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EP1386975A1 - Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband - Google Patents

Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband Download PDF

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Publication number
EP1386975A1
EP1386975A1 EP02017276A EP02017276A EP1386975A1 EP 1386975 A1 EP1386975 A1 EP 1386975A1 EP 02017276 A EP02017276 A EP 02017276A EP 02017276 A EP02017276 A EP 02017276A EP 1386975 A1 EP1386975 A1 EP 1386975A1
Authority
EP
European Patent Office
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aluminum
equal
alloy
weight percent
less
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02017276A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Mrotzek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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
Application filed by Hydro Aluminium Deutschland GmbH filed Critical Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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Priority to HU0302375A priority patent/HUP0302375A3/hu
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy for Production of aluminum strip, an aluminum strip as well a use of an aluminum strip.
  • Al-Mn alloys such as AA3005 or AA3105 used. These alloys are in usually using scrap of Al-Mn alloys, those at the Aluminum Association registered, pure aluminum and possibly also Primary aluminum produced.
  • solder-plated strips for the production brazed heat exchanger in the automotive sector
  • a Laminated composite produced, for. a core out an Al-Mn alloy and a one- or two-sided Cover layer of an Al-Si solder alloy can have.
  • These solder alloys contain about 7 to 13 Weight percent Si and have a share in the Laminated composite of 5 to 30 percent.
  • the Core materials may e.g. the alloys AA3003 or AA3005 or modification thereof.
  • alloys AA4015, AA4016 and AA4017 are found no widespread use, probably due to some adverse properties such as an im Comparison with alloys like AA3005 or AA3105 Insufficient heat resistance during painting, resulting in in a relatively strong decrease in strength manifests. This makes it very difficult, if not impossible, using modern tape painting equipment lacquered tapes in the alloys AA4015, AA4016 or AA4017 after the paint drying process at temperatures of up to 250 ° C still high enough Have strengths, such as of the Federal Institute for Materials Research and Testing for the Application for roofing be required.
  • a Aluminum alloy for the production of aluminum strip with high strength even after exposure to temperature Provide using a high level Proportion of process scrap from solder plating production can be produced.
  • the previously derived and indicated object is achieved in that the aluminum alloy has the following proportions by weight in percent by weight. 0.8 ⁇ Si ⁇ 2.5 Fe ⁇ 1.0 Cu ⁇ 1.0 0.6 ⁇ Mn ⁇ 1.5 Mg ⁇ 0.8 0.05 ⁇ Cr ⁇ 0.3 Zn ⁇ 0.5 Ti ⁇ 0.15, wherein the alloying content of Cr can be replaced or supplemented by the following alloying percentage by weight 0.05 ⁇ Zr ⁇ 0.3, others in total max. 0.15, individually maximum 0.05, remainder A1.
  • the alloy according to the invention has a good bending ability and requires no use exotic elements that are not usually in Aluminum wrought alloys are alloyed. After all are not special manufacturing processes or Production machines for the production or processing of aluminum alloy according to the invention required.
  • the Alloy according to the invention is due to the use of process scraps that are otherwise separate would have to be processed, compared to the use for example, the alloys AA3005 or AA3105 significantly cheaper to produce.
  • the aluminum alloy according to the invention for the production from aluminum band now experiences a variety of Embodiments by limiting the Alloy spectrum of individual alloy components, the for themselves or in combination the properties of improve aluminum alloy according to the invention.
  • a first improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying fraction of Silicon greater than or equal to 1.4 and less than or equal to 2.2 percent by weight.
  • a second improvement in alloy properties becomes ensuring that the alloying content of Fe is less than or equal to 0.7 weight percent.
  • a third improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying content of Cu is less than or equal to 0.5 percent by weight.
  • a fourth improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying content of Mn greater than or equal to 0.8 weight percent.
  • a fifth improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying content of Mg greater than or equal to 0.1 and less than or equal to 0.5 Weight percent is.
  • a sixth improvement in alloy properties is ensured by the alloying content of Cr is less than or equal to 0.25% by weight.
  • a seventh improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying content of Zn is less than or equal to 0.25 weight percent.
  • An eighth improvement in alloy properties becomes thereby ensuring that the alloying content of Ti is less than or equal to 0.05 percent by weight.
  • the invention relates to a Aluminum strip, which according to the second teaching of Invention of an aluminum alloy according to the invention is made.
  • the aluminum strip according to the invention for use of the aluminum strip according to the invention in Outside area is the aluminum strip according to a Embodiment of the second teaching of the invention with a Provided protective cladding. This works corrosion inhibiting, since it is e.g. the function of a Sacrificial anode takes over.
  • the invention relates to a third Teach the use of an aluminum strip according to the second teaching of the invention, characterized is that the aluminum strip for the production of products the construction industry, such as Ceiling panels, Facade cladding and roofing, used becomes.
  • the properties of the aluminum alloy according to the first teaching of the invention and of the produced therefrom Aluminum strip lead due to the high strength at the same time sufficient deformability and the Possibility of tape painting to a particularly good Suitability of the aluminum strip for the production of Ceiling panels, facade cladding and Roof coverings.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband mit den folgenden Legierungsanteilen in Gewichtsprozent: 0,8 <= Si <= 2,5 ; Fe <= 1,0 ; Cu <= 1,0 ; 0,6 <= Mn <= 1,5 ; Mg <= 0,8 ; 0,05<= Cr <= 0,3 ; Zn <= 0,5 ; Ti <= 0,15, wobei der Legierungsanteil von Cr oder ergänzt werden kann durch den folgenden Legierungsanteil in Gewichtsprozent: 0,05 <= Zr <= 0,3, andere in Summe maximal 0,15 , einzeln maximal 0,05, Rest Al. Diese Legierungszusammensetzung ermöglicht die Verwendung von Prozessschrotten, insbesondere aus der Lotplattierfertigung, zur Herstellung von Aluminiumbänder mit einer hohen Festigkeit auch nach Temperatureinwirkung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband, ein Aluminiumband sowie eine Verwendung eines Aluminiumbandes.
Zur Herstellung von Aluminiumbändern, welche auch nach einer Wärmebehandlung eine ausreichende Festigkeit, z.B. zur Herstellung von Dacheindeckungen aufweisen, werden heute unter anderem Al-Mn-Legierungen wie zum Beispiel AA3005 oder AA3105 verwendet. Diese Legierungen werden in der Regel unter Verwendung von Schrotten aus Al-Mn-Legierungen, die bei der Aluminium Association registriert sind, Reinaluminium und gegebenenfalls auch Primäraluminium hergestellt.
Bei der Herstellung von lotplattierten Produkten, beispielsweise lotplattierten Bändern zur Herstellung gelöteter Wärmetauscher im Automobilbereich, wird ein Schichtverbundwerkstoff erzeugt, der z.B. einen Kern aus einer Al-Mn-Legierung und eine ein- oder beidseitige Deckschicht aus einer Al-Si-Lotlegierung haben kann. Diese Lotlegierungen enthalten ca. 7 bis 13 Gewichtsprozente Si und haben einen Anteil an dem Schichtverbundwerkstoff von 5 bis 30 Prozent. Die Kernwerkstoffe können z.B. die Legierungen AA3003 oder AA3005 oder Modifikation davon sein.
Der steigende Bedarf an gelöteten wärmetauschern führt zu einer gleichermaßen steigenden Menge von Prozessschrotten, die zum weit überwiegenden Teil als die oben beschriebenen Schichtverbundwerkstoffe vorliegen. Schmilzt man einen solchen Schichtverbundwerkstoff zwecks Wiederverwertung ein, erhält man eine Legierung, deren Zusammensetzung in etwa einer der Legierungen AA4015, AA4016 und AA4017 entsprechen kann.
Die Legierungen AA4015, AA4016 und AA4017 finden jedoch keine weitverbreitete Verwendung, vermutlich aufgrund einiger nachteiliger Eigenschaften wie z.B. eine im Vergleich mit Legierungen wie AA3005 oder AA3105 ungenügende Wärmebeständigkeit beim Lackieren, die sich in einem verhältnismäßig starken Festigkeitsabfall äußert. Dadurch wird es sehr schwer, wenn nicht unmöglich, unter Verwendung moderner Bandlackieranlagen lackierte Bänder in den Legierungen AA4015, AA4016 oder AA4017 herzustellen, die nach dem Lacktrocknungsvorgang bei Temperaturen von bis zu 250°C noch genügend hohe Festigkeiten aufweisen, wie sie z.B. von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung für die Anwendung zum Dacheindecken gefordert werden.
Da die lotplattierten Prozessschrotte somit nur zu einem kleinen Teil in anderen Walzprodukten wieder Verwendung finden, führt man sie unter Inkaufnahme von vergleichsweise hohen Kosten einer separaten Aufbereitung zu.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband mit hoher Festigkeit auch nach Temperatureinwirkung zur Verfügung zu stellen, die unter Verwendung eines hohen Anteils von Prozessschrotten aus der Lotplattierfertigung hergestellt werden kann.
Gemäß einer ersten Lehre der Erfindung ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungsanteile in Gewichtsprozent aufweist. 0,8 ≤ Si ≤ 2,5 Fe ≤ 1,0 Cu ≤ 1,0 0,6 ≤ Mn ≤ 1,5 Mg ≤ 0,8 0,05 ≤ Cr ≤ 0,3 Zn ≤ 0,5 Ti ≤ 0,15, wobei der Legierungsanteil von Cr ersetzt oder ergänzt werden kann durch den folgenden Legierungsanteil in Gewichtsprozent 0,05 ≤ Zr ≤ 0,3, andere in Summe max. 0,15, einzeln maximal 0,05, Rest A1.
Durch die höheren Cr und/oder Zr-Gehalte beispielsweise gegenüber den Legierungen AA4015, AA4016 und AA4017 wird eine höhere Festigkeit der erfindungsgemäßen Legierung auch nach Temperatureinwirkung von bis zu 260 °C und nach über 90 % Kaltverformung zuverlässig gewährleistet. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Legierung eine gute Biegefähigkeit auf und erfordert keinen Einsatz exotischer Elemente, die üblicherweise nicht in Aluminium-Knetlegierungen zulegiert werden. Schließlich sind keine speziellen Fertigungsverfahren oder Fertigungsmaschinen zur Herstellung oder Verarbeitung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung erforderlich. Die erfindungsgemäße Legierung ist aufgrund der Verwendung von Prozessschrotten, die ansonsten getrennt aufgearbeitet werden müssten, gegenüber der Verwendung beispielsweise der Legierungen AA3005 oder AA3105 deutlich kostengünstiger herstellbar.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband erfährt nun eine Vielzahl von Ausgestaltungen durch eine Einschränkung des Legierungsspektrums einzelner Legierungskomponenten, die für sich oder in Kombination die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung verbessern.
Eine erste Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Silizium größer oder gleich 1,4 und kleiner oder gleich 2,2 Gewichtsprozent ist.
Eine zweite Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Fe kleiner oder gleich 0,7 Gewichtsprozent ist.
Eine dritte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Cu kleiner oder gleich 0,5 Gewichtsprozent ist.
Eine vierte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Mn größer oder gleich 0,8 Gewichtsprozent ist.
Eine fünfte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Mg größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 0,5 Gewichtsprozent ist.
Eine sechste Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Cr kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
Eine siebte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Zn kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
Eine achte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Ti kleiner oder gleich 0,05 Gewichtsprozent ist.
Eine neunte Verbesserung der Legierungseigenschaften wird schließlich dadurch gewährleistet, dass der Legierungsanteil von Zr kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
Dadurch, dass gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung Prozessschrotte aus der Herstellung lotplattierter Produkte zumindest einen Teil des Ausgangsmaterial bilden, ist gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kostengünstig herstellbar ist. Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung lässt eine nahezu einhundertprozentige Verwendung von eingeschmolzenen Prozessschrotten, die bei der Lotplattierfertigung anfallen, zu.
Gemäß einer zweiten Lehre betrifft die Erfindung ein Aluminiumband, welches nach der zweiten Lehre der Erfindung aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Zur Verwendung des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes im Außenbereich ist das Aluminiumband gemäß einer Ausgestaltung der zweiten Lehre der Erfindung mit einer Schutzplattierung versehen. Diese wirkt korrosionshemmend, da sie z.B. die Funktion einer Opferanode übernimmt.
Dadurch, dass das Aluminiumband gemäß der zweiten Lehre der Erfindung - insbesondere im Rahmen einer Lackierung - zusätzlich oder alternativ zur Schutzplattierung, wärmebehandelt worden ist, ist gewährleistet, dass das erfindungsgemäße Aluminiumband einem konventionellen Bandlackierschritt unterzogen werden kann.
Schließlich betrifft die Erfindung gemäß einer dritten Lehre die Verwendung eines Aluminiumbandes gemäß der zweiten Lehre der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Aluminiumband zur Herstellung von Produkten der Bauindustrie, wie z.B. Deckenpaneelen, Fassadenverkleidungen und Dacheindeckungen, verwendet wird. Die Eigenschaften der Aluminiumlegierung gemäß der ersten Lehre der Erfindung und des daraus hergestellten Aluminiumbandes führen aufgrund der hohen Festigkeit bei gleichzeitig ausreichender Verformbarkeit und der Möglichkeit zur Bandlackierung zu einer besonders guten Eignung des Aluminiumbandes zur Herstellung von Deckenpaneelen, Fassadenverkleidungen und Dacheindeckungen.
Es existieren eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Ausgestaltung und Weiterbildung der Aluminiumlegierung gemäß der ersten Lehre der Erfindung, des Aluminiumbandes gemäß der zweiten Lehre der Erfindung und der Verwendung eines Aluminiumbandes gemäß der dritten Lehre der Erfindung. Hierzu wird beispielsweise verwiesen auf die den Patentansprüchen 1 und 12 nachgeordneten Patentansprüche.

Claims (15)

  1. Aluminiumlegierung zur Herstellung von Aluminiumband, mit den folgenden Legierungsanteilen in Gewichtsprozent: 0,8 ≤ Si ≤ 2,5 Fe ≤ 1,0 Cu ≤ 1,0 0, 6 ≤ Mn ≤1,5 Mg ≤ 0,8 0,05 ≤ Cr ≤ 0,3 Zn ≤ 0,5 Ti ≤ 0,15, wobei der Legierungsanteil von Cr ersetzt oder ergänzt werden kann durch den folgenden Legierungsanteil in Gewichtsprozent: 0,05 ≤ Zr ≤ 0,3, andere in Summe maximal 0,15 , einzeln maximal 0,05, Rest Al.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von si größer oder gleich 1,4 und kleiner oder gleich 2,2 Gewichtsprozent ist.
  3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,dass der Legierungsanteil von Fe kleiner oder gleich 0,7 Gewichtsprozent ist.
  4. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Cu kleiner oder gleich 0,5 Gewichtsprozent ist.
  5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Mn größer oder gleich 0,8 Gewichtsprozent ist.
  6. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Mg größer oder gleich 0,1 und kleiner oder gleich 0,5 Gewichtsprozent ist.
  7. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Cr kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
  8. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Zn kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
  9. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Ti kleiner oder gleich 0,05 Gewichtsprozent ist.
  10. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsanteil von Zr kleiner oder gleich 0,25 Gewichtsprozent ist.
  11. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Prozessschrotte aus der Herstellung lotplattierter Produkte zumindest einen Teil des Ausgangsmaterials bilden.
  12. Aluminiumband hergestellt aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Aluminiumband nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband mit einer Schutzplattierung versehen ist.
  14. Aluminiumband nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband - insbesondere im Rahmen einer Lackierung - wärmebehandelt worden ist.
  15. Verwendung eines Aluminiumbandes nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband zur Herstellung von Produkten der Bauindustrie verwendet wird.
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