DE3829911A1

DE3829911A1 - Aluminiumblech mit verbesserter schweissfaehigkeit, filiformer korrosionsfestigkeit, waermebehandlungshaertbarkeit und verformbarkeit sowie verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3829911A1
Application number: DE3829911A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Muraoka; Mituo Hino; Yasunori Sasaki; Seiji Sasabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1989-03-16
Also published as: JPH0674480B2; GB8820739D0; GB2209344B; US4909861A; JPS6465243A; GB2209344A; DE3829911C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aluminiumblech mit verbesserter Schweißfähigkeit, filiformer Korrosionsfestigkeit, Wärmebehandlungshärtbarkeit und Verformbarkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Das erfindungsgemäße Aluminiumblech ist dabei insbesondere als Ausgangsmaterial für Teile von Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und anderen Maschinen geeignet, bei welchen das Aluminiumblech gepreßt, verformt und direkt oder nach Zusammenbau durch Schweißen verwendet wird.

Bekannte Aluminiumbleche für Kraftfahrzeugteile und andere Anwendungen werden im allgemeinen gepreßt oder verformt. In manchen Fällen erfolgt eine Wärmebehandlung zum Festbrennen von Lack, was im folgenden aus Einfachheitsgründen als "Wärmebehandlung" bezeichnet wird. Die betreffende Wärmebehandlung erfolgt dabei nach dem Aufbringen des Lackes.

Als Aluminiumbleche werden heutzutage vielfach Aluminium- Magnesium-Silizium-Legierungen, beispielsweise die Legierungen 6009, 6010 und 6111, sowie Aluminium-Kupfer-Legierungen, beispielsweise die Legierung 2036 verwendet, um entsprechende Verformungen und anschließende Verfestigungen durch Wärmebehandlung durchzuführen. Obwohl diese Legierungen eine geringere Verformbarkeit als Aluminium- Magnesium-Legierungen, beispielsweise die Legierung 5182 aufweisen, besitzen dieselben eine bessere Wärmebehandlungshärtbarkeit. Die betreffenden Legierungen besitzen dabei die Eigenschaft, daß ihre Festigkeit durch eine Wärmebehandlung bei relativ hohen Temperaturen von etwa 200°C erhöht werden kann. Die erwähnten Legierungsnummern entsprechen dabei den internationalen registrierten Bezeichnungen für Aluminiumlegierungen.

Im Hinblick auf eine Verringerung der Wärmebehandlungstemperaturen bis herunter auf 175°C sind bereits Aluminiumlegierungen von seiten der Anmelderin vorgeschlagen worden, so wie sie in den japanischen Patentanmeldungen 60-2 10 768 und 61-18 860 beschrieben sind. Im Rahmen dieser Patentanmeldungen sind dabei die Schweißbarkeit und die Korrosionsfestigkeit sowie die Verformbarkeit und Wärmebehandlungshärtbarkeit besonders wichtige Faktoren.

In bezug auf die Schweißbarkeit sei erwähnt, daß die Innen- und Außenbleche normalerweise durch Punktschweißung miteinander verbunden werden, um auf diese Weise die Festigkeit der verschiedenen Teile eines Automobils zu verbessern. In der letzten Zeit werden jedoch Aluminiumlegierungen nicht nur für Innen- und Außenbleche, sondern ebenfalls für Rahmenelemente eingesetzt, so daß auf diese Weise der Anwendungsbereich derartiger Aluminiummaterialien vergrößert wird. Aus diesem Grunde treten häufiger Fälle auf, bei welchen eine Punktschweißung nicht durchgeführt werden kann bzw. nicht eine ausreichende Festigkeit ergibt. Es treten jedoch ebenfalls Fälle auf, bei welchen feine Risse, so wie sie während des Formungsprozesses auftreten, repariert werden müssen. Anstelle von Punktschweißung werden demzufolge heutzutage vielfach MIG- und TIG-Schweißverfahren eingesetzt.

Obwohl bekannte Aluminiumlegierungen, beispielsweise Al- Mg-Si-Legierungen oder Al-Cu-Legierungen eine schlechte Punktschweißbarkeit aufweisen, so sind ihre Eigenschaften trotzdem ausreichend, um in der Praxis angewendet zu werden. Falls jedoch eine Lichtbogenschweißung durchgeführt wird, treten bei den Al-Cu-Legierungen relativ leicht Wulstrisse auf, während im Fall von Al-Mg-Si-Legierungen innerhalb der wärmebehandelten Bereiche öfters Mikrorisse auftreten. Al-Cu-Legierungen und Al-Mg-Si-Legierungen sind demzufolge für jene Anwendungen nicht geeignet, bei welchen eine Lichtbogenschweißung erforderlich ist.

In bezug auf die erforderliche Korrosionsfestigkeit sei erwähnt, daß auf Straßen vielfach Antifrostmischungen, beispielsweise Calciumchlorid aufgesprüht wird, so daß die Korrosionsfestigkeit von Kraftfahrzeugteilen ein wichtiger Faktor wird. Im Vergleich zu Stahl weisen Aluminiumlegierungen eine höhere Korrosionsfestigkeit auf. Falls der aufgebrachte Lack abfällt und die Metalloberfläche freigelegt wird, tritt an den Grenzflächen zwischen der Farbe und dem Aluminiumlegierungsmaterial eine filiforme Korrosion auf, welche sich von der normalen Korrosion unterscheidet. Die erwähnten Al-Cu- sowie Al-Mg-Si-Legierungen sind dabei einer filiformen Korrosion ausgesetzt. Um diesem Problem zu begegnen, sind die Aluminiumbleche, die Lacke sowie die Härtverfahren einschließlich eines Verfahrens zur Behandlung der Grundierung kontinuierlich verbessert worden. Bis zum heutigen Tage konnte jedoch keine zufriedenstellende Lösung des vorhandenen Problems gefunden werden.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Aluminiumblech zu schaffen, welches eine verbesserte Lichtbogenschweißbarkeit, eine verbesserte filiforme Korrosionsfestigkeit sowie eine verbesserte Verformbarkeit und Wärmebehandlungshärtbarkeit besitzt, sowie auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Aluminiumbleches.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist das Aluminiumblech folgende Zusammensetzung auf:

0,5 bis 1,4 Gew.-% Mg
0,6 bis 1,5 Gew.-% Si
0,005 bis 0,1 Gew.-% Ti
weniger als 0,1 Gew.-% Cu
0,1 Gew.-% oder weniger Mn
0,1 Gew.-% oder weniger Cr
0,05 Gew.-% oder weniger Zr
0,05 Gew.-% oder weniger V
0,3 Gew.-% oder weniger Fe

wobei die Beziehung Si/Mg≧0,65 eingehalten wird, und die Summe von Mn, Cr, Zr, V und Fe 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

Der Rest der Legierung besteht aus Aluminium, sowie nicht vermeidbarer Verunreinigungen. Das Aluminiumblech besitzt dabei eine mittlere Korngröße von 70 µ oder weniger und eine elektrische Leitfähigkeit von 43 bis 51% IACS. Der IACS %-Satz ist dabei ein Vergleichswert in bezug auf die elektrische Leitfähigkeit von wärmebehandelten reinem Kupfer.

Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aluminiumbleches umfaßt einen Homogenisierungsschritt, bei welchem ein Barren einer Aluminiumlegierung mit der beschriebenen Zusammensetzung auf eine Temperatur im Bereich zwischen 460 und 570°C erwärmt wird. In der Folge wird ein Heißwalzschritt durchgeführt, um den homogenisierten Barren zu walzen. Daran schließt sich dann ein Kaltwalzvorgang des heißgewalzten Bleches an, wobei eine Dickenreduktion von 30% oder mehr vorgenommen wird. Anschließend erfolgt eine weitere Wärmebehandlung, um das kaltgewalzte Blech bei einer Temperatur zwischen 490 und 560°C zu behandeln. Die Aufheizgeschwindigkeit beträgt dabei 200°C/min oder mehr. Die Glühdauer des Bleches beträgt hingegen 5 bis 80 Sekunden, während die Abkühlungsgeschwindigkeit bis herunter nach 100°C 200°C/min oder mehr beträgt. Durch diese Wärmebehandlung wird die mittlere Korngröße des Bleches auf 70 µ oder weniger eingestellt, während die elektrische Leitfähigkeit in den Bereich zwischen 43 und 51% IACS gelangt.

Das Herstellungsverfahren kann zusätzlich eine weiteren Wärmebehandlungsschritt umfassen, bei welchem das Aluminiumblech während 1 bis 36 Stunden auf eine Temperatur zwischen 60 und 150°C erhitzt wird, wobei diese weitere Wärmebehandlung innerhalb von 72 Stunden nach Beendigung der Hauptwärmebehandlung vorzunehmen ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die mittlere Korngröße und die elektrische Leitfähigkeit durch Beeinflussung der Herstellungsbedingungen sowie Festlegung der chemischen Zusammensetzung der Legierung in gewisse Bereiche gebracht. Es ergibt sich somit ein Aluminiumblech, welches eine bessere Schweißbarkeit, insbesondere Lichtbogenschweißbarkeit, und eine verbesserte filiforme Korrosionsfestigkeit aufweist. Darüber hinaus besitzt das Blech eine verbesserte Formbarkeit sowie Wärmebehandlungshärtbarkeit insbesondere bei relativ niedrigen Temperaturen.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen ist. Es zeigt

Fig 1 eine Schnittansicht eines Schweißabschnittes zur Darstellung eines Beurteilungstests für Mikrorisse.

In dem Folgenden soll zuerst die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Aluminiumbleches sowie die Grenzwerte der Zusammensetzung erläutert werden.

Mg

Magnesium ist ein Element, welches in Verbindung mit Silizium dazu dient, die mechanische Festigkeit des Aluminiumbleches zu verbessern. Falls der Magnesiumgehalt weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist die mechanische Festigkeit des Aluminiumbleches vor und nach der Wärmebehandlung bei 175°C so gering, daß das Aluminiumblech die Tendenz besitzt, Mikrorisse aufzuweisen. Falls jedoch der Magnesiumgehalt mehr als 1,4 Gew.-% beträgt, ist die Verformbarkeit des Bleches schlecht. Im Hinblick auf die gewünschte Festigkeit sowie eine Unempfindlichkeit gegenüber Mikrorissen im Schweißbereich sowie der gewünschten Verformbarkeit sollte der Magnesiumgehalt innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 1,4 Gew.-% liegen.

Si

Silizium ist ein Element, welches in Verbindung mit Magnesium die mechanische Festigkeit des Aluminiumbleches verbessert, während gleichzeitig die filiforme Korrosionsfestigkeit erhöht wird. Falls der Siliziumgehalt weniger als 0,6 Gew.-% beträgt, sind sowohl die Korrosionsfestigkeit als auch die mechanische Festigkeit gering. Falls der Siliziumgehalt hingegen mehr als 1,5 Gew.-% beträgt, treten innerhalb des Bleches sehr leicht Mikrorisse auf, während gleichzeitig die Verformbarkeit nachläßt, obwohl die mechanische Festigkeit weiterhin verbessert wird. Im Hinblick auf die gewünschte mechanische Festigkeit, die Schweißbarkeit bzw. Festigkeit gegenüber Mikrorissen, die gewünschte filiforme Korrosionsfestigkeit und die Verformbarkeit sollte der Siliziumgehalt innerhalb des Bereiches zwischen 0,6 und 1,5 Gew.-% liegen.

Wenn die Magnesium- und Siliziumgehalte in den oben angegebenen Bereichen liegen, und das Si/Mg-Verhältnis weniger als 0,65 beträgt, ergeben sich eine relativ schlechte filiforme Korrosionsfestigkeit, mechanische Festigkeit und Verformbarkeit. Demzufolge sollte das Si/Mg-Verhältnis 0,65 oder mehr betragen.

Ti

Titan ist ein Element, welches der Verbesserung der Verformbarkeit von Aluminiumblech dient. Um diesen Effekt zu erreichen, sollte das zugesetzte Titan 0,005 Gew.-% oder mehr betragen. Falls jedoch der Titangehalt mehr als 0,1 Gew.-% beträgt, werden große intermetallische Verbindungen erzeugt, wodurch die Verformbarkeit nachläßt. Der Titangehalt sollte demzufolge innerhalb des Bereiches vom 0,005 und 0,1 Gew.-% eingestellt sein. Obwohl Titan sehr oft in Form einer Al-Ti-Hauptlegierung zugeführt wird, kann dasselbe ebenfalls in Form einer Al- Ti-B-Legierung zugesetzt werden, ohne daß dabei der gewünschte Zweck verloren geht.

Cu

Kupfer dient zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Aluminiumbleches. Falls der Kupfergehalt 0,1 Gew.-% oder mehr beträgt, treten jedoch innerhalb des Aluminiumbleches relativ leicht eine filiforme Korrosion und Mikrorisse auf. Das zugesetzte Kupfer sollte demzufolge weniger als 0,1 Gew.-% betragen.

Mn, Cr, Zr, V und Fe

Mangan, Chrom, Zirkonium und Vanadium dienen zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Aluminiumblech. Falls der Gehalt dieser Elemente zunimmt, werden große intermetallische Verbindungen erzeugt, wodurch die Verformbarkeit reduziert wird. Obwohl zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit Eisen weniger wirksam ist, verringert dasselbe ebenfalls aus den genannten Gründen die Verformbarkeit. Falls die Gehalte an Mn, Cr, Zr, V und Fe zunehmen, besteht eine zunehmende Tendenz des Auftretens einer filiformen Korrosion. Falls das Aluminiumblech demzufolge Mn, Cr, Zr, V oder Fe enthält, sollten die Mangan- und Cr-Gehalte auf 0,1 Gew.-% oder weniger, die Zr- und V-Gehalte auf 0,05 Gew.-% oder weniger und der Fe-Gehalt auf 0,3 Gew.-% oder weniger eingestellt werden. Zur selben Zeit sollte die Gesamtmenge der Mn-, Cr-, Zr-, V- und Fe-Gehalte auf 0,4 Gew.-% oder weniger beschränkt werden. Die Gehalte an Cu, Mn, Cr, Zr und V und Fe können jedoch bis herunter auf 0 Gew.-% reduziert werden.

Spulenelemente sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Zn, Na, Ca, Be usw., erweisen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht störend, falls die jeweiligen Gehalte 0,1 Gew.-% oder weniger betragen. Diese Elemente können demzufolge bis zu 0,1 Gew.-% vorhanden sein.

In bezug auf die Kristallkorngröße und die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiumbleches sei erwähnt, daß die Kristallkorngröße, die Verformbarkeit, die Mikrorißfestigkeit und die filiforme Korrosionsfestigkeit beeinflußt. Falls die mittlere Korngröße, so wie sie durch ein Intercept-Verfahren an der Oberfläche des Metallbleches gemessen wird, mehr als 70 µ beträgt, hat das Aluminiumblech die Tendenz, Mikrorisse und filiforme Korrosion zu zeigen, während gleichzeitig die Verformbarkeit nachläßt. Die mittlere Korngröße sollte demzufolge 70 µ oder weniger betragen. Die Kristallkorngröße kann dabei in Übereinstimmung mit der Legierungszusammensetzung, der Kaltwalzreduktion oder der Wärmebehandlung beeinflußt werden. Die Kristallkorngröße wird dabei durch die Hauptwärmebehandlung festgelegt und kann durch die folgenden Verfahrensschritte nicht beeinflußt werden.

Die elektrische Leitfähigkeit beeinflußt alle Faktoren wie mechanische Festigkeit, Verformbarkeit, Mikrorißfestigkeit und filiforme Korrosionsfestigkeit. Da die Mikrorißfestigkeit und die filiforme Korrosionsfestigkeit von der Anwesenheit von Mg₂Si-Verbindungen abhängt, wird sie sehr stark durch die elektrische Leitfähigkeit beeinflußt. Obwohl die filiforme Korrosionsfestigkeit sehr stark durch den Kupfergehalt beeinflußt wird, tritt selbst im Fall eines Kupfergehalts von weniger als 0,1 Gew.-% sehr leicht eine filiforme Korrosion auf, falls die elektrische Leitfähigkeit weniger als 43% IACS beträgt. Selbst wenn der Kupfergehalt innerhalb des erwähnten Bereiches festgelegt ist, können Mikrorisse auftreten, falls die elektrische Leitfähigkeit mehr als 51% IACS beträgt und der Kupfergehalt auf weniger als 0,1 Gew.-% festgelegt ist. Die elektrische Leitfähigkeit sollte demzufolge innerhalb des Bereiches von 43 bis 51% IACS festgelegt werden. Die elektrische Leitfähigkeit wird dabei sowohl durch die Zusammensetzung wie auch das Herstellungsverfahren beeinflußt.

In dem Folgenden soll nunmehr ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aluminiumbleches beschrieben werden.

Zuerst wird ein Barren von Aluminiumlegierung mit der erwähnten Zusammensetzung homogenisiert. Falls die Aufheiztemperatur für diesen Homogenisationsschritt weniger als 460°C beträgt, ist die Formbarkeit und die mechanische Festigkeit nach einer kurzen thermischen Nachbehandlung bei niedriger Temperatur, beispielsweise 175°C während 30 Minuten schlecht, während gleichzeitig Mikrorisse und filiforme Korrosion auftreten können. Falls die Homogenisierungstemperatur jedoch mehr als 570°C beträgt, ist die Verformbarkeit äußerst schlecht und die Mikrorißfestigkeit gering. Die Homogenisierungstemperatur sollte demzufolge innerhalb des Bereiches von 460 und 570°C liegen. Die Homogenisierungszeit sollte hingegen auf der Niedertemperaturseite lang sein, während sie auf der Hochtemperaturseite kurz sein kann. Die Homogenisierungszeit sollte demzufolge vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 2 bis 24 Stunden liegen, wobei der jeweilige Wert von der Homogenisierungstemperatur abhängt.

In der Folge wird der homogenisierte Barren heiß gewalzt. Der Heißwalzvorgang sollte vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich zwischen 200 und 580°C durchgeführt werden.

In der Folge wird das heißgewalzte Aluminiumblech kalt gewalzt, wobei eine Dickenreduzierung von 30% oder mehr vorgenommen wird. Das Blech kann dabei vor dem Walzvorgang einer Wärmebehandlung ausgesetzt sein, während ebenfalls die Möglichkeit besteht, daß nach dem Beginn des Kaltwalzvorgangs eine Zwischenwärmebehandlung vorgenommen wird. Falls die Kaltwalzreduktion weniger als 30% beträgt, können leicht Mikrorisse auftreten, während gleichzeitig die Verformbarkeit schlecht ist.

In der Folge wird dann die Hauptwärmebehandlung durchgeführt. Bei dieser Wärmebehandlung wird das Aluminiumblech rasch erhitzt und während einer kurzen Zeit auf einer hohen Temperatur gehalten, und in der Folge erneut rasch abgekühlt, um auf diese Weise die Festigkeit und Verformbarkeit zu verbessern. Das Blech wird dabei mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 200°C/min sehr rasch auf eine Temperatur zwischen 490 und 560°C erhitzt, und während 5 bis 80 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Falls die Aufheizgeschwindigkeit weniger als 200°C/min beträgt, ist die Kristallkorngröße so groß, daß die Dehnbarkeit des Bleches verringert wird, so daß auf diese Weise eine geringe Verformbarkeit und die Tendenz für Mikrorisse auftreten. Falls die Wärmebehandlungstemperatur weniger als 490°C beträgt, ergibt sich eine Verringerung der mechanischen Festigkeit, während gleichzeitig eine Rekristallisation nicht stattfinden kann, so daß die Dehnbarkeit verringert wird, wodurch eine geringe Verformbarkeit zustande kommt, während gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit so hoch ist, daß Mikrorisse auftreten können. Falls die Wärmebehandlungstemperatur jedoch mehr als 560°C beträgt, wird die Kristallkorngröße so groß, daß aus diesem Grunde Mikrorisse auftreten können. Außerdem wird die Dehnbarkeit entsprechend dem Erichsen-Wert und demzufolge die Verformbarkeit verringert, während gleichzeitig eine Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit zustande kommt, so daß dadurch die filiforme Korrosionsfestigkeit beeinflußt wird. Im Hinblick auf die gewünschte mechanische Festigkeit, die Verformbarkeit, die Mikrorißfestigkeit und die filiforme Korrosionsfestigkeit sollte demzufolge die Wärmebehandlungstemperatur innerhalb des Bereiches von 490 und 560°C liegen, während die Wärmebehandlungsdauer innerhalb des Bereiches von 5 bis 80 Sekunden sein sollte. Das Aluminiumblech wird in Folge rasch bis auf 100°C abgekühlt, wobei eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 200°C/min oder mehr verwendet wird. Falls jedoch die Abkühlungsgeschwindigkeit weniger als 200°C/min beträgt, dann wird die mechanische Festigkeit nach der thermischen Nachbehandlung weniger verbessert und die Verformbarkeit verringert. Fernerhin wird die elektrische Leitfähigkeit erhöht, so daß die Tendenz von Mikrorissen vorhanden ist.

Nach der Durchführung der Hauptwärmebehandlung kann unmittelbar ein Beruhigungsschritt vorgenommen werden. Nach der Durchführung der Hauptwärmebehandlungs- bzw. des Beruhigungsschrittes kann vorzugsweise jedoch folgende thermische Nachbehandlung vorgenommen werden. Innerhalb von 72 Stunden, d. h. 3 Tagen nach Beendigung der Hauptwärmebehandlung, wird das Aluminiumblech in Form einer thermischen Nachbehandlung während 1 bis 36 Stunden auf eine Temperatur von 60 bis 150°C erhitzt. Durch diese Maßnahme wird die filiforme Korrosionsfestigkeit verbessert, während gleichzeitig durch diese Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur, beispielsweise 175°C während 30 Minuten, die Verformbarkeit und die mechanische Festigkeit verbessert werden. Nach Verstreichen von 72 Stunden nach Beendigung der Hauptwärmebehandlung treten diese gewünschten Effekte selbst bei Durchführung der Nachbehandlung im Bereich zwischen 60 und 150°C nicht auf. Wenn jedoch innnerhalb des Zeitintervalls von 72 Stunden diese thermische Nachbehandlung durchgeführt wird, sind die gewünschten Effekte geringer, falls die Bedingungen der thermischen Nachbehandlung außerhalb des Bereiches von 60 bis 150°C bzw. 1 bis 36 Stunden liegen.

Im folgenden sollen die Eigenschaften eines Aluminiumbleches gemäß der Erfindung beschrieben werden, welches mit einer Aluminiumlegierung entsprechend von Vergleichsbeispielen verglichen wird, wobei die unterschiedlichen Eigenschaften der Aluminiumlegierungen auf die unterschiedlichen Verfahren zurückgehen.

Beispiel 1

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen der Legierungen gemäß der Erfindung, sowie Vergleichsbeispiele, während in der Tabelle 2 die verschiedenen Eigenschaften dieser Legierungen aufgezeigt sind. Aluminiumlegierungen mit chemischen Zusammensetzungen entsprechend Tabelle 1 wurden durch Standardverfahren hergestellt und in Barren gegossen. Die auf diese Weise gebildeten Barren wurden dann abgeschrägt und mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit von 50°C/Stunde auf eine Temperatur von 520°C erhitzt. Zur Homogenisation wurde diese Temperatur während 6 Stunden aufrecht erhalten.

In der Folge wurden die Barren bei einer Temperatur zwischen 250 und 520°C auf eine Dicke von 4 mm heißgewalzt, worauf bei Umgebungstemperatur ein Kaltwalzvorgang mit einer Walzreduktion von 75% vorgenommen wurde. Die auf diese Weise hergestellten Aluminiumbleche wiesen dabei eine Dicke von 1 mm auf.

In der Folge wurden die ausgewalzten Aluminiumbleche einer Hauptwärmebehandlung ausgesetzt. Dabei wurden dieselben mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit von 400°C/Minute auf eine Temperatur von 530°C erhitzt, und während 30 Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Die wärmebehandelten Aluminiumbleche wurden dann mit einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit von 800°C/min auf eine Temperatur von 100°C abgekühlt.

Nach der Durchführung der Hauptwärmebehandlung wurden die Aluminiumbleche während 24 Stunden auf Raumtemperatur gelassen, worauf dieselben während 4 Stunden auf 120°C erhitzt wurden, worauf dann eine erneute Lagerung bei Raumtemperatur während 30 Tagen vorgenommen wurde. Die auf diese Weise erhaltenen Aluminiumbleche wurden bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften, des Erichsen-Wertes, der elektrischen Leitfähigkeit und der kristallen Korngröße untersucht, während gleichzeitig ein Mikrorißtest durchgeführt wurde. Die verschiedenen Bleche wurden fernerhin in bezug auf ihre Streckgrenze und ihren filiformen Korrosionswiderstand untersucht, nachdem ein weiterer Wärmebehandlungsvorgang bei 175°C durchgeführt wurde. Die Tabelle 2 zeigt dabei die Resultate dieser Messungen.

Die kristalle Korngröße wurde als Mittelwert von 20 Kristallkörnern ermittelt, indem die Mikrostruktur der Blechoberfläche im Rahmen eines Intercept-Verfahrens untersucht wurde.

Das filiforme Korrosionstestverfahren wurde in der folgenden Weise durchgeführt: Zuerst wurde das Aluminiumblech entfettet, gewaschen, worauf eine Zinkphosphatbehandlung mit erneutem Waschen und Trocknen durchgeführt wurde. In der Folge wurden eine kationische Elektrobeschichtung mit einer Filmdicke von 20 µ und einer 20 Minuten dauernden Erwärmung bei 150°C durchgeführt. Es folgte dann eine zweite Beschichtung mit einer Schichtdicke von 30 µ durch Erhitzung auf 140°C während 25 Minuten. Schließlich wurde eine dritte Schicht mit einer Schichtdicke von 35 µ und Erhitzung auf 150°C während 25 Minuten durchgeführt.

Der eigentliche Filiformkorrosionstest erfolgte dann in folgender Weise: Zuerst wurde unter Verwendung eines Messers eine Kreuzmarkierung auf dem beschichteten Blech aufgebracht, worauf entsprechend JIS-Z2371 ein Salzsprühvorgang mit einer 24 Stunden Dauer erfolgte. Anschließend erfolgt eine Befeuchtung bei 45°C, 95% Luftfeuchtigkeit und 20 Tagen, worauf der Filiformkorrosionswiderstand meßbar war.

Die Kriterien zur Beurteilung der filiformen Korrosionsfestigkeit waren dabei wie folgt:

Länge der filiformen Korrosion
Beurteilung
1,0 mm oder weniger
ausgezeichnet
1,1 bis 2,0 mm	gut
2,1 bis 4,0 mm	mittelmäßig
4,1 bis 8,0 mm	schlecht
8,1 mm oder mehr	sehr schlecht

Der Mikrorißtest wurde in folgender Weise durchgeführt: Zuerst wurden zwei Aluminiumbleche 1 entsprechend Fig. 1 aufeinander gelegt, worauf mit Hilfe des TIG-Schweißverfahrens und unter Verwendung eines Füllmetalls 4043, eines Stromes von 50 bis 60 A und einer Schweißgeschwindigkeit von 20 cm/min eine Wulstschweißnaht hergestellt wurde. Die intergranularen Mikrorisse mit Längen zwischen 50 und 100 µ im Bereich der wärmebeeinflußten Zone 3 (HAZ-Zone) wurden in der Folge gezählt. Entsprechend der Anzahl der vorhandenen Mikrorisse wurde die Mikrorißfestigkeit wie folgt festgelegt:

Anzahl der Mikrorisse
Festlegung
0
ausgezeichnet
1 bis 2	gut
3 bis 5	mittelmäßig
6 bis 8	schlecht
9 oder mehr	sehr schlecht

So wie sich dies anhand der Tabelle 2 ergibt, wiesen die erfindungsgemäßen Proben keine oder nur geringe Mikrorisse auf, während gleichzeitig die Verformbarkeit sowie die Härtbarkeit durch thermische Nachbehandlung verbessert werden. Gleichzeitig ergibt sich dabei eine bessere Verschweißbarkeit sowie ein erhöhter filiformer Korrosionswiderstand. Die Vergleichsproben mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hingegen wiesen eine relative schlechte Schweißbarkeit, einen niedrigen filiformen Korrosionswiderstand und/oder eine Härtbarkeit durch thermische Nachbehandlung auf, obwohl die betreffenden Proben eine ausreichende Kristallkorngröße oder eine elektrische Leitfähigkeit besaßen.

Beispiel 2

In dem Folgenden sollen die Abhängigkeiten zwischen den Eigenschaften der Aluminiumlegierungen und den Wärmebehandlungen, Homogenisationsschritt bis zur eigentlichen Wärmebehandlung untersucht werden.

Die Aluminiumlegierungen Nr. 2, 4 und 6 entsprechend Tabelle 1 wurden erneut aufgeschmolzen und mit bekannten Verfahren in Formen gegossen. Die dadurch gebildeten Barren wurden geschrägt und mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 40°C/Stunde erhitzt. Die Barren wurden dann bei verschiedenen Temperaturen und über unterschiedliche Zeiträume hinweg entsprechend Tabelle 3 homogenisiert. Daraufhin wurden diese Barren bei Temperaturen zwischen 250 und 590°C bis auf eine Dicke von 4 mm heißgewalzt, worauf ein Kaltwalzvorgang folgte. Während des Kaltwalzvorgangs wurde bei gewissen Aluminiumlegierungen eine Zwischenwärmebehandlung bei 350°C während 2 Stunden durchgeführt und die beim Kaltwalzvorgang auftretende Reduktion entsprechend Tabelle 3 verändert. Die auf diese Weise hergestellten Aluminiumbleche mit einer Dicke von 1 mm wurden dann der Hauptwärmebehandlung ausgesetzt, wobei die Bedingungen dazu in Tabelle 3 angegeben sind. Die Aluminiumbleche wurden dabei mit Aufheizgeschwindigkeiten zwischen 100 und 600°C/min auf eine Temperatur im Bereich zwischen 470 und 570°C erhitzt, auf welcher Temperatur sie dann während 5 bis 90 Sekunden gehalten wurden. Anschließend folgte ein rascher Abkühlungsvorgang mit Abkühlungsgeschwindigkeiten zwischen 100 und 800°C/min bis herunter auf 100°C.

Die verschiedenen Aluminiumbleche wurden dann während 24 Stunden bei Raumtemperatur belassen und dann während 4 Stunden auf 120°C erhitzt und erneut während 30 Tagen bei Raumtemperatur belassen. In der Folge wurden dann in der beschriebenen Art und Weise die verschiedenen Tests durchgeführt, deren Resultate in Tabelle 4 angegeben sind.

So wie sich dies anhand der Tabelle 4 ergibt, sind die Härtbarkeit während der thermalen Nachbehandlung und die filiforme Korrosionsfestigkeit sowie die Schweißbarkeit nicht ausreichend, selbst wenn die Aluminiumbleche die im Rahmen der Erfindung angegebenen Zusammensetzungen aufweisen, und die Herstellungsbedingungen von den angegebenen Standardbedingungen der Erfindung abweichen.

Falls die vorgenommenen Homogenisierungsbedingungen von den im Rahmen der Erfindung angegebenen Bereichen abweichen, so wie dies bei den Proben K und L der Fall ist, sind die Streckfähigkeit und der Erichsen-Wert erniedrigt, während gleichzeitig die Verformbarkeit gering ist. Die elektrische Leitfähigkeit liegt dabei ebenfalls außerhalb des im Rahmen der Erfindung festgelegten Bereiches, so daß die Korrosionsfestigkeit und die Mikrorißfestigkeit gering sind.

Falls die Kaltwalzreduktion zu gering ist, so wie dies im Fall M der Fall ist, wird die Kristallkorngröße zu grob, so daß Mikrorisse sehr leicht auftreten können. Falls jedoch die Wärmungsbehandlungstemperatur zu niedrig ist so wie dies bei dem Verfahren N der Fall ist, ergeben sich eine geringe Festigkeit, eine geringe Verformbarkeit und eine geringe Mikrorißfestigkeit. Falls hingegen die Wärmebehandlungstemperatur zu hoch gewählt wird, so wie dies bei den Verfahren 0 der Fall ist, wird die Kristallkorngröße zu groß, so daß die Mikrorißfestigkeit erniedrigt wird. Falls die Abschreckgeschwindigkeit zu niedrig ist, so wie dies bei dem Verfahren P der Fall ist, ergibt sich eine zu niedrige mechanische Festigkeit, während gleichzeitig eine hohe elektrische Leitfähigkeit zustande kommt, so daß die Mikrorißfestigkeit erniedrigt wird. Falls schließlich die Aufheizgeschwindigkeit für die Wärmebehandlung zu niedrig ist, so wie dies bei dem Verfahren Q der Fall ist, wird die Kristallkorngröße zu grob, so daß auf diese Weise die Mikrorißfestigkeit erniedrigt wird.

Beispiel 3

Die einzelnen Aluminiumlegierungen Nr. 2, 4 und 6, entsprechend den Beispielen von Tabelle 1, wurden erneut aufgeschmolzen und in bekannter Weise in Formen gegossen. Die sich ergebenden Barren wurden geschrägt und dann mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 60°C/Stunde auf 530°C erhitzt, bei welcher Temperatur dann während 4 Stunden eine Homogenisierung durchgeführt wurde. Im Anschluß daran erfolgte bei Temperaturen zwischen 270 und 530°C ein Heißwalzvorgang mit Reduzierung der Dicke auf 5 mm, worauf ein Kaltwalzvorgang mit einer Walzreduktion von 80% durchgeführt wurde. Die auf diese Weise gebildeten Aluminiumbleche mit einer Dicke von 1 mm wurden dann der Hauptwärmebehandlung ausgesetzt, bei welcher sie mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 400°C/min auf 530°C erhitzt, während 20 Sekunden bei derselben gehalten und anschließend mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 800°C/min sehr rasch bis auf 100°C abgekühlt wurden. Die auf diese Weise gebildeten Aluminiumbleche wurden entsprechend Tabelle 5 während 1 Stunde bis 7 Tagen bei Raumtemperatur belassen, anschließend erneut erwärmt und während eines Zeitintervalls zwischen 15 Minuten und 48 Stunden auf einer Temperatur zwischen 40 und 170°C gehalten, worauf dann erneut ein Beruhigungsvorgang bei Raumtemperatur während 30 Tagen durchgeführt wurde. Die verschiedenen Tests wurden in der beschriebenen Weise anschließend durchgeführt. Die dabei erhaltenen Resultate sind in Tabelle 6 angegeben.

Tabelle 5

Die Herstellungsbedingungen entsprechend Tabelle 5 liegen dabei alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die Gruppe I. umfaßt dabei die im Anspruch 6 beanspruchte Wärmebehandlung, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft erscheint. Bei der Gruppe I. wurde dabei die Wärmenachbehandlung unter vorteilhaften Bedingungen durchgeführt, so wie sich dies anhand der Tabelle 6 ergibt. Die Aluminiumbleche wurden dabei während 1 bis 36 Stunden auf einer Temperatur zwischen 60 und 150°C gehalten, wobei diese Wärmebehandlung innerhalb von 72 Stunden nach der eigentlichen thermischen Hauptbehandlung erfolgte. Entsprechend Tabelle 6 können auf diese Weise die filiforme Korrosionsfestigkeit, die Verformbarkeit und die Härtbarkeit durch thermische Nachbehandlung verbessert werden, wobei insbesondere die Härtbarkeit (durch thermische Nachbehandlung) und die filiforme Korrosionsfestigkeit sehr viel besser als in der Gruppe II. sind, welche außerhalb des in Anspruch 6 liegenden Bereiches liegt.

Beispiel 4

Die Aluminiumlegierung Nr. 3, welche entsprechend Tabelle 1 kaum Kupfer enthält, wurde erneut aufgeschmolzen und mit bekannten Verfahren in Formen gegossen. Die dabei gebildeten Barren wurden geschrägt und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 50°C/Stunde entsprechend den in Tabelle 7 angegebenen Bedingungen homogenisiert, worauf bei Temperaturen zwischen 250 und 580°C ein Heißwalzvorgang bis herunter auf 7 mm durchgeführt wurde. Der darauf vorgenommene Kaltwalzvorgang wurde unterbrochen und eine Zwischenwärmebehandlung

bei 350°C während 2 Stunden durchgeführt. Im Rahmen des Endwalzvorgangs wurden Aluminiumbleche mit einer Dicke von 1 mm gebildet, wobei die vorgenommenen Kaltwalzreduktionen in Tabelle 7 angegeben sind. Nach der Durchführung des Kaltwalzvorganges wurden die Aluminiumbleche unter den in Tabelle 7 angegebenen Bedingungen der eigentlichen Wärmebehandlung ausgesetzt. In der Folge wurden die Aluminiumbleche während 12 Stunden bei Raumtemperatur belassen, anschließend unter den in Tabelle 7 angegebenen Bedingungen erwärmt und erneut während 30 Tagen bei Raumtemperatur belassen. In der Folge wurden die verschiedenen Tests in der beschriebenen Weise durchgeführt, und die dabei gebildeten Resultate sind in Tabelle 8 angegeben.

Im Fall der Vergleichslegierungen, bei welchen eine oder einige Bedingungen einschließlich der Homogenisationsbedingungen und der Abkühlungsgeschwindigkeiten und die Aufheiz- und Glühbedingungen für die Hauptwärmebehandlung von den in Anspruch 6 angegebenen Bedingungen abweichen, ergeben sich eine schlecht elektrische Leitfähigkeit und/oder eine schlechte Kristallkorngröße, während gleichzeitig Mikrorisse auftreten und der filiforme Korrosionswiderstand verringert wird. Obwohl die betreffenden Aluminiumlegierungen kein Kupfer enthalten, kann trotzdem eine filiforme Korrosion auftreten, falls die elektrische Leitfähigkeit zu gering ist. Falls die elektrische Leitfähigkeit jedoch zu hoch ist, besteht die Tendenz, daß Mikrorisse auftreten.

Claims

1. Aluminiumblech mit guter Schweißbarkeit, filiformer Korrosionsfestigkeit, Verformbarkeit und Nachhärtbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe 0,5 bis 1,4 Gew.-% Magnesium, 0,6 bis 1,5 Gew.-% Silizium und 0,005 bis 0,1 Gew.-% Titan sowie Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen enthält, wobei das Verhältnis zwischen Siliziumgehalt und Magnesiumgehalt 0,65 oder mehr beträgt, die mittlere Kristallkorngröße 70 µm oder weniger beträgt und die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierung zwischen 43 und 51% IACS liegt.

2. Aluminiumblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe weniger als 0,1 Gew.-% Kupfer enthält.

3. Aluminiumblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe wenigstens eine weitere Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Gesamtsumme dieser Bestandteile 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

4. Aluminiumblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung wenigstens eine Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Gesamtsumme dieser Bestandteile 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbleches mit guter Schweißbarkeit, filiformer Korrosionsfestigkeit, Verformbarkeit sowie Nachhärtbarkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe wie folgt durchgeführt wird:

- Durchführung eines Homogenisierungsschrittes mit Aufheizung eines Barrens der Aluminiumlegierung bis auf eine Temperatur zwischen 460 und 570°C, wobei die Aluminiumlegierung 0,5 bis 1,4 Gew.-% Mangan, 0,6 bis 1,4 Gew.-% Silizium und 0,005 bis 0,1 Gew.-% Titan sowie Aluminium und nicht vermeidbare Verunreinigungen enthält und das Verhältnis von Siliziumgehalt und Magnesiumgehalt 0,65 oder mehr beträgt,
- Durchführung eines Heißwalzschrittes zum Heißwalzen des homogenisierten Barren,
- Durchführung eines Kaltwalzschrittes zum Kaltwalzen des heißgewalzten Aluminiumbleches mit einer Kaltwalzreduktion von 30% oder mehr und
- Durchführung einer Lösungswärmebehandlung des kaltgewalzten Aluminiumbleches bis auf eine Temperatur zwischen 490 bis 560°C unter Verwendung einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 200°C/min oder mehr, einer Lösungsdauer zwischen 5 und 80 Sekunden und einer Abkühlgeschwindigkeit von 200°C/min oder mehr bis herunter auf 100°C, wobei die mittlere Kristallkorngröße auf 70 µm oder kleiner und die elektrische Leitfähigkeit des Aluminiumbleches zwischen 43 und 51% IACS eingestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Hauptwärmebehandlung innerhalb von 72 Stunden eine Nachwärmebehandlung auf einer Temperatur zwischen 60 und 150°C während 1 bis 36 Stunden durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung weniger als 0,1 Gew.-% Kupfer enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung weniger als 0,1 Gew.-% Kupfer enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung wenigstens eine Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Gesamtsumme dieser Komponenten 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung wenigstens eine Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Gesamtsumme dieser Komponenten 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung wenigstens eine Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Gesamtsumme dieser Komponenten 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung wenigstens eine Komponente aus der Gruppe von 0,1 Gew.-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew.-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew.-% oder weniger Zirkon, 0,05 Gew.-% oder weniger Vanadium und 0,3 Gew.-% oder weniger Eisen enthält, wobei die Summe diser Komponenten 0,4 Gew.-% oder weniger beträgt.