Verfahren zur Herstellung von lackierten, dünnen Aluminiumblechen mit hoher mechanischer Festigkeit Es ist seit langem bekannt, Bleche aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen in lackiertem oder un- lackiertem Zustand als Austauschwerkstoff für Weiss blech zu verwenden. Wenn es sich z.
B. um die Her stellung von Konserven- und anderen Dosen sowie von Flaschenverschlusskapseln nach Art der Kronen korke handelt, werden Bleche von einer Dicke ver- langt, die höchstens 0,8 mm und mindestens 0,1 mm beiträgt und vorzugsweise bei 0,25-0,35 mm liegt. Die bisher für solche Zwecke gelieferten Bleche, die fast ausschliesslich in Bandform erzeugt werden, hatten eine mechanische Festigkeit, welche diejenige von Weissblech nicht erreichte, insbesondere nicht, wenn sie in lackiertem Zustand gebraucht wurden.
Verwen det man .nämlich hartgewalztes Blech aus Reinalumi- nium oder niedrig legiertem Aluminium in lackiertem Zustand (wobei die Lackierung als Korrosionsschutz und gegebenenfalls zusätzlich als Haftgrund für einen etwaigen Kunststoffbelag dient), so wird das Metall beim Erwärmen zwecks Trocknens und ,gegebenen falls Einbrennens des Lacküberzuges weichgeglüht, so dass es beispielsweise für Kronenkorke und Dosen keine genügende Festigkeit mehr aufweist. Bleche aus hochlegiertem Aluminium, z.
B. aus AlMg5, die im weichgeglühten Zustand noch beachtliche Zug festigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung und Härte aufweisen, scheiden vor allem aus preislichen Grün den als Austauschwerkstoff für Weissblech bei der Herstellung von Massenprodukten wie Dosen und Kronenkorken aus. Der Werkstoff des Bleches darf kaum teurer sein als Reinaluminium.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfah ren zur Herstellung von lackierten dünnen Alümi- niumblechen, deren mechanische Eigenschaften etwa derjenigen des üblichen Weissbleches gleicher Stärke entsprechen und mit letzterem Werkstoff auch preis lich konkurrieren können.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass durch Wärmebehandlung vergübbares, niedrig legiertes Aluminium mit einem Höchstgehalt von 1,5 % an einem oder mehreren der Legierungs- elemente Mg, Si, Zn, Cr, Mn und Ti bei mindestens zweifacher Endstärke,
vorzugsweise bei 3-5facher Endstärke, einem Lösungsglühen .mit nachfolgendem Abschrecken unterzogen, zwecks Erreichung eines Härtungseffektes bei einer Temperatur von höchstens 60 C gelagert, auf Endstärke kaltgewalzt, hier auf mit der Lösung eines tiefziehfähigen Lackes überzogen und schliesslich bei Temperaturen zwischen 120 und 240 C zum Trocknen und Einbrennen des Lackes erwärmt wird, wobei im Vergleich zum kalt gewalzten Zustand nicht nur die Verformbarkeit des Bleches, sondern auch seine mechanische Festigkeit erhöht wird.
Wird das Lösungsglühen bei zweifacher Endstärke vorgenommen, ;so beträgt beim Kaltwalzen der Ver- formungsgrad 50,%; wird das Lösungsglühen bei fünffacher Endstärke vorgenommen, so beträgt er 8011/9. Dieser Wert darf überschritten werden, sofern die gewünschte mechanische Festigkeit noch erreicht wird.
Das Lagern zwecks Herbeiführens des Härtungs- effektes wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis praktisch der voll ausgehärtete Zustand erreicht ist; bei einer Legierung z. B., die aus Aluminium mit 0,4 % Mg und 0,6 1/a Si besteht, ist es empfehlens- wert,
eine Lagerdauer von mindestens 2 Tagen bei Zimmertemperatur bzw. etwas kürzer bei leicht er höhter Temperatur zu wählen. Vorzugsweise wird bei Raumtemperatur während 3-4 Tagen gelagert. Selbstverständlich schadet eine längere Lagerungs dauer in keiner Weise, da das Material nach dem Aushärten unverändert bleibt.
Es kommen sehr viele Qualitäten von niedrig legiertem Aluminium in Frage; sie müssen aber für das vorliegende Verfahren durch Wärmebehandlung vergütbar sein. Sehr gute Ergebnisse werden mit einer AllVIgsi-Legierung erreicht, die 0,3-0,71/0 Mg und 0,3-0,7 % Si enthält. Das niedrig legierte Alumi- nium kann selbstverständlich ausser Mg,
Si, Zn, Cr, Mn und Ti noch weitere Elemente in geringer Menge enthalten, sofern diese weiteren Elennente das Ergeb nis des erfindungsgemässen Verfahrens entweder nicht :beeinträchtigen oder verbessern.
Das Aluminiumlegierungsblech wird vorzugs weise in Bandform gewalzt und weiter verarbeitet. Je nach dem Verwendungszweck kann es nach dem Trocknen und Einbrennen des Lackes 'm Formate geschnitten, ausgestanzt, in mehrere schmälere Bän der getrennt oder in aufgerollter Form dem Besteller geliefert werden.
Als Lacke, die einen tiefziehfähigen Überzug liefern, kommen vorzugsweise Äthoxylnharze, Epoxyharze und Polyvinylchlorid-Mischpolymerisate in Frage.
Beim Lagern nach dem dem Lösungsglühen fol genden Abschrecken (das beispielsweise in kaltem oder lauwarmem Wasser oder auch im Luftstrom vor genommen werden kann) steigen die Werte für die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Härte an.
Ein weiterer Anstieg erfolgt während dies Kaltwalzens; die Bruchdehnung nimmt dabei jedoch ab (bei einer Aluminiumlegierung mit 0,46 % Mg und 0,6 % Si beispielsweise auf einen Wert von 6-3 0/0). In diesem Zustand reicht die Verformbarkeit beispielsweise für das Tiefziehen von Dosen oder für die Herstellung von Kronenkorken nicht aus.
Wird nun das kalt gewalzte Blech lackiert und zwecks Trocknens und Einbrennens des Lackes beispielsweise während 10 min bis 30 sec auf 120-240 C erwärmt, so tritt gleichzeitig eine Kristallerholung mit einer Erhöhung der Bruchdehnung auf beispielsweise 10 bis 15 % und nachfolgendem Anstieg von Streckgrenze, Zug festigkeit und Härte ein.
Es wird also eine Verbesse rung der mechanischen Werte der vergüteten und kaltgewalzten Bleches mit einem Trocknen und Einbrennen des Lacküberzuges verbunden.
Es war schon bekannt, einzelne Gegenstände aus normal legiertem AlMgSi nach dem Lösungsglühen und dem Abschrecken zu lackieren und hierauf zu erhitzen, um gleichzeitig den Lack einzubrennen und das AIM9Si warmzuhärten. Es handelt sich weder um :
ein niedrig legiertes Aluminium noch um das Lackieren und Warmhärten einer kalt ausgehärteten Aluminiumlegierung noch um ein Material, das nach der letzten Erwärmung einer starken Verformung ausgesetzt werden kann und dabei als Austauschwerk stoff für Weissblech in Frage kommt, noch um ein Material, das bei der Herstellung von Massenpro dukten mit dem Weissblech preislich konkurrieren kann.
Durch die Kombination der verschiedenen Ar beitsgänge (Lösungsglühen, Abschrecken, Kalthärten, Kaltwalzen, Warmhärten in Verbindung mit der Lack trocknung) konnte erreicht werden, dass Streckgrenze, Zugfestigkeit, Härte und Dehnung auch bei der Lack trocknung noch ansteigen. Ohne das dem Lösungs glühen und Abschrecken folgende Kalthärten erreicht man durch Vergütung des Bleches in einer End- stärke von beispielsweise 0,25-0,45 mm nicht aus reichende Werte für Streckgrenze, Zugfestigkeit und Härte, wenn es sich z. B. um die Herstellung von Kronenkorken oder von Dosen handelt.
Dass erfindungsgemässe Verfahren bietet ausser den erwähnten Vorteilen (zunehmende Verbesserung der mechanischen Festigkeit während der letzten Arbeits gänge, Kombination der Warmhärtung mit der Lack trocknung) noch weitere wichtige Vorteile: 1. Das Lösungsglühen mit Abschrecken muss nicht bei Endstärke durchgeführt werden, sondern bei erheblich dickerer Materialstärke; ein Vergüten durch Lösungsglühen und nachfolgendem Abschrek- ken bei Stärken von beispielsweise 0,25 bis 0,45 mm ist unwirtschaftlich, technisch schwer durchzuführen und ergibt nicht die maximalen Festigkeitswerte.
2. Meistens ist die Oberfläche der vergütbaren Aluminiumlegierungen, auch der niedrig legierten, nach dem Lösungsglühen und dem Abschrecken leicht grau; beim Warmaushärten wird die graue Ober fläche beibehalten. Beim Kaltwalzen des vergüteten Materials nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird dessen Oberfläche dagegen wieder walzblank, was für die Verwendung des Materials sehr vorteil haft ist.
<I>Beispiel</I> Ein Aluminiumband mit 0,40/9 Mg und 0,611/o Si wird bei einer Zwischenstärke von 1-1,5 mm einem Lösungsglühen unterworfen, in Wasser abge schreckt und kalt ausgehärtet, wobei die Streck- grenze;
von4-6 auf 8-15 kgjmm2 ansteigt, dieZugfestig- keit von etwa 10 auf 20 kg/mm2 und die Brinellhärte von 20-30 auf 55-60 kg/mm2. Beim nachfolgenden Kaltwalzen auf eine Endstärke von 0,3 mm (Kalt- walzgrad 70-800h) steigt die Streckgrenze auf 28 bis 34 kg/mm2,
die Zugfestigkeit auf 30-35 kg/mm2 und die Brinellhärte auf 90-100 kg/mm2. In diesem Zustand beträgt die Bruchdehnung nur noch 3 bis 4 0/0, das heisst die Verformbarkeit ist z. B. für die Herstellung von Kronenkorken ungenügend. Wird nun ein so hergestelltes Blech mit der Lösung eines tiefziehbaren Lackes überzogen und schliesslich bei Temperaturen zwischen 120 und 240 C zum Trock nen und Einbrennen des Lackes erwärmt, so lässt sich, im Vergleich zum kaltgewalzten Blech, ein be trächtlicher Dehnungsgewinn feststellen (es kann z. B.
ein Wert von 15 % erreicht werden), während Streck- grenze und Zugfestigkeit nicht absinken,
sondern um etwa 6-8 % bzw. 8-10 % zunehmen. Die mecha- nische Festigkeit des auf diese Weise hergestellten Materials entspricht etwa derjenigen des üblichen Weissbleches gleicher Stärke.