DE1184969B

DE1184969B - Process to achieve a structure-free surface on bright anodized rolled products made of aluminum or aluminum alloys with a lower degree of purity than pure aluminum

Info

Publication number: DE1184969B
Application number: DEV19231A
Authority: DE
Inventors: Adolf Teubler; Dr-Ing Guenther Berger
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1960-08-23
Filing date: 1960-08-23
Publication date: 1965-01-07

Description

Verfahren zur Erzielung einer strukturfreien Oberfläche auf glanzeloxierten Walzerzeugnissen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen geringeren Reinheitsgrades als Reinstaluminium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung einer strukturfreien Oberfläche auf glanzeloxierbaren Walzerzeugnissen aus Aluminium geringeren Reinheitsgrades als Reinstaluminium, und zwar mit einem Reinheitsgrad von 99,8 bis 99,95%, insbesondere mit einem solchen von 99,9%, oder den glanzeloxierbaren Legierungen einer solchen Aluminiumqualität, die einer Glänzbehandlung mit nachfolgender Oxydation in bekannter Weise unterworfen werden, wobei während der Herstellung dieser Walzerzeugnisse eine Rekristallisationsglühung vorgenommen wird.Process to achieve a structure-free surface on shiny anodized Rolled products made of aluminum or aluminum alloys with a lower degree of purity as pure aluminum The invention relates to a method for achieving a structure-free Surface on gloss anodizable rolled products made of aluminum with a lower degree of purity as pure aluminum, with a degree of purity of 99.8 to 99.95%, in particular with one of 99.9%, or the bright anodized alloys of such Aluminum quality that is known for a gloss treatment with subsequent oxidation Way are subjected, during the manufacture of these rolled products a Recrystallization annealing is carried out.

Die Verfahren zur Veredelung der Oberfläche metallischer Werkstoffe haben in den vergangenen Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dies gilt im besonderen Maße im Hinblick auf die Oberflächenverfahren für Aluminium und seine Legierungen. Zu den bereits seit längerer Zeit bekannten Verfahren der anodischen Oxydation sind in jüngster Zeit Arbeitsweisen hinzugekommen, die zunächst eine Glättung und Glänzung der Oberfläche der Aluminiumwerkstoffe zum Ziel haben, auf die dann anschließend durch anodische Oxydation eine dichte, harte und durchscheinende Oxydschicht aufgebracht wird, um den einmal erzielten Glänzeffekt weitgehend zu erhalten. Die Glänzbehandlung kann entweder auf rein chemischem oder auf elektrochemischem Wege bewirkt werden.The process for refining the surface of metallic materials have become more and more important in recent years. This is especially true Dimensions with regard to the surface processes for aluminum and its alloys. Among the processes of anodic oxidation that have been known for a long time are Recently working methods have been added which initially have a smoothing and shining aim at the surface of the aluminum materials, which is then followed A thick, hard and translucent oxide layer is applied by anodic oxidation in order to largely preserve the gloss effect once achieved. The gloss treatment can be effected either purely chemically or electrochemically.

Farbe wie auch Struktur der durch die anodische Oxydation erzielten oxydischen Schutzschichten sind, wie bekannt, in hohem Grade abhängig von den im Metall enthaltenen Begleitstoffen. Sofern diese Begleitstoffe in der Oxydschicht eingebettet sind, trüben sie die sonst glasklare Oxydschicht.The color and structure of the anodic oxidation As is known, oxidic protective layers are highly dependent on the im Accompanying substances contained in metal. If these accompanying substances in the oxide layer are embedded, they cloud the otherwise crystal-clear oxide layer.

Weiterhin weisen die geglänzten und anschließend anodisch oxydierten, sogenannten glanzeloxierten Werkstoffe häufig strukturartige Abzeichnungen auf, die ihre Ursache in einer verschiedenen Orientierung größerer Zonen des Mikrogefüges haben. Insbesondere führt der beim chemischen Glänzen nicht vermeidbare Ätzangriff in diesem Falle zu stärkeren unterschiedlichen Reflexwirkungen der einzelnen Kristallite, so daß bereits nach dem Glänzvorgang solche strukturartigen Abzeichnungen in Erscheinung treten, die nach der anodischen Oxydation noch stärker sichtbar werden.Furthermore, the polished and then anodically oxidized, so-called glossy anodized materials often have structure-like markings, which is caused by a different orientation of larger zones of the microstructure to have. In particular, the etching attack, which cannot be avoided during chemical polishing, results in this case to stronger different reflex effects of the individual crystallites, so that such structure-like markings already appear after the polishing process which become even more visible after anodic oxidation.

Die obenerwähnte Trübung einer anodisch aufgebrachten Oxydschicht kann durch Anwendung von Aluminiumwerkstoffen höchster Reinheit entsprechend den Metallqualitäten mit einem Reinheitsgrad von 99,99% und höher (Reinstaluminium) vermieden werden. Dagegen werden die Voraussetzungen von Aluminiumwerkstoffen mit einem geringeren Reinheitsgrad als Reinstaluminium - von besonderem Interesse sind Werkstoffe mit einem Reinheitsgrad von 99,9% -,.die im Zuge der neueren Entwicklung noch als Original-Hüttenqualität auf den Markt gebracht werden, nicht ohne weiteres erfüllt. Es wurde deshalb hierzu vorgeschlagen, die Gußbarren aus solchen Werkstoffen vor ihrer Verarbeitung zunächst einer 8- bis 10stündigen Homogenisierungsglühung, einer sogenannten »Verteilungsglühung«, bei 580 bis 600° C Metalltemperatur auszusetzen. Dabei werden die verhältnismäßig geringen Beimengungen, wie sie in der 99,9%igen Aluminiumqualität vorliegen, weitgehend in Lösung gebracht.The aforementioned turbidity of an anodically applied oxide layer by using aluminum materials of the highest purity according to the Metal qualities with a degree of purity of 99.99% and higher (pure aluminum) be avoided. In contrast, the requirements of aluminum materials with a lower degree of purity than pure aluminum - are of particular interest Materials with a degree of purity of 99.9% -, which in the course of the newer development can still be brought onto the market as original smeltery quality, not without further ado Fulfills. It was therefore proposed for this purpose that the cast ingots be made of such materials before processing, first an 8 to 10 hour homogenization annealing, a so-called "distribution annealing" at 580 to 600 ° C metal temperature. The relatively small additions, as in the 99.9% Aluminum quality are present, largely brought into solution.

Zur Vermeidung der weiterhin erwähnten Orientierungsunterschiede innerhalb größerer Zonen bzw. der hiermit im ursächlichen Zusammenhang stehenden, vom Guß herrührenden Grobstruktur kennt man nach dem Stand der Technik zur Erzielung strukturfreier Oberflächen bei der Herstellung von Blechen und Bändern des 99,9%igen Aluminiums und dessen glanzeloxierbaren Legierungen folgende Möglichkeiten: Einmal geht man wegen der besseren Durchknetung und der gleichzeitig erfolgenden Rekristallisation von vorgepreßten Schienen oder auch von sogenannten Preßknüppeln aus. Während die vorgepreßten Schienen kalt weiterverarbeitet werden, wird bei der Herstellung von Blechen und Bändern aus Preßknüppeln, wie sie insbesondere bei der Fertigung von Walzerzeugnissen von größeren Breiten üblich ist, eine weitere Warmverformung notwendig. Zum anderen stellt man durch Plattieren einen Verbundwerkstoff her, bei dem in jedem Fall die aufgebrachte Plattierschicht durch die voraufgegangene starke Verformung und wiederholte Rekristallisation Strukturfreiheit aufweist. Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von hochglänzenden Oberflächen auf Gegenständen aus Halbzeugen als Aluminium oder Aluminiumlegierungen bekannt, dessen Wesen darin besteht, daß die durch Knetbehandlung als Halbzeuge oder als fertige Gegenstände vorliegenden Werkstücke in einem beliebigen Fertigungsstadium bei einer nahe unterhalb, vorzugsweise etwa 10 bis 30°C unter der Solidustemperatur des Werkstückes liegenden Temperatur in den rekristallisierten Zustand übergeführt werden, wobei die Behandlung so lange vorzunehmen ist, bis der durch die Gefügeumwandlung feststellbare rekristallisierte Zustand mit Sicherheit eingetreten ist, und daß die Oberfläche der Gegenstände danach in beliebiger Weise geglänzt wird. Das Ziel dieses Verfahrens liegt darin, bei Aluminiumwerkstoffen auch geringerer Reinheit zu einem ausreichenden Glanz zu kommen. Das Verfahren hat sich als zweckmäßig erwiesen, erlaubt jedoch noch nicht die Erzeugung strukturfreier Oberflächen.To avoid the further mentioned differences in orientation within larger zones or those that are causally related to them, from the casting The resulting coarse structure is known from the prior art for achieving structure-free Surfaces in the production of sheets and strips of 99.9% aluminum and its bright anodized alloys have the following options: You go once because of the better kneading and the simultaneous recrystallization from pre-pressed rails or from so-called press billets. While the Pre-pressed rails are further processed cold in the production of Sheets and strips from billets, as used in particular in the manufacture of Rolled products of larger widths is common, further hot forming is necessary. To the in others, a composite material is produced by plating, in which in each Fall the applied clad layer due to the previous strong deformation and repeated recrystallization is structurally free. It is already a process for the production of high-gloss surfaces on objects Semi-finished products known as aluminum or aluminum alloys, the essence of which is that the existing by kneading treatment as semi-finished products or as finished objects Workpieces in any manufacturing stage at a close below, preferably about 10 to 30 ° C below the solidus temperature of the workpiece be converted into the recrystallized state, with the treatment as long is to be carried out until the recrystallized which can be determined by the structural transformation State has certainly occurred, and that the surface of the objects afterwards is shined in any way. The aim of this process is for aluminum materials to achieve a sufficient shine even with a lower purity. The procedure has proved to be useful, but does not yet allow the generation of structure-free Surfaces.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß bei einem wie eingangs geschilderten Verfahren dadurch erreicht, daß Walzbarren aus den angegebenen Werkstoffen im Gußzustand bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 550'C, vorzugsweise bei 300°C, um 2 bis 40%, vorzugsweise 20 bis 30%, ihrer ursprünglichen Dicke plastisch vorverformt, anschließend einer rekristallisierenden bzw. die' Rekristallisation einleitenden Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600°C unterzogen und von dieser Wärmebehandlungstemperatur beginnend nun in bekannter Weise auf Enddicke abgewalzt werden.According to the invention, this problem arises with one as described at the outset Process achieved in that rolling ingots made of the specified materials in the as-cast state at temperatures between room temperature and 550 ° C., preferably at 300 ° C., around 2 up to 40%, preferably 20 to 30%, of their original thickness plastically pre-deformed, then a recrystallizing or the 'recrystallization initiating Subjected to heat treatment at a temperature in the range of 500 to 600 ° C and starting from this heat treatment temperature now in a known manner to the final thickness be rolled off.

Nach dem wie zuletzt geschilderten bekannten Verfahren, bei dem die Wärmebehandlung der gekneteten Teile über eine so lange Zeit durchgeführt wird, bis der Rekristallisationszustand mit Sicherheit eingetreten ist, kommt es bei der Erfindung darauf an, einen solchen Zustand zu erhalten, der im Zusammenwirken mit dem späteren Warmwalzvorgang zu einer vollkommenen Rekristallisation im vorgewalzten Band und damit zu einer strukturfreien Oberfläche führt. An dieser Stelle sei bemerkt, daß der Ausdruck »rekristallisierter Zustand« bei der Charakterisierung des bekannten Verfahrens eigentlich nicht am Platz ist. So kann z. B. ein Blech aus einer Aluminiumlegierung mit 2,30% Magnesium, 0,031% Eisen, 0,112% Silicium, Rest Aluminium auch bei einer Temperatur von etwa 350 bis 400°C, also einer erheblich unterhalb der beim bekannten Verfahren liegenden Temperatur, vollkommen rekristallisiert werden, ohne daß es dadurch zu einer nennenswerten Verbesserung des Glanzes kommt. Was bei der bekannten Arbeitsweise in Wirklichkeit geschieht, ist, daß die Verunreinigungen Fe und Si durch die außerordentlich hohen Temperaturen in Lösung gebracht werden, so daß sie beim späteren Glänzvorgang nicht mehr stören können. Auch wenn derartige Teile nicht abgeschreckt werden, bleibt noch ein genügender Teil der Verunreinigungen in Lösung, um den erforderlichen Glanz zu erzielen. Es müßte deshalb bei dem bekannten Verfahren weniger der Ausdruck »rekristallisiert«, sondern die Bezeichnung »homogenisiert« gebraucht werden. Daß zusammen mit dieser Homogenisierung eine Rekristallisation stattfindet, ist zwangläufig und nicht vermeidbar.According to the known method as described last, in which the Heat treatment of the kneaded parts is carried out for such a long time, until the state of recrystallization has definitely occurred, it occurs with the Invention to obtain such a state, which in cooperation with the later hot rolling process to a complete recrystallization in the pre-rolled Tape and thus leads to a structure-free surface. At this point it should be noted that the expression "recrystallized state" in characterizing the known Procedure is actually out of place. So z. B. a sheet made of an aluminum alloy with 2.30% magnesium, 0.031% iron, 0.112% silicon, the remainder aluminum also with one Temperature of about 350 to 400 ° C, so one considerably below that of the known Process lying temperature, can be completely recrystallized without it this leads to a noticeable improvement in gloss. What about the known The way it works in reality is that the impurities are Fe and Si be brought into solution by the extraordinarily high temperatures, so that they can no longer interfere with the later polishing process. Even if such parts are not are quenched, a sufficient part of the impurities still remains in solution, to achieve the required shine. It would therefore have to be with the known method less the term "recrystallized", but the term "homogenized" to be needed. That together with this homogenization a recrystallization takes place is inevitable and unavoidable.

Die erfindungsgemäße plastische Vorverformung kann durch Walzen erfolgen oder auch durch ein Schmieden der Walzbarren unter einer Schmiedepresse oder durch Schmieden unter einem Schmiedehammer erreicht werden. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es praktisch unwesentlich, in welcher Form das Gußgefüge, von dem ausgegangen wird, vorliegt. Durch die oben beschriebene plastische Vorverformung und anschließende Warmbehandlung wird unabhängig vom Ausgangsgußgefüge durch Rekristallisation intermediär ein gleichmäßiges Gefüge herbeigeführt, das bei dem späteren Warmwalzvorgang durch erneute wiederholte Rekristallisation zu einem gleichmäßigen und feinkörnigen Knetgefüge umgewandelt wird.The plastic pre-deformation according to the invention can take place by rolling or by forging the billets under a forging press or by Forging can be achieved under a forge hammer. For the implementation of the invention It is practically unimportant in what form the cast structure of the process is assumed, is present. Due to the plastic pre-deformation described above and subsequent heat treatment becomes independent of the initial cast structure by recrystallization intermediately a uniform structure is brought about, which in the later hot rolling process by repeated repeated recrystallization to a uniform and fine-grained one Kneaded structure is converted.

Die Temperatur der ersten Rekristallisation. d. h. der Rekristallisation, die durch die erfindungsgemäße Warmbehandlung der plastisch vorverformten Walzbarren bewirkt wird, liegt nach den Untersuchungen für Aluminiumwerkstoffe mit 0,50)o Magnesium bei den verschiedenen besonders interessierenden Reinheitsgraden dieser Werkstoffe bei einer Vorverformung um 25% und einer Temperatur von 300'C etwa wie folgt Für einen Reinheitsgrad von 99,8% bei etwa 570'C, für einen Reinheitsgrad von 99,90;o bei etwa 530'3C, für einen Reinheitsgrad von 99.95010 bei etwa 500'C. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, der Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren den bereits bekannten obenerwähnten Schritt der Verteilungsglühung bei 580 bis 600"C vorzuschalten. Aus wirtschaftlichen Gründen empfiehlt es sich dann, die plastische Vorverformung während des Erkaltens der Barren, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 300 bis 400°C, durchzuführen. Beispiel 1 Je ein 300 mm dicker Barren aus einer Aluminiumlegierung der Gattung AlMg mit einem Reinheitsgrad entsprechend der Qualität Aluminium 99,9% folgender Zusammensetzung: Cu Mg si Fe Zn 0,004% 0,50% 0,036% 0,031% 0,016°b wurde 8 Stunden bei 590''C einer Verteilungsglühung unterzogen, anschließend während des Erkaltens bei 520'C bzw. bei 400'C bzw. bei 250'C auf 240 mm Dicke abgewalzt, nach dem Erkalten auf 210 mm Dicke abgefräst, anschließend 2 Stunden bei 540'C Metalltemperatur warmbehandelt und, mit dieser Temperatur beginnend, auf eine Dicke von 7 mm abgewalzt. Die aus den drei in dieser Weise erhaltenen Vorwalzbändern durch Kaltwalzen auf Enddicke hergestellten Bänder waren nach dem Glänzen im Erftwerkglänzbad und nachfolgendem anodischem Oxydieren strukturfrei. Beispiel 2 Je ein 430 mm dicker Gußbarren der Qualität Al 99,9% mit 0,5 bzw. -1,0% Magnesium von folgender Zusammensetzung:The temperature of the first recrystallization. that is, the recrystallization that is brought about by the heat treatment according to the invention of the plastically pre-deformed rolling ingots is, according to the investigations for aluminum materials, with 0.50) o magnesium in the various particularly interesting degrees of purity of these materials at a pre-deformation of 25% and a temperature of 300 ° C approximately as follows for a degree of purity of 99.8% at about 570'C, for a degree of purity of 99.90; o at about 530'3C, for a degree of purity of 99.95010 at about 500'C. It has proven to be expedient to precede the treatment by the process according to the invention with the already known above-mentioned step of distribution annealing at 580 to 600 ° C. For economic reasons, it is then advisable to carry out the plastic pre-deformation while the ingot is cooling, preferably in a temperature range of 300 to 400 ° C. Example 1 Each 300 mm thick bar made of an aluminum alloy of the type AlMg with a degree of purity corresponding to the quality aluminum 99.9% of the following composition: Cu Mg si Fe Zn 0.004% 0.50% 0.036% 0.031% 0.016 ° b was subjected to distribution annealing for 8 hours at 590 ° C, then rolled down to a thickness of 240 mm while cooling at 520 ° C or at 400 ° C or at 250 ° C, milled to a thickness of 210 mm after cooling, followed by 2 hours Heat-treated at a metal temperature of 540 ° C. and, beginning at this temperature, rolled to a thickness of 7 mm. The strips produced from the three pre-rolled strips obtained in this way by cold rolling to their final thickness were free of structure after being polished in the Erftwerkglänzbad and subsequent anodic oxidation. Example 2 Each 430 mm thick cast ingot of quality Al 99.9% with 0.5 or -1.0% magnesium of the following composition:

Claims

Cu Mg si Fe Zn Be 0.00530, 'o 0.50% 0.0370 (0 0.0314% 0.0010 / 0 - 0.00550! 0 0.95% 0.043% 0.034% 0.0145% 0.00070! O

was upset cold under the forging press to a thickness of 370 mm, milled to a thickness of 340 mm, heat-treated for 1 hour at a metal temperature of 530.degree. C. and then, starting from the heat treatment temperature, rolled to a thickness of 7 mm. The strips, which were then cold-rolled to their final thickness, were free of structure after the gloss anodizing, the glossing being carried out in the Erftwerk gloss bath. Claims: 1. A method for achieving a structure-free surface on bright anodized rolled products made of aluminum with a lower degree of purity than pure aluminum, namely with a degree of purity of 99.8 to 99.95%, in particular with a degree of purity of 99.9%, or the bright anodized alloys of a such aluminum quality, which is subjected to a brightening treatment with subsequent anodic oxidation in a known manner, with recrystallization annealing being carried out during the production of these rolled products, characterized in that rolling bars made of the specified materials in the as-cast state at temperatures between room temperature and 550 ° C, preferably at 300 ° C, by 2 to 40%, preferably 20 to 30%, of their original thickness plastically pre-deformed, then subjected to a recrystallizing or recrystallization-initiating heat treatment at a temperature in the range of 500 to 600 ° C and, with this heat treatment temperature Only beginning, can now be rolled down to the final thickness in a known manner.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the plastic pre-deformation takes place by rolling.

3. The method according to claim 1, characterized in that the plastic pre-deformation by forging under a forging press takes place.

4. The method according to claim 1, characterized in that that the plastic pre-deformation takes place by forging under a forging hammer.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the plastic pre-deformation is carried out following a distribution annealing carried out in a known manner in the temperature range from 580 to 600 ° C while cooling. Considered publications German Auslegeschrift No. 1033 912; Austrian patent specification No. 200 811.