EP1484420B1 - Utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium à bonne résistance à la corrosion - Google Patents

Utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium à bonne résistance à la corrosion Download PDF

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EP1484420B1
EP1484420B1 EP04356087A EP04356087A EP1484420B1 EP 1484420 B1 EP1484420 B1 EP 1484420B1 EP 04356087 A EP04356087 A EP 04356087A EP 04356087 A EP04356087 A EP 04356087A EP 1484420 B1 EP1484420 B1 EP 1484420B1
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rolled
corrosion resistance
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aluminium alloy
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Gilbert Gutmann
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Alcan Rhenalu SAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to the use of laminated or spun aluminum alloy products of the 4000 series having both good mechanical strength and good resistance to corrosion.
  • Aluminum alloys containing silicon as the main alloying element are widely used for the manufacture of molded parts. On the other hand, they are rarely used in the form of rolled or spun products. Uses in the form of rods or profiles are related to the good resistance to wear and temperature of high silicon alloys, and mainly concern the manufacture of mechanical parts such as connecting rods, transmission shafts, bearings and engine and compressor components.
  • the alloy of the document JP-A-9-256095 is used for the manufacture of automotive components.
  • the document JP-A-2000-303134 discloses an alloy consisting of, in weight percent: 1.5-5% Si, 0.2-1% Mg, 0.05-1% Mn, 0.2-1.2% Fe, 0.1-1, 5% Zn, 0.1-2.0% Cu, 0.01-0.1% Cr, 0.005-0.1% Ti, remains Al with the inevitable impurities.
  • the alloy of the document JP-A-2000-303134 is used for the manufacture of engine components or machine parts.
  • the invention which is defined in claim 1 relates to the use of a rolled product or spun aluminum alloy composition (% by weight): If: 1.2 - 2.2 Fe ⁇ 1.5 Cu: 0.2 - 0.8 Mn: 0.6 - 1.5 Mg ⁇ 0.20 Zn ⁇ 0.5
  • Ti ⁇ 0.10 remains inevitable aluminum and impurities, for the manufacture of parts having both good mechanical strength and good resistance to corrosion, exposed to the atmosphere without protection, that is to say for panels insulation or components for building and signaling.
  • the Si content is between 1.4 and 2%, the copper content between 0.3 and 0.5%, the manganese content between 0.9 and 1.2%, the lower iron content. 0.7% and the magnesium content less than 0.15%.
  • the products according to the invention are distinguished from 4015 alloy products by a higher copper content and a lower magnesium content.
  • a controlled copper content of between 0.2 and 0.8%, and preferably between 0.3 and 0.5%, leads to an improvement in corrosion resistance, be it pitting corrosion or filiform corrosion.
  • This corrosion resistance is also favored by a low magnesium content of less than 0.20%, and preferably of 0.15%.
  • the decrease in mechanical strength resulting from the reduction of the magnesium content is more than offset by the increase in the copper content, so that the mechanical strength is higher than for similar products in 4015.
  • the products according to the invention have, in the naked state, a resistance to corrosion, measured by the puncture depth in the Sea Water Acetic Acid Test (SWAAT) according to the ASTM G85 standard, which is much better than that of the alloy 4015. They can therefore be used in industrial environments, for example to insulation panels for cables or pipes in workshops, signage and the building.
  • SWAAT Sea Water Acetic Acid Test
  • Sheet samples were prepared whose thickness (in mm) and chemical composition (in% by weight) are shown in Table 1: Table 1 Alloy e (mm) Yes Fe Cu mn mg AT 1.0 1.61 0.30 0.38 1.05 0.15 B 1.45 1.61 0.30 0.38 1.05 0.15 VS 1.0 1.60 0.58 0.15 1.09 0.28 D 1.45 1.55 0.50 0.17 1.06 0.28 E 1.45 1.59 0.59 0.13 1.16 0.33
  • the alloys A and B are according to the invention, the alloys C to E are alloys 4015.
  • the manufacturing range is conventional, and comprises a casting of plates, a hot rolling, a cold rolling, and a final work hardening. the state H12.
  • the breaking strength R m (in MPa) the conventional yield strength at 0.2% R 0.2 (in MPa) and the elongation A 50 (in%) were measured. according to standard NF EN 10002-1 relating to tensile tests on metallic materials. The results are shown in Table 2: Table 2 Sample rm R 0.2 A 50 AT 176 168 3.2 VS 160 155 4.8
  • alloy sheet A according to the invention has a better mechanical strength than the sheet of the same thickness of alloy C. which contains less copper but more magnesium.
  • the depths of the pits were measured on the sheets using the SWAAT test, taking into account 5 stitches per sample, and averaging, for 3 samples of the same sheet, maximum depths and mean depths (in ⁇ m). The results are shown in Table 3 / Table 3 Alloy Maximum depth Average depth AT 230 196 B 250 189 VS 660 464 D 700 535 E 730 502

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Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne l'utilisation de produits laminés ou filés en alliage d'aluminium de la série 4000 présentant à la fois une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à la corrosion.
    • Etat de la technique
  • Les alliages d'aluminium contenant du silicium comme principal élément d'alliage, correspondant à la série 4000 de la nomenclature de l'Aluminum Association, sont largement utilisés pour la fabrication de pièces moulées. Ils sont par contre plus rarement utilisés sous forme de produits laminés ou filés. Les utilisations sous forme de barres filées ou de profilés sont liées à la bonne tenue à l'usure et à la température des alliages à teneur élevée en silicium, et concernent surtout la fabrication de pièces mécaniques telles que bielles, arbres de transmission, paliers et composants de moteurs et de compresseurs.
  • Les utilisations sous forme de tôles et bandes concernent essentiellement les articles culinaires émaillés en raison de leur bonne tenue à température élevée, et la couverture des bandes plaquées destinées à la fabrication d'échangeurs thermiques brasés, ces alliages présentant une température de fusion plus basse que les autres alliages et une bonne mouillabilité.
  • D'autres utilisations ont été parfois proposées dans la littérature, comme par exemple la demande de brevet JP 63-216939 de Kobe Steel qui décrit des bandes plaquées pour la fabrication d'échangeurs thermiques plaqués, dont l'alliage d'âme a pour composition (% en poids) :
    Si : 0,5 -1,5 Fe < 0,3 Mn : 0,5 -1,2 Cu : 0,1 - 0,8 Cr ou Zr : 0,05 - 0,35
    Enfin, l'alliage 4015 a été enregistré à l'Aluminum Association en 1989 avec la composition suivante :
    Si : 1,4 - 2,2 Fe < 0,7 Cu < 0,2 Mn: 0,4-1,2 Mg: 0,1 - 0,5 Zn < 0,2
  • Le document JP-A-9-256095 divulgue un alliage consistant en, en pourcentage pondéral: 0,8-3,5% Si, >0,6-1,4% Mn, 0,1-1,0% Fe, 0,1-0,5% Cu, et si besoin un ou deux éléments du groupe <=0,6% Mg et <=0,2% Zn, reste Al avec les impuretés inévitables. L'alliage du document JP-A-9-256095 est utilisé pour la fabrication de composants automobiles.
  • Le document JP-A-2000-303134 divulgue un alliage consistant en, en pourcentage pondéral: 1,5-5% Si, 0,2-1% Mg, 0,05-1% Mn, 0,2-1,2% Fe, 0,1-1,5% Zn, 0,1-2,0% Cu, 0,01-0,1% Cr, 0,005-0,1% Ti, reste Al avec les impuretés inévitables. L'alliage du document JP-A-2000-303134 est utilisé pour la fabrication de composants de moteurs ou de pièces de machines.
    • Objet de l'invention
  • L'invention qui est définie à la revendication 1 a pour objet l'utilisation d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de composition (% en poids) :
    Si: 1,2 - 2,2 Fe < 1,5 Cu : 0,2 - 0,8 Mn : 0,6 -1,5 Mg < 0,20 Zn < 0,5
  • Ti < 0,10 reste aluminium et impuretés inévitables, pour la fabrication de pièces présentant à la fois une bonne résistance mécanique et une bonne résistance à la corrosion, exposées à l'atmosphère sans protection, c'est-à-dire pour des panneaux d'isolation ou des composants pour le bâtiment et la signalisation.
  • De préférence, la teneur en Si est comprise entre 1,4 et 2%, la teneur en cuivre entre 0,3 et 0,5%, la teneur en manganèse entre 0,9 et 1,2%, la teneur en fer inférieure à 0,7% et la teneur en magnésium inférieure à 0,15%.
    • Description de l'invention
  • Les produits selon l'invention se distinguent des produits en alliage 4015 par une teneur plus élevée en cuivre et une teneur plus réduite en magnésium. De manière inattendue, une teneur contrôlée en cuivre comprise entre 0,2 et 0,8%, et de préférence entre 0,3 et 0,5%, conduit à une amélioration de la résistance à la corrosion, qu'il s'agisse de la corrosion par piqûres ou de la corrosion filiforme.
  • Cette résistance à la corrosion est également favorisée par une teneur faible en magnésium, inférieure à 0,20%, et de préférence à 0,15%. La baisse de résistance mécanique résultant de la réduction de la teneur en magnésium est plus que compensée par l'augmentation de la teneur en cuivre, de sorte que la résistance mécanique est plus élevée que pour les produits similaires en 4015.
  • Les produits selon l'invention présentent à l'état nu une résistance à la corrosion, mesurée par la profondeur de piqûres au test SWAAT (Sea Water Acetic Acid Test) selon la norme ASTM G85, nettement meilleure que celle de l'alliage 4015. Ils peuvent donc être utilisés dans des environnements industriels, par exemple pour panneaux d'isolation de câbles ou de canalisations dans des ateliers, la signalisation et le bâtiment.
    • Exemple
  • On a préparé des échantillons de tôles dont l'épaisseur (en mm) et la composition chimique (en % en poids) sont indiquées au tableau 1 : Tableau 1
    Alliage e (mm) Si Fe Cu Mn Mg
    A 1,0 1,61 0,30 0,38 1,05 0,15
    B 1,45 1,61 0,30 0,38 1,05 0,15
    C 1,0 1,60 0,58 0,15 1,09 0,28
    D 1,45 1,55 0,50 0,17 1,06 0,28
    E 1,45 1,59 0,59 0,13 1,16 0,33
  • Les alliages A et B sont selon l'invention, les alliages C à E sont des alliages 4015. La gamme de fabrication est conventionnelle, et comporte une coulée de plaques, un laminage à chaud, un laminage à froid, et un écrouissage final à l'état H12. On a mesuré sur les échantillons A et C la résistance à la rupture Rm (en MPa), la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% R0,2 (en MPa) et l'allongement A50 (en %) selon la norme NF EN 10002-1 relative aux essais de traction sur matériaux métalliques. Les résultats sont consignés au tableau 2 : Tableau 2
    Echantillon Rm R0,2 A50
    A 176 168 3,2
    C 160 155 4,8
  • On constate que la tôle en alliage A selon l'invention présente une meilleure résistance mécanique que la tôle de même épaisseur en alliage C. qui contient moins de cuivre mais plus de magnésium.
  • On a mesuré sur les 5 tôles les profondeurs de piqûres au test SWAAT, en prenant en compte 5 piqûres par échantillon, et en faisant la moyenne, pour 3 échantillons de la même tôle, des profondeurs maximales et des profondeurs moyennes (en µm). Les résultats sont indiqués au tableau 3/ Tableau 3
    Alliage Profondeur maximale Profondeur moyenne
    A 230 196
    B 250 189
    C 660 464
    D 700 535
    E 730 502
  • On constate que la moyenne des profondeurs maximales et la moyenne des profondeurs moyennes des échantillons sont nettement plus faibles pour les alliages selon l'invention que pour les alliages 4015, ce qui est un résultat inattendu compte tenu de l'augmentation de la teneur en cuivre.

Claims (5)

  1. Utilisation, pour des panneaux d'isolation ou des composants pour le bâtiment et la signalisation, exposés à l'atmosphère sans protection, d'un produit laminé ou filé en alliage d'aluminium de composition (% en poids) :
    Si: 1,2 - 2,2 Fe < 1,5 Cu : 0,2 - 0,8 Mn : 0,6 -1,5 Mg < 0,20 Zn < 0,5 Ti < 0,10 reste aluminium et impuretés inévitables.
  2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en silicium de l'alliage est comprise entre 1,4 et 2%.
  3. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en cuivre de l'alliage est comprise entre 0,3 et 0,5%.
  4. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la teneur en manganèse de l'alliage est comprise entre 0,9 et 1,2%.
  5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la teneur en magnésium de l'alliage est inférieure à 0,15%.
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