DE60319526T2 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminium-Legierung - Google Patents

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminium-Legierung Download PDF

Info

Publication number
DE60319526T2
DE60319526T2 DE60319526T DE60319526T DE60319526T2 DE 60319526 T2 DE60319526 T2 DE 60319526T2 DE 60319526 T DE60319526 T DE 60319526T DE 60319526 T DE60319526 T DE 60319526T DE 60319526 T2 DE60319526 T2 DE 60319526T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treatment
aluminum alloy
bath
strip
surface treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60319526T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60319526D1 (de
Inventor
Mohammed Benmalek
Pierre Gavoille
Antoine Golfouse
Evelyne Hank
Ravi Shahani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Constellium Issoire SAS
Original Assignee
Alcan Rhenalu SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcan Rhenalu SAS filed Critical Alcan Rhenalu SAS
Application granted granted Critical
Publication of DE60319526D1 publication Critical patent/DE60319526D1/de
Publication of DE60319526T2 publication Critical patent/DE60319526T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60Aqueous agents
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Oberflächenbehandlung von Blechen und Bändern aus Aluminiumlegierung, insbesondere aus einer Legierung vom Typ 6xxx oder 5xxx gemäß der Bezeichnung der Aluminium Association, die vor allem für die Herstellung von Fahrzeugkarosserieteilen bestimmt sind.
  • Stand der Technik
  • Aluminium wird in zunehmendem Maße im Automobilbau eingesetzt, um das Gewicht der Fahrzeuge und damit den Kraftstoffverbrauch und den Ausstoß von Schadstoffen und Treibhausgasen zu reduzieren. Bleche werden vor allem für die Herstellung von Karosseriehautteilen, insbesondere Öffnungen eingesetzt. Diese Art der Anwendung erfordert eine Reihe von mitunter antagonistischen Eigenschaften, wie:
    • – eine hohe Formbarkeit für die Tiefzieh- und Pressvorgänge,
    • – eine kontrollierte Dehngrenze im Lieferungszustand des Blechs, um die Rückfederung unter Kontrolle zu bringen,
    • – eine hohe mechanische Festigkeit nach Einbrennen der Lacke, um einen guten Eindruckwiderstand zu erhalten und gleichzeitig das Gewicht des Teils zu minimieren,
    • – eine geeignete Oberflächenqualität für die Fügevorgänge auf trockenen oder fetten Blechen,
    • – eine gute Beständigkeit gegen Korrosion, insbesondere Filiformkorrosion,
    • – eine gute Oberflächenqualität nach Formgebung und Lackierung,
    • – Kompatibilität mit den Anforderungen des Recyclings von Fertigungsabfällen oder Altfahrzeugen,
    • – akzeptable Kosten für eine Großserienproduktion.
  • Diese Anforderungen führten in Europa dazu, dass Al-Mg-Si-Legierungen, d. h. Legierungen der Serie 6000 für die Haut und Al-Mg-Legierungen der Serie 5000 für Verstärkungen und Verkleidungen gewählt werden. Im Hinblick auf die Oberflächenbeschaffenheit hängen die Anforderungen von der verwendeten Verbindungsart ab.
  • Bei mechanischen Verbindungen werden bis auf einen angemessenen sauberen Zustand keine besonderen Anforderungen an die Oberflächenqualität gestellt. Bei verpressten und verklebten Teilen wie Motorhauben erfolgt der Klebevorgang zumeist auf fetten Blechen, ohne das Verhalten der Dichtungen zu beeinträchtigen.
  • Schweißarbeiten erfordern mitunter je nach Art eine saubere, d. h. entfettete Oberfläche, um die Ausbildung von Porositäten und Rissen in den Schweißnähten zu vermindern. Bei der Laserschweißung ist dies allerdings weniger kritisch. Das Verhalten der Oberfläche wird hierbei durch den Wert des Übergangswiderstands bestimmt, der in Europa nach der Norm DVS 2929 gemessen wird.
  • Beim strukturellen Kleben im Flugzeugbau kommt gewöhnlich vor dem Verkleben eine Oberflächenvorbehandlung, im Allgemeinen eine Chrom- und Phosphoranodisierung zur Anwendung. In anderen Anwendungsbereichen wie in der Verpackung und im Bauwesen verwendet man chemische Umwandlungen auf der Basis von Chrom. Obwohl diese Umwandlungen noch oft praktiziert werden, drohen sie aus umwelttechnischen Gründen zu verschwinden, da das Vorhandensein von sechswertigem Chrom befürchtet wird.
  • Jüngere Behandlungen benutzen Elemente wie Silizium, Titan oder Zirkonium anstelle von Chrom. Solche Behandlungen sind zum Beispiel in den Patenten US 5514211 (Alcan), US 5879437 (Alcan), US 6167609 (Alcoa) und EP 0646187 (Boeing) beschrieben.
  • Bei Strukturteilen für Kraftfahrzeuge kann eine geeignete Vorbereitung der Oberfläche im Hinblick auf die Fügevorgänge notwendig sein. Die Durchführung dieser Vorbehandlungen ist zeit- und kostenaufwändig, da für die Ausbildung der Oberflächenschicht verschiedene Badflüssigkeiten manipuliert werden müssen, wobei die Zahl der Zellen größer als 8 sein kann. So besteht eine standardmäßige Behandlungslinie aus 2 Entfettungsbädern, auf die 2 Spülbäder, ein Säureneutralisationsbad, ein spezifisches Behandlungsbad und daran anschließend 2 Spülbäder und ein Trocknungsschritt folgen. Die meisten dieser Bäder werden mitunter bis auf 60°C erwärmt, wodurch Energie verbraucht wird.
  • Die Erfindung hat es sich deshalb zur Aufgabe gestellt, an Bändern oder Blechen aus Aluminiumlegierungen eine Vorbehandlung in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Automobilbaus durchzuführen und dabei die Manipulationsvorgänge an den Bändern oder Blechen maximal zu reduzieren. Sie bezweckt insbesondere, fügefertige Bleche für Autokarosserieteile bereitzustellen, mit hohen Leistungen für die Haftung der im Automobilbereich verwendeten Leime und Klebstoffe und die Punktschweißung sowie mit einer zeitlich stabilen Oberflächenqualität.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminiumlegierung zur Bildung einer chemischen Umwandlungsschicht, wobei das Blech oder Band aus einem Fabrikationsprogramm hervorgeht, das eine Wärmebehandlung gefolgt von einer Kühlung in einer Flüssigkeit umfasst, bei dem die chemische Umwandlung mit Hilfe der Kühlflüssigkeit durchgeführt wird, vorzugsweise ohne weitere vor- oder nachherige Oberflächenbehandlung. Die Kühlflüssigkeit enthält bevorzugt zwischen 1 und 10 Gew.-% mindestens eines Salzes mindestens eines der Metalle Si, Ti, Zr, Ce, Mn, Mo oder V.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Das Verfahren zur Herstellung der Bleche aus einer Legierung 6xxx zum Beispiel umfasst das Gießen einer Platte, eventuell das Fräsen dieser Platte und deren Homogenisierung bei einer Temperatur zwischen 550 und 580°C. Das Warmwalzen erfolgt bei einer Eintrittstemperatur oberhalb 540°C. Das warmgewalzte Band wird sodann auf die Enddicke kalt heruntergewalzt. Der letzte Kaltwalzstich kann mit einer texturierten Walze durchgeführt werden, zum Beispiel durch Elektronenstrahl-(EBT), Funkenerosions-(EDT) oder Laserstrahlbehandlung, was die Formbarkeit und das Oberflächenaussehen des geformten Teils nach dem Lackieren verbessert.
  • Das Lösungsglühen erfolgt bei einer Temperatur, die so nahe wie möglich bei der Aufschmelztemperatur der Legierung liegt, wobei ein Verbrennen vermieden wird. Das Band wird in einen Durchlaufhomogenisierungsofen überführt, wo die Temperatur mehr als 500°C beträgt. Das lösungsgeglühte Metall wird sodann durch Überführung in einen Behälter, der kaltes Wasser enthält, abgeschreckt oder mit diesem kalten Wasser besprüht.
  • Das Merkmal der Erfindung besteht genau darin, dass das Abschrecken mit einer Flüssigkeit durchgeführt wird, die mit der Oberfläche reagiert, um eine Oxidschicht auszubilden, deren Haft- und Stabilitätseigenschaften mit denen vergleichbar sind, die im Allgemeinen mit den langwierigen Oberflächenbehandlungsvorgängen für die chemische Umwandlung erzielt werden. Dadurch können die Vor- und Nachbehandlungsvorgänge, die normalerweise bei der chemischen Umwandlung anfallen, ganz entfallen.
  • Das Abschrecken erfolgt vorzugsweise mit einer Lösung, die metallische Elemente wie Si, Ti, Zr, Ce, Mn, Mo, V oder Verbindungen dieser Elemente enthält, zum Beispiel ein Ti/Zr-Produkt, und mit der Oberfläche des Metalls reagieren kann, um eine Oxidschicht auszubilden, die stabiler ist als natürliches Oxid. Es wurde festgestellt, dass dieser Vorgang durchaus stattfinden kann, obwohl das Band nur für eine sehr kurze, mit den Produktionsgeschwindigkeiten vereinbare Zeit mit der Flüssigkeit in Kontakt bleibt.
  • Chromhaltige Reagenzien sollten ausgeschlossen werden, um die eventuelle Bildung von Produkten zu verhindern, die sechswertiges Chrom enthalten.
  • Das entstandene Oxid bindet sowohl Aluminium als auch das Element, das in der Badflüssigkeit vorliegt. Auf dem Markt sind mehrere Badzusammensetzungen erhältlich, wie solche, die Titan-, Zirkonium-, Cerium-, Kobalt-, Mangan-, Vanadiumsalze oder Siliziumverbindungen enthalten.
  • Beim Inkontaktbringen der Badflüssigkeit mit dem heißen Metall war ein Ausbleiben der Reaktion oder eine Auflösung der Verbindungen der Lösung zu befürchten. Dies fand jedoch nicht statt, wobei mittels ESCA-Analyse (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) oder mit X-Strahlen festgestellt wird, dass die bereits in der Badflüssigkeit vorhandenen Hauptelemente auch in der Schicht enthalten sind. Diese Elemente werden zu einer stabilen Schicht verbunden, die als Haftgrundschicht für die Klebstoffe auf dem behandelten Metall dient. Dieses beim Abschrecken entstandene Oxid scheint stabiler zu sein als das Oxid, das durch Eintauchen des Metalls in die Badflüssigkeit bei Raumtemperatur erhalten werden kann. Außerdem aktiviert die Temperatur die chemische Reaktion und reduziert damit die Kontaktzeit, was zu einer Erhöhung der Produktivität führt. Die ersten Moleküle der Badflüssigkeit, die mit der Oberfläche in Kontakt kommen, dienen vermutlich dazu, die restlichen Verunreinigungen, die beim Lösungsglühen bei hoher Temperatur im Ofen nicht entfernt wurden, zu verdampfen. Es wird festgestellt, dass durch dieses Mitreißen Teilchen mit geringem Gewicht entfernt werden können, die sich durch den einfachen Ofendurchlauf nicht beseitigen lassen. Während des gleichen Vorgangs wird die Legierung einer böhmitbildenden Reaktion ausgesetzt, woraufhin das Bad mit der Oberfläche reagiert, um ein neues Oxid zu bilden, das je nach Kontaktzeit und verwendetem Produkt bis auf eine gewisse Dicke anwächst.
  • Der Anteil der Additive im Abschreckbad ist sehr gering, kleiner als 10% und vorzugsweise 1 bis 5%. Auch die Aggressivität des Bads, was den Säuregehalt betrifft, wird niedrig gehalten, indem Bäder mit einem pH-Wert zwischen 3 und 11 eingesetzt werden.
  • Die gleiche Art von Behandlung kann an Blechen und Bändern aus Legierungen vorgenommen werden, die nicht lösungsgeglüht werden, sondern nur eine Wärmebehandlung bei deutlich niedrigerer Temperatur erfahren, wie dies bei den Legierungen der Familie 5000 der Fall ist, die bei etwa 400°C behandelt werden. Je nach Legierungsart kann diese Temperatur auf 250°C oder sogar darunter abgesenkt werden, ohne dabei die Qualität des gebildeten Produkts spürbar zu beeinträchtigen. Dadurch kann zwar die Wirkung der thermischen Entfettung herabgesetzt werden, aber die Entfettung lässt sich auch mit anderen Mitteln erreichen. Die Erfindung kann folglich bei allen Legierungen Anwendung finden, die wärmebehandelt und anschließend in Flüssigkeit abgekühlt werden und ein kontrolliertes Oberflächenoxid benötigen.
  • Die gebildeten Schichten können mit X-Strahlen oder mit der ESCA-Analyse geprüft werden; sie liefern Informationen über die Bestandteile der Schicht und bei der ESCA-Analyse auch über die chemischen Bindungen, an denen die Elemente beteiligt sind.
  • Die Oxiddicke ist sehr gering, im Bereich von 5 bis 50 nm. Wie dies mit dem unteren Übergangswiderstand bei 20 μΩ gemessen werden kann, liegt sie bei Werten, die mit den Anforderungen der Automobilindustrie vereinbar sind.
  • Auf das Abschrecken kann eine Wärmebehandlung folgen, zum Beispiel eine Vorauslagerungsbehandlung, die die Wirksamkeit der Härtung beim Einbrennen der Lacke verbessern soll. Anschließend wird das Band nach erfolgtem Richten wieder aufgerollt. Das Blech kann vor der Formgebung mit einem Schmiermittel, insbesondere einem Trockenschmiermittel überzogen werden, das für das Tiefziehen und Fügen geeignet und mit der durchzuführenden Oberflächenbehandlung des Teils vereinbar ist.
  • Das Blech wird in diesem Stadium für mehr oder weniger lange Zeit gelagert, was bei aushärtenden Legierungen zur einer Kaltauslagerung führt, die die Dehngrenze bei den Legierungen 6xxx mit der Zeit erhöht.
  • Wenn die Lagerbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit) nicht kontrolliert werden, wird häufig eine Hydratation des natürlichen Oxids festgestellt. Obwohl diese Reaktion thermodynamisch reversibel ist, kann dies zuweilen dazu führen, dass Teile mit einem hohen Hydratationsgrad zusammengefügt werden, was für die Fügearbeiten und die Lebensdauer der zusammengefügten Teile nachteilig ist.
  • Das Klebeverhalten der Oberfläche kann mit einem Klebetest geprüft werden, zum Beispiel mit dem gut bekannten Spalttest („Boeing-Test") nach der Norm ASTM D-3762 (oder NFT76-114) zur Bewertung der strukturellen Klebbarkeit. Die Proben werden nach dem Kleben in feuchter Atmosphäre bei 50°C ausgelagert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blechen und Bändern aus Aluminiumlegierung eignet sich besonders gut für die Behandlung von Karosserieblechen vor dem Zusammenfügen, insbesondere durch Kleben oder Punktschweißen. Es kann aber auch in anderen Bereichen Anwendung finden, die eine passivierte Blechoberfläche zur Gewährleistung von Zeitstandfestigkeit und eine kontrollierte Oxidschicht erfordern.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Ein 1,2 mm dickes Blech aus der Legierung 6016 wurde auf eine Temperatur nahe 550°C erwärmt und in ein Bad eingetaucht, enthaltend 2,5% des Produkts „Gardobond 4591®,1" der Firma Chemetall zur Herstellung der Passivierungslösung mit Titan und Zirkonium als Haftvermittler. Nach dem Abschrecken wurden aus dem Blech zwei Platten ausgeschnitten, um die klebeverstärkten Proben nach dem in der Norm NF T76-114 beschriebenen Verfahren herzustellen. Die 200 × 150 mm Platten wurden zur Verstärkung der Struktur auf einer Seite mit durch Phosphoranodisierung vorbehandelten Platten aus der Legierung 2017-T4 kaschiert. Der für die Kaschierung verwendete Klebstoff ist ein Einkomponenten-Epoxidharzkleber der Firma Dow Automotive.
  • Nach Ausschneiden der 125 × 12,5 × 1,2 mm Proben wird zwischen die beiden verklebten Platten ein Keil eingeführt und die durch diesen Vorgang bewirkte Rissausbreitung gemessen. Die Risslänge zu diesem Zeitpunkt T0 wird I0 genannt. Die Probe wird sodann in eine feuchte, kataplasmaartige Atmosphäre bei 50°C platziert. Nach 96 h Haltezeit unter diesen Auslagerungsbedingungen werden die Proben herausgeholt, um die neue Risslänge It zu messen. Für jeden Versuch werden drei Proben hergestellt, um einen Mittelwert von 1 anzugeben. Dabei wird festgestellt, dass die Veränderung der Rissausbreitung ΔI = It – I0 10 mm beträgt, also sehr gering ist und auf ein gutes Verhalten der Klebeverbindung deutet. Bei unwirksamen Verbindungen kann es nämlich nach sehr kurzer Zeit zu einer Trennung der Platten durch Ablösung kommen.
  • An einer Blechprobe, die wie vorher einer Abschreckbehandlung unterworfen wurde, wurde der Übergangswiderstand nach der Norm DVS 2929 gemessen. Der Mittelwert aus 10 Messungen betrug 17,3 μΩ, was bedeutet, dass dieser behandelte Werkstoff ein ausgezeichnetes Verhalten beim Punktschweißen haben muss.
  • Beispiel 2
  • Ein 1,2 mm Blech aus der Legierung 6016 wurde auf eine Temperatur nahe 530°C erwärmt und in ein Bad eingetaucht, enthaltend 2% des Produkts DYNASYLAN® Glymo (3-Glycidyloxytrimethoxysilan) der Firma Degussa. Nach dem Abschrecken wurden aus dem Blech zwei Platten ausgeschnitten, um die klebeverstärkten Proben nach dem in der Norm NF T76-114 beschriebenen Test herzustellen. Die 200 × 150 mm Platten sind zur Verstärkung der Struktur auf einer Seite mit Platten aus der Legierung 2017-T4 kaschiert. Der für die Kaschierung verwendete Klebstoff ist ein Einkomponenten-Epoxidharzkleber XW1044-5 der Firma Dow Automotive, Aushärtung 20 min bei 180°C.
  • Nach Ausschneiden der 125 × 12,5 × 1,2 mm Proben wird zwischen die beiden verklebten Platten ein Keil eingeführt und die durch diesen Vorgang bewirkte Rissausbreitung gemessen. Die Risslänge zu diesem Zeitpunkt T0 wird I0 genannt. Die Probe wird sodann in eine feuchte, kataplasmaartige Atmosphäre bei 50°C platziert. Nach 96 h Haltezeit unter diesen Auslagerungsbedingungen werden die Proben herausgeholt, um die neue Risslänge It zu messen. Dabei wird festgestellt, dass die Veränderung der Rissausbreitung ΔI = It – I0 (Mittelwert aus 3 Proben) 8 mm beträgt, was ein sehr geringer Wert ist, der auf ein gutes Verhalten der Klebeverbindung deutet. Wie vorher wurde dann der Übergangswiderstand nach der Norm DVS 2929 gemessen. Der Mittelwert aus 10 Messungen betrug 17,3 μΩ, was bedeutet, dass dieser behandelte Werkstoff ein ausgezeichnetes Verhalten beim Punktschweißen haben muss.
  • Beispiel 3
  • Die Proben werden nach dem gleichen Verfahren hergestellt, allerdings unter Verwendung einer Badflüssigkeit enthaltend das Produkt DYNASYLAN® Ameo (Aminopropylethoxysilan) der Firma Degussa. Der Wert der Rissausbreitung ΔI beträgt 13,9 mm. Dieser Wert liegt sehr nahe bei den vorhergehenden Werten, was ebenfalls auf ein gutes Klebeverhalten deutet.
  • Beispiel 4
  • Die Proben werden nach dem gleichen Verfahren hergestellt, allerdings unter Verwendung einer Badflüssigkeit enthaltend das Produkt Alodine 2040 der Firma Henkel. Nach dem Verkleben wird festgestellt, dass sich die Platten beim Einbringen des Keils sofort trennen, was auf eine schlechte Verklebung bedingt durch eine katastrophale Oberflächenvorbereitung deutet. Bei diesen Proben wird in der Tat ein rauer und nicht homogener Oberflächenzustand beobachtet. Dieses Produkt ist für die erfindungsgemäße Behandlung ungeeignet.
  • Beispiel 5
  • Es werden Proben aus Platten hergestellt, die vorweg einer alkalischen Entfettung, einer Desoxidation mittels Säure, einer klassischen Konversionsbehandlung auf Titan-Basis mit Alodine 2040 der Firma Henkel, Kontaktzeit 15 s, und einer Trocknung unterworfen wurden, wobei zwischen den verschiedenen Schritten Spülvorgänge erfolgten.
  • Es ergibt sich ein Wert ΔI von 14,1 mm, der geringfügig höher ist als bei den erfindungsgemäßen Behandlungen. Dieses Beispiel veranschaulicht die klassische Behandlung im Tauch- oder Sprühverfahren. Diese Behandlung ist zeit- und kostenintensiv und erfordert einen hohen Investitionsaufwand.
  • Beispiel 6
  • Die Behandlung entspricht der vorhergehenden, außer dass eine chromfreie Behandlung auf Titan/Zirkonium-Basis mit dem Produkt Gardobond 4591® von Chemetall vorgenommen wurde. Es ergibt sich ein Wert ΔI von 9,1 mm, der im Wesentlichen dem mit der erfindungsgemäßen Behandlung erzielten Wert entspricht.
  • Beispiel 7
  • Die Behandlung entspricht der vorhergehenden, außer dass ein chromfreies Bad auf Titanbasis mit Alodine 2840® von Henkel verwendet wurde. Es ergibt sich ein Wert ΔI von 4,2 mm, der etwas besser ist als der mit der erfindungsgemäßen Behandlung erzielte Wert. Dieses Verfahren ist jedoch, was die Manipulationen betrifft, viel zeit- und kostenintensiver.
  • Beispiel 8
  • Die Behandlung ist wie im vorhergehenden Beispiel, außer dass ein chromfreies Bad auf Titanbasis mit Gardobond® 4707 der Firma Chemetall verwendet wurde. Es ergibt sich ein Wert ΔI von 8,4 mm, der im Wesentlichen dem entspricht, der mit der erfindungsgemäßen Behandlung erzielt wurde.
  • Beispiel 9
  • Bei dieser Behandlung wurden die Bleche mit einem Lösungsmittel entfettet und in das Alodine® 2040-Bad der Firma Henkel eingetaucht. Die Kontaktzeit ist die gleiche wie in den Beispielen 5, 6, 7 und 8, also 15 s. Es ergibt sich ein Wert ΔI von 65,3 mm. Der hohe Wert der Rissausbreitung spricht für eine unwirksame Behandlung. Diese Behandlung ist allerdings nicht so katastrophal wie in Beispiel 4.
  • Das beobachtete Verhalten kann mit der fehlenden Reaktion des Bads bei nicht chemisch entfetteter Probe zusammenhängen. Bei einer erfindungsgemäßen Behandlung wird die Entfettung durch den Temperaturgang gewährleistet sowie dadurch, dass die Reaktion durch die Temperatur aktiviert wird, wobei die Entfernung der Rückstände beim Kontakt des warmen Blechs mit dem Produkt erfolgt.
  • Die an den erfindungsgemäß behandelten Proben durchgeführten ESCA-Analysen zeigen, dass der Kohlenstoffanteil gering ist – außer bei den Siliziumbad-Proben – und dass er auf dem gleichen Niveau liegt wie bei den chemisch entfetteten Proben gemäß den Bedingungen der klassischen Vorbehandlungslinien. Die Dicke der gebildeten Schichten ist größer als die Dicke der herkömmlich gebildeten Schichten. Die Silanverbindungen (Beispiele 2 und 3) zeigen einen höheren Kohlenstoffanteil, der damit zusammenhängt, dass diese Werkstoffe organische Ketten enthalten. Die Schichten, die aus der Behandlung mit diesen Silanprodukten hervorgehen (Beispiele 2 und 3) enthalten viel oxidiertes Silizium, wobei dieser Werkstoff dafür bekant ist, dass er die Haftung von Klebstoffen, Lacken und Farben begünstigt.
  • Zu bemerken ist, dass sich die chemischen Elemente, die in der Badflüssigkeit vorhanden sind, in der nach der erfindungsgemäßen Behandlung verbleibenden Oxidschicht wiederfinden: Das Bad von Beispiel 1 enthält Titan und Zirkonium, wobei diese Elemente in entsprechenden Proportionen auch in den mit diesem Bad hergestellten Schichten enthalten sind. Die sich unter den Bedingungen von Beispiel 4 ausbildende Schicht zeigt zwar einen ähnlichen Titangehalt wie bei den Produkten, die mit den herkömmlichen Vorbehandlungstechniken hergestellt werden, aber diese Schicht lieferte keine guten Ergebnisse beim Klebetest. Die mit der Transmissionselektronenmikroskopie durchgeführten Analysen zeigen, dass mit der erfindungsgemäßen Methode Schichtdicken erzielt werden, die im Bereich von 8 bis 50 nm liegen.
  • Die Ergebnisse der verschiedenen Beispiele sind in Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle 1
    Beispiel Bad Ausbreitungslänge ΔI (mm)
    1 Gardobond 4591 TL 10
    2 S Glymo TN 8
    3 S Ameo TM 13,9
    4 Alodine 2010 TK Sofortige Ablösung
    5 Alodine 2040 P 14,1
    6 Gardobond 4591 Q 9,1
    7 Alodine 2840 CR 4,2
    8 Gardobond 4707 CS 8,4
    9 Alodine 2040 Dég. T 65,3

Claims (6)

  1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Bleches oder Bandes aus Aluminiumlegierung zur Bildung einer chemischen Umwandlungsschicht, wobei das Blech oder Band aus einem Fabrikationsprogramm hervorgeht, das eine Wärmebehandlung gefolgt von einer Kühlung mit einer Flüssigkeit umfasst, bei dem die chemische Umwandlung mit Hilfe der Kühlflüssigkeit durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung eine Legierung der Serie 5000 oder der Serie 6000 ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsschicht eine Dicke zwischen 5 und 50 Nm hat.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit zwischen 1 und 10 Gew.-% mindestens eines Salzes mindestens eines der Metalle Si, Ti, Zr, Ce, Mn, Mo oder V enthält.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit einen pH-Wert zwischen 3 und 11 hat.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Umwandlung in der Kühlflüssigkeit keine vorherige oder nachherige Oberflächenbehandlung umfasst.
DE60319526T 2002-06-20 2003-06-16 Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminium-Legierung Expired - Lifetime DE60319526T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0207633 2002-06-20
FR0207633A FR2841262B1 (fr) 2002-06-20 2002-06-20 Procede de traitement de surface pour toles et bandes en alliage d'aluminium
PCT/FR2003/001810 WO2004001096A2 (fr) 2002-06-20 2003-06-16 Procede de traitement de surface pour toles et bandes en alliage d'aluminium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60319526D1 DE60319526D1 (de) 2008-04-17
DE60319526T2 true DE60319526T2 (de) 2009-03-26

Family

ID=29719906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60319526T Expired - Lifetime DE60319526T2 (de) 2002-06-20 2003-06-16 Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminium-Legierung

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20050205167A1 (de)
EP (1) EP1513966B1 (de)
JP (1) JP2005530047A (de)
AT (1) ATE388251T1 (de)
AU (1) AU2003255677A1 (de)
BR (1) BR0311920A (de)
CA (1) CA2488040A1 (de)
DE (1) DE60319526T2 (de)
FR (1) FR2841262B1 (de)
MX (1) MXPA04011967A (de)
NO (1) NO20050291L (de)
WO (1) WO2004001096A2 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006200007A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Furukawa Sky Kk 脱脂後水濡れ性及び接着性に優れた自動車ボディーシート用アルミニウム合金板
DE102008048596A1 (de) * 2008-09-23 2010-04-08 Henkel Ag & Co. Kgaa Quenchpassivierung von Aluminiumdruckgussteilen
JP5968637B2 (ja) * 2012-02-14 2016-08-10 株式会社神戸製鋼所 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
US8808796B1 (en) 2013-01-28 2014-08-19 Ford Global Technologies, Llc Method of pretreating aluminum assemblies for improved adhesive bonding and corrosion resistance
EP3408431B1 (de) * 2016-01-27 2020-09-16 Hydro Aluminium Rolled Products GmbH Aluminiumlegierungsband für klebstoffverbindung
WO2019083973A1 (en) * 2017-10-23 2019-05-02 Novelis Inc. REACTIVE DEACTIVATION SOLUTIONS AND METHODS OF USE

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4123290A (en) * 1977-04-21 1978-10-31 Diamond Shamrock Corporation Chromium-containing coating of enhanced corrosion resistance
US5472524A (en) * 1990-05-17 1995-12-05 The Boeing Company Non-chromated cobalt conversion coating method and coated articles
KR960004783B1 (ko) * 1991-09-04 1996-04-13 후루카와알루미늄코교 카부시키가이샤 자동차차체용 알루미늄합금판 및 그 제조방법
US6083309A (en) * 1996-10-09 2000-07-04 Natural Coating Systems, Llc Group IV-A protective films for solid surfaces
US5750197A (en) * 1997-01-09 1998-05-12 The University Of Cincinnati Method of preventing corrosion of metals using silanes

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003255677A1 (en) 2004-01-06
BR0311920A (pt) 2005-03-22
MXPA04011967A (es) 2005-03-31
WO2004001096A3 (fr) 2004-04-15
US20050205167A1 (en) 2005-09-22
FR2841262B1 (fr) 2005-01-28
DE60319526D1 (de) 2008-04-17
ATE388251T1 (de) 2008-03-15
EP1513966A2 (de) 2005-03-16
CA2488040A1 (fr) 2003-12-31
JP2005530047A (ja) 2005-10-06
FR2841262A1 (fr) 2003-12-26
EP1513966B1 (de) 2008-03-05
NO20050291L (no) 2005-03-14
WO2004001096A2 (fr) 2003-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69912966T2 (de) Verfahren zur oberflächenbehandlung von gegenständen aus aluminium
DE112004000596B4 (de) Hochfeste Al-Zn-Legierung und Verfahren zum Herstellen eines solchen Legierungsprodukts
DE69738417T2 (de) Rostgeschütztes stahlblech für einen kraftstofftank mit ausgezeichneter gasdichtigkeit nach schweissen und korrosionsbeständigkeit nach formen
DE3838452A1 (de) Mit einer zinklegierung plattiertes korrosionshinderndes stahlblech mit einem organischen ueberzug und verfahren zu seiner herstellung
EP3684959B1 (de) Schmelztauchbeschichtetes stahlband mit verbessertem oberflächenerscheinungsbild und verfahren zu seiner herstellung
KR20040075980A (ko) 차체 외장 패널용 Al-Si-Mg 합금 시트
EP2888383B1 (de) Hochumformbares und ik-beständiges almg-band
WO2014029853A1 (de) Gegen interkristalline korrosion beständiges aluminiumlegierungsband und verfahren zu seiner herstellung
US11781237B2 (en) Methods of preparing 7xxx aluminum alloys for adhesive bonding, and products relating to the same
EP3408431B1 (de) Aluminiumlegierungsband für klebstoffverbindung
EP2195471A1 (de) Korrosionsschutzbeschichtung mit verbesserter haftung
DE60319526T2 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Blech oder Band aus Aluminium-Legierung
KR101516472B1 (ko) 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재
DE60024889T2 (de) Säurevorbehandlung für das verkleben von kraftfahrzeugteilen
EP3906328B1 (de) Aluminiumbasierte beschichtung für stahlflachprodukte zur pressformhärtung von bauteilen und verfahren zur herstellung hierzu
EP4110970B1 (de) Verfahren zum herstellen gehärteter stahlbauteile mit einer konditionierten zinkkorrosionsschutzschicht
DE19523498A1 (de) Karosserieverbundteil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2519132C3 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung oberflächengeschützter stranggepreßter Formstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
DE2428310A1 (de) Metallverbundmaterial sowie verfahren zur herstellung eines metallverbundmaterials
DE60113137T2 (de) Mit durchsichtigem harz beschichteter gegenstand aus rostfreiem stahl
EP4038215A1 (de) Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten stahlblechbauteils mit einem aluminiumbasierten überzug sowie eine ausgangsplatine und ein pressgehärtetes stahlblechbauteil hieraus
DE3129333C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines mit einem Harz beschichteten, aluminiumplattierten Stahlelements und das dabei erhaltene Produkt
JP2016047950A (ja) 接着耐久性に優れたアルミニウム合金材および接合体、または自動車部材
DE2263038C3 (de) Verfahren zum Beschichten von Aluminiumoder Alminiumlegierungsmaterial
DE3219595C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition