DE3390065T1

DE3390065T1 - Mehrschichtiges plattiertes Blech aus Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE3390065T1
Application number: DE19833390065
Authority: DE
Inventors: John A. Terre Haute Ind. Evans; Robert D. Rosedale Ind. Fox; Daniel L. Pulliam; David L. West Terre Haute Ind. Wilbur
Original assignee: Atlantic Richfield Co
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-11-15
Also published as: US4489140A; ES523541A0; CH661245A5; RO90504A; EP0112905B1; GB8403638D0; EP0112905A1; ES8500790A1; CA1204257A; RO90504B; EP0112905A4; AU560368B2; AU1822583A; GB2133038B; WO1984000129A1; GB2133038A

Description

Atlantic Richfield Company, Los Angeles, CA, V.St.A. Mehrschichtiges plattiertes Blech aus Aluminiumlegierungen

■ ' ' . ■■' ■ .' , , ■ " ' · ' · ; . ■■ Beschreibung

Die Erfindung betrifft gelötete Plattierkörper und insbesondere solche aus Aluminiumlegierungen, bei denen einzelne Bleche aus unterschiedlichen Legierungen miteinander verbunden sind.

Gelötete Plattierkörper aus einzelnen Schichten von Blechen aus Aluminiumlegierungen, wobei jedes Blech aus einer anderen Legierung besteht, sind bereits seit einiger Zeit bekannt. Ein typischer gelöteter Plattierkörper, der in der Automobilindustrie Verwendung gefunden hat, ist aus US-PS 3 853 547 und US-PS 3.898 053 bekannt. Es handelt sich um ein Verbundmaterial mit einem Legierungskern aus einem Kernmaterial aus einer Aluminiumlegierung der Serie 3000 oder 5000, das auf einer oder beiden Seiten mit einem Auflageblech aus Aluminiumlegierung 4104 verbunden ist. Insbesondere werden Kernmaterialien aus den Legierungen 3003, 3004, 3105, 5005, 5052 und 5457 erwähnt.

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Unmittelbare Verbindungen zwischen dem Kern aus der Legierung 3000 mit hohem Mangangehalt und den Auflageblechen aus Legierung 4104 mit hohem Siliciumgehalt sind jedoch in Verbundmaterialien schwierig herzustellen. Das Unvermögen des Materials, während der Bildung der Bindung durch Heißwalzen eine durchgehende Bindung einzugehen, oder das Endlaminieren einer nur schlecht ausgebildeten Bindung führt beim Hersteller zu einer beträchtlichen Vrschwendung an Produkt und Maschinenzeit. Daher wäre es von Vorteil, Mittel einzusetzen, die eine verbesserte Bindung in einem gelöteten Plattierkörper zwischen einem Auflageblech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Siliciumgehalt und einem Kernblech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt bewirken.

Gegenstand der Erfindung ist ein gelöteter Plattierkörper aus zwei Bleciischichten aus Aluminiumlegierung, die miteinander verbunden werden sollen und die von einer zwischen ihnen befindlichen dritten Schicht getrennt werden, wobei die dritte Schicht als Bindemittel zwischen den anderen beiden Schichten dient und die beiden miteinander ζμ verbindenden Schichten aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt sowie einem Blech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Siliciumgehalt bestehen und die dazwischenliegende Bindeschicht eine Aluminiumlegierung mit der folgenden Zusammensetzung ist:

Silicium , 6,8 bis 8,2 Gew.-%

Eisen bis 0,8 Gew.-%

Kupfer bis 0,25 Gew.-%

Mangan bis 0,10 Gew.-%

Zink bis 0,20 Gew.-%

Andere Elemente bis 0,15 Gew.-% insgesamt

Aluminium Rest

Die Verbundmaterialien gemäß der Erfindung können auch aus mehr als diesen drei Schichten bestehen, solange die mittlere Bindeschicht jeweils zwischen einem Blech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt und einer mit hohem siliciumgehalt, die miteinander verbunden werden sollen, liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verbundmaterials sind fünf Schichten vorhanden, wobei die beiden äußeren Auflageschichten jeweils Bleche aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Siliciumgehalt sind, während die Kernschicht ein Blech aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt ist, wobei zwei der oben erwähnte Bindemittel-Zwischenschichten vorhanden sind, von denen jeweils eine auf jeder Seite der Kernschicht liegt, um diese mit den äußeren Auflageblechen zu verbinden.

Der erfindungsgemäße gelötete Plattierkörper besteht aus mindestens drei Schichten und weist einen Aufbau auf, bei dem eine

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feste Bindung zwischen einer Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt (beispielsweise einer Legierung der 3000er Serie) und einem Blech aus einer Aluminiumlegierung mit hö*

hem Siiiciumgehalt (beispielsweise einer Legierung der 5

4000er Serie) besteht. In einer besonderen Ausführungsform führt die Erfindung zu einer verbesserten Bindung zwischen den Schichten eines Verbundmaterials aus einem Kernblech der Serie 3000, 3004 oder 3105 sowie Auflageblechen der Serie 4004 oder 4104, die auf eine oder beide Seiten des Kernblechs der Serie 3000 aufgebracht sind.

Zwar sind Verbundkörper aus zwei Schichten bereits bekannt (siehe die oben erwähnten US-Patentschriften), jedoch ist das unmittelbare Verbinden der Auflagen aus der Legierung ° mit hohem Siiiciumgehalt mit der Kernlegierung mit hohem 0-Mangangehalt schwierig, und in vielen Fällen führen die herkömmlichen Heißwalztechnik, die zum Verbinden von Blechen aus unterschiedlichen Legierungen angewandt werden, nicht zu einer erfolgreichen Bindung. Das Unvermögen, durchgehende Heißwalzbindungen zu erzielen, führt entweder zu einem Ausschuß von erheblichen Materialmengen während der Herstellung oder erfordert zusätzliche Herstellungszeiten zum erneuten Walzen. Beide Situationen sind selbstverständlich vom wirtschaftlichen Standpunkt aus sowohl für den Hersteller als auch den Verbraucher nachteilig, da der letztere die Kosten für das Ausschußmaterial oder die verschwendete Zeit über erhöhte Preise der in den Handel gelangenden Verbundmaterialien auffangen muß.

Es wurde nun gefunden, daß in den Fällen, in denen ein Legierungsblech der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zwischen die Bleche aus Legierungen mit hohem Mangangehalt und hohem Siiiciumgehalt eingebracht und während des Heißwalzens auf seinen beiden Seiten mit beiden in Kontakt gehalten wird, es ein Mittel darstellt, um eine durchgehend gute Bindung zwischen den beiden äußeren Blechen unterschiedlicher Legierungszusammensetzung zu erzielen, wo-

durch man ein Verbundprodukt erhält, das sowohl eine gute Bindungsfestigkeit als auch gute Verlötungseigenschaf ten aufweist, verglichen mit den aus zwei Legierungen bestehenden Blechen gemäß den eingangs erwähnten US-Patentschriften. Normalerweise liegen die Materialien vor dem Walzen in Form eines Kernblocks der Legierung mit hohem Mangangehalt vor, und das Blech aus der Legierung für die Zwischenschicht liegt auf seiner Oberfläche, während das Auflageblech aus der Legierung mit hohem Siliciumgehalt auf der anderen Seite des Blechs aus der Legierung für die Zwischenschicht liegt. Wenn beide Seiten des Kerns mit einer Auflage zu versehen sind, wird dieselbe Anordnung aus Zwischen- und Auflageblechen auf der entgegengesetzten Seite des Kernblocks

vorgenommen.
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Im vorliegenden Zusammenhang wird der Kürze halber das Material aus der Aluminiumlegierung mit hohem Mangangehalt, gleich,ob in Blech- oder Blockform, als Kern bezeichnet, während das Blech aus der Aluminiumlegierung mit hohem Siliciumgehalt als Auflage bezeichnet wird. Selbstverständlich können die Verwendungen auch umgekehrt sein, so daß beide Bleche eine äußere Oberfläche bilden können,oder eines der Bleche oder beide können als innere Schicht eines größeren Verbundkörpers aus mehreren Schichten fungieren.

Demzufolge sind die Bezeichnungen "Kern" und "Auflage" lediglich als Erläuterung und nicht als Begrenzung zu verstehen.

Die Zusammensetzungen für beispielhafte Materialien, die für den Kern und die Auflageschichten verwendet werden, sind bekannt. Typische Kernmaterialien sind Legierungen der Serie 3003 und 3105, während typische Auflagebleche aus Legierungen der Serien 4004 oder 4104 bestehen. Sämtliche Legierungen sowie viele andere der Serien 3000 und 4000 sind im einzelnen in zahlreichen Veröffentlichungen be-» schrieben, einschließlich des "Registration Record of Aluminum Association Designations and Chemical Composition

Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" der Aluminum Association und werden in regelmäßigen Abständen auf den neuesten Stand gebrächt.

Die Bindungszwischenschicht ist eine Aluminiumlegierung, deren Zusammensetzung innerhalb der folgenden Bereiche liegt:

Silicium 6,8 bis 8,2 Gew.-%

Eisen bis 0,8 Gew.-%

Kupfer bis 0,25 Gew.-%

Mangan bis 0,10 Gew.-%

Zink bis 0,20 Gew.-%

Andere Elemente bis 0,15 Gew.-% insgesamt

Aluminium Rest

Diese Zusammensetzung entspricht im wesentlichen der Legierung 4343 in dem oben erwähnten "Registration Record".

üblicherweise werden der Kernblock und das Auflageblech so zusammengelegt, daß das Blech aus dem Zwischenmaterial zwischen ihnen zu liegen kommt. Danach wird das Ganze bei Temperaturen im Bereich von 465 bis 538⁰C (87O')bis 1000⁰F) heißgewalzt und anschließend unter Anwendung normaler Dikkenabnahmen des ursprünglichen,mit der Auflage versehenen Blocks gewalzt. Wiederholte Anwendung dieser Heißwalztechnik führte bei dem die Zwischenschicht enthaltenden Verbundmaterial zu einer gleichmäßig guten Bindung ohne Entlaminierung, wobei die äußeren Eigenschaften die gleichen waren wie bei herkömmlichem Verbundblech, das lediglich die Auflage und den Kern ohne die Bindungszwischenschicht enthielt.

Bei einem typischen Versuch wurde ein Verbundmaterial aus fünf Schichten hergestellt, wobei man als Kern die Legierung 3003 und auf beiden Seiten als Auflage die Legierung 4104 sowie auf jeder Seite des Kerns zwischen Kern und den Auf-

lageblechen ein Blech der Legierung 434 3 verwendete.

Bei Vergleichsversuchen, bei denen Auflage und Kern allein ohne die Zwischenschicht verwendet wurden, wurde häufig Entlaminierung beobachtet, oder es trat während des Heißwalzens nicht einmal die Anfangsbindung ein.

Die Erfindung wird in der metallverarbeitenden Industrie angewandt, insbesondere in dem Bereich der Industrie, der die Herstellung und die Verwendung von gelöteten Plattierkörpern aus Aluminiumlegierungen umfaßt. Außerdem läßt sich die Erfindung in der Automobilindustrie und anderen Industriezweigen der Metallherstellung anwenden, wo gelötete Plattierkörper normalerweise zum Einsatz gelangen.

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Selbstverständlich dient die obige Beschreibung der Erfindung nur der Erläuterung, so daß zahlreiche Ausführungsformen, die nicht ausdrücklich beschrieben worden sind, innerhalb des Erfindungsbereichs liegen. Ebenso ist der Erfin- *O dungsumfang nicht allein durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Patentansprüche

1. Gelöteter Plattierkörper aus einer ersten Schicht aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Magangehalt, einer zweiten Schicht aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Siliciumgehalt und - dazwischen und an die erste und zweite Schicht gebunden - einer Zwischenschicht aus einer Aluminiumlegierung der folgenden Zusammensetzung:

jQ Silicium 6,8 bis 8,2 Gewichtsprozent

Eisen bis 0,8 Gewichtsprozent

Kupfer bis 0,25 Gewichtsprozent

Mangan bis 0,10 Gewichtsprozent

Zink bis 0,20 Gewichtsprozent

^ Andere Elemente bis 0,15 Gewichtsprozent

insgesamt

Aluminium Rest.

2. Plattierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-2Q net, daß die erste Schicht aus einer Aluminiumlegierung der Serie 3000 und die zweite Schicht aus einer Aluminiumlegierung der Serie 4000 besteht.

3* Plattierkörper gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht einen Kern des Plattierkörpers und die zweite Schicht eine Auflage auf den Kern darstellt.

4. Plattierkörper gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich-OQ net, daß zwei Auflageschichten vorhanden sind, die auf entgegengesetzte Oberflächen des Kerns aufgebracht sind.

5. Plattierkörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflagematerial der Legierungsserie 4000

gg aus Legierung 4104 und daß das Kernmaterial der Legierungsserie 3000 aus Legierung 3003 besteht.

6. Plattierkörper gemäß Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Zwischenschicht aus der Legierung 4343 besteht.