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WO2017125582A1 - Hardenable almgsi-based aluminum alloy - Google Patents

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Publication number
WO2017125582A1
WO2017125582A1 PCT/EP2017/051243 EP2017051243W WO2017125582A1 WO 2017125582 A1 WO2017125582 A1 WO 2017125582A1 EP 2017051243 W EP2017051243 W EP 2017051243W WO 2017125582 A1 WO2017125582 A1 WO 2017125582A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum alloy
weight
aluminum
content
maximum
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/051243
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Helmut Antrekowitsch
Thomas Ebner
Werner FRAGNER
Helmut Kaufmann
Stefan Pogatscher
Ramona PRILLHOFER
Peter J. Uggowitzer
Marion Werinos
Original Assignee
Amag Rolling 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
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Priority to JP2018537443A priority patent/JP7208005B2/en
Priority to TR2018/14631A priority patent/TR201814631T1/en
Priority to RU2018130158A priority patent/RU2737646C2/en
Application filed by Amag Rolling Gmbh filed Critical Amag Rolling Gmbh
Priority to US16/071,600 priority patent/US20190024219A1/en
Priority to AU2017208641A priority patent/AU2017208641A1/en
Priority to MX2018008973A priority patent/MX2018008973A/en
Priority to SG11201806220YA priority patent/SG11201806220YA/en
Priority to CA3011631A priority patent/CA3011631A1/en
Priority to KR1020187024165A priority patent/KR102649425B1/en
Priority to CN201780007533.4A priority patent/CN108779522B/en
Priority to BR112018014843-1A priority patent/BR112018014843B1/en
Publication of WO2017125582A1 publication Critical patent/WO2017125582A1/en
Priority to ZA2018/04669A priority patent/ZA201804669B/en
Priority to IL260680A priority patent/IL260680B/en

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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to a hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si.
  • WO2013 / 124472A1 suggests adding to the solid solution of the aluminum alloy a vacancy active trace element, tin (Sn) and / or indium (In ), admit.
  • main and minor alloying elements can not be arbitrarily varied in their content in the aluminum alloy, because in addition to one desirable high heat-curing ability, other mechanical and / or chemical requirements - such as formability, strength, ductility and / or corrosion resistance - are met. This requires, for example, high concentrations of main alloying elements in the aluminum alloy in order to form certain hot excretions.
  • the aluminum alloy should be particularly suitable for the use of secondary aluminum.
  • the invention solves the stated object in that the aluminum alloy of 0.6 to 1 wt .-% magnesium (Mg), from 0.2 to 0.7 wt .-% silicon (Si), from 0.1 6 to 0 , 7 wt .-% iron (Fe), from 0.05 to 0.4 wt .-% copper (Cu), at most 0.15 wt .-% (or from 0 to 0.15 wt .-%) Manganese (Mn), at most 0.35 wt .-% (or from 0 to 0.35 wt .-%) chromium (Cr), at most 0.2 wt .-% (or from 0 to 0.2 wt Zirconium (Zr), at most 0.25% by weight (or from 0 to 0.25% by weight) zinc (Zn), at most 0.15% by weight (or from 0 to 0.15% by weight) of titanium (Ti), 0.005 to 0.075% by weight.
  • Mg magnesium
  • Si silicon
  • Si
  • Tin (Sn) and / or indium (In) and balance aluminum and production-related unavoidable impurities, wherein the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2.5 and the content of Si according to the equation wt .-% Si A + [0.3 * (wt% Fe)] with the parameter A ranging from 0.17 to 0.4% by weight.
  • An aluminum alloy tuned so closely in Si and Fe content which tuning can be recognized, for example, in the shaded area in FIG. 1, can in fact be due to the upper limit of said provision for sufficient solubility of tin and / or indium in the solid solution
  • Aluminum alloy ensure that slows down the excretion behavior during cold curing and thus the storage stability of the aluminum alloy is beneficial.
  • a sufficient precipitation behavior in the thermosetting is to be expected - whereby high strength values can be achieved in the thermosetting and the aluminum alloy itself can achieve or improve those mechanical and chemical properties of 6xxx aluminum alloy with a higher content of main and Secondary alloy elements are known.
  • the advantages of a particularly high storage stability at room temperature and good heat-setting ability of the aluminum alloy can be combined.
  • composition of the invention can also be particularly suitable for the use of secondary aluminum for this purpose due to the comparatively high Fe content.
  • impurities each having a maximum of 0.05 wt% and a total of at most 0.15 wt% may occur.
  • maximum weight percentages such as those found with Mn, Cr, Zr, Zn or titanium, for example, can be considered as starting from 0.
  • the storage stability and the thermosetting ability of the aluminum alloy can be further improved when the parameter A is in the range of 0.26 to 0.34 wt%.
  • the solubility of Sn can be relatively large and Si exercise only a small impact on cold curing. This allows an unexpectedly high stability at room temperature.
  • this alloy set in this way can attain surprisingly high strength after hot curing, for example by means of heat aging, although this alloy has a comparatively low Si content.
  • the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2, by increasing the setting of Si by Fe, the content of dissolved Si in the aluminum alloy can be significantly reduced.
  • the solubility of tin and / or indium in the solid solution of the Al-Mg-Si-aluminum alloy can be improved, which can further increase the storage stability.
  • a comparatively high solubility of tin and / or indium in the solid solution of the Al-Mg-Si-aluminum alloy can be achieved when the ratio of the weight percent of Si / Mg is in the range of 0.3 to 0.9.
  • the aluminum alloy has at least 0.25% by weight of copper (Cu), on the basis of this comparatively high content of Cu, it can compensate for the adverse effects of Mg and Si on the solubility of Sn in the solid solution of Al-Mg-Si Aluminum alloy are intervened.
  • Cu copper
  • solid solution may denote a state in which an alloying element is distributed in a solid matrix.
  • the aluminum alloy belongs to the 6xxx series.
  • the aluminum alloy is an EN AW-6061 aluminum alloy. If the aluminum alloy has at most 0.05% by weight of chromium (Cr) and more than 0.05% by weight of zirconium (Zr), the quenching sensitivity for Sn can be reduced and Sn can be kept in solid solution in the mixed aluminum crystal even at comparatively low quenching rates become. In addition, it is thus possible, even with heavy plates, to achieve optimum storage stability and heat-hardening capability.
  • the aluminum alloy may have at least 0.02 wt% chromium (Cr) to eventually improve the corrosion performance.
  • the aluminum alloy 1 of Table 1 essentially corresponds to a standard alloy AA6061 after addition of the trace element Sn, it being conceivable instead of tin to use indium or a combination of Sn and In.
  • Alloy 2 represents the composition according to the invention of the 6xxx series and is relatively recycling-friendly due to the comparatively high Fe content.
  • the aluminum alloy 1 is significantly outside the inventively tuned Si / Fe content, we can see this for example in FIG. 1.
  • the Aluminum alloy 2 is placed substantially centrally in this tuned Si / Fe content.
  • Both aluminum alloys 1 and 2 were solution-annealed in solid solution, quenched, and cold-cured by aging at room temperature and then thermoset. Solution heat treatment was carried out at a temperature greater than 530 degrees Celsius - quenching at a quench rate greater than 20 degrees Celsius / second. Both alloys 1 and 2 were subjected to a storage time or cold curing of 180 days [d] and a 30-minute thermosetting at different temperatures. Brinell hardness [HBW] was determined during cold aging and after hot aging.
  • the alloy 1 undergoes a comparatively rapidly increasing cold hardening during storage at room temperature after only 14 days - which leads disadvantageously to a comparatively high and increasing Brinell hardness over a longer storage time and is disadvantageous reshape before hot curing.
  • alloy 2 In contrast, in the case of alloy 2, initial cold hardening does not become apparent until after about 180 days, as a result of which alloy 2 according to the invention is considered to be particularly stable in storage. Such a surprisingly high storage stability has not yet been observed with any 6xxx alloy. This leads to an unexpected, enormous gain in the manipulation time of the alloy after quenching in the soft state.

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Abstract

The invention relates to a hardenable AlMgSi-based aluminum alloy. In order to obtain a recycling-friendly, storage-stable and particularly thermosetting aluminum alloy, it is proposed that said aluminum alloy comprises 0.6 to 1 wt.% of magnesium (Mg), 0.2 to 0.7 wt.% of silicon (Si), 0.16 to 0.7 wt.% of iron (Fe), 0.05 to 0.4 wt.% of copper (Cu), a maximum 0.15 wt.% of manganese (Mn), a maximum of 0.35 wt.% of chromium (Cr), a maximum of 0.2 wt.% of zirconium (Zr), a maximum of 0.25 wt.% of zinc (Zn), a maximum of 0.15 wt.% of titanium (Ti), 0.005 to 0.075 wt.% of tin (Sn) and/or indium (In), and aluminum as the remainder as well as impurities which are unavoidable for production reasons, wherein the ratio of the weight percentages of Si/Fe is less than 2.5 and the content of Si is determined according to the equation wt.% Si = A + [0.3 * (wt.% Fe)], the parameter A being the range from 0.17 to 0.4 wt.%.

Description

Aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mq-Si-Basis  Curing aluminum alloy based on Al-Mq-Si
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis. The invention relates to a hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si.
Stand der Technik State of the art
Um die Warmaushärtungsfähigkeit einer durch Lagerung bei Raumtemperatur kaltausgehärteten A6061 Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis zu verbessern, schlägt die WO2013/124472A1 vor, der festen Lösung der Aluminiumlegierung ein Leerstellen aktives Spurenelement, nämlich Zinn (Sn) und/oder Indium (In), zuzugeben. In order to improve the thermosetting ability of a room-temperature cold-cured A6061 Al-Mg-Si based aluminum alloy, WO2013 / 124472A1 suggests adding to the solid solution of the aluminum alloy a vacancy active trace element, tin (Sn) and / or indium (In ), admit.
Zudem ist es bekannt („Statistical and thermodynamic optimization of trace-element modified Al-Mg-Si-Cu Alloys", Stefan Pogatscher et. al.), dass bestimmte Haupt- und Nebenlegierungselemente der A6061 -Aluminiumlegierung die Löslichkeit von Zinn oder Indium in der Aluminiumlegierung reduzieren, was negative Auswirkungen auf die Lagerstabilität bei Raumtemperatur der 6xxx-Aluminiumlegierungen hat. So soll beispielsweise ein erhöhter Gehalt von Mg, Si, Cu oder Zn in der 6xxx- Aluminiumlegierung die Löslichkeit verringern, wohingegen ein erhöhter Gehalt von Fe, Ti und Mn die Löslichkeit erhöht. Zudem haben auch Interaktionseffekte, beispielsweise zwischen Si und Mg und/oder zwischen Cu und Mg, bei der Löslichkeit von Sn in der Aluminiumlegierung eine bedeutende Rolle. In addition, it is known ("Statistical and thermodynamic optimization of trace-element modified Al-Mg-Si-Cu Alloys", Stefan Pogatscher et al.) That certain main and minor alloying elements of the A6061 aluminum alloy solubility of tin or indium in reduce the solubility of the aluminum alloy, which has negative effects on the storage stability at room temperature of the 6xxx aluminum alloys, for example an increased content of Mg, Si, Cu or Zn in the 6xxx aluminum alloy should reduce the solubility, whereas an increased content of Fe, Ti and In addition, interaction effects, for example, between Si and Mg and / or between Cu and Mg, also play an important role in the solubility of Sn in the aluminum alloy.
Allerdings können die Haupt- und Nebenlegierungselemente in ihrem Gehalt in der Aluminiumlegierung nicht beliebig variiert werden, weil neben einer wünschenswert hohen Warmaushärtungsfähigkeit auch andere mechanische und/oder chemische Anforderungen - wie beispielsweise Umformbarkeit, Festigkeit, Duktilität und/oder Korrosionsbeständigkeit - zu erfüllten sind. Dies bedarf beispielsweise hoher Konzentrationen von Hauptlegierungselementen in der Aluminiumlegierung, um bestimmte Warmausscheidungen bilden zu können. However, the main and minor alloying elements can not be arbitrarily varied in their content in the aluminum alloy, because in addition to one desirable high heat-curing ability, other mechanical and / or chemical requirements - such as formability, strength, ductility and / or corrosion resistance - are met. This requires, for example, high concentrations of main alloying elements in the aluminum alloy in order to form certain hot excretions.
In der Einstellung der Komposition einer Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis sind daher bei den Haupt- und Nebenlegierungselementen meist zueinander gegenläufige Mengenverhältnisse erforderlich - nämlich einerseits solche Mengenverhältnisse, die der Löslichkeit von Sn in der Aluminiumlegierung dienlich sind, um eine hohe Lagerstabilität bei Raumtemperatur zu ermöglichen, und andererseits jene Mengenverhältnisse, die für hohe mechanische und/oder chemische Kennwerte bzw. Eigenschaften der Aluminiumlegierung sorgen, meist jedoch auf die Löslichkeit von Sn nachteilig wirken.  In the setting of the composition of an aluminum alloy based on Al-Mg-Si, countercurrent proportions are usually required in the case of the main and minor alloying elements - on the one hand, those proportions which are beneficial for the solubility of Sn in the aluminum alloy, ensuring a high storage stability Room temperature to allow, and on the other hand those proportions that provide high mechanical and / or chemical characteristics or properties of the aluminum alloy, but usually have a negative effect on the solubility of Sn.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine aushärtbare Aluminiumlegierung auf Basis von Al-Mg-Si mit Sn als Spurenelement in der Komposition derart zu verändern, dass eine hohe mechanische und chemische Eigenschaft der Aluminiumlegierung nach der Warmaushärtung mit einer hohen Lagerstabilität bei Raumtemperatur kombiniert werden kann. Zudem soll die Aluminiumlegierung besonders geeignet für die Verwendung von Sekundäraluminium sein. It is therefore an object of the invention to modify a curable aluminum alloy based on Al-Mg-Si with Sn as a trace element in the composition such that a high mechanical and chemical properties of the aluminum alloy are combined after hot curing with a high storage stability at room temperature can. In addition, the aluminum alloy should be particularly suitable for the use of secondary aluminum.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Aluminiumlegierung von 0,6 bis 1 Gew.-% Magnesium (Mg), von 0,2 bis 0,7 Gew.-% Silizium (Si), von 0,1 6 bis 0,7 Gew.-% Eisen (Fe), von 0,05 bis 0,4 Gew.-% Kupfer (Cu), maximal 0,15 Gew.-% (bzw. von 0 bis 0,15 Gew.-%) Mangan (Mn), maximal 0,35 Gew.-% (bzw. von 0 bis 0,35 Gew.-%) Chrom (Cr), maximal 0,2 Gew.-% (bzw. von 0 bis 0,2 Gew.- %) Zirkon (Zr), maximal 0,25 Gew.-% (bzw. von 0 bis 0,25 Gew.-%) Zink (Zn), maximal 0,15 Gew.-% (bzw. von 0 bis 0,15 Gew.-%) Titan (Ti), 0,005 bis 0,075 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Fe kleiner 2,5 ist und sich der Gehalt von Si nach der Gleichung Gew.-% Si = A + [0,3 * (Gew.-% Fe)] mit dem Parameter A im Bereich von 0,17 bis 0,4 Gew.-% bestimmt. The invention solves the stated object in that the aluminum alloy of 0.6 to 1 wt .-% magnesium (Mg), from 0.2 to 0.7 wt .-% silicon (Si), from 0.1 6 to 0 , 7 wt .-% iron (Fe), from 0.05 to 0.4 wt .-% copper (Cu), at most 0.15 wt .-% (or from 0 to 0.15 wt .-%) Manganese (Mn), at most 0.35 wt .-% (or from 0 to 0.35 wt .-%) chromium (Cr), at most 0.2 wt .-% (or from 0 to 0.2 wt Zirconium (Zr), at most 0.25% by weight (or from 0 to 0.25% by weight) zinc (Zn), at most 0.15% by weight (or from 0 to 0.15% by weight) of titanium (Ti), 0.005 to 0.075% by weight. Tin (Sn) and / or indium (In) and balance aluminum and production-related unavoidable impurities, wherein the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2.5 and the content of Si according to the equation wt .-% Si = A + [0.3 * (wt% Fe)] with the parameter A ranging from 0.17 to 0.4% by weight.
Durch die Vorschrift des Beschränkens des Si-Gehalts auf 0,2 bis 0,7 Gew.-% und des Fe-Gehalts auf 0,1 6 bis 0,7 Gew.-% sowie der Abstimmung des Si-Gehalts mit dem Fe-Gehalt kann auf die Lagerstabilität und Warmaushärtungsfähigkeit der Al- Mg-Si-Aluminiumlegierung in besonders hohem Maße vorteilhaft Einfluss genommen werden, wenn diese Abstimmung sowohl dem Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Fe kleiner 2,5 als auch der Gleichung Gew.-% Si = A + [0,3 * (Gew.-% Fe)] mit dem Parameter A im Bereich von 0,17 bis 0,4 Gew.-% genügt. By the requirement of limiting the Si content to 0.2 to 0.7% by weight and of the Fe content to 0.1 to 0.7% by weight, and of matching the Si content with the Fe content. Content can be particularly advantageous influence on the storage stability and heat-curing ability of the Al-Mg-Si-aluminum alloy, if this vote both the ratio of the weight percent of Si / Fe less than 2.5 and the equation wt .-% Si = A + [0.3 * (wt% Fe)] with the parameter A in the range of 0.17 to 0.4 wt% is sufficient.
Eine derart eng in Si- und Fe-Gehalt abgestimmte Aluminiumlegierung, welche Abstimmung beispielsweise am schraffierten Bereich in Fig. 1 zu erkennen ist, kann nämlich aufgrund der Obergrenze der genannten Vorschrift für eine ausreichende Löslichkeit von Zinn und/oder Indium in der festen Lösung der Aluminiumlegierung gewährleisten, was das Ausscheidungsverhalten beim Kaltaushärten verlangsamt und damit der Lagerstabilität der Aluminiumlegierung förderlich ist. Aufgrund der Untergrenze in der Abstimmung ist zudem mit einem ausreichenden Ausscheidungsverhalten beim Warmaushärten zu rechnen - wodurch hohe Festigkeitswerte beim Warmaushärten erreichbar sind und die Aluminiumlegierung selbst jene mechanischen und chemischen Eigenschaften erreichen oder verbessern kann, welche von 6xxx-Aluminiumlegierungeinem mit höherem Gehalt an Haupt- und Nebenlegierungselementen bekannt sind. An aluminum alloy tuned so closely in Si and Fe content, which tuning can be recognized, for example, in the shaded area in FIG. 1, can in fact be due to the upper limit of said provision for sufficient solubility of tin and / or indium in the solid solution Aluminum alloy ensure that slows down the excretion behavior during cold curing and thus the storage stability of the aluminum alloy is beneficial. In addition, due to the lower limit in the tuning, a sufficient precipitation behavior in the thermosetting is to be expected - whereby high strength values can be achieved in the thermosetting and the aluminum alloy itself can achieve or improve those mechanical and chemical properties of 6xxx aluminum alloy with a higher content of main and Secondary alloy elements are known.
Überraschend hat sich jedoch herausgestellt, dass mit diese Vorschrift im Vergleich mit bekannten 6xxx-Aluminiumlegierungen, aufweisend Sn zur Unterdrückung der Kaltaushärtung, ein um ein Vielfaches verlangsamtes Ausscheidungsverhalten bei Raumtemperatur beobachtet werden kann. Zwar ist bekannt, dass ein vergleichsweise niedriger Si-Gehalt für ein verzögertes Kaltaushärtung verantwortlich sein kann, die erfindunsgemäße Abstimmung des Si-Gehalts führt jedoch weit über diese bekannten Effekte hinaus und zeigt eine ungewöhnlich hohe Lagerstabilität an der Aluminiumlegierungen. Surprisingly, however, it has been found that, compared with known 6xxx aluminum alloys, comprising Sn to suppress cold hardening, this method can be used to observe a much slower precipitation behavior at room temperature. Although it is known that a comparatively low Si content may be responsible for delayed cold curing, the tuning of the Si content according to the invention, however, leads far beyond this known effects and shows an unusually high storage stability of the aluminum alloys.
Erfindungsgemäß können daher die Vorteile einer besonders hohen Lagerstabilität bei Raumtemperatur sowie guter Warmaushärtungsfähigkeit der Aluminiumlegierung kombiniert werden.  According to the invention, therefore, the advantages of a particularly high storage stability at room temperature and good heat-setting ability of the aluminum alloy can be combined.
Zudem kann sich diese erfindungsgemäße Komposition durch den vergleichsweise hohen Fe Gehalt auch besonders gut für die Verwendung von Sekundäraluminium hierfür eignen.  In addition, this composition of the invention can also be particularly suitable for the use of secondary aluminum for this purpose due to the comparatively high Fe content.
Im Allgemeinen wird erwähnt, dass in der Al-Mg-Si-Aluminiumlegierung Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und gesamt höchstens 0,15 Gew.-% vorkommen können. Zudem wird im Allgemeinen erwähnt, dass maximale Gew.-% Angaben, wie diese bei Mn, Cr, Zr, Zn oder Titan beispielsweise zu finden sind, als von 0 ausgehend betrachtet werden können. In general, it is mentioned that in the Al-Mg-Si-aluminum alloy, impurities each having a maximum of 0.05 wt% and a total of at most 0.15 wt% may occur. In addition, it is generally mentioned that maximum weight percentages, such as those found with Mn, Cr, Zr, Zn or titanium, for example, can be considered as starting from 0.
Der Vollständigkeit halber wird weiter erwähnt, dass als Sekundaraluminium Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung, gewonnen aus Aluminiumschrott, verstanden werden kann.  For the sake of completeness, it is further mentioned that aluminum or an aluminum alloy, obtained from aluminum scrap, can be understood as the secondary aluminum.
Die Lagerstabilität und die Warmaushärtungsfähigkeit der Aluminiumlegierung können weiter verbessert werden, wenn der Parameter A im Bereich von 0,26 bis 0,34 Gew.-% liegt. Durch diese Vorschrift, kann nämlich die Löslichkeit von Sn verhältnismäßig groß werden und Si nur mehr einen geringen Einfluss auf eine Kaltaushärtung ausüben. Damit kann eine unerwartet hohe Stabilität bei Raumtemperatur ermöglicht werden. Zudem kann sich zeigen, dass diese derart eingestellte Legierung nach einer Warmaushärtung - beispielsweise durch Warmauslagerung - eine überraschend hohe Festigkeit erreichen kann, obwohl diese Legierung einen vergleichsweise niedrigen Si-Gehalt aufweist. The storage stability and the thermosetting ability of the aluminum alloy can be further improved when the parameter A is in the range of 0.26 to 0.34 wt%. By this rule, namely, the solubility of Sn can be relatively large and Si exercise only a small impact on cold curing. This allows an unexpectedly high stability at room temperature. In addition, it can be shown that this alloy set in this way can attain surprisingly high strength after hot curing, for example by means of heat aging, although this alloy has a comparatively low Si content.
Ein Optimum an Lagerstabilität und Warmaushärtungsfähigkeit kann sich zeigen, wenn der Parameter A 0,3 Gew. -% ist. Bestimmt sich der Gehalt von Si nach der Gleichung Gew.-% Si = A + [0,3 * (Gew.- % Fe)] - Gew.-% Ti, können die, die Löslichkeit von Sn beeinfussenden Komponenten noch weiter verbessert aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere kann Ti Phasen mit Si ausbilden, was einen positiven Einfluss auf die Löslichkeit von Sn haben kann. Die Lagerstabilität der Aluminiumlegierung ist damit weiter verbesserbar. An optimum of storage stability and thermosetting ability may be exhibited when the parameter A is 0.3% by weight. If the content of Si is determined by the equation wt% Si = A + [0.3 * (wt% Fe)] -% by weight of Ti, the components affecting the solubility of Sn can be further improved on each other be matched. In particular, Ti can form phases with Si, which can have a positive influence on the solubility of Sn. The storage stability of the aluminum alloy is thus further improved.
Ist das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Fe kleiner 2, kann durch erhöhtes Abbinden von Si durch Fe der Anteil an gelöstem Si in der Aluminiumlegierung erheblich verringert werden. Damit kann die Löslichkeit von Zinn und/oder Indium in der festen Lösung der Al-Mg-Si-Aluminiumlegierung verbessert werden, was die Lagerstabilität weiter erhöhen kann. If the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2, by increasing the setting of Si by Fe, the content of dissolved Si in the aluminum alloy can be significantly reduced. Thus, the solubility of tin and / or indium in the solid solution of the Al-Mg-Si-aluminum alloy can be improved, which can further increase the storage stability.
Eine vergleichsweise hohe Löslichkeit von Zinn und/oder Indium in der festen Lösung der Al-Mg-Si-Aluminiumlegierung kann erreicht werden, wenn das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Mg im Bereich von 0,3 bis 0,9 liegt. A comparatively high solubility of tin and / or indium in the solid solution of the Al-Mg-Si-aluminum alloy can be achieved when the ratio of the weight percent of Si / Mg is in the range of 0.3 to 0.9.
Weist die Aluminiumlegierung mindestens 0,25 Gew.-% Kupfer (Cu) auf, kann auf Basis dieses vergleichsweise hohen Gehalts an Cu kompensierend auf die nachteiligen Effekte von Mg und Si hinsichtlich der Löslichkeit von Sn in der festen Lösung der Al-Mg-Si-Aluminiumlegierung eingegriffen werden. If the aluminum alloy has at least 0.25% by weight of copper (Cu), on the basis of this comparatively high content of Cu, it can compensate for the adverse effects of Mg and Si on the solubility of Sn in the solid solution of Al-Mg-Si Aluminum alloy are intervened.
Eine hervorragende Lagerstabilität der Aluminiumlegierung kann erreicht werden, wenn diese im Bereich von 0,005 bis 0,05 Gew.-% Zinn (Sn) in fester Lösung im Aluminiummischkristall aufweist. Im Allgemeinen wird erwähnt, dass der Begriff „fester Lösung" einen Zustand bezeichnen kann, in welchem ein Legierungselement in einer festen Matrix verteilt ist. An excellent storage stability of the aluminum alloy can be achieved if it has in the range of 0.005 to 0.05 wt .-% tin (Sn) in solid solution in the aluminum mixed crystal. In general, it is mentioned that the term "solid solution" may denote a state in which an alloying element is distributed in a solid matrix.
Vorzugsweise gehört die Aluminiumlegierung der 6xxx Reihe an. Vorzugsweise ist die Aluminiumlegierung eine EN AW-6061 Aluminiumlegierung. Weist die Aluminiumlegierung maximal 0,05 Gew.-% Chrom (Cr) und mehr als 0,05 Gew.-% Zirkon (Zr) auf, kann die Abschreckempfindlichkeit für Sn reduzieren und Sn auch bei vergleichsweise niedrigen Abschreckraten in fester Lösung im Aluminiummischkristall gehalten werden. Außerdem ist damit ermöglichbar, selbst bei Grobblechen ein Optimum an Lagerstabilität und Warmaushärtungsfähigkeit zu erreichen. Preferably, the aluminum alloy belongs to the 6xxx series. Preferably, the aluminum alloy is an EN AW-6061 aluminum alloy. If the aluminum alloy has at most 0.05% by weight of chromium (Cr) and more than 0.05% by weight of zirconium (Zr), the quenching sensitivity for Sn can be reduced and Sn can be kept in solid solution in the mixed aluminum crystal even at comparatively low quenching rates become. In addition, it is thus possible, even with heavy plates, to achieve optimum storage stability and heat-hardening capability.
Die Aluminiumlegierung kann mindestens 0,02 Gew.-% Chrom (Cr) aufweisen, um damit eventuell das Korrosionsverhalten zu verbessern. The aluminum alloy may have at least 0.02 wt% chromium (Cr) to eventually improve the corrosion performance.
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways to carry out the invention
Zum Nachweis der erzielten Effekte wurden Feinbleche aus verschiedenen Aluminiumlegierungen auf Al-Mg-Si-Basis (6xxx-Reihe) hergestellt. Die Zusammensetzungen der untersuchten Legierungen sind in der Tabelle 1 angeführt. To demonstrate the effects achieved, thin sheets of various aluminum alloys based on Al-Mg-Si (6xxx series) were produced. The compositions of the alloys studied are listed in Table 1.
Figure imgf000008_0001
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Tabelle 1 : Ubersicht zu den untersuchten Legierungen in Gew  Table 1: Overview of the investigated alloys in wt
Die Aluminiumlegierung 1 der Tabelle 1 entspricht im Wesentlichen einer Standard- Legierung AA6061 nach Zugabe des Spurenelements Sn, wobei vorstellbar ist anstatt von Zinn Indium oder eine Kombination von Sn und In zu verwenden. Legierung 2 stellt die erfindungsgemäße Komposition der 6xxx-Reihe dar und ist durch den vergleichsweise hohen Fe Gehalt vergleichsweise recyclingfreundlich. The aluminum alloy 1 of Table 1 essentially corresponds to a standard alloy AA6061 after addition of the trace element Sn, it being conceivable instead of tin to use indium or a combination of Sn and In. Alloy 2 represents the composition according to the invention of the 6xxx series and is relatively recycling-friendly due to the comparatively high Fe content.
Die Aluminiumlegierung 1 liegt deutlich außerhalb des erfindungsgemäß abgestimmten Si/Fe-Gehalts, wir dies beispielsweise in der Fig. 1 zu erkennen ist. Die Aluminiumlegierung 2 liegt in diesem abgestimmten Si/Fe Gehalt im Wesentlichen mittig platziert. The aluminum alloy 1 is significantly outside the inventively tuned Si / Fe content, we can see this for example in FIG. 1. The Aluminum alloy 2 is placed substantially centrally in this tuned Si / Fe content.
Beide Aluminiumlegierungen 1 und 2 wurden in feste Lösung durch Lösungsglühen gebracht, abgeschreckt und durch Auslagern bei Raumtemperatur kalt- sowie anschließend warmausgehärtet. Das Lösungsglühen erfolgte bei einer Temperatur größer 530 Grad Celsius - das Abschrecken mit einer Abschreckrate größer 20 Grad Celsius/Sekunde. Beide Legierungen 1 und 2 wurden einer Lagerzeit bzw. einer Kaltaushärtung von 180 Tagen [d] und einer Warmaushärtung von 30 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen unterworfen. Während der Kalt- bzw. nach der Warmauslagerung wurden Brinellhärten [HBW] bestimmt. Both aluminum alloys 1 and 2 were solution-annealed in solid solution, quenched, and cold-cured by aging at room temperature and then thermoset. Solution heat treatment was carried out at a temperature greater than 530 degrees Celsius - quenching at a quench rate greater than 20 degrees Celsius / second. Both alloys 1 and 2 were subjected to a storage time or cold curing of 180 days [d] and a 30-minute thermosetting at different temperatures. Brinell hardness [HBW] was determined during cold aging and after hot aging.
In Bezug auf die Lagerstabilität ist nach Fig. 2 zu erkennen, dass die Legierung 1 bereits nach 14 Tagen einer vergleichsweise stark ansteigenden Kaltaushärtung bei Lagerung bei Raumtemperatur unterliegt - was über eine längere Lagerzeit gesehen nachteilig zu vergleichsweise hoher und steigender Brinellhärte führt und sich nachteilig auf ein Umformen vor der Warmaushärtung auswirkt. With regard to the storage stability, it can be seen from FIG. 2 that the alloy 1 undergoes a comparatively rapidly increasing cold hardening during storage at room temperature after only 14 days - which leads disadvantageously to a comparatively high and increasing Brinell hardness over a longer storage time and is disadvantageous reshape before hot curing.
Im Gegensatz dazu zeichnet sich bei der Legierung 2 erst nach ca. 180 Tagen eine beginnende Kaltaushärtung ab, wodurch die erfindungsgemäße Legierung 2 als besonders lagerbeständig gilt. Eine derart überraschend hohe Lagerbeständigkeit wurde bis dato noch bei keiner 6xxx-Legierung beobachtet. Dies führt zu einem unerwarteten, enormen Gewinn in der Manipulationszeit der Legierung nach dem Abschrecken in weichem Zustand.  In contrast, in the case of alloy 2, initial cold hardening does not become apparent until after about 180 days, as a result of which alloy 2 according to the invention is considered to be particularly stable in storage. Such a surprisingly high storage stability has not yet been observed with any 6xxx alloy. This leads to an unexpected, enormous gain in the manipulation time of the alloy after quenching in the soft state.
Bei der anschließenden Warmaushärtung ist im Vergleich der beiden Legierungen nach Fig. 3 zu erkennen, dass die Legierung 2 bei niedrigeren Auslagerungstemperaturen in der Brinellhärte zunächst der Legierung 1 nachhinkt. Bei höheren Auslagerungstemperaturen kann die Brinellhärte der Legierung 1 deutlich übertroffen werden. In the subsequent hot curing, it can be seen in the comparison of the two alloys according to FIG. 3 that the alloy 2 initially lags behind the alloy 1 at lower aging temperatures in the Brinell hardness. At higher aging temperatures, the Brinell hardness of the alloy 1 can be significantly exceeded.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1 . Aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis, aufweisend  P a t e n t a n g e s: 1. A curable aluminum alloy based on Al-Mg-Si
von 0,6 bis 1 Gew.-% Magnesium (Mg),  from 0.6 to 1% by weight of magnesium (Mg),
von 0,2 bis 0,7 Gew.-% Silizium (Si),  from 0.2 to 0.7% by weight of silicon (Si),
von 0,1 6 bis 0,7 Gew.-% Eisen (Fe),  from 0.1 to 0.7% by weight of iron (Fe),
von 0,05 bis 0,4 Gew.-% Kupfer (Cu),  from 0.05 to 0.4% by weight of copper (Cu),
maximal 0,15 Gew.-% Mangan (Mn),  not more than 0.15% by weight of manganese (Mn),
maximal 0,35 Gew.-% Chrom (Cr),  not more than 0.35% by weight of chromium (Cr),
maximal 0,2 Gew.-% Zirkon (Zr),  not more than 0.2% by weight of zirconium (Zr),
maximal 0,25 Gew.-% Zink (Zn),  not more than 0.25% by weight of zinc (Zn),
maximal 0,15 Gew.-% Titan (Ti),  not more than 0.15% by weight of titanium (Ti),
0,005 bis 0,075 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In)  0.005 to 0.075% by weight of tin (Sn) and / or indium (In)
und als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen, wobei and the balance aluminum and production-related unavoidable impurities, wherein
das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Fe kleiner 2,5 ist  the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2.5
und sich der Gehalt von Si nach der Gleichung  and the content of Si according to the equation
Gew.-% Si = A + [0,3 * (Gew.-% Fe)] Wt% Si = A + [0.3 * (wt% Fe)]
mit dem Parameter A im Bereich von 0,17 bis 0,4 Gew.-%  with the parameter A in the range of 0.17 to 0.4% by weight
bestimmt.  certainly.
2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter A im Bereich von 0,26 bis 0,34 Gew.-% liegt. 2. Aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the parameter A is in the range of 0.26 to 0.34 wt .-%.
3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter A 0,3 Gew.-% ist. 3. Aluminum alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the parameter A is 0.3 wt .-%.
4. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass und sich der Gehalt von Si nach der Gleichung Gew.-% Si = A + [0,3 * (Gew.-% Fe)] - Gew.-% Ti 4. Aluminum alloy according to claim 1, 2 or 3, characterized in that and the content of Si according to the equation Wt% Si = A + [0.3 * (wt% Fe)] - wt% Ti
bestimmt. certainly.
5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Fe kleiner 2 ist. 5. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ratio of the weight percent of Si / Fe is less than 2.
6. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gewichtsprozente von Si/Mg im Bereich von 0,3 bis 0,9 liegt. 6. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ratio of the weight percent of Si / Mg is in the range of 0.3 to 0.9.
7. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung mindestens 0,25 Gew.-% Kupfer (Cu) aufweist. 7. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that the aluminum alloy has at least 0.25 wt .-% copper (Cu).
8. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung im Bereich von 0,005 bis 0,05 Gew.-% Zinn (Sn) in fester Lösung im Aluminiummischkristall aufweist. 8. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 7, characterized in that the aluminum alloy in the range of 0.005 to 0.05 wt .-% tin (Sn) in solid solution in the aluminum mixed crystal.
9. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung der 6xxx Reihe angehört. 9. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 8, characterized in that the aluminum alloy belongs to the 6xxx series.
10. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung maximal 0,05 Gew.-% Chrom (Cr) und mehr als 0,05 Gew.-% Zirkon (Zr) aufweist. 10. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 9, characterized in that the aluminum alloy has a maximum of 0.05 wt .-% chromium (Cr) and more than 0.05 wt .-% zirconium (Zr).
1 1 . Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung mindestens 0,02 Gew.-% Chrom (Cr) aufweist. 1 1. Aluminum alloy according to one of claims 1 to 10, characterized in that the aluminum alloy has at least 0.02 wt .-% chromium (Cr).
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