(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 07/49 EP B1 (13) (1) T Int.Cl. C22C 21/04 (06.01) C22F 1/04 (06.01) C22F 1/043 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Aluminiowy stop odlewniczy, utwardzalny ze starzeniem naturalnym i sposób wytwarzania odlewu aluminiowego (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 06/1 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 08/07 (47) O złożeniu tłumaczenia zmienionego ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 14/03 (73) Uprawniony z patentu: Trimet Aluminium SE, Essen, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T JANA BORCHMANN, Mülheim, DE URSULA CARLSON, Essen, DE INA DIEDERICHS-MITTLER, Essen, DE ANDREAS KLEINE, Blankenburg, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Edward Buczyński POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 OK II-12/P22193PL EP B2 Aluminiowy stop odlewniczy, utwardzalny ze starzeniem naturalnym i sposób wytwarzania odlewu aluminowego 1 2 Wynalazek dotyczy aluminiowego stopu odlewniczego, utwardzalnego ze starzeniem naturalnym, który wytopiono jako na bazie aluminium hutniczego o stopniu czystości Al 99,9 i który przy wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności wykazuje jeszcze wydłużenie względne wyraźnie powyżej 1%, oraz dotyczy sposobu wytwarzania odlewu aluminiowego. Stan techniki Z arkusza danych materiału ENAC-460 znany jest stop 226A (lista VDS) jako znormalizowany stop odlewniczy typu G-AlSi8Cu3. Skład chemiczny tego stopu podaje się w % wagowych (% wag) następująco: krzem 7,-9,% wag, żelazo co najwyżej 0,8% wag, miedź 2-3,% wag, mangan 0,1-0,6% wag, magnez 0,0-0,% wag, nikiel co najwyżej 0,3% wag, cynk co najwyżej 1,2% wag, tytan co najwyżej 0,2% wag, ołów co najwyżej 0,2% wag, chrom co najwyżej 0,1% wag, pozostałość aluminium oraz inne domieszki 0,0% wag (pojedyńczo) i 0,2% wag (łącznie). Z publikacji M. Schaefer'a i R.A. Fournelle'go pt. "Effect of strontium modification on near-threshold fatigue crack growth in an Al-Si-Cu die cast alloy", Metallurgical and Materials Transaction, 27A, 0/1996, , znane są stopy-al-si-cu-fe-zn-mn z dodatkiem Sr. Postawienie zadania Wychodząc z tego należy opracować utwardzalny ze starzeniem naturalnym stop aluminiowy oraz sposób wytwarzania odlewu aluminiowego o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności przy równocześnie polepszonej

3 ciągliwości. Stop ten powinien być łatwo lejny i odpowiedni do wytwarzania odlewów wysoko obciążalnych termicznie. Te odlewy powinny być łatwo spawalne również za pomocą środków tradycyjnych. Dla rozwiązania pierwszej części tego zadania podaje się nowy stop AlSi9Cu3 z diodatkowymi zawartościami manganu, cynku, strontu i indu a górnymi granicami zawartości dla magnezu, żelaza i tytanu według znamiennej części patentowego zastrzeżenia 1. Nowy sposób jest znamienny środkami zdefiniowanymi w patentowym zastrzeżeniu 2. Przykłady Następnie porównuje się wynalazek ze stopami znormalizowanymi. Przy tym zmierzono wartości wytrzymałości na rozciąganie, fizycznej granicy plastyczności i wydłużenia względnego na w grawitacyjnym odlewaniu kokilowym odlanej próbce prętowej, którą obtoczono na następujące rozmiary: grubość próbki a = 3 mm, szerokość próbki b = 8 mm, szerokość główki B = 12 mm, wysokość główki h = 1 mm, długość początkowa LO = 30 mm, długość pomiarowa próbki Lc = 33 mm i długość całkowita Lt = 80 mm. 1. Przykład według stanu techniki Jako stop porównawczy stosuje się odlewniczy stop-226a o następującym składzie: Si 8%, Fe 0,6%, Cu 3,0%, Mn 0,3%, Ni 0,2%, Zn 1,0%, Ti 0,2%, Pb 0,1%, Sn 0,1%, Mg 0,4 inne domieszki: pojedyńczo 0,0%, łącznie 0,2%, pozostałość aluminium. Odlewniczy stop G-AlSi8Cu3 (materiał nr ) wykazuje w stanie odlewu następujące właściwości materiałowe: granica plastyczności R p0,2 = 0 MPa wytrzymałość na rozciąganie R m = 170 MPa wydłużenie względne A 0mm = 1%. Porównanie właściwości przetwórczych Porównanie między stopem-226a według stanu techniki a stopem według wynalazku ukazuje przewyższające właściwości stopu według wynalazku, gdyż zmierzono wartości dla granicy plastyczności R p0,2 170 MPa

4 wytrzymałości na rozciąganie R m 230 MPa przy równocześnie wysokim wydłużeniu względnym A 0mm > 1,%. Poza tym porównano budowy strukturalne. Przy tym okazało się, że w przypadku stopu według wynalazku tworzyły się tylko nikłe zawartości faz-mg 2 Si. Temperatura rekrystalizacji była w przypadku stopu według wynalazku również wyraźnie podwyższona. Nadto ilość igieł-β-al-fe-si była o o- koło 80% zmniejszona, co pozwala wnosić o wyraźnie polepszonej ciągliwości stopu według wynalazku. Dalsze próby zinterpretowania granic zawartości Poprzez odmianę podanego w zastrzeżeniu 1 stopu odlewniczego stwierdzono następujące rezultaty odnośnie granicznych zawartości w stopie: 1. magnez: w przypadku zawartości powyżej 0,% wzmaga się skłonność do utleniania podczas odlewania stopu bazowego o składzie według wynalazku. Poza tym nie można było przy tego rodzaju wysokich zawartościach-mg stwierdzić żadnego dalszego podwyższenia wytrzymałości, gdyż tworzyły się fazy-mg 2 Si. 2. żelazo: w przypadku zawartości powyżej 0,2% wyraźnie obniża się wydłużenie względne u wszystkich stopów odlanych według zastrzeżenia tytan: powyżej 0,2% nie stwierdzono żadnego polepszenia struktury odlewu, ukształtowanego według zastrzeżenia 1, co do temperatury rekrystalizacji. 4. ind i kadm skracają czas naturalnego starzenia stopu według wynalazku.. beryl w przypadku zawartości magnezu od powyżej 0,4% wag do 0,% wag zmniejsza skłonność do utleniania, która zaś ma niekorzystny wpływ na wydłużenie względne. 6. cer w aluminiowych stopach odlewniczych o składzie według zastrzeżenia 1-4 podwyższa płynność i aż do zawartości 0,4% zmniejsza skłonność do klejenia. 7. Cynk aż do zawartości 3,% w przypadku stopu o składzie według zastrzeżenia 1 polepsza stabilność kształtową odlewu, w przypadku zawartości większej niż 3,% nie stwirdzono żadnego dalszego podwyższenia stabilności kształtowej bądź

5 - 4 - obniżenia skłonności do klejenia. Tym samym techniczną wyższość wybranych parametrów dla aluminiowego stopu odlewniczego według wynalazku można uzasadniać jako synergiczne działanie każdorazowo uczestniczących pierwiastków stopowych. Trimet Aluminium SE Zastępca:

6 - - OK II-12/P22193PL00 EP B2 Zastrzeżenia patentowe Aluminiowy stop odlewniczy, utwardzalny ze starzeniem naturalnym, który wytopiono jako stop pierwotny na bazie metalu nowego/aluminium hutniczego o stopniu czystości Al 99,9 lub o wyższym stopniu czystości i który przy wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności wykazuje jeszcze wydłużenie względne rzędu powyżej 1%, znamienny następującymi zawartościami składników stopowych w % wagowych (wag): krzem 6-11% wag miedź 2,0-4,0% wag mangan 0,6-1,0% wag cynk 0,-3,% wag stront 0,01-0,04% wag ind 0,01-0,% wag magnez co najwyżej 0,% wag żelazo co najwyżej 0,2% wag tytan co najwyżej 0,2% wag i do wyboru jeden lub wiele pierwiastków z grupy - srebro 0,01-0,80% wag - samar 0,01-1,0% wag - nikiel 0,01-0,40% wag, i/lub do wyboru - kadm 0,01-0,30% wag i/lub do wyboru co najwyżej 0,001% wag berylu, pozostałość aluminium i zanieczyszczenia uwarunkowane wytwarzaniem. 2. Sposób wytwarzania odlewu aluminiowego, utwardzalnego ze starzeniem naturalnym, który przy wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności wykazuje wydłużenie względne wyraźnie powyżej 1%, znamienny tym, że odlewniczy stop-alsicu według zastrzeżenia 1 wytapia się na bazie metalu nowego/metalu hutniczego o stopniu czystości Al 99,9

7 - 6 - lub czystego i do tego procesu odlewania bezpośrednio następnie dołącza się starzenie naturalne w ciągu 7-9 dni. 3. Sposób według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że dla polepszenia wartości wytrzymałościowych przy niezmiennie wysokim wydłużeniu względnym rzędu powyżej 1,% po starzeniu naturalnym przeprowadza się starzenie sztuczne w temperaturze C. Trimet Aluminium SE Zastępca: