DE69822152T2

DE69822152T2 - Extrudiertes material aus einer aluminiumlegierung für strukturteile eines automobils und verahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69822152T2
Application number: DE69822152T
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Bekki; K. Kashiwazaki; Ltd. Nobuaki The Furukawa Electric Co. Chiyoda-ku OHARA; Noboru Wako-shi HAYASHI
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: EP0985736B1; EP0985736A4; WO1999023266A1; DE69822152D1; EP0985736A1; US6607615B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, die ausgezeichnet bezüglich der mechanischen Festigkeit, Stoßabsorbtionsfähigkeit, Punktschweißbarkeit, und Oberflächenbehandlungseigenschaft sind, und die mit niedrigen Kosten unter Verwendung von Recycling-Aluminium-Materialien, wie z. B. recyceltem Aluminiumgußschrott von Automobilen und Aluminiumdosenschrott, als ein Rohmaterial hergestellt werden.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf extrudierte Materialien aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, die ausgezeichnet bezüglich der mechanischen Festigkeit, Biegefähigkeit, Punktschweißbarkeit, und Oberflächenbehandlungseigenschaft sind, und die mit niedrigen Kosten unter Verwendung von Recycling-Aluminium-Materialien, wie z. B. recyceltem Aluminiumgußschrott von Automobilen, recyceltem Aluminiumschrott von Aluminiumdosen und recyceltem Aluminiumschrott von Aluminiumfensterrahmen, hergestellt werden können. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung der extrudierten Materialien aus einer Aluminiumlegierung.
Hintergrund des Fachgebiets
Viele Strukturteile von Automobilen sind von komplizierter Gestalt und sind hohl, und da Aluminiumlegierungsmaterialien leichter im Gewicht und geeigneter für die Extrusion als andere Materialien sind, wird die Verwendung von extrudierten Materialien aus Aluminiumlegierungen als Strukturteile von Automobilkörpern jetzt studiert. Die extrudierten Materialien aus Aluminiumlegierungen sind besonders geeignet, da sie nicht nur leicht sind, sondern auch hochgradig steif sind, und dann können sie Energie zum Zeitpunkt einer Kollision durch Selbstzerquetschen absorbieren, was die Sicherheit erhöht.
Jedoch sind die üblicherweise in derartigen extrudierten Materialien aus einer Aluminiumlegierung verwendeten Materialien hauptsächlich Aluminiumlegierungen der 6000-Serien, wie z. B. die Aluminiumlegierung 6063, und da die Aluminiumlegierungen der 6000-Serien eine relativ geringe mechanische Festigkeit und Aufprall-Absorbtionsenergie im Vergleich mit anderen Materialien haben, sind sie mit dem Problem behaftet, dass es notwendig ist, die Dicke des geformten Materials zu erhöhen. Weiterhin sind sie mit dem Problem behaftet, dass sie schlecht biegbar sind; d. h., wenn diese Legierungen starkem Biegen unterworfen werden, treten Risse auf. Weiterhin gibt es andere Probleme; z. B. ist die Punktschweißbarkeit gering, wodurch ein sehr großer elektrischer Strom für das Punktschweißen im Montageverfahren für Automobile benötigt wird, wodurch die Produktivität erniedrigt wird; und die Entfettungseigenschaft und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung, z. B. im Fall für einen Oberflächenüberzug, sind schlecht, und machen es dadurch schwierig, einen Überzug mit guter Haltbarkeit sicherzustellen. Unter den Strukturteilen von Automobilen werden insbesondere diese, die Strukturteile für Körper genannt werden, wie z. B. Seitenrahmen, Heckrahmen, zentrale Streben, Seitenschwellen, und Bodenrahmen, befestigt, z. B. durch Punktschweißen, und sie werden auch der äußeren Umgebung sowie einer korrosiven Umgebung ausgesetzt, einschließlich schlammigem Wasser. Deshalb sind die Strukturteile für die Körper Materialien, die im Wesentlichen Empfänglichkeit für chemi sche Umsetzung benötigen, da sie z. B. durch Überzug zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bedeckt werden.
Jedoch sind bisher noch keine Materialien entwickelt worden, die verschiedene Leistungseigenschaften haben, welche für Strukturteile von Automobilkörpern benötigt werden, wie z. B. Verarbeitbarkeit, Punktschweißbarkeit und Oberflächenbehandlungseigenschaft, und Extrudierbarkeit und mechanische Festigkeit, benötigt für Aluminiumlegierungen, und die auch ausgezeichnet bezüglich der Eignung zum Recycling sind.

(i) Obwohl z. B. JP-A-58-31055 ("JP-A" bedeutet ungeprüfte publizierte japanische Patentanmeldung) eine Aluminiumlegierung für eine Struktur offenbart, die verbessert ist bezüglich der mechanischen Festigkeit, Schweißbarkeit, und Schneidefähigkeit/Verarbeitbarkeit, welche 2,3 bis 6 Gew.-% Si, 0,4 bis 1,0 Gew.-% Mg, 0,4 bis 1,0 Gew.-% Mn, geringe Mengen Zn und Sn umfasst, wobei der Rest aus Al besteht, ist diese nicht befriedigend bezüglich der Biegbarkeit und Punktschweißbarkeit, und sie ist äußerst unterschiedlich von der vorliegenden Erfindung, darin, dass sie nicht eine ist, in der beide Elemente Cu und Zn enthalten sind, wodurch die Schmelztemperatur der Aluminiumlegierung erniedrigt ist und die Punktschweißbarkeit und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung (Zinkphosphatierbarkeit (die Eigenschaft, mit Zinkphosphat verbunden zu werden)) zum Zeitpunkt der Vorbehandlung für einen Überzug oder dergleichen verbessert werden.
(ii) Obwohl JP-A-61-190051 ein Verfahren für die Herstellung eines hohlen Al-Serien-extrudierten Materials, wobei eine Aluminiumlegierung verwendet wird, die 5 bis 15 Gew.-% Si, und bis zu 1,0 Gew.-% Mg enthält und einen Fe-Gehalt von 0,5 Gew.-% oder weniger hat, wobei Cu, Mn, etc. bis zum 0,25 Gew.-% oder weniger betragen, benötigt diese Aluminiumlegierung eine größere Menge zugesetzten Si als die vorliegende Erfindung, und sie ist eine Legierung, die verbessert bezüglich Hitzeresistenz und Abriebresistenz-Eigenschaften ist, so dass sie für Hochtemperatur-belastete Teile von Automobilen, Stangenmaterialien für Gleitteile, und dicke extrusionsgeformte Materialien verwendet wird, aber sie ist schlecht bezüglich Punktschweißbarkeit und Oberflächenbehandlungseigenschaft, wie z. B. Zinkphosphartierbarkeit, und ihr fehlt Extrudierbarkeit. Entsprechend ist dieses Material nicht eines, das als ein extrudiertes Material für Körperstrukturen verwendet werden kann, so wie die vorliegende Erfindung kann.
(iii) Weiterhin offenbart JP-A-5-271834 eine Aluminiumlegierung, die fein bezüglich der Kristallkörner und stabil beim künstlichen Altern ist, welche 0,2 bis 1,2 Gew.-% Mg und 1,2 bis 2,6 Gew.-% Si enthält, wobei der Wert von {Si (Gew.-%) – Mg (Gew.-%)/1,73} über 0,85 aber weniger als 2,0 ist, und der Rest aus Al besteht. Dies ist eine Legierung, deren Zusammensetzungsverhältnis von Mg zu Si derartig ist, dass Si im Überschuss bezüglich einer stöchiometrischen Zusammensetzung ist, und dadurch erlaubt, dass Mg₂Si leicht gebildet wird. Dies ist eine Legierung, deren Komponentbereiche von Mg und Si in der Zusammensetzung der üblichen JIS 6N01-Legierungen und AA6005-Legierungen einfach erhöht werden, und die Extrudierbarkeit ist ausgezeichnet, aber andere Eigenschaften, d. h. die Punktschweißbarkeit und die Oberflächenbehandlungseigenschaft, sind nicht befriedigend.
(iv) Weiterhin beschreibt JP-A-8-225874 ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Automobilstrukturteile, die 0,5 bis 2,5 Gew.-% Si, 0,2 bis 1,0 Gew.-% Fe, 0,45 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,05 bis 1,0 Gew.-% Cu und 0,4 bis 1,5 Gew.-% Mn enthält. Obwohl dieses extrudierte Material ausgezeichnet bezüglich der Extrudierbarkeit, mechanischen Festigkeit, und Oberflächenbehandlungseigenschaft ist, ist der elektrische Widerstand des Materials gering und die Punktschweißbarkeit ist immer noch problematisch. D. h., dass beim Punktschweißen in der Massenfertigungsstraße von Strukturteilen von Automobilkörpern der Verschleiß der Schweißelektrodenspitze ein Problem ist, und, wenn der Verschleiß der Elektrodenspitze fortschreitet, die Struktur des geschweißten Teils instabil wird und die Nuggetgröße sich ändert und dadurch die Festigkeit des geschweißten Teiles erniedrigt. Deshalb muss die Elektrodenspitze häufig ersetzt werden, welches ein Hauptgrund ist, der die Produktivität der Massenfertigungsstraße ungünstig beeinflusst, und deshalb ist der Verschleiß der Schweißelektrodenspitze ein Hauptproblem beim Punktschweißen.

Weiterhin ist in den letzten Jahren mit Hinblick auf Umweltprobleme, effektive Resourcennutzung und dergleichen die Wichtigkeit des Recyclings von gebrauchten Produkten verstärkt worden, was zu Aktivitäten der Gesetzgebung geführt hat, um das Recycling von Automobilteilen verpflichtend zu machen, und die Wiederverwendung von Metallschrott wird auch in verschiedenen Wei sen studiert. Insbesondere gibt es einen Bedarf für eine eingeführte Technik zur Regenerierung von Hochqualitätsmaterialien aus recycelten Aluminiumdosen, aus recyceltem Schrott von Aluminiumfensterrahmen und aus Schrott von aufgegebenen Automobilen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnet ist bezüglich Punktschweißbarkeit und Oberflächenbehandlungseigenschaft, wie z. B. die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung und Entfettungseigenschaft, das eine hohe mechanische Festigkeit und Formbarkeit besitzt, und das ausgezeichnet ist bezüglich der Stoßabsorbtionsfähigkeit.
Weiter ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnet ist bezüglich der Punktschweißbarkeit, Oberflächenbehandlungseigenschaft und Stoßabsorbtionsfähigkeit.
Weiter ist eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein extrudiertes Material für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnete Eigenschaften wie oben beschrieben hat, und das unter Verwendung von recyceltem Schrott aus Aluminiumdosen oder recyceltem Schrott aus Automobilaluminiumteilen als ein Rohmaterial hergestellt werden kann.
Weiterhin ist eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnet ist bezüglich Punktschweißbarkeit und Oberflächenbehandlungseigenschaft, wie z. B. der Eigenschaft zur chemischen Umwandlung und Entfettungseigenschaft, das hohe mechanische Festigkeit und Formbarkeit besitzt, und das ausgezeichnet ist bezüglich der Biegbarkeit.
Weiter ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verfahren zur Herstellung eines derartigen extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnet ist in Punktschweißbarkeit, Oberflächenbehandlungseigenschaft und Biegbarkeit.
Weiterhin ist eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein extrudiertes Material für Strukturteile von Automobilkörpern bereitzustellen, das ausgezeichnete Eigenschaften wie oben beschrieben hat, und das unter Verwendung von recyceltem Schrott aus Aluminiumfensterrahmen oder Schrott aus Automobilaluminiumteilen als Rohmaterial hergestellt werden kann.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden vollständiger aus der folgenden Beschreibung erscheinen.
Offenbarung der Erfindung
Im Hinblick auf die obigen Aufgaben haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung, nachdem sie intensiv untersucht haben, gefunden, dass die obigen Aufgaben gelöst werden können, indem ein extrudiertes Material bereitgestellt wird, das erhalten wird durch Verwendung einer Aluminiumlegierung mit einer spezifizierten Zusammensetzung, Unterwerfung der Aluminiumlegierung unter eine Homogenisierungsbehandlung unter spezifizierten Bedingungen, und nachfolgendem Heißwalzen. Basierend auf dieser Erkennt nis haben die gegenwärtigen Erfinder die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Das heißt, gemäss der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt:

(1) Ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, welche aus einer Aluminiumlegierung (im nachfolgenden als die erste Aluminiumlegierung bezeichnet) zusammengesetzt ist, die enthält, mehr als 2,6 Gew.-% (im nachfolgenden wird "Gew.-%" einfach durch % ausgedrückt), jedoch 4,0% oder weniger Si, mehr als 0,3%, jedoch 1,5% oder weniger Mg, mehr als 0,3%, jedoch 1,2% oder weniger Mn, mehr als 0,3%, jedoch 1,2% oder weniger Zn, mehr als 0,2%, jedoch 1,2% oder weniger Cu, und mehr als 0,1%, jedoch 1,5% oder weniger Fe, und deren Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, die eine Leitfähigkeit von 48% oder weniger, bezogen auf IACS, besitzt und eine Temperatur des Schmelzbeginns von 570°C oder weniger besitzt;
(2) Ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, welche aus einer Aluminiumlegierung (im Nachfolgenden als die zweite Aluminiumlegierung bezeichnet) besteht, die enthält, mehr als 2,6 Gew.-%, jedoch 4,0 Gew.-% oder weniger Si, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Mg, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Zn, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Cu, und mehr als 0,1 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Fe, und enthaltend wenigstens einen, ausgewählt zwischen Mn in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, Cr in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.- %, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, Zr in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, und V in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-% jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, die eine Leitfähigkeit von 50% oder weniger, bezogen auf die IACS, und eine Temperatur des Schmelzbeginns von 570°C oder weniger besitzt;
(3) Das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, wie in den obigen (1) oder (2) festgelegt, wobei die Aluminiumlegierung weiterhin Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält;
(4) Ein Verfahren zur Herstellung des extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, wie in den obigen (1), (2) oder (3) festgelegt, wobei, nachdem ein Aluminiumslegierungsblock einer homogenisierenden Behandlung bei einer Blocktemperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr unterworfen worden ist, er einer Homogenisierungsbehandlung unterworfen wird, indem er bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr gehalten wird, und danach wird er abgekühlt, wiederum erhitzt, und einer Heißextrusion bei einer Blocktemperatur von über 330°C, jedoch 500°C oder weniger unterworfen;
(5) Das Verfahren zur Herstellung des extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, wie in dem obigen (4) festgelegt, wobei wenigstens ein Teil der Materialgleitoberfläche der Extrusionsspritzform mit Keramik beschichtet ist;
(6) Ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, hergestellt durch das Herstellungsverfahren, wie im obigen (4) oder (5) festgelegt, wobei aus Aluminiumdosen recycelter Schrott, der mehr als 0,5% jedoch 1,2% oder weniger Mn und mehr als 1,2%, jedoch 2,0% oder weniger Mg enthält, und Schrott von Automobilaluminiumteilen, der mehr als 2,5%, jedoch 14% oder weniger Si enthält, für wenigstens einen Teil des Alumniumlegierungsblocks verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass die Aluminiumlegierung die obige erste Aluminiumlegierung ist; und
(7) Ein extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, hergestellt durch das Herstellungsverfahren, wie in den obigen (4) oder (5) festgelegt, wobei aus Aluminiumfensterrahmen recycelter Schrott, der mehr als 0,2 Gew.-%, jedoch 1,0 Gew.-% oder weniger Mg enthält, und Schrott von Automobil-Aluminiumteilen, der mehr als 2,5 Gew.-%, jedoch 14 Gew.-% oder weniger Si enthält, für mindestens einen Teil des Aluminiumlegierungsblocks verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass die Aluminiumlegierung die obige zweite Aluminiumlegierung ist.

Hierbei umfasst, solange nicht anders spezifiziert, die in der vorliegenden Erfindung verwendete Aluminiumlegierung sowohl die obige erste als auch die zweite Aluminiumlegierung.
Beste Weise zur Ausführung der Erfindung
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete erste Aluminiumlegierung enthält mehr als 2,6% jedoch 4,0% oder weniger und vorzugsweise 2,6 bis 3,5% Si, mehr als 0,3%, jedoch 1,5% oder weniger und vorzugsweise 0,3 bis 0,8% Mg, mehr als 0,3%, jedoch 1,2% oder weniger und vorzugsweise 0,3% bis 0,8% Mn, mehr als 0,3%, jedoch 1,2% oder weniger und vorzugsweise 0,3% bis 0,8% Zn, mehr als 0,2%, jedoch 1,2% oder weniger und vorzugsweise 0,2 bis 0,8% Cu, und mehr als 0,1%, jedoch 1,5% oder weniger, und vorzugsweise 0,1 bis 1,0% Fe.
Andererseits enthält die zweite in der vorliegenden Erfindung verwendete Aluminiumlegierung mehr als 2,6 Gew.-%, jedoch 4,0 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 2,6 bis 3,5 Gew.-% Si, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mg, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,3 bis 0,8 Gew.-% Zn, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,3 bis 0,8 Gew.-% Cu, und mehr als 0,1 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gew.-% Fe, und sie enthält weiterhin wenigstens eines, ausgewählt zwischen Mn, Cr, Zr und V, wobei jeder Anteil mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger beträgt.
Die Wirkung jedes der Elemente in dem Aluminiumlegierungsmaterial der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
Si erhöht die mechanische Festigkeit des Aluminiumlegierungsmaterials, sowie sichert die benötigte Streckung und wirkt erhöhend auf die Stoßabsorptionsenergie. Falls sein Anteil weniger als 2,6% ist, ist seine Wirkung unzureichend, während, falls sein Anteil mehr als 4,0% ist, die Extrusion schwierig wird. Hierbei meint Stoßabsorptionsenergie die Energie, die durch Kompression, die Ausdehnungsdeformation, oder dergleichen absor biert werden kann, und sie wird in den vorliegenden Erfindungen bestimmt durch die Deformationsenergie, die benötigt wird, bis es in einem Dehnungstest zerbrochen wird. Vorzugsweise beträgt dieser Wert 0,035 Nm/mm² oder mehr, und Festigkeit bevorzugt 0,04 Nm/mm² oder mehr.
Weiterhin wirkt Mg, indem eine intermetallische Verbindung mit dem obigen Si, Mg₂Si (Niederschlag), gebildet wird, um die Festigkeit zu verbessern. Falls der Anteil von Mg zu klein ist, ist seine Wirkung unzureichend, während, falls der Anteil zu groß ist, die Extrudierbarkeit verschlechtert wird.
Zn erniedrigt den Schmelzpunkt der Legierung, um die Punktschweißbarkeit zu verbessern, und erhöht die Oberflächenreaktivität, und verbessert dadurch die Oberflächenbehandlungseigenschaft, wie z. B. die Entfettungseigenschaft und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung. Wenn Zn in üblichen extrudierten Materialien aus einer Aluminiumlegierung für Automobilstrukturteile erniedrigt wird, entsteht eine Schwierigkeit, dass die Eigenkorrosionsresistenz verschlechtert wird. Andererseits ist in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, da der Oberflächenüberzug aufgebracht wird, diese Schwierigkeit verhindert, indem der erlaubbare Bereich, in dem die Eigenkorrosionsresistenz erniedrigt wird, erweitert wird. Falls der Anteil von Zn zu klein ist, wird die Punktoberflächenbehandlungseigenschaft unbefriedigend und die Eigenschaft zur chemischen Umsetzung wird schlecht gemacht, während, falls der Anteil zu groß ist, die Korrosionsresistenz verschlechtert wird.
Cu erhöht die mechanische Festigkeit der Legierung und erniedrigt gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit und den Schmelzpunkt, um die Punktschweißbarkeit zu verbessern. Weiterhin dient es auch einer Verbesserung der Stoßabsorptionsenergie durch die Erhöhung der Festigkeit der Legierung. Falls der Anteil an Cu zu gering ist, wird seine Wirkung unzureichend, während, falls der Anteil zu groß ist, die Extrusion schwierig wird.
Weiterhin hat Fe eine Wirkung zur Verbesserung der Zähigkeit, indem die Kristallkörner verfeinert werden, und eine Wirkung zur Erhöhung der Stoßabsorptionsenergie. Falls der Anteil von Fe zu klein ist, wird seine Wirkung unzureichend, während, falls der Anteil zu groß ist, aufgrund der großen kristallisierten Phase, die Exrudierbarkeit verschlechtert wird und die Stoßabsorptionsenergie erniedrigt wird.
In der ersten Aluminiumlegierung erhöht Mn die mechanische Festigkeit, um die Stoßabsorptionsenergie zu verbessern. Falls der Gehalt an Mn zu klein ist, wird seine Wirkung unzureichend, während, falls der Anteil zu groß ist, es eine große kristallisierte Phase aus A1-Mn bildet, wodurch die Stoßabsorptionsenergie und die Extrudierbarkeit erniedrigt werden.
Weiterhin haben in der zweiten Aluminiumlegierung Fe in dem obigen Verhältnis und die Elemente, ausgewählt aus Mn, Cr, Zr und V, eine Wirkung zur Verbesserung der Formbarkeit und der Zähigkeit der Legierung, indem die Kristallkörner fein gemacht werden, und als ein Ergebnis, die Biegbarkeit verbessert wird.
In der vorliegenden Erfindung können, falls notwendig, Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm in der Aluminiumlegierung enthalten sein. Dieses Sr oder Sb wirkt, um die Si-Körner in der obigen Aluminiumlegierung fein zu machen. Falls die zugefügte Menge von Sr oder Sb 50 ppm oder weniger ist, ist der Verfeinerungseffekt (Effekt auf die Verfeinerung) unzureichend, während, falls die Menge über 500 ppm ist, der Verfeinerungseffekt nicht erreicht wird und es zu einem sogenannten Übermodifikationszu stand wird. Deshalb werden diese Elemente in einer Menge von 50 bis 500 ppm und vorzugsweise etwa 50 bis 300 ppm zugegeben.
Weiterhin wird, um die Si-Körner fein zu machen, in einigen Fällen, Na anstelle von Sr oder Sb verwendet, aber da es Risse zum Zeitpunkt der Heißextrusion verursacht, wird es soweit als möglich nicht verwendet, und die Verwendung von Sr oder Sb ist wünschenswert. Obwohl im Hinblick auf die Verfeinerungsbehandlung von Si-Körnern Na in einer Menge von höchstens etwa 150 ppm als ausreichend betrachtet wird, ist es unter Berücksichtigung des Heiß-Reißens zum Zeitpunkt der Extrusion notwendig, dass die Menge seiner Verwendung ein Bruchteil davon sein sollte.
Weiterhin ist die Leitfähigkeit des extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung 48% oder weniger, bezogen auf IACS, und vorzugsweise 46% oder weniger, bezogen auf IACS, in dem Fall, in dem die erste Aluminiumlegierung verwendet wird, und sie ist 50% oder weniger, bezogen auf die IACS, und vorzugsweise 49% oder weniger, bezogen auf IACS, in dem Fall, in dem die zweite Aluminiumlegierung verwendet wird, und die Temperatur des Schmelzbeginns ist 570°C oder weniger und vorzugsweise 560°C oder weniger. Wegen der niedrigeren Leitfähigkeit und der niedrigeren Temperatur des Schmelzbeginns benötigt ein Punktschweißen im Verfahren zur Montage von Automobilkörpern nicht einen großen elektrischen Strom und die Elektrodenspitzenlebensdauer kann auch erheblich verbessert werden. Deshalb wird ein extrudiertes Material für Strukturteile von Automobilkörpern ermöglicht, das ein Punktschweißen mit der Schweißqualität von punktgeschweißten Teilen erlaubt und die Produktivität der Schweißstraße sichert.
Das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem ein Aluminiumlegierungsblock mit der obigen Zusammensetzung einer Homogenisierungsbehandlung unter spezifizierten Bedingungen unterworfen wird, dann abgekühlt wird, erhitzt wird, und einer Heißextrusion bei einer vorgeschriebenen Temperatur unterworfen wird.
Die Homogenisierungsbehandlung zu dieser Zeit kann ausgeführt werden, indem irgendeiner von (1), (2) oder (3) verwendet wird: d. h. (1) eine Homogenierungsbehandlung bei einer Temperatur von über 450°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr, (2) eine Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von über 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr, oder (3) eine Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von über 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr, gefolgt von Halten auf einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr.
Die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von über 450°C verursacht, dass Mg₂Si ausfällt, welches die Fließspannung erniedrigt. Weiterhin, falls die Homogenisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur von über 520°C ausgeführt wird, wird der Mn-Serien-Niederschlag rauh gemacht, wodurch die Hochtemperaturfließspannung in der Gegenwart von Mg verringert wird und die obere Grenze der Extrusionsgeschwindigkeit erhöht werden kann.
Die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger verursacht, dass Mg₂Si ausfällt, welches die Fließspannung weiter erniedrigen kann, wodurch die obere Grenze der Extrusionsgeschwindigkeit weiter erhöht wird.
Weiterhin, falls die Blockheiztemperatur zu niedrig ist, wird der Druck zu groß, um die Extrusion durchzuführen. Falls sie zu hoch ist, verursacht die Erzeugung der Prozesswärme zum Zeitpunkt der Extrusion ein Schmelzen.
Die Herstellung des extrudierten Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsgeschwindigkeit weiter erhöht werden kann als die des eines üblichen Verfahrens. Weiterhin, wenn ein Teil oder die gesamte Materialgleitoberfläche der Extrusionsspritzform mit Keramik beschichtet ist, wird der Reibungswiderstand erniedrigt, was ermöglicht, die Obergrenze der Geschwindigkeit des extrudierten Materials um etwa 20% zu verbessern, welches bevorzugt ist. Besonders bevorzugt wird der Keramiküberzug auf den Teil mit einem Zwischenraum von mindestens 3 mm oder weniger aufgebracht, oder auf die gesamte Oberfläche der Spritzform (Lager).
Wie oben beschrieben wird durch Unterwerfen des Aluminiumlegierungsblockes mit einer spezifizierten Zusammensetzung unter die Homogenisierungsbehandlung bei einer spezifizierten Temperatur und einem Extrusionsverfahren eine Verbesserung bezüglich des Auftretens von Rissen zum Zeitpunkt der Extrusion, der übermäßigen Extrusionsbelastung, und dergleichen gemacht, so dass es eine Verbesserung der Produktivität ergibt. Es wird angenommen, dass die Ursache der Risse zum Zeitpunkt der Extrusion durch den Unterschied bezüglich des Metallflusses die Geschwindigkeit an verschiedenen Teilen so unterschiedlich macht, dass innere Scherkräfte im extrudierten Material resultieren und dass eine derartige Spannung zu Brüchen führt. Insbesondere ist im Falle eines hohlen Teils mit einer zentralen Strebe, da eine Geschwindigkeitsdifferenz wahrscheinlich von Stelle zu Stelle auftritt und die Erzeugung von Prozeßwärme allgemein groß ist, die Wahrscheinlichkeit der Risserzeugung groß. Andererseits kann ein Teil mit solcher Gestalt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Extrusionsgeschwindigkeit ohne Risserzeugung hergestellt werden.
Wenn die erste Aluminiumlegierung verwendet wird, obwohl die Legierung zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wahrscheinlich Risse zum Zeitpunkt der Heißextrusion haben wird, was dadurch zu einem Risiko der Verschlechterung der Produktivität führt, können Risse vermieden werden, indem die Extrusion bei einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, die aus der unten gezeigten Beziehung zwischen der Homogenisierungsbehandlung und der Gestalt des extrudierten Materials bestimmt wird. (V bezeichnet die Extrusionsgeschwindigkeit (m/min) und T bezeichnet die Blocktemperatur (°C) zum Zeitpunkt des Extrusionsbeginns.)

(1) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 450°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 14.000/T; Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 20.000/T;
(2) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 15.000/T; Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 22.000/T;
(3) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird, gefolgt von einem Halten bei einer Temperatur von mehr als 400°C, je doch 530°C oder weniger für eine Stunde oder mehr: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 16.000/T Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 24.000/T.

Wie oben beschrieben ist die Extrusionsgeschwindigkeit ausgezeichnet in der Reihenfolge (3), (2) und (1).
Weiterhin gibt es, wenn die zweite Aluminiumlegierung verwendet wird, keine besondere Beschränkung bezüglich der Geschwindigkeit der Heißextrusion in der vorliegenden Erfindung, aber die unten gezeigte Geschwindigkeit, die durch die Beziehung zwischen der Homogenisierungsbehandlung und der Gestalt des extrudierten Materials gegeben ist, ist besonders bevorzugt. (V bezeichnet die Extrusionsgeschwindigkeit (m/min), und T bezeichnet die Blocktemperatur (°C) zum Zeitpunkt des Beginns der Extrusion.)

(1) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 450°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 16,000/T Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 22.000/T;
(2) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 17.000/T Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 23.000/T;
(3) Im Fall, in dem die Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr durchgeführt wird , gefolgt von einem Halten auf einer Temperatur von mehr als 400°C, jedoch 530°C oder weniger für eine Stunde oder mehr: Ein Hohlteil mit einer zentralen Strebe: V < 18.000/T Ein Hohlteil ohne zentrale Strebe und ein Vollteil: V < 24.000/T;

Wie oben beschrieben ist die Extrusionsgeschwindigkeit ausgezeichnet in der Reihenfolge (3), (2) und (1).
In dem Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung ist eines der Merkmale, dass Aluminiumdosen, Aluminiumfensterrahmen, und Aluminiumschichten von aufgegebenen Automobilen zur Verwendung recycelt werden können.
Da in der vorliegenden Erfindung die verwendete erste Aluminiumlegierung viel Si, Mn, und Zn enthält und die verwendete zweite Aluminiumlegierung viel Si und Zn enthält, können verschiedene Metallschrotte recycelt werden und als Rohmaterial verwendet werden. Geeignete recycelte Schrotte umfassen, z. B., recycelte Aluminiumdosen, recycelten Aluminiumfensterrahmenschrott und Teilschrott, umfassend Maschinenschrott von Automobilen. Vorzugsweise wird ein recyceltes Material, wie z. B. recycelter Aluminiumdosenschrott, enthaltend mehr als 0,5%, jedoch 1,2% oder weniger Mn und mehr als 1,2% jedoch 2,0% oder weniger Mg, recycelter Aluminiumfensterrahmenschrott, enthaltend mehr als 0,2%, jedoch 1,0% oder weniger Mg, und Schrott von Automobilaluminiumteilen, enthaltend mehr als 2,5%, jedoch 14% oder weniger Si, als Teil des Rohmaterials verwendet. In diesem Fall wird das recycelte Material einer Reinigungsbehandlung unterworfen, falls notwendig. Die Reinigungsbehandlung kann in einer gewöhnlich ausgeführten Weise durchgeführt werden, z. B. durch die α-Phasentrennungsbehandlung (α-Feststoff-Lösung). Eine derartige Reinigungsbehandlung ist selbst bekannt und wird beschrieben, z. B. in JP-A-7-54061 und JP-A-7-197140, welchen gefolgt werden kann.
Unter Verwendung des wie oben beschriebenen Schrotts kann die Stoßabsorptionsenergie der erhaltenen Teile erhöht werden. Weiterhin ist dieser Schrott relativ einfach erhältlich und führt zu einer Kostenreduktion der Teile.
Wenn die erste Aluminiumlegierung verwendet wird, da das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung eine geringe Leitfähigkeit und eine geringe Temperatur des Schmelzbeginns hat, wird die Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens weniger verschlissen, und deshalb kann die Verbesserung der Produktivität im Montageverfahren erreicht werden; da weiter die Entfettungseigenschaft und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung gut sind, ist die Oberflächenbehandlungseigenschaft ausgezeichnet, und da zusätzlich die Festigkeit hoch ist und die Stoßabsorptionsenergie groß ist, kann ein derartig ausgezeichneter Effekt gezeigt werden, dass die Dicke verringert hergestellt werden kann. Dieses extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung kann als ein Strukturteil von Automobilkörpern in der Anwendung verwendet werden, in der sowohl die Punktschweißbarkeit als auch die Oberflächenbehandlungseigenschaft benötigt werden, wie z. B. ein Seitenrahmen, ein Heckrahmen, eine zentrale Strebe, eine Seitenschwelle, und ein Bodenrahmen.
Weiterhin, wenn die zweite Aluminiumlegierung verwendet wird, da das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung eine geringe Leitfähigkeit und Temperatur des Schmelzbeginns hat, wird die Elektrodenspitze zum Zeitpunkt der Punktschweiflung weniger verschlissen, und deshalb kann die Verbesserung der Produktivität im Montageverfahren erreicht werden; da weiterhin die Entfettungseigenschaft und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung gut sind, ist die Oberflächenbehandlungseigenschaft ausgezeichnet, und da zusätzlich die Festigkeit hoch ist und die Biegbarkeit hoch ist, kann ein derartig ausgezeichneter Effekt gezeigt werden, dass Risse selbst bei hochgradiger (starker) Verbiegung nicht gebildet werden. Dieses extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung kann als ein Strukturteil von Automobilkörpern in der Anwendung verwendet werden, in der sowohl die Punktschweißbarkeit als auch die Oberflächenbehandlungseigenschaft sowie die Biegbarkeit benötigt werden, wie z. B. als ein Seitenrahmen, ein Heckrahmen, eine zentrale Strebe, eine Seitenschwelle, und ein Bodenrahmen.
Weiterhin kann gemäß des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung eine extrudiertes Material ohne Risse mit einer hohen Extrusionsgeschwindigkeit mit guter Produktivität hergestellt werden. Weiterhin kann das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Qualität mit niedrigen Kosten unter Verwendung von recyceltem Aluminiumdosenschrott, recyceltem Aluminiumfensterrahmenschrott, Schrott von Automobilaluminiumteilen und dergleichen hergestellt werden.
Beispiele
Nun wird die vorliegende Erfindung detaillierter auf Basis der folgenden Beispiele beschrieben, welche die Erfindung nicht einschränken.
Wie in den Tabellen 4 und 5 gezeigt, wurden Aluminiumlegierungen, die jeweils die in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen 1A bis 1I haben, einem Durchwärmen und Extrudieren unter den in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen I bis VI unterworfen, um Herstellungstest für die Proben 1 bis 15 eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung durchzuführen. Nach Abkühlen mit Luft unter Verwendung eines Gebläses zum Zeitpunkt der Extrusion wurden die Proben jeweils einer Alterung bei 180°C für 2 Stunden unterworfen, und dann wurden die folgenden Eigenschaften bestimmt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt.
Zusätzlich festgehalten sind die Zusammensetzungen ADC12Z, UBC, und AC4CH, die in 1A bis 1C in Tabelle 1 verwendet werden, wie in Tabelle 2 gezeigt, und die Reinigung wurde durch das α-Phasentrennungs-Behandlungsverfahren durchgeführt.
Die Verfahren zum Testen der Eigenschaft waren wie folgt:
(1) Der Dehnungstest (die Zugfestigkeit, die Prüfspannung, und der Elongationswert)
Ein JIS Nr. 5 Teststück wurde verwendet und der Test wurde unter Verwendung eines Instron-Typ-Dehnungstesters bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 10 mm/min durchgeführt, um die Zugfestigkeit, die Zugspannung, und den Elongationswert zu finden.
(2) Die Stoßabsorptionsenergie
Die Stoßabsorptionsenergie bezieht sich auf die Energie, die durch die plastische Deformation des extrudierten Materials absorbiert werden kann, verursacht, z. B. durch das Strecken und die Kompression, und sie wurde als die bis zum Brechen benötigte Deformationsenergie durch den Dehnungstest bestimmt.
(3) Die Leitfähigkeit
Die Leitfähigkeit wurde durch das Wirbelstromverfahren unter Verwendung einer Messvorrichtung, die unter Verwendung eines Standardteststückes eingestellt worden war, gemessen und sie wird in % gemäß IACS ausgedrückt.
(4) Die Temperatur des Schmelzbeginns
Die Temperatur des Schmelzbeginns wurde bestimmt, indem die thermische Analyse durch das DSC-Verfahren bei einer Heizgeschwindigkeit von 20°C/min durchgeführt wurde.
(5) Die abgelagerte Menge Zinkphosphat
Die Zinkphosphatisierung wurde in solcher Weise durchgeführt, dass unter Verwendung von kommerziell erhältlichen Agenzien, hergestellt durch Nihon Parkerizing Co., Ltd. in aufeinanderfolgenden Schritten das Teststück mit einer Größe von 70 mm × 150 mm entfettet wurde, die Vorbehandlung für die Oberflächenkontrolle durchgeführt wurde und dann die Zinkphosphatisierung durchgeführt wurde. In den Behandlungsschritten, nachdem die Entfettung mit einem Entfettungsmittel (Handelsname: FC-L4460) bei 43°C für 2 Minuten und die Vorbehandlung mit einem Oberflächenkontrollmittel (Handelsname: PL-4040) bei Raumtemperatur für 30 Sekunden durchgeführt wurde, wurde die Zinkphosphatisierung unter Verwendung eines Zinkphosphatisierungsmittels (Handelsname: PB-L3020) bei 43°C für zwei Minuten durchgeführt, und danach wurde das Gewicht des abgelagerten Zinkphosphats pro Flächeneinheit nach Waschen mit Wasser und Trocknen gemessen.
(6) Die Punktschweißbarkeit
Das Punktschweißen wurde durch einen Ein-Phasenrektifikationsschweißer unter Verwendung einer 1% Cr-Cu R-Typ-Elektrodenspitze R = 150 unter einer Schweißkraft von 3.923 N (400 Kgf) und einem Schweißstrom von 30 KA durchgeführt. Zwischenzeitlich wurde das Punktschweißen in einer solchen Weise durchgeführt, dass nachdem die Schweißkraft für eine bestimmte Zeitperiode gehalten wurde, während welcher der Schweißstrom angewendet wurde, um einen bestimmten Schweißstrom für eine bestimmte Zeitperiode zu erhalten, die Schweißkraft weiter gehalten wurde, bis der Nugget-Teil des Materials vollständig nach der Vervollständigung der Anwendung des Schweißstromes verfestigt war.
Hierbei wurde die bis zum Sichern des Schweißstromes benötigte Zeit (Quetschzeit) nach Anwendung der Schweißkraft mit 35 Zyklen (0,70 Sekunden) bewertet, die zum Schmelzen des Materials durch Aufrechterhaltung eines bestimmten elektrischen Stroms benötigte Zeit (Schweißzeit) wurde mit 12 Zyklen (0,24 Sekunden) bewertet, die Haltezeit nach der Beendigung der Anwendung des elektrischen Stroms wurde mit 15 Zyklen (30 Sekunden) bewertet, und das Schweißen benötigte 3 Sekunden für einen Punkt. Wenn so die Zugscherspannung 3.000 kN oder weniger erreichte, wurde bewertet, dass die Lebensdauer der Elektrodenspitze auslief.
(7) Die Biegbarkeit
Nach Durchführung eines 90°-V-förmigen Biegens (Spitze R: 2 mm), wurde ein Teil, in welchem keine Risse auftraten, als "gut" bewertet und ein Teil, in welchem Risse auftraten, wurde als "minderwertig" bewertet.
Wie aus den in den Tabellen 4 und 5 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, hat Probe 10, die ein Vergleichsbeispiel ist, eine geringe Stoßabsorptionsenergie, und die Lebensdauer der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens ist kurz. Weiterhin ist die Temperatur des Schmelzbeginns hoch und die abgelagerte Menge Zinkphosphat ist gering, d. h., die Oberflächenbehandlungseigenschaft ist schlecht. Probe 11 ist bedeutend schlecht bezüglich Zugfestigkeit und Zugspannung, sie hat eine bedeutend kleine Stoßabsorptionsenergie und sie ist deshalb unpraktisch im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften, wie z. B. die Festigkeit. Weiterhin hat diese Probe 11 eine hohe Leitfähigkeit und Temperatur des Schmelzbeginns, und sie hat eine kurze Lebensspanne der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens und die abgelagerte Menge Zinkphosphat (1,8 g/m² oder mehr wird benötigt und 2,0 g/m² oder mehr ist bevorzugt) ist so beträchtlich gering wie 0,75 g/m². Weiterhin ist Probe 12 groß bezüglich Zugfestigkeit, Elongation und Stoßabsorptionsenergie und sie ist gut bezüglich Schweißbarkeit, aber die abgelagerte Menge Zinkphosphat ist so gering wie 1,65 g/m2, und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung ist schlecht.
Somit werden die Proben 10 bis 12 von einem derartigen Problem begleitet, das eins oder mehrere von der Festigkeit, der Stoßabsorptionsenergie, der Schweißbarkeit (der Lebensspanne der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens), und der Eigenschaft zur chemischen Umwandlung schlecht ist.
Weiterhin waren die Proben 13 bis 15 auffallend schlecht bezüglich Extrudierbarkeit: in den Proben 13 und 15 war die zentrale Strebe des Hohlteils gebrochen, und in Probe 14 war die Extrusion unmöglich, und deshalb wurde ein angestrebtes extrudiertes Material nicht erhalten.
Im Gegensatz dazu sind die Proben 1 bis 9 der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet bezüglich Zugfestigkeit und Elongation, haben eine große Stoßabsorptionsenergie und eine niedrige Leitfähigkeit und Temperatur des Schmelzbeginns. Zusätzlich zeigte die abgelagerte Menge Zinksphosphat, die eine Anzeige für die Oberflächenbehandlungseigenschaft ist, einen Wert von 1,87 bis 2,44 g/m², was sehr ausgezeichnet ist, der Verschleiß der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens ist geringer und deshalb ist die Lebensspanne der Elektrodenspitze lang, was eine ausgezeichnete Punktschweißbarkeit bedeutet.
Andererseits wurden wie in Tabellen 9 und 10 gezeigt, Aluminiumlegierungen, die jeweils die in Tabelle 6 gezeigten Zusammensetzungen 2A bis 2I haben, einer Durchwärmung und Extrusion unter den in Tabelle 8 gezeigten Bedingungen I bis VI unterworfen, um Herstellungstests für die Proben 16 bis 30 von extrudiertem Material aus einer Aluminiumlegierung durchzuführen. Nach Abkühlung mit Luft unter Verwendung eines Gebläses zum Zeitpunkt der Extrusion wurden die Proben jeweils einer Alterung bei 180°C für zwei Stunden unterworfen, und dann wurden die Eigenschaften bestimmt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 9 und 10 gezeigt.
Zusätzlich festgestellt sind die Zusammensetzungen ADC12Z, AC4CH, und Fensterrahmenschrott, die in 2A bis 2C in Tabelle 6 verwendet wurden, wie in Tabelle 7 gezeigt und die Reinigung wurde durch das α-Phasentrennungsbehandlungsverfahren durchgeführt.
Die Verfahren zum Testen der Eigenschaften waren wie oben beschrieben.
Tabelle 7
Tabelle 8
(Bemerkung)

Hohl 1

B-förmig, 40 mm auf jeder Seite, 2,0 mm Dicke, hergestellt aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl

Hohl 2

Quadratisch, 40 mm auf jeder Seite, 2,0 mm Dicke, hergestellt aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl

Voll

2,0 t × 100 W

TIN-Überzug

Die Gleitoberfläche hatte einen Überzug von 1 μ m Dicke, und das Grundmaterial war ein Hochgeschwindigkeitsstahl

Wie aus den in Tabellen 9 und 10 gezeigten Ergebnissen offensichtlich ist, ist Probe 29, ein Vergleichsbeispiel, offensichtlich schlecht bezüglich Extrudierbarkeit und ist unmöglich, extrudiert zu werden; und in den Proben 28 und 30 bricht die zentrale Strebe des hohlen Materials und das angestrebte extrudierte Material wurde nicht erhalten. Obwohl in Probe 25 das Extrusionsergebnis gut ist, ist die abgelagerte Menge Zinkphosphat gering und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung ist ebenfalls schlecht. Weiterhin ist die Lebensspanne der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt der Punktschweiflung sehr kurz. In Probe 26 ist die Lebensspanne der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens offensichtlich so kurz wie 270, die abgelagerte Menge Zinkphosphat ist 0,75 g/m², was sehr gering ist, und die Temperatur des Schmelzbeginns ist so hoch wie 610°C. In Probe 27 ist die abgelagerte Menge Zinkphosphat gering und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung ist schlecht.
Im Gegensatz dazu sind in den Proben 16 bis 24 der vorliegenden Erfindung die Zugfestigkeit, die Zugspannung, und die Elongation ausgezeichnet, und die Leitfähigkeit und die Temperatur des Schmelzbeginns sind niedrig. Weiterhin zeigt die abgelagerte Menge Zinkphosphat, die eine Anzeige für die Oberflächenbehandlungseigenschaft ist, einen Wert von 1,87 g/m² oder mehr, was sehr ausgezeichnet ist, und die Lebensspanne der Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens ist lang, woraus entnommen werden kann, dass der Verschleiß der Elektrodenspitze geringer ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt geeignet, um als Strukturteile von Automobilkörpern verwendet zu werden, wie z. B. als ein Seitenrahmen, ein Heckrahmen, eine zentrale Strebe, eine Seitenschwelle, und ein Bodenrahmen, von folgendem Standpunkt: da die Leitfähigkeit und die Temperatur des Schmelzbeginns niedrig sind, wird eine Elektrodenspitze zum Zeitpunkt des Punktschweißens weniger verschlissen und deshalb kann die Verbesserung der Produktivität im Montageschritt erreicht werden; da die Entfettungseigenschaft und die Eigenschaft zur chemischen Umwandlung gut sind, ist die Oberflächenbehandlungs-eigenschaft ausgezeichnet; da die mechanische Festigkeit hoch ist und die Stoßabsorptionsenergie groß ist, kann die Dicke reduziert werden; und/oder da die Biegbarkeit groß ist, treten keine Risse auf, wenn ein hochgradiges Biegen durchgeführt wird.
Weiterhin ist das Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung bevorzugt geeignet als ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials mit den obigen ausgezeichneten Eigenschaften, mit niedrigen Kosten, unter Verwendung von recycelten Aluminiummaterialien als Rohmaterialien.
Weiterhin ist das extrudierte Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern der vorliegenden Erfindung bevorzugt geeignet für die Anwendung von Recycling von verworfenen Aluminiummaterialien, da wenigstens als ein Teil des Rohmaterials recycelte Aluminiummaterialien verwendet werden können.

Claims

Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, welche aus einer Aluminiumlegierung zusammengesetzt ist, die enthält mehr als 2,6 Gew.-%, jedoch 4,0 Gew.-% oder weniger Si, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Mg, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Mn, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Zn, mehr als 0,2 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Cu, und mehr als 0,1 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Fe, und deren Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, die eine Leitfähigkeit von 48% oder weniger, bezogen auf IACS, und eine Temperatur des Schmelzbeginns von 570°C oder weniger besitzt.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Bestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Schrott, die aus Aluminiumdosen recyclet wurden, und aus Schrott von Aluminiumteilen aus Automobilen besteht, als mindestens ein Bestandteil der Aluminiumlegierung verwendet wird.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 3, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 1, wobei, nachdem ein Aluminiumlegierungsblock einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von mehr als 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr, unterzogen wird, er einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen wird, indem er bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger, für eine Stunde oder mehr gehalten wird, und anschließend gekühlt und erneut erhitzt wird, und bei einer Blocktemperatur von über 330°C, jedoch 500°C oder weniger einer Heißextrusion unterzogen wird, wobei die aus Aluminiumdosen recycleten Stücke mehr als 0,5 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Mn, und mehr als 1,2 Gew.-%, jedoch 2,0 Gew.-% oder weniger Mg enthalten und die Stücke von Aluminiumteilen aus Automobilen mehr als 2,5 Gew.-%, jedoch 14 Gew.-% oder weniger Si enthalten, und für mindestens einen Teil des Aluminiumlegierungsblocks verwendet werden.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 5, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 1, wobei, nachdem ein Aluminiumlegierungsblock einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von über 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr unterzogen wird, er einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen wird, indem er bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr gehalten wird, und anschließend gekühlt und erneut erhitzt wird, und er bei einer Blocktemperatur von über 330°C, jedoch 500°C oder weniger einer Heißextrusion unterzogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 7, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 7, wobei mindestens ein Teil der Material-Gleitoberfläche der Extrusions-Spritzform mit Keramik beschichtet ist.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern, welches aus einer Aluminiumlegierung zusammengesetzt ist, die enthält mehr als 2,6 Gew.-%, jedoch 4,0 oder weniger Gew.-% Si, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Mg, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Zn, mehr als 0,3 Gew.-%, jedoch 1,2 Gew.-% oder weniger Cu, und mehr als 0,1 Gew.-%, jedoch 1,5 Gew.-% oder weniger Fe, und mindestens ein Element enthält, das ausgewählt wird aus Mn in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, Cr in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, Zr in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, und V in einer Menge von mehr als 0,01 Gew.-%, jedoch 0,3 Gew.-% oder weniger, und deren Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, die eine Leitfähigkeit von 50% oder weniger, bezogen auf IACS besitzt, und eine Temperatur des Schmelzbeginns von 570°C oder weniger besitzt.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 10, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Bestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Stücken, die aus Aluminiumfensterrahmen recyclet wurden, und aus Stücken von Aluminiumteilen aus Automobilen besteht, als mindestens ein Bestandteil der Aluminiumlegierung verwendet wird.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 12, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 10, wobei, nachdem ein Aluminiumlegierungsblock einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von über 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr unterzogen wird, er einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen wird, indem er bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr gehalten wird, und anschließend gekühlt und erneut erhitzt wird, und bei einer Blocktemperatur von über 330° C, jedoch 500°C oder weniger einer Heißextrusion unterzogen wird, wobei die aus Aluminiumfensterrahmen recycleten Stücke mehr als 0,2 Gew.-%, jedoch 1,0 Gew.-% oder weniger Mg enthalten, und die Stücke von Aluminiumteilen aus Automobilen mehr als 2,5 Gew.-% jedoch 14 Gew.-% oder weniger Si enthalten, und für mindestens einen Teil des Aluminiumlegierungsblocks verwendet werden.
Extrudiertes Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 14, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Material aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 10, wobei, nachdem ein Aluminiumlegierungsblock einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Blocktemperatur von über 520°C, jedoch 570°C oder weniger für eine Stunde oder mehr unterzogen wird, er einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen wird, indem er bei einer Temperatur von über 400°C, jedoch 520°C oder weniger für eine Stunde oder mehr gehalten wird, und anschließend gekühlt und erneut erhitzt wird, und bei einer Blocktemperatur von über 330°C, jedoch 500°C oder weniger einer Heißextrusion unterzogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 16, wobei die Aluminiumlegierung auf Kosten des Aluminiumanteils ferner Sr oder Sb in einer Menge von 50 bis 500 ppm enthält.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Materials aus einer Aluminiumlegierung für Strukturteile von Automobilkörpern nach Anspruch 16, wobei mindestens ein Teil der Material-Gleitoberfläche der Extrusions-Spritzform mit Keramik beschichtet ist.