Aluminium-Werkstoffe beherrschen

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sia Abrasives Industries AG

SGT Sinterform-Gleitlager-Technik AG

Metallurgische und metallkundliche Aspekte

Bei der Herstellung alternativer Aluminium-Automatenwerkstoffe mussten also Blei und Cadmium ersetzt werden. Dabei ist es sehr wichtig, dass die spanbrechenden Elemente im Halbzeug in morphologisch günstigem Zustand (Grösse, Form, Verteilung usw.) in Form von primären oder sekundären, intermetallischen bzw. metallischen Einschlüssen vorliegen.

Einerseits sollen diese Einschlüsse die spanbrechende Wirkung sicherstellen, anderseits dürfen dadurch aber die mechanischen Eigenschaften (z.B. die mechanische Anisotropie) nicht allzu stark negativ beeinflusst werden. Im Klartext heisst dies, dass Steigerungen oder kohärente Zeilenbildung unbedingt vermieden werden müssen.

Bismut (Bi), Zinn (Sn) und MgSn-Verbindungen sind Komponenten, welche sich für die Herstellung solcher Legierungen eignen. Problematisch bei der Legierungsherstellung sind dabei u.a. die grossen Differenzen von wichtigen physikalischen Eigenschaften der reinen Elemente bzw. ihrer Verbindungen. Je nach Verknetungsgrad beim Strangpressen und Ziehen ändert sich die Morphologie der Einschlüsse. Die für die Aushärtung verantwortlichen Verbindungen sind von dieser Problematik nur indirekt betroffen.

Verhalten dieser Werkstoffe bei der anodischen Oxidation

Im Prozessablauf der anodischen Oxidation (GS-Verfahren) sind zahlreiche chemische Reaktionen während der Vorbehandlung (Beizen, Glänzen usw.) und Nachbehandlung (Einfärben, Verdichten) möglich. Die zuvor erwähnten, an der Bauteiloberfläche liegenden Einschlüsse reagieren aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung und chemischen Umgebung different.

Einerseits werden oberflächlich schwer lösliche Reaktionsprodukte gebildet, anderseits werden die Einschlusspartikel herausgelöst und führen zu entsprechender Mikroporosität der Oberflächen. Während des Oxidationsprozesses kann es zudem ebenfalls zu entsprechenden Oxidschichtstörungen kommen. Solche Störungen zeigt das untenstehende Bild des Raster-elektronenmikroskops (REM).

Dank solcher Mikrobereichsanalysen ist es möglich, durch Badzusätze, physikalische Prozessanpassungen usw. die Schichtqualität unmittelbar zu beeinflussen.

Zukunft - bismut- und zinnhaltige Werkstoffe

Die Technik ist auf Aluminium-Automatenwerkstoffe angewiesen. Neue, trendige und sehr gute Werkstoffe sind zum Beispiel zwei Stanaltypen der Allega GmbH. Diese Werkstoffe bieten sehr viele fertigungstechnische Vorteile. Auch erfüllt die neue Werkstoffgruppe ein breites Spektrum an modernen Produkteanforderungen.

Damit auch die technischen und dekorativen Ansprüche der Verbraucher erfüllt werden können, hat die Aloxyd AG in einer ersten Phase die Forschung auf dem Gebiet der Oxidschichten bei bismut- und zinnhaltigen Werkstoffen vorangetrieben und dabei überraschende Erkenntnisse gewonnen. In der zweiten Phase werden die Prozesse aufgrund dieser Forschungsergebnisse nun laufend optimiert und angepasst. - Wir sind also gewappnet für hohe Kundenansprüche bei sogenannten «Problem-Werkstoffen».

AutorenHermann Feissli, Aloxyd AG, 3506 GrosshöchstettenAndreas Rupp, Matexpert GmbH, 3655 SigriswilInformationAloxyd AGDorfstrasse 9?133506 GrosshöchstettenTel. 031 710 10 00 Fax 031 710 10 02mail@aloxyd.chwww.aloxyd.ch