NL1002334C2 - Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. - Google Patents
Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1002334C2 NL1002334C2 NL1002334A NL1002334A NL1002334C2 NL 1002334 C2 NL1002334 C2 NL 1002334C2 NL 1002334 A NL1002334 A NL 1002334A NL 1002334 A NL1002334 A NL 1002334A NL 1002334 C2 NL1002334 C2 NL 1002334C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- takes place
- range
- alloy
- temperature range
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 56
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 19
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 229910018619 Si-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008289 Si—Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910019752 Mg2Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
- C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
— 1 --
SLIJTVASTE ALUMINIUMLEGERIN6 MET EEN GOEDE CORROSIEVEERSTAND
De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe aluminiumlegering met een hoge slijtvastheid, een goede corrosieweerstand en een goede verspaanbaarheid, tevens heeft de uitvinding betrekking op een j werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke aluminiumlegering | 5 en daarnaast heeft de uitvinding betrekking op toepassing van de ! nieuwe aluminiumlegering in onder meer zuigers voor remsysternen en pneumatische ventielen.
Voor produkten welke geschikt zijn voor gebruik in toepassingen waar een hoge slijtvastheid vereist is, bijvoorbeeld zuigers in een 10 verbrandingsmotor, worden vaak aluminiumlegeringen gebruikt zoals AA6262 en AA6061, welke produkten dan worden voorzien van een harde | slijtvaste oppervlaktelaag aangebracht door middel van hard-anodisa- tie. Een dergelijke hard-anodisatielaag heeft tevens een goede corrosieweerstand. Een nadeel is dat het aanbrengen van een hard-15 anodisatielaag een extra processtap is, welke processtap bovendien duur is en daarmee kostprijsverhogend werkt. Een ander nadeel is dat het anodisatieproces milieubelastend is. Een verder nadeel is dat voor veel toepassingen een goede slijtvastheid en een goede corrosieweerstand weliswaar belangrijk zijn, maar de resultaten die met 20 een hard-anodisatie laag te bereiken zijn, zijn vaak veel beter dan noodzakelijk is voor de desbetreffende toepassingen.
De uitvinding heeft ten doel ten minste één van deze nadelen te verhelpen door een sterke, voldoende slijtvaste, corrosiebestendige en goed verspaanbare aluminiumlegering te verschaffen, zonder dat 25 deze hoeft te worden voorzien van een hard-anodisatie laag, en welke aluminiumlegering uitstekende eigenschappen heeft voor toepassing in onderdelen welke onder andere in bedrijf op slijtage worden belast bij een temperatuur lager dan 150 eC, zoals bijvoorbeeld in zuigers voor remsystemen en pneumatische ventielen en assen voor transmis-30 sies, zoals automatische transmissies.
1 0 0 2 3 34/ - 2 -
Daartoe omvat de aluminiumlegering volgens deze uitvinding de legeringselementen in gewichtsprocenten in het bereik: 11.0 - 13.5X Si, 0.9 1.4X Mg, IX Fe (maximaal), 0.35X Cu (maximaal), 0.1X Zr (maximaal), 0.1X Ni (maximaal), 0.1X Cr (maximaal), 0.1X Zn (maxi-5 maal), 0.02 - 0.1X Sr, de balans aluminium en onvermijdbare verontreinigingen en meer in het bijzonder in hoofdzaak geen primaire Si-deeltjes omvat.
Doordat de aluminiumlegering volgens de uitvinding een hoog Si-gehalte, maar in hoofdzaak géén primaire Si-deeltjes en bij voorkeur 10 een gemodificeerde eutektische microstructuur omvat in samenwerking met andere legeringselementen omvattende een voldoende hoog Mg-gehalte, een laag Cu-gehalte en een voldoende hoog Μη-gehalte wordt bereikt dat de legering sterk is en een voldoende slijtvastheid en corrosiebestendigheid heeft voor toepassing in onder meer zuigers 15 voor remsystemen en assen voor transmissies, zoals automatische transmissies.
Het Si-gehalte in de aluminiumlegering volgens de uitvinding ligt in het bereik van ongeveer 11.0 - 13.5 gewichtsprocenten, en bij voorkeur in het bereik van 12.0 - 13.0 gewichtsprocenten. Het is 20 op zich bekend dat aluminiumlegeringen met een Si-gehalte op of nabij de eutektische samenstelling (ca. 12.8 gewichtsprocenten in binaire AlSi-legeringen) een zeer goede slijtageweerstand hebben als de slijtageweerstand wordt gemeten met behulp van de bekende pen-op-schijf-methode, zoals bijvoorbeeld blijkt uit de publikatie van 25 J. Clarke en A.D. Sarkar in Wear, 54 (1979), pagina 7-16, figuur 3.
Is het Si-gehalte hoger dan 12.8 gewichtsprocenten dan kunnen zich bij stolling van de legering primaire Si-deeltjes vormen. De gevormde primaire Si-deeltjes zijn bijzonder hard en dragen bij tot een hoge slijtageweerstand. De vorming en de beheersing van de primaire 30 Si-deeltjes om zo de slijtvastheid te verhogen is bijvoorbeeld het doel van de slijtvaste aluminiumlegering beschreven in het Amerikaanse patentschrift US 4,737,206. Een nadeel van de primaire Si-deeltjes is dat ze bij mechanische belasting uit de aluminium matrix kunnen breken en aanzienlijke schade kunnen veroorzaken als ze 35 terecht komen tussen bewegende onderdelen van een inrichting. Het doel van de uitvinding is dat een goede slij tageweerstand wordt verschaft, zonder dat primaire Si-deeltjes aanwezig zijn, anders dan die zich onder ongunstige stollingsomstandigheden zouden kunnen vormen.
40 De slij tvastheid van de legering is extra te verhogen door het 100233a - 3 - eutektische Si te modificeren onder toevoeging van 0.02 - 1.0 gewichtsprocenten Sr. Bij voorkeur ligt het Sr-gehalte in een bereik van ongevèer 0.02 - 0.04 gewichtsprocenten. Een bijzonder voordeel van toevoeging van Sr in dit bereik is de onderdrukking van de 5 vorming van primaire Si-deeltjes. De primaire Si-deeltjes die mogelijkerwijs toch gevormd worden, zijn in hoofdzaak, tenminste voor 70X, kleiner dan 15 micrometer.
Het Mg-gehalte in de legering van de uitvinding ligt in het bereikt van ongeveer 0.9 - 2.0 gewichtsprocenten en bij voorkeur in 10 een bereik van ongeveer 1.0 - 1.4 gewichtsprocenten. Toevoeging van Mg zorgt in de legering voor de vereiste toename in sterkte ten opzichte van de binaire AlSi-legering, door de vorming van Mg2Si-deeltjes tijdens de warmtebehandeling na warm deformeren. Een toename van de sterkte ten opzichte van de binaire AlSi-legering is 15 vereist voor een groot aantal toepassingen van de legering. Een bijkomend voordeel van een toename in sterkte is, dat een sterke matrix bijdraagt tot een hogere slijtvastheid van de legering.
Fe is als onvermijdelijk legeringselement aanwezig in aluminium-legeringen. Het Fe-gehalte in de legering van de uitvinding is 20 maximaal 1.0 gewichtsprocent en bij voorkeur lager dan ongeveer 0.7 gewichtsprocent. Een bijkomend effect is dat Fe een bijdrage kan leveren aan de sterkte van de legering onder vorming van Al-Si-Fe fasen. Is het Fe-gehalte echter te hoog en/of de afkoelsnelheid tijdens stolling te laag dan kunnen de Al-Si-Fe fasen te groot 25 worden en de sterkte en de slijtvastheid van de legering nadelig beïnvloeden.
Toevoeging van Cu aan een aluminiumlegering leidt na warmtebehandeling doorgaans tot een toename in de mechanische eigenschappen van de desbetreffende legering, zoals bijvoorbeeld een toename in de 30 treksterkte. Algemeen bekend mag worden verondersteld dat bij een toenemend Cu-gehalte in de legering de corrosieweerstand afneemt, met name de corrosieweerstand in een chloride-houdend milieu neemt snel af met toenemend Cu-gehalte. Met het oog op een aantal toepassingen in een corrosieve omgeving is om een goede corrosieweerstand 35 in de aluminiumlegering volgens de uitvinding te bereiken bewust géén Cu aan de legering toegevoegd, anders dan welke toevallig of onvermijdelijk aanwezig is in het gebruikte omloopschroot. Het gehalte aan Cu in de legering moet liggen onder de ongeveer 0.35 gewichtsprocent en de corrosieweerstand is bijzonder goed als het 40 Cu-gehalte bij voorkeur lager is dan ongeveer 0.1 gewichtsprocent.
1 0 0 2 3 3 A
- 4 -
Het Ni-gehalte in de legering ligt bij voorkeur lager dan ongeveer 0.1 gewichtsprocent. In enkele slijtvaste aluminiumlegerin-gen wordt' bewust een hoog Ni-gehalte gebruikt, bijvoorbeeld in de aluminiumlegering beschreven in het patentschrift EP 0 540 069, 5 opdat zich een NiAl3-fase vormt welke fase aanzienlijk bij draagt aan de slijtvastheid van de legering. Een dergelijke hoge slijtvastheid als bereikt met de toevoeging van bijvoorbeeld 1.0 - 3.0Z Ni is niet het doel van de uitvinding. Algemeen bekend mag worden verondersteld dat bij een toenemend Ni-gehalte in de legering de hoge-temperatuur 10 -eigenschappen toenemen. Een dergelijke verbetering van de hoge-temperatuur eigenschappen is niet het doel van de uitvinding, aangezien toepassingen tot een temperatuur van 150 °C beoogd worden. Daarnaast werkt bewuste toevoeging van Ni kostprijsverhogend.
De mechanische eigenschappen van de aluminiumlegering zoals 15 treksterkte en rekgrens, zijn extra te verhogen door toevoeging van Mn. Een bijkomend voordeel van een toename in sterkte is, dat een sterkere matrix bijdraagt aan een hogere slijtvastheid van de legering. Tijdens de homogenisatie warmtebehandeling worden precipi-taten gevormd, welke een bijdrage leveren aan de sterkte van de 20 legering. Bij voorkeur ligt het Mn-gehalte in het bereik van ongeveer 0.4 - 1.2 gewichtsprocenten.
Als voor de toepassing van de aluminiumlegering een goede verspaanbaarheid gewenst is, kan aan de legering Bi, Pb of Sn als individueel element of in combinatie worden toegevoegd. Het voordeel 25 is dat de elementen Bi, Pb of Sn individueel of in combinatie dan in hoofdzaak als element aanwezig blijven en zich bij voorkeur op of in de nabijheid van de korrelgrenzen zullen bevinden. Bij een verspanende bewerking van de aluminiumlegering zullen dan korte spaantjes ontstaan. Bij voorkeur ligt het gehalte aan Bi, Pb of Sn individueel 30 of in combinatie in het bereik van 0.2 - 1.0 gewichtsprocenten. De som van het Bi-, Pb- en Sn-gehalte is kleiner of gelijk aan ongeveer 1.0 gewichtsprocent. Bij een hoger gehalte is er een verhoogde kans op scheurvorming tijdens het gieten.
De aluminiumlegering volgens de uitvinding kan worden geleverd 35 als stafmateriaal in diverse warmtebehandelde toestanden, zogenaamde tempers, waarna het kan worden verwerkt tot produkten voor een breed scala toepassingen waarbij een hard-anodisatie stap achterwege kan blijven, terwijl toch een voldoende slijtvaste oppervlaktelaag aanwezig is. Het stafmateriaal kan onder meer bestaan uit rond-40 staven, zeskantstaven, vlakstaven, volprofielen of holprofielen. Het 100233/ - 5 - stafmateriaal kan worden geleverd in elke van de volgende tempers uit de serie T3, T351, T4, T451, T5, T6, T651, T8, T851, T9, enzovoorts, zoals deze vermeld staan in Aluminum Standards and Data, uitgegeven in 1988 door The Aluminum Association, welke publikatie 5 hiermee als referentie is opgenomen.
Tevens is de uitvinding belichaamd in een werkwijze voor het vervaardigen van de aluminiumlegering volgens de uitvinding, waarbij de werkwijze omvat de stappen: (a) gieten van de aluminiumlegering tot blokken of perspalen; 10 (b) homogeniseren; (c) warm deformeren; (d) oplosgloeien; (e) verouderingsgloeien;
Aldus wordt bereikt dat de legering de meest optimale eigen-15 schappen verkrijgt tegen een redelijk kostenniveau voor de toepassingen welke de uitvinders voor het oog staan.
Voor het gieten van de aluminiumlegering tot blokken of perspalen kunnen zowel continue als semi-continue gietprocessen worden gebruikt. Zorg moet worden gedragen dat de vorming van primaire Si-20 deeltjes wordt voorkomen, door een voldoende hoge giettemperatuur te gebruiken en turbulentie in eventueel te gebruiken goten te voorkomen. Bij voorkeur wordt tijdens het gieten een relatief hoge afkoel-snelheid opgelegd, zodat de vorming van primaire Si-deeltjes tijdens stolling wordt onderdrukt en er een fijne eutektische microstructuur 25 ontstaat, welke fijne microstructuur een verbetering geeft van de slijtvastheid van de legering.
Vervolgens wordt de legering bij voorkeur gehomogeniseerd. Het doel van de homogenisatie warmtebehandeling is onder meer het homogeniseren van de microstructuur, het oplossen van het Mg, het 30 nivelleren van eventuele restspanningen als gevolg van het giet-proces, het vormen van Mn-houdende precipitaten indien Mn aanwezig is en het spherodiseren van Si-deeltjes. Een homogenisatie-stap van 8-30 uur op een temperatuur in het bereik 450 - 560 °C is voldoende. Een langere homogenisatietijd is niet nadelig, maar is niet 35 vereist en verhoogd alleen de produktiekosten. Bij voorkeur wordt de legering gehomogeniseerd gedurende 20 - 25 uur in het temperatuur-bereik van 500 - 540 °C. Bij meer voorkeur wordt de legering gehomogeniseerd gedurende 20 - 25 uur in het temperatuurbereik van 520 -540 °C.
40 Na het homogeniseren kan de legering worden warmgewalst of 1 0 0 2 3 3 * - 6 - worden geëxtrudeerd of anderszins worden warm-gedeformeerd tot plaatmateriaal, staaf of draad of ander blokmateriaal geschikt voor verwerking tot produkten. Wordt het gehomogeniseerde blok warmge-walst, dan kan het na deformatie eventueel worden gedeeld, alvorens 5 het verder wordt verwerkt volgens de werkwijze van de uitvinding.
Bij voorkeur wordt de uitvinding erdoor gekarakteriseerd dat het blok of de perspaal wordt verwerkt tot staven via een extrusie-proces, waarbij er geen voorkeur is voor directe of indirecte extrusie. De bloktemperatuur tijdens extrusie ligt bij voorkeur in 10 het temperatuurbereik 450 - 520 °C en meer bij voorkeur in het temperatuurbereik van 500 - 510 °C.
Na het warm deformeren vindt er een stap (d) plaats welke stap oplosgloeien omvat. Hiervoor zal de legering van de uitvinding doorgaans eerst afkoelen na het warm deformeren. De afkoelsnelheid 15 is hier niet zo belangrijk. Meestal zal worden afgekoeld aan de lucht. Vervolgens wordt de legering warmtebehandeld door het gedurende 0.5 - 3 uur in het temperatuurbereik van 450 - 565 °C te houden. Het doel van deze warmtebehandeling, ook wel oplosgloeien genoemd, is het in oplossing brengen van onder andere het Si en Mg.
20 Bij voorkeur vindt dit oplosgloeien plaats gedurende 0.5 - 1.5 uur in een temperatuurbereik van 500 - 560 eC. Direct na het oplosgloeien wordt de legering af gekoeld tot onder 100 °C. Bij voorkeur wordt afgekoeld door middel van afschrikken in water om ongecontroleerde precipitaatvorming te minimaliseren.
25 In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze vindt het oplos- gloeien plaats door de legering direct na het warm deformeren af te schrikken, bijvoorbeeld met behulp van water, dit wordt ook wel aangeduid met de term "press - quenching". Om voldoende Mg en Si in oplossing te brengen, wordt het warm deformeren, zoals extruderen, 30 bij voorkeur uitgevoerd in een temperatuurbereik van 520 - 540 °C.
In weer een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat stap (d) tevens een koude deformatie stap. Afhankelijk van het gewenste eindniveau aan mechanische en corrosie-eigenschappen kan het koud deformeren plaatsvinden na het afkoelen maar voor het oplosgloeien, 35 dan wel na het afschrikken na het oplosgloeien. Wordt de legering van de uitvinding verwerkt door middel van press-quenching, dan vindt het koud deformeren na deze stap plaats. Bij voorkeur vindt het koud deformeren plaats door middel van trekken, maar bijvoorbeeld ook het walsen is een mogelijkheid. Door het koud deformeren 40 neemt onder andere de treksterkte toe, evenals de slijtvastheid van 1 0 0 2 3 34 - 7 - de legering.
In een volgende stap wordt het materiaal verouderd door het te gloeien gèdurende 10 - 32 uur in een temperatuurbereik van 145 -180 °C. Bij voorkeur wordt gegloeid gedurende 10 · 24 uur in het 5 temperatuurbereik 155 - 180 °C, waarna afkoeling tot kamertemperatuur plaatsvindt via afkoelen aan de lucht.
Na de volledige warmtebehandelingscyclus kan de aluminiumlege-ring worden verwerkt tot produkten van velerlei aard. Bij voorkeur is de aluminiumlegering geschikt voor toepassing in onderdelen welke 10 onder andere in bedrijf op slijtage worden belast bij temperaturen lager dan 150 °C in onder meer zuigers voor remsystemen en pneumatische ventielen en voor assen van transmissies, zoals automatische transmissies. Onderdelen gemaakt van de aluminiumlegering zijn bijzonder geschikt als ze worden ingebouwd in een behuizing van 15 aluminium-silicium gietlegeringen. Bij samenwerking met deze giet-legeringen is een betere passing mogelijk en ontstaan minder lekkages, omdat de thermische uitzettingscoëfficiënten van beide typen legeringen nagenoeg gelijk zijn. Daarnaast ontstaan minder problemen bij de recycling van de behuizing plus onderdelen als geheel.
20 De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van enkele, de uitvinding niet beperkende, voorbeelden.
Voorbeelden 25 Tabel 1 geeft de chemische samenstelling in gewichtsprocenten van enkele referentiematerialen (legering 1 - 4 en 8) en legeringen welke binnen de uitvinding vallen (legering 5 - 7). In alle tabellen staat "n.g." voor "niet-getest".
30 Tabel 2 geeft de mechanische eigenschappen van enkele van de legeringen uit Tabel 1 in de T8-toestand.
Tabel 3 geeft de resultaten van een zoutsproeitest. Een geeft een slecht resultaat aan, terwijl een "+" een goede weerstand tegen 35 corrosie volgens de zoutsproeitest aangeeft.
Testcondities waren: temperatuur 21 °C, pH - 2.7, 0.86 M NaCl en 0.16 M azijnzuur.
Tabel 4 geeft de resultaten van de slijtageproef volgens de bekende 40 "pin-on-disk"-methode. Testcondities waren: legering toestand T8; 1002334 - 8 - oppervlak van de "pin": 100 mm2; "disk"-materiaal: 110 Cr6 met een hardheid 58 HRC.
Vervolgens in de ongesmeerde proeven; loopsnelheid 0,25 m/s gedurende 20 uur; luchttemperatuur 20 - 25 °C; relatieve luchtvochtigheid 5 40 - 60X.
Voor de gesmeerde proeven: loopsnelheid 0,01 m/s gedurende 20 uur; smeermiddel: undoped oil, BP Transcal M; temperatuur 40 °C.
Het slijtagegedrag is uitgedrukt in een zogenaamde "wear-rate" met als eenheid m3/Nm en is afhankelijk van de uitgeoefende druk in N 10 tijdens het testen.
Tabel 1 Geteste legeringen I I I I I I I y
Legering SI Fe Mg tto Cu Ni Sr Pb Bi 15 1 13.2 < 0.3 0.65 0.62 2.0 2.0 0.1 2 12.3 < 1.0 1.05 0.9 0.9 3 12.5 0.22 0.06 6 12.3 < 1.0 1.05 0.9 0.9 0.6 0.6 5 12.8 0.5 1.0 0.03 20 6 12.8 0.5 0.5 1.0 0.03 7 12.8 0.5 1.2 0.7 0.035 0.60 0.60 8 0.5 0.6 1.0 0.1 0.3 25 Tabel 2 Mechanische eigenschappen in T8-toestand
Legering Rekgrens Treksterkte Rek Hardheid __(MPa)__(MPa)__(X)__(HV) 1 370 400 3 140 2 360 385 5 130 30 3 83 189 5.4 70 4 n.g. n.g. n.g. n.g.
5 399 416 1.9 130 |
6 302 331 7.2 90 I
7 410 460 3 140 | 35 8 _n.g.__n.g.__n.g.__n.g. |
Tabel 3 Resultaten van de zoutsproeitest 40 Legering Aantasting Pitting oppervlakte frequentie 2 3 n.g. n.g.
4 45 5 +++ ++++ 6 + 7 n.g. n.g.
8 ++++ + 100233« - 9 -
Tabel 4 Resultaten van de slijtageproeven volgens de "pin-on-disk"-methode als functie van de druk voor de ongesmeerde en gesmeerde proeven 5 Ongesmeerd Gesmeerd
Legering 50 N
50° N 1000 N
1 54 x 10'15 0.61 x 10'15 n.g.
2 52 x 10'15 0.16 x 10*15 n.g.
3 70 x 10*15 n.g. n.g.
10 4 57 x 10‘15 0.41 x 10'15 n.g.
5 43 x 10'15 n.g. 0.11 x 10’15 6 47 x 10'15 0.52 x 10’15 0.25 x 10*15 7 50 x 10-15 0.73 x 10'15 0.31 x 10‘15 8 n.g. n.g. n.g.
15 "
Uit deze resultaten valt op te maken dat de legeringen 6 en 7, en legering 5 in het bijzonder, in vergelijking met de referentiematerialen, goede mechanische eigenschappen combineren met een uit-20 stekende corrosie-weerstand en een goede slijtvastheid.
1002334
Claims (38)
1. Aluminiumlegerlng geschikt voor verwerking tot produkten met een hoge slijtvastheid en een goede corrosieweerstand omvattende de legeringselementen in gewichtsprocenten in het bereik
2. Aluminiumlegering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aluminiumlegering in hoofdzaak géén primaire Si-deeltjes bevat.
3. Aluminiumlegering volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 20 het Si-gehalte in het bereik ligt van ongeveer 12.0 - 13.0 gewichtsprocenten.
4. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het Sr-gehalte ligt in het bereik van ongeveer 25 0.02-0.04 gewichtsprocenten.
5. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het Mg-gehalte in het bereik ligt van ongeveer 1.0 - 1.4 gewichtsprocenten. 30
5 Si 11.0 - 13.5 Mg 0.9-2.0 Fe 1.0 (max) Cu 0.35 (max) Zr 0.1 (max)
6. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het Fe-gehalte minder dan ongeveer 0.7 gewichtsprocenten is.
7. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het Cu-gehalte minder dan ongeveer 0.1 gewichtsprocenten is.
8. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het 40 kenmerk, dat de aluminiumlegering tevens Mn omvat in het bereik 1002334 - 11 - van ongeveer 0.4 - 1.2 gewichtsprocenten.
9. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminlumlegering tevens Bi omvat in het bereik 5 0.2-1.0 gewichtsprocenten en waarbij het Bi in hoofdzaak in elementaire vorm in de aluminlumlegering aanwezig is.
10. Aluminlumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminlumlegering tevens Pb omvat in het bereik 10 0.2-1.0 gewichtsprocenten en waarbij het Pb in hoofdzaak in elementaire vorm in de aluminlumlegering aanwezig is.
10 Ni 0.1 (max) Cr 0.1 (max) Zn 0.1 (max) Sr 0.02-0.1 balans aluminium en onvermijdbare verontreinigingen. 15
11. Aluminlumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminlumlegering tevens Sn omvat in het bereik 15 0.2-1.0 gewichtsprocenten en waarbij het Sn in hoofdzaak in elementaire vorm in de aluminlumlegering aanwezig is.
12. Aluminlumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminlumlegering zich bevindt in een T4-temper. 20
13. Aluminlumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminlumlegering zich bevindt in een T5-temper.
14. Aluminlumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat de aluminiumlegering zich bevindt in een T6-temper.
15. Aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aluminiumlegering zich bevindt in een T8-temper.
16. Werkwijze voor het vervaardigen van een aluminiumlegering volgens één der voorgaande conclusies 1 tot 11, met het kenmerk, dat de werkwijze omvat de stappen: (a) gieten van de aluminiumlegering tot blokken of perspa len; 35 (b) homogeniseren; (c) warm deformeren; (d) oplosgloeien; (e) verouderingsgloeien;
17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het homoge- 1 0 0 2 3 34. - 12 - niseren plaatsvindt gedurende 8-30 uur in een temperatuurbe-reik van 450 - 560 °C.
18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het homoge- 5 niseren plaatsvindt gedurende 20 - 25 uur in een temperatuurbe- reik van 500 - 540 °C.
19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het homogeniseren plaatsvindt gedurende 20 · 25 uur in een temperatuur- 10 bereik van 520 - 540 °C.
20. Werkwijze volgens één der conclusies 16 - 19, met het kenmerk, dat het warm deformeren extruderen omvat.
21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het extru deren plaatsvindt in een temperatuurbereik van 450 - 520 °C.
22. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het extruderen plaatsvindt in een temperatuurbereik van 500 - 510 °C. 20
23. Werkwijze volgens één der conclusies 16 - 19, met het kenmerk, dat het warm deformeren warmwalsen omvat.
24. Werkwijze volgens één der conclusies 16 - 23, met het kenmerk, 25 dat stap (d) omvat (i) afkoelen na warm deformeren; (ii) oplosgloeien; (iii) afschrikken.
25. Werkwijze volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat het oplos gloeien (ii) plaatsvindt gedurende 0.5 - 3 uur in een temperatuurbereik van 450 - 565 °C.
26. Werkwijze volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat het oplos- 35 gloeien (ii) plaatsvindt gedurende 0.5 - 1.5 uur in een tempe ratuurbereik van 500 - 560 °C.
27. Werkwijze volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat het oplos-gloeien (ii) omvat het direct afschrikken na warm deformeren. 40 100233* - 13 -
28. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat het warm deformeren plaatsvindt door middel van extruderen in een tempe-ratuutbereik van 520 - 540 °C.
29. Werkwijze volgens één der conclusies 24 · 28, met het kenmerk, dat stap (d) tevens koud deformeren omvat.
30. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat het koud deformeren plaatsvindt na stap (i) en voor stap (ii). 10
31. Werkwijze volgens conclusie 29 of 30, met het kenmerk, dat het koud deformeren plaatsvindt na stap (iii).
32. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat het koud 15 deformeren plaatsvindt na het afschrikken na warm deformeren.
33. Werkwijze volgens één der conclusies 29 - 32, met het kenmerk, dat het koud deformeren plaatsvindt door middel van trekken.
34. Werkwijze volgens één der conclusies 16 - 33, met het kenmerk, dat het verouderingsgloeien (g) plaatsvindt gedurende 10 - 32 uur in een temperatuurbereik van 145 - 180 eC.
35. Werkwijze volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat het verou- 25 deringsgloeien (g) plaatsvindt gedurende 10 - 24 uur in een temperatuurbereik van 155 - 180 °C.
36. Zuiger voor toepassing in onder meer een remsysteem vervaardigd van de legering volgens één der conclusies 1 - 15 of de legering 30 verkregen uit de werkwijze volgens één der conclusies 16 - 35.
37. Ventiel vervaardigd van de legering volgens één der conclusies 1 - 15 of de legering verkregen uit de werkwijze volgens één der conclusies 16 - 35. 35
38. As voor toepassing in een transmissie vervaardigd van de legering volgens één der conclusies 1 - 15 of de legering verkregen uit de werkwijze volgens één der conclusies 16 - 35. 40 100233« 1
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1002334A NL1002334C2 (nl) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. |
| DE69704797T DE69704797T2 (de) | 1996-02-14 | 1997-02-12 | Verschliessfeste, stranggepresste Aluminium-Legierung mit hohem Korrosionswiderstand |
| EP97200393A EP0790325B1 (en) | 1996-02-14 | 1997-02-12 | Wear resistant extruded aluminium alloy with a high resistance to corrosion |
| US08/798,740 US5853508A (en) | 1996-02-14 | 1997-02-13 | Wear resistant extruded aluminium alloy with a high resistance to corrosion |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1002334 | 1996-02-14 | ||
| NL1002334A NL1002334C2 (nl) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1002334C2 true NL1002334C2 (nl) | 1997-08-15 |
Family
ID=19762306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1002334A NL1002334C2 (nl) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5853508A (nl) |
| EP (1) | EP0790325B1 (nl) |
| DE (1) | DE69704797T2 (nl) |
| NL (1) | NL1002334C2 (nl) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999002749A1 (en) * | 1997-07-11 | 1999-01-21 | Alcoa Inc. | Extruding and forging an aluminum silicon alloy |
| US6074501A (en) * | 1999-06-28 | 2000-06-13 | General Motors Corporation | Heat treatment for aluminum casting alloys to produce high strength at elevated temperatures |
| JP4356851B2 (ja) * | 1999-09-03 | 2009-11-04 | 本田技研工業株式会社 | 船舶用アルミニウムダイカスト材料 |
| US6688423B1 (en) * | 2000-11-03 | 2004-02-10 | Dana Corporation | Fluid-borne noise suppression |
| US6921512B2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-07-26 | General Motors Corporation | Aluminum alloy for engine blocks |
| US20050109429A1 (en) * | 2003-11-21 | 2005-05-26 | Showa Denko K.K. | Aluminum alloy, bar-like material, forge-formed article, machine-formed article, wear-resistant aluminum alloy with excellent anodized coat using the same and production methods thereof |
| CN100334242C (zh) * | 2005-05-20 | 2007-08-29 | 东北轻合金有限责任公司 | 铝合金活塞的制造方法 |
| RU2299264C1 (ru) * | 2005-12-27 | 2007-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ изготовления изделий из деформируемых алюминиевых сплавов |
| US20080031768A1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Salvador Valtierra-Gallardo | Wear-resistant aluminum alloy for casting engine blocks with linerless cylinders |
| US20110198392A1 (en) * | 2008-11-10 | 2011-08-18 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Process for Fluxless Brazing of Aluminium and Brazing Sheet for Use Therein |
| JP2014037622A (ja) * | 2012-07-17 | 2014-02-27 | Sankyotateyama Inc | 連続鋳造棒及び鍛造品 |
| CN103290273B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-08-05 | 锡山区羊尖泓之盛五金厂 | 耐蚀铝合金 |
| JP6439792B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2018-12-19 | 日立金属株式会社 | 比剛性、強度及び延性に優れた鋳造用Al−Si−Mg系アルミニウム合金、並びにそれからなる鋳造部材及び自動車用ロードホイール |
| CN104630581A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-20 | 苏州科胜仓储物流设备有限公司 | 一种耐热抗磨损铝合金流利条及其处理工艺 |
| FR3044326B1 (fr) | 2015-12-01 | 2017-12-01 | Constellium Neuf-Brisach | Tole mince a haute rigidite pour carrosserie automobile |
| DE102020211653A1 (de) * | 2020-09-17 | 2022-03-17 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils und Motorbauteil |
| CN114686714A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-01 | 南昌大学 | 一种废杂铝制备耐磨轴瓦合金的方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1437144A (en) * | 1973-04-16 | 1976-05-26 | Comalco Alu | Aluminium alloys for internal combustion engines |
| EP0141501A1 (en) * | 1983-09-07 | 1985-05-15 | Showa Aluminum Corporation | Extruded aluminum alloys having improved wear resistance and process for preparing same |
| GB2159176A (en) * | 1984-05-25 | 1985-11-27 | Sumitomo Light Metal Ind | Aluminum brazing alloy |
| JPS62164846A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-21 | Ube Ind Ltd | 高靭性を有する鋳造用アルミニウム合金 |
| JPH0375329A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-03-29 | Hitachi Metals Ltd | アルミニウム合金およびその鋳造方法 |
| US5123973A (en) * | 1991-02-26 | 1992-06-23 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy extrusion and method of producing |
| WO1995034691A1 (fr) * | 1994-06-13 | 1995-12-21 | Pechiney Recherche | Tole d'alliage aluminium-silicium destinee a la construction mecanique, aeronautique et spatiale |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217546A (en) * | 1988-02-10 | 1993-06-08 | Comalco Aluminum Limited | Cast aluminium alloys and method |
| JPH05179383A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Honda Motor Co Ltd | 噴霧堆積法により製造された微細晶出粒子を有するアルミニウム合金 |
-
1996
- 1996-02-14 NL NL1002334A patent/NL1002334C2/nl not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-02-12 DE DE69704797T patent/DE69704797T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-12 EP EP97200393A patent/EP0790325B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-13 US US08/798,740 patent/US5853508A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1437144A (en) * | 1973-04-16 | 1976-05-26 | Comalco Alu | Aluminium alloys for internal combustion engines |
| EP0141501A1 (en) * | 1983-09-07 | 1985-05-15 | Showa Aluminum Corporation | Extruded aluminum alloys having improved wear resistance and process for preparing same |
| GB2159176A (en) * | 1984-05-25 | 1985-11-27 | Sumitomo Light Metal Ind | Aluminum brazing alloy |
| JPS62164846A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-21 | Ube Ind Ltd | 高靭性を有する鋳造用アルミニウム合金 |
| JPH0375329A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-03-29 | Hitachi Metals Ltd | アルミニウム合金およびその鋳造方法 |
| US5123973A (en) * | 1991-02-26 | 1992-06-23 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy extrusion and method of producing |
| WO1995034691A1 (fr) * | 1994-06-13 | 1995-12-21 | Pechiney Recherche | Tole d'alliage aluminium-silicium destinee a la construction mecanique, aeronautique et spatiale |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 011 (C - 468) 13 January 1988 (1988-01-13) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 238 (C - 0841) 19 June 1991 (1991-06-19) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0790325B1 (en) | 2001-05-16 |
| US5853508A (en) | 1998-12-29 |
| DE69704797T2 (de) | 2001-10-18 |
| EP0790325A1 (en) | 1997-08-20 |
| DE69704797D1 (de) | 2001-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL1002334C2 (nl) | Slijtvaste aluminiumlegering met een goede corrosieweerstand. | |
| CA2637273C (en) | Aluminum alloy forging member and method for producing the same | |
| US5522950A (en) | Substantially lead-free 6XXX aluminum alloy | |
| US5240519A (en) | Aluminum based Mg-Si-Cu-Mn alloy having high strength and superior elongation | |
| EP2085491B1 (en) | Wear-resistant aluminum alloy material with excellent workability and method for producing the same | |
| US5115770A (en) | Aluminum casting alloy for high strength/high temperature applications | |
| EP2072628B1 (en) | High strength crash resistant aluminium alloy | |
| AU2006210790B2 (en) | Aluminum-zinc-magnesium-scandium alloys and methods of fabricating same | |
| WO2008072972A1 (en) | Aluminium casting alloy, method for the manufacture of a casting and cast component for combustion engines | |
| JP2001020047A (ja) | アルミニウム合金鍛造用素材およびその製造方法 | |
| JPS62149839A (ja) | 強度に優れた耐摩耗性加工用アルミニウム合金 | |
| RU2268319C1 (ru) | Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия | |
| JPH09279319A (ja) | 耐摩耗性及び靭性に優れたコンプレッサー部品用アルミ合金の製造方法 | |
| JPH0734169A (ja) | 強度に優れた耐摩耗性アルミニウム合金 | |
| JP2743709B2 (ja) | 押出し・鍛造用アルミニウム合金 | |
| CA2722490A1 (en) | High strength aluminium alloy extrusion | |
| FR2875817A1 (fr) | Piston forge en alliage d'aluminium | |
| FR2875816A1 (fr) | Piston forge en alliage d'aluminium | |
| EP0937162A1 (en) | Extruding and forging an aluminum silicon alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20000901 |