EP3303646A1 - Tole pour carrosserie automobile a résistance mécanique élevée - Google Patents

Tole pour carrosserie automobile a résistance mécanique élevée

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EP3303646A1
EP3303646A1 EP16735908.2A EP16735908A EP3303646A1 EP 3303646 A1 EP3303646 A1 EP 3303646A1 EP 16735908 A EP16735908 A EP 16735908A EP 3303646 A1 EP3303646 A1 EP 3303646A1
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EP
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sheet according
sheet
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EP16735908.2A
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EP3303646B1 (fr
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Estelle MULLER
Mary-Anne Kulas
Olivier Rebuffet
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Constellium Neuf Brisach SAS
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Constellium Neuf Brisach SAS
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
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    • C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions

Definitions

  • the invention relates to the field of Al-Si-Mg alloy sheets, more particularly alloy type AA6xxx according to the designation "Aluminum Association", added with hardening elements and for the manufacture by stamping lining parts, of structure or reinforcement of the white box of motor vehicles.
  • the static mechanical tensile properties in other words the ultimate tensile strength Rm, the conventional yield stress at 0.2% elongation Rp0.2, and the elongation at break A% are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1.
  • Aluminum alloys are increasingly used in the construction of motor vehicles because their use reduces the weight of vehicles and thus reduce fuel consumption and greenhouse gas emissions.
  • the aluminum alloy sheets are used in particular for the production of many pieces of the "white box” among which we distinguish: the parts body skin (or exterior body panels) such as the front fenders, roof or roof, bonnet, boot or door skin; lining parts such as door, wing, tailgate or hood liners; and finally the structural parts, such as the longitudinal members, the aprons, the load floors and the front, middle and rear feet.
  • an alloy comprising 0.6-1.15% Si; 0.6-1% Cu; 0.8-1.2% Mg; 0.55-0.86% Zn; less than 0.1% Mn, 0.2-0.3% Cr and about 0.2% Fe, used in the T6 state, combines good resistance to intergranular corrosion, as well as a Rpo, 2 of 380 MPa.
  • an application published in 2003, WO03006697 relates to an alloy of the AA6xxx series with 0.2 to 0.45% Cu.
  • the object of the invention is to propose an AA6013 type alloy with a reduced Cu level, targeting 355 MPa of Rm at the T6 state and good resistance to intergranular corrosion.
  • the claimed composition is as follows: 0.8-1.3% Si, 0.2-0.45% Cu, 0.5-1.1% Mn, 0.45-1.0% Mg.
  • US5888320 discloses a method of manufacturing an aluminum product, comprising: (A) providing an aluminum alloy consisting essentially of about 0.6 to 1.4 by weight. % silicon, no more than about 0.5. % iron, not more than about 0.6 by weight. % copper, about 0.6 to 1.4 by weight. % of magnesium, about 0.4 to 1.4 by weight. % zinc, at least one member selected from the group consisting of about 0.2 to 0.8 by weight. % manganese and 0.05 to 0.3.
  • % chromium the rest mainly aluminum, secondary elements and impurities; (B) homogenization, (C) heat distortion (D) dissolution and (E) quenching; wherein the product has a ductility loss of at least 5% less than a comparable treated alloy comprising about 0.88 wt% Cu, 0.05 wt%, 0.75 wt% Si, 0 wt. 17 wt.% Fe, 0.42 wt.% Mn, 0.95 wt.% Mg, 0.08 wt.% Ti, and ⁇ 0.01 wt.% Cr.
  • the patent application JPH05112840 describes a car body sheet of composition, in% by weight, 0.4 to 1.5% Mg, 0.24 to 1.5% Si, 0.12 to 1.5 % Cu, 0.1 to 1.0% Zn, 0.005 to 0.15% Ti and at most 0.25% Fe, wherein Si and Mg satisfy the Si ratio at most 0.6 Mg (%), and containing at least one of 0.08 to 0.30% Mn, 0.05 to 0.20% Cr, 0.05 to 0.20% Zr, 0 , 04 to 0.10% V and from 0.0002 to 0.05% of B and the remainder of Al with unavoidable impurities. Note finally that in all the above examples, the achievement of high mechanical characteristics (Rp 0 , 2 , Rm) is achieved by using alloys containing at least 0.5% copper.
  • the object of the present invention is to provide aluminum alloy sheets for lining, reinforcement or automotive body structure having a resistance mechanical operation, after shaping and baking paints, also, or even higher, than the sheets of the prior art, while having a good resistance to corrosion, particularly intergranular or filiform, a formability by stamping at temperature satisfactory ambient and good behavior in various assembly processes such as spot welding, laser welding, gluing, clinching or riveting.
  • the subject of the invention is a sheet for a stamped part of a lining, a reinforcement or an automobile bodywork structure, also called a blank body, made of aluminum alloy of the AA6xxx series, having a low Cu content, added with hardening elements. of which in particular Zn, V and Ti, typically of thickness between 1 and 5 mm, and of composition (% by weight):
  • Fe ⁇ 0.30 and preferably: 0.15 - 0.25
  • Cu 0.10 - 0.30 and preferably: 0.10 - 0.20
  • Mg 0.70-0.90 and preferably 0.70-0.80
  • Mn ⁇ 0.30 and preferably: 0.10 - 0.20
  • Zn 0.9 - 1.60, preferably 1.10 - 1.60 and preferably: 1.20 - 1.50
  • V 0.02 - 0.30, preferably 0.05 - 0.30 and preferably: 0.10 - 0.20 Ti: 0.05 - 0.20 and preferably: 0.08 - 0, 15
  • homogenization at a temperature of 550 to 570 ° C. with a hold between 2 and 12 hours, preferably between 4 and 6 hours, followed by rapid cooling to ambient temperature, typically pulsed air or the water, reheating at a temperature of between 450 and 550 ° C. with a hold of between 30 minutes and 3 hours, preferably substantially 2 hours,
  • the homogenization and reheating steps above are replaced by a single reheating step at a temperature between 550 and 570 ° C with a maintenance between 2 and 12 h, preferably between 4 and 6 h, followed by hot rolling as above.
  • the sheet obtained by the above process has, after optional maturation at room temperature of between 72 h and 6 months, a 2% controlled tensile pre-formation to simulate the shaping, and the baking treatment. Paints typically for 20 min at 185 ° C, a yield strength Rpo, 2 of at least 300 MPa.
  • the sheet obtained by the aforementioned method, in metallurgical state T6 according to the European standard EN 515 is typically after a complementary heat treatment at 205 ° C for 2 h or equivalent, a yield strength Rpo, 2 of at least 350 MPa.
  • the sheet obtained by the aforementioned method has a good resistance to corrosion, especially intergranular and filiform.
  • Figure 1 shows the device for "three-point folding test" consisting of two rollers R, a punch B radius r to proceed to the folding of the sheet T thickness t.
  • FIG. 2 shows the sheet T after the "three-point folding" test with the internal angle ⁇ and the external angle, the measured result of the test: again called ⁇ %.
  • Figure 3 specifies the dimensions in mm of the tools used to determine the value of the parameter known to those skilled in the art under the name of LDH (Limit Dome Height) characteristic of the drawability of the material.
  • the invention is based on the finding made by the applicant that a narrow composition range within the composition of an alloy of the AA6xxx family registered at the "Aluminum Association", associated with a combined addition of Zn, V and Ti, made it possible to obtain all of the desired properties, namely high mechanical strength, after shaping and baking of the paints, related in particular to the addition of zinc but combined surprisingly and unexpectedly, due to the fact that priori of the simultaneous presence of V and Ti, to a corrosion resistance, intergranular and filiform, very satisfactory and formability in stamping at satisfactory ambient temperature.
  • Si The mechanical properties of aluminum alloys increase steadily with the silicon content. Silicon is, along with magnesium, the second alloying element of aluminum-magnesium-silicon systems (family AA6xxx) to form Mg 2 Si or MgsSie intermetallic compounds that contribute to the structural hardening of these alloys.
  • the presence of silicon, at a content of between 0.85% and 1.20%, combined with the presence of magnesium at a content of between 0.70% and 0.90% makes it possible to obtain the Si / Mg ratio. required to achieve the desired mechanical properties while ensuring good corrosion resistance and stamping forming at satisfactory ambient temperature.
  • the most advantageous range is 0.90 to 1.10%.
  • Mg The level of mechanical characteristics of the alloys of the AA6xxx family is proportional to the magnesium content. Combined with silicon to form Mg 2 Si or MgsSie intermetallic compounds, magnesium contributes to the increase of mechanical properties. A minimum content of 0.70% is necessary to obtain the required level of mechanical characteristics and to form sufficient hardening precipitates. In addition, the solvus temperature, corresponding to the dissolution temperature, of these alloys is very dependent on the magnesium content. Beyond 0.90%>, the solvus temperature becomes too high thus posing problems of industrial solution.
  • the range of the most advantageous content is 0.70 to 0.80%.
  • Fe It is always present as impurity in "primary aluminum", since it comes, like silicon, ore, bauxite, whose alumina is extracted. A minimum content of 0.05%, and better still 0.15%, appreciably decreases the solubility of manganese in solid solution, which makes it possible to obtain a sensitivity to the rate of positive deformation, delays the rupture during the deformation after necking, and thus improves ductility and formability. Iron is also necessary for the formation of a high density of intermetallic particles guaranteeing good "hardenability" during shaping. In these grades iron also makes it possible to control the size of the grains. Above a content of 0.30%, too many intermetallic particles are created with a detrimental effect on ductility and corrosion resistance.
  • the most preferred range is 0.15 to 0.25%.
  • Mn its content is limited to 0.30%. An addition of manganese above 0.05% can increase the mechanical characteristics by the effect of solid solution, but beyond 0.3%, it would very strongly decrease the sensitivity to the rate of deformation and thus the ductility.
  • An advantageous range is from 0.10 to 0.20%.
  • Cu In alloys of the AA6000 family, copper is an effective hardener by participating in hardening precipitation. At a minimum content of 0.10%, its presence makes it possible to obtain higher mechanical characteristics. Above 0.30% copper has a negative influence on the corrosion resistance.
  • the most favorable range of content is 0.10 to 0.20%.
  • Zn the effect of Zn addition in AA6xxx on mechanical properties and corrosion resistance is not fully understood.
  • a minimum content of 0.9% is necessary to obtain the required level of mechanical characteristics, by hardening by solid solution.
  • Preferably the minimum content of Zn is 1.10%.
  • the addition of Zn in aluminum alloys of the AA6xxx family modifies the temperature of the solidus. The more Zn is added, the lower the solidus temperature, thus reducing the difference between solvus and solidus temperature and making the industrialization of such an alloy difficult. Beyond 1.60%, this difference becomes too critical. The best value range is 1.20 to 1.50%.
  • V and Ti a minimum content of 0.02% vanadium and 0.05% titanium is necessary to obtain a solid solution hardening leading to the required mechanical characteristics and, combined with the addition of Zn, each of these elements also have a favorable effect on the ductility in service and the resistance to corrosion.
  • the minimum vanadium content is 0.05%.
  • a maximum content of 0.20% for Ti and 0.30% for V is required in order not to form primary phases during vertical casting, which have a detrimental effect on all the properties claimed. The most advantageous range of content is 0.10 to 0.20% for V and 0.08 to 0.15 for Ti.
  • the method of manufacturing the sheets according to the invention typically comprises the casting of a plate, possibly the scalping of this plate, followed by:
  • the hot rolling of the plate in a strip of thickness between 3 and 10 mm the cold rolling to the final thickness typically between 1 and 5 mm, the dissolution of the strip laminated to a temperature above the solvus temperature of the alloy, while avoiding the burn, ie between 550 and 570 ° C for 5 s to 5 min and preferably 30 s to 5 min, quenching at a speed of more at least 50 ° C / s and better still at least 100 ° C / s, and finally the prerevenu, or reversion, by winding at a temperature of at least 60 ° C followed by cooling in the open air of the obtained coil.
  • the sheets according to the invention have a satisfactory ability to draw at room temperature.
  • they have, in use, after shaping, assembly and baking paints, high mechanical properties, good resistance to corrosion, in particular intergranular corrosion and filiform corrosion. Examples Preamble
  • Table 1 summarizes the nominal chemical compositions (% by weight) of the alloys used in the tests.
  • the foundry plates of these different alloys were obtained by vertical semi-continuous casting.
  • the homogenization step is followed by a heating step consisting of a rise in temperature at a speed of 60 ° C./h up to 530 ° C. with a maximum temperature retention of 2 hours, followed by rolling. hot.
  • the plates of cases 3 and 5 were reheated consisting of a rise at respectively 565 ° C and 550 ° C with minimum maintenance of 2 hours at these temperatures, directly followed by hot rolling.
  • the plates of cases 4 and 9, made of AA6016 and AA5182 type alloys, have undergone standard homogenizations for these types of alloys.
  • the next hot rolling step takes place on a reversible rolling mill followed according to the case of a hot tandem rolling mill with 4 stands up to a thickness of between 3 and 10 mm.
  • the hot rolling output thicknesses of the tested cases are given in Table 2.
  • This hot rolling step is followed by a cold rolling step which makes it possible to obtain sheets having thicknesses of between 1.7 and 2.5 mm.
  • the cold rolling output thicknesses of the tested cases are given in Table 2.
  • the rolling steps are followed by a solution heat treatment step and quenching.
  • the dissolution is done at a temperature above the solvus temperature of the alloy, while avoiding burning.
  • the dissolved sheet is then quenched at a minimum speed of 50 ° C / s.
  • this step is carried out in a passing furnace by raising the temperature of the metal to 570 ° C in less than about one minute directly followed by quenching.
  • alloy AA6016 type the cold rolling was also followed by a heat treatment at the end of the range and consists of a solution and quenching carried out in a furnace to pass by raising the temperature of the metal until at 540 ° C in about 30 seconds and quenching at a minimum speed of 50 ° C / sec.
  • the recrystallization annealing took place in a pass-through furnace and consisted in bringing the metal to a temperature of 365 ° C. in approximately 30 seconds and then cooling it.
  • the quenching is followed by a pre-tempered heat treatment, intended to improve the curing performance during the baking of the paints.
  • this step is performed by winding at a temperature of at least 60 ° C followed by cooling in the open air.
  • the winding temperatures are described in Table 2.
  • yield strengths of alloy sheets 1, 2 and 3, according to the invention are greater than 300 MPa, as claimed, which is not the case for other alloys.
  • yield strengths of alloy sheets 1, 2 and 3, according to the invention are greater than 350 MPa, as claimed, which is not the case for other alloys.
  • the ductility in service can be estimated by a "three-point bend test" according to the NF EN ISO 7438 standard and the VDA 238-100 procedure.
  • the rollers have a diameter of 30 mm and the distance between the axes of the rollers is equal to 30 + 2t mm, where t is the initial thickness of the sheet tested T.
  • the punch is brought into contact with the sheet with a pre-force of 30 Newtons. Once the contact is established, the displacement of the punch is indexed to zero. The test then consists in moving the punch so as to perform the "three-point folding" of the sheet.
  • the test stops when a micro-cracking of the sheet leads to a force drop on the punch of at least 30 Newtons, or when the punch has moved 14.2 mm, which corresponds to the stroke maximum allowed.
  • the sheet sample is thus folded as illustrated in FIG. 2.
  • the ductility in service is then evaluated by measuring the bending angle a, referred to here as 10%, in degrees. The higher the angle at 10 %, the better the crimping or folding ability of the sheet.
  • angle at 10 % of the sheet according to the invention is greater than 60 °.
  • the LDH parameter is widely used for the evaluation of the drawability of sheets with a thickness of 0.5 to 3.0 mm. It has been the subject of numerous publications, in particular that of R. Thompson, "The LDH test to evaluate sheet Metal Formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group, "SAE Conference, Detroit, 1993, SAE Paper No. 930815. This is a trial of stamping a blank blocked at the periphery by a ring. The blanking pressure is controlled to prevent slippage in the rod. The blank, dimensions 120 x 160 mm, is biased in a mode close to the plane strain. The punch used is hemispherical.
  • Figure 3 shows the dimensions of the tools used to perform this test.
  • the lubrication between the punch and the plate is ensured by graphited grease (Shell HDM2 grease).
  • the speed of descent of the punch is 50 mm / min.
  • the value called LDH is the value of the displacement of the punch at break, the limit depth of the stamping. It actually corresponds to the average of three tests, giving a 95% confidence interval on the 0.2 mm measurement.
  • Table 6 shows the values of the LDH parameter obtained on test pieces of 120 ⁇ 160 mm cut from the above-mentioned sheets with a thickness of 2.5 mm and for which the dimension of 160 mm was positioned parallel to the rolling direction.
  • the intergranular corrosion test according to ISO 11846 consists of immersing the test pieces for 24 h in a solution of sodium chloride (30 g / l) and hydrochloric acid (10 ml / l) at a temperature of 30 ° C ( obtained by means of holding in a drying oven), after stripping with hot soda (5% by mass) and with nitric acid (70% by mass) at room temperature.
  • the samples have a dimension of 40 mm (rolling direction) x 30 mm x thickness.
  • the type and depth of corrosion caused is determined by a micrographic sectional examination of the metal. The maximum depth of corrosion is measured.
  • the maximum depth of attack appears significantly lower for the alloy according to the invention, reflecting a better resistance to intergranular corrosion.

Abstract

L'invention a pour objet une tôle pour pièce emboutie de doublure ou structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de composition (% en poids): Si: 0,85 -1,20 Fe : <0,30 Cu : 0,10 -0,30 Mg : 0,70 -0,90 Mn : < 0,30 Zn : 0,9-1,60 V : 0,02 - 0,30 Ti : 0,05 -0,20 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, présentant après mise en solution, trempe,pré-revenu ou réversion, maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, pré-déformation en traction contrôlée de 2 % et traitement de cuisson des peintures de 20 min à 185°C, une limite d'élasticité Rp0,2 d'au moins 300 MPa. Les tôles selon l'invention permettent de réduire l'épaisseur des pièces, tout en satisfaisant à toutes les autres propriétés requises.

Description

TOLE POUR CARROSSERIE AUTOMOBILE A RESISTANCE
MECANIQUE ELEVEE
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des tôles en alliage Al-Si-Mg, plus particulièrement en alliage de type AA6xxx selon la désignation de Γ « Aluminum Association », additionnées d'éléments durcissants et destinées à la fabrication par emboutissage de pièces de doublure, de structure ou de renfort de la caisse en blanc des véhicules automobiles.
Etat de la technique
En préambule, tous les alliages d'aluminium dont il est question dans ce qui suit sont désignés, sauf indication contraire, selon les désignations définies par l'« Aluminum Association » dans les « Registration Record Séries » qu'elle publie régulièrement. Toutes les indications concernant la composition chimique des alliages sont exprimées comme un pourcentage en poids basé sur le poids total de l'alliage.
Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2 % d'allongement Rp0,2, et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1.
Les alliages d'aluminium sont utilisés de manière croissante dans la construction des véhicules automobiles car leur utilisation permet de réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer la consommation de carburant et les rejets de gaz à effets de serre. Les tôles en alliage d'aluminium sont utilisées notamment pour la fabrication de nombreuses pièces de la « caisse en blanc » parmi lesquelles on distingue : les pièces de peau de carrosserie (ou panneaux extérieurs de carrosserie) comme les ailes avant, le toit ou pavillon, les peaux de capot, de coffre ou de porte ; les pièces de doublure comme par exemple les doublures de porte, d'aile, de hayon ou de capot ; et enfin les pièces de structure, comme par exemple les longerons, les tabliers, les planchers de charges et les pieds avant, milieu et arrière.
Si de nombreuses pièces de peau et de doublure sont déjà réalisées en tôles d'alliages d'aluminium, la transposition de l'acier à l'aluminium pour des pièces de renfort ou de structure, présentant des caractéristiques plus élevées, s'avère plus délicate du fait dans un premier temps de la moins bonne formabilité des alliages d'aluminium par rapport aux aciers et du fait dans un deuxième temps des caractéristiques mécaniques en générales moins élevées que celles des aciers utilisés pour ce type de pièces.
En effet, pour des applications de type renfort ou structure, un ensemble de propriétés, parfois antagonistes est requis telles que :
une formabilité élevée à l'état de livraison, état T4, en particulier pour les opérations d'emboutissage,
une limite d'élasticité contrôlée à l'état de livraison de la tôle pour maîtriser le retour élastique lors de la mise en forme,
une résistance mécanique élevée après cataphorèse et cuisson des peintures pour obtenir une bonne résistance mécanique en service tout en minimisant le poids de la pièce,
une bonne capacité à l'absorption d'énergie en cas de choc pour application à des pièces de structure de caisse,
un bon comportement dans les divers procédés d'assemblage utilisés en carrosserie automobile tels que le soudage par points, le soudage laser, le collage, le clinchage ou le rivetage,
une bonne résistance à la corrosion, notamment la corrosion intergranulaire, la corrosion sous contrainte et la corrosion filiforme de la pièce finie,
une compatibilité avec les exigences du recyclage des déchets de fabrication ou des véhicules recyclés,
un coût acceptable pour une production en grande série.
Il existe cependant d'ores et déjà des véhicules automobiles de grande série disposant d'une caisse en blanc constituée majoritairement d'alliages aluminium. Par exemple le modèle Ford F-150 version 2014 est constitué de l'alliage de structure AA61 11. Cet alliage a été développé par le groupe « Alcan » dans les années 1980-1990. Deux références décrivent ces travaux de développement :
P. E. Fortin et al, "An optimized Al alloy for Auto body sheet applications", SAE technical conférence, March 1984 décrit la composition suivante :
M. J. Bull et al, "Al sheet alloys for structural and skin applications", 25th ISATA symposium, Paper 920669, June 1992:
La propriété principale reste une forte résistance mécanique, même si elle est initialement prévue pour résister à l'indentation pour des applications du type peaux : « A yield-strength of 280MPa is achieved after 2% pre-strain and 30 min at 177°C ».
D'autre part, d'autres alliages de la famille AA6xxx à hautes caractéristiques mécaniques ont été développés pour des applications aéronautiques ou automobiles.
Ainsi, l'alliage du type AA6056, dont le développement date des années 1980 chez « Pechiney » a fait l'objet de nombreux travaux et de nombreuses publications, soit pour optimiser les caractéristiques mécaniques, soit pour améliorer la tenue à la corrosion intergranulaire. Nous retiendrons l'application automobile de ce type d'alliage, qui a fait l'objet d'une demande de brevet (WO2004113579A1). Les alliages du type AA6013 ont également fait l'objet de nombreux travaux.
Par exemple, chez « Alcoa », dans la demande US2002039664 publiée en 2002, un alliage comprenant 0,6-1.15 % Si; 0,6-1 % Cu; 0,8-1,2 % Mg; 0,55-0,86 % Zn; moins de 0,1 % Mn, 0,2-0,3 % Cr et environ 0,2 % Fe, utilisé à l'état T6, combine une bonne résistance à la corrosion intergranulaire, ainsi qu'un Rpo,2 de 380 MPa. Chez « Aleris », une demande publiée en 2003, WO03006697, a pour objet un alliage de la série AA6xxx avec 0,2 à 0,45 % de Cu. L'objet de l'invention est de proposer un alliage du type AA6013 avec un niveau de Cu réduit, ciblant 355 MPa de Rm à l'état T6 et une bonne résistance à la corrosion intergranulaire. La composition revendiquée est la suivante : 0,8-1,3 % Si, 0,2-0,45 % Cu, 0,5-1,1 % Mn, 0,45-1,0 % Mg.
Le brevet US5888320 décrit un procédé de fabrication d'un produit en aluminium, comprenant: (A) la fourniture d'un alliage à base d'aluminium constitué essentiellement d'environ 0,6 à 1,4 en poids. % de silicium, pas plus d'environ 0,5. % de fer, pas plus d'environ 0,6 en poids. % de cuivre, environ 0,6 à 1,4 en poids. % de magnésium, environ 0,4 à 1,4 en poids. % de zinc, au moins un élément choisi dans le groupe constitué d'environ de 0,2 à 0,8 en poids. % de manganèse et de 0,05 à 0,3. % de chrome, le reste essentiellement en aluminium, des éléments secondaires et d'impuretés; (B) l'homogénéisation, (C) la déformation à chaud (D) la mise en solution et (E) la trempe; dans laquelle le produit a une perte de ductilité d'au moins 5% de moins qu'un alliage traité comparable comprenant environ 0,88% en poids de Cu, 0,05% Zn, 0,75% en poids de Si, 0,17% en poids de Fe, 0,42% en poids de Mn, 0,95% en poids de Mg, 0,08 % en poids Ti et <0,01% en poids de Cr.
La demande de brevet JPH05112840 décrit une tôle de carrosserie d'automobile de composition, en % en poids, 0,4 à 1,5% de Mg, 0,24 à 1,5% de Si, 0,12 à 1,5% de Cu, 0,1 à 1 ,0% de Zn, de 0,005 à 0,15% de Ti et au plus 0,25% de Fe, dans lequel Si et Mg satisfont à la relation de Si au plus 0,6 Mg (%), et contenant au moins un élément parmi de 0,08 à 0,30% de Mn, de 0,05 à 0,20% de Cr, de 0,05 à 0,20% de Zr, de 0,04 à 0,10% V et de 0,0002 à 0,05% de B et le reste d'Al avec des impuretés inévitables. Notons enfin que dans tous les exemple précités, l'obtention des caractéristiques mécaniques (Rp0,2, Rm) élevées est atteinte en ayant recours à des alliages contenant au moins 0,5 % de cuivre.
Problème posé
Le but de la présente invention est de fournir des tôles en alliage d'aluminium pour doublure, renfort ou structure de carrosserie automobile présentant une résistance mécanique en service, après mise en forme et cuisson des peintures, aussi, voire plus élevée, que les tôles de l'art antérieur, tout en présentant une bonne résistance à la corrosion, en particulier intergranulaire ou filiforme, une formabilité par emboutissage à température ambiante satisfaisante et un bon comportement dans les divers procédés d'assemblage tels que le soudage par points, le soudage laser, le collage, le clinchage ou le rivetage.
Objet de l'invention
L'invention a pour objet une tôle pour pièce emboutie de doublure, de renfort ou de structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de la série AA6xxx, présentant une teneur en Cu faible, additionné d'éléments durcissant dont notamment Zn, V et Ti, typiquement d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, et de composition (% en poids) :
Si : 0,85 - 1,20 et de préférence : 0,90 - 1,10
Fe : < 0,30 et de préférence : 0,15 - 0,25
Cu : 0,10 - 0,30 et de préférence : 0,10 - 0,20
Mg : 0,70 - 0,90 et de préférence : 0,70 - 0,80
Mn : < 0,30 et de préférence : 0,10 - 0,20
Zn : 0,9 - 1,60, de préférence 1,10 - 1,60 et de manière préférée : 1,20 - 1,50
V : 0,02 - 0,30, de préférence 0,05 - 0,30 et de manière préférée : 0,10 - 0,20 Ti : 0,05 - 0,20 et de préférence : 0,08 - 0,15
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium,
Elle a également pour objet un procédé de fabrication desdites tôles telles que ci- dessus, comportant les étapes suivantes :
- la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage éventuel,
- l'homogénéisation à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide jusqu'à l'ambiante, typiquement à l'air puisé ou à l'eau, - le réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h,
- le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm,
- le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale typiquement comprise entre 1 et 5 mm,
- la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 5 s à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et mieux d'au moins 100°C/s,
- le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.
Selon une autre variante, les étapes d'homogénéisation et de réchauffage ci-dessus sont remplacées par une seule étape de réchauffage à une température comprise entre 550 et 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivie du laminage à chaud comme ci-dessus.
Selon un mode avantageux, la tôle obtenue par le procédé ci-dessus présente, après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une prédéformation en traction contrôlée de 2 % pour simuler la mise en forme, et traitement de cuisson des peintures typiquement pendant 20 min à 185°C, une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 300 MPa. Tout aussi avantageusement, la tôle obtenue par le procédé précité présente, à l'état métallurgique T6 selon la norme européenne EN 515, soit typiquement après un traitement thermique complémentaire à 205°C pendant 2 h ou équivalent, une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 350 MPa. Tout aussi avantageusement, la tôle obtenue par le procédé précité présente une bonne résistance à la corrosion, notamment intergranulaire et filiforme. Enfin, une telle tôle en une épaisseur de 2 mm, obtenue par le procédé précité, après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une prédéformation en traction contrôlée de 10 %, et traitement de cuisson des peintures, typiquement pendant 20 min à 185°C, présente un « angle de pliage trois points » αιο%, mesuré selon la norme NF EN ISO 7438 et la procédure VDA 238-100, d'au moins 60°.
Description des figures
La figure 1 représente le dispositif pour « test de pliage trois points » constitué de deux rouleaux R, d'un poinçon B de rayon r pour procéder au pliage de la tôle T d'épaisseur t.
La figure 2 représente la tôle T après test de « pliage trois points » avec l'angle interne β et l'angle externe, résultat mesuré du test : a encore appelé αιο%.
La figure 3 précise les dimensions en mm des outils utilisés pour déterminer la valeur du paramètre connu de l'homme du métier sous le nom de LDH (Limit Dome Height) caractéristique de l'aptitude à l'emboutissage du matériau.
Description de l'invention
L'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse qu'un domaine de composition étroit à l'intérieur de la composition d'un alliage de la famille AA6xxx enregistrée à P « Aluminum Association », associé à une addition combinée de Zn, V et Ti, permettait d'obtenir l'ensemble des propriétés recherchées, à savoir résistance mécanique en service élevée, après mise en forme et cuisson des peintures, liée notamment à l'addition de zinc mais combinée de façon surprenante et inattendue, du fait a priori de la présence simultanée de V et Ti, à une résistance à la corrosion, intergranulaire et filiforme, très satisfaisante et une formabilité en emboutissage à température ambiante satisfaisante.
Les plages de concentration imposées aux éléments constitutifs de ce type d'alliage s'expliquent de ce fait par les raisons suivantes :
Si : Les caractéristiques mécaniques des alliages d'aluminium augmentent régulièrement avec la teneur en silicium. Le silicium est, avec le magnésium, le second élément d'alliage des systèmes aluminium-magnésium-silicium (famille AA6xxx) pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou MgsSie qui contribuent au durcissement structural de ces alliages. La présence de silicium, à une teneur comprise entre 0,85 % et 1,20 %, combinée à la présence de magnésium, à une teneur comprise entre 0,70% et 0,90% permet d'obtenir le ratio Si/Mg requis pour atteindre les propriétés mécaniques recherchées tout en garantissant une bonne résistance à la corrosion et une mise en forme en emboutissage à température ambiante satisfaisante.
La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,90 à 1,10 %>.
Mg : Le niveau de caractéristiques mécaniques des alliages de la famille des AA6xxx est proportionnel à la teneur en magnésium. Combiné au silicium pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou MgsSie, le magnésium contribue à l'accroissement des propriétés mécaniques. Une teneur minimum de 0,70 %> est nécessaire pour obtenir le niveau de caractéristiques mécaniques requis et former suffisamment de précipités durcissants. En outre, la température de solvus, correspondant à la température de mise en solution, de ces alliages est très dépendante de la teneur en magnésium. Au-delà de 0,90 %>, la température de solvus devient trop élevée posant ainsi des problèmes de mise en solution industrielle.
La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,70 à 0,80 %>.
Fe : Il est toujours présent comme impureté dans « l'aluminium primaire », puisqu'il provient, comme le silicium, du minerai, la bauxite, dont l'alumine est extraite. Une teneur minimum de 0,05 %, et mieux 0,15 %, diminue sensiblement la solubilité du manganèse en solution solide, ce qui permet d'obtenir une sensibilité à la vitesse de déformation positive, retarde la rupture lors de la déformation après striction, et donc améliore la ductilité et la formabilité. Le fer est également nécessaire à la formation d'une forte densité de particules intermétalliques garantissant une bonne « écrouissabilité » au cours de la mise en forme. Dans ces teneurs le fer permet également de contrôler la taille des grains. Au-delà d'une teneur de 0,30 %, trop de particules intermétalliques sont créées avec un effet néfaste sur la ductilité et la résistance à la corrosion.
La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,15 à 0,25 %.
Mn : sa teneur est limitée à 0,30 %. Une addition de manganèse au-delà de 0,05 % peut accroître les caractéristiques mécaniques par effet de solution solide, mais au-delà de 0,3 %, elle ferait très fortement décroître la sensibilité à la vitesse de déformation et donc la ductilité.
Une fourchette avantageuse est de 0,10 à 0,20 %. Cu : Dans les alliages de la famille des AA6000, le cuivre est un élément durcissant efficace en participant à la précipitation durcissante. A une teneur minimum de 0,10 %, sa présence permet d'obtenir des caractéristiques mécaniques plus élevées. Au-delà de 0,30 % le cuivre a une influence négative sur la résistance à la corrosion.
La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,10 à 0,20 %.
Zn : l'effet de l'ajout de Zn dans les AA6xxx sur les propriétés mécaniques et sur la résistance à la corrosion n'est pas complètement compris. Une teneur minimum de 0,9 % est nécessaire pour obtenir le niveau de caractéristiques mécaniques requis, par durcissement par solution solide. De préférence la teneur minimum en Zn est 1 ,10 %. Par ailleurs, l'ajout de Zn dans les alliages d'aluminium de la famille des AA6xxx modifie la température du solidus. Plus on ajoute de Zn, plus la température de solidus diminue, réduisant ainsi la différence entre température de solvus et de solidus et rendant difficile l'industrialisation d'un tel alliage. Au-delà de 1,60 %, cette différence devient trop critique. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 1,20 à 1,50 %. V et Ti : une teneur minimum de 0,02 % de vanadium et de 0,05 % de titane est nécessaire pour obtenir un durcissement par solution solide conduisant au niveau de caractéristiques mécaniques requis et, combiné à l'ajout de Zn, chacun de ces éléments a de plus un effet favorable sur la ductilité en service et la résistance à la corrosion. De préférence la teneur minimum en vanadium est 0,05 %. Par contre, une teneur maximum de 0,20 % pour Ti et 0,30 % pour V est requise pour ne pas former des phases primaires lors de la coulée verticale, qui ont un effet néfaste sur l'ensemble des propriétés revendiquées. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,10 à 0,20 % pour V et 0,08 à 0,15 pour Ti.
Le procédé de fabrication des tôles selon l'invention comporte typiquement la coulée d'une plaque, éventuellement le scalpage de cette plaque, suivi de :
soit son homogénéisation à une vitesse d'au moins 30°C/h jusqu'à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide à l'air puisé ou à l'eau jusqu'à l'ambiante, puis du réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h,
soit directement le réchauffage à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h.
Intervient ensuite le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm, le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale typiquement comprise entre 1 et 5 mm, la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 5 s à 5 min et de préférence 30 s à 5 mn, la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et mieux d'au moins 100°C/s, et enfin le prérevenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.
Ainsi, les tôles selon l'invention présentent une aptitude satisfaisante à l'emboutissage à température ambiante. Tout aussi avantageusement, elles présentent, en service, après mise en forme, assemblage et cuisson des peintures, des propriétés mécaniques élevées, une bonne tenue à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire et à la corrosion filiforme. Exemples Préambule
Le Tableau 1 récapitule les compositions chimiques nominales (% en poids) des alliages utilisés lors des essais.
Les plaques de fonderie de ces différents alliages ont été obtenues par coulée semi- continue verticale.
Après scalpage, ces différentes plaques ont subi un traitement thermique d'homogénéisation et/ou de réchauffage dont les températures sont données dans le Tableau 2. Les plaques des cas 1, 6, 7, 8 et 10 ont subi un traitement d'homogénéisation à 570°C consistant en une montée en température à une vitesse de 30°C/h jusqu'à 570°C, un maintien de l'ordre de 5 heures à 570°C puis un refroidissement contrôlé à l'air puisé jusqu'à température ambiante. Cette étape d'homogénéisation est suivie d'une étape de réchauffage consistant en une montée en température à une vitesse de 70°C/h jusqu'à 480°C avec un temps de maintien de l'ordre de 40 minutes, directement suivi du laminage à chaud. Les plaques du cas 2 ont subi un traitement d'homogénéisation à 562°C consistant en une montée en température à une vitesse de 30°C/h jusqu'à 562°C, un maintien de l'ordre de 5 heures à 562°C puis un refroidissement contrôlé jusqu'à température ambiante. L'étape d'homogénéisation est suivie d'une étape de réchauffage consistant en une montée en température à une vitesse de 60°C/h jusqu'à 530°C avec maintien en température d'un maximum de 2 heures, suivi du laminage à chaud. Les plaques des cas 3 et 5 ont subi un réchauffage consistant en une montée à respectivement 565°C et 550°C avec maintien minimum de 2 heures à ces températures, directement suivi du laminage à chaud. Les plaques des cas 4 et 9, constituées d'alliages du type AA6016 et AA5182, ont subi des homogénéisations classiques pour ces types d'alliages.
L'étape suivante de laminage à chaud a lieu sur un laminoir réversible suivi selon les cas d'un laminoir tandem à chaud à 4 cages jusqu'à une épaisseur comprise entre 3 et 10 mm. Les épaisseurs de sortie de laminage à chaud des cas testés sont données dans le Tableau 2. Cette étape de laminage à chaud est suivie d'une étape de laminage à froid qui permet d'obtenir des tôles d'épaisseurs comprises entre 1,7 et 2,5 mm. Les épaisseurs de sortie de laminage à froid des cas testés sont données dans le Tableau 2.
Les étapes de laminage sont suivies d'une étape de traitement thermique de mise en solution et trempe. La mise en solution se fait à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure. La tôle mise en solution est ensuite trempée à une vitesse minimum de 50°C/s. Pour tous les cas, exceptés les cas 4 et 9, cette étape se fait en four à passage par élévation de la température du métal jusqu'à 570°C en moins d'une minute environ directement suivie par une trempe. Pour le cas 4, en alliage du type AA6016, le laminage à froid a également été suivi d'un traitement thermique en fin de gamme et consiste en une mise en solution et trempe réalisées en four à passage par élévation de la température du métal jusqu'à 540°C en 30 secondes environ et trempe à une vitesse minimum de 50°C/s. Pour le cas 9, en alliage du type AA5182, le recuit de recristallisation a eu lieu en four à passage et consistait à amener le métal jusqu'à une température de 365°C en 30 secondes environ puis à le refroidir.
La trempe est suivie d'un traitement thermique de pré-revenu, destiné à améliorer les performances du durcissement lors de la cuisson des peintures. Pour tous les cas testés, excepté le cas 9, cette étape est réalisée par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi du refroidissement à l'air libre. Les températures de bobinage sont décrites dans le Tableau 2.
Composition Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti V
Invention 1 0,92 0,19 0,16 0,18 0,72 1,47 0,08 0,15
Invention 2 0,94 0,20 0,17 0,17 0,72 1,52 0,11 0,15
Invention 3 0,95 0,20 0,16 0,18 0,74 1,20 0,10 0,14
Alliage 4 1,05 0,25 0,09 0,17 0,37 0,02 0,02 0,00
Alliage 5 1,08 0,25 0,18 0,18 0,57 0,01 0,02 0,00 Alliage 6 0,81 0,15 0,16 0,17 0,79 0,01 0,02 0,00
Alliage 7 0,63 0,19 0,16 0,17 0,97 1,46 0,09 0,15
Alliage 8 0,93 0,20 0,16 0,18 0,78 0,05 0,03 0,01
Alliage 9 < 0,20 < 0,35 0,07 0,33 4,65 0,01 0,02 0,00
Alliage 10 0,79 0,29 0,80 0,003 0,71 0,49 0,05 0,01
Tableau 1
Tableau 2
Essais de traction
Les essais de traction à température ambiante ont été réalisés selon la norme NF EN ISO 6892-1 avec des éprouvettes non proportionnelles, de géométrie largement utilisée pour les tôles, et correspondant au type d'éprouvette 2 du tableau B. l de l'annexe B de ladite norme. Ces éprouvettes possèdent notamment une largeur de 20 mm et une longueur calibrée de 120 mm. Les résultats de ces essais de traction en termes de limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, Rpo,2, et mesurée sur les tôles telles que fabriquées selon les conditions décrites au paragraphe précédent, soit après trempe, pré-revenu, maturation à température ambiante pendant un temps minimum de 72 h, puis écrouissage de 2 % en traction contrôlée pour simuler la mise en forme, et maintien pendant 20 min. à 185°C pour simuler la cuisson des peintures, sont donnés dans le Tableau 3 ci-après.
Tableau 3
On y relève clairement que les limites d'élasticité des tôles en alliage 1, 2 et 3, selon l'invention, sont supérieures à 300 MPa, comme revendiqué, ce qui n'est pas le cas pour les autres alliages.
Les résultats de ces essais de traction, toujours en termes de limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, Rpo,2, mais mesurée sur les tôles telles que fabriquées selon les conditions décrites au paragraphe précédent, à l'état T6, soit après trempe, prérevenu, maturation à température ambiante pendant un temps minimum de 72 h, et revenu pour parvenir à l'état T6 au pic de durcissement, soit 2 h à 205°C, sont donnés dans le Tableau 4 ci-après.
Rpo,2 [MPa] Alliage 3 249
Alliage 4 310
Alliage 5 336
Alliage 6 347
Alliage 7 343
Alliage 9 344
Invention 1 355
Invention 2 357
Invention 3 354
Tableau 4
On y relève clairement que les limites d'élasticité des tôles en alliage 1, 2 et 3, selon l'invention, sont supérieures à 350 MPa, comme revendiqué, ce qui n'est pas le cas pour les autres alliages.
Evaluation de la ductilité en service
La ductilité en service peut être estimée par un « test de pliage trois points » suivant la norme NF EN ISO 7438 et la procédure VDA 238-100.
Le dispositif de pliage est tel que présenté en figure 1. On effectue tout d'abord sur une tôle à l'état T4, soit après trempe, pré-revenu et maturation à température ambiante pendant 72 h, une pré-déformation en traction contrôlée de 10 % selon la direction perpendiculaire à la direction de laminage, puis un maintien pendant 20 min. à 185°C pour simuler la cuisson des peintures, et on effectue le « pliage trois points » proprement dit en utilisant un poinçon B de rayon r = 0,4 mm, la tôle étant supportée par deux rouleaux R, l'axe de pliage étant perpendiculaire à la direction de pré-traction. Les rouleaux ont un diamètre de 30 mm et la distance entre les axes des rouleaux est égale à 30 + 2t mm, t étant l'épaisseur initiale de la tôle testée T.
Au début de l'essai le poinçon est mis en contact avec la tôle avec une pré-force de 30 Newtons. Une fois le contact établi, le déplacement du poinçon est indexé à zéro. Le test consiste alors à déplacer le poinçon de manière à effectuer le « pliage trois points » de la tôle.
Le test s'arrête lorsqu'une micro fissuration de la tôle conduit à une chute de force sur le poinçon d'au moins 30 Newtons, ou bien lorsque le poinçon s'est déplacé de 14,2 mm, ce qui correspond à la course maximale autorisée.
A la fin du test, l'échantillon de tôle se retrouve donc plié comme illustré en figure 2. La ductilité en service s'évalue alors par la mesure de l'angle de pliage a, appelé ici a io%, en degrés. Plus l'angle a10% est élevé, meilleure est l'aptitude au sertissage ou au pliage de la tôle.
Les résultats de ces essais de pliage sur les tôles telles que fabriquées selon les conditions décrites au paragraphe « Préambule » sont donnés dans le Tableau 5 ci- après.
Tableau 5
On y relève clairement que l'angle a10% de la tôle selon l'invention est supérieur à 60°.
Mesure du LDH (Limit Dome Height)
Ces mesures de LDH (Limit Dome Height) ont été réalisées afin de caractériser la performance en emboutissage à l'état T4 des différentes tôles de cet exemple.
Le paramètre LDH est largement utilisé pour l'évaluation de l'aptitude à l'emboutissage des tôles d'épaisseur de 0,5 à 3,0 mm. Il a fait l'objet de nombreuses publications, notamment celle de R. Thompson, « The LDH test to evaluate sheet métal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group », SAE conférence, Détroit, 1993, SAE Paper n°930815. Il s'agit d'un essai d'emboutissage d'un flan bloqué en périphérie par un jonc. La pression de serre-flan est contrôlée pour éviter un glissement dans le jonc. Le flan, de dimensions 120 x 160 mm, est sollicité dans un mode proche de la déformation plane. Le poinçon utilisé est hémisphérique.
La figure 3 précise les dimensions des outils utilisés pour réaliser ce test. La lubrification entre le poinçon et la tôle est assurée par de la graisse graphitée (graisse Shell HDM2). La vitesse de descente du poinçon est de 50 mm/min. La valeur dite LDH est la valeur du déplacement du poinçon à rupture, soit la profondeur limite de l'emboutissage. Elle correspond en fait à la moyenne de trois essais, donnant un intervalle de confiance à 95 % sur la mesure de 0,2 mm.
Le tableau 6 ci-après indique les valeurs du paramètre LDH obtenues sur des éprouvettes de 120 x 160 mm découpées dans les tôles précitées d'épaisseur 2,5 mm et pour lesquelles la dimension de 160 mm était positionnée parallèlement à la direction de laminage.
Tableau 6 Ces résultats mettent en évidence le fait que la tôle selon l'invention possède une valeur de LDH similaire à la valeur de LDH obtenue pour une tôle en alliage du type AA5182 (alliage 8), alliage de référence lorsqu'il s'agit de panneaux de carrosserie pour emboutissages sévères. Evaluation de la résistance à la corrosion
L'essai de corrosion intergranulaire selon la norme ISO 11846 consiste à immerger les éprouvettes pendant 24 h dans une solution de chlorure de sodium (30g/l) et d'acide chlorhydrique (10 ml/1) à une température de 30°C (obtenue au moyen d'un maintien en étuve sèche), après un décapage à la soude à chaud (5 % massique) et à l'acide nitrique (70 % massique) à température ambiante.
Les échantillons ont une dimension de 40 mm (sens de laminage) x 30 mm x épaisseur.
Le type et la profondeur de la corrosion occasionnée sont déterminés par un examen en coupe micrographique du métal. On mesure la profondeur de corrosion maximale.
Les résultats sont récapitulés au tableau 7 ci-après.
Tableau 7
La profondeur d'attaque maximale apparaît nettement plus faible pour l'alliage selon l'invention, traduisant une meilleure résistance à la corrosion inter granulaire.

Claims

Revendications
1. Tôle pour pièce emboutie de doublure, de renfort ou de structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de la série
AA6xxx, de composition (% en poids) :
Si : 0,85 - 1,20 Fe : < 0,30 Cu : 0,10 - 0,30 Mg : 0,70 - 0,90 Mn : < 0,30
Zn : 0,9 - 1,60 V : 0,02 - 0,30 Ti : 0,05 - 0,20
autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium,
2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 0,90 et 1,10 %.
3. Tôle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en Cu est comprise entre 0,10 et 0,20 %.
4. Tôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0,70 et 0,80 %.
5. Tôle selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la teneur en Zn est comprise entre 1,10 et 1,60 % et de préférence entre 1,20 et 1,50 %.
6. Tôle selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la teneur en V est comprise entre 0,05 et 0,30 % et de préférence entre 0,10 et 0,20 %.
7. Tôle selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Ti est comprise entre 0,08 et 0,15 %.
8. Tôle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la teneur en Mn est comprise entre 0,10 et 0,20 %.
9. Tôle selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la teneur en Fe est comprise entre 0,15 et 0,25 %.
10. Procédé de fabrication d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes :
- la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage éventuel,
- l'homogénéisation de cette plaque à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide,
- le réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h,
- le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm,
- le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale,
- la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 5 s à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et préférentiellement plus de 100°C/s,
- le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.
11. Procédé de fabrication d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes :
- la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage éventuel,
- le réchauffage de cette plaque à une température comprise entre 550 et 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h,
- le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm,
- le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale,
- la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 5 s à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et préférentiellement plus de 100°C/s,
- le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.
12. Tôle obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée 2%, et traitement de cuisson des peintures, typiquement 20 min à 185°C, elle présente une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 300 MPa.
13. Tôle obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'à l'état métallurgique T6 selon la norme européenne EN 515 elle présente une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 350 MPa.
14. Tôle d'une épaisseur de 2 mm, obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée de 10 %, et traitement de cuisson des peintures, typiquement 20 min à 185°C, elle présente un « angle de pliage trois points » αιο% mesuré selon la norme NF EN ISO 7438, et la procédure VDA 238-100, d'au moins 60°.
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