung der Aluminiumlegierung ist aus der EP 0 861 910 B1 ein Verfahren zum Erkennen unterschiedlicher Aluminiumlegierungen bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Legierungen chemische behandelt und auf Grund der unterschiedlichen Färbung getrennt. Ein solches Identifikationverfahren ist nur sehr grob und kann nur bei Aluminiumlegierungen mit sehr unterschiedlichen Legierungsbestandteilen eingesetzt werden.

[0003] Aus den Dokumenten DE 199 38 995 A 1 und EP 1 029 937 A 1 sind Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen für Aluminiumbleche bekannt. Diese Aluminiumlegierungen können u.a. einen Gewichtsanteil Silber enthalten. Dieser Silberanteil soll einen wirkungsvollen Beitrag zur Aushärtung liefern und wird daher in Größenordnungen von 0,1 bzw. 0,2 Gew% gewählt, wenn ausschließlich Silber als Zusatz für die Warmaushärtung zugesetzt wird. Bei Aluminiumglänzlegierungen werden die Anteile an Fremdmetall jedoch möglichst niedrig gehalten, ausschließlich Gewichtsanteile an Magnesium und Silicium für eine ausreichende Festigkeit werden einer solchen Glänzlegierung zulegiert. Weitere Legierungsgehalte werden möglichst gering gehalten, um den Glänzeffekt nicht unnötig zu reduzieren.

[0004] Ein merklicher Anteil an Silber, der die mechanischen Eigenschaften des Glänzwerkstoffes beeinflussen würde, ist daher unerwünscht.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und preiswerte Möglichkeit zur Identifikation von Aluminiumprodukten aus Aluminiumglänzlegierungen zur Verfügung zu stellen.

[0006] Die Aufgabe dieser Erfindung wird mit einem Aluminiumprodukt der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch den Zusatz von geringen Spuren an Silber, die jedoch noch nachweisbar sein müssen, lässt sich eine entsprechende Aluminiumlegierung identifizieren. Die derzeitige Nachweisgrenze bei modernen Spektrometern liegt bei 0,00005 Gew% Silber. Um ein sicheres Ergebnis zu liefern, sollte der Zusatz an Silber höher liegen. Als untere Grenze hat sich ein Anteil von 0,0005 Gew% als noch praktikabel erwiesen. Als Obergrenze für den Zusatz an Silber zur Identifikation werden 0.005 Gew% angegeben. Ein höherer Zusatz an Silber ist aus zwei Gründen nicht sinnvoll. Zum einen steigen die Kosten der entstehenden Aluminiumlegierung unnötig und des weiteren hat ein höherer Anteil an Silber Einfluss auf die Eigenschaften der Aluminiumlegierung.

[0007] Zur Herstellung eines solchen Aluminiumwerkstoffes wird ein Aluminiumbasiswerkstoff mit mehr als 99,8 Gew% Aluminium in einem Schmelzofen bei ca. 660- 750 °C geschmolzen. Vorzugsweise werden Aluminiumbasiswerkstoffe mit mehr als 99,85 Gew% bzw. 99,9 Gew% eingesetzt. Der Schmelze werden die gewünschten Legierungsbestandteile in dem Schmelzofen oder nach Überführung in einem Gußofen zulegiert. Dies sind:

0.3 bis 2,0 Gew% Magnesium,

0.03 bis 0.65 Gew% Silicium,

maximal 0.15 Gew% Kupfer,

maximal 0.08 Gew% Eisen

0.0005 bis 0.005 Gew% Silber

und der Rest Aluminium. Eine solche Schmelze sollte nicht mehr als 0.01 Gew% von einzelnen unvermeidbaren Verunreinigungen enthalten, insgesamt maximal 0.15 Gew% an unvermeidbarern Verunreinigungen. Die Legierungsbestandteile werden dabei in Form von Vorlegierungen oder vorzugsweise in Form von reinen Metallen zugesetzt. Zur Vermeidung von Grobkornbildungen kann auch ein Kornfeinerungsmittel, wie beispielsweise eine Aluminium-Titanborid-Vorlegierung, zugesetzt werden. Die Legierung wird dann bei ca. 720 °C im Strangguss gegossen. Die entstehenden Stranggussbarren werden 4 Stunden bei 450 bis 580 °C homogenisiert, um die MgSi-Kornseigerungen auszugleichen.

[0008] Die entstehenden Gussbarren können des Weiteren folgende Bestandteile aufweisen, nämlich maximal 0.03 Gew% Mangan, maximal 0,05 Gew% Zink und maximal 0,02 Gew% Titan. Diese Bestandteile können bereits im Aluminiumbasiswerkstoff enthalten sein oder Bestandteil einer Vorlegierung sein.

[0009] Es ist nicht zu erwarten, dass beim Einsatz von Schrottrücklaufen beispielsweise für den Aluminiumbasiswerkstoff bereits ein merklicher nachweisbarer Anteil an Silber in die Ausgangsschmelze gelangt. Im Schmelzofen wird nur soviel Aluminiumschrott eingesetzt, dass sichergestellt ist, dass ein Basiswerkstoff mit mindestens 99,8 Gew% Aluminium enthalten ist. Dies wird durch mehrere Probennahmen und Analysen kontrolliert. Eine als Aluminiumschrott deklarierte Aluminium-Glänzlegierung kann zwar für die Herstellung einer neuen Glänzlegierung herangezogen werden, wird im Schmelzofen jedoch mit soviel Frischmetall versetzt, dass die im Aluminiumschrott vorhandenen Legierungselemente einzeln weniger als 0,01 Gew% und insgesamt weniger als 0,15 Gew% ausmachen. In diesen Fällen sind geringe Silberanteile aus den Schrotten nicht mehr nachweisbar. Querverunreinigungen aus Schrottrücklaufen sind also ausgeschlossen

[0010] Von den hergestellten Gussbarren einer Charge wird je eine Probe spektrometisch analysiert, um die Gesamtzusammensetzung zu erhalten und den Silberanteil festzustellen. Dieser Silberanteil lässt sich in den nachfolgenden Verarbeitungsschritten jederzeit nachweisen, d.h. am umgeformten Produkt, was beispielsweise ein Strangpressteil oder ein warmgewalztes und/oder kaltgewalztes Blech sein kann. Einer solchen Umformung folgt neben der mechanischen Bearbeitung insbesondere eine chemische und elektrolytische Behandlung des Bauteils zu einer Zierleiste, Zierblende oder einem geformten Zierteil. Eine solche chemische und elekrolytische Behandlung schließt ein Polieren, Glänzen, Eloxieren, evtl. ein Einfärben und ein abschließendes Verdichten der Bauteile ein. Bei jedem der vorgenannten Verfahrensschritte ist es möglich, das Bauteil einer bestimmten Ausgangscharge des Stranggusses zuzuordnen. In gleicher Weise ist dies zu einem wesentlich späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei einer Reklamation des Kunden, möglich.

[0011] Untersuchungen solcher Aluminiumprodukte aus Aluminiumglänzlegierungen mit einem geringen Silberanteil haben keinen negativen Einfluss auf die mechanischen und chemischen Eigenschaften. Bei der Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit im Abtragstest und Salzsprühtest ergaben sich gleich gute Werte. Auch die Glanzwerte nach dem Polieren, elektrolytischen oder chemischen Glänzen oder nach dem Eloxieren waren gleich gut oder geringfügig besser. Bei der Untersuchung der Farbbeständigkeit ergab sich eine leichte Verschiebung der Farbwerte (im Lab-System gemessen: im b-Wert um 0,5 kleiner). Damit erscheinen die Bauteile mit einem geringfügigen Silberzusatz kälter bzw. glänzender.

[0012] Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Als Aluminiumbasiswerkstoff wurde Reinaluminium mit mindestens 99,85 Gew% Aluminium eingesetzt. Der Aluminiumschmelze wurden Magnesium, Silicium, Kupfer und Silber als Reinmetall zugesetzt. Des Weiteren wurde in den Stranggussofen Titanborid in Form einer AlTi 5% B 1%-Vorlegierung der Schmelze als Kornfeinerungsmittel zugesetzt. Die entstehenden Gussbarren hatten folgende Zusammensetzung:

Silicium 0,40 Gew%

Eisen 0,072 Gew%

Kupfer 0,07 Gew%

Magnesium 0,57 Gew%

Titan 0,007 Gew%

Bor 0,0002 Gew%

Natrium 0,0002 Gew%

Kalzium 0,0001 Gew%

Nickel 0,002 Gew%

Vanadium 0,003 Gew%

Phosphor 0,0002 Gew%

Zinn 0,0004 Gew%

Gallium 0,01 Gew%

Silber 0,0010 Gew%.

[0013] Die Legierungselemente Silicium, Eisen, Kupfer und Magnesium liegen im gewünschten Konzentrationsbereich. Aufgrund des Zulegierens in Form reiner Metalle konnte Mangan und Zink nicht nachgewiesen werden. Der Gehalt an Titan, bewirkt durch den Zusatz des Kornfeinerungsmittels, hält sich ebenfalls in den gewünschten Grenzen. Sonstige Verunreinigungen, nämlich Bor, Natrium, Kalzium, Nickel und Vanadium übersteigen einzeln nicht einen Gehalt von 0,02 Gew% und insgesamt ist der Anteil an Verunreinigungen kleiner als 0,15 Gew%.

[0014] Bei einem weiteren Stranggussversuch, ausgehend von der Schmelze des gleichen Aluminiumbasiswerkstoffes, nämlich Aluminium 99,85 werden in einem weiteren Stranggussofen wieder mittels Reinmetall die Legierungsbestandteile zulegiert sowie Silber zugesetzt. Die entstehenden Gussbarren zeigten die folgende Zusammensetzung:

Silicium 0,40 Gew%

Eisen 0,080 Gew%

Kupfer 0,07 Gew%

Magnesium 0,57 Gew%

Titan 0,0075 Gew%

Bor 0,0002 Gew%

Natrium 0,0002 Gew%

Kalzium 0,0001 Gew%

Nickel 0,002 Gew%

Vanadium 0,003 Gew%

Phosphor 0,0002 Gew%

Zinn 0,0004 Gew%

Gallium 0,01 Gew%

Silber 0,0011 Gew%.

[0015] Die Glänzlegierungen der Gussbarren unterschiedlicher Stranggussversuche unterscheiden sich etwas im Eisengehalt. Um die Gussbarren dieser zwei verschiedenen Gussverfahren auseinander zu halten, ist eine Identifikation allein über den Silbergehalt möglich, der bei dem zweiten Gussverfahren etwas erhöht wurde. Die Identifizierung von Aluminiumprodukten aus unterschiedlichen Gussbarren ist nachfolgend jederzeit möglich.

Ansprüche

1. Aluminiumprodukt aus einer Aluminiumglänzlegierung mit einer Zusammensetzung:

0.3 bis 2,0 Gew% Magnesium,

0.03 bis 0.65 Gew% Silicium,

maximal 0.15 Gew% Kupfer,

maximal 0.08 Gew% Eisen,

maximal 0.03 Gew% Mangan,

maximal 0.05 Gew% Zink,

maximal 0.02 Gew% Titan,

maximal 0.02 Gew% unvermeidbare Verunreinigungen einzeln,

maximal 0.15 Gew% unvermeidbare Verunreinigungen gesamt,

der Rest Aluminium,

dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumglänzlegierung zusätzlich einen Gewichtsanteil an Silber enthält, der als identifizierbarer Zusatz in einer Größenordnung von 0.0005 bis 0.005 Gew% Silber beim Stranggießen zugegeben wurde, wobei dieser Zusatz keinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumglänzlegierung hat.

2. Aluminiumprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 0.001 Gew% Silber enthalten sind.

3. Aluminiumprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumprodukt ein Gussbarren, ein Blech, ein Strangpressteil oder ein aus den vorgenannten Halbzeugen hergestelltes Bauteil ist.

4. Aluminiumprodukt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Zierteil bei der Kraftfahrzeuginnen- oder der Kraftfahrzeugaußenausstattung oder bei Haushalts- oder Elektrogeräten eingesetzt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumproduktes gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Aluminiumbasiswerkstoff mit mehr als 99.8 Gew% Aluminium geschmolzen wird,
der Schmelze Legierungsbestandteile zugesetzt werden bis zu einer Gesamtzusammensetzung von:

0.3 bis 2,0 Gew% Magnesium,

0.03 bis 0.65 Gew% Silicium,

maximal 0.15 Gew% Kupfer,

maximal 0.08 Gew% Eisen,

maximal 0.02 Gew% unvermeidbare Verunreinigungen einzeln,

maximal 0.15 Gew% unvermeidbare Verunreinigungen gesamt,

0.0005 bis 0.005 Gew% Silber und

Rest Aluminium,

die Schmelze im Stranggussverfahren zu einem Gussbarren gegossen und der Gussbarren homogenisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aluminiumbasiswerkstoff um Reinaluminium mit mindestens 99.85 Gew% Aluminium handelt und der Eisen-Gehalt auf 0,04 Gew% ≤ Fe ≤ 0,08 Gew% beschränkt ist

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aluminiumbasiswerkstoff um Reinaluminium mit mindestens 99.9 Gew% Aluminium handelt und der Eisen-Gehalt auf Fe ≤ 0,04 Gew% beschränkt ist

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsbestandteile in Form von reinen Metallen oder als Vorlegierungen der Schmelze des Aluminiumbasiswerkstoffs zugesetzt werden

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der homogenisierte Gussbarren durch Strangpressen oder Warmwalzen und / oder Kaltwalzen zu einem Halbzeug umgeformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug mechanisch behandelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug chemisch behandelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug poliert, chemisch oder elektrolytisch geglänzt, eloxiert und verdichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug nach dem Eloxieren eingefärbt wird.