CZ20001199A3

CZ20001199A3 - Hliníková slitina odolávající korozi

Info

Publication number: CZ20001199A3
Application number: CZ20001199A
Authority: CZ
Inventors: Subhasish Sircar
Original assignee: Reynolds Metal Company
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2002-01-16
Also published as: EP1034318A1; WO1999018250A1; CN1141413C; EP1034318A4; BR9812712A; KR20010030864A; CA2305558A1; NO20001664L; AU9775898A; JP2001519476A; PL339657A1; NO20001664D0; US5976278A; PL185567B1; CN1273614A; AR013540A1; ZA988829B

Description

Hliníková slitina odolávající korozi

Oblast techniky

Předložený vynález se vztahuje na hliníkovou slitinu odolávající korozi, a zvláště na hliníkovou slitinu typu AA3000, která ke zlepšení tažnosti obsahuje řízená množství jedné nebo více přísad manganu, hořčíku a zirkonu.

Dosavadní stav techniky

Dle předchozího stavu oboru je hliník pro svou odolnost korozi dobře znám. Hliníkové slitiny řady AA1000 se často volí tam, kde je odolnosti proti korozi zapotřebí.

Při použití s potřebou větší pevnosti byly tyto slitiny řady AA1000 nahrazeny výše legovanými slitinami, jako jsou hliníkové slitiny typu řady AA3000. Slitiny AA3102 a AA3003 jsou příklady hliníkových slitin s větší pevností, které mají dobrou odolnost vůči korozi.

Hliníkové slitiny typu řady AA3000 nalezly rozsáhlé použití v průmyslu vyrábějícím samohybná zařízení, vzhledem k jejich kombinaci vysoké pevnosti, malé hmotnosti, odolnosti vůči korozi a vytlačitelnosti. Z těchto slitin se často vyrábějí potrubí pro použití v tepelných výměnících nebo pro použití v klimatizačních kondensorech.

• »

- 2 Jeden z problémů slitin řady AA3000 v korozivním prostředí je tvorba důlkové nebo puchýřkové koroze. Tyto typy koroze se často vyskytují v typech prostředí vyskytujících se při použití v tepelných výměnících nebo klimatizačních kondensorech, a mohou vést k poškození a selhání složky samohybného zařízení, když koroze ohrozí celistvost potrubí z hliníkové slitiny.

Při hledání hliníkových slitin se zlepšenou odolností proti korozi byly vyvinuty výše legované slitinové materiály, tak jako materiály zveřejněné v U.S. Patentech č. 4,649,087 a 4,828,794. Tyto výše legované slitinové materiály nejsou způsobilé k vytlačování, vzhledem k potřebě extrémně vysokých vytlačovacích sil.

U.S. Patent č. 5,286,316 zveřejňuje hliníkovou slitinu mající jak vysokou vytlačitelnost, tak vysokou odolnost vůči korozi.

Tato slitina v podstatě sestává z asi 0.1 - 0.5 % hmotnosti manganu, asi 0.05 - 0.12 % hmotnosti křemíku, asi 0.10 - 0.20 % hmotnosti titanu, asi 0.15 - 0.25 % hmotnosti železa, a zbytek je hliník, a náhodné nečistoty. Slitina přednostně v podstatě neobsahuje měď, měď je omezena na ne více než

0.01 %. Tato slitina je přednostně v podstatě bez mědi, s úrovní mědi nepřesahující 0.03 % hmotnosti.

Ačkoliv slitina zveřejněná v U. S. Patentu č. 5,286,316 nabízí zlepšenou odolnost vůči korozi vzhledem ke slitině AA3102, je potřebná ještě větší korozní odolnost. V testování odolnosti

- 3 vůči korozi s použitím postřikování slanou vodou a kyselinou octovou dle ASTM Standardu G85 (dále SWAAT testování), potrubí kondensoru vyrobené ze slitiny AA3102 vydrželo jen osm dní ve SWAAT testovacím prostředí, předtím než se porouchalo. V podobných experimentech s použitím slitiny dle U. S. patentu 5,286,316 se dosáhlo lepší trvanlivosti než se slitinou AA3102. Zlepšená slitina dle U. S. patentu 5,286,316 však také selhala ve SWAAT testech po méně než 20 dnech.

Byla vyvinuta zlepšená hliníková slitina, která překonává shora uvedené nevýhody dosavadního stavu korozi odolných slitin. Tato zlepšená slitina je typu řady AA3000 s řízeným množstvím mědi, zinku a titanu. Tato zlepšená slitina je zvláště vhodná pro použití vyžadující jak tvarovatelnost za tepla, tak odolnost vůči korozi. Slitina se v podstatě skládá, v procentech hmotnosti, z množství mědi až do 0.03 %, mezi asi 0.05 a 0.12 % křemíku, mezi asi 0.1 až 0.5 % manganu, mezi asi 0.03 a asi 0.30 % titanu, méně než 0.01 % hořčíku, méně než 0.01 % niklu, mezi asi 0.6 a asi 1 % zinku, a železa až do asi 0.50 %, až do 0.50 % chrómu, a zbytek je hliník a nevyhnutelné nečistoty. Je dále popsán příklad této slitiny, kde množství mědi je 0.008 % nebo méně, titanu je mezi 0.07 a

0.20 %, zinku je mezi asi 0.10 a 0.20 %, a železa je mezi asi 0.05 % a 0.30 %. Tato zlepšená slitina je zveřejněná v U. S. patentové přihlášce č. 08/659,787, zaregistrované 6. června 1996, která je zde tímto odkazem zahrnuta.

Zatímco tato zlepšená slitina poskytuje vynikající odolnost

4

vůči korozi a tvarovatelnost za tepla, zvláště když se vytlačuje jako potrubí, tato zlepšená slitina ne vždy dobře splňuje potřeby při dalším formování za studená a případném žíhání. Tato slitina je při tažení za studená náchylná k vytváření zúžení a k místním deformacím, které mohou způsobit rozlomení výrobku, a k nepřijatelné konečné úpravě vykazující napětí v důsledku roztažení, a odlupování.

Jedna z příčin zužování je nedostatečná odolnost k deformaci nebo měkkost poté, co materiál projde mezí průtažnosti a nedosáhne konečné pevnosti v tahu. V oboru metalurgie se schopnost odolat místní deformaci měří hodnotou n. tato hodnota n obecně měří rozdíl mezi mezí průtažnosti a konečnou pevností v tahu. Protože je tato hodnota v oboru dobře známá, pro porozumění vynálezu není třeba dalšího jejího popisu.

Podstata vynálezu

Vzhledem k nevýhodám shora diskutované zlepšené slitiny vznikla potřeba poskytnout novou a zlepšenou slitinu, která má nejen dobrou odolnost vůči korozi a dobrou tvarovatelnost za tepla, ale také ohebnost a tažnost. Jako odpověď na tuto potřebu poskytuje předložený vynález materiál hliníkové slitiny, který obsahuje řízená množství manganu, hořčíku a zirkonu, a je vhodný nejen pro aplikace s odolností vůči korozi u materiálů tvarovaných za tepla, ale také u materiálů tvarovaných za tepla a za studená zpracovávaných, s žíháním nebo bez něj, a s následným deformováním za studená.

V souladu s tím je prvním cílem tohoto vynálezu poskytnout hliníkovou slitinu se zlepšenou kombinací odolností vůči korozi a tvarovatelnosti za tepla.

Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout hliníkovou slitinu obsahující zvládnutelná množství mědi k usnadnění zpracování.

Ještě dalším cílem předloženého vynálezu je poskytnout hliníkovou slitinu, která má současně dobrou tvarovatelnost za tepla, odolnost vůči korozi, tažnost a ohebnost.

Dalším cílem tohoto vynálezu je zajistit vytlačovatelnost, zvláště vytlačované potrubí kondensoru, se zlepšenou kombinací korozní odolnosti, tažnosti, a dobré tvarovatelnosti za tepla.

Další cíle a výhody předloženého vynálezu se stanou zřejmými v průběhu dalšího popisu vynálezu.

Pro splnění právě uvedených cílů a výhod poskytuje předložený vynález korozi odolnou hliníkovou slitinu sestávající v podstatě, v procentech hmotnosti, z ne více než 0.03 % mědi, mezi asi 0.1 až asi do 1.5 % manganu, mezi asi 0.03 a asi 0.35 % titanu, do asi 1.0 % hořčíku, méně než 0.01 % niklu, mezi asi 0.06 a asi 1.0 % zinku, asi do 0.3 % zirkonu, železa a křemíku do asi 0.50 %, až do 0.50 % chrómu, a zbývající část je hliník a nevyhnutelné nečistoty.

φ φ

- 6 ΦΦΦ »·· »♦ .« «,ϊ i ϊ • ···· ··· • ·· ·· «.

Je upřednostněno, aby množství mědi činilo asi 0.02 % nebo méně, množství titanu mezi asi 0.12 a 0.20 %, zinku mezi asi 0.10 a 0.20 %, a železa mezi asi 0.05 a 0.30 %. Upřednostněná množství manganu, hořčíku a zirkonu jsou mezi 0.3 a 1.0 % Mn, asi 0.2 a 0.8 % Mg, a asi 0.01 a 0.15 % Zr.

Co se týče podrobněji množství jednotlivých složek, mědi 10 přednostně není více než 0.006 %, lépe ne více než 0.004 %.

Křemík je přednostně obsažen v množství 0.05 až 0.1 %, lépe ho není více než 0.06 %. Mangan je přednostně v množství mezi 0.5 a 1.1 %, lépe ne více než 0.8 %. Upřednostněné množství hořčíku je silně závislé na zamýšleném použití výrobku, neboř 15 hořčík ovlivňuje vytlačitelnost, zvláště s tenkými úseky. Pro aplikace s těmito typy požadavků je hořčíku přednostně méně než 0.2 %, lépe méně než 0.1 %. Věří se, že hořčík nepříznivě ovlivňuje možnost pájení pro některé typy operací pájení. Výrobky pro tyto aplikace musí mít množství hořčíku menší než 20 0.2 %. Na druhé straně hořčík příznivě ovlivňuje kontrolu zrn, což ovlivňuje tvarovatelnost, zvláště v Pro tyto typy použití jsou vhodná množství hořčíku 0.2 %, 0.3 %, nebo větší. Zinek je přednostně v rozmezí 0.14 až 0.18 %, lépe ne více než 0.15 %. 25 Titan je přednostně v rozmezí 0.14 až 0.18 %, a lépe méně než 0.16 %. Zirkonu je přednostně méně než 0.01 %. Jak niklu tak chrómu je přednostně méně než 0.02 %, a množství menší než 0.01 % jsou dále upřednostněna.

rozměru silnějších úsecích,

Korozi odolná hliníková slitina dle vynálezu poskytuje

zlepšenou odolnost vůči korozi vzhledem ke známým slitinám typu řady AA3000. V souladu s tím vykazuje hliníková slitina dle vynálezu jak dobrou odolnost vůči korozi, tak tvarovatelnost za tepla. Navíc řízením velikosti obsahu manganu, hořčíku a zirkonu lze u slitiny dle vynálezu dosáhnout také zpracovatelnosti za studená, nebo zpracovatelnosti za studená a žíhání bez lokalizovaných deformací nebo poškození povrchu výrobku během zpracovacích operací, tak jako při tažení a ohýbání.

Tuto slitinu dle vynálezu lze vyrobit litím slitinové směsi, homogenizací litého výrobku, ochlazením, opětným ohřevem a deformací za tepla. Horký deformovaný výrobek lze použít za podmínek jeho teplého zpracování, nebo ho lze zpracovat za studená a žíhat v závislosti na požadovaném použití výrobku. Přednostně je zpracování za tepla vytlačování, tvarování za studená je tažení a/nebo ohýbání. Způsob dle vynálezu poskytuje horký tvarovaný výrobek nebo mezivýrobek pro následné tvarování za studená.

Popis obrázků na výkresech

Nyní bude proveden odkaz na přiložené výkresy:

Obrázek 1 vztahuje mez průtažnosti (YS), konečnou pevnost v tahu (UTS), protažení, a poměrnou hodnotu n (rel. n) k dosavadnímu stavu hliníkové slitiny a ke vlivu manganu.

• · • ·

- 8 Obrázek 2 je graf podobný obrázku 1, a jsou na něm znázorněny účinky hořčíku na hliníkovou slitinu provedenou dle dosavadního stavu techniky.

Obrázek 3 ukazuje účinek zirkonu na hliníkovou slitinu dle dosavadního stavu techniky, vzhledem k hodnotám YS, UTS, protažení, a rel. n.

Obrázky 4 a 5 ukazují hodnoty YS, UTS, protažení a rel. n pro dvě hliníkové slitiny obsahující zirkon, mangan a hořčík.

Příklady provedení vynálezu

Předložený vynález poskytuje hliníkovou slitinu s podstatně zlepšenou ohebností a tažností vzhledem ke slitinám dle dosavadního stavu techniky. Jak uvedeno shora, dříve známé slitiny typu řady AA3000, které vykazují dobrou odolnost vůči korozi a vytlačítelnost, jsou náchylné k místním deformacím a zúžení, když jsou tvarovány za horka či za studená, a/nebo žíhány, zvláště v prostředí, kde se slitiny zpracovávají do trubek kondensoru pro tepelnou výměnu nebo pro použití v klimatizačních zařízeních. Tyto hliníkové slitiny také vykazují špatnou konečnou úpravu a výrobek se rozlamuje při deformaci za studená. Slitinová směs dle vynálezu, za pomoci řízení obsahu jejích složek, poskytuje značně zlepšenou ohebnost a tažnost, přičemž si stále zachovává přijatelné hodnoty tvarovatelnosti za horka, mechanických vlastností a odolnosti vůči korozi.

•· ·9 » · · <

• · · « ► · · « > · · e ·« ··

- 9 V nejširším smyslu tento vynález poskytuje hliníkovou slitinu v podstatě se skládající, v procentech hmotnosti, z ne více

5	než asi	0.03 % mědi,	mezi	asi 0.1	a až asi 1.2 nebo 1.5 %
	manganu,	mezi asi 0.	03 a	asi 0.35	% titanu, asi do 1.0 %
	hořčíku,	méně než 0.01	% niklu, mezi	asi 0.05 a asi 1 % zinku,

asi do 0.3 % zirkonu, asi do 0.50 % železa a křemíku, do 0.20 % chrómu, a zbývající část je hliník a nevyhnutelné nečistoty.

Obsah mědi by měl přednostně být menší než asi 0.01 %. Obsah titanu přednostně činí mezi asi 0.07 a 0.20 %. Obsah zinku je udržován mezi asi 0.06 a 1.0 %.

Ještě lépe je, když obsah zinku je udržován mezi asi 0.06 a 0.5 %, a dokonce ještě lépe mezi asi 0.10 % a 0.20 %. Titanu je mezi asi 0.12 a 0.20 %, a železa a křemíku je mezi asi 0.05 a 0.30 %. Upřednostněná množství manganu, hořčíku a zirkonu činí mezi asi 0.3 a 0.15 % Mn, mezi asi 0.2 a 0.8 % Mg, a asi 0.05 až 0.15 % zirkonu. Jestliže je to požadováno, jeden až dva prvky ze skupiny manganu, hořčíku a zirkonu je možno vyloučit, a současně zlepšit tažnost, tak jak je dokázáno v dále diskutované studii.

Aby se ukázala zlepšená tažnost a ohebnost hliníkové slitiny při složení dle vynálezu, byla provedena studie s využitím řady složení slitin, s proměnnými množstvími manganu, hořčíku a zirkonu. Slitinová směs použitá pro studii jako kontrolní byla X3030 (složení v procentech hmotnosti: Si

9 9

9 9 • 9 9

- 10 ·· 99 • · 9 9 9 • · · 9 999 ··· 9 9 99 99 • · · 9 9

0.15 % max, Fe - 0.3 5 % max, Cu - 0.10 % max, Mn - 0.10 až 0.7 %, Mg - 0.05 % max, Cr - 0.05 % max, Ni - nečistota, Zn 5 0.05 až 0.50 %, Ti - 0.05 až 0.35 %, další - 0.05 každá složka, 0.15 celkem, zbývající část hliník). Množství manganu se například měnily mezi 0.5 %, 0.8 %, a 1.2%. Množství hořčíku se měnily mezi 0.3 % a 0.6 %. Zirkon byl obsažen v množství 0.10 % až 0.20 %.

Věří se, že kombinace jednoho nebo více prvků ze skupiny zirkon, mangan a hořčík ve shora popsané vylepšené hliníkové slitině umožňuje překonat špatnou pevnost a velký rozměr zrn, což je typické pro kontrolní slitinu. Věří se, že tyto prvky slitiny přispívají ke zlepšeným mechanickým vlastnostem slitiny dle vynálezu, tj. ke zvětšené pevnosti, jemnějšímu rozměru zrn nebo většímu zamezení růstu zrn/rekrystalizaci.

Byla provedena studie k prozkoumání mechanických vlastností za podmínek tvarování za horka, a za podmínek tvarování za horka, za studená, za podmínek při opětném ohřevu, a za podmínek kalení. První testování s použitím pouze podmínek tvarování za horka bylo určeno pro zpracování jako je vytlačování a podobné. Druhé testování kombinující tvarování za horka, ochlazení, zpracování za studená, opětný ohřev a kalení bylo určeno k simulaci komerčního zpracování, kdy vytlačený nebo za horka zpracovaný výrobek se podrobí dalšímu zpracování za studená, ohřevu a zakalení. V prvním testování byla vybrána slitinová směs, byla lita do 3 (76.2 mm) x 8 (203.2 mm) x 15 (381 mm) ingotu, ze kterého byla odstraněna • · ·· φ « · ·

• · φ φ • * φ φ φ φ • ΦΦΦ· • ♦ φ · ·♦ ♦♦ kůra. Ingot byl konvenčním způsobem homogenizován, ochlazen a za horka válcován na tlouštku 3/8 (9.5 mm) a podroben na zkoušky v tahu. V druhém testování byl horký válcovaný materiál ochlazen vzduchem, pak za studená zpracován, opětně ohřát na 1000 °F (538 °C), na této teplotě byl udržován po dobu jedné hodiny a vodou zakalen.

Reprezentativní výsledky prvního testování jsou znázorněny na obrázcích 1-5 pro hodnoty YS a UTS (KSI), protažení, a rel. n. Hodnota rel. n je vypočítána jako (UTS - YS) / YS k simulování skutečných hodnot n pro účely porovnání.

Obrázek 1 demonstruje že přidání manganu poskytuje výrazné zlepšení hodnot rel. n vzhledem ke slitině X3030 dle dosavadního stavu techniky. Zlepšení se také ukazuje v konečné pevnosti v tahu, a to zcela překvapivě bez výrazného zhoršení v protažení. Jak hodnoty protažení, tak rel. n byly vynásobeny určitým číslem pro účely provedení grafu.

Obrázek 2 rovněž demonstruje že se vzrůst hodnoty rel. n obdrží při přidání zirkonu ke slitině X3030 dle dosavadního stavu techniky. Opět není vidět zhoršení v protažení nebo v konvenční mezi průtažnosti, i když konečná pevnost v tahu vzrůstá.

Podobně jako pro mangan a zirkon, obrázek 3 ukazuje, že hořčík rovněž přispívá ke zlepšeným hodnotám rel. n a UTS, aniž by se zhoršilo protažení.

·· » ·

Β · • ·· ·· ·· » 9 9

Β 9 9 · ·

Β · 9 9 » · · · ·· 99

99

9 9

9 9 9

99 * ·

- 12 Obrázky 4a 5 ukazují účinek kombinace zirkonu, manganu a hořčíku, kde množství manganu se mění od 0.5 do 0.8 %. Při porovnání hodnot rel. n v obrázcích 4 a 5 pro příklady směsí s hodnotami rel. n ukázanými na obrázcích 1 - 3 pro slitinu

Χ3Ό30, je zřejmé dosažení výrazného zlepšení v hodnotách rel. n, zvláště pro příklad směsi na obrázku 4. Tyto hodnoty rel. n jsou dokonce dále zlepšeny nad hodnotami získanými pouze při přidání manganu nebo zirkonu. Opět není vidět žádné zhoršení v protažení, a hodnoty pevnosti jsou také výjimečné.

Výsledky demonstrované na obrázcích 1 - 5 naznačují, že směs slitiny dle vynálezu, pokud obsahuje shora popsaná množství zirkonu, manganu a hořčíku, poskytuje výrazné zlepšení v tažnosti. Tato slitina tedy může být vytlačována, a pak zpracována za studená bez lokálních deformací či zúžení. Po provedení podstatného množství opracování za studená, ani žíhání nezpůsobí závažný růst zrn, a tudíž tato slitina je také vhodná v aplikacích vyžadujících opracování za studená a kalení. Faktory, které přispívají k tomuto neočekávánému výsledku, zahrnují vyšší hodnoty rel. n, zlepšené hodnoty pevnosti, a jemnější rozměr zrn přítomný ve struktuře zpracované za horka. Jak je níže diskutováno, jemná struktura zrn ve slitině dle vynálezu zůstává dokonce i po zakalení slitiny. Výrobek ze slitiny dle vynálezu, který je tvarován za horka, za studená, a následně zakalen, bude tedy mít zlepšenou povrchovou strukturu a vyšší mez průtažnosti. Přesněji, směs slitiny dle vynálezu, vzhledem ke zlepšené tažnosti, odstraňuje nebo vylučuje napětí při protažení a • 44 • · ·· 44 • 4 4 • 4 4 4 4 • ♦ · ♦ • 4 4 4

44

44 • · 4 4

4 4 4 • «· 4 • 4 4 4

44 odlupování, když je tvarovaný výrobek podroben následnému opracování za studená, tak jako roztažení, ohýbání, tažení a podobné. Navíc, vzhledem ke zlepšené tažnosti výrobku, je snížena možnost nebo je vyloučeno rozlomení výrobku během zpracování, a tak se zlepšuje zisk v produktivitě.

V tabulkách 1 a 2 jsou uvedeny výsledky druhého testování provedeného se slitinovou směsí. Jak shora uvedeno, byl v tomto testování za horka tvarovaný materiál podroben opětnému ohřevu a zakalení vodou ke studiu účinků těchto operací na hodnotu n a na mechanické vlastnosti. Jak je zřejmé z tabulek 1 a 2, slitina X3030 provedená dle dosavadního stavu techniky neposkytuje žádoucí mechanické vlastnosti se zřetelem na pevnost a hodnotu n. Při porovnání těchto hodnot se směsemi slitin A - W dle vynálezu je zřejmé výrazné zlepšení v pevnosti a ve velikosti n, např. pro slitiny A - C obsahující hořčík, slitinu T obsahující hořčík, mangan a zirkon, a slitiny J a N obsahující mangan a zirkon, a hořčík a mangan. Vcelku směsi slitin A - W dle vynálezu poskytují výrazné zlepšení jak ve velikosti n, tak v mechanických vlastnostech, jako konečná pevnost v tahu, konvenční mez průtažnosti, a protažení.

Výsledky tabulek 1 a 2 také naznačují, že následné žíhání struktury za horka tvarované neovlivňuje nepříznivě mechanické vlastnosti. V důsledku toho vykazuje výrobek ze slitiny dle vynálezu, když se za studená zpracuje a žíhá, stále ještě velmi zlepšené mechanické vlastnosti ve srovnání • · · · ··· · . . « ··· · · 9 9 9 9 9 · · 9 * ♦··· · 9 · · ·· ·· ♦· ·· 99 se slitinou X3030, provedenou dle dosavadního stavu techniky. Opět jsou snížena a/nebo vyloučena napětí v důsledku roztažení a odlupování, stejně jako rozlomení výrobku.

Bylo provedeno mikrofotografické porovnání slitiny X3030 a slitiny dle vynálezu, která obsahovala přibližně 0.6 % hořčíku a 1.2 % manganu. Porovnání se provádělo podél podélného řezu vytlačených trubek po žíhání. I po podrobení vytlačeného výrobku žíhání byl souhrnný rozměr zrn ve výrobku podstatně jemnější než u výrobku ze slitiny X3030 dle dosavadního stavu techniky. Tento jemnější rozměr zrn dovoluje, aby výrobek byl spojitě tvarován za studená bez místních deformací nebo zúžení.

Kromě zlepšené ohebnosti a tažnosti vykazuje výrobek ze slitiny dle vynálezu, je-li tvarován za horka, stejnou korozní odolnost jako slitina X3030 dle dosavadního stavu techniky. To znamená, že přidání řízených množství manganu, hořčíku a zirkonu nezhoršuje korozní odolnost. Slitina dle vynálezu má tedy stejné schopnosti v ohledu na odolnost vůči korozi, jako slitina X3030 dle dosavadního stavu techniky. Tyto výsledky jsou ukázány v tabulce 3, kde byly slitiny A až

W a X3030 po válcování za horka podrobeny koroznímu testování v souladu s ASTM G85, Annex 3 (testování slanou vodou a octovou kyselinou, neboli SWAAT) po dobu 19 dní.

Ve snaze prokázat, že hliníková slitina dle vynálezu má podobnou odolnost vůči korozi jako dřívější slitina X3030, . . - - ·· ·· ·· ·· J · · ·· ··» « * I • · ·· * · · · I • · ·· ·· »· ·»

- 15 »»· bylo provedeno testování na odolnost vůči korozi dle standardu ASTM G85, Annex 3. V tomto testování bylo vyrobeno potrubí a bylo podrobeno testovací proceduře s použitím pravidelně se opakujícího postřiku slanou vodou s kyselinou octovou, což v dalším bude označováno jako testování SWAAT. V tomto testování se odříznou z každého potrubí vzorky v délce 6 až 12 palců, a jsou vystaveny shora zmíněnému nepřátelskému prostředí po určenou dobu. Po uplynutí této doby vystavení jsou vzorky očištěny v kyselém roztoku k odstranění produktů koroze, a jsou visuálně prozkoumány na korozi. Výsledky těchto visuálních pozorování pro slitinu X3030 a slitiny A až W dle vynálezu jsou ukázány v tabulce 3. Doba vystavení během testován SWAAT činila 19 dnů. Vcelku vykazovaly slitiny A až W dle vynálezu stejné jednotné leptací narušení jako slitina X3030 dle dosavadního stavu techniky. To znamená, že se neukazuje žádné zhoršení v odolnosti vůči korozi, když se slitina X3030 v souladu s vynálezem upraví za účelem zlepšení tažnosti.

Při výrobě slitiny dle vynálezu je možno tuto slitinu lít, homogenizovat a chladit, tak jak je v oboru dobře známo. Po ochlazení může být slitina za horka tvarována, např.

vytlačována do jakéhokoliv žádaného tvaru. Slitina za horka tvarovaná pak dále může být zpracována za studená, např. tažena, ohýbána, a podobně. Je-li třeba změkčit materiál pro další opracování za studená, např. rozválcovat nebo ohnout a za studená táhnout trubku, je možno provést žíhání. Slitina dle vynálezu by tedy měla být užitečná při jakékoliv ·· ·· ·· • « · • · · · • * · »

• · · · · · • · · « · aplikaci, kde se vyžaduje dobrá odolnost vůči korozi, tvarovatelnost za horka, a tvarovatelnost za studená, jako tažení, ohýbání, rozválcování nebo podobné. Zcela překvapivě kombinuje slitina a způsob dle vynálezu schopnost nejen dobře odolávat korozi a dobrou tvarovatelnost za horka, ale také postačující mechanické vlastnosti, např. hodnoty YS, UTS a n, a tak činí výrobek zvláště uzpůsobeným pro aplikace, kde se provádí vytlačování, rychlé zakalení, tvarování za studená a žíhání. Slitina dle vynálezu je zvláště uzpůsobena pro použití jako potrubí, např. potrubí kondensoru mající bud’ zvlněný nebo hladký vnitřní povrch, potrubí s více otvory, tak jako vstupní a výstupní potrubí pro tepelné výměníky takové jako kondensory. V jiných příkladech je možno slitinu použít k výrobě žebroví pro tepelné výměníky, korozi odolné fólie pro balicí aplikace vystavené působení slané vody, a k výrobě jiných vytlačovaných výrobků nebo jakýchkoliv výrobků vyžadujících odolnost vůči korozi.

Vynález byl popsán na příkladech, které splňují všechny cíle vynálezu, a každý z nich zvláště, tak jak byly shora uvedeny, a poskytuje novou a zlepšenou hliníkovou slitinu se zlepšenou kombinací odolnosti vůči korozi, vytlačitelnosti a tažnosti, a způsob její výroby.

Osoby obeznámené s oborem ovšem mohou v poučení tohoto vynálezu provést různé obměny, modifikace a variace, aniž by se vybočilo ze zamýšleného rámce a ducha vynálezu. Tento vynález je pouze omezen připojenými patentovými nároky.

• ·

Tabulka 1:
5	Slitina	Množství	hodnota	UTS	YS	Prodloužení
		Mn, Mg, Zr	n	(KSI)	(KSI)	%
	X3030	0.23Mn,0.02Zr	0.225	8.7	4.4	44.0
		<0.OlMg
	A	0.5Mn	0.285	11.1	5.1	45.5
10	B	0.8Mn	0.265	11.5	5.2	49.5
	C	1.2Mn	0.347	14.5	6.2	46.0
	D	0 . IZr	0.229	9.7	4.6	55.0
	E	0.2Zr	0.242	9.9	4.7	45.5
	F	0.5Mn,0.IZr	0.260	10.9	4.8	51.0
15	G	0.5Mn,0.2Zr	0.256	10.9	5.0	47.0
	H	0.8Mn,O.lZr	0.244	12.5	5.9	44.0
	I	0.8Mn,0.2Zr	0.250	12.8	5.9	45.0
	J	1.2Mn,0.IZr	0.313	14.2	6.1	40.0
	K	1.2Mn,0.2Zr	0.283	14.0	6.1	46.5
20	L	0.3Mg	0.430	12.3	5.2	44.5
	M	0.6Mg	0.240	14.8	6.6	42.5
	N	0.3Mg,0.5Mn	0.282	14.0	6.2	41.5
	0	0.3Mg,0.8Mn	0.276	14.5	6.2	41.0
	P	0.3Mg,1.2Mn	0.281	17.0	7.7	41.0
25	Q	0.6Mg,0.5Mn	0.298	16.1	7.0	37.0
	R	0.6Mg,1.2Mn	0.299	17.7	8.8	38.0
	S	0.6Mg,1.2Mn	0.261	20.0	5.7	33.5
	T	0.3Mg,0.8Mn	0.287	13.4	5.7	40.5
		O.lZr

• · • · · ·

- 18 Pokračování tabulky 1:

Slitina

Množství

Mn, Mg, Zr hodnota n

UTS YS (KSI) (KSI)

Prodloužení v

0.3Mg,0.5Mn 0.220 . IZr

0.3Mg,0.5Mn 0.217

0.2Zr

0.3Mg,0.8Mn 0.215

0.2Zr

15.0 7.5

13.7 7.0

15.7 7.9

45.5

46.0

40.5 * * • · • · · ·

Tabulka 2:
5	Slitina	UTS (KSI)	YS (KSI)	Prodl. (%)	(UTS-YS)/YS
	X3030	10.9	8.1	35.5	0.35
	A	13.2	8.3	36.6	0.69
	B	14.1	9.0	36.5	0.57
10	C	17.2	11.4	42.5	0.51
	D	12.2	8.4	41.5	0.45
	E	12.1	8.1	36.0	0.49
	F	13.4	8.9	42.0	0.51
	G	13.7	9.0	39.0	0.52
15	H	14.6	9.5	38.5	0.54
	I	13.8	8.7	40.0	0.59
	J	15.9	9.6	40.0	0.66
	K	15.8	9.8	38.0	0.61
	L	14.5	8.7	40.5	0.67
20	M	16.7	9.8	35.0	0.70
	N	15.2	8.7	36.5	0.75
	0	16.9	10.8	37.0	0.56
	P	19.0	11.7	33.5	0.62
	Q	17.8	10.7	35.0	0.66
25	R	19.5	11.8	32.5	0.65
	S	21.7	12.7	31.5	0.71
	T	15.7	9.6	35.5	0.64
	U	17.4	11.1	36.5	0.57
	V	15.9	9.1	39.0	0.75
30	W	17.1	10.5	35.5	0.63

• · · • · · · · · • ·

Tabulka 3: Testování SWAAT po dobu 19 dní
5	Slitina	Pozorování
	X3030	Spojité narušení leptáním, velká zrna, a trochu menších důlků s plochým dnem
	A	Spojité narušení leptáním, velká zrna, a trochu
10		malých důlků s plochým dnem
	B	Spojité narušení leptáním, velká zrna, a trochu malých důlků s plochým dnem
	C	Spojité narušení leptáním, velmi malá zrna, velmi pěkný vzhled
15	D	Spojité narušení leptáním, větší zrna, patrně ně· která zrna vypadla během testování/čistění
	E	Spojité narušení leptáním, větší zrna, a trochu drobných kulatých puchýřků na vzorku
	F	Spojité narušení leptáním bez výrazné důlkové
20		koroze, zrna středních rozměrů
	G	Spojitá důlková koroze, větší zrna, a několik důlků s podivným vzhledem (hluboké se hnědým zabarvením)
	H	Spojité narušení leptáním, 2-3 malé puchýřky,
25		střední zrna
	I	Spojitá důlková koroze, malé puchýřky, a několik zrn vypadlo během testování/čistění
	J	Spojité narušení leptáním, malá zrna, pěkný vzhled

Pokračování tabulky 3

Slitina

Pozorování

Spojité narušení leptáním, malá zrna, velmi malé puchýřky na jedné straně vzorku

Mnoho drobných okludovaných důlků se vzhledem okrouhlých puchýřků, několik hlubokých důlků Spojité narušení leptáním s několika malými důlky, dále plochy, ze kterých patrně vypadla zrna Spojité narušení leptáním, malé puchýřky, a několik zřejmě vypadlých zrn během testování/čistění

Spojité narušení leptáním, 1-3 malé puchýřky na každé straně, lehká důlková koroze s plochými dny důlků

Spojité narušení leptáním, několik drobných jednotlivých důlků a několik velmi malých puchýřků Spojité narušení leptáním s několika velmi malými důlky, velmi pěkný vzhled

Spojité narušení leptáním s několika malými důlky, dále plochy s patrně vypadlými zrny Jednotné narušení leptáním, krásný vzhled, s velmi malými zrny

Jednotné narušení leptáním s důlkovou korozí, patrně vypadly skupiny zrn • · · ·

- 22 Pokračování tabulky 3:

Slitina

Pozorování

U Spojité narušení leptáním, dvě strany s rozdílným vzhledem, malá zrna, 2-4 puchýřky na každé straně

V Spojité narušení leptáním bez výrazné důlkové koroze, zrna středních rozměrů

W Spojité narušení leptáním, několik velmi malých důlků s plochým dnem, několik malých puchýřků

Claims

1. Korozi odolávající tažná hliníková slitina, vyznačující se tím, že se v podstatě skládá, v procentech hmotnosti, ze

a) určitého množství mědi až do 0.03 %,

b) mezi asi 0.05 a 0.12 % křemíku, 10 c) mezi asi 0.1 , a 1.5 % manganu, d) mezi asi 0.03 a 0.30 % titanu, e) mezi asi 0.06 a asi 1.0 % zinku, f) až do asi 1.0 % hořčíku, g) určitého množství železa až do 0 15 h) méně než 0.01 % niklu, i) až do > 0.5 % chrómu, a j) až do ' asi 0.2 % zirkonu,

a zbývající část činí hliník a náhodné nečistoty.

20

2. Slitina dle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje mědi méně než asi 0.02%, obsah titanu je mezi 0.07 a 0.20 %, zinku mezi asi 0.10 a 1.0 %, a železa mezi asi

0.05 a 0.30 %.

25 3. Slitina dle nároku 2, vyznačující se tím, že tato hliníková slitina obsahuje určitá množství hořčíku a zirkonu.

obsah

4. Slitina dle nároku 1, vyznačující se tím, 30 že obsah manganu je v rozmezí mezi asi 0.3 a 1.0 %, « · • « · · • ·

- 24 hořčíku je v rozmezí mezi asi 0.2 a 0.6 %, a zirkonu mezi asi 0.05 a 0.15 %.

5. Slitina dle nároku 4, vyznačující se tím, že obsah manganu je v rozmezí mezi asi 0.5 a 0.8 %, hořčíku mezi 0.3 a 0.6 %, a zirkonu mezi asi 0.08 a 0.12 %.

10 6. Slitina dle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah manganu se mění mezi asi 0.3 a 1.0 %.

7. Slitina dle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah hořčíku a obsah zinku se každý mění v rozmezí mezi

15 asi 0.2 a 0.8 %.

8. Vytlačený výrobek, vyznačující se tím, že se skládá z hliníkové slitiny dle nároku 1.

20 9. Vytlačený výrobek dle nároku 8,vyznačující se tím, že má tvar potrubí.

10. Za studená zpracovaný výrobek, vyznačující se tím, že má složení dle nároku 1.

11. Za studená zpracovaný a následně žíhaný výrobek, vyznačující se tím, že má složení dle nároku 1.

12. Způsob výroby vysoce korozi odolného výrobku z hliníkové 30 slitiny, vyznačující se tím, že se skládá ze « « • · • · · φ · φ φ · · • · φ · · ♦ • · · · φ φ · φ φ · • · · φφ ·· · · φ* · ·

- 25 a) lití zpracovávaného předmětu v podstatě se složením, v procentech hmotnosti, asi 0.1 až 1.2 % manganu, asi 0.05 až

5 0.12 křemíku, asi 0.03 až 0.30 % titanu, ne více než 0.03 % mědi, množství železa do 0.30 %, mezi 0.06 a asi 1.0 % zinku, až do asi 0.6 % hořčíku, méně než 0.01 % niklu, až do 0.5 % chrómu, až do asi 0.2 % zirkonu, a zbývající část činí hliník a náhodné nečistoty,

b) homogenizace zpracovávaného předmětu při zvýšené teplotě,

c) ochlazení zpracovávaného předmětu,

15 d) ohřátí zpracovávaného předmětu na zvýšenou teplotu,

e) tvarování zpracovávaného předmětu za horka k vytvoření předmětu z hliníkové slitiny s vysokou odolností proti korozi.

13. Způsob dle nároku 12, vyznačující se tím, že tento předmět je potrubí.

14. Způsob dle nároku 13, vyznačující se tím,

25 že obsah manganu se mění v rozmezí mezi asi 0.3 a 1.0 %, hořčíku mezi asi 0.2 a 0.6 %, a zirkonu mezi asi 0.05 a 0.15

%.

15. Způsob dle nároku 12, vyznačující se tím,

30 že obsah mědi je menší než asi 0.01 %, obsah titanu je mezi • * * · • · · • · · · · • · ·· ·· asi 0.12 a 0.20 %, obsah zinku je mezi asi 0.10 a 1.0 %, a železa mezi asi 0.05 a 0.30 %.

16. Způsob dle nároku 12, vyznačující se tím, že tento předmět z hliníkové slitiny je pak tvarován za studená.

10 17. Způsob dle nároku 16, vyznačující se tím, že obsah manganu se mění v rozmezí mezi asi 0.3 a 1.0 %, hořčíku mezi asi 0.2 a 0.6 %, a zirkonu mezi asi 0.05 a 0.15

%.

15 18. Způsob dle nároku 12, vyznačující se ti m, že tento předmět z hliníkové slitiny je tvarován za studená a následně žíhán.

19. Způsob dle nároku 18, vyznačující se tím,

20 že obsah manganu se mění v rozmezí mezi asi 0.3 a 1.0 %, hořčíku mezi asi 0.2 a 0.6 %, a zirkonu mezi asi 0.05 a 0.15

20. Předmět, vyznačující se tím, že je vyroben 25 způsobem dle nároku 12.

21. Předmět, vyznačující se tím, že je vyroben způsobem dle nároku 16.

3 0 22. Předmět, vyznačující se tím, že je vyroben