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WO2017182102A1 - Druckgusslegierung - Google Patents

Druckgusslegierung Download PDF

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WO2017182102A1
WO2017182102A1 PCT/EP2016/059723 EP2016059723W WO2017182102A1 WO 2017182102 A1 WO2017182102 A1 WO 2017182102A1 EP 2016059723 W EP2016059723 W EP 2016059723W WO 2017182102 A1 WO2017182102 A1 WO 2017182102A1
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WO
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alloy
alloy according
ppm
die
weight
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Application number
PCT/EP2016/059723
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stuart Wiesner
Original Assignee
Rheinfelden Alloys Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55794875&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2017182102(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Rheinfelden Alloys Gmbh & Co. Kg filed Critical Rheinfelden Alloys Gmbh & Co. Kg
Priority to CN201680084625.8A priority Critical patent/CN109072353A/zh
Priority to MX2018012786A priority patent/MX2018012786A/es
Priority to US16/094,324 priority patent/US20190119791A1/en
Priority to KR1020187032871A priority patent/KR102609410B1/ko
Priority to CA3021397A priority patent/CA3021397C/en
Publication of WO2017182102A1 publication Critical patent/WO2017182102A1/de

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    • 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
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C

Definitions

  • the invention relates to a diecasting alloy based on aluminum and silicon, in particular for use in light vehicle structural parts.
  • the alloy according to the invention takes account of the ever increasing demands for lightweight construction in the automotive industry.
  • the use of a material with higher strength allows the designer to realize thinner-walled and thus lighter structures. In this way, a further step towards low fuel consumption in the automobile can be realized.
  • Alloys of the type AISi 1 0Mg or AISi7Mg are among the most widely used casting alloys in the industry.
  • EP 1 61 2286 B1 discloses an AISi alloy which has high elongation values already in the cast state without further heat treatment. With this alloy it is possible to obtain good values for the yield strength and the tensile strength of castings as cast, so that the alloy is particularly suitable for the production of safety components in the automotive industry. In this alloy known from the prior art, it has been found that by the addition of Molybdenum or a combined addition of molybdenum and zirconium would provide the desired levels of tensile strength and yield strength.
  • EP0687742 B1 also discloses a die-cast alloy based on aluminum-silicon, which is used in particular in safety components in the automotive industry. Unlike the alloy of EP 1 6 1 2286 B 1, the produced die castings are subjected to a heat treatment. In the case of this alloy, it has been found that the achieved increased strength values depend to a large extent on the magnesium content and this content therefore has to be tolerated very closely in the production.
  • the object is to develop a high-strength aluminum die-casting alloy which exhibits improved mechanical properties in terms of tensile strength, yield strength and elongation at break.
  • the alloy according to the invention is said to have good castability, no increased tendency to adhere, no increased risk of cracking due to hot cracking and no restriction with regard to mold filling capability.
  • the alloy may contain at least 50% secondary metal (recyling material).
  • this object is achieved by a diecasting alloy based on aluminum-silicon, consisting of:
  • the alloy according to the invention contains 0, 1, 5-0, 5% by weight of iron.
  • the alloy according to the invention contains 0.05 to 0, 20 wt .-% molybdenum. In a further embodiment, the alloy according to the invention contains from 0.05 to 0.20% by weight of zirconium.
  • the alloy 60-1 according to the invention contains 20 ppm of gallium.
  • the alloy according to the invention contains 0.3 to 0.5% by weight of manganese.
  • the alloy according to the invention contains 0, 2 to 0.4% by weight of zinc.
  • the alloy according to the invention contains 0, 1 to 0, 25% by weight of copper. In a further embodiment, the alloy according to the invention contains 8, 5 to 1, 0.0% by weight of silicon.
  • the alloy according to the invention contains from 0.3 to 0.4% by weight of magnesium.
  • the diecasting alloy according to the invention is preferably used for pressure casting of crash-relevant or strength-relevant structural parts in the automotive industry.
  • the appropriate strength of an aluminum die casting alloy is achieved in addition to the choice of combination of alloying elements by a targeted heat treatment.
  • the alloy according to the invention is subjected to a T6 heat treatment comprising solution heat treatment, air quenching or water quenching and heat aging. It was found that high yield strengths of just over 200 / mm 2 can be achieved compared with the alloy of EP 0 687 942 B1.
  • the alloy according to the invention is time-stable after T6 heat treatment, i. there is no self-curing.
  • the alloy according to the invention may be subjected to a T7 heat treatment.
  • the alloy composition according to the invention it is possible to achieve improved values for tensile strength, the yield strength and the elongation at break in die cast parts in the material state T6 or T7.
  • the choice of the content of copper was from 0.1 to 0.5% by weight, preferably from 0.1 to 0.25% by weight, for the improvement the mechanical characteristics of the alloy is responsible.
  • the introduction of copper during melting should be avoided since copper has an adverse effect on the corrosion resistance.
  • the composition of the inventive alloy was chosen so that the formation of corrosion-promoting phases such. B. Al 2 Cu is avoided.
  • a salt spray alternating test (ISO 9227) and an intercrystalline corrosion test (ASTM G 1 1 0-92) were used to check the corrosion tendency. It could a comparable corrosion resistance as that of the already used in the automotive alloy of EP1 61 2286 B 1, but the copper content expressly to max. 0. 1 wt.% Copper limited.
  • Other elements that improve the mechanical properties, in particular the elongation, are the choice of molybdenum content and the addition of zirconium. The addition of at least 0.08% zirconium causes an increase in the expansion values without a decrease in the strength of the material. This effect is achieved by a high-melting phase. In this context, the time factor plays a special role. The size and characteristics of high-melting phases are always dependent on the solidification conditions.
  • the solidification usually begins in the casting chamber, continues during the mold filling and often ends in thick-walled areas only after the component removal.
  • the alloy according to the invention has been developed for these processes. Only in the die casting process do the precipitates have the right size and characteristics to show optimum material characteristics after a T6 heat treatment. If molybdenum is added at the same time, these two elements act together and, in addition, an increase in strength is achieved. Increasing these elements beyond 0.2% has no positive effect on the characteristics of the material.
  • the slightly increased iron content is taken into account by reducing the manganese content, otherwise there is a risk of sludge formation in the holding furnace at the casting machine.
  • the tendency of the alloy to adhere decreases, since both iron and manganese have a positive effect and the reduction of Mn is more than compensated for by the Fe content.
  • the MnFe ratio prevents the formation of so-called beta phases, ie plate-shaped AlMnFeSi precipitates, which significantly reduces the ductility of the material.
  • Such excretions are known under the microscope as so-called.
  • Iron needles The alpha-AlM nFeSi precipitates are formed very finely in the inventive alloy by the addition of the elements Mo, Zr and Ga, so that their harmful effect on Dehnhong and corrosion tendency can be minimized.
  • strontium or sodium leads to a finely crystalline precipitation of the silicon, which results in the formation of a refined eutectic, and also has a positive influence on the strength and elongation of the alloy according to the invention.
  • Grain refining is preferably carried out in the case of the alloy according to the invention.
  • the alloy may preferably be supplied with 1 to 30 ppm of phosphorus.
  • the alloy may also contain titanium and boron for grain refining, the addition of titanium and boron via a master alloy with 1 to 2% by weight of Ti and 1 to 2% by weight of B, residual aluminum.
  • the aluminum master alloy contains 1, 3 to 1, 8 wt .-% Ti and 1, 3 to 1, 8 wt .-% B and has a Ti / B weight ratio of about 0.8 to 1, 2 on.
  • the Content of the master alloy in the alloy according to the invention is preferably adjusted to 0.05 to 0.5 wt .-%.
  • the weldability could be checked in TIG welding tests.
  • punch rivet tests the alloy according to the invention was rivet free of cracks despite its high strength.
  • compositions of an exemplary alloy of EP0687742 B 1 (alloy 1) and two embodiments (alloys A, B) of the inventive alloy are compared.
  • the statements are in wt .-%.
  • the mechanical characteristics (R m , R p0 .2 and A 5 ) were measured on 3 mm die-cast plates.
  • the same T6 heat treatment with air quenching and applied with water quenching The average value of approx. 30 train tests is shown in each case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckgusslegierung auf Aluminium-Silizium Basis mit einer Zusammensetzung bestehend aus: 8, 5 bis 11, 5 Gew.-% Silizium; 0,1 bis 0,5 Gew.-% Magnesium; 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mangan; 0,02 - 0,5 Gew.-% Eisen; 0,005 - 0,5 Gew.-% Zink; 0,02 bis 0,3 Gew.-% Molybdän; 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kupfer; 0,02 bis 0,15 Gew.-% Titan; 0,02 bis 0.3 Gew-.% Zirkon, 5 bis 250 ppm Phosphor, 10 bis 200 ppm Gallium und der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Legierung ist mit einem Recyclinganteil von 50 % herstellbar.

Description

Druckgusslegierung
Die Erfindung betrifft eine Druckgusslegierung auf der Basis von Aluminium und Silizium, insbesondere für den Einsatz in leichten Fahrzeug-Strukturteilen.
Mit der erfindungsgemässen Legierung wird den immer höheren Anforderungen nach Leichtbau in der Automobilindustrie Rechnung getragen. Die Anwendung eines Werkstoffes mit höherer Festigkeit ermöglicht es dem Konstrukteur, dünnwandigere und somit leichtere Strukturen zu realisieren. Auf diese Weise ist ein weiterer Schritt hin zu geringem Kraftstoffverbrauch im Automobil realisierbar.
Legierungen vom Typ AISi 1 0Mg oder AISi7Mg zählen zu den am weitesteten in der Industrie verbreiteten Gusslegierungen.
An dieser Stelle seien zwei aus dem Stand der Technik bekannte und im Automobilbau eingesetzte Druckgusslegierungen genannt, welche von der Anmelderin selbst entwickelt wurden.
Die EP 1 61 2286 B 1 offenbart eine AISi-Legierung, welche bereits im Gusszustand ohne eine weitere Wärmebehandlung hohe Dehnwerte aufweist. Mit dieser Legierung lassen sich bei Druckgussteilen im Gusszustand gute Werte für die Dehngrenze und die Zugfestigkeit erzielen, sodass die Legierung insbesondere zur Herstellung von Sicherheitsbauteilen im Automobilbau geeignet ist. Bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Legierung hat sich gezeigt, dass durch die Zu- gäbe von Molybdän oder einer kombinierten Zugabe von Molybdän und Zirkon die gewünschten Werte für die Zugfestigkeit und die Dehngrenze erzielt werden.
Die EP0687742 B 1 offenbart ebenfalls eine Druckgusslegierung auf Aluminium- Silizium Basis, welche insbesondere bei Sicherheitsbauteilen im Automobilbau zum Einsatz kommt. Anders als bei der Legierung aus der EP 1 6 1 2286 B 1 , werden die hergestellten Druckgussstücke einer Wärmebehandlung unterzogen. Bei dieser Legierung wurde festgestellt, dass die erreichten gesteigerten Festigkeitswerte in starkem Mass vom Magnesiumgehalt abhängig sind und dieser Gehalt daher in der Fertigung sehr eng zu tolerieren ist.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte AISi-Legierungen sind in der EP 2 653 579 B 1 und in der EP 2 735 62 1 A 1 angeführt. Beide Legierungen begrenzen den Eisenanteil auf max. 0.2 Gew. % .
Ausgehend von der in der EP 0687742B 1 beschriebenen Legierung besteht die Aufgabe darin, eine hochfeste Aluminium-Druckgusslegierung zu entwickeln, welche verbesserte mechanische Kennwerte hinsichtlich der Zugfestigkeit, der Dehngrenze und der Bruchdehnung zeigt. Darüber hinaus soll die erfindungsge- mässe Legierung eine gute Giessbarkeit, keine erhöhte Klebeneigung, kein erhöhtes Risiko zur Warmrissneigung sowie keine Einschränkung hinsichtlich der Formfüllfähigkeit aufweisen.
Es ist eine weitere Aufgabe eine hochfeste Aluminium-Druckgusslegierung mit den vorgängig genannten Eigenschaften zu entwickeln, wobei die Aluminiumba- sis der Legierung einen Anteil von mindestens 50% Sekundärmetall (Recylingma- terial) enthalten darf.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckgusslegierung auf Basis von Aluminium-Silizium, bestehend aus:
8, 5 bis 1 1 , 5 Gew.-% Silizium
0, 1 bis 0, 5 Gew.-% Magnesium
0,3 bis 0,8 Gew.-% Mangan
0,02 - 0, 5 Gew.-% Eisen
0,005 - 0, 5 Gew.-% Zink
0, 1 bis 0, 5 Gew.-% Kupfer
0,02 bis 0,3 Gew.-% Molybdän
0,02 bis 0,3 Gew.-% Zirkon
0,02 bis 0, 25 Gew.-% Titan
3 bis 50 ppm Bor
1 0 bis 200 ppm Gallium
Wahlweise 30 bis 300 ppm Strontium oder 5 bis 30 ppm Natrium oder 1 bis 30 ppm Calcium zur Dauerveredelung und 5 bis 250 ppm Phosphor und/oder 0,02 bis 0, 25 Gew.-% Titan und 3 bis 50 ppm Bor zur Kornfeinung und der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben. In einer Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0, 1 5-0, 5 Gew. % Eisen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0,05 bis 0, 20 Gew.-% Molybdän. In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung durch 0,05 bis 0,20 Gew.-% Zirkon.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 60 - 1 20 ppm Gallium.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0.3 bis 0.5 Gew. % Mangan.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0, 2 bis 0,4 Gew.-% Zink.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0, 1 5 bis 0, 25 Gew.-% Kupfer. In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 8, 5 bis 1 0,0 Gew.-% Silizium.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässe Legierung 0,3 bis 0,4 Gew.-% Magnesium. Bevorzugt wird die erfindungsgemässe Druckgusslegierung zum Druckgiessen crashrelevanter oder festigkeitsrelevanter Strukturteilen im Automobilbau eingesetzt.
Die geeignete Festigkeit einer Aluminium-Druckgusslegierung wird neben der Wahl der Kombination an Legierungselementen auch durch eine gezielte Wärmebehandlung erreicht. Die erfindungsgemässe Legierung wird einer T6- Wärmebehandlung umfassend Lösungsglühen, Luftabschreckung oder Wasserabschreckung und Warmauslagerung unterzogen. Dabei konnte festgestellt werden, dass verglichen mit der Legierung aus EP 0687742 B 1 hohe Dehngrenzen von knapp über 200 /mm2 erreicht werden können.
Die erfindungsgemässe Legierung ist nach der T6-Wärrmebehandlung zeitfest, d.h. es tritt keine Selbstaushärtung ein.
Ferner ist es möglich, durch eine T6-Wärmebehandlung bei Anwendung hoher Glühtemperaturen von 530°C Dehngrenzen von bis zu 280 N/mm2 zu erreichen, in dem anschliessend eine Wasserabschreckung erfolgt.
Ferner kann die erfindungsgemässe Legierung einer T7-Wärmebehandlung unterzogen sein.
Mit der erfindungsgemässen Legierungszusammensetzung lassen sich bei Druckgussteilen im Werkstoffzustand T6 bzw. T7 verbesserte Werte für Zugfestigkeit, die Dehngrenze und die Bruchdehnung erzielen. Verglichen mit der Legierung aus EP 0687742 B 1 konnte festgestellt werden, dass die Wahl des Gehalts an Kupfer von 0, 1 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0, 1 5 bis 0, 25 Gew.-% , für die Verbesserung der mechanischen Kennwerte der Legierung verantwortlich ist. Gemäss EP 0687742 B 1 sind das Einbringen von Kupfer beim Einschmelzen zu vermeiden, da Kupfer einen nachteiligen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit hat. Die Zusammensetzung der erfindungsgemässen Legierung wurde so gewählt, dass die Entstehung von korrosionsfördernden Phasen wie z. B. AI2Cu vermieden wird. Ein Salzsprühnebel-Wechseltest ( ISO 9227 ) und ein interkristalliner Korrosionstest (ASTM G 1 1 0-92 ) dienten zur Überprüfung der Korrosionsneigung. Es konnte eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit wie die der bereits im Automobilbau eingesetzten Legierung aus EP1 61 2286 B 1 , welche den Kupfergehalt jedoch ausdrücklich auf max. 0. 1 Gew. % Kupfer beschränkt, festgestellt werden. Weitere Elemente, die die mechanischen Kennwerte, insbesondere die Dehnung, verbessern, sind die Wahl des Molybdän- Gehalts und die Zugabe von Zirkon. Die Zugabe von mind. 0,08 % Zirkon bewirkt eine Steigerung der Dehnwerte ohne einen Abfall der Festigkeit des Werkstoffs. Diese Wirkung wird durch eine hochschmelzende Phase erreicht. In diesem Zusammenhang spielt der Zeitfaktor eine besondere Rolle. Größe und Ausprägung hochschmelzender Phasen sind stets abhängig von den Erstarrungsbedingungen. Im Druckguss beginnt die Erstarrung in der Regel bereits in der Giesskammer, setzt sich während der Formfüllung fort und endet in dickwandigen Bereichen oftmals erst nach der Bauteilentnahme. Die erfindungsgemäße Legierung ist für diese Abläufe entwickelt worden. Nur im Druckgießprozess haben die Ausscheidungen die richtige Größe und Ausprägung, um nach einer T6- Wärmebehandlung optimale Werkstoffkennwerte zu zeigen. Wird gleichzeitig Molybdän zugegeben, wirken diese beiden Elemente zusammen und es wird zusätzlich eine Steigerung der Festigkeit erreicht. Eine Erhöhung dieser Elemente über 0,2 % hinaus hat keine positive Wirkung auf die Kennwerte des Werkstoffs.
Eine ähnliche Wirkung zeigte die Zugabe von Gallium auf die erfindungsgemäße Legierung. Mit der Zugabe von Gallium, neben Zirkon und Molybdän, konnte ein feineres Gefüge erreicht werden, insbesondere bei leicht erhöhtem Eisengehalt.
Die Zugabe von Mo, Zr und Ga spielt eine besondere Rolle, wenn Recyclingmaterial, sprich Sekundäraluminium zur Herstellung der Legierung, verwendet wird. Bei einem Eisengehalt von 0,2 % ist es möglich, die schädliche Wirkung des Eisens auf die Bruchdehnung zu minimieren. Es entsteht ein deutlich feineres Gefüge, in dem AlMgFeSi-Phasen kleiner und gleichmäßiger verteilt sind.
Dem leicht erhöhten Eisengehalt wird durch eine Senkung des Mangananteils Rechnung getragen, ansonsten besteht die Gefahr von Schlammbildung im Warmhalteofen an der Gießmaschine. Die Klebeneigung der Legierung sinkt dennoch, da hierbei Eisen ebenso wie Mangan positiv wirkt und die Reduktion von Mn durch den Fe-Gehalt überkompensiert wird.
Zudem wird durch das MnFe-Verhältnis die Entstehung von sog. Betaphasen vermieden, also plattenförmingen AlMnFeSi-Ausscheidungen, wodurch die Dukti- lität des Werkstoffs entscheidend reduziert wird. Solche Ausscheidungen sind unter dem Mikroskop als sog. Eisennadeln bekannt. Die Alpha-AlM nFeSi-Ausscheidungen werden bei der erfindungsgemässen Legierung durch die Zugabe der Elemente Mo, Zr und Ga sehr fein ausgebildet, sodass ihre schädliche Wirkung auf Dehnwerte und Korrosionsneigung minimiert werden kann.
Durch den gewählten, geringen Anteil an Zink in Verbindung mit den anderen, erfindungsgemässen Elementen wurden eine Verbesserung der Gießbarkeit und eine Erhöhung der Bruchdehnung erreicht. Im Allgemeinen zeigt ein Zinkgehalt von bis zu 0.5 Gew. % noch keine Wirkung auf Werkstoffkennwerte. Die gegenüber Patent EP 0687742B 1 verbesserte Gießbarkeit der Legierung wirkt sich aber auf die Oberflächenqualität der Bauteile und somit auf die Werkstoff kenn werte aus.
Die Zugabe von Strontium oder Natrium führt zu einer feinkristallinen Ausscheidung des Siliziums, was die Ausbildung eines veredelten Eutektikums zur Folge, und ebenfalls einen positiven Einfluss auf die Festigkeit und Dehnung der erfindungsgemässen Legierung hat.
Bevorzugt wird bei der erfindungsgemässen Legierung eine Kornfeinung durchgeführt. Hierzu kann der Legierung vorzugsweise 1 bis 30 ppm Phosphor zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Legierung zur Kornfeinung auch Titan und Bor enthalten, wobei die Zugabe von Titan und Bor über eine Vorlegierung mit 1 bis 2 Gew.-% Ti und 1 bis 2 Gew.-% B, Restaluminium, erfolgt. Bevorzugt enthält die Aluminium-Vorlegierung 1 ,3 bis 1 ,8 Gew.-% Ti und 1 ,3 bis 1 ,8 Gew.-% B und weist ein Ti/B Gewichtsverhältnis von etwa 0,8 bis 1 , 2 auf. Der Gehalt der Vorlegierung in der erfindungsgemässen Legierung wird bevorzugt auf 0,05 bis 0,5 Gew.-% eingestellt.
Im Rahmen der Untersuchungen war es möglich, die erfindungsgemässe Legierung mit einem Recyclinganteil von 50-70 % herzustellen.
Notwendig hierfür ist hochwertiges Recyclingmaterial, wie beispielsweise Schrotte von Rädern, Strangpressprofilen, Blechen und auch Spänen sowie die Verwendung eines bewährten Kipp-Trommelofens zum Schmelzen der Legierung. Bis zu einem Eisengehalt von 0, 25 % konnten die Anforderungen an crashrelevante Strukturbauteile erfüllt werden, bis zu einem Eisengehalt von 0,40 % war ein Einsatz in festigkeitsrelevanten Strukturbauteilen möglich.
Die Schweisseignung konnte in WIG-Schweißtests überprüft werden. In Stanznietversuchen war die erfindungsgemäße Legierung trotz ihrer hohen Festigkeit rissfrei nietbar.
Vergleichsbeispiel
Im Folgenden sind die Zusammensetzungen einer beispielhaften Legierung aus der EP0687742 B 1 ( Legierung 1 ) und zwei Ausführungsbeispiele ( Legierungen A, B) der erfindungsgemässen Legierung gegenübergestellt. Die Angaben verstehen sich in Gew.-% . Anhand dieser zwei Legierungen wurden die mechanischen Kennwerte ( Rm, Rp0.2 und A5) an druckgegossenen 3 mm-Platten gemessen . Bei allen Versuchen wurde dieselbe T6-Wärmebehandlung mit Luftabschreckung und mit Wasserabschreckung angewendet. Dargestellt ist jeweils der M ittelwert aus ca. 30 Zugprüfungen.
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0004
Figure imgf000011_0005
Erzielte Resultate
T6-Wärmebehandlung, Abschreckung an Luft
Figure imgf000011_0001
T6-Wärmebehandlung, Abschreckung in Wasser
Figure imgf000011_0002

Claims

Patentansprüche
1. Druckgusslegierung auf Basis Aluminium-Silizium, bestehend aus:
8,5 bis 1 1 ,5 Gew.-% Silizium
0, 1 bis 0,5 Gew.-% Magnesium
0,3 bis 0,8 Gew.-% Mangan
0,02 - 0,5 Gew.-% Eisen
0,005 - 0,5 Gew.-% Zink
0, 1 bis 0,5 Gew.-% Kupfer
0,02 bis 0,3 Gew.-% Molybdän
0,02 bis 0.3 Gew.-% Zirkon
1 0 bis 200 ppm Gallium
wahlweise
30 bis 300 ppm Strontium oder 5 bis 30 ppm Natrium oder 1 bis 30 ppm Calcium zur Dauerveredelung und 5 bis 250 ppm Phosphor und/oder 0,02 bis 0,25 Gew.-% Titan und
3 bis 50 ppm Bor zur Kornfeinung
und der Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen.
2. Druckgusslegierung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch 0, 1 5-0,5 Gew. % Eisen.
3. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 0,05 bis 0,20 Gew.-% Molybdän.
4. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 0,05 bis 0, 20 Gew.-% Zirkon.
5. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 60 - 1 20 ppm Gallium
6. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 0.3 bis 0.5 Gew. % Mangan.
7. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 0, 2 bis 0,4 Gew.-% Zink.
8. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekenn- zeichnet durch 0, 1 5 bis 0, 25 Gew.-% Kupfer.
9. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 8, 5 bis 1 0,0 Gew.-% Silizium.
10. Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch 0,3 bis 0,4 Gew.-% Magnesium.
Verwendung einer Druckgusslegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche zum Druckgiessen von crashrelevanten oder festigkeitsrelevanten Strukturteilen im Automobilbau.
PCT/EP2016/059723 2016-04-19 2016-05-02 Druckgusslegierung WO2017182102A1 (de)

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EP16165969.3A EP3235917B1 (de) 2016-04-19 2016-04-19 Druckgusslegierung

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