(57)【要約】【課題】軽金属鋳造合金部材、好ましくはＲｐ０．２≧１２０ＭＰａ及び５％を超える破断伸びＡの機械的性質を有し、好ましくはダイカスト法において製造された軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法。【解決手段】前記方法は、離型温度を有する離型直後の前記軽金属鋳造合金部材を、室温ＴＲを上回る時効温度にし、ここで、時効温度への前記軽金属鋳造合金部材の冷却を、制御及び調整して行い、かつ前記軽金属鋳造合金部材を、前記冷却に続いて直接、定義された時効時間、時効温度に保持することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽金属鋳造合金部材、好ましくはＲｐ０．２≧１２０ＭＰａ及び５％を超える破断伸びＡの機械的性質を有し、好ましくはダイカスト法において製造された軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法であって、
・離型温度ＴＥを有する離型直後の前記軽金属鋳造合金部材を、室温ＴＲを上回る時効温度ＴＡにし、
・ここで、時効温度ＴＡへの前記軽金属鋳造合金部材の冷却を、制御及び調整して行い、かつ
・前記軽金属鋳造合金部材を、前記冷却に続いて直接、定義された時効時間ｔＡ、時効温度ＴＡに保持する
ことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記部材の温度を前記冷却中に監視し、かつ前記冷却を相応して調整することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部材の温度を、光学的に又は軽金属鋳造合金部材への接触によって、監視することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記軽金属鋳造合金部材を溶体化処理しないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記軽金属鋳造合金部材を、離型後かつ室温ＴＲへの冷却前にもしくは離型から室温ＴＲの到達までの間に、もっぱら冷却するか又は温度を保持することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記軽金属鋳造合金部材を、離型後かつ室温への冷却前にもしくは離型から室温ＴＲの到達までの間に、もはや温度上昇させないことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記軽金属鋳造合金部材を時効温度ＴＡにし、ここで、時効温度ＴＡが、８０〜２８０℃、特に好ましくは１２０〜２６０℃であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記軽金属鋳造合金部材を時効温度ＴＡに、１０分〜１０時間の時効時間ｔＡにわたって、好ましくは２０分〜４００分の時効時間ｔＡにわたって、特に好ましくは３０分〜２４０分の時効時間ｔＡにわたって、保持することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
室温ＴＲへの冷却を、前記時効ｔＡ後に静止空気又は移動空気中で行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
該時効ｔＡ後の室温ＴＲへの冷却を、液状媒体によって促進し、ここで、この液状媒体を、部分的に又は前記軽金属鋳造合金部材全体に適用することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記軽金属鋳造合金部材を、室温ＴＲへの冷却後に、表面処理プロセスにかけ、ここで、前記時効時間ｔＡが、前記表面処理プロセスの再加熱の時間ｔ加熱だけ短縮されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記表面処理プロセスを、カソード浸漬塗装として行うことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽金属鋳造合金部材、好ましくはＲｐ０．２≧１２０ＭＰａ及び５％を超える破断伸びＡの機械的性質を有し、好ましくはダイカスト法において製造された、軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製の部材、好ましくは車両製造における使用のための、殊にダイカスト部材を製造する際もしくは続いて熱処理する際に、該部材を、必要な材料特性を達成するために、その鋳造後に通例、熱処理しなければならない。
【０００３】
特に良好な硬さもしくは強さを有するアルミニウム−ケイ素合金製の部材については、技術水準によれば、このために、該部材の鋳造及び冷却後に、溶体化処理もしくは再度の加熱が適用される。該溶体化処理の際に、可能な限り多くの硬化性合金成分が固溶体中に溶体化される。実際の硬化は、該溶体化処理に続いて、≧１５０℃の高められた温度での高温時効により行われる。該高温時効の際に、温度が低下するにつれて易溶性ではなくなる合金成分が再び析出し、このことが所望の硬化効果をもたらす。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００８０４６８０３号明細書（DE 10 2008 046 803 A1）には、鋳造部材を鋳造プロセス後に固溶化処理し、続いて多段プロセスにおいて時効することによる、鋳造部材を製造する方法が開示されている。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１００６１８９５号明細書（DE 10 2010 061 895 A1）には、鋳造部材を焼きなまし温度にし、かつ所定の時間にわたってそこで保持し、続いて焼き入れする方法が開示されており、ここで、焼きなましと焼き入れとの間で中間冷却及び時効を行い、ここで、中間冷却後に、鋳造部材を再び時効温度に加熱し、そこで所定の期間にわたって保持する。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１２００８２４５号明細書（DE 10 2012 008 245 A1）にも、鋳造部材を時効前に溶体化処理することが有利であるという方法が開示されている。ついで時効を２段で行い、ここで、第一の時効温度はより低く、かつ鋳造部材を続いてより高い時効温度にし、また、そこである程度の時間にわたってこの時効温度に保持する。
【０００７】
必要とされる材料特性を達成するための、技術水準から公知の熱処理法は、離型後の室温への冷却、続いて溶体化処理により、室温への冷却後に溶体化処理を移動するために、高いエネルギーコストをもう一度投入しなければならないという欠点を有する。同様に、これらの種類の熱処理は極めて時間を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００８０４６８０３号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１００６１８９５号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２００８２４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、そのエネルギー及び時間の投入を最適化し、かつ技術水準から公知のように熱処理された部材の場合に匹敵する、軽金属鋳造合金部材の材料特性が達成される方法を提案することである。さらに、軽金属鋳造合金部材のプロセス時間を短縮することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明によれば、
・離型温度を有する離型直後の軽金属鋳造合金部材を、室温を上回る時効温度にし、
・ここで、該時効温度への該軽金属鋳造合金部材の冷却を、制御及び調整して行い、かつ
・該軽金属鋳造合金部材を、該冷却に続いて直接、定義された時効時間、時効温度に保持する
ことによって解決される。
【００１１】
本発明による、軽金属鋳造合金部材、好ましくはダイカスト法において製造された軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法は、次の工程を含む：
該軽金属鋳造合金部材を、離型直後に、それによってつまり鋳造プロセス直後に、室温を上回る時効温度にする。技術水準から公知であり、かつ常用であるように、この時点での室温への完全な冷却を実施することは行われない。
【００１２】
時効温度への該軽金属鋳造合金部材の冷却を、制御及び調整して行う、すなわち、該部材温度の調査に基づいて、該冷却の強度を相応して調整する。好ましくは、該冷却は絶えず行われる。
好ましくは、該部材温度の制御及び該冷却の相応する調整は、時間間隔で行われるか又は一定の調整を伴う一定の監視も考えられる。
有利な実施形態として、本発明による方法の場合に、高温時効温度までの冷却が、液状媒体によって促進されることも分かり、ここで、この媒体は、部分的に又は該軽金属鋳造合金部材全体に適用される。この媒体は、必要とされる材料特性の達成、並びに該液状媒体の部分的な適用の際に、目的とする領域が、ある特定の材料特性を有し、かつ該液状媒体によって冷却されない領域が、その他の特性もしくはより低い値を有することを支援する。
【００１３】
該軽金属鋳造合金部材を、離型、それに続く制御及び調整した冷却直後に、定義された時効時間のあいだ、該時効温度に保持する。続いて、該軽金属鋳造合金部材を室温に冷却し、ここで、これを好ましくは周囲空気中で実施する。
【００１４】
好ましくは、該部材温度を該冷却中に監視し、かつ該冷却を相応して調整し、それにより、該部材の制御した冷却を達成する。とりわけ、制御した冷却は、必要とされる材料特性の達成を保証し、該材料特性は、溶体化処理を含む熱処理によって達成される、技術水準からの方法により製造される部材の特性に相応し、かつＲｐ０．２≧１２０ＭＰａ及び５％を超える破断伸びＡの機械的性質を有する。
【００１５】
有利であるのは、該部材温度が、光学的にか又は軽金属鋳造合金部材との接触によって、監視される場合である。光学的な温度測定は、例えば熱画像カメラによって実施することができ、並びに接触測定は、熱センサによって実施することができる。
【００１６】
好ましいことには、該軽金属鋳造合金部材を溶体化処理せず、これは、所望の材料特性の達成のために、少ないエネルギー供給のみが必要であるという利点を必然的に伴う、それというのも、所望の材料特性は、該部材の時効温度までの単なる制御及び調整された冷却及びそこでのある程度の時間にわたる保持によって、達成されるからである。それにより、少なくとも１つの再度の加熱過程が節約され、このことはエネルギー及び時間の減少を必然的に伴う。
【００１７】
本発明による方法の好ましい実施態様によれば、該軽金属鋳造合金部材を離型後にもはや加熱しないか、もしくは該部材を離型後に温度上昇させず、それによりエネルギーの減少が可能である、それというのも、該部材を該時効中に温度を保持するために、非常に多くのエネルギーを導入しなければならないからである。
【００１８】
本発明による方法のさらなる実施形態は、該軽金属鋳造合金部材を、８０〜２８０℃、好ましくは１２０〜２６０℃である時効温度にすることにある。
【００１９】
有利であるのは、該軽金属鋳造合金部材を時効温度ＴＡに、１０分〜１０時間の時効時間にわたって、好ましくは２０分〜４００分の時効時間にわたって、特に好ましくは３０分〜２４０分の時効時間にわたって、保持する場合である。これらの時間間隔並びに温度範囲は、所望の材料特性の形成を促進する。
【００２０】
好ましくは、該時効後の室温への冷却は、静止空気又は移動空気中で又は水で、好ましくは水浴中で行われる。これは、該部材を単なる貯蔵所中で貯蔵すること又は送風機によって空気循環を促進することによって可能である。
【００２１】
有利な実施形態として、本発明による方法の場合に、該時効後の室温への冷却は、液状媒体によって促進されることが分かり、ここで、この媒体は、部分的に又は該軽金属鋳造合金部材全体に適用される。これは、必要とされる材料特性の達成、並びに該液状媒体の部分的な適用の際に、目的とする領域が、ある特定の材料特性を有し、かつ該液状媒体によって冷却されない領域が、その他の特性もしくはより低い値を有することを支援することになる。
【００２２】
好ましくは、該軽金属鋳造合金部材を、室温への冷却後に、後続の表面処理プロセス、好ましくはカソード浸漬塗装プロセスにかけ、ここで、この表面処理プロセスは、好ましくは炉による、再加熱を含み、かつ該時効時間は、該再加熱の時間だけ短縮される。それにより、該方法の期間を減少することができ、それにもかかわらず、必要とされる材料特性が達成される。したがって、該時効時間は、該軽金属鋳造合金部材が後続の表面処理プロセスの再加熱の状態にある期間について短縮され、かつ該軽金属鋳造合金部材の離型後の全ての方法の期間は、後続のプロセスによって延長されない。
【００２３】
全ての実施形態の可能性は互いに自由に組み合わせることができる。
【００２４】
本発明の実施例は図面に基づいて説明されるが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による、軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法の時間−温度図。
【図２】本発明による、軽金属鋳造合金部材を熱処理し、続いてカソード浸漬塗装する方法の時間−温度図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示された図は、本発明による、軽金属鋳造合金部材を、該軽金属鋳造合金部材の離型後に熱処理する方法の時間−温度図を示す。該離型後に、離型温度ＴＥを有する軽金属鋳造合金部材を直接、好ましくは冷却によって、時効温度ＴＡにし、その際に、該軽金属鋳造合金部材を時間ｔＡにわたって時効する。
時効温度ＴＡまでの冷却を、制御及び調整して、好ましくは一定に又は時間間隔にわたって行うことができる該部材の温度の把握及び測定される部材温度に基づく好ましくは能動的な冷却の対応する調整を通じて、行う。本発明による方法の場合に、離型後かつ室温への最初の冷却前に、溶体化処理又はその他の温度上昇は行われない。温度ＴＡでの時効直後に、該軽金属鋳造合金部材は室温ＴＲに冷却され、それにより、本発明による、軽金属鋳造合金部材を熱処理する方法は、ｔＤＡ長の期間にわたっている。
【００２７】
図２は、軽金属鋳造合金部材の室温ＴＲへの冷却もしくは本発明による熱処理する方法の実施後に、後続の表面処理プロセス、好ましくはカソード塗装が行われる、本発明による方法を時間−温度図で示し、該プロセスの際に、該軽金属鋳造合金部材は、温度Ｔ加熱の引き続く熱供給を受け、かつ特定の時間ｔ加熱にわたって保持される。期間ｔ加熱にわたる該表面処理プロセス中の引き続く熱供給に基づき、相応して予め該時効の期間ｔＡは減少され、それにより、熱処理する当該方法の期間ｔＤＡ短が短縮され、該時効ｔＡのこの短縮にもかかわらず、該材料特性は、必要とされるように達成されるか、もしくは溶体化処理を伴う技術水準から公知の熱処理方法の値並びに期間ｔＤＡ長にわたる本発明による方法に相応する。
【符号の説明】
【００２８】
Ｔ  温度、  ｔ  時間、  ＴＥ  離型後の部材温度（約２８０〜３５０℃）、  ＴＡ  時効温度（約８０〜２８０℃）、  Ｔ加熱  後続の表面処理プロセスによる再加熱中の温度（約２００℃）、  ＴＲ  室温、  ｔＡ  時効の期間（約１０分〜１０時間）、  ｔＤＡ長  本発明による、後続の表面処理プロセスを伴わない方法の期間、  ｔＤＡ短  本発明による、後続の表面処理プロセスを伴う方法の期間、  ｔ加熱  後続の表面処理プロセスによる再加熱中の期間
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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