DE3829911C2

DE3829911C2 -

Info

Publication number: DE3829911C2
Application number: DE3829911A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Wako Saitama Jp Muraoka; Mituo Hino; Yasunori Moka Tochigi Jp Sasaki; Seiji Kanagawa Jp 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: 1991-03-28
Also published as: GB2209344B; US4909861A; DE3829911A1; GB2209344A; JPS6465243A; JPH0674480B2; GB8820739D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium legierungsblech mit guter Schweißbarkeit, Beständigkeit gegen Fadenkorrosion, Verformbarkeit und Nachhärtbarkeit; ein solches Aluminiumblech dient insbesondere als Ausgangsmaterial für Teile von Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und diversen Maschinen, wo das Aluminiumblech gepreßt, verformt und direkt oder nach Zusammenbau durch Schweißen verwendet wird.

Üblicherweise werden Aluminiumbleche für Kraftfahrzeugteile und auch bei anderen Anwendungszwecken gepreßt oder verformt, manchmal mit Wärmebehandlung zum Trocknen, Aushärten oder Einbrennen von Farben und Lacken; das wird nachstehend aus Gründen der Vereinfachung als "Wärmebehandlung" bezeichnet.

Eine solche Wärmebehandlung erfolgt nach dem Aufbringen des Lackes.

Als Aluminiumblech werden heutzutage vielfach Aluminium-Mag nesium-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 zu ermöglichen. Obwohl diese Legierungen eine geringere Verformbarkeit als Aluminium-Magnesium-Legierungen, beispielsweise die Legierung 5182 aufweisen, besitzen sie eine bessere Wärmebehandlungshärtbarkeit. Diese Legierungen haben die Eigenschaft, daß ihre Festigkeit durch eine Wärmebehandlung bei relativ hohen Temperaturen von etwa 200°C erhöht werden kann. Die Legierungsnummern entsprechen den internationalen registrierten Bezeichnungen für Aluminiumlegierun gen.

Im Hinblick auf eine Verringerung der Wärmebehandlungstemperaturen bis herunter auf 175°C sind schon gewisse Al- Legierungen vorgeschlagen worden gemäß JP-Patentanmeldung 60-2 10 768 und 61-18 860. Hierbei sind Schweißbarkeit und Korro sionsfestigkeit und auch die Verformbarkeit und die Wärmebe handlungshärtbarkeit wesentliche Faktoren.

Zur Schweißbarkeit ist zu erwähnen, daß die Innen- und Außenbleche normalerweise durch Punktschweißen miteinander verbunden werden, um so die Festigkeit der verschiedenen Teile eines Automobils zu verbessern. Neuerdings werden jedoch Aluminium legierungen nicht nur für Innen- und Außenbleche, sondern ebenfalls für Rahmenelemente eingesetzt, so daß auf diese Weise der Anwendungsbereich derartiger Aluminiummaterialien vergrößert ist. Aus diesem Grund treten häufiger Fälle auf, bei denen eine Punktschweißung nicht durchgeführt werden kann bzw. keine ausreichende Festigkeit ergibt. Auch treten Fälle auf, bei denen feine Risse, so wie sie während der Formung kommen, repariert werden müssen. Daher werden statt Punktschweißung vielfach MIG- und TIG-Schweißverfahren eingesetzt.

Obwohl bekannte Aluminiumlegierungen, beispielsweise Al-Mg- Si-Legierungen oder Al-Cu-Legierungen schlechte Punktschweißbarkeit bieten, sind doch ihre Eigenschaften trotzdem ausreichend für die Praxis. Sollte aber Lichtbogenschweißung ausgeführt werden, treten bei den Al-Cu-Legierungen relativ leicht Wulstrisse auf, während im Fall von Al-Mg-Si-Legierungen innerhalb der wärmebehandelten Bereiche öfters Mikrorisse auf treten. Al-Cu-Legierungen und Al-Mg-Si-Legierungen sind demzufolge für jene Anwendungen nicht geeignet, bei denen eine Lichtbogenschweißung erforderlich ist.

In bezug auf die erforderliche Korrosionsfestigkeit ist zu erwähnen, daß auf Straßen vielfach Antifrostmischungen, beispielsweise Calciumchlorid, aufgesprüht wird, so daß die Korrosionsfestigkeit von Kraftfahrzeugteilen ein wichtiger Faktor wird. Im Vergleich zu Stahl haben Aluminiumlegierungen eine höhere Korrosionsfestigkeit. Falls der aufgebrachte Lack abfällt und die Metalloberfläche freigelegt wird, tritt an den Grenzflächen zwischen der Farbe und dem Aluminiumlegierungsmaterial eine filiforme Korrosion auf. Die genannten Al- Cu- sowie Al-Mg-Si-Legierungen sind dabei der filiformen Korrosion ausgesetzt. Um diesem Problem zu begegnen, sind die Aluminiumbleche, die Lacke sowie die Härteverfahren ein schließlich eines Verfahrens zur Behandlung der Grundierung laufend verbessert worden. Bis dato konnte jedoch noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden werden.

Der Vollständigkeit halber ist noch zu erwähnen, daß aus "Aluminium-Taschenbuch" 1974, S. 148 und 961 die genormte Knetlegierung vom Typ AlMgSi aus 0,8-1,5% Mg, 0,35-1% Si, 0,1% Ti, geringeren Anteilen weiterer Elemente, Rest Al bekannt ist, die als Blech verwendet wird. Die DE-AS 21 03 614 erwähnt bei Al-Blechen Gehalte an Vanadium und Zirkonium. Jedoch sind nicht allein die Zusammensetzungskomponenten verantwortlich für Eigenschaften und Gefüge von Legierungsblechen, sondern auch Herstellungsarbeitsweisen. So konnten die genannten bekannten Bleche in der Praxis nicht den gestellten und zuvor in diversen Zusammenhängen beschriebenen Anforderungen genü gen.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Aluminiumbleches, bei dem sowohl Lichtbogenschweißbarkeit und Beständigkeit gegen Fadenkorrosion als auch Verformbarkeit und Wärme behandlungshärtbarkeit verbessert sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Herstellungsverfahren gemäß Hauptanspruch gelöst, wozu vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen ersichtlich sind.

Das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumblech hat vorzugsweise folgende Zusammensetzung

0,5 bis 1,4 Gew-% Mg
0,6 bis 1,5 Gew-% Si
0,005 bis 0,1 Gew-% Ti
bis zu 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 vermeidbaren Verunreinigungen. Das Aluminiumblech besitzt dabei eine mittlere Korngröße von 70 µm 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 wärmebehandeltem reinen Kupfer.

In der praktischen Ausführung läuft die Herstellung des Aluminiumbleches folgendermaßen: Homogenisierung , wobei ein Barren einer Aluminiumlegierung mit der beschriebenen Zusammensetzung auf eine Temperatur im Bereich zwischen 460 und 570°C erwärmt wird. Danach kommt Warmwalzen des homogenisierten Barrens; dann kommt Kaltwalzen des warmgewalzten Bleches, wobei eine Dickenreduktion von 30% oder mehr vorgenommen wird. Anschließend erfolgt eine weitere Wärmebehandlung, um das kaltgewalzte Blech bei einer Temperatur von 490 bis 560°C lösungszuglühen. Die Erwärmungsgeschwindigkeit beträgt dabei 200°C/min oder mehr. Die Lösungsglühdauer des Bleches beträgt 5 bis 80 Sekunden; die Abkühlgeschwindigkeit bis herunter auf 100°C ist 200°C/min oder mehr. Durch diese Wärmebehandlung wird die mittlere Korngröße des Bleches auf 70 µm oder weniger eingestellt, während die elektrische Leitfähigkeit in den Bereich zwischen 43 und 51% IACS gelangt.

Die Arbeitsweise kann zusätzlich einen weiteren Wärmebehandlungsschritt einschließen, bei dem das Aluminiumblech während 1 bis 36 Stunden auf eine Temperatur zwischen 60 und 150°C erwärmt wird; diese weitere Wärmebehandlung ist innerhalb von 72 Stunden nach Beendigung der Lösungsglühwärmebehandlung vorzu nehmen.

Erfindungsgemäß werden die mittlere Korngröße und die elektrische Leitfähigkeit durch Beeinflussung der Herstellungsbedingungen sowie Festlegung der chemischen Zusammensetzung der Legierung in bestimmte Bereiche gebracht, so daß man ein Aluminiumblech vorliegen hat, das eine bessere Schweißbarkeit, insbesondere Lichtbogenschweißbarkeit, und eine verbesserte Beständigkeit gegen Fadenkorrosion aufweist. Darüber hinaus besitzt das Blech eine verbesserte Verformbarkeit sowie Aushärtbarkeit, insbesondere bei relativ niedrigen Tem peraturen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht eines Schweißabschnittes zur Darstellung eines Beurteilungstests für Mikrorisse.

In der nachstehenden Erläuterung der Komponenten werden die Zusammensetzung des Aluminiumbleches und die Grenzwerte bei der Zusammensetzung beschrieben:

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 die gewünschte 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion, 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 von 0,005 bis 0,1 Gew.-% eingestellt sein. Obwohl Titan sehr oft in Form einer Al-Ti-Vorlegierung zugeführt wird, kann dasselbe ebenfalls in Form einer Al- Ti-B-Vorlegierung 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 Fadenkorrosion und Mikrorisse auf. Das zugesetzte Kupfer sollte demzufolge nur bis zu 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 Fadenkorrosion. Falls das Aluminiumblech demzufolge Mn, Cr, Zr, V oder Fe enthält, sollten die Mangan- und Cr-Gehalte jeweils 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.

Spurenelemente 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 Fadenkorrosion beeinflußt. Falls die mittlere Korngröße, so wie sie durch ein Linienschnitt-Verfahren an der Oberfläche des Metallbleches gemessen wird, mehr als 70 µm beträgt, hat das Aluminiumblech die Tendenz, Mikrorisse und Fadenkorrosion zu zeigen, während gleichzeitig die Verformbarkeit nachläßt. Die mittlere Korngröße sollte demzufolge 70 µm 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 Lösungsglühwärmebehandlung festgelegt und kann durch die folgenden Verfahrensschritte nicht beeinflußt werden.

Die elektrische Leitfähigkeit beeinflußt alle Faktoren wie mechanische Festigkeit, Verformbarkeit, Mikrorißfestigkeit und Beständigkeit gegen Fadenkorrosion. Da die Mikrorißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion von der Anwesenheit von Mg₂Si-Verbindungen abhängt, wird sie sehr stark durch die elektrische Leitfähigkeit beeinflußt. Obwohl die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion sehr stark durch den Kupfergehalt beeinflußt wird, tritt selbst im Fall eines Kupfergehalts von weniger als 0,1 Gew.-% sehr leicht eine Fadenkorrosion 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 als auch das Herstellungsverfahren beeinflußt.

Nachstehend wird die praktische Durchführung zur Herstellung des Aluminiumbleches beschrieben.

Zuerst wird ein Barren aus der Aluminiumlegierung mit der erwähnten Zusammensetzung homogenisiert. Falls die Aufheiztemperatur für diesen Homogenisationsschritt weniger als 460°C beträgt, ist die Verformbarkeit und die mechanische Festigkeit nach einer kurzen thermischen Nachbehandlung bei niedriger Temperatur, beispielsweise 175°C während 30 Minuten schlecht, während gleichzeitig Mikrorisse und Fadenkorrosion 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 Lösungsglühwärmebehandlung 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 oder mehr 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 Grund 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion beeinflußt wird. Im Hinblick auf die gewünschte mechanische Festigkeit, die Verformbarkeit, die Mikrorißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion 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 Lösungsglühwärmebehandlung kann unmittelbar ein Beruhigungsschritt vorgenommen werden. Nach der Durchführung des Lösungsglühbehandlungs- bzw. des Beruhigungsschrittes kann vorzugsweise jedoch folgende thermische Nachbehandlung vorgenommen werden. Innerhalb von 72 Stunden, d. h. 3 Tagen nach Beendigung der Lösungsglühbehandlung, 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion 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 Lösungsglühbehandlung treten diese gewünschten Effekte selbst bei Durchführung der Nachbehandlung im Bereich zwischen 60 und 150°C nicht auf. Wenn jedoch innerhalb 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 erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbleches 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 erfindungsgemäß herzustellenden Legierungen, 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 Lösungsglühbehandlung 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 Lösungsglühbehandlung 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 ihre Beständigkeit gegen Fadenkorrosion untersucht, nachdem ein weiterer Wärmebehandlungsvorgang bei 175°C durchgeführt wurde. Die Tabelle 2 zeigt dabei die Resultate dieser Messungen.

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

Das Fadenkorrosionstestverfahren 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 Fadenkorrosionstest 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 Fadenkorrosionswiderstand meßbar war.

Die Kriterien zur Beurteilung der Fadenkorrosionsfestigkeit waren dabei wie folgt:

Länge der Fadenkorrosion
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 erfindungsgemäß hergestellten 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 eine erhöhte Beständigkeit gegen Fadenkorrosion. Die Vergleichsproben mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hingegen wiesen eine relative schlechte Schweißbarkeit, eine niedrige Fadenkorrosions beständigkeit 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 Lösungsglühbehandlung 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 thermischen Nachbehandlung und die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion 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 O 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 Lösungsglühbehandlung 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 2 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 Beständigkeit gegen Fadenkorrosion, die Verformbarkeit und die Härtbarkeit durch thermische Nachbehandlung verbessert werden, wobei insbesondere die Härtbarkeit (durch thermische Nachbehandlung) und die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion sehr viel besser als in der Gruppe II. sind, welche außerhalb des in Anspruch 2 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 Lösungsglühbehandlung 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 Lösungsglühbehandlung von den in Anspruch 6 angegebenen Bedingungen abweichen, ergeben sich eine schlecht elektrische Leitfähigkeit und/oder eine schlechte Kristallkorngröße, während gleichzeitig Mikrorisse auftreten und die Beständigkeit gegen Fadenkorrosion verringert wird. Obwohl die betreffenden Aluminiumlegierungen kein Kupfer enthalten, kann trotzdem eine Fadenkorrosion auftreten, falls die elektrische Leitfähigkeit zu gering ist. Falls die elektrische Leitfähigkeit jedoch zu hoch ist, besteht die Tendenz, daß Mikrorisse auftreten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungsblech mit guter Schweißbarkeit, Beständigkeit gegen Fadenkorrosion, Verformbarkeit und Nachhärtbarkeit, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

a) Homogenisieren mit Aufheizen eines Barrens der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur von 460 bis 570°C, wobei die Aluminiumlegierung aus 0,5 bis 1,4 Gew-% Magnesium, 0,6 bis 1,5 Gew-% Silizium, 0,005 bis 0,1 Gew-% Titan, bis 0,1 Gew-% Kupfer und Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest besteht und das Verhältnis vom Siliziumgehalt zum Magnesiumgehalt 0,65 oder mehr beträgt;
b) Warmwalzen des homogenisierten Barrens;
c) Kaltwalzen des warmgewalzten Bleches mit einer Kaltwalz reduktion von 30% oder mehr;
d) Lösungsglühen des kaltgewalzten Bleches bei einer Temperatur von 490 bis 560°C und einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 200°C/min oder mehr und einer Lösungsglühdauer zwischen 5 und 80 Sekunden, woraufhin das Blech von der Lösungsglühtemperatur bis herunter auf 100°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 200°C/min oder mehr gekühlt wird und wobei die durchschnittliche Kristallkorngröße auf 70 µm oder kleiner und die elektrische Leitfähigkeit des Bleches auf 43 bis 51% IACS eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb von 72 Stunden nach dem Lösungsglühen gemäß Stufe d) das Blech auf eine Temperatur von 60 bis 150°C während 1 bis 36 Stunden erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Aluminiumlegierung zusätzlich wenigstens eine Komponente aus der Reihe von 0,1 Gew-% oder weniger Mangan, 0,1 Gew-% oder weniger Chrom, 0,05 Gew-% oder weniger Zirkonium, 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.