ES2398002A1

ES2398002A1 - ALEACIÓN DE Al-Zn DE ALTA RESISTENCIA Y MÉTODO PARA PRODUCIR TAL PRODUCTO DE ALEACIÓN.

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Publication number: ES2398002A1
Application number: ES201131194A
Authority: ES
Inventors: Benedictus RINZE; Christian Joachim Keidel; Alfred Ludwing HEINZ
Original assignee: Corus Aluminium Walzprodukte GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: AT502294A1; DE112004000596B4; CA2519387A1; CA2881183A1; FR2853666B1; CA2881183C; CN1780925A; GB2415203A; BRPI0409360A; JP4964586B2; US20090320969A1; FR2853666A1; CN103146969B; CA2519387C; GB2415203B; GB0520502D0; CN1780925B; RU2353699C2; AT502294B1; JP2006522872A

Abstract

La presente invención describe un método para producir una aleación Al-Zn forjada de alta resistencia con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad, comprendiendo dicha aleación esencialmente (en porcentaje en peso): Zn: 6,0 - 9,5, Cu: 1,3 - 2,4, Mg: 1,5 - 2,6, Mn y Zr < 0,2, pero preferiblemente en un intervalo entre 0,05 y 0,15 para mayores contenidos en Zn, Cr < 0,10, Fe < 0,25, Si < 0,25, Ti < 0,10, Hf y/o V < 0,25, opcionalmente Ce y/o Sc < 0,20, otros elementos, cada uno en menos de 0,05 y, en total, en menos de 0,50, resto aluminio, en el que (en porcentaje en peso): 0,1[Cu]+1,3 <[Mg] <0,2[Cu] + 2,15, preferiblemente 0,2[Cu]+1,3 <[Mg] <0,1[Cu] + 2,15. La aleación producida puede ser conformada por maduración (deformación) y exhibe propiedades iguales o mejores que las aleaciones con bonificado AA7150-A77 o AA7055-T77 convencionales, sin utilizar los engorrosos y complicados ciclos de maduración de T77. Se describen también algunas aplicaciones preferidas de la aleación producida tales como aplicaciones de extradós en aeronáutica.

Description

Método para producir una aleación Al-Zn de alta resistencia

La presente invención se refiere a un método para producir una aleación Al-Zn de alta resistencia forjada con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad. Se describe también una aleación Al-Zn de alta resistencia forjada con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad producida de acuerdo con el método de la invención y un producto de chapa de tal aleación, opcionalmente producido de acuerdo con dicho método. Más específicamente, la presente invención se refiere a un método para producir una aleación Al-Zn de alta resistencia forjada de la serie designada 7000 según de la nomenclatura de la Aluminum Association para aplicaciones estructurales aeronáuticas. Aún más específicamente, se describe una nueva ventana de la química para una aleación Al-Zn que tiene combinaciones mejoradas de resistencia mecánica, tenacidad y resistencia a la corrosión, que no necesita tratamientos específicos de maduración o bonificado.

Se conoce en la técnica el uso de aleaciones de aluminio tratables térmicamente en varias aplicaciones que implican una resistencia mecánica relativamente alta, alta tenacidad y alta resistencia a la corrosión, tales como fuselajes de aviones, miembros de vehículos y otras aplicaciones. Las aleaciones de aluminio AA7050 y AA7150 presentan alta resistencia para los estados de bonificado del tipo T6; véase, por ejemplo, patente U.S. nº. 6.315.842. También productos de las aleaciones AA7x75, y AA7x55 endurecidas por precipitación presentan valores altos de la resistencia en el estado bonificado T6. Se conoce que el estado bonificado T6 intensifica la resistencia de la aleación, respecto a lo cual los productos de las antes mencionadas aleaciones AA7x50, AA7x75 y AA7x55, que contienen altas cantidades de zinc, cobre y magnesio, son conocidos por su alta relación de resistencia a peso y que, por tanto, encuentran aplicación particularmente en la industria aeronáutica. Sin embargo, estas aplicaciones originan una exposición a una amplia variedad de condiciones climáticas que exigen un control cuidadoso de las condiciones de conformación y bonificado para obtener una resistencia mecánica y una resistencia a la corrosión adecuadas, incluida la corrosión bajo tensiones y la exfoliación.

Con el fin de aumentar la resistencia frente a la corrosión bajo tensiones y la exfoliación, así como la tenacidad de fractura, es conocido sobremadurar artificialmente estas aleaciones de la serie AA7000. Cuando la sobremaduración artificial conduce a los estados de bonificado T79, T76, T74 o T73, su resistencia a la corrosión bajo tensiones, la corrosión con exfoliación y la tenacidad de fractura mejoran en el orden establecido (siendo T73 el mejor estado, y T79 próximo a T6) pero a costa de la resistencia mecánica, en comparación con el estado de bonificado T6. Un estado de bonificado aceptable es el tipo de bonificado T74, que es un estado con sobremaduración limitada, entre T73 y T76, con el fin de obtener un nivel aceptable de resistencia a tracción, resistencia a la corrosión bajo tensiones, resistencia a la corrosión con exfoliación y tenacidad de fractura. Este estado bonificado T6 se realiza sobremadurando el producto de aleación de aluminio a las temperaturas de 121ºC durante un tiempo de 6 a 24 horas y de 171ºC durante aproximadamente 14 horas.

Dependiendo de los criterios de diseño para un componente particular de aviones, incluso pequeñas mejoras en la resistencia mecánica, la tenacidad o la resistencia a la corrosión dan por resultado ahorros de peso, lo que repercute en mejoras económicas a lo largo de la vida en servicio del avión. Para satisfacer estas demandas se han desarrollado otras aleaciones del tipo de la serie 7000.

La patente EP-0377779 describe un método mejorado para producir una aleación 7055 para aplicaciones de chapa fina o chapa en el campo aeroespacial, tales como miembros del extradós del ala, con una tenacidad alta y buenas propiedades frente a la corrosión, que comprende las etapas de trabajar un cuerpo que tiene una composición que consiste en, en % en peso:

Zn 7,6-8,4

Cu 2,2-2,6

Mg 1,8-2,1,

uno o más elementos seleccionados entre

Zr 0,5-0,2

Mn 0,05-0,4

V 0,03-0,2

Hf 0,03-0,5

no excediendo la totalidad de estos elementos de 0,6% en peso, siendo el resto hasta el total aluminio más impurezas incidentales; someter a tratamiento térmico de solubilización este producto y templarlo, y madurar artificialmente el producto calentándolo tres veces en una pasada a una o varias temperaturas de 79ºC a 163ºC, o calentando tal producto primeramente a una o varias temperaturas entre 79ºC y 141ºC durante dos horas o más, o calentando el producto a una o varias temperaturas de 148ºC a 174ºC. Estos productos presentan una resistencia a la corrosión con exfoliación mejorada, de “EB” o mejor, con un límite elástico aproximadamente 15% más alto que el de piezas de comparación de AAx50 de tamaño similar en el estado bonificado T76. Tienen, además, como mínimo una resistencia aproximadamente 5% mayor que la muestra de comparación de 7x50-T77 de tamaño similar (AA7150-T77 se usará aquí en lo que sigue como aleación de referencia).

La patente U.S. nº.5.312.498 describe otro método para producir un producto de aleación de base aluminio que tiene una resistencia a la exfoliación y una tenacidad de fractura mejoradas, que tiene niveles de zinc, cobre y magnesio tales que no haya exceso de cobre y magnesio. El método para producir el producto de aleación de base aluminio utiliza un método de maduración en una o dos etapas junto con un ajuste estequiométrico de cobre, magnesio y zinc. Se ha descrito una secuencia de maduración en dos etapas en la que la aleación se madura primeramente a aproximadamente 121ºC durante aproximadamente 9 horas, a lo que sigue una segunda tapa de maduración a aproximadamente 157ºC durante un tiempo de aproximadamente 10 a 16 horas, efectuándose seguidamente un enfriamiento al aire. Este método de maduración está dirigido a productos de chapa fina que se usan para aplicaciones tales como piel del intradós del ala o piel del fuselaje.

La patente U.S. nº. 4.954.188 describe un método para obtener una aleación de aluminio de alta resistencia mecánica caracterizada por una resistencia a la exfoliación mejorada usando una aleación que consiste en los siguientes elementos de aleación, en % en peso:

Zn: 5,9-8,2

Cu: 1,5-3,0

Mg: 1,5-4,0

Cr: <0,04,

con un contenido en otros elementos tales como zirconio, manganeso, hierro, silicio y titanio, en total, menor que 0,5, siendo el resto aluminio; la aleación se trabaja obteniéndose un producto de una forma predeterminada, el producto conformado se somete a tratamiento de solubilización, se templa y se somete a un tratamiento de maduración a una temperatura en el intervalo de 132ºC a 140ºC durante un tiempo de 6 a 30 horas. En esta aleación, las propiedades deseadas de alta resistencia mecánica, alta tenacidad y alta resistencia a la corrosión se alcanzaron rebajando la temperatura de maduración, no elevando esta temperatura como se ha indicado previamente en, por ejemplo, las patentes U.S. nº. 3.881.966 o U.S. nº. 3.794.531.

Se ha dado cuenta de que las aleaciones endurecidas por precipitación AA7050 conocidas y otras de la serie AA7000, en el estado bonificado T6, no tienen suficiente resistencia a la corrosión en ciertas condiciones. Pero los estados bonificados del tipo T7 que mejoran la resistencia de las aleaciones al agrietamiento por corrosión bajo tensiones, disminuyen significativamente la resistencia mecánica respecto al estado T6.

Por ello, la patente U.S. nº. 5.221.377 describe un producto de aleación que esencialmente consiste en aproximadamente de 7,6 a 8,4% en peso de Zn, aproximadamente de 1,8 a 2,2% en peso de Mg y aproximadamente de 2,0 a 2,6% en peso de Cu. Tal producto de aleación tiene un límite elástico que es aproximadamente 10% mayor que el de la muestra comparativa de la aleación 7x50-T6, con buena tenacidad y buena resistencia a la corrosión. Se señala que el límite elástico se de más de 579 MPa, con un nivel de la resistencia a la exfoliación (EXCO) de “EC” o mejor.

La patente U.S. nº. 5.496.426 describe una aleación como se describe en la patente U.S. nº. 5.221.377 y un método que incluye laminación en caliente, recocido y laminación en frío dentro de un intervalo preferido de reducción en frío de 20% a 70% que, a su vez, es seguida preferiblemente por un recocido controlado, con lo que se consiguen unas características mejores que las características de AA7075-T6. Si bien AA7955-T6 falló en el ensayo de resistencia a la corrosión bajo tensiones (resistencia al SCC durante 40 días en el ensayo de inmersión alternada en NaCl al 35%) a 138 MPa, la aleación descrita tenía una resistencia al SCC de 241 MPa.

Las patentes U.S. nº. 5.108.520 y U.S. nº. 4.477.292 describen un método de maduración para una aleación metálica sometida a tratamiento térmico de solubilización, endurecible por precipitación, que incluye tres etapas de maduración que comprenden (1) madurar la aleación a una o más temperaturas sustancialmente por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de 163ºC a un límite elástico inferior al pico, (2) seguidamente, madurar la aleación a una o más temperaturas a aproximadamente 190ºC para aumentar la resistencia de la aleación a la corrosión y, posteriormente, (3) madurar la aleación a una o más temperaturas sustancialmente por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de aproximadamente 163ºC para aumentar el límite elástico. El producto resultante exhibía buenas propiedades de resistencia y un buen comportamiento en la corrosión. Sin embargo, el método de maduración en tres etapas es laborioso y difícil de realizar, por lo que aumentan los costes para producir tal aleación.

Es objetivo de la presente invención, por tanto, proporcionar un método para producir una aleación Al-Zn mejorada, preferiblemente para productos de chapa con alta resistencia y una combinación mejorada de tenacidad y comportamiento frente a la corrosión. Más específicamente, es objetivo de la presente invención proporcionar un método para producir una aleación que se pueda usar para aplicaciones en el extradós del ala de aviones, con un límite elástico a compresión mejorado y propiedades que sean mejores que las propiedades de una aleación convencional AA7055 en el estado bonificado T77.

Se describe asimismo una aleación de aluminio de la serie AA7000 que presenta una resistencia en el intervalo de estados bonificados del tipo T6, y una tenacidad y unas propiedades de resistencia a la corrosión en el intervalo de estados bonificados del tipo T73.

Se describe, además, una aleación que pueda usarse en un método de conformación por fluencia-maduración, aleación que no necesite un método de maduración complicado o laborioso.

La presente invención tiene un objetivo preferido.

El anterior objetivo de la invención se alcanza usando los rasgos característicos de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se describen y especifican otras realizaciones preferentes. En la reivindicación 12 se define un método preferente para producir tal aleación y en la reivindicación 17 y las correspondientes reivindicaciones dependientes se reivindica y describe un producto de chapa que corresponde al método.

Como se apreciará en lo que sigue, a no ser que se indique lo contrario, las designaciones de aleaciones y estados bonificados se refieren a las designaciones de la Aluminum Association en sus Aluminum Standards y Registration Records, todos publicados por la US Aluminum Association. Todos los porcentajes son en peso, a no ser que se indique lo contrario.

El mencionado objetivo de la invención se alcanza obteniendo un producto de aleación Al-Zn de alta resistencia, con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad, aleación que esencialmente comprende (en %

en peso:

Zn: aproximadamente de 6,0 a 9,5

Cu: aproximadamente de 1,3 a 2,4

Mg: aproximadamente de 1,5 a 2,6

Mn: <0,12

Zr: <0,20, preferiblemente 0,5-0,15

Cr: <0,10

Fe: <0,25, preferiblemente <0,12

Si: <0,25, preferiblemente <0,12

Ti: <0,10

Hf y/o V <0,25 y,

opcionalmente, Ce y/o Sc <0,20, especialmente en el intervalo de 0,05 a 0,15,

otros elementos, cada uno en menos de 0,05 y, en total, en menos de 0,25, resto aluminio

en el que 0,1[Cu]+1,3 <[Mg] <0,2[Cu] + 2,15,

y preferiblemente, 0,2[Cu] + 1,3 < [Mg] <0,1 [Cu] + 2,15.

Esta ventana de la química para una aleación de la serie AA7000 exhibe excelentes propiedades cuando se produce como productos de chapa fina que preferiblemente son utilizables para aplicaciones del extradós de vehículos aeroespaciales.

La química antes definida tiene propiedades que son comparables o mejores que las de las aleaciones existentes de las series AA7x50 o AA7x55 en el estado bonificado T77 sin usar los antes descritos ciclos de maduración al estado bonificado T77, laboriosos y complicados. La química conduce a un producto de aluminio que, no sólo es superior en cuanto a la cuestión de costes, sino que también es más simple, puesto que son necesarias menos etapas del proceso. Además, la química permite nuevas técnicas de producción, como la conformación por fluencia, que no es realizable cuando se aplica una aleación en el estado bonificado T77, Aún mejor, la química definida antes también permite madurar al estado bonificado T77, con lo que la resistencia a la corrosión mejora más en comparación con el método de maduración en dos etapas, que se describe aquí más adelante, resultando mejorado especialmente el comportamiento frente a la corrosión con exfoliación.

Mediante esta invención se ha encontrado que una gama de elementos en un intervalo seleccionado, usando una cantidad más alta de Zn y una composición específica de un intervalo particular de Mg y Cu, exhibe unas combinaciones sustancialmente mejores de resistencia, tenacidad y comportamiento frente a la corrosión, tal como la resistencia a la corrosión con exfoliación y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensiones.

Si bien se ha dado cuenta de que los contenidos de cobre deben mantenerse más altos, preferiblemente por encima de 2,2% en peso, con el fin de mejorar el comportamiento frente a la corrosión con exfoliación y el agrietamiento por corrosión bajo tensiones, se ha dado cuenta también de que son alcanzables mejores combinaciones de resistencia mecánica y densidad con contenidos de zinc relativamente bajos.

En esta invención, sin embargo, se ha encontrado que cantidades altas de zinc junto con una relación optimizada de magnesio a cobre dan por resultado una resistencia mecánica mejor a la vez que se mantiene un buen comportamiento frente a la corrosión y una tenacidad que es mejor que la de las aleaciones convencionales en el estado bonificado T77. Por tanto, es ventajoso tener un contenido combinado de zinc, magnesio cobre en el intervalo de entre aproximadamente 11,50 y 12,50 (en % en peso) sin manganeso alguno, e inferior a 11,00 en presencia de manganeso que, preferiblemente, está entre 0,06 y 0,12 (% en peso).

Una cantidad preferida de magnesio está en el intervalo de 0,2[Cu] + 1,3 <[Mg] < 0,1[Cu] + 2,15, muy preferiblemente en el intervalo de 0,2[Cu] + 1,4 < [Mg] <0,1[Cu] + 1,9. El cobre está en el intervalo de aproximadamente 1,5 a 2,1, más preferiblemente en el intervalo de 1,5 a menos de 2,0. La combinación de magnesio y cobre es importante para la química inventiva.

El cobre y el magnesio son elementos importantes para impartir resistencia mecánica a la aleación. Cantidades demasiado bajas de magnesio y cobre dan por resultado una disminución de la resistencia, mientras que cantidades demasiado altas de magnesio y cobre dan por resultado un comportamiento peor frente a la corrosión y a problemas en cuanto a la soldabilidad del producto de aleación. En la técnica anterior se usan métodos de maduración especiales para mejorar la resistencia y, con el fin de conseguir un buen comportamiento frente a la corrosión, se usan bajas cantidades de magnesio y cobre. Para conseguir un compromiso entre la resistencia, la tenacidad y el comportamiento frente a la corrosión, se ha encontrado que cantidades de cobre y magnesio (en % en peso) entre aproximadamente 1,5 y 2,3 dan un buen resultado para productos de aleación de gran espesor. Sin embargo, el comportamiento frente a la corrosión es el parámetro vital para productos de aleación de pequeño espesor, por lo que deben usarse cantidades más bajas de cobre y manganeso, lo que da por resultado una resistencia mecánica más baja. Mediante la química reivindicada de la presente invención es ahora posible conseguir niveles de resistencia mecánica en al región de una aleación en el estado bonificado T6, a la vez que se mantienen las características de comportamiento frente a la corrosión similares a las de las aleaciones en el estado T74.

Aparte de las cantidades de magnesio y cobre, la invención describe una combinación de cantidades de magnesio y cobre en relación al zinc, especialmente la relación de magnesio a zinc que da a la aleación estas características de comportamiento. La mejorada resistencia a la corrosión de la aleación de acuerdo con la invención tiene propiedades de resistencia a la exfoliación (“EXCO”) de EB o mejor, preferiblemente de EA o mejor.

Estas propiedades de exfoliación se miden de acuerdo con las normas de resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensiones (“SCC”) y resistencia a la exfoliación (“EXCO”) actualmente requeridas para los productos de AA7075, AA7050 y AA7150 madurados a los estados de bonificado T73, T74 y T76, junto con el típico comportamiento para T6. Para determinar si las aleaciones comerciales satisfacen las normas para la SCC, una determinada probeta de ensayo se somete a unas condiciones de ensayo predefinidas. Probetas en forma de barra se exponen a ciclos de inmersión en una solución acuosa de NaCl al 35% durante 10 minutos y seguidamente de secado al aire durante 50 minutos mientras que están sometidas a tracción desde ambos extremos a una deformación constante (nivel de tensión). Usualmente, este ensayo se realiza durante un mínimo de 20 días (o durante menos tiempo si la probeta se rompe o agrieta antes de transcurrir los 20 días). Este ensayo es el de la norma ASTM G47 (G47-98).

Otro ensayo preferido de SCC, realizado de acuerdo con la norma ASTM G47 (G38-73), se usa para productos de aleación extrudidos, incluidos productos de chapa fina. El ensayo consiste en comprimir los extremos opuestos de un anillo en forma de C usando niveles de solicitación a compresión constantes y condiciones de inmersión sustancialmente similares a las descritas antes. Mientras que la aleación AA7075, AA7050 o AA7150 bonificada al estado T6 falla en el ensayo de SCC en menos de 20 días y las propiedades de exfoliación son EC o ED, el comportamiento de resistencia a la corrosión aumenta para los estados de bonificado T76, T74, T76. Para el estado T73, las propiedades de exfoliación son EA o mejor. Se describen aquí posteriormente ejemplos específicos.

La aleación producida de acuerdo con el método de la invención tiene una química con una cantidad preferida de magnesio y cobre de aproximadamente 1,93 cuando la cantidad (en % en peso) de Zn es de aproximadamente 8,1. Sin embargo, la cantidad (en % en peso) de zinc está en el intervalo de 6,1 a 8,3, preferiblemente en el intervalo de 6,1 a 7,0 si el contenido de manganeso es inferior a 0,05 y, preferiblemente, menor que 0,02. En los ejemplos posteriores se describen algunas realizaciones preferentes de la aleación producida con el método de acuerdo con la presente invención.

Preferiblemente, la cantidad de manganeso (en % en peso) está en el intervalo de aproximadamente 0,06 a 0,12 cuando la cantidad de zinc es mayor que 7,6. El manganeso contribuye o coadyuva al control del tamaño de grano durante operaciones que pueden causar la recristalización de la microestructura. Los niveles de manganeso preferidos son más bajos que en las aleaciones convencionales de la serie AA7000, pero pueden elevarse cuando se aumenta la cantidad de zinc.

La cantidad de los elementos adicionales Ce y/o Cr es menor que 0,20, preferiblemente está en el intervalo de 0,05 a 0,15, muy preferiblemente está en torno a 0,10.

El método preferido para producir un producto forjado de aleación Al-Zn de alta resistencia con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad comprende las etapas de:

(a): colar un lingote con la composición siguiente (en % en peso): Zn aproximadamente de 6,0 a 9,5 Cu aproximadamente de 1,3 a 2,4 Mg aproximadamente de 1,5 a 2,6 Mn <0,12 Zr <0,20, preferiblemente 0,05-0,15 Cr <0,10 Fe <0,25 Si <0,25 Ti <0,10 Hf y/o V <0,25 y, opcionalmente, Ce y/o Sc <0,20, otros elementos, cada uno en menos de 0,05 y, en total, en menos de 0,25, resto aluminio,

en el que (en % en peso) 0,1[Cu] + 1,3 <[Mg] <0,2[Cu] + 2,15, b) homogeneizar y/o precalentar el lingote después de la colada,

(c): trabajar el lingote en caliente y, opcionalmente en frío, a un producto conformado,

(d): someterlo a tratamiento térmico de solubilización a una temperatura y durante un tiempo suficientes para poner en solución sólida esencialmente todos los constituyentes solubles de la aleación, y

(e): templar el producto sometido al tratamiento térmico de solubilización por temple por proyección o temple por inmersión en agua u otro medio de temple.

Las propiedades de la invención se pueden alcanzar además mediante un método preferido que incluye madurar artificialmente el producto conformado y sometido a tratamiento térmico de solubilización, proceso en el que la etapa de maduración comprende un primer tratamiento térmico a una temperatura en el intervalo de 105ºC a 135ºC, preferiblemente en torno a 120ºC, durante un tiempo de 2 a 20 horas, preferiblemente en torno a 8 horas, y un segundo tratamiento térmico a una temperatura superior a 135ºC pero inferior a 210ºC, preferiblemente en torno a 155ºC, durante un tiempo de 4 a 12 horas, preferiblemente durante un tiempo de 8 a 10 horas.

Mediante tal tratamiento térmico en dos etapas se alcanza un comportamiento frente a la corrosión que es similar al comportamiento frente a la corrosión de una aleación en el estado bonificado T76. Sin embargo, también es posible madurar artificialmente el producto trabajado y tratado de forma que la etapa de maduración comprende un tercer tratamiento térmico a una temperatura en el intervalo de 105ºC a 135ºC durante más de 20 horas y menos de 30 horas. Este método de maduración al estado bonificado T77 es conocido e incluso intensifica las características de comportamiento en comparación con el método de maduración en dos etapas. Sin embargo, el método de maduración en dos etapas da por resultado productos de aleación de aluminio de poco espesor de aleaciones de aluminio que son parcialmente comparables a los productos de bonificado T77 y parcialmente mejores que éstos.

Además es posible madurar artificialmente el producto trabajado y tratado térmicamente con un método de maduración en dos etapas al estado bonificado T79 o T75. Después de homogeneizar y/o precalentar el lingote

después de colarlo, es preferiblemente aconsejable trabajar el lingote en caliente y, opcionalmente, trabajar en frío los productos trabajados en caliente a un producto de un espesor de 15 mm a 45 mm, obteniéndose así una chapa fina.

Tal producto de chapa de aleación Al-Zn se puede obtener con una aleación que tiene una composición descrita antes o que se está obteniendo por un método como el descrito antes. Preferiblemente, un producto de chapa así es utilizable como miembro de poco espesor de un avión, más en particular como un miembro estructural de forma alargada. Incluso es más preferido un producto de chapa para uso como miembro de un extradós de ala, preferiblemente, un miembro fino de la piel de un extradós o un rigidizador de un avión.

Las características anteriores y otras ventajas de las aleaciones de acuerdo con la invención resultarán evidentes al considerar la descripción detallada que sigue de realizaciones preferentes.

Ejemplo 1

Se realizaron ensayos comparando el comportamiento de la aleación producida de acuerdo con la presente invención con aleaciones AA7150-T77. Se ha encontrado que los ejemplos de la aleación producida de acuerdo con la presente invención presentan una mejora sobre las aleaciones convencionales AA7150 en el estado bonificado T77.

Se han colado a escala industrial lingotes de cuatro aleaciones diferentes, que se homogeneizaron, se precalentaron durante más de 4 horas a 410ºC y se laminaron en caliente a chapas de 30 mm. Luego, las chapas se sometieron a tratamiento térmico de solubilización a 475ºC y se templaron en agua. Posteriormente, el producto templado se maduró por un método en dos etapas a bonificado T79-T76. Las composiciones químicas se presentan en la Tabla

1.

Tabla 1. Composición química de las aleaciones de chapa fina, en % en peso; resto aluminio e impurezas inevitables. Aleaciones 1 a 4 con Mn < 0,02.

Si: Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Zr

Aleación 1: 0,03 0,06 2,23 0,00 2,08 0,00 6,24 0,03 0,10

(T7050): 0,05 0,08 2,05 0,01 2,04 0,01 6,18 0,04 0,11

Aleación 2: 0,05 0,09 2,20 0,01 2,30 0,01 7,03 0,04 0,10

Aleación 3: 0,04 0,07 1,91 0,02 2,13 0,00 6,94 0,03 0,11

Aleación 4

Las aleaciones maduradas se ensayaron luego de acuerdo con las siguientes condiciones de ensayo:

El límite elástico a tracción (Rp) se midió de acuerdo con EN 10.002, las propiedades de resistencia a la exfoliación (“EXCO”) se midieron de acuerdo con ASTM G-34-97, el agrietamiento por corrosión bajo tensiones (“SCC”) se midió de acuerdo con ASTM G-47-98, todos en la dirección ST, el desgarramiento de Kahn (tenacidad) se midió de acuerdo con ASTM E-399 y el límite elástico a compresión (“CYS”) se midió de acuerdo con ASTM E-9.

Los resultados de los productos de chapa madurados a T79-T76 de las cuatro aleaciones de la Tabla 1 se presentan en la Tabla 2a cuando se comparan con las aleaciones convencionales bonificadas AA7150-T77, y en la Tabla 2b cuando se comparan con las aleaciones convencionales bonificadas AA7150-T76/T74/T76.

Tabla 2a. Presentación general de la resistencia y la tenacidad de las aleaciones de la Tabla 1 (chapas de 30 mm) en comparación con tres aleaciones de referencia (AA7150-T77); las aleaciones 1 a 4 maduradas a T79-T76.

Rp-L MPa: CYS-LT MPa EXCO K1c-LT MPa�m

Aleación 1 Aleación 2 Aleación 3 Aleación 4 AA7150-T77 AA7150-T77 AA7150-T77: 555 561 565 591 586 579 537 565 604 590 632 --- EC EA/B EB EB EB EB EA 35,1 34,5 29,1 28,9 28,6 29,2 33,2

NF = sin fallo después de 40 días

Tabla 2b. Presentación general de la resistencia y tenacidad de las aleaciones de la Tabla 1 (chapas de 30 mm) en comparación con tres aleaciones de referencia (AA7150-T76, AA7150-T74, AA7150-T6); las aleaciones 1 a 4 maduradas a T79-T76.

Umbral de SCC

Aleación 1: NF a 172 MPa

Aleación 2: NF a 240 MPa

Aleación 3: NF a 240 MPa

Aleación 4: NF a 240 MPa

AA7150-T76: 117-172 MPa

AA7150-T74: 240 MPa

AA7150-T6: <48 MPa

5 NF = sin fallo después de 40 días

Como puede verse en las Tablas 2a y 2b, las aleaciones 1, 2 y 4 presentan mejores combinaciones de resistencia/ tenacidad. Las aleaciones 2, 3 y 4 tienen un comportamiento aceptable en EXCO, teniendo las aleaciones 2, 3 y 4 un límite elástico a compresión significativamente más alto que la aleación 1 (aleación AA7050). Las aleaciones 2 y 4 presentan un conjunto de propiedades que hace que sean muy adecuadas en aplicaciones aeroespaciales para el

10 extradós del ala, presentando una combinación de propiedades que es mejor que las de las aleaciones convencionales 7150-T77. Sin embargo, como se presenta en la Tabla 3, aún es posible usar un estado de bonificado T77 para las aleaciones de la invención.

Tabla 3. Aleaciones 2 y 4 bonificadas de acuerdo con las condiciones para el estado T77; datos sobre resistencia, tenacidad y comportamiento frente a la corrosión.

Rp-L MPa: CYS-LT MPa EXCO K1c-LT MPa m Umbral de SCC

Aleación 2 Aleación 4: 585 607 613 641 EA EA 32,2 26,4 NF a 240 MPa NF a 240 MPa

Se realizaron más ensayos de SCC con la aleación nº. 4, que parecía prometedora, de la que se prepararon cuatro probetas de acuerdo con el método descrito en la norma ASTM G-47-98 (métodos normalizados de ensayo para determinar la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensiones de productos de aleaciones de aluminio de la serie AA7000) y se expusieron a la atmósfera corrosiva de acuerdo con ASTM G-44-94 (inmersión alterna en

20 una solución acuosa de NaCl al 3,5% de acuerdo con la práctica estándar para evaluar la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensiones de metales y aleaciones).

Para muestras de la aleación 4, se escogieron cuatro niveles diferentes de tensión, como se indica en la Tabla 4. Para cada nivel de tensión se expusieron tres probetas al medio de ensayo (ASTM G-44). Una se extrajo después de 1 semana mientras que las otras dos se expusieron durante 40 días. Cuando no se había producido

25 agrietamiento durante la exposición, se determinaron las propiedades a tracción, que se presentan en la Tabla 4.

Tabla 4. Propiedades a tracción de la aleación 4 después de haber sido expuesta a cuatro niveles diferentes de tensión; la pretensión estaba actuando en la dirección LT.

Aleación 4: Pretensión MPa Resistencia a tracción, Mpa

1 semana: 40 días

300 340 380 40: 524,3 513,1 503,1 515,5 428,0 416,.9 424,5 415,1

Como puede verse en la Tabla 4, al aumentar la carga no se midió disminución alguna de la resistencia residual, lo que significa que después de 40 días no apareció corrosión bajo tensiones mensurable, en lo referente a propiedades de resistencia a tracción.

Ejemplo 2

5 Cuando se requieren niveles de resistencia mecánica más altos y son menos importantes las propiedades de tenacidad, se prefieren las aleaciones AA7055-T77 en vez de las aleaciones AA7150-T77 como aleaciones para el extradós de alas. La presente invención, por tanto, describe ventanas de cobre y magnesio que exhiben iguales propiedades o mejores que las aleaciones AA7055-T77 convencionales.

Se colaron lingotes de 11 aleaciones diferentes que tenían las composiciones indicadas en la Tabla 5.

10 Tabla 5. Composición química, en % en peso, de 11 aleaciones ; resto aluminio e impurezas inevitables, Zr = 0,08, Si = 0,05, Fe = 0,08.

Aleación: Cu Mg Zn Mn

1 2 3 4 5 6 7 9 8 10 11: 2,40 1,94 1,26 2,36 1,94 1,30 1,92 1,27 2,34 2,38 2,35 2,20 2,33 2,32 1,94 1,92 2,09 1,54 1,57 2,25 2,09 1,53 8,2 8,2 8,1 8,1 8,1 8,2 8,1 8,1 8,1 8,1 8,2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,00

Las propiedades de resistencia y tenacidad se midieron después de precalentar las aleaciones coladas a 410ºC y laminar en caliente las aleaciones a un espesor de 28 mm. Luego las aleaciones se sometieron a tratamiento térmico de solubilizacion a 410ºC y se templaron en agua. La maduración se hizo durante 8 horas a 120ºC y durante 8-10 horas a 155ºC (bonificado T79-T76). Los resultados se presentan en la Tabla 6.

Tabla 6. Resistencia mecánica y tenacidad de 11 aleaciones de acuerdo con la Tabla 5 en las direcciones identificadas.

Rp: Rm Kq

Aleación: L LT L LT L-T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11: 628 614 566 614 595 562 549 530 628 614 568 596 561 544 568 556 513 509 484 584 575 529 651 642 596 638 620 590 573 556 644 631 594 633 604 582 604 590 552 542 522 618 606 568 28,9 29,3 39,0 33,0 37,1 38,6 41,7 41,9 26,6 28,1 38,6

Las aleaciones 3 a 8 y 11 presentaban buenas propiedades de resistencia mecánica, en tanto que las aleaciones 1 a 5 y 9 y 10 presentaban buenas propiedades de tenacidad. Por tanto, las aleaciones 3, 4 y 5 presentan una buena combinación de resistencia y tenacidad, de manera que está claro que el contenido de cobre sea de más de 1,3 y el contenido de magnesio de más de 1,6 (en % en peso) cuando el Zn está en una cantidad de 8,1. Tales cantidades

5 son límites inferiores da las ventanas de cobre y magnesio. Como se puede ver en la Tabla 6, la tenacidad caerá a niveles bajos inaceptables cuando los niveles de cobre y magnesio son demasiado altos (aleaciones 1, 2, 9 y 10).

Ejemplo 3

Se investigó la influencia del manganeso sobre las propiedades de la aleación de la invención. Se encontró un nivel óptimo de manganeso entre 0,05 y 0,12 en aleaciones con un alto contenido de zinc. Los resultados se presentan en

10 las Tablas 7 y 8. No todas las propiedades de la química mencionadas ni todos los parámetros de proceso son similares a los del Ejemplo 2.

Tabla 7. Composición química (en % en peso) de tres aleaciones (Mn-0, Mn-1, Mn-2); resto aluminio e impurezas inevitables, Zr = 0,08, Si = 0,05, Fe = 0,08.

Aleación: Cu Mg Zn Mn

Mn-0 Mn-1 MN-2: 1,94 1,94 1,96 2,33 2,27 2,29 8,2 8,1 8,2 0,00 0,06 0,12

Tabla 8. Resistencia y tenacidad de tres aleaciones de acuerdo con la Tabla 7 en las direcciones identificadas.

Aleación: Rp Rm Kq

L: LT LT L-T

Mn-0 Mn-1 Mn-2: 614 612 612 561 562 560 642 635 639 604 602 596 29,3 31,9 29,9

Como se ve en la Tabla 8, las propiedades de tenacidad disminuyen mientras que las propiedades de resistencia aumentan. Para aleaciones que tienen cantidades altas de zinc, un nivel optimizado de Mn está entre 0,05 y 0,12.

20 Ejemplo 4

Cuando se requieren niveles superiores de resistencia y las propiedades de tenacidad son menos importantes, se prefieren las aleaciones AA7055-T77 convencionales en vez de las aleaciones AA7150-T77 como aleación para aplicaciones en el extradós de ala. La presente invención, por tanto, describe ventanas optimizadas de cobre y magnesio que presentan propiedades iguales o mejores que las aleaciones AA7055-T77 convencionales.

25 Se colaron lingotes de dos aleaciones de aluminio diferentes que tenían la composición indicada en la siguiente Tabla 9.

Tabla 9. Composición química (en % en peso) de tres aleaciones; resto aluminio e impurezas inevitables, Zr = 0,08, Si = 0,05, Fe = 0,08 (Ref = aleación AA7055)

Aleación: Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Zr

1: 0,05 0,09 2,24 0,01 2,37 0,01 7,89 0,04 0,10

2: 0,04 0,07 1,82 0,08 2,18 0,00 8,04 0,03 0,10

Ref.: 2,1-2,6 1,8-2,2 7,6-8,4

Las aleaciones 1 y 2 se ensayaron en cuanto a sus propiedades de resistencia. Estas propiedades se presentan en la Tabla 10. La aleación 2 ha sido bonificada de acuerdo con dos condiciones de bonificado (T79-T76 y T77). La aleación de referencia AA7055 ha sido medida en el estado bonificado T77 (Ref M), y se dan también los datos técnicos de una aleación AA7055 de referencia bonificada a T77 (identificada como Ref).

Tabla 10. Resistencia de las dos aleaciones inventivas de la Tabla 9, la aleación nº. 2 en dos condiciones de bonificado, la aleación de referencia (AA7055) medida (Ref M) y según datos técnicos (Ref).

Aleación: Bonificado Rp L Rp LT Rp ST Rm L Rm LT Rm ST

1: T79-T76 604 593 559 634 631 613

2: T79-T76 612 598 571 645 634 618

2: T77 619 606 569 640 631 610

Ref: T77 614 614 - 634 641 -

Ref M: T77 621 611 537 638 634 599

Las propiedades de tenacidad en la dirección LT y TL así como las propiedades de resistencia en el límite elástico a compresión en la dirección L y LT, como también las características de comportamiento frente a la corrosión se dan en la Tabla 11.

Tabla 11. Propiedades de tenacidad y CYS de las dos aleaciones inventivas de la Tabla 9 en diferentes condiciones de bonificado y diferentes direcciones de ensayo. NF = sin fallo después de 40 días a los niveles de tensión indicados; en los otros casos, los días corresponden a cuando falló la probeta.

Aleación: Bonificado K1c L-T K1c T-L CYS L CYS LT EXCO SCC

1: T79-T76 21,0 - 596 621 EC 2,3,8

2 2 Ref: T79-T76 T77 T77 28,9 28,8 28,6 27,1 26,5 26,4 630 628 621 660 656 648 EB EA EB NF a 172 MPa NF a 210 MPa

Ref M: T77 - - - - EB NF a 103 MPa

NF a 103 MPa

La aleación producida de acuerdo con la invención tiene propiedades a tracción similares a las de una aleación AA7055-T77 convencional. Sin embargo, las propiedades en la dirección ST son mejores que las de la aleación AA7055-T77 convencional. También el comportamiento frente a la corrosión bajo tensiones es mejor que el de una aleación AA7055-T77. Por tanto, la aleación producida de acuerdo con la invención se puede usar como un 20 sustitutivo barato de las aleaciones AA7055-T77 bonificadas, lo que es también utilizable para conformación por maduración-fluencia, presentando así una resistencia en el límite elástico y una resistencia a la corrosión superiores.

Habiéndose descrito totalmente la invención, será patente para un experto corriente en la técnica que se pueden hacer muchos cambios y modificaciones sin desviarse del espíritu o ámbito de la invención descrita. La presente invención se define por las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para producir un producto de aleación Al-Zn forjada de alta resistencia con una combinación mejorada de resistencia a la corrosión y tenacidad, que comprende las etapas de:

(a)

colar un lingote con la composición siguiente (en porcentaje en peso): Zn 6,0 - 9,5 Cu 1,3 a 2,4 Mg 1,5 a 2,6 Mn < 0,12 Zr <0,20, preferiblemente 0,05-0,15 Cr <0,10 Fe <0,25 Si <0,25 Ti <0,10 Hf y/o V <0,25, opcionalmente, Ce y/o Sc <0,20, otros elementos, cada uno en menos de 0,05, y en menos de 0,25 en total, siendo el resto aluminio, en el

que (en porcentaje en peso): 0,1[Cu]+1,3 <[Mg] <0,2[Cu] + 2,15,

(b)

homogeneizar y/o precalentar el lingote después de la colada,

(c)

trabajar el lingote en caliente y opcionalmente en frío a un producto trabajado,

(d)

someterlo a tratamiento térmico en solución,

(e)

templar el producto sometido al tratamiento térmico en solución.
2.

Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto trabajado y sometido a tratamiento térmico en solución se madura artificialmente, y en el que la etapa de maduración comprende un primer tratamiento térmico a una temperatura en un intervalo de 105°C a 135°C durante un tiempo de 2 a 20 horas y un segundo tratamiento térmico a una temperatura superior a 135°C pero inferior a 210°C durante un tiempo de 4 a 12 horas.
3.

Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto trabajado y sometido a tratamiento térmico en solución se madura artificialmente, y en el que la etapa de maduración comprende un tercer tratamiento térmico a una temperatura en un intervalo de 105°C a 135°C durante más de 20 horas y menos de 30 horas.
4.

Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto trabajado y sometido a tratamiento térmico en solución se madura artificialmente, y en el que la etapa de maduración consiste en un primer tratamiento térmico a una temperatura en un intervalo de 105°C a 135°C durante un tiempo de 2 a 20 horas y un segundo tratamiento térmico a una temperatura superior a 135°C pero inferior a 210ºC durante un tiempo de 4 a 12 horas.
5.

Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por madurar artificialmente el producto trabajado y sometido a tratamiento térmico en solución por un proceso de maduración en dos etapas a un estado bonificado T79

o T76.
6.

Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que después de homogeneizar y/o precalentar el lingote después de colarlo, se trabaja el lingote en caliente y opcionalmente en frío, a un producto trabajado de un espesor en un intervalo de 15 mm a 45 mm.
7.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Mg está en un intervalo de 0,2[Cu] + 1,3 < [Mg] <0,l[Cu] + 2,15.
8.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Mg está en un intervalo de 0,2[Cu] + 1,4 < [Mg] <0,l[Cu) + 1,9.
9.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso} de Cu está en un intervalo de 1,5 a 2,1.
10.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad {en % en peso) de Cu está en un intervalo de 1,5 a 2,0.
11.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Zr está en un intervalo de 0,05 a 0,15.
12.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Mg y Cu es de aproximadamente 1,93 cuando la cantidad (en % en peso) de Zn es de aproximadamente 8,1.
13.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Zn está en un intervalo de 6,1 a 8,3, preferiblemente en un intervalo de 6,1 a 7,0, si Mn es menor que 0,05.
14.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Zn está en un intervalo de 6,1 a 8,3, preferiblemente en un intervalo de 6,1 a 7,0, si Mn es menor que 0,02.
15.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Mn está en un intervalo de 0,06 a 0,12 cuando la cantidad (en % en peso) de Zn es superior a 7,6.
16.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Fe es inferior a 0,12.
17.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cantidad (en % en peso) de Si es inferior a 0,12.
18.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto es un producto de chapa.
19.

El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el producto es un producto de chapa que tiene un espesor en un intervalo de 15 a 45 mm.
20.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un miembro de poco espesor de aviones.
21.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un miembro estructural alargado de un avión.
22.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un miembro de un extradós de ala de un avión.
23.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un miembro de poco espesor de la piel de un extradós de ala de un avión.
24.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un rigidizador de un avión.
25.

El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el producto trabajado es un producto de chapa, y el producto de chapa es un rigidizador de un extradós de ala un avión.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201131194

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 09.04.2004

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : C22C21/10 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

US 4305763 A (QUIST WILLIAM E et al.) 15.12.1981, ejemplo 1; columna 10, líneas 43-50; columna 2, líneas 12-13; figura 4. 1,2,4-7,11,13-25

X

GB 2114601 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 24.08.1983, página 2, líneas 4-48; página 1, línea 7. 1,12,20-25

X

EP 0587274 A1 (REYNOLDS METALS CO) 16.03.1994, página 4, líneas 48-56; página 5, líneas 48-54; Ejemplo 1093F; página 2, líneas 2-19. 1,7-10,20-25

X

EP 0829552 A1 (ALUMINUM CO OF AMERICA) 18.03.1998, página 4, línea 41 – página 5, línea 12; página 5, línea 48 – página 6, línea 51; página 6, línea 60 – página 7, línea 17; reivindicaciones 8,24,27; Ejemplo 1, Aleación A; figura 1, refs 18 y 20. 1,2,4-6,9,10,18-25

X

US 5108520 A (LIU JOHN et al.) 28.04.1992, columna 4, líneas 3-35; columna 4, línea 61 – columna 5, línea 41; columna 6, líneas 51-65; EXAMPLE SET III. 1,3,6,18,19

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 28.01.2013

Examinador J. A. Peces Aguado Página 1/5

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201131194

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C22C Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, ALLOYS

Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201131194

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 28.01.2013

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-25 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-25 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201131194

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

US 4305763 A (QUIST WILLIAM E et al.) 15.12.1981

D02

GB 2114601 A (ALUMINUM CO OF AMERICA) 24.08.1983

D03

EP 0587274 A1 (REYNOLDS METALS CO) 16.03.1994

D04

EP 0829552 A1 (ALUMINUM CO OF AMERICA) 18.03.1998

D05

US 5108520 A (LIU JOHN et al.) 28.04.1992
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

La solicitud se refiere al procedimiento de preparación de un producto de aleación Al-Zn-Cu-Mg con una composición que contempla estrictos requisitos para los diversos aleantes, incluyendo relaciones delimitadas entre la presencia de Cu y Mg. El procedimiento consta de las etapas de colada, homogeneización, forjado, tratamiento térmico y templado. La aplicación del procedimiento está dentro del campo de la fabricación de piezas de aleaciones ligeras con resistencia mecánica y a la corrosión y exfoliación mejoradas para aeronaves.

La etapa (a) de reivindicación 1 de la solicitud define rangos para la composición de una aleación de Al-Zn . Los documentos D01 a D05 se refieren todos ellos a aleaciones Al-Zn cuyos rangos de composición solapan sustancialmente con los dados en la reivindicación 1 y cuyos puntos característicos definidos por los extremos de los rangos de las composiciones para cada aleante caen dentro de los rangos de composición dados en la reivindicación 1 de la solicitud (ver tabla). Tabla comparativa entre la composición de aleación reivindicada y las composiciones de D01, D02, D03, D04 y D05 (% en peso) Tabla comparativa entre la composición de aleación reivindicada y las composiciones de D01, D02, D03, D04 y D05 (% en peso)

Elem.

Reiv.1 (a) D01 D01 D02 D02 D03 D03 D03 D04 D04 D05

Solicitud

Rango Ejempl. rango pref. embod. rango pref. embod. 10903F rangos Alloy A Alloy 7150

Zn

6-9.5 5.9-6.9 6.4 5.9-8.2 5.9-6.9 5.5-10 5.8-7.14 6.56 5.2-6.8 6.37 5,9-6,9

Cu

1.3-2.4 1.9-2.5 2.2 1.5-3 1.9-2.5 1.8-2.75 2.1-2.7 1.99 1.75-2.4 1.96 1,9-2,5

Mg

1.5-2.6 2-2.7 2.35 1.5-4 1-2.7 1.75-2.6 1.8-2.5 1.98 1.6-2.1 1.72 2-2,7

Mn

: 0.12 : 0.01 0.1 max 0.01 max * * *

Zr

: 0.2 0.080.15 0.08 0.15 0.08-0.15 0.08 0.15 0.08 -0.15 0.11 0.08 0.15 0.11 0,08-0,15

Cr

: 0.1 0.04 max 0.01 0.04 max 0.04 max * * *

Fe

: .25 0.15 max 0.07 0.15 max 0.15 max 0.15 max 0.15 max 0.054 0.06 0.03 0.15 max

Si

0.25 0.12 max 0.05 0.12 max 0.12 max 0.12 max 0.12 max 0.05 0.06 max 0.03 0.12 max

Ti

: 0.1 0.06 max 0.02 0.06 max 0.06 max * * 0.06 max

Hf

: 0.25 * * *

V

: 0.25 * * *

Ce

< 0.2 *

Sc

< 0.2 *

Otros

Cada uno :0.05; Total : 0.15 Total : 0.15 Total : 0.15 Total : 0.15

Total :0.5

Al

Resto Resto Resto Resto Resto Resto Resto Resto Resto Resto Resto

* Total de estos elementos : 0.5%

Asimismo D01 a D05 incorporan las etapas de tratamiento de la reivindicación 1 colada, homogeneización, trabajado mecánico, tratamiento térmico y templado. Concretamente D01: en el ejemplo I. D02: en la página 2, líneas 24 a 48. D03: en la página 4, líneas 48 a 56 y página 5, líneas 48 a 54 D04: de la línea 41 de la página 4 a la línea 12 de la página 5, y de la línea 48 de la página 5 a línea 5 de la página 6. D05: en la columna 4, líneas 3 a 35, y de la línea 61 de la columna 4 hasta la línea 41 de la columna 5.

Adicionalmente, los contenidos de Mg y Cu de las aleaciones de D01 a D05 satisfacen, bien por un amplio solapamiento de rangos, por sus puntos característicos concretos de los márgenes de composición o por las realizaciones preferidas, las ecuaciones y límites para la composición dados en las reivindicaciones 7 a 17. Por citar casos concretos:

-Los contenidos de Cu y Mg de ejemplo 1 de D01 sin 2.2% y 2.35% respectivamente. Al aplicar la fórmula de la reivindicación 7 a dicho ejemplo de D01 se obtiene que el contenido de Mg de ese ejemplo debería estar entre 1.74% y 2.37% para satisfacer el criterio de la reivindicación 7 de la solicitud. Por consiguiente, dado que el contenido de Mg del ejemplo 1 de D01 satisface la condición recogida en la reivindicación 7, dicha reivindicación no tiene novedad respecto a lo divulgado en D01.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201131194

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El contenido de Mg y Cu del ejemplo 10930F de D03 son 1.98% y 1.99% respectivamente. Al aplicar la fórmula de la reivindicación 8 a dicho ejemplo de D03 se obtiene que el contenido de Mg de ese ejemplo debe estar entre 1.8% y 2.1% para satisfacer el criterio de la reivindicación 8. Por consiguiente, dado que el contenido de Mg del ejemplo 1093F de D03 satisface la condición recogida en la reivindicación 8, dicha reivindicación no tiene novedad a la vista de lo divulgado en D03.

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El ejemplo 109030F de D03 y la aleación A de D04 tienen un contenido en Cu de 1.99% y 1.96% respectivamente. Por este motivo las reivindicaciones 9 y 10 no tienen novedad a la vista de lo divulgado en D03 y D04.

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Los rangos para el Zr recogidos en la reivindicación 11 de la solicitud están también recogidos por los rangos que divulga D01 (col.2, lín.12-13).

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Dado que los rangos divulgados en D02 (pág.2, lín.8-10) permiten contenidos de Mg y Cu en torno a 1.93% mientras que el contenido en Zn puede llegar a ser de 8.2%, la reivindicación 12 de la solicitud no tiene novedad respecto a lo divulgado en D02.

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Las reivindicaciones 13 a 17 de la solicitud están anticipadas por D01 (ejemplo I) y por los rangos divulgados en D02 (pág.2, lín.8-12) ya que permiten contenidos de Mn inferiores a 0.1% mientras que el contenido en Zn puede llegar a ser de 8.2%.

Por consiguiente, las reivindicaciones 1 y 7 a 17 de la solicitud carecen de novedad con respecto al procedimiento y los contenidos de aleantes divulgados por los documentos D01 a D05.

Tal como se afirma anteriormente D01 divulga una composición de aleación que está dentro de los límites de la reivindicación 1 y divulga un tratamiento de maduración en dos etapas consistente en: una primera etapa en la que se calienta el material a 121ºC de 4 a 48 horas, seguida de una segunda etapa de calentamiento entre 154ºC y 163ºC de 3 a 12 horas (col.10, lín.4350). En consecuencia, a la vista de que lo recogido en D01 es el mismo tratamiento que el recogido en las reivindicaciones 2, y 4 de la solicitud, dichas reivindicaciones carecen de novedad con respecto a D01..

Análogamente, D04 divulga un procedimiento para producir una aleación de Al-Zr tal como se describe en la reivindicación 1 de la solicitud y adicionalmente se refiere a un procedimiento de maduración en dos etapas consistente en: una primera etapa en la que se calienta el material a 121ºC durante 4 horas, seguida de una segunda etapa de calentamiento a 325ºC durante otras 4 horas (ver pág.5, lín.51y reivindicación 8). Dado que este procedimiento de maduración en dos etapas está dentro de lo recogido en las reivindicaciones 2 y 4 de la solicitud, dichas reivindicaciones carecen de novedad con respecto a D04.

D05 divulga aleaciones de Al-Zn que han sido procesadas por procedimientos (col.4, lín.1-35) y que son sometidos a un tratamiento de maduración de 3 etapas cuya tercera etapa consiste en calentar entre 79ºC y 163ºC de 2 a 30 horas (col.4, lín.61-68, col.5, lín.25-41, col.6, lín51-65). En consecuencia, a la vista de lo divulgado en D05, el procedimiento de maduración en tres etapas de la reivindicación 3 carece de novedad con respecto a D05.

También carece de novedad la reivindicación 5 de la solicitud relativa a un bonificado a T79 o T76 en una maduración en dos etapas ya que D01 divulga el mismo procedimiento con lo que se también se conseguirían los mismos resultados y además porque se divulga en D04 (pág.6, lín.60 a pág.7, lín.17) como un resultado de una relativamente ligera sobremaduración.

Las reivindicaciones 18 y 19 relativas al espesor final obtenido con el método de la reivindicación 1 son práctica habitual en el campo técnico de la fabricación de piezas para la aeronáutica. Tanto si el procedimiento conduce a un producto de chapa (reiv.18) como si conduce a un producto de 15 a 45 mm de espesor (reiv. 19) , nos encontramos con los espesores de los productos a los que se refieren D01 (figura 4, ejemplo 1), D04 a lo largo de todo el documento y, concretamente, en las reivindicaciones 24 y 27 y D05 (EXAMPLE SET III).

La reivindicación 6, al igual que la 19, es relativa al espesor del producto obtenido entre 15 y 45 mm. el cual se ha proporcionado mediante trabajo mecánico del lingote. Alcanzar este espesor, aparte de considerarse dentro de la práctica habitual en el campo técnico, estaría anticipado por D01, D04 y D05 en los apartados mencionados para la reivindicación 19 por lo que, combinada con las características técnicas de las reivindicación 1 de la que depende, carece de novedad a la vista de D01, D04 y D05.

Las reivindicaciones 20 a 25, dependientes de la reivindicación 6 relativas a los productos de chapa para aviones también se consideran práctica habitual en el campo técnico y además las aplicaciones de las piezas fabricadas con las aleaciones y los procedimientos de la solicitud quedan recogidas en D01, ejemplo 1, D02 página 1, línea 7, D03 párrafo [0002], D04 a lo largo de todo el documento, y en particular, en las referencias 18 y 20 de la figura 1 y en pág.5, lín.3-6 por lo que no tienen novedad.

En resumen, se considera que las reivindicaciones 1 a 25 de la solicitud carecen de novedad y actividad inventiva según los artículos 6 y 8 de la Ley de Patentes.

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5