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(11) | EP 2 096 187 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zum gleichzeitigen Wärmebehandeln und Beschichten eines Aluminiumbauteils sowie nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil |
| (57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils
mit folgenden Schritten: - Lösungsglühen des Bauteils und - anschließendes Beschichten des auf eine Temperatur erwärmten Bauteils, die derart groß ist, dass damit sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils, als auch das Beschichten durchführbar ist. Vorzugsweise besteht das Bauteil aus einer Aluminium Legierung AlSi10MgMn. Das Lösungsglühen findet bei 400°C-550°C während 5-120 Minuten statt, und das Altern und Beschichten bei 150°C-300°C während 30-60 Minuten. Das Beschichten kann als kathodisches oder anodisches Tauchlackieren durchgeführt werden. |
[0002] Es ist bekannt, ein Bauteil, insbesondere ein Druckgießbauteil, nach dem Druckgießvorgang Lösungszuglühen. Das nach dem Druckgießen abgekühlte Bauteil wird hierzu in einem Lösungsglühbad auf eine Lösungsglühtemperatur für eine bestimmte Zeit erwärmt und kühlt dann wieder aus. In einem späteren Verfahrensschritt erfolgt ein Warmauslagern des Bauteils. Es wird hierzu eine bestimmte Zeit auf eine erhöhte Temperatur gebracht, um die Werkstoffeigenschaften einzustellen. Anschließend kühlt das Bauteil wieder aus. In einem späteren, letzten Verfahrensschritt wird das Bauteil beschichtet. Hierzu wird es auf eine Beschichtungstemperatur für eine bestimmte Zeit erwärmt. Das Beschichten erfolgt insbesondere als Tauchlackieren. Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass die Behandlung des Bauteils eine Vielzahl von Verfahrensschritten mit entsprechender Energiezufuhr erfordert.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils anzugeben, das nur wenige Verfahrensschritte und einen geringeren Energieaufwand erfordert.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Lösungsglühen des Bauteils erfolgt und anschließend das Bauteil zum Beschichten auf eine Temperatur erwärmt wird, die derart groß ist, dass damit - insbesondere gleichzeitig - sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils als auch das Beschichten durchführbar ist. Somit wird innerhalb eines einzigen Verfahrensschrittes, nämlich dem Erwärmen des Bauteils auf eine Temperatur, mit der sowohl die Werkstoffeigenschaften eingestellt werden können und die überdies das Beschichten des Bauteils ermöglicht, die Fertigstellung des Bauteils möglich. Gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten, üblichen Beschichtungstemperatur ist die erfindungsgemäße Temperatur höher, jedoch niedriger als die Lösungsglühtemperatur. Sie ermöglicht die Einstellung der Werkstoffeigenschaften entsprechend dem aus dem Stand der Technik bekannten Warmauslagern und lässt dennoch das Beschichten zu, das heißt, sie ist zwar gegenüber der üblichen Temperatur beim Beschichten angehoben, erlaubt jedoch dennoch einen ordnungsgemäßen, einwandfreien Beschichtungsprozess.
[0005] Wie bereits erläutert, ist vorzugsweise die Temperatur derart gewählt, dass sie kleiner als die Lösungsglühtemperatur und größer als die übliche Beschichtungstemperatur ist.
[0006] Als Bauteil wird insbesondere ein Druckgießbauteil verwendet. Insbesondere ist das Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer AlSi10MgMn-Legierung, hergestellt.
[0007] Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Lösungsglühen mit einer Temperatur von 400°C bis 550°C, insbesondere etwa 490°C, erfolgt. Das Lösungsglühen wird bevorzugt 5 Minuten bis 120 Minuten, insbesondere etwa 30 Minuten, lang durchgeführt.
[0008] Bevorzugt erfolgt das Wärmebehandeln und das Beschichten bei einer Temperatur von 150°C bis 300°C, insbesondere bei etwa 220°C. Das Wärmebehandeln und Beschichten wird 5 Minuten bis 240 Minuten, insbesondere 30 bis 60 Minuten, bevorzugt etwa 45 Minuten, lang durchgeführt. Innerhalb der angegeben Zeit erfolgt sowohl die Wärmebehandlung als auch die Beschichtung.
[0009] Als Beschichten erfolgt insbesondere ein kathodisches Tauchlackieren. Die Beschichtung ist demzufolge eine kathodische Tauchlackierung.
[0010] Schließlich betrifft die Erfindung ein Bauteil, das nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt ist.
[0012] Ein Bauteil, das als Druckgießbauteil, insbesondere aus Al-Si10MgMn, im Druckgießverfahren hergestellt wurde, wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt lösungsgeglüht. Hierzu wird auf das Diagramm der Figur verwiesen. Auf der Ordinate ist die Temperatur T und auf der Abszisse die Zeit t dargestellt. Für das Lösungsglühen L wird das Bauteil auf eine Temperatur von 490°C 30 Minuten lang erwärmt. Anschließend kühlt es wieder aus. In einem folgenden Verfahrensschritt wird das Bauteil sowohl wärmebehandelt W, als auch beschichtet B. Hierzu wird das lösungsgeglühte Bauteil auf eine Temperatur von 220°C für 45 Minuten erwärmt. Durch das Erwärmen werden die Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils eingestellt und während dieser Wärmebehandlung wird die Beschichtung als kathodische oder anionische Tauchlackierung durchgeführt. Durch das Einstellen der Werkstoffeigenschaften werden die geforderten mechanischen Eigenschaften realisiert, also insbesondere die Festigkeit und die Bruchdehnung eingestellt.
[0013] Bei dem Verfahren der Erfindung handelt es sich demgemäß um eine zweistufige Wärmebehandlung mit integriertem Beschichtungsprozess. Gegenüber dem bekannten Verfahren, das drei Ofendurchgänge für Lösungsglühen, Warmauslagern und für den Beschichtungsprozess erfordert, ergeben sich erhebliche Einsparungen, wobei dennoch die an das Bauteil geforderten Eigenschaften voll umfänglich erfüllt werden.
1. Verfahren zum Wärmebehandeln und Beschichten eines Bauteils mit folgenden Schritten:
- Lösungsglühen des Bauteils und
- anschließendes Beschichten des auf eine Temperatur erwärmten Bauteils, die derart groß ist, dass damit sowohl ein Wärmebehandeln zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften des lösungsgeglühten Bauteils, als auch das Beschichten durchführbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur derart gewählt ist, dass sie kleiner als die Lösungsglühtemperatur
und größer als die übliche Beschichtungstemperatur ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil ein Druckgießbauteil verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer AlSi10MgMn-Legierung,
hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen mit einer Temperatur von 400°C bis 550°C, insbesondere mit etwa
490°C, erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen 5 Minuten bis 120 Minuten, insbesondere etwa 30 Minuten, lang durchgeführt
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln und das Beschichten mit einer Temperatur von 150°C bis 300°C,
insbesondere mit etwa 220°C, erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln und Beschichten 5 Minuten bis 240 Minuten, insbesondere 30 Minuten
bis 60 Minuten, bevorzugt etwa 45 Minuten, lang durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten als kathodisches oder anionisches Tauchlackieren durchgeführt wird.
10. Bauteil, hergestellt nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche.