EP0057959A1

EP0057959A1 - Wrought aluminium alloy

Info

Publication number: EP0057959A1
Application number: EP82200114A
Authority: EP
Inventors: Heinz Jürgen Dr. Althoff
Original assignee: Vereinigte Deutsche Metallwerke AG; Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Vereinigte Deutsche Metallwerke AG; Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1982-01-30
Publication date: 1982-08-18
Also published as: BR8200641A; KR830009244A; CA1193889A; PH20678A; AU8022882A; AU546926B2; JPS57149444A; ES509393A0; DE3260416D1; ES8308592A1; PH19086A; EG15472A; US4431463A; EP0057959B1; NO820259L

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminium-Knetlegierung, die gekennzeichnet ist durch 1,15 bis 2,0 % Mangan, 1,0 bis 2,0 % Silizium, 0,25 bis 0,65 % Magnesium, 0,2 bis 1,0 % Eisen, höchstens 0,3 % Kupfer, höchstens 0,2 % Zink, höchstens 0,1 % Zirkonium, höchstens 0,1 % Titan, Rest Aluminium, einschließlich insgesamt maximal 0,2 % sonstige Verunreinigungen, auf deren Verwendung für Halbzeuge und Fertigteile sowie auf Verfahren zur Erzielung verbesserter Eigenschaften, insbesondere verbesserter Festigkeitswerte an Halbzeugen und Fertigteilen aus dieser Legierung. Insbesondere soll die gesuchte Legierung zur Herstellung von Getränkedosen (Dosenkörper und Deckel), sowie zur Herstellung von löt- und emaillierbaren Halbzeugen geeignet sein.The invention relates to a wrought aluminum alloy, which is characterized by 1.15 to 2.0% manganese, 1.0 to 2.0% silicon, 0.25 to 0.65% magnesium, 0.2 to 1, 0% iron, at most 0.3% copper, at most 0.2% zinc, at most 0.1% zirconium, at most 0.1% titanium, balance aluminum, including a total of at most 0.2% other impurities, on their use for semi-finished products and finished parts and methods for achieving improved properties, in particular improved strength values on semi-finished and finished parts made of this alloy. In particular, the alloy sought should be suitable for the manufacture of beverage cans (can body and lid) and for the manufacture of solderable and enamelable semi-finished products.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminium-Knetlegierung, auf deren Verwendung für Halbzeuge und Fertigteile sowie auf Verfahren zur Erzielung verbesserter Eigenschaften, insbesondere verbesserter Festigkeitswerte an Halbzeugen und Fertigteilen aus dieser Legierung.The invention relates to a wrought aluminum alloy, to its use for semi-finished and finished parts and to methods for achieving improved properties, in particular improved strength values for semi-finished and finished parts made of this alloy.

Aluminium läßt sich durch Zulegieren anderer Metalle in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften in vielfältiger Form abwandeln und durch Verfahrensmaßnahmen auf bestimmte Ziele hin verbessern.Aluminum can be modified in a variety of ways by alloying other metals with its physical and chemical properties and can be improved to certain goals by means of process measures.

So ist beispielsweise aus der DE-AS 17 58 801 ein Verfahren zur Herstellung eines Dosenkörpers bekanntgeworden, bei dem eine Aluminiumlegierung zu einem dünnen Band ausgewalzt und sodann durch Tiefziehen und Abstreckziehen der DosenkörperFor example, from DE-AS 17 58 801 a method for producing a can body has become known, in which an aluminum alloy is rolled out into a thin strip and then by deep drawing and ironing the can body

geformt wird. Es wird vorgeschlagen, nicht wie üblich von einem weichgeglühten Bandabschnitt auszugehen, sondern für das Tiefziehen und Abstreckziehen ein mindestens 75 % kaltverfestigtes Band aus einer Aluminiumlegierung mit mindestens 96,5 % Aluminium, 0,75 bis 2,5 % Eisen und 0,1 bis 2,5 % Magnesium und/oder 1,1 bis 1,5 % Mangan mit Silizium und anderen zufälligen Beimengungen von höchstens 1 % zu verwenden. Auf diese Weise können zwar Dosenkörper ausreichender Festigkeit hergestellt werden, nicht aber Dosendeckel, für die eine Zugfestigkeit im kaltverfestigten Zustand von mindestens 350 N/mm² und eine Dehnung von mindestens 6 % verlangt werden. Als Ausgangsmaterial für die Fertigung von Dosenkörpern und Deckeln sind daher zwei verschiedene Aluminiumlegierungen erforderlich, wobei erhebliche Nachteile in Kauf genommen werden müssen, auf die weiter unten noch eingegangen wird.is formed. It is proposed not to start from a soft annealed strip section, as usual, but to use at least 75% strain-hardened aluminum alloy strip with at least 96.5% aluminum, 0.75 to 2.5% iron and 0.1 to for deep drawing and ironing Use 2.5% magnesium and / or 1.1 to 1.5% manganese with silicon and other random additions of at most 1%. In this way, can bodies of sufficient strength can be produced, but not can lids for which a tensile strength in the work-hardened state of at least 350 N / mm ² and an elongation of at least 6% are required. Two different aluminum alloys are therefore required as the starting material for the manufacture of can bodies and lids, with considerable disadvantages having to be accepted, which will be discussed further below.

Nach dem aus der DE-OS 18 17 243 bekanntgewordenen Verfahren, können feinkörnige Bänder aus manganhaltigen Aluminiumlegierungen hergestellt werden, indem beim Weichglühen das Band vor Erreichen der Weichglühtemperatur mindestens 5 Stunden im Temperaturbereich von 160°C bis knapp unter der Temperatur der vollständigen Rekristallisation gehalten wird. Die Zugfestigkeitswerte eines derartig behandelten, 0,1 mm dicken Bandes einer A1-Mn-Legierung mit 1,2 % Mn, 0,6 % Fe, 0,3 % Si, 0,1 % Cu, liegen im rekristallisierten Zustand bei 110 bis 130 N/mm², was für viele Anwendungszwecke zu niedrig ist.According to the process known from DE-OS 18 17 243, fine-grained strips can be produced from aluminum alloys containing manganese by holding the strip in the temperature range from 160 ° C to just below the temperature of the complete recrystallization for at least 5 hours during soft annealing before the soft annealing temperature is reached . The tensile strength values of a 0.1 mm-thick strip of an A1-Mn alloy with 1.2% Mn, 0.6% Fe, 0.3% Si, 0.1% Cu, treated in this way, are in the recrystallized state from 110 to 130 N / mm ² , which is too low for many applications.

Nach einem weiteren - aus der DE-AS 22 21 660 bekanntgewordenen - Verfahren-, kann die Bruchdehnung von Aluminiumlegierungen hoher Festigkeit durch ein mehrstufiges Glüh-und Umformverfahren verbessert werden. Dieses Verfahren soll für Legierungen mit 0,05 bis 1 % Eisen, 0,05 bis 1 % Silizium sowie mindestens einem der Legierungszusätze aus der Gruppe bis zu 5 % Magnesium, weniger als 3 % Mangan, weniger als 1 % Kupfer, weniger als 0,5 % Chrom, weniger als 0,5 % Zink, weniger als 0,5 % Zirkonium, weniger als 0,5 % Titan und/oder weniger als 0,1 % Bor, Rest Aluminium mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen von insgesamt weniger als 1,5 %, einzeln jedoch weniger als 0,5 %, geeignet sein. Abgesehen davon, daß das Verfahren vergleichsweise aufwendig ist, sind die Zugfestigkeitswerte im Bereich von 450 N/mm² und höher bzw. die Dehnungswerte von mindestens 5 %,nur für eine Legierung mit 0,08 % Silizium, 0,44 % Kupfer, 0,77 % Mangan, 0,10 % Chrom, 2,9 % Magnesium, 0,02 % Zink, 0,17 % Eisen, 0,01 % Titan, Rest Aluminium, dargelegt, die wegen des hohen Magnesiumgehaltes für Gegenstände, die durch Tief-und Abstreckziehen geformt oder die löt- und emaillierbar sein müssen, nicht geeignet sind.According to a further method, which has become known from DE-AS 22 21 660, the elongation at break of high-strength aluminum alloys can be improved by a multi-stage annealing and forming process. This method is intended for alloys with 0.05 to 1% iron, 0.05 to 1% silicon and at least one of the alloy additives from the group up to 5% magnesium, less than 3% manganese, less than 1% copper, less than 0.5 % Chromium, less than 0.5% zinc, less than 0.5% zirconium, less than 0.5% titanium and / or less than 0.1% boron, balance aluminum with the usual manufacturing-related impurities of less than 1 in total, 5%, but less than 0.5% individually. Apart from the fact that the process is comparatively complex, the tensile strength values are in the range of 450 N / mm ² and higher or the elongation values are at least 5%, only for an alloy with 0.08% silicon, 0.44% copper, 0 , 77% manganese, 0.10% chromium, 2.9% magnesium, 0.02% zinc, 0.17% iron, 0.01% titanium, balance aluminum, which is due to the high magnesium content for items caused by Deep drawing and ironing or shaped or which must be solderable and enamelable are not suitable.

Aus alledem ergibt sich, daß die Bemühungen um eine Verbesserung der Eigenschaften von Aluminiumlegierungen häufig zwar erfolgreich sind, zugleich aber auch zu einer weiteren Anwendungs-Spezialisierung der Werkstoffe führen, was im Hinblick auf die Notwendigkeit der Rohstoff- und Energieeinsparungen unerwünscht ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vielfältig anwendbare Aluminium-Knetlegierung zu schaffen, die - bei ggfs. unterschiedlicher Verarbeitung - ein breites Eigenschaftsfeld abdecken kann, die weder bei der Herstellung noch beim Rezyklieren besondere Schwierigkeiten bereitet und die mit den für Aluminium üblichen und unproblematischen Legierungselementen auskommt.From all this it follows that the efforts to improve the properties of aluminum alloys are often successful, but at the same time lead to a further application specialization of the materials, which is undesirable in view of the need for raw material and energy savings. The invention has for its object to provide a wrought aluminum alloy that can be used in a variety of ways - with different processing, if applicable Alloying elements.

Diese Aufgabenstellung sei anhand von zwei speziellen Problemkreisen noch näher erläutert.This task is explained in more detail using two special problem areas.

Aluminium-Dosen werden seit Jahren in steigendem Maße als Einweg-Behälter für Getränke, insbesondere für Bier und kohlensäurehaltige Erfrischunsgetränke verwendet. Sie bestehen aus einem durch Tief- und Abstreckziehen hergestellten einteiligen Dosenkörpern und einem nach dem Befüllen aufgebördelten Deckel mit Aufreißlasche. Ausgangsmaterial für die Fertigung der Dosenkörper und Deckel sind gewalzte Bänder aus voneinander abweichenden Aluminiumlegierungen.Aluminum cans have been used increasingly for years as disposable containers for beverages, in particular for beer and carbonated soft drinks. They consist of a one-piece can body made by deep drawing and ironing and a lid with a pull tab flanged after filling. The starting material for the manufacture of the can body and lid are rolled strips made of different aluminum alloys.

Für die Deckel wird üblicherweise eine AlMg 4,5 Mn-Legierung (US-Bezeichnung 5182) in hoch kaltverfestig-¹ tem Zustand (H 19) verwendet, die nach der teilweisen Entfestigung beim Einbrennlackieren eine Zugfestigkeit von mindestens 350 N/mm² und eine Dehnung von mindestens 6 % aufweist. Diese Werte müssen eingehalten werden, damit der durch Einprägungen längs der Aufreißlinie geschwächte Deckel einerseits dem geforderten Berstdruck für mit C0₂-haltigen Getränken gefüllte Dosen standhal-. ten kann und andererseits ein rißfreies Aufbördeln möglich ist. Die genannte Legierung ist - wie langjährige Versuche gezeigt haben - selbst mit geringerer Kaltverfestigung für die Herstellung der Dosenkörper nicht geeignet. Da das angestrebte Verhältnis von Höhe zu Durchmesser durch Tiefziehen allein nicht zu erreichen ist, werden die Dosen durch Tief- und Abstreckziehen hergestellt. Dabei hat sich herausgestellt, daß Legierungen mit einem Mg-Gehalt von mehr als 1 % beim Abstreckziehen zum Abrieb und Anhaften am Werkzeug neigen, was zu unerwünschten Ziehriefen und häufigen Stillstandszeiten führt. Eine wirtschaftliche Fertigung der Dosenkörper ist mit derartigen Legierungen nicht möglich. Für die Herstellung des Dosenkörpers wird daher ganz überwiegend eine AlMn1 Mg 1-Legierung (US-Bezeichnung 3004) verwendet. Sie weist nach dem Einbrennlackieren die geforderte Zugfestigkeit von mindestens 270 N/mm² und eine Dehnung von 1 % auf und läßt sich einwandfrei abstreckziehen.For the cover a AlMg is usually 4.5 Mn alloy (US designation 5182) in high kaltverfestig- ¹ system state (H 19) is used, the following partial softening paint bake at a tensile strength of at least 350 N / mm ² and a Elongation of at least 6%. These values must be observed so that the lid, which is weakened by embossing along the tear line, can withstand the bursting pressure required for cans filled with C0 ₂ -containing beverages. ten and on the other hand a crack-free flanging is possible. As many years of tests have shown, the alloy mentioned is not suitable for the manufacture of the can bodies, even with less work hardening. Since the desired ratio of height to diameter cannot be achieved by deep drawing alone, the cans are produced by deep drawing and ironing. It has been found that alloys with a Mg content of more than 1% tend to wear and stick to the tool during ironing, which leads to undesirable drawing marks and frequent downtimes. An economical production of the can body is not possible with such alloys. An AlMn1 Mg 1 alloy (US designation 3004) is therefore predominantly used for the production of the can body. It proves the stove enamel has the required tensile strength of at least 270 N / mm ² and an elongation of 1% and can be easily ironed off.

Die im Hinblick auf die unterschiedlichen Anforderungen bisher übliche Verwendung von zwei verschiedenen Aluminiumlegierungen für die Herstellung von Getränkedosen, erfordert nicht nur ein durchgehend zweigleisiges Fertigungsverfahren mit sorgfältiger Trennung des insbesondere beim Ausstanzen der Ronden in größerem Umfang anfallenden Abfallmaterials, sie erschwert auch ganz erheblich die Bestrebungen zur Material- und Energieeinsparung durch Rezyklieren der geleerten Dosen. Beim Einschmelzen rückgeführter Dosen erhält man je nach Schrottanteil eine Legierung mit ca. 1 % Mn und mehr als 1 aber weniger als 4,5 % Mg, die ohne legierungstechnische Maßnahmen weder für die Herstellung von Deckeln noch für die Herstellung von Dosenkörpern geeignet ist. Um auf eine der beiden brauchbaren Legierungen zu kommen, müssen teure Rohmetalle zulegiert werden, wodurch das Rezyklieren für den einzelnen Hersteller wirtschaftlich an Interesse verliert und deswegen die gesamtwirtschaftlich notwendige Altmaterialrückführung nicht in dem wünschenswerten Maße gefördert wird.The usual use of two different aluminum alloys for the manufacture of beverage cans in view of the different requirements not only requires a continuous double-track manufacturing process with careful separation of the waste material that is generated in particular when punching out the blanks, it also makes the efforts considerably more difficult Material and energy savings by recycling the empty cans. Depending on the amount of scrap, melting back of recycled cans results in an alloy with approx. 1% Mn and more than 1 but less than 4.5% Mg. In order to get one of the two usable alloys, expensive raw metals have to be alloyed, whereby the recycling loses economic interest for the individual manufacturer and therefore the economically necessary return of used materials is not promoted to the desired extent.

Zur Überwindung der genannten Schwierigkeiten ist in der US-PS 37 87 248 ein Verfahren zur Herstellung von Bändern für die Deckelfertigung vorgeschlagen worden, bei dem von einer Legierung ausgegangen wird, die im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung aufweist, wie die für den Dosen- körper zu verwendende.In order to overcome the difficulties mentioned, a process for the production of tapes for the manufacture of lids has been proposed in US Pat. No. 3,787,248, in which an alloy is used which has essentially the same composition as that for the can body using.

Die Legierung soll 0,5 bis 2 % Mn und 0,4 bis 2 % Mg, Rest im wesentlichen Al, enthalten. Nach einer Homogenisierungsglühung von 2 bis 24 Stunden bei etwa 455 bis 655⁰C (850 bis 1150°F) wird das Material in mehreren Schritten unter Einhaltung bestimmter Starttemperaturen und Abwalzgrade warm und kalt abgewalzt und anschließend einer Wärmebehandlung zur Stabilisierung des Gefügezustandes unterzogen. Im günstigsten Fall wird eine Zugfestigkeit von 316 N/mm² (45 psi) bei einer Dehnung von 4 % erreicht. Man sieht, daß trotz eines vergleichsweise aufwendigen Herstellungsverfahrens die eingangs erwähnten Forderungen nicht erfüllt werden. Diese könnten erreicht werden, wenn der obere Teil des angegebenen Mg-Bereiches, d.h. über 1 bis 2 % ausgenützt würde. Dann ist die Legierung für die Herstellung von Dosen-körpern durch Abstreckziehen mit Sicherheit aber nicht geeignet. Das in der US-PS vorgeschlagene Verfahren kann daher nicht als ein befriedigender Kompromiß angesehen werden.The alloy should contain 0.5 to 2% Mn and 0.4 to 2% Mg, the balance essentially Al. After a homogenization anneal of 2 to 24 hours at about 455 to 655 ⁰ C (850 to 1150 ° F), the material is rolled hot and cold in several steps while observing certain starting temperatures and rolling degrees and then subjected to a heat treatment to stabilize the structural condition. In the best case, a tensile strength of 316 N / mm ² (45 psi) is achieved with an elongation of 4%. It can be seen that despite a comparatively complex manufacturing process, the requirements mentioned at the outset are not met. These could be achieved if the upper part of the specified Mg range, ie over 1 to 2%, were used. Then the alloy is certainly not suitable for the production of can bodies by ironing. The method proposed in the US patent can therefore not be regarded as a satisfactory compromise.

Nach einem anderen Vorschlag (DE-OS 29 01 020) wird von einer Legierung mit 0,4 bis 1 % Mn und 1,3 bis 2,5 % Mg ausgegangen, die mittels Bandgießmaschine kontinuierlich zu einem Band vergossen werden soll. Das Gußband soll warm zwischen vorzugsweise 490 und 280°C mindestens 70 % abgewalzt und aufgehaspelt werden, dann an ruhender Luft abkühlen und schließlich auf Enddicke kalt gewalzt werden. Die erreichten Zugfestigkeitswerte liegen im kaltverfestigten Zustand unter 350 N/mm² und fallen je nach der zur Simulation des Lackeinbrennens angewandten Glühtemperatur auf 330 bis 310 N/mm² ab. Die angestrebte Dehnung von mindestens 6 % wird nur erreicht, wenn die Glühtemperatur mindestens 200°C beträgt, wobei jedoch die Zugfestigkeit nur noch etwa 325 N/mm beträgt. Auch für diesen Vorschlag gilt also, daß die angestrebten Werte für das Deckelmaterial nicht erreicht werden konnten. Hinsichtlich der Schwierigkeiten beim Abstreckziehen wird lediglich erwähnt, daß die angewandte Legierung eine geringere Neigung zum Haften am Werkzeug zeigt, als konventionelle Dosenbandlegierungen. Insgesamt bringt daher auch der Gegenstand der DE-OS 29 01 020 keine befriedigende Lösung des geschilderten Problems.According to another proposal (DE-OS 29 01 020), an alloy with 0.4 to 1% Mn and 1.3 to 2.5% Mg is assumed, which is to be cast continuously into a strip using a strip casting machine. The cast strip should be rolled and coiled warm, preferably between 490 and 280 ° C, at least 70%, then cooled in still air and finally cold rolled to its final thickness. The tensile strength values achieved in the work hardened state are below 350 N / mm ² and fall to 330 to 310 N / mm ² depending on the annealing temperature used to simulate the lacquer baking. The desired elongation of at least 6% is only achieved if the annealing temperature is at least 200 ° C, but the tensile strength is only about 325 N / mm. Also for this proposal it is true that the desired values for the Lid material could not be reached. With regard to the difficulties in ironing, it is only mentioned that the alloy used has a lower tendency to stick to the tool than conventional can band alloys. Overall, therefore, the subject of DE-OS 29 01 020 does not bring a satisfactory solution to the problem described.

Es besteht somit weiterhin die Aufgabe, eine für Deckel und Dosenkörper gleichermaßen geeignete Aluminiumlegierung anzugeben.There is therefore still the task of specifying an aluminum alloy which is equally suitable for the lid and the can body.

Für andere Anwendungsbereiche werden löt- und emaillierbare Aluminiumlegierungen benötigt, die außerdem bestimmte Mindest-Festigkeitswerte im vollständig rekristallisierten Zustand aufweisen müssen.For other areas of application, solderable and enamelable aluminum alloys are required, which must also have certain minimum strength values in the fully recrystallized state.

Als löt- und emaillierbar werden Halbzeuge und Fertigteile bezeichnet, die - abgesehen von einer evtl. notwendigen Entfettung - keine aufwendige Vorbehandlung durch Chromatieren, Eloxieren, Plattieren, Galvanisieren oder dergleichen erfordern. Als vollständig rekristallisiert wird der thermodynamisch stabile Zustand des Gefüges verstanden, der bei Halbzeugen oder Fertigteilen auch mit "weich" bezeichnet wird.Semi-finished products and finished parts are designated as solderable and enamelable, which - apart from a possibly necessary degreasing - do not require extensive pretreatment by chromating, anodizing, plating, galvanizing or the like. Completely recrystallized is understood to mean the thermodynamically stable state of the structure, which is also referred to as "soft" in the case of semi-finished or finished parts.

Aus DIN 1725 in Verbindung mit DIN 1745, jeweils Teil 1 (Ausgabe Dezember 1976) ist eine Al-Mn-Legierung (Werkstoff-Nr. 3.0515) bekannt, die im weichen Zustand eine Mindestzugfestigkeit von 90 N/mm² und eine 0,2-Streckgrenze von 35 N/mm² aufweist. Durch einen Zusatz von Cu (Werkstoff-Nr. 3.0517) kann die Zugfestigkeit zwar auf 145 N/mm² verbessert werden, die 0,2-Streckgrenze bleibt jedoch bei 35 _N/mm². Durch einen Zusatz von Mg (Werksbff-Nr. 3.026) kann die Mindestzugfestigkeit auf 155 N/mm² und die 0,2-Streckgrenze auf 60 N/mm² im weichen Zustand gesteigert werden.An Al-Mn alloy (material no. 3.0515) is known from DIN 1725 in conjunction with DIN 1745, part 1 (edition December 1976), which has a minimum tensile strength of 90 N / mm ² and a 0.2 in the soft state Has a yield strength of 35 N / mm ² . By adding Cu (material no. 3.0517) the tensile strength can be improved to 145 N / mm ² , but the 0.2 yield strength remains at 35 _{N /} mm ² . By adding Mg (Werksbff No. 3.026) the minimum tensile strength can be increased to 155 N / mm ² and the 0.2 yield strength to 60 N / mm ² in the soft state.

Beide festigkeitssteigernden Maßnahmen genügen den hier gestellten Anforderungen nicht und sind in anderer Hinsicht nachteilig. Während der Zusatz von Cu in Mengen von 0,05 bis 0,20 % bereits eine erhebliche Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit mit sich bringt, ist eine Al-Mn-Legierung mit 0,8 bis 1,3 % Mg nicht mehr löt- oder emaillierbar. Die eingangs genannten Bedingungen sind auf diesem Wege also nicht zu erfüllen.Both strength-increasing measures do not meet the requirements set here and are disadvantageous in other respects. While the addition of Cu in amounts of 0.05 to 0.20% already has a considerable impact on the corrosion resistance, an Al-Mn alloy with 0.8 to 1.3% Mg can no longer be soldered or enamelled. The conditions mentioned at the beginning cannot therefore be met in this way.

Bekannt sind auch löt- und emaillierbare Al-Mn-Legierungen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften, deren Anwendungsbereich durch einen Zusatz von Zirkonium und/oder Chrom erweitert worden ist (vergl. DE-PS 16 08 198, 16 08 766, DE-AS 25 29 064, DE-OS 25 55 095). In diesen Fällen handelt es sich jedoch nur um die Erzeugung eines rekristallisationsträgen Gefüges, d.h. um eine Verschiebung des Festigkeitsabfalles zu höheren Temperaturen hin. Im voraussetzungsgemäß "weichem" Zustand liegen die Festigkeitswerte dieser Legierung wieder deutlich unter den an- - gestrebten Werten.Also known are solderable and enamelable Al-Mn alloys with improved strength properties, the scope of which has been expanded by the addition of zirconium and / or chromium (cf. DE-PS 16 08 198, 16 08 766, DE-AS 25 29 064 , DE-OS 25 55 095). In these cases, however, it is only a question of creating an inert recrystallization structure, i.e. by a shift in the drop in strength towards higher temperatures. In the "soft" condition, the strength values of this alloy are again significantly below the desired values.

Aus derartigen Legierungen hergestellte Teile können bei der Fertigung (Löt- und Emailliervorgänge) oder auch bei ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch höheren Temperaturen ausgesetzt werden als übliche Al-Mn-Legierungen, weil der Zr- und/oder Cr-Zusatz einen nennenswerten Abfall der durch Kaltumformung erzielten Gefügeverfstigung bei Temperatureinwirkungverhindert. Die Rekristallisationshemmung bleibt jedoch nur bis zu einer bestimmten Temperatur bzw. Einwirkungsdauer bestehen. Werden gewisse Grenzwerte während der Fertigung der Teile oder bei deren bestimmungsge--mäßen Gebrauch überschritten, so geht bei diesen Legierungen das Gefüge oft in den thermodynamisch stabilen, d.h. weichen Zustand über, wodurch die Festigkeitswerte für viele Anwendungsfälle nicht mehr ausreichend sind.Parts made from such alloys can be exposed to higher temperatures than normal Al-Mn alloys during production (soldering and enamelling processes) or when used as intended, because the addition of Zr and / or Cr leads to a noticeable drop in those achieved by cold forming Structural strengthening prevented when exposed to temperature. However, the recrystallization inhibition only remains up to a certain temperature or influence duration. If certain limit values are exceeded during the production of the parts or during their intended use, the structure of these alloys often changes into the thermodynamically stable, ie soft state, which means that the strength values are no longer sufficient for many applications.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung läßt sich demnach dahingehend ergänzen, daß eine Aluminiumlegierung gesucht wird, die sowohl allen Anforderungen genügt, die bei der Getränkedosenherstellun^g erfüllt sein müssen, als auch den Anforderungen, die bei der Herstellung von löt- und emaillierbarem Halbzeug und Fertigteilen verlangt werden.The underlying the invention, the task can thus complement the effect that an aluminum alloy is wanted, it is sufficient to both all the requirements that must be ^g met when Getränkedosenherstellun, as well as the requirements demanded in the production of solderable and enameling semifinished and finished parts will.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Aluminium-Knetlegierung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch 1,15 bis 2 % Mangan, mehr als 1,0 und bis 2,0 % Silizium, 0,25 bis 0,65 % Magnesium, 0,2 bis 1,0 % Eisen, höchstens 0,3 % Kupfer, höchstens 0,2 % Zink, höchstens 0,1 % Zirkonium, höchstens 0,1 % Titan, Rest Aluminium, einschließlich insgesamt maximal 0,2 % sonstige Verunreinigungen.To solve this problem, a wrought aluminum alloy is proposed, which is characterized by 1.15 to 2% manganese, more than 1.0 and up to 2.0% silicon, 0.25 to 0.65% magnesium, 0.2 to 1.0% iron, at most 0.3% copper, at most 0.2% zinc, at most 0.1% zirconium, at most 0.1% titanium, balance aluminum, including a total of at most 0.2% other impurities.

Der Siliziumgehalt der Aluminium-Knetlegierung beträgt vorzugsweise 1,2 bis 1,8 % oder noch besser 1,38 bis 1,57 %.The silicon content of the wrought aluminum alloy is preferably 1.2 to 1.8% or even better 1.38 to 1.57%.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens, kann die Aluminium-Knetlegierung auch einen Siliziumgehalt von 0,85 bis 2 % aufweisen, wenn die Legierungsgehalte außerdem wie folgt aufeinander abgestimmt sind:

According to a further embodiment of the inventive concept, the wrought aluminum alloy can also have a silicon content of 0.85 to 2% if the alloy contents are also coordinated with one another as follows:

Ferner ist es möglich, bei der erfindungsgemäßen Aluminium-Knetlegierung die zuvor genannten eingeschränkten Siliziumbereiche mit den vorstehenden Abstimmungsbedingungen zu kombinieren.Furthermore, it is possible in the wrought aluminum alloy according to the invention to combine the above-mentioned restricted silicon regions with the above tuning conditions.

Zur weiteren Verbesserung von Festigkeit und Dehnung enthält die Legierung 0,1 bis 0,3 % Cu, vorzugsweise 0,15 bis 0,25 %.To further improve strength and elongation, the alloy contains 0.1 to 0.3% Cu, preferably 0.15 to 0.25%.

Ein weiterer Aspekt des Erfindungsgedankens bezieht sich auf Halbzeuge, insbesondere Walzbänder, die aus einer Legierung gemäß den vorgenannten Zusammensetzungen bestehen. Insbesondere betrifft der Erfindungsgedanke auch Halbzeuge oder Fertigteile aus dieser Legierung, die im kaltverfestigten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 350 N/mm² und eine Dehnung von mindestens 6 % aufweisen. Andererseits sollen die Halbzeuge oder Fertigteile aus dieser Legierung im vollständig rekristallisierten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 150 N/mm² und eine Streckgrenze von mindestens 80 N/mm² aufweisen. Schließlich lassen sich aus der Legierung Halbzeuge oder Fertigteile herstellen, die im kaltverfestigten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 350 N/mm² und eine Dehnung von mindestens 6 % aufweisen und die im vollständig rekristallisierten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 150 N/mm² und eine Streckgrenze von mindestens 80 N/mm² aufweisen.Another aspect of the inventive concept relates to semi-finished products, in particular rolled strips, which consist of an alloy according to the above-mentioned compositions. In particular, the idea of the invention also relates to semi-finished products or finished parts made of this alloy, which in the work-hardened state have a tensile strength of at least 350 N / mm ² and an elongation of at least 6%. On the other hand, the semi-finished or finished parts made of this alloy in the fully recrystallized state should have a tensile strength of at least 150 N / mm ² and a yield strength of at least 80 N / mm ² . Finally, semi-finished products or finished parts can be produced from the alloy that have a tensile strength of at least 350 N / mm ² and an elongation of at least 6% in the work hardened state and a tensile strength of at least 150 N / mm ² and a yield strength in the fully recrystallized state of at least 80 N / mm ² .

Zur Herstellung von Walzbändern aus einer Legierung entsprechend der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, geht man zweckmäßigerweise so vor, daß ein Gußblock warm und/oder kalt bis auf eine Zwischendicke D_z abgewalzt wird, daß danach das Zwischenband bei 450 bis 580°C einer Rekristallisationsglühung unterworfen wird und daß schließlich das Zwischenband mit einer Mindestgeschwindigkeit V ( K/s) abgekühlt und mit einem Mindestabwalzgrad ϕ (%) auf die Enddicke D_e abgewalzt wird. Bei der Herstellung ist je nach der geforderten Endfestigkeit R_m (N/mm²) folgende Bedingung einzuhalten:

To produce rolled strips from an alloy corresponding to the composition according to the invention, the procedure is expediently such that a casting block is rolled hot and / or cold to an intermediate thickness D _z , that the intermediate strip is then subjected to a recrystallization annealing at 450 to 580 ° C. and that the intermediate strip is finally cooled at a minimum speed V (K / s) and with a minimum rolling degree ϕ (%) to the end thick D _{e is} rolled. Depending on the required ultimate strength R _m (N / mm ² ), the following conditions must be met during manufacture:

Bei einer geforderten Endfestigkeit des Walzbandes im Bereich 220 bis 275 N/mm², kann das vorgenannte Verfahren dahingehend abgewandelt werden, daß das Zwischenband bei 450 bis 580°C geglüht, an ruhender Luft abgekühlt und mit einem Endabwalzgrad f = f (R_m) gemäß Diagramm in Figur 2 kalt auf Enddicke abgewalzt wird. Andererseits kann bei einer geforderten Endfestigkeit im Bereich 220 bis 275 N/mm² auch so vorgegangen werden, daß in üblicher Weise direkt auf Enddicke abgewalzt, danach das Band bei 450 bis 580°C rekristallisierend geglüht und mit einer Geschwindigkeit V = f (R ) gemäß Diagramm in Figur 3 auf unter 250°C abgekühlt wird. Liegt ein im Bandgießverfahren hergestelltes Gußband vor, das mit mindestens 10°K/s abgekühlt wurde, so kann ohne Rekristallisationsglühung direkt warm und/oder kalt bis auf die Enddicke abgewalzt werden. Im allgemeinen wird zweckmäßigerweise auf eine Zwischendicke D_z von 1 bis 4 mm abgewalzt bzw. auf eine Enddicke D_e von 0,20 bis 0,50 mm. Die Legierung bzw. die daraus hergestellten Walzbänder werden vorzugsweise für Fertigteile, insbesondere Dosen, aber auch nur für Dosenkörper oder Dosendeckel, verwendet.With a required final strength of the rolled strip in the range of 220 to 275 N / mm ² , the aforementioned method can be modified in such a way that the intermediate strip is annealed at 450 to 580 ° C, cooled in still air and with a final rolling degree f = f (R _m ) is cold rolled to final thickness according to the diagram in FIG. On the other hand, in the case of a required final strength in the range from 220 to 275 N / mm ^{2, the procedure can} also be such that, in the usual way, the strip is rolled directly to the final thickness, then the strip is annealed at 450 to 580 ° C. and recrystallized and at a speed V = f (R) cooled to below 250 ° C according to the diagram in Figure 3. If there is a cast strip produced in the strip casting process, which has been cooled at least 10 ° K / s, hot and / or cold can be rolled down to the final thickness without recrystallization annealing. In general, it is expedient to roll to an intermediate thickness D _z of 1 to 4 mm or to a final thickness D _e of 0.20 to 0.50 mm. The alloy or the rolled strips produced therefrom are preferably used for finished parts, in particular cans, but also only for can bodies or can lids.

Zur Herstellung von löt- und emaillierbaren Halbzeugen oder Fertigteilen aus der erfindungsgemäßen Legierung, geht man so vor, daß die Halbzeuge oder Fertigteile abschließend einer rekristallisierenden Wärmebehandlung von mindestens 3 Minuten bei 450 bis 600°C unterworfen werden. Diese abschließende Wärmebehandlung kann zweckmäßigerweise zugleich mit dem Email-Einbrennvorgang oder mit dem Lötvorgang erfolgen.For the production of solderable and enamelable semi-finished products or finished parts from the alloy according to the invention, the procedure is such that the semi-finished products or finished parts are finally subjected to a recrystallizing heat treatment of at least 3 minutes at 450 to 600 ° C. This final heat treatment can expediently take place simultaneously with the enamel baking process or with the soldering process.

Nach der Erfindung ist es möglich, von einer einzigen Aluminiumlegierung für die Herstellung der Dosenkörper und Dosendeckel auszugehen. Damit entfallen alle Schwierigkeiten, die sich aus der bisher üblichen Verwendung von zwei verschiedenen Legierungen ergeben. Die Rückführung des Dosenmaterials ist dadurch wirtschaftlich wesentlich interessanter geworden und für alle Beteiligten, d.h. die Dosenhersteller, die Getränkeabfüller und die Endverbraucher, besteht ein höherer Anreiz, das Material der geleerten Getränkedosen der Wiederverwendung zuzuführen.According to the invention, it is possible to start from a single aluminum alloy for the manufacture of the can body and can lid. This eliminates all the difficulties that arise from the usual use of two different alloys. The return of the can material has become much more interesting economically and for everyone involved, i.e. the can manufacturers, the bottlers and the end users have a higher incentive to reuse the material of the empty beverage cans.

Ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Magnesiumgehalt gegenüber den bisher für Getränkedosen verwendeten Aluminiumlegierungen erheblich verringert werden kann. In den USA wurden 1978 ca. 1 Mio. Tonnen Walzbänder für Getränkedosen gebraucht. Bei einer hoch angesetzten Rezyklierungsquote von 40 % verbleibt ein Bedarf an Neumetall von 600.000 t. Nimmt man einmal an, daß für diese Menge 1 % Magnesium durch 1 % Silizium ersetzt werden kann, so ergibt sich bei einem Preisunterschied für diese Metalle von etwa 3,-- DM/Kg und einem Bedarf anLegierungsmetall von 6000 t, eine Ersparnis von 6000 t x 3.000,-- DM/t = 18 Mio. DM bei Anwendung der Erfindung zur Bereitstellung des Jahresbedarfs an Bandmaterial.A very important advantage of the invention is that the magnesium content can be significantly reduced compared to the aluminum alloys previously used for beverage cans. In 1978 approximately 1 million tons of rolled strips were used for beverage cans in the USA. With a high recycling rate of 40%, there remains a need for new metal of 600,000 t. If one assumes that 1% magnesium can be replaced by 1% silicon for this amount, a price difference for these metals of approximately DM 3 / kg and a requirement for alloy metal of 6000 t results in a saving of 6000 tx 3,000 DM / t = 18 million DM when using the invention to provide the annual requirement for strip material.

Für die Aufbereitung der angenommenen 40 % rezyklierter Dosenschrotte zu 400.000 t Dosenband (davon 320.000 t für Dosenkörper und 80.000 t für Dosendeckel), werden etwa 2.000 t Magnesium zum Auflegieren des Deckelmaterials und ca. 78.000 t Hüttenaluminium zum Verdünnen des Dosenkörpermaterials benötigt. Würde der Dosenschrott aus einheitlichem Material gemäß der Erfindung bestehen, so würde das Material praktisch ohne Einsatz von Neumetall wiederverwendbar sein, woraus sich eine weitere Ersparnis in der Größenordnung von 6 Mio. DM allein aus dem Wegfall - der Kosten für das Magnesiumneumetall ergeben. Die vorstehend genannten Ersparnisse sind selbstverständlich in erster Linie abhängig von den Metallpreisen. Es ist jedoch abzusehen, daß in Zukunft eher noch höhere Ersparnisse erzielt werden können, weil die Herstellung der Reinmetalle mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist und bei den Energiekosten mit weiter steigender Tendenz zu rechnen ist.For the processing of the assumed 40% recycled can scrap to 400,000 t can band (of which 320,000 t for can body and 80,000 t for can lid), about 2,000 t of magnesium are needed to put on the lid material and approx. 78,000 t of aluminum for thinning the can body material. If the can scrap were made of a uniform material according to the invention, the material would be practically without the use of new metal be usable, which results in a further saving of the order of DM 6 million simply from the elimination of the costs for the magnesium pneumatics. The above savings are of course primarily dependent on metal prices. However, it is foreseeable that even higher savings can be achieved in the future because the production of pure metals is associated with high energy consumption and the energy costs are expected to continue to rise.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Figuren verwiesen.For further explanation, reference is made to the figures.

Figur 1 zeigt die erreichten Zugfestigkeitswerte in Abhängigkeit vom Magnesiumgehalt der Legierung für verschiedene Abkühlgeschwindigkeiten und Abwalzgrade nach einer Rekristallisationsglühung bei 520°C. Bei den Proben 1 und 2 gemäß Tabelle 1 liegt der Magnesiumgehalt unterhalb 0,25 % und es werden unter allen Abkühl- und Abwalzbedingungen nur vergleichsweise geringe Zugfestigkeitswerte erreicht. Bei den Proben 3 bis 7 dagegen werden praktisch unabhängig vom Magnesiumgehalt, der zwischen 0,26 und 0,66 % variiert wurde, deutlich höhere Zugfestigkeitswerte erreicht. Eine Zugfestigkeit über 370 N/mm² ergibt sich bei einer Abkühlung mit 90°K/s und einem Abwalzgrad von 75 % (obere Kurve). Mit der gleichen Abkühlgeschwindigkeit, aber nur 45 % Abwalzgrad, liegen die Zugfestigkeitswerte um 325 N/mm² (untere Kurve). Bei der mittleren Kurve sind die Proben mit nur 2°K/s abgekühlt, aber mit 82 % Abwalzgrad auf Enddicke abgewalzt worden; es ergeben sich Zugfestigkeitswerte um 335 N/mm². Diese Versuchsergebnisse zeigen, daß der Magnesiumgehalt oberhalb 0,25 % keinen Einfluß auf die Endfestigkeit hat und daß er im untersuchten Bereich daher beliebig auf evtl. andere Bedingungen der Herstellung von Getränkedosen einstellbar ist. Ferner ist ersichtlich, daß bei entsprechender Wahl der Verfahrensparameter die für Dosendeckel geforderte Zugfestigkeit von 350 N/mm² erreicht und deutlich überschritten werden kann, so daß das Material selbst nach einer teilweisen Entfestigung beim Lackeinbrennen die Anforderungen erfüllt. Andererseits zeigen die beiden unteren Kurven, daß mit hoher Abkühlgeschwindigkeit und geringem Abwalzgrad das gleiche erreicht werden kann, wie mit niedriger Abkühlgeschwindigkeit und hohem Abwalzgrad. Sofern für die Fertigung der Bänder keine Durchlauf-, Glüh- und Abschreckanlage zur Verfügung steht, kann also durch einen höheren Abwalzgrad das gleiche erreicht werden. Umgekehrt kann die Endabwalzung mit kleinerem Abwalzgrad und damit wirtschaftlicher durchgeführt werden, wenn entsprechend hohe Abkühlgeschwindigkeiten realisierbar sind.FIG. 1 shows the tensile strength values achieved as a function of the magnesium content of the alloy for different cooling rates and degrees of rolling after recrystallization annealing at 520 ° C. In samples 1 and 2 according to table 1, the magnesium content is below 0.25% and only comparatively low tensile strength values are achieved under all cooling and rolling conditions. In contrast, samples 3 to 7, practically independent of the magnesium content, which was varied between 0.26 and 0.66%, achieve significantly higher tensile strength values. A tensile strength of more than 370 N / mm ² results from cooling at 90 ° K / s and a rolling degree of 75% (upper curve). With the same cooling rate, but only 45% rolling, the tensile strength values are around 325 N / mm ² (lower curve). In the middle curve, the samples were cooled with only 2 ° K / s, but were rolled down to the final thickness with 82% rolling; tensile strength values of around 335 N / mm ^{2 result} . These test results show that the magnesium content is above 0.25% has no influence on the final strength and that it can therefore be adjusted in the examined area to any other conditions of the manufacture of beverage cans. Furthermore, it can be seen that if the process parameters are selected appropriately, the tensile strength of 350 N / mm ² required for the can lid can be achieved and clearly exceeded, so that the material fulfills the requirements even after partial softening when baking the paint. On the other hand, the two lower curves show that the same can be achieved with a high cooling rate and low rolling rate as with a low cooling rate and high rolling rate. If no continuous, annealing and quenching system is available for the production of the strips, the same can be achieved by a higher degree of rolling. Conversely, the final rolling can be carried out with a smaller rolling degree and thus more economically if correspondingly high cooling speeds can be achieved.

Dieser Zusammenhang ist unter Einbeziehung der geforderten Endfestigkeit in der oben genannten Ungleichung formuliert und in Figur 4 für verschiedene Zugfestigkeitswerte noch einmal grafisch dargestellt. Da für den Abwalzgrad gilt

läßt sich die Ungleichung auch wie folgt schreiben:

This relationship is formulated, including the required ultimate strength, in the above inequality and is shown graphically again in FIG. 4 for different tensile strength values. As applies to the degree of rolling

the inequality can also be written as follows:

Für den praktischen Betrieb kann man also bei vorgegebener Endfestigkeit und je nach erreichbarer Abkühlgeschwindigkeit ohne weiteres die erforderliche Zwischendicke berechnen, wenn die Enddicke vorgegeben ist.For practical operation, you can easily calculate the required intermediate thickness for a given final strength and depending on the achievable cooling rate if the final thickness is specified.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Ungleichung für ϕ nur für Werte R_m ≥ 275 N/mm² gilt. Bei R_m = 275 N/mm² ergibt sich für ϕ der Wert ≥ 0, d.h. es wäre unabhängig von der Abkühlgeschwindigkeit keine weitere Abwalzung erforderlich.It should also be pointed out that the inequality for ϕ only applies to values R _m ≥ 275 N / mm ² . At R _m = 275 N / mm ² the value ≥ 0 results for ϕ, ie no further rolling would be necessary regardless of the cooling rate.

Bei Anwendung des Erfindungsgedankens wird es zwar hauptsächlich auf den Festigkeitsbereich oberhalb 275 N/mm² ankommen, aber auch für den darunterliegenden Bereich lassen sich für die Legierung Verfahrensbedingungen angeben, die zu einer vorgegebenen Endfestigkeit führen.When applying the inventive concept, the strength range above 275 N / mm ² will mainly matter, but also for the range below it, process conditions can be specified for the alloy which lead to a predetermined final strength.

Figur 2 zeigt den erforderlichen Abwalzgrad in Abhängigkeit von der geforderten Festigkeit für ein bei 520°C geglühtes Band, das an ruhender Luft mit ca. 2°K/s abgekühlt wurde. Ein derartiges Band hat eine Festigkeit von ca. 220 N/mm², die bei einem Abwalzgrad von 60 % bis auf etwa 290 N/mm² gesteigert werden kann.Figure 2 shows the required degree of rolling depending on the required strength for a strip annealed at 520 ° C, which was cooled in still air at about 2 ° K / s. Such a strip has a strength of approximately 220 N / mm ² , which can be increased to approximately 290 N / mm ² with a degree of rolling of 60%.

Figur 3 zeigt die erforderliche Abkühlgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer vorgegebenen Endfestigkeit für ein auf Enddicke gewalztes und dann bei 520°C geglühtes Band.FIG. 3 shows the cooling rate required as a function of a predetermined final strength for a strip rolled to its final thickness and then annealed at 520 ° C.

Ausgehend von der erfindungsgemäßen Legierung wird demnach ein Verfahren angegeben, mit dem Bänder für die Fertigung von Getränkedosen hergestellt werden können, die jede in diesem Anwendungsbereich geforderte Endfestigkeit aufweisen können. Das damit zur Verfügung gestellte Bandmaterial kann für die Herstellung von Dosendeckeln verwendet werden, für die eine Festigkeit von mindestens 350 N/mm² gefordert wird; es kann aber auch zur Herstellung der Dosenkörper durch Tief- und Abstreckziehen eingesetzt werden, weil es wegen des niedrigen Magnesiumgehaltes bei diesen Umformoperationen keine Schwierigkeiten bietet. Damit ist für die Herstellung von Getränkedosen ein Weg gefunden worden, der die Fertigung wesentlich vereinfacht, das Rezyklieren des Altmaterials wirtschaftlich interessanter macht und ganz erhebliche Einsparungen mit sich bringt.On the basis of the alloy according to the invention, a method is accordingly specified with which strips for the manufacture of beverage cans can be produced, which can have any final strength required in this area of application. The tape material made available can be used for the production of can lids used for which a strength of at least 350 N / mm ^{2 is} required; but it can also be used for the production of the can body by deep drawing and ironing, because it does not pose any difficulties due to the low magnesium content in these forming operations. This means that a way has been found for the manufacture of beverage cans that simplifies production considerably, makes recycling of the old material more economically interesting and brings considerable savings.

Bei der Herstellung von löt- und emaillierbarem Halbzeug oder Fertigteilen wird die abschließende Wärmebehandlung zweckmäßigerweise bei 450 bis 600°C durchgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die abschließende Wärmebehandlung bei emaillierten Halbzeugen oder Fertigteilen gleichzeitig mit dem Email-Einbrennvorgang erfolgt. Bei gelöteten Halbzeugen oder Fertigteilen wird die abschließende Wärmebehandlung vorteilhafterweise gleichzeitig mit dem Lötvorgang vorgenommen. Zur weiteren Steigerung der Zugfestigkeits- und 0,2-Streckgrenzwerte, können die Halbzeuge oder Fertigteile nach der abschließenden Wärmebehandlung einer forcierten Kühlung unterworfen werden. Ist die abschließende Wärmebehandlung bei einer Temperatur in der Nähe des oberen Grenzwertes vorgesehen, so muß der Magnesiumgehalt der Legierung auf 0,25 bis 0,50 % eingeschränkt werden.In the production of solderable and enamelable semi-finished or finished parts, the final heat treatment is expediently carried out at 450 to 600 ° C. It is particularly advantageous if the final heat treatment for enamelled semi-finished or finished parts is carried out simultaneously with the enamel baking process. In the case of soldered semi-finished products or finished parts, the final heat treatment is advantageously carried out simultaneously with the soldering process. To further increase the tensile strength and 0.2-stretch limit values, the semi-finished or finished parts can be subjected to forced cooling after the final heat treatment. If the final heat treatment is to be carried out at a temperature close to the upper limit, the magnesium content of the alloy must be limited to 0.25 to 0.50%.

Bei einem ähnlichen Verfahren (vergl. DE-PS 27 54 673) werden mit einer vergleichbaren Legierung, die jedoch maximal 0,2 % Mg enthalten kann, zwar die angestrebten Zugfestigkeitswerte von mindestens 150 N/mm², nicht aber die gefordertenO,2-Streckgrenzwerte von mindestens 80 N/mm² erreicht. Letztere liegen unabhängig von der angewandten Temperatur der abschließenden Wärmebehandlung bei 50 N/mm² oder weniger darüber. Sie sind für eine Reihe von Anwendungsfällen nicht ausreichend. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die 0,2-Streckgrenze noch erheblich verbessert werden kann, wenn der Mg-Gehalt auf 0,25 bis 0,65 % angehoben wird, ohne daß Nachteile hinsichtlich der Löt- und Emaillierbarkeit auftreten. Bei Mg-Gehalten von mehr als 0,2 % war nach bisheriger Auffassung die Emaillierbarkeit von Al-Mn-Legierungen nur nach einer aufwendigen Vorbehandlung gegeben. In der Literatur wird sogar gefordert, den Mg-Gehalt unter 0,01 bzw. 0,05_.% zu halten (vergl. Aluminium-Taschenbuch, 14. Auflage (1974) Seite 734, Abs. 4; Z. Aluminium, 47. Jahrgang (1971) Seite 688, Tafel 1).In a similar process (cf. DE-PS 27 54 673), the desired tensile strength values of at least 150 N / mm ² are achieved with a comparable alloy, but which may contain a maximum of 0.2% Mg, but not the required 0.2 Yield strengths of at least 80 N / mm ² reached. The latter are 50 N / mm ² regardless of the temperature used for the final heat treatment or less about it. They are not sufficient for a number of use cases. Surprisingly, it has been found that the 0.2 yield strength can still be improved considerably if the Mg content is increased to 0.25 to 0.65% without disadvantages in terms of solderability and enamelling. With Mg contents of more than 0.2%, the enameability of Al-Mn alloys was only possible after extensive pretreatment. In the literature it is even required to keep the Mg content below 0.01 or 0.05 _% (cf.Aluminum paperback, 14th edition (1974) page 734, paragraph 4; Z.Aluminum, 47. Vintage (1971) page 688, plate 1).

Es wurden Proben mit der Zusammensetzung nach Tabelle 1 untersucht. Dabei entsprechen die Proben 1 und 2 der DE-PS 27 54 673, während die übrigen einen steigenden Mg-Gehalt im Rahmen des beanspruchten Bereichs aufweisen. Die nach einer 30 minütigen Glühung bei einer üblichen Emaillier-Einbrenntemperatur von 560°C erreichten Festigkeitswerte, sind aus Tabelle 2 ersichtlich. Es wurden Zugfestigkeitswerte von über 200 N/mm²und 0,2-Streckgrenzwerte von 85 bis 98 N/mm² bei gleichbleibenden Dehnungswerten von rund 20 % erreicht. Alle Proben haben den Email-Hafttest gemäß Merkblatt DEZ F 17 des deutschen Email-Zentrums nach 96 Stunden in einer Antimontrichloridlösung einwandfrei überstanden. Diese Ergebnisse widerlegen die verbreitete Auffassung, daß ein Magnesiumzusatz bei Al-Mn-Legierungen, die emailliert werden sollen, zu vermeiden ist. (Z. Aluminium, 47. Jahrgang (1971), Seite 688, rechte Spalte, Abs. 3) In Figur 5 ist für eine Legierung mit 1,55 Mn, 1,53 % Si, 0,39 % Mg, 0,61 % Fe, 0,09 % Zr, Rest Aluminium und Verunreinigungen der Anstieg der Zugfestigkeits- und 0,2-Streckgrenzwerte in Abhängigkeit von der Temperatur der abschließenden Wärmebehandlung dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß oberhalb von 450⁰C eine bemerkenswerte Steigerung beider Werte auftritt. Ohne Magnesiumzusatz in der beanspruchten Menge ist keine Steigerung der 0,2-Streckgrenzwerte zu erreichen und die Zugfestigkeitswerte gehen nicht wesentlich über 160 N/mm² hinaus. (vergl. DE-AS 27 54 673, Diagramm I) Demgegenüber läßt sich für den Zustand "weich" die 0,2-Streckgrenze erfindungsgemäß auf über 80 N/mm² anheben und die Zugfestigkeit auf über 200 N/mm² steigern.Samples with the composition according to Table 1 were examined. Samples 1 and 2 correspond to DE-PS 27 54 673, while the others have an increasing Mg content within the range claimed. The strength values achieved after 30 minutes of annealing at a conventional enamel baking temperature of 560 ° C are shown in Table 2. Tensile strength values of over 200 N / mm ² and 0.2 yield strength values of 85 to 98 N / mm ^{2 were achieved} with constant elongation values of around 20%. All samples passed the enamel adhesion test in accordance with DEZ F 17 of the German enamel center after 96 hours in an antimony trichloride solution. These results contradict the popular belief that the addition of magnesium to Al-Mn alloys to be enamelled should be avoided. (Z. Aluminum, 47th year (1971), page 688, right column, paragraph 3) In FIG. 5, for an alloy with 1.55 Mn, 1.53% Si, 0.39% Mg, 0.61% Fe, 0.09% Zr, balance aluminum and impurities, the increase in tensile strength and 0.2 is -Stretch limit values are shown depending on the temperature of the final heat treatment. It can be clearly seen that a remarkable increase in both values occurs above 450 ^° C. Without the addition of magnesium in the claimed amount, the 0.2 yield strength values cannot be increased and the tensile strength values do not significantly exceed 160 N / mm ² . (cf. DE-AS 27 54 673, diagram I) In contrast, the 0.2 yield strength can be raised according to the invention to over 80 N / mm ² and the tensile strength increased to over 200 N / mm ² for the "soft" state.

Beim Hartlöten mit Flußmitteln gilt in Al-Mn-Legierungen Magnesium als benetzungsschädlich. Es kann davon ausgegangen werden, daß dieser Nachteil ebenso wenig auftritt, wie eine Beeinträchtigung der Emailhaftung, wenn die Legierungsbestandteile entsprechend der Erfindung aufeinander abgestimmt werden. Da beim Hartlöten üblicherweise aber höhere Temperaturen als beim Emaillieren angewendet werden, ist noch zu beachten, daß die Solidus-Temperatur mit steigendem Mg-Gehalt herabgesetzt wird.When brazing with flux, magnesium is considered to be harmful to wetting in Al-Mn alloys. It can be assumed that this disadvantage arises just as little as an impairment of the enamel adhesion if the alloy components are matched to one another in accordance with the invention. However, since higher temperatures are usually used for brazing than for enamelling, it should also be noted that the solidus temperature is reduced with increasing Mg content.

Dieser Zusammenhang ist aus Figur 6 ersichtlich. Für derartige Anwendungsfälle ist daher die Obergrenze des Mg-Gehaltes in Abhängigkeit von der Temperatur des Lötvorgangs herabzusetzen. Im allgemeinen genügt es, den Mg-Gehalt auf 0,5 % zu begrenzen, um bei einer Hartlöttemperatur bis 600⁰C ein Anschmelzen zu vermeiden.

This relationship can be seen in FIG. 6. For such applications, the upper limit of the Mg content must therefore be reduced depending on the temperature of the soldering process. In general, it is sufficient to restrict the Mg content of 0.5% in order to avoid incipient melting at a brazing temperature to 600 ⁰ C.

Claims

1. Wrought aluminum alloy characterized by 1.15 to 2.0% manganese, more than 1.0 to 2.0% silicon, 0.25 to 0.65% magnesium, 0.2 to 1.0% iron, at most 0.3% copper, at most 0.2% zinc, at most 0.1% zirconium, at most 0.1% titanium, the rest aluminum, including a total of at most 0.2% other impurities.

2. Wrought aluminum alloy according to claim 1, characterized by a silicon content of 1.2 to 1.8 /.

3. Wrought aluminum alloy according to claim 1, characterized by a silicon content of 1.38 to 1.57%.

4. Wrought aluminum alloy according to one of claims 1 to 3 with the proviso that the silicon content is 0.85 to 2.0% and that the alloy contents are coordinated with one another as follows: 0.3 (2Mg + Fe + Mn + 1) ≤ Si

Mn ≥ 1.5 Fe

Mn + Fe ≥ 1.5

Mn + Si ≥ 2.3.

5. Wrought aluminum alloy according to claim 4 with the proviso that the silicon content corresponds to the ranges of claims 1 to 3.

6. Wrought aluminum alloy according to one of claims 1 to 5, characterized by 0.1 to 0.3%, preferably 0.15 to 0.25% copper.

7. Semi-finished products consisting of an alloy according to any one of claims 1 to 6.

8. Rolling strips consisting of an alloy according to one of claims 1 to 6.

9. Semi-finished or finished parts consisting of an alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that they have a tensile strength of at least 350 N / mm ² and an elongation of at least 6% in the work-hardened state.

10. Semi-finished or finished parts consisting of an alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that they have a tensile strength of at least 150 N / mm ² and a yield strength of at least 80 N / mm ² in the fully recrystallized state.

11. Semi-finished or finished parts consisting of an alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that they have a tensile strength of at least 350 N / mm ² and an elongation of at least 6% in the work-hardened state and that they have a in the fully recrystallized state Have tensile strength of at least 150 N / mm ² and a yield strength of at least 80 N / mm ² .

12. A method for producing rolled strips from an alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that a casting block is hot and / or cold rolled down to an intermediate thickness D _z , that the intermediate strip is then recrystallized at 450 to 580 ° C and that the intermediate strip is finally cooled at a minimum speed V (° K / s) and rolled to a final thickness D _e with a minimum rolling degree ab (%).

13. The method according to claim 12, characterized in that, depending on the required ultimate strength R _m ( _{N /} mm ² ), the following condition must be met:

14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that at a required final strength in the range 220 to 275 N / mm ^2, the intermediate strip is annealed at 450 to 580 ° C, cooled in still air and with a final rolling degree f = f (R) according to Diagram in Figure 2 is cold rolled to final thickness.

15. The method according to claim 12 or 13, characterized in that at a required final strength in the range 220 to 275 N / mm ² in the usual manner directly rolled to final thickness, then the strip is annealed at 450 to 580 ° C and recrystallized at a speed V = f (R _m ) is cooled to below 250 ° C. according to the diagram in FIG. 3.

16. The method according to claim 12 or 13, characterized in that it is assumed that a cast strip cooled with at least 10 ° K / s and that hot and / or cold is rolled directly to the final thickness without recrystallization annealing.

17. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that an intermediate thickness D _z of 1 to 4 mm is rolled.

18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized in that is rolled to a final thickness D _e of 0.20 to 0.50 mm.

19. Use of the alloy according to one of claims 1 to 6, or according to one of claims 11 to 17 rolled strips for finished parts, in particular cans, but also for can bodies and can lids.

20. A process for the production of solderable and enamelable semi-finished products or finished parts made of an alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that the semi-finished products or finished parts are finally subjected to a recrystallizing heat treatment of at least 3 minutes at 450 to 600 ° C.

21. The method according to claim 20, characterized in that the final heat treatment is carried out simultaneously with the enamel burn-in process or with the soldering process.