EP3486343A1 - Aushärtbare aluminiumlegierung - Google Patents

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EP3486343A1
EP3486343A1 EP18174637.1A EP18174637A EP3486343A1 EP 3486343 A1 EP3486343 A1 EP 3486343A1 EP 18174637 A EP18174637 A EP 18174637A EP 3486343 A1 EP3486343 A1 EP 3486343A1
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EP
European Patent Office
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aluminum alloy
weight
aluminum
sheet
curing
Prior art date
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EP3486343B1 (de
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Mark Erlwein
Heinz Werner HÖPPEL
Felix Glöckel
Bodo Gerold
Stefan Pogatscher
Peter Uggowitzer
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Amag Rolling GmbH
Audi AG
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
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Amag Rolling GmbH
Audi AG
Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
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Publication date
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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
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a hardenable aluminum alloy, an aluminum sheet or strip of such an aluminum alloy, a molded part and a method for producing such a molded article and a use of a circuit board.
  • DE 112011 103667 T5 an aluminum alloy containing 1.5 to 4 wt% zinc (Zn), 0.3 to 1.5 wt% magnesium (Mg), and 0 to 0.5 wt% silicon (Si).
  • the aluminum alloys of DE112011103667T5 have a comparatively high precipitation pressure, for example on Mg 2 Si phases, which admittedly increases the strength but disadvantageously does not permit sheet metal forming with a low first yield strength R p0.2 of, for example, at most 160 MPa. Moldings with comparatively complex geometry - as required, for example, in vehicle parts, preferably body parts, in particular the outer skin - are so not be produced.
  • the object of the invention is therefore to provide an aluminum alloy which has not only a high plastic deformability during forming, but also a high heat curing reaction, in particular paint bake response (PBR).
  • PBR paint bake response
  • the aluminum alloy in the alloying elements magnesium (Mg) and silicon (Si) compared to zinc (Zn) can allow Mg 2 Si phases, which increase strength - whereby the aluminum alloy despite a comparatively low thermosetting temperature, for example baking temperature, in the state T6 a second yield strength R p0.2 can reach at least 250 MPa.
  • the aluminum alloy can therefore be distinguished by a comparatively high thermal hardening reaction, in particular paint bake response (PBR).
  • PBR paint bake response
  • these Mg 2 Si phases also have an increasing strength on an aluminum alloy in state T4 or state T4-FH - which, in particular, does not permit cold forming, in particular sheet metal forming, with a first yield strength R p0.2 of not more than 160 MPa.
  • the aluminum alloy adjusted according to the invention in the alloying elements Mg, Si and Zn as well as the trace elements Sn and / or Cd and / or In can fulfill not only the second yield strength R p0,2 , but also the first yield strength R p0,2 in the condition T4 or Condition T4-FH ensure - even at relatively low hot curing temperature.
  • this aluminum alloy according to the invention in the content limits can ensure a uniform elongation A g similar to an aluminum alloy of the type EN AW 6016, as a result of which excellent plastic deformability can be ensured.
  • the aluminum alloy according to the invention may therefore have a particularly good suitability for a rolled aluminum sheet or strip, which is suitable for a Method for producing a molded part of a vehicle, preferably body part, for example the outer skin, may be suitable.
  • the aluminum alloy may, due to its production, have unavoidable impurities, in each case not more than 0.05% by weight and not more than 0.15% by weight in total.
  • vehicle is understood to mean, for example, a land vehicle, watercraft and / or aircraft.
  • the state T4-FH is achieved by a stabilization annealing treatment by subjecting the aluminum alloy in the state T4 (solution annealing and quenching) to a heat treatment, in particular, a thermal shock. This heat treatment is preferably followed by T4 treatment (solution annealing and quenching). Examples of such a stabilization annealing treatment are described in the literature (cf. Friedrich Ostermann: Application technology aluminum, 3rd edition, release year 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, page 138 ) DE 112011 103667 T5 etc. known - which is often referred to as pre-storage treatment.
  • a first yield strength R p0.2 of at most 160 MPa and a second yield strength R p0.2 of at least 250 MPa of the aluminum alloy can be made reproducible if it has 2.5 to 3.4% by weight Zn. This is especially true when the aluminum alloy has from 2.7 to 3.3 wt% Zn. In addition, it is thus possible to improve the solubility of the trace elements Sn and / or Cd and / or In in the solid solution of the aluminum alloy.
  • High strength in the state T6 despite low bake temperature can be made possible when the aluminum alloy of 0.8 to 1.2 wt .-% Mg, in particular 0.85 to 1.15 wt .-% Mg, has.
  • the aluminum alloy has from 0.35 to 0.7% by weight of Si, in particular from 0.4 to 0.6% by weight of Si.
  • tin (Sn) and / or indium (In) and / or cadmium (Cd) in the aluminum alloy Proportion of over 40, in particular over 80, to less than 400, in particular less than 200, atomic ppm.
  • tin (Sn) and / or indium (In) and / or cadmium (Cd) in the aluminum alloy have a content of 100 atomic ppm.
  • the aluminum alloy has from 0.15 to 0.35% by weight of copper (Cu) and / or from 0.1 to 0.3% by weight of silver (Ag) and / or from 0.05 to 0.25% by weight % Iron (Fe) and / or from 0.05 to 0.12% by weight manganese (Mn) and / or from 0.05 to 0.15% by weight titanium (Ti) and / or from 0 , 02 to 0.2 wt .-% tin (Sn) and / or indium (In) and / or cadmium (Cd), is an adverse effect on the tuning of the aluminum alloy in the alloying elements Mg, Si and Zn and the trace elements Sn , Cd and / or in not to be feared.
  • Copper (Cu), iron (Fe) and / or silver (Ag) can further increase the strength of the aluminum alloy - in particular Fe can be distinguished in this respect.
  • Manganese (Mn) can to a certain extent bind Fe in the aluminum alloy and thus reduce negative effects of iron on the plastic deformability of the aluminum alloy.
  • Titanium (Ti) can contribute to grain refining and further increase plastic deformability and strength.
  • the strength of the aluminum alloy can be increased without adversely affecting the tuning of the aluminum alloy in the alloying elements Mg, Si and Zn and the trace elements Sn , Cd and / or in to fear.
  • the curable aluminum alloy according to the invention may be particularly suitable for an aluminum sheet or strip - for example, in order to produce a molded part of a vehicle, preferably a body part, for example the outer skin.
  • An aluminum sheet or strip with a thickness of 0.5 to 4 mm, in particular from 1 to 3 mm, may be particularly suitable for the production of a molded part of a vehicle.
  • a molded part in particular a vehicle part, preferably a body part, is produced from an aluminum sheet or strip according to the invention, this can be ensured after hot curing, for example a stoving cycle, preferably paint stoving cycle, maximum yield strength Rp0.2 and ductility.
  • a stoving cycle preferably paint stoving cycle, maximum yield strength Rp0.2 and ductility.
  • the temperature, in particular stoving temperature, during hot curing is preferably at most 165 degrees Celsius.
  • inventive advantages in high ductility for complex geometry and high yield strength R p0,2 of at least 250 MPa, for example after a baking cycle with low baking temperature may prove to be particularly advantageous when a board of the aluminum sheet or strip according to the invention, in particular cold , Forming, in particular sheet metal forming, and hot curing, in particular firing, preferably paint baking, to a molded part, in particular vehicle part, preferably body part, for example the outer skin, is used in a vehicle.
  • rolled semifinished products namely thin sheets of various aluminum alloys were produced - after a week of storage at room temperature
  • these thin sheets in the T4-FH state are shaped into a molded part, namely the body part of the outer skin, by cold sheet forming.
  • these moldings were subjected to cathodic dip painting (CDC) with a bake cycle at a bake temperature of 165 degrees Celsius.
  • Table 1 Overview of the investigated alloys in% by weight. alloys Zn mg Si sn Cu Mn Cr Ag Fe Ti 1 2 1 0.3 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.1 ⁇ 0.1 2 3 1 0.5 0.04 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.1 ⁇ 0.1 3 3 1 0.5 0.04 0.17 0.08 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 0.16 0.07 4 3 1 0.5 0.04 0.17 0.08 ⁇ 0.05 0.15 0.16 0.07
  • Mg magnesium
  • the first yield strength R p0.2 and the uniform elongation A g of the aluminum alloy in the T4-FH state were determined.
  • the second yield strength R p0.2 and also the uniform elongation A g of the aluminum alloy in the condition T6 were determined.
  • Table 2 Mechanical characteristics of the alloys investigated. alloys T4 FH T6 R p0.2 [MPa] A g [%] R p0.2 [MPa] A g [%] 1 120 20 210 17 2 150 19 245 15 3 150 19 250 15 4 160 18 265 14
  • the aluminum alloys 2, 3 and 4 according to the invention meet the required first yield strength R p0.2 of 150 MPa as below 160 MPa and the required second yield strength R p0.2 in the range of 250 MPA - even with a comparatively low stoving temperature of 165 degrees Celsius to reach the T6 condition.
  • the aluminum alloy 4 with silver in the state T6 has an increased yield strength R p0.2 with negligibly reduced uniform elongation A g .
  • the aluminum alloys 2, 3 and 4 according to the invention are distinguished by an alloy which is particularly adjusted in the alloying elements Mg, Si and Zn and the trace elements Sn, Cd and / or In.
  • the alloying elements can advantageously act on the heat-hardening of the aluminum alloy in order to ensure all required yield strengths R p0.2 in the state T4 or T4-FH and in T6 - the latter second yield strengths R p0.2 in the state T6 even when a low heat setting temperature is used , resulting in a high paint bake response (PBR).
  • all inventive aluminum alloys 2, 3 and 4 in state T4-FH show a high uniform elongation A g during forming, in particular cold sheet forming, which allows complex geometries on the molded part.
  • the uniform elongation A g of the aluminum alloys 2, 3 and 4 according to the invention in the T6 state is also high, which ensures high ductility on the molded part.
  • the aluminum alloys 2, 3 and 4 according to the invention also have a particularly good suitability for molded parts of the body.

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Abstract

Es wird eine aushärtbare Aluminiumlegierung, ein Aluminiumblech oder -band aus solch einer Aluminiumlegierung, ein Formteil und eine Verfahren zur Herstellung solch eines Formteils gezeigt. Um trotz niedriger Warmhärtetemperatur bei hoher Verformbarkeit die geforderten Streckgrenzen Rp0,2 ermöglichen zu können, wird eine aushärtbare Aluminiumlegierung vorgeschlagen, aufweisend von 2,5 bis 3,5 Gew.-% Zink (Zn), von 0,5 bis 1,5 Gew.-% Magnesium (Mg), von 0,2 bis 0,8 Gew.-% Silizium (Si), von 0,005 bis 0,2 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd), optional von 0 bis 0,35 Gew.-% Kupfer (Cu), von 0 bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag) von 0 bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe), von 0 bis 0,12 Gew.-% Mangan (Mn), von 0 bis 0,10 Gew.-% Titan (Ti), und als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Gehalt von Magnesium (Mg) und Silizium (Si) die Ordnungsrelation 0 , 4 Gew . − % Si − 0 , 15 < Gew . − % Mg < 0 , 7 Gew . − % Si − 0 , 2 erfüllt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine aushärtbare Aluminiumlegierung, ein Aluminiumblech oder -band aus solch einer Aluminiumlegierung, ein Formteil sowie ein Verfahren zur Herstellung solch eines Formteils und eine Verwendung einer Platine.
  • Um bei einem Aluminiumblech sowohl eine hohe Verformbarkeit beim Umformen, als auch eine Festigkeit nach einem Einbrennzyklus (beispielsweise bei einem KTL-Verfahren) unter vergleichsweise niedrigen Einbrenntemperaturen zu ermöglichen, schlägt die DE 112011 103667 T5 eine Aluminiumlegierung mit 1,5 bis 4 Gew.-% Zink (Zn), mit 0,3 bis 1,5 Gew.-% Magnesium (Mg) und mit 0 bis 0,5 Gew.-% Silizium (Si) vor. Die Aluminiumlegierungen der DE112011103667T5 weisen einen vergleichsweise hohen Ausscheidungsdruck beispielsweise an Mg2Si-Phasen auf, was zwar festigkeitssteigend wirkt, nachteilig jedoch ein Blechumformen mit einer niedrigen ersten Streckgrenze Rp0,2 von beispielsweise höchstens 160 MPa nicht zulässt. Formteile mit vergleichsweise komplexer Geometrie - wie dies beispielsweise bei Fahrzeugteilen, vorzugsweise Karosserieteilen, insbesondere der Außenhaut - gefordert ist, sind sohin nicht herstellbar.
  • Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, die nicht nur eine hohe plastische Verformbarkeit beim Umformen, sondern auch eine hohe Warmaushärtereaktion, insbesondere Lackeinbrennreaktion (Paint Bake Response bzw. PBR), aufweist.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die in den Legierungselementen Magnesium (Mg) und Silizium (Si) gegenüber Zink (Zn) ausgewogene Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 kann Mg2Si-Phasen zulassen, welche festigkeitssteigernd wirken - wodurch die Aluminiumlegierung trotz vergleichsweise niedriger Warmaushärtetemperatur, beispielsweise Einbrenntemperatur, im Zustand T6 eine zweite Streckgrenze Rp0,2 von mindestens 250 MPa erreichen kann. Die Aluminiumlegierung kann sich daher durch eine vergleichsweise hohe Warmaushärtereaktion, insbesondere Lackeinbrennreaktion (Paint Bake Response bzw. PBR), auszeichnen.
    Nachteilig wirken diese Mg2Si Phasen auch festigkeitserhöhend auf eine Aluminiumlegierung im Zustand T4 bzw. Zustand T4-FH - was, insbesondere kaltes, Umformen, insbesondere Blechumformen, mit einer ersten Streckgrenze Rp0,2 von maximal 160 MPa nicht zulässt.
    Dieser nachteilige Effekt kann jedoch zurückgedrängt werden, indem sowohl die Legierungsbestandteile Magnesium (Mg), Silizium (Si) und Zink (Zn) der Aluminiumlegierung sich in besondere Gehaltsgrenzen bewegen, als auch Magnesium (Mg) und Silizium (Si) eine Ordnungsrelation nach Anspruch 1 erfüllen. Dies sorgt nämlich für eine ausreichende, insbesondere auch überraschend hohe, Löslichkeit von leerstellenaktiven Legierungselementen, nämlich Zinn (Sn), Indium (In), Cadmium (Cd), etc., in der festen Lösung der Aluminiumlegierung. Sohin kann die erfindungsgemäß in den Legierungselementen Mg, Si und Zn sowie den Spurenelementen Sn und/oder Cd und/oder In eingestellte Aluminiumlegierung nicht nur die zweite Streckgrenze Rp0,2 erfüllen, sondern auch die erste Streckgrenze Rp0,2 im Zustand T4 oder Zustand T4-FH gewährleisten - dies selbst bei vergleichsweise niedriger Warmaushärtetemperatur.
    Zudem kann durch diese in den Gehaltsgrenzen erfindungsgemäße Aluminiumlegierung eine mit einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6016 ähnliche Gleichmaßdehnung Ag sicherstellen, wodurch eine ausgezeichneten plastische Verformbarkeit gewährleistet werden kann.
    Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann daher eine besonders gute Eignung für ein gewalztes Aluminiumblech oder -band aufweisen, welches sich für ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils eines Fahrzeugs, vorzugsweise Karosserieteils, beispielsweise der Außenhaut, eignen kann.
  • Im Allgemeinen wird erwähnt, dass die Aluminiumlegierung herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und gesamt höchstens 0,15 Gew.-% aufweisen kann.
    Weiter wird im Allgemeinen erwähnt, dass unter Fahrzeug beispielsweise ein Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug zu verstehen ist.
    Im Allgemeinen wird weiter erwähnt, dass der Zustand T4-FH durch eine Stabilisierungsglühbehandlung erreicht wird, indem die Aluminiumlegierung im Zustand T4 (Lösungsglühen und Abschrecken) einer Wärmebehandlung, insbesondere einem Wärmestoß, unterworfen wird. Diese Wärmebehandlung schließt vorzugsweise an die T4 Behandlung (Lösungsglühen und Abschrecken) an - Beispiele für solch eine Stabilisierungsglühbehandlung sind aus der Literatur (vgl. Friedrich Ostermann: Anwendungstechnologie Aluminium, 3. Auflage, Erscheinungsjahr 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, Seite 138), DE 112011 103667 T5 etc. bekannt - was auch oftmals als Vorauslagerungsbehandlung bezeichnet wird.
  • Eine erste Streckgrenze Rp0,2 von maximal 160 MPa und eine zweite Streckgrenze Rp0,2 von mindestens 250 MPa der Aluminiumlegierung können reproduzierbar ermöglicht werden, wenn diese 2,5 bis 3,4 Gew.-% Zn aufweist. Dies insbesondere, wenn die Aluminiumlegierung von 2,7 bis 3,3 Gew.-% Zn aufweist. Zudem ist es damit möglich, auch die Löslichkeit der Spurenelemente Sn und/oder Cd und/oder In in der festen Lösung der Aluminiumlegierung zu verbessern.
  • Hohe Festigkeit im Zustand T6 trotz geringer Einbrenntemperatur kann ermöglicht werden, wenn die Aluminiumlegierung von 0,8 bis 1,2 Gew.-% Mg, insbesondere 0,85 bis 1,15 Gew.-% Mg, aufweist.
  • Die vorstehend genannten Vorteile sind weiter erhöhbar, wenn die Aluminiumlegierung von 0,35 bis 0,7 Gew.-% Si, insbesondere 0,4 bis 0,6 Gew.-% Si, aufweist.
  • Für eine ausreichende Verminderung einer Kaltaushärtung einerseits und einer ausreichenden Steigerung der Warmaushärtung der Aluminiumlegierung im Einbrennzyklus mit vergleichsweise niedrigen Einbrenntemperaturen andererseits, kann gesorgt werden, wenn Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd) in der Aluminiumlegierung einen Anteil von über 40, insbesondere über 80, bis unter 400, insbesondere unter 200, Atom-ppm ausmacht. Vorzugsweise haben Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd) in der Aluminiumlegierung einen Anteil von 100 Atom-ppm.
  • Weist die Aluminiumlegierung von 0,15 bis 0,35 Gew.-% Kupfer (Cu) und/oder von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag) und/oder von 0,05 bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe) und/oder von 0,05 bis 0,12 Gew.-% Mangan (Mn) und/oder von 0,05 bis 0,15 Gew.-% Titan (Ti) und/oder von 0,02 bis 0,2 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd) auf, ist eine nachteiligen Beeinflussung der Abstimmung der Aluminiumlegierung in den Legierungselementen Mg, Si und Zn sowie den Spurenelementen Sn, Cd und/oder In nicht zu befürchten.
    Kupfer (Cu), Eisen (Fe) und/oder Silber (Ag) kann die Festigkeit der Aluminiumlegierung weiter erhöhen - insbesondere kann sich diesbezüglich Fe auszeichnen. Mangan (Mn) kann in gewissem Maße Fe in der Aluminiumlegierung binden und damit negative Effekte von Eisen auf die plastische Verformbarkeit der Aluminiumlegierung verringern.
    Titan (Ti) kann zur Kornfeinung beitragen und die plastische Verformbarkeit sowie Festigkeit weiter steigern.
  • Weist die Aluminiumlegierung von 0,25 bis 0,35 Gew.-% Kupfer (Cu) auf, ist die Festigkeit der Aluminiumlegierung erhöhbar - ohne dabei mit einer nachteiligen Beeinflussung der Abstimmung der Aluminiumlegierung in den Legierungselementen Mg, Si und Zn sowie den Spurenelementen Sn, Cd und/oder In befürchten zu müssen.
  • Unter anderem kann sich die erfindungsgemäße aushärtbare Aluminiumlegierung speziell für ein Aluminiumblech oder -band eignen - etwa, um damit ein Formteil eines Fahrzeugs, vorzugsweise Karosserieteils, beispielsweise der Außenhaut, herzustellen.
  • Dies insbesondere, wenn sich das Aluminiumblech oder -band im Zustand T4 oder im Zustand T4-FH ("Fast-Hardening") befindet.
  • Ein Aluminiumblech oder -band mit einer Dicke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere von 1 bis 3 mm, kann sich speziell auch zur Herstellung eines Formteils eines Fahrzeugs eignen.
  • Wird ein Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, aus einem erfindungsgemäßen Aluminiumblech oder -band gefertigt, kann dies nach einem Warmaushärten, beispielsweise einem Einbrennzyklus, vorzugsweise Lackeinbrennzyklus, höchste Streckgrenze Rp0,2 und Duktilität sicherstellen.
  • Ein Formteil, beispielsweise mit komplexen Geometrie und hoher Streckgrenze Rp0,2 von mindestens 250 MPa, kann geschaffen werden, wenn folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    • Aus dem Aluminiumblech oder -band wird eine Platine (z. B. Blechzuschnitt) hergestellt, beispielsweise durch ein Trennverfahren, vorzugsweise durch Ausstanzen,
    • aus der Platine wird durch ein, insbesondere kaltes, Umformverfahren, insbesondere Blechumformverfahren, das Formteil erzeugt und
    • in einem nächsten Schritt wird das Formteil einem Warmaushärten, insbesondere Einbrennzyklus, vorzugsweise Lackeinbrennzyklus unterworfen.
    Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter Umformverfahren beispielsweise ein Tiefziehen, Strecktiefziehen, Pressen etc. verstanden werden kann, um damit die Form des Aluminiumblechs oder -bands oder der Platine plastisch zu verändern. Unter Umformverfahren ist ein Kalt- oder Halbwarm- oder Warmumformen etc. zu verstehen. Bevorzugt wird ein Kaltumformen, vorzugsweise Kaltblechumformen, verwendet. Des Weiteren kann ein Einbrennzyklus, beispielsweise Lackeinbrennzyklus, die Wärmebehandlung in einem elektrochemisches Verfahren ("Bake-Hardening"), z.B.: KTL-Prozess, darstellen.
  • Vorzugsweise beträgt die Temperatur, insbesondere Einbrenntemperatur, beim Warmaushärten höchstens 165 Grad Celsius.
  • Die erfindungsgemäßen Vorteile in hoher Verformbarkeit für komplexe Geometrie und hoher Streckgrenze Rp0,2 von mindestens 250 MPa, beispielsweise nach einem Einbrennzyklus mit niedriger Einbrenntemperatur, können sich als besonders vorteilhaft herausstellen, wenn eine Platine aus dem erfindungsgemäßen Aluminiumblech oder -band zum, insbesondere kalten, Umformen, insbesondere Blechumformen, und Warmaushärten, insbesondere Einbrennen, vorzugsweise Lackeinbrennen, zu einem Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, beispielsweise der Außenhaut, in einem Fahrzeug verwendet wird.
  • Zum Nachweis der erzielten Effekte wurden beispielsweise gewalzte Halbzeuge, nämlich Feinbleche aus verschiedenen Aluminiumlegierungen hergestellt - diese Feinbleche im Zustand T4-FH werden nach einer Woche Lagerung bei Raumtemperatur jeweils zu einem Formteil, nämlich Karosserieteil der Außenhaut, durch Kaltblechumformen umgeformt. Nach dem Umformen wurden diese Formteile einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) mit einem Einbrennzyklus mit einer Einbrenntemperatur von 165 Grad Celsius unterworfen.
  • Die Zusammensetzungen der untersuchten Legierungen sind in der Tabelle 1 angeführt - wobei zu den in dieser Tabelle angeführten Legierungselementen als Rest Aluminium und herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen hinzukommen. Tabelle 1: Übersicht zu den untersuchten Legierungen in Gew.%.
    Legierungen Zn Mg Si Sn Cu Mn Cr Ag Fe Ti
    1 2 1 0,3 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,1 < 0,1
    2 3 1 0,5 0,04 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,1 < 0,1
    3 3 1 0,5 0,04 0,17 0,08 < 0,05 < 0,05 0,16 0,07
    4 3 1 0,5 0,04 0,17 0,08 < 0,05 0,15 0,16 0,07
  • Die Legierungen 2, 3 und 4 bewegen sich in den erfindungsgemäßen Gehaltsgrenzen nach Anspruch 1. Auch wird von den Legierungen 2, 3 und 4 die Ordnungsrelation erfüllt, da deren Magnesium (Mg) mit 1 Gew.-% im Gehalt sowohl kleiner (0,7/0,5 Gew.-% Si)-0,2=1,2 als auch größer (0,4/0,5 Gew.-% Si)-0,15=0,65 ist.
  • Von den untersuchten Aluminiumlegierungen wurden nach der Lagerung bei Raumtemperatur und unmittelbar vor dem Blechumformen die erste Streckgrenze Rp0,2 und die Gleichmaßdehnung Ag der Aluminiumlegierung im Zustand T4-FH bestimmt.
    Nach dem Einbrennzyklus wurden die zweite Streckgrenze Rp0,2 und auch die Gleichmaßdehnung Ag der Aluminiumlegierung im Zustand T6 bestimmt.
  • Die erhaltenen Messwerte sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2: Mechanische Kennwerte der untersuchten Legierungen.
    Legierungen T4-FH T6
    Rp0,2 [MPa] Ag [%] Rp0,2 [MPa] Ag [%]
    1 120 20 210 17
    2 150 19 245 15
    3 150 19 250 15
    4 160 18 265 14
  • Wie dieser Tabelle 2 zu entnehmen, erfüllen die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen 2, 3 und 4 die geforderte erste Streckgrenze Rp0,2 von 150 MPa als unter 160 MPa und die geforderte zweite Streckgrenze Rp0,2 im Bereich von 250 MPA - dies selbst bei einer vergleichsweise geringen Einbrenntemperatur von 165 Grad Celsius zur Erreichung des T6 Zustands. Im Vergleich zu den Aluminiumlegierungen 2, 3 weist die Aluminiumlegierung 4 mit Silber im Zustand T6 eine gesteigerte Streckgrenze Rp0,2 mit vernachlässigbar verringerter Gleichmaßdehnung Ag auf.
  • Im Vergleich mit der Aluminiumlegierung 1 zeichnen sich die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen 2, 3 und 4 durch eine in den Legierungselementen Mg, Si und Zn sowie den Spurenelementen Sn, Cd und/oder In besonders eingestellten Legierung aus.
    Derart können die Legierungselemente auf die Warmhärtung der Aluminiumlegierung vorteilhaft einwirken, um alle geforderten Streckgrenzen Rp0,2 im Zustand T4 bzw. T4-FH sowie in T6 sicherzustellen - Letztgenannte zweite Streckgrenzen Rp0,2 im Zustand T6 selbst bei Anwendung einer geringen Warmhärtetemperatur, was zu einer hohen Lackeinbrennreaktion (Paint Bake Response bzw. PBR) führt.
    Zudem zeigen alle erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen 2, 3 und 4 im Zustand T4-FH eine hohe Gleichmaßdehnung Ag beim Umformen, insbesondere Kaltblechumformen, was komplexe Geometrien am Formteil zulässt.
    Die Gleichmaßdehnung Ag der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen 2, 3 und 4 im T6 Zustand ist zudem hoch, was für eine hohe Duktilität am Formteil sorgt. Aus diesem Grunde weisen die erfindungsgemäße Aluminiumlegierungen 2, 3 und 4 auch eine besonders gute Eignung für Formteile der Karosserie auf.

Claims (14)

  1. Aushärtbare Aluminiumlegierung, aufweisend  von 2,5 bis 3,5 Gew.-% Zink (Zn),  von 0,5 bis 1,5 Gew.-% Magnesium (Mg),  von 0,2 bis 0,8 Gew.-% Silizium (Si),  von 0,005 bis 0,2 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd), optional  bis 0,35 Gew.-% Kupfer (Cu),  bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag),  bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe),  bis 0,12 Gew.-% Mangan (Mn),  bis 0,15 Gew.-% Titan (Ti)
    und als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Gehalt von Magnesium (Mg) und Silizium (Si) die Ordnungsrelation 0 , 4 Gew . − % Si − 0 , 15 < Gew . − % Mg < 0 , 7 Gew . − % Si − 0 , 2
    Figure imgb0001
     erfüllt.
  2. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 2,5 bis 3,4 Gew.-% Zn, insbesondere von 2,7 bis 3,3 Gew.-% Zn, aufweist.
  3. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,8 bis 1,2 Gew.-% Mg, insbesondere 0,85 bis 1,15 Gew.-% Mg, aufweist.
  4. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,35 bis 0,7 Gew.-% Si, insbesondere 0,4 bis 0,6 Gew.-% Si, aufweist.
  5. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd) in der Aluminiumlegierung einen Anteil von über 40, insbesondere über 80, bis unter 400, insbesondere unter 200, beispielsweise 100, Atom-ppm ausmacht.
  6. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung  von 0,15 bis 0,35 Gew.-% Kupfer (Cu) und/oder  von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag) und/oder  von 0,05 bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe) und/oder  von 0,05 bis 0,12 Gew.-% Mangan (Mn) und/oder  von 0,05 bis 0,15 Gew.-% Titan (Ti) und/oder  von 0,02 bis 0,2 Gew.-% Zinn (Sn) und/oder Indium (In) und/oder Cadmium (Cd) aufweist.
  7. Aushärtbare Aluminiumlegierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,25 bis 0,35 Gew.-%, Kupfer (Cu) aufweist.
  8. Aluminiumblech oder -band aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Aluminiumblech oder -band nach Anspruch 8 im Zustand T4 oder im Zustand T4 mit einer Stabilisierungsglühbehandlung (T4-FH).
  10. Aluminiumblech oder -band nach Anspruch 8 oder 9 mit einer Dicke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere von 1 bis 3 mm.
  11. Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, gefertigt aus einem Aluminiumblech oder -band nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere Fahrzeugteils, vorzugsweise Karosserieteils, bei dem aus dem Aluminiumblech oder -band nach einem der Ansprüche 8 bis 10 eine Platine hergestellt, aus der Platine durch ein, insbesondere kaltes, Umformverfahren, insbesondere Blechumformverfahren, das Formteil erzeugt und in einem nächsten Schritt das Formteil einem Warmaushärten, insbesondere Einbrennzyklus, vorzugsweise Lackeinbrennzyklus, unterworfen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dass das Formteil einem Warmaushärten mit einer Temperatur, insbesondere Einbrenntemperatur, von höchstens 165 Grad Celsius unterworfen wird.
  14. Verwendung einer Platine aus einem Aluminiumblech oder -band nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zum, insbesondere kalten, Umformen, insbesondere Blechumformen, und Warmaushärten, insbesondere Einbrennen, vorzugsweise Lackeinbrennen, zu einem Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, beispielsweise der Außenhaut, in einem Fahrzeug.
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