Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung, insbesondere für den Druckguss.

[0002] Zur Herstellung von Druckgussbauteilen werden meist AlSiMg-Legierungen verwendet, vor allem die Legierung AlSi9MgMnSr, die unter unterschiedlichen Handelsnamen wie "Silafont 36", "Aural 2" und dergleichen vertrieben werden. Bei diesen Legierungen ist das Eisen weitgehend durch Mangan ersetzt. Bei noch ausreichender Verringerung der Klebeneigung sollen aufgrund des reduzierten Eisengehalts und der Strontiumzugabe Verbesserungen in der Dehnung erzielt werden. Damit zeichnen sich diese Druckgusslegierungen neben einer ausgezeichneten Giessbarkeit durch eine sehr gute Dehnung im Gusszustand, höchste Dehnung nach Wärmebehandlung und darüber hinaus durch eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aus.

[0003] In der Automobilindustrie ist es von Bedeutung, eine bestimmte Legierung nicht nur von einem sondern von verschiedenen Herstellern beziehen zu können, damit z. B. bei Ausfall eines Herstellers kein Lieferengpass entsteht. Ferner sollen die Legierungen einzelner Hersteller miteinander vermischt werden können, ohne dass schmelzmetallurgische Probleme entstehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass, wenn die AlSi9MgMnSr-Legierungen verschiedener Hersteller vermischt werden, mitunter Legierungen entstehen können, die sowohl in gefügetechnischer Hinsicht wie in ihren dynamischen und statischen Eigenschaften unzureichend sind, und dies trotz gleicher chemischer Zusammensetzung.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer AlSi9MgMnSr-Legierung bereitzustellen, die zumindest gleich gute Eigenschaften wie die handelsüblichen AlSi9MgMnSr-Legierungen aufweist.

[0005] Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 und 3 sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Der Anspruch 4 hat die Verwendung der erfindungsgemäßen hergestellten Legierung zur Herstellung von Druckgussbauteilen zum Gegenstand.

[0006] Nach der Erfindung wird von einer handelsüblichen AlSi9Mg-Gusslegierung als Basislegierung ausgegangen, z. B. einer Gusslegierung die folgende Zusammensetzung aufweist: 9,0 bis 12,5 Gew.% Silizium, 0,1 bis 0,5 Gew.%, insbesondere mindestens 0,3 Gew.% Magnesium und maximal 0,25 Gew.%, insbesondere maximal 0,15 Gew.% Eisen, maximal 0,15 Gew.% Titan, maximal 0,10 Gew.% Zink, maximal 0,10 Gew.% Mangan, maximal 0,05 Gew.% Kupfer, wobei Aluminium den Rest bildet und die Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 Gew. %, insgesamt maximal 0,1 Gew.% ausmachen.

[0007] Vorzugsweise wird als Basislegierung folgende Legierung verwendet:

Si 9,0 - 12,5 Gew.%

Fe 0,15 Gew.%

Cu 0,02 Gew.%

Mn 0,10 Gew.%

Mg 0,10 - 0,45 Gew.%

Zn 0,07 Gew.%

Ti 0,15 Gew.%

sowie Al als Rest und Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 Gew.%, insgesamt maximal 0,1 Gew.%. Das heißt, die bevorzugte Basislegierung entspricht einer Legierung nach DIN EN AB-43300, jedoch kann der Si-Gehalt statt 9,0 bis 10,0 Gew.% bei der Legierung nach dieser Norm erfindungsgemäß mehr als 10,0 Gew.% bis zu 12,5 Gew.% und der Mg-Gehalt statt 0,30 bis 0,45 Gew.% entsprechend dieser Norm erfindungsgemäß 0,10 - 0,45 Gew.% betragen.

[0008] Die Basislegierung, auch mit mehr als 10,0 Gew.% Silizium bzw. weniger als 0,30 Gew.% Magnesium wird als Gusslegierung im Handel angeboten. Die Basislegierung wird dann in die gewünschte Druckgusslegierung übergeführt. Dazu wird die Basislegierung geschmolzen und innig mit der Vorlegierung vermischt, und zwar in einer solchen Menge, dass eine Alsi9MgMnSr-Druckgusslegierung der gewünschten, nachstehend angegebenen Zusammensetzung entsteht:

9,5 bis 11,5 Gew.% Silizium,

0,3 bis 1,0, insbesondere 0,4 bis 0,8 Gew.% Mangan,

0,1 bis 0,6, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.% Magnesium,

max. 0,25 Gew.% Eisen,

maximal 0,15, vorzugsweise maximal 0,10 Gew.% Titan,

maximal 0,10, vorzugsweise maximal 0,08 Gew.% Zink,

maximal 0,05 Gew.% Kupfer,

50 bis 300, insbesondere 150 bis 250 ppm Strontium sowie Aluminium als Rest und Verunreinigungen einzeln max. 0,03 Gew. %, insgesamt max. 0,1 Gew.%.

[0009] Die Vorlegierung ist eine Aluminiumlegierung, die das gesamte Mangan, das gesamte Strontium sowie ggf. Eisen und ggf. das restliche Magnesium der herzustellenden Aluminium-Legierung enthält, also eine AlMnSr-Legierung, die zusätzlich ggf. Fe und/oder Mg enthält, d. h. z. B. eine AlMnSrFe-, AlMnSrMg- oder AlMnSrFeMg-Legierung.

[0010] Der Mangan-Gehalt der Vorlegierung wird dabei vorzugsweise derart gewählt, dass sich der Mangan-Gehalt in der herzustellenden Legierung in weiten Grenzen von 0,3 bis 1 Gew.% unter Berücksichtigung des Abbrandes in der Basislegierung einstellen lässt. Gleichermaßen wird der Strontium-Gehalt der Vorlegierung vorzugsweise so gewählt, dass der Strontium-Gehalt in der herzustellenden Legierung 50 - 300, vorzugsweise 150 - 250 ppm beträgt.

[0011] Die so hergestellte Druckgusslegierung weist die gleichen Eigenschaften wie die handelsüblichen AlSi9MgMnSr-Druckgusslegierungen auf. Sie ist sowohl in gefügetechnischer Hinsicht wie in ihren dynamischen und statischen Eigenschaften den handelsüblichen AlSi9MgMnSr-Druckgusslegierungen zumindest gleichwertig.

[0012] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, wirtschaftlich sinnvoll eine handelsübliche Basislegierung in eine hochwertige Druckgussvariante überzuführen, ohne metallurgische Probleme in Kauf zu nehmen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Druckgusslegierung ist insbesondere im Kraftfahrzeug- und Motorenbau hervorragend verwendbar.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung folgender Zusammensetzung:

9,5 bis 11,5 Gew.% Silizium,

0,3 bis 1, 0 Gew.% Mangan,

0,1 bis 0,6 Gew.% Magnesium,

max. 0,25 Gew.% Eisen,

max. 0,15 Gew.% Titan,

max. 0,10 Gew.% Zink,

max. 0,05 Gew.% Kupfer,

50 - 300 ppm Strontium, sowie

Aluminium als Rest und Verunreinigungen einzeln max. 0,03 Gew. %, insgesamt max. 0,1 Gew.%, dadurch gekennzeichnet, dass einer erschmolzenen Aluminium-Basislegierung, die mindestens 9 Gew.% Silizium und zumindest einen Teil des Magnesiums der herzustellenden Aluminium-Legierung enthält, eine Aluminium-Vorlegierung, die das restliche Mangan, das gesamte Strontium sowie ggf. Eisen und ggf. Magnesium enthält, in einer solchen Menge beigegeben wird, dass eine Aluminium-Legierung der vorstehenden Zusammensetzung gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die herzustellende Aluminium-Legierung 0,4 bis 0,8 Gew.% Mangan, 0,3 bis 0,5 Gew.% Magnesium und/oder 150 bis 250 ppm Strontium aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminium-Basislegierung folgende Zusammensetzung aufweist:

9,0 bis 12,5 Gew.% Silizium,

0,1 bis 0,45 Gew.% Magnesium,

max. 0,25 Gew.% Eisen,

max. 0,15 Gew.% Titan,

max. 0,10 Gew.% Zink,

max. 0,10 Gew.% Mangan

max. 0,05 Gew.% Kupfer,

Aluminium als Rest und Verunreinigungen einzeln max. 0,03 Gew.%, insbesondere max. 0,1 Gew.%.

4. Verwendung der nach einer der Ansprüche 1 bis 3 hergestellten Aluminium-Legierung als Druckgusslegierung.