CZ20002512A3

CZ20002512A3 - Hliníková slitina pro aerosolové zásobníky

Info

Publication number: CZ20002512A3
Application number: CZ20002512A
Authority: CZ
Inventors: Jean-Luc Hoffmann; Alain Jupin
Original assignee: Cebal S. A.
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2001-12-12
Also published as: DE69901341D1; WO1999037826A1; FR2773819A1; CN1288487A; KR20010024776A; ES2175929T3; EP1064413A1; PL341380A1; EP1064413B1; ATE216738T1; AR014420A1; FR2773819B1; HUP0100376A3; BR9907215A; AU2060599A; HUP0100376A2; CA2318389A1; DE69901341T2

Description

4UĎT. yj|©4 VŠETBČKA SJtvsAáí

80046 ^^PKAKA^HáltovaZ

Hliníková slitina pro aerosolové zásobníky

Oblast techniky

Vynález se týká hliníkových slitin a zejména hliníkových slitin určených pro výrobu aerosolových zásobníků.

Dosavadní stav techniky

Jsou již známé, a to zejména z japonské přihlášky 1-149939/89, hliníkové slitiny obsahující 0,05 až 0,8 % hmotn. Cu a 0,05 až 0,8 % hmotn. Mn. Tyto slitiny jsou určeny pro výrobu aerosolových zásobníků zpětným protlačováním (rázovým vytlačováním, vytlačováním za studená) z kotoučových polotovarů, přičemž tyto zásobníky mají zlepšenou odolnost vůči proděravení v důsledku koroze. V rámci dosavadního stavu techniky se kotoučové polotovary získají z pásu hliníkové slitiny válcováním za tepla a potom válcováním za studená. Zásobníky vyrobené zpětným protlačováním se potom o sobě známými technikami obvykle odmastí, nalakují uvnitř nebo/a potisknou na vnější stěně, následně zpracují v peci za účelem vytvrzení barev a vysušení laku a konečně vytvarují za účelem vytvoření kónusovitého hrdla.

V současné době je snaha najít hliníkové slitiny, které by měly lepší mechanické vlastnosti, a umožnily tak zmenšení tloušťky stěn aerosolového zásobníku. Jinak jsou hledány slitiny, výhodně slitiny vhodné pro výrobu kotoučových polotovarů kontinuálním odléváním a nikoliv již pouhým válcováním, a výhodně slitiny uzpůsobené pro výrobu aerosolových zásobníků zpětným protlačováním a tažením a nikoliv pouze zpětným protlačováním.

• · • · · · • · · · · · ·

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu výrobu aerosolových slitina, určená pro získaných zpětným je hliníková zásobníků protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny nebo zpětným protlačováním těchto kotoučových polotovarů a následným tažením, jejíž podstata spočívá v tom, že obsahuje měď a mangan v množstvích nacházejících se uvnitř mnohoúhelníku ABCD, definovaného v systému souřadnic s obsahy manganu v % hmotn. vynesenými na ose úseček a s obsahy mědi v % hmotn. vynesenými na ose pořadnic následujícími souřadnicemi vrcholových bodů A, B, C a D:

	Osa úseček (% Mn)	Osa pořadnic (% Cu)
A	0,075	0,65
B	0,50	0,65
C	0,35	0,4
D	0,25	0,4

přičemž zbytek hliníkové slitiny je tvořen Al a nevyhnutelnými nečistotami.

Toto složení hliníkové slitiny bylo shledáno jako obzvláště vhodné pro výrobu kotoučových polotovarů z kontinuálně odlévaného pásu.

Pokud jde o obsahy manganu podle vynálezu, jsou tyto obsahy zejména přizpůsobeny k omezení změkčení slitiny v průběhu přepalu barev a laků aerosolových zásobníků. Provedené testy ukázaly, že obsah manganu nacházející se na vnější straně od hranice vymezené přímkou AD by vedl ke kotoučovému polotovaru s příliš hrubým zrnem, což by zase mělo za následek tvorbu záhybů při vytváření konusovitého hrdla u aerosolového zásobníku. Jinak by obsah manganu nacházející se na vnější straně od hranice vymezené přímkou •» «··· ·· ···· ·· ·· • · · ·· · * · · · ··· · · · · · · · • · ··· ·· ·· ·· · ···· · · · · · · · ·· ·· ·· · ·· ··

AD navíc vedl k aerosolovému zásobníku majícímu nedostatečné mechanické vlastnosti zejména bere-li se v úvahu skutečnost, že je zde snaha zmenšit tloušťku stěn aerosolového zásobníku s cílem dosáhnou snížení nákladů spojených s cenou použité slitiny.

Bylo zejména zjištěno, že když se obsah manganu pohybuje mezi 0,2 a 0,4 % hmotn., potom lze pozorovat výrazný anti-změkčovací účinek manganu, který má zase za následek výrazné zlepšení mechanických vlastností aerosolového zásobníku. Tento účinek je obzvláště výrazný v případě slitin obsahujících také měď; ve skutečnosti tyto hliníkové slitiny s mědí velmi rychle měknou; takto lze zjistit, že přídavek 0,3 % manganu k hliníkové slitině 1050 (označení podle Aluminium Association) způsobí zisk 15 MPa, zatímco stejný přídavek manganu ke slitině 1050 obsahující 0,5 % mědi vede k zisku 30 MPa. Lze tedy konstatovat, že zde existuje výrazná synergie mezi mědí a manganem.

Při relativně velkých obsazích manganu, zejména při obsazích vyšších než 0,5 % hmotn., již další dodatečný přídavek manganu nic nepřináší, neboť tato slitina již skoro neměkne v průběhu vypalování barev nebo laků, přičemž každý přídavek manganu nad 0,5 % hmotn. způsobuje pouze degradaci struktury kovu.

Pokud jde o obsah mědi, testy ukázaly, že z hlediska dosažení zlepšeného chování slitiny vůči korozi, je třeba, aby obsah mědi byl nižší než 0,65 % hmotn. (pořadnice přímky AB) , avšak aby byl vyšší než 0,4 % hmotn. (pořadnice přímky CD) , přičemž se takto získá aerosolový zásobník mající zlepšené mechanické vlastnosti, což umožňuje zmenšit tloušťku stěn aerosolového zásobníku.

• · • · · · • ·

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje graf složení slitiny v rovině Ox,y, ve kterém jsou na ose úseček Ox vyneseny hmotnostní procentické obsahy manganu v hliníkové slitině, zatímco na ose pořadnic Oy jsou vyneseny hmotnostní procentické obsahy mědi v hliníkové slitině. V tomto grafu mnohoúhelník ABCD vymezuje oblast obsahů manganu a mědi v hliníkové slitině podle vynálezu. Mnohoúhelník EFGH vymezuje výhodnou oblast obsahů manganu a mědi v hliníkové slitině podle vynálezu.

Obr. 2 kvalitativně znázorňuje změnu mechanických vlastností Rm (na ose pořadnic) v závislosti na výšce H (na ose úseček) aerosolového zásobníku získaného ze stejného výchozího kotoučového polotovaru, přičemž tato závislost je zobrazena v levé části A grafu, a v závislosti na době t (na ose úseček) tepelného zpracování vedoucího k vytvrzení barev a laků nanesených na aerosolový zásobník, přičemž tato závislost je zobrazena na pravé části B grafu. Křivka I odpovídá procesu zpětného protlačování, zatímco křivka II odpovídá první etapě F_n zpětného vytlačování následované druhou etapou tažení E_n.

Obr. 3 zobrazuje v řezu zařízení pro kontinuální odlévání 4R JL, do kterého se přivádí tekutý kov 2^, ze kterého vzniká pás 3 určený pro výrobu kotoučových polotovarů 4_ ražením, přičemž tyto kotoučové polotovary _4 mají v podstatě stejnou tloušťku jako uvedený pás _3.

Obr.4a až obr.4c schematicky znázorňují výhodnou formu provedení způsobu podle vynálezu, zahrnující převedení výchozího kotoučovéhé polotovaru 4 (obr.4a) na předlisek 5 (obr.4b) zpětným protlačováním a převedení tohoto předlisku 5 na aerosolový zásobník _6 tažením s cílem dosáhnout zmenšení tloušťky stěny 7_ předlisku 5.

Výhodně má hliníková slitina podle vynálezu obsahy mědi a manganu nacházející se uvnitř mnohoúhelníku EFGH, • · · · • · • · · · • · ···· ··· · · · · • · ·· ·· · ·· ·· definovaného následujícími souřadnicemi jeho vrcholových bodů E,F,G a H (v % hmotn.):

	Osa úseček (% Mn)	Osa pořadnic (% Cu)
E	0,25	0,6
F	0,45	0,6
G	0,4	0,5
H	0,3	0,5

jak je to zobrazeno na obr.l.

Složení kompozice podle vynálezu je obzvláště výhodné v případě, když jsou na jedné straně kotoučové polotovary 4 získány z kontinuálně odlévaného pásu jak je to zobrazeno na obr. 3, a když jsou na druhé straně tyto kotoučové polotovary převedeny na aerosolové zásobníky zpětným protlačováním v první etapě a následně tažením ve druhé etapě, jak je to patrné z obr.4a až obr.4c.

Obr. 2 znázorňuje výhody tohoto způsobu na mechanických vlastnostech (Rm) slitiny. Je třeba uvést, že slitiny podle vynálezu jsou odolnější vůči účinkům tepelného zpracování a vůči zhoršení mechanických vlastností, které je způsobené tímto tepelným zpracováním (část B grafu na obr.2), než standardní slitiny nebo slitiny, jejichž složení leží mimo složení slitin podle vynálezu.

Vynález takto umožňuje získat aerosolové zásobníky, které mají v závislosti na volbě buď lepší mechanické vlastnosti a tedy i lepší odolnost vůči vyššímu vnitřnímu tlaku, nebo zmenšenou tloušťku stěny, což se projeví v úspoře kovové slitiny potřebné k výrobě aerosolového zásobníku.

• · · · • · • ·

Slitina podle vynálezu může obsahovat kromě mědi a manganu také ostatní prvky, a sice: 0,005 až 0,05 % hmotn. titanu, 0,2 až 0,5 % hmotn. železa a méně než 0,2 % hmotn. křemíku.

Titan se ve slitině podle vynálezu používá za účelem získání odlévaného pásu 3 s relativně jemnými zrny.

Pokud jde o železo a křemík, tyto prvky jsou nejčastějšími nečistotami obsaženými v hliníku. Uvedený obsah železa vyšší než 0,2 % hmotn. má za cíl snížit velikost zrn, přičemž však obsah železa vyšší než 0,5 % hmotn. má ve slitině negativní vliv vzhledem k tomu, že eliminuje vliv manganu tím, že tento prvek pasivuje.

Křemík je ve hliníkové slitině pouhou nečistotou, jejíž obsah musí být udržován pod hranicí 0,2 % hmotn. vzhledem k tomu, že jinak by křemík snižoval rozpustnost manganu, což by zejména vedlo k tvorbě větších zrn.

Předmětem vynálezu je rovněž použití slitiny podle vynálezu pro získání aerosolových zásobníků vyrobených zpětným protlačováním kotoučových polotovarů 4_ z uvedené slitiny, přičemž uvedené kotoučové polotovary 4_ jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.

Výhodně se tento předmět vynálezu týká použití slitin podle vynálezu pro získání aerosolových zásobníků vyrobených zpětným protlačováním kotoučových polotovarů 4_ z uvedené slitiny a následným tažením získaného předlisku 5, přičemž uvedené kotoučové polotovary 4 jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.

Jak již bylo uvedeno, jsou slitiny podle vynálezu obzvláště vhodné pro případ, kdy se kotoučové polotovary získají z kontinuálně odlévaného pásu, a zejména pro případ, kdy se kotoučové polotovary převedou na aerosolové zásobníky zpětným protlačováním a následným tažením.

• · · · • · · · • · ··· ·· ·· ·· · ···· · · · ···· ·· ·· ·· · ·· ··

Dalším předmětem vynálezu jsou aerosolové zásobníky ze slitiny podle vynálezu, získané zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.

Výhodně se tento předmět týká aerosolových zásobníků ze slitiny podle vynálezu, získaných zpětným protlačováním kotoučových polotovarů a následnou alespoň jednou etapou tažení, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.

Příklady provedení vynálezu

Z různých hliníkových slitin se vyrobí kotoučové polotovary, jakož i aerosolové zásobníky získané zpětným protlačováním a tažením. Získané aerosolové zásobníky mají následující rozměry:

- průměr: 45 mm,

- výška: 290 mm,

- tloušťka stěny: 0,28 mm.

• · ·

Test čj Btaotnostní složení	Mechanická pevnost surového kontejneru	Mechanická pevnost po vypálení laku

I Fe %	Mn% \|	Cu %	Si °/o	Rm (MPa)	R0,2 MPa	Rm (MPa)	R0,2 MPa
1 1	0,24	0.5	0	0,15	188	175	184	172
2	0,22	⁰ 1	0	0,16	165	150	148	136
3	0,26	0	0,55	0.12	201	186	180	167
⁴	0.3	0	0,25	0,14	190	175	168	149
5	0.35	0	0.1	0,18	173	161	157	142
6	0,28	0,3	0	0,12	178	164	172	160
7	0,26	0	0,7	0,13	210	196	188	172
8	0,38	0.5	0.5	0,18	208	194	204	190
9	0,41	0,18	0.54	0,16	207	193	200	187
10	Í0,35	0,36	0,54	0,17	209	196	206	191
11	0.26	0.35	0.45	0.15	206	194	203	190
12	0,29	0.3	0.45	0.17	204	192	201	190

Pouze testy 9 až 12 jsou podle vynálezu.

Ze srovnání testu 8 a 10 jednoznačně vyplývá stropní hodnota mechanických vlastností slitiny: zvýšení obsahu manganu za obsah manganu odpovídající obsahům mědi a manganu, nacházejícím se uvntř mnohoúhelníku ABCD, již dále nepřináší žádné zlepšení mechanických vlastností slitiny.

• · • · » · • ·

Test č.	Odolnost vůči korozi	Způsob tváření (zpětné protlačování + tažení)

Velikost zm(yum)	Schopnost tvorby kónusovitého závěr a
1	jako AI 1050	300	záhyby
2	jako Al 1050	50	bez záhybů
3	jako Al 1050	30	bez záhybů
4	jako Al 1050	40	bez záhybů
5	jako Al 1050	40	bez záhybů
6	jako Al 1050	220	zárodky záhybů
7	drobné dirky	30	bez záhybů
8	jako Al 1050	300	záhyby
9	jako Al 1050	70	bez záhybů
10	jako Al 1050	120	bez záhybů
11	jako Al 1050	135	bez záhybů
12	jako Al 1050	120	bez záhybů

Tyto srovnávací testy ukazuje na vhodnost volby složení slitiny podle vynálezu, neboť pouze takto vymezené složení hliníkové slitiny umožňuje dosáhnout lepších mechanických vlastností aerosolových zásobníků po vypálení barev a laků při absenci záhybů v průběhu vytváření kónického uzávěru zásobníku a dobré odolnosti vůči korozi, která je analogická s odolností vůči korozi aerosolových zásobníků vyrobených ze slitiny mající nižší obsahy prvků jiných než hliník, t.j. ze slitiny 1050 (normalizované označení podle Aluminium Association), která zde slouží jako referenční slitina pro uvedený typ aplikace.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Hliníková slitina určená pro výrobu aerosolových zásobníků získaných zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny a následným tažením, vyznačená tím, že obsahuje měď a mangan, přičemž obsahy mědi a manganu ve slitině se nacházejí uvnitř mnohoúhelníku ABCD definovaného v systému souřadnicových

os, ve kterém je na ose úse ;ček vynesen hmotnostní procentický obsah manganu a na ose pořadnic je vynesen hmotnostní procentický obsah mědi, následujícími souřadnicemi jeho vrcholových bodů A, B, C a D: osa úseček osa pořadnic A 0,075 0,65 B 0,50 0,65 C 0,35 0,4 D 0,25 0,4 přičemž zbytek nečistotami. je tvořen hliníkem a nevyhnutelnými 2. Hliníková slitina podle nároku 1, vyznačená

tím, že obsahy mědi a manganu ve slitině se nacházejí

uvnitř mnohoúhelníku EFGH definovaného následuj ícími souřadnicemi jeho vrcholových bodů E, F, G a H: osa úseček osa pořadnic E 0,25 0, 6 F 0,45 0,6 G 0,4 0,5 H 0,3 0,5 •

• · • · · · • · · ···· ··· · · · · ·· ·· · · · · · * ·

3. Hliníková slitina podle některého z nároků 1 a 2, vyznačená tím, že obsahuje 0,005 až 0,05 % hmotn. titanu, 0,2 až 0,5 % hmotn. železa a méně než 0,2 % hmotn. křemíku.
4. Použití slitin podle některého z nároků 1 až 3 pro získání aerosolových zásobníků vyrobených zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.
5. Použití slitin podle některého z nároků 1 až 3 pro získání aerosolových zásobníků vyrobených zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny a následným tažením získaných předlisků, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.
6. Aerosolové zásobníky ze slitiny podle některého z nároků 1 až 3, získané zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.
7. Aerosolové zásobníky ze slitiny podle některého z nároků 1 až 3, získané zpětným protlačováním kotoučových polotovarů z uvedené slitiny a následnou alespoň jednou etapou tažení, přičemž uvedené kotoučové polotovary jsou získány z kontinuálně odlévaného pásu.