KR20160132119A

KR20160132119A - 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 고성형성의 중강도 알루미늄 합금

Info

Publication number: KR20160132119A
Application number: KR1020167030120A
Authority: KR
Inventors: 토마스 헨트슈엘; 헨크-얀 브린크만; 올아프 엔글러; 시몬 밀러-유프
Original assignee: 하이드로 알루미늄 롤드 프로덕츠 게엠베하
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-11-16
Also published as: WO2015144888A3; EP3178952B1; EP3178952A1; EP2924135A1; RU2016142403A; PT2924135T; JP2017514014A; WO2015144888A2; CN106164311A; CA2944061A1; KR101808812B1; CA2944061C; US20170009323A1; ES2655434T3; KR20170121336A; EP2924135B1; RU2655510C2; EP3178952B9; US10047424B2; JP6279761B2

Abstract

본 발명은 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금, 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로 만들어지는 스트립의 제조 방법, 당해 알루미늄 합금 스트립 또는 시트, 및 알루미늄 합금의 시트로 구성된 차량의 구조 부품에 관한 것이다. 높은 성형성, 중간 수준의 강도 및 높은 내식성을 구비한 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 제공하는 문제는 중량%로 아래에 설명하는 합금 성분 함량을 포함하는, 차량의 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 통하여 해결된다:
0.6% ≤ Si ≤ 0.9%,
0.6% ≤ Fe ≤ 1.0%,
Cu ≤ 0.1%,
0.6% ≤ Mn ≤ 0.9%,
0.5% ≤ Mg ≤ 0.8%,
Cr ≤ 0.05%,
잔부는 알루미늄이고, 불순물들은 개별적으로 최대 0.05%이며 총량으로 최대 0.15%이다.

Description

차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 고성형성의 중강도 알루미늄 합금{HIGHLY FORMABLE, MEDIUM-STRENGTH ALUMINUM ALLOY FOR PRODUCING SEMI-FINISHED PRODUCTS OR COMPONENTS OF MOTOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 고성형성의 중강도 알루미늄 합금, 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로 만들어지는 스트립의 제조 방법, 당해 알루미늄 합금 스트립 또는 시트, 및 알루미늄 합금의 시트로 구성된 차량의 구조 부품에 관한 것이다.

차량용 반제품 및 부품은 차량에서의 이들의 사용 위치 및 사용 목적에 따른 상이한 요건들을 충족시켜야만 한다. 알루미늄 합금 또는 스트립 및 시트의 성형성은 차량용 반제품 및 부품의 제조 과정에서 결정적으로 중요하다. 강도 특성뿐만 아니라, 특히 내식성은 추후 차량에 사용할 때에 중요한 역할을 한다.

차량의 구조 부품 예컨대, 내부 도어 패널의 경우에 기계적 성질은 특히 상기 부품의 형상에 따른 강성에 의해 주로 결정된다. 이에 비해, 예컨대 인장 강도는 부차적인 영향을 나타낸다. 그러나, 내부 도어 부품으로 사용되는 재료는 지나치게 약한 것이 아니어야 한다. 그에 반하여, 반제품 및 부품은 제조 과정에서 특히 복잡한 성형 공정을 거치기 때문에 알루미늄 합금 재료를 차량에 적용하기 위해서는 양호한 성형성이 매우 중요하다. 특히 이것은, 예컨대 윈도우 프레임 구역과 통합되는 시트 금속 내부 도어와 같은, 단일 부분의 성형 시트 금속 쉘로 제조되는 부품에 적용된다. 접합 작업을 생략함으로써, 이러한 부품은 윈도우 프레임을 위한 접합식 프로파일 해결 방안에 비해 현저한 비용 관련 장점을 제공한다. 예컨대 가급적 적은 성형 작업을 이용하여, 단일 부분의 알루미늄 합금으로 반제품 또는 부품을 제조할 수 있도록 하는 것이 목표이다. 이것은 사용되는 알루미늄 합금의 성형 거동의 최적화를 필요로 한다. 유사한 적용을 위해 때때로 사용되는 AA 5005 (AlMg1)의 알루미늄 합금은, 성형 중에 발생하는 경화로 인해 충분한 성형성을 갖지 못하기 때문에 필요한 요건들을 충족하지 못한다.

차량 부품은 튀기는 물, 응결수 또는 발수에 자주 노출되므로 내식성이 또한 주요 고려 사항이다. 그러므로, 사용되는 알루미늄 합금은 가급적 내식성, 특히 입간 부식 및 도장 상태에서 사상 부식(filiform corrosion)에 대한 내식성이 있어야 한다. 사상 부식은 코팅된 부품에서 발생하는 실 모양의 패턴을 나타내는 부식 종류에 대해 사용되는 용어이다. 사상 부식은 염소 이온이 존재하는 높은 대기 습도 분위기에서 발생한다. 비록 종래에 AA 8006 (AlFe1.5Mn0.5)의 알루미늄 합금은 충분한 강도 및 매우 높은 성형성을 나타내지만, 이 알루미늄 합금은 사상 부식에 민감하다. 따라서 AA 8006 합금은 코팅된 부품, 특히 내부 도어 패널과 같은 도장 부품을 위해 적합하지 않다.

AA 8006 알루미늄 합금의 대안으로서, 본 출원인이 특허출원하고 아직 공개되지 않은 PCT/EP2014/053323호에는 알루미늄 합금이 알려져 있는데, 이 알루미늄 합금은 중량% 기준으로,

Fe ≤ 0.8%,

Si ≤ 0.5%,

0.9% ≤ Mn ≤ 1.5%,

Mg ≤ 0.25%,

Cu ≤ 0.20%,

Cr ≤ 0.05%,

Ti ≤ 0.05%,

V ≤ 0.05%,

Zr ≤ 0.05%,

잔부 알루미늄과 불가피한 불순물들을 개별적으로는 0.05% 이하이고 합계로는 0.15% 이하 함유하며, Mg과 Cu의 합계 함량은 0.15% ≤ Mg + Cu ≤ 0.25%의 관계를 만족한다.

이 알루미늄 합금은 특히 성형 거동과 관련하여 개선을 제공하는 것이 확인되었다. 게다가, 자동차 응용에 일반적으로 사용되는 AA 6xxx 합금 유형의 Al-Mg-Si 합금과 함께 스크랩 사이클에서 혼합되는 경우, 높은 함량의 Mn은 이 알루미늄 합금을 재활용하는 데 문제가 된다.

이러한 종래 기술로부터 출발하여, 본 발명은 높은 성형성, 중간 수준의 강도 및 높은 내식성을 구비한, 차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 제공하는 문제에 근거한 것이다. 또한, 당해 알루미늄 합금으로 만들어지는 스트립의 제조 방법, 알루미늄 스트립 또는 시트, 차량의 구조 부품 및 그 용도가 제안된다.

본 발명의 제1 교시에 따라, 전술한 문제는 알루미늄 합금의 성분들이 중량%로 아래와 같은 함량을 갖는, 차량의 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금을 통하여 해결된다:

0.6% ≤ Si ≤ 0.9%,

0.6% ≤ Fe ≤ 1.0%,

Cu ≤ 0.1%,

0.6% ≤ Mn ≤ 0.9%,

0.5% ≤ Mg ≤ 0.8%,

Cr ≤ 0.05%,

잔부는 알루미늄이고, 불순물들은 개별적으로 최대 0.05%이며 총량으로 최대 0.15%이다.

기존의 시도들과 달리, 본 발명의 알루미늄 합금은 AA 6xxx 합금 유형의 Al-Mg-Si 합금들은 연화 어닐링한 상태에서 매우 양호한 성형성을 나타낸다는 지식에 기초한다. 그러나, 이 합금들은 종전의 응용을 위해서는 지나치게 연성이었다. 중량 기준으로 필수 합금 성분들인 0.6%의 Si, 0.6%의 Fe, 0.6%의 Mn 및 0.5%의 Mg에 대한 하한은 알루미늄 합금이 연화 어닐링한 상태에서 충분한 강도를 나타낼 수 있다는 것을 보장한다. 중량 기준으로 0.9%의 Si, 1.0%의 Fe, 0.9%의 Mn 및 0.8%의 Mg에 대한 상한은 파단 연신율을 감소시키고 따라서 성형 거동에 부정적으로 영향을 미치는 것을 방지한다. 동일한 이유로, 중량 기준으로 합금 성분 Cu의 함량은 최대 0.1%로 제한되고 Cr의 함량은 최대 0.05%로 제한된다. 합금 성분들인 Si, Fe, Mg 및 Mn의 조합은 한편으로, 연성의 과도한 손실을 일으키지 않으면서 Al-Mg-Si 합금들의 매우 양호한 성형 거동과 증가한 강도를 조합하는 것을 보장한다. 연화 어닐링한 상태에서 본 발명의 알루미늄 합금은 성형성과 특히 내식성에 대한 요건들을 충족하며 따라서 차량의 반제품 또는 부품을 제조하기 위해 적합하다는 것이 시험으로 확인되었다. 필수 합금 성분인 Si, Fe, Mn 및 Mg의 특정된 함량 범위에 따르면, 본 발명의 알루미늄 합금은 AA 6xxx 합금 유형의 Al-Mg-Si 합금에 속한다. 이것은, 자동차 응용에 일반적으로 사용되는 AA 6xxx 합금 유형의 Al-Mg-Si 합금과 함께 스크랩 사이클에서 혼합되는 경우 이 알루미늄 합금의 개선된 재활용을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 제1 실시예에 따르면, 합금 성분 Si, Fe, Mn 및 Mg는 중량%로 다음과 같은 함량을 갖는다:

0.7% ≤ Si ≤ 0.9%,

0.7% ≤ Fe ≤ 1.0%,

0.7% ≤ Mn ≤ 0.9%,

0.6% ≤ Mg ≤ 0.8%.

Si, Fe, Mn 및 Mg에 대한 하한을 증가시키는 것은 알루미늄 합금으로 제조된 연성 시트 또는 스트립의 파단 연신율 또는 성형 거동에 부정적으로 영향을 주지 않으면서 알루미늄 합금의 강도를 더욱 증가시킨다.

최대 파단 연신율과 관련한 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 추가적인 개선은 합금 성분 Si, Fe, Mn 및 Mg가 중량%로 다음과 같은 함량을 갖는 것에서 달성된다:

0.7% ≤ Si ≤ 0.8%,

0.7% ≤ Fe ≤ 0.8%,

0.7% ≤ Mn ≤ 0.8%,

0.6% ≤ Mg ≤ 0.7%.

합금 성분 Si, Fe, Mn 및 Mg와 관련하여 이와 같이 필수적인 함량의 좁은 범위를 통해, 강도와 파단 연신율의 특성, 즉 알루미늄 합금의 성형 특성 간의 매우 양호한 절충이 얻어지는 것이 확인되었다.

비록 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 양호한 내식성을 나타내지만, 알루미늄 합금의 다른 실시예에 따라 합금의 Si 함량이 Mg 함량을 중량 기준으로 최대 0.2% 초과, 바람직하게는 최대 0.1% 초과하는 경우에 입간 부식에 대한 저항성은 더욱 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 알루미늄 합금의 다른 실시예에 따르면, Cr 함량이 중량 기준으로 최대 0.01%로 더욱 감소하는 경우, 바람직하게는 최대 0.001%로 더욱 감소하는 경우에 알루미늄 합금의 파단 연신율은 더욱 향상될 수 있다. 크롬은 매우 낮은 농도에서 파단 연신율 특성에 부정적인 영향을 나타내는 것이 확인되었다.

Cu 함량이 중량 기준으로 최대 0.05%, 바람직하게는 최대 0.01%로 감소하는 것은 또한 유사한 효과를 나타내며, 동시에 사상 부식 또는 입간 부식에 대한 경향은 Cu 함량에서의 감소를 통해 대체로 감소한다.

본 발명의 제2 교시에 따라, 전술한 문제는 이하에 설명하는 단계들을 구비한 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로 만들어지는 스트립의 제조 방법에 의해 해결된다:

- 압연 잉곳을 주조하는 단계,

- 500℃ 내지 600℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계,

- 280℃ 내지 500℃의 온도에서, 바람직하게는 300℃ 내지 400℃의 온도에서 압연 잉곳을 3 mm 내지 12 mm의 두께로 열연하는 단계,

- 중간 어닐링을 실행하거나 중간 어닐링을 실행하지 않고 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%의 압하율로 0.2 mm 내지 5 mm의 최종 두께로 냉연하는 단계,

- 챔버로에서 300℃ 내지 400℃, 바람직하게는 330℃ 내지 370℃에서 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 최종 연화 어닐링하는 단계.

주조 후에, 500℃ 내지 600℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 균질화하는 것은 압연 잉곳의 추가적인 처리를 위한 균질한 구조가 제공되는 것을 보장한다. 이에 의해 열연 온도는 열연 중에 양호한 재결정을 가능하게 하므로, 미세조직은 열연 후에 가급적 미세 결정화된다. 이러한 미세 결정화된 미세조직은 냉연에 의해 단지 연신되며 최종 연화 어닐링 동안에 다시 한번 재결정화된다. 중간 어닐링을 실행하지 않고 제조되는 경우, 냉연을 통해 미세조직에 특히 많은 수의 전위가 생성되는데, 이것은 최종 연화 어닐링 동안에 매우 미세하게 결정화되는 완전 재결정 미세조직을 생성한다. 이를 위해, 최종 연화 어닐링 전에 최종 두께로의 압하율은 목표 최종 두께와 관련하여 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%가 되어야만 한다.

미세조직의 미세 결정화된 특성에 대한 다른 긍정적인 영향은 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따라 균질화 처리가 두 단계로 실행되는 것에서 달성될 수 있는데, 먼저 압연 잉곳은 500℃ 내지 600℃로 적어도 0.5 시간 동안 가열되고 다음에 압연 잉곳은 450℃ 내지 550℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 유지된다. 그 다음에 압연 잉곳은 열연된다.

내식성 특성은, 내식성에 대한 부정적인 영향을 나타낼 수 있는 압연 잉곳의 상면 및 하면 상의 불순물들을 배제하기 위하여, 주조 후 또는 균질화 후에 압연 잉곳의 상면 및 하면을 밀링 가공하는 경우에 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따라, 일차 냉연 후에 적어도 하나의 중간 어닐링은 300℃ 내지 400℃의 온도에서, 바람직하게는 330℃ 내지 370℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 실행되며, 상기 중간 어닐링 전에 또는 중간 어닐링 후에 압하율은 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%이다. 중간 어닐링 전에 또는 중간 어닐링 후에 선택된 압하율의 결과로서, 미세조직이 중간 어닐링 중에 충분히 재결정화 하는 것이 보장된다. 중간 어닐링 기간은 적어도 0.5 시간, 바람직하게는 적어도 2 시간이다.

중간 어닐링이 330℃ 내지 370℃의 온도에서 실행되면, 증가한 하한 온도 330℃로 인해, 충분한 재결정이 일어나는 것이 보장되는 동시에 상한 온도의 감소를 통해 가급적 적은 열적 에너지를 요구하는 효율적인 중간 어닐링이 실행되는 것이 보장된다.

본 발명의 제3 교시에 따라, 전술한 문제는 본 발명에 따른 알루미늄 합금으로 제조된 알루미늄 합금 스트립 또는 시트에 의해 해결되는데, 스트립은 두께가 0.2 mm 내지 5 mm이고 연화 어닐링 상태에서 적어도 45 MPa의 항복 강도 R_p0 _.2, 적어도 23%의 균일 연신율 A_g 및 적어도 35%의 파단 연신율 A_80mm을 나타낸다. 특히 합금의 조성과 연화 어닐링 상태에서 결과적인 기계적 성질이 조합된 특정 두께의 스트립을 통하여, 알루미늄 합금 스트립 또는 시트가 차량의 부품용으로 사용될 수 있는 전제 조건이 충족되는데, 이러한 전제 조건은 매우 양호한 성형성 이외에 입간 부식 및 사상 부식에 대한 매우 양호한 저항성을 또한 포함한다. 알루미늄 합금 스트립은 특히 도장 부품 또는 코팅 부품에도 적용된다.

이와 관련하여, 차량용 반제품 또는 부품 특히 차량의 구조 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 용도는 또한 전술한 문제를 해결한다. 특히, 구조 부품은 매우 높은 가공도로 제조될 수 있으며 특별히 복잡한 성형 작업을 요구하는 일 없이 매우 복잡한 형상으로 만들어질 수 있다. 특히, 도장 부품에서 내식성, 특히 입간 부식 및 사상 부식에 대한 내식성이 있다.

본 발명의 다른 교시에 따라, 전술한 문제는 차량의 구조 부품, 특히 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 적어도 하나의 성형된 시트를 포함하는 차량의 내부 도어 부품에 의해 해결된다. 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 합금은 연화 어닐링 상태에서 필요한 성형 특성을 나타낼 뿐만 아니라 구조 부품의 필요한 내식성 및 강도를 동시에 보장한다.

최적의 가공도를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구조 부품은 본 발명에 따른 방법을 사용하여 생산된 스트립으로 제조된다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 구조 부품들의 성형 특성뿐만 아니라 강도 특성이 신뢰성 있는 방식으로 달성될 수 있으므로, 전술한 전제 조건을 충족하는 구조 부품의 경제적인 제조가 가능하다는 것이 확인되었다.

이하에서 본 발명은 도면과 함께 예시적인 실시예들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예의 흐름도이다.
도 3은 예시적인 실시예의 차량용 부품을 도시한 도면이다.

도 1은 개략적인 흐름도의 형태로 제1 실시예를 도시한다. 제1 단계 2에서, 예컨대 DC 연속 주조 방법 또는 스트립 주조 방법을 사용하여 압연 잉곳이 주조된다. 방법 단계 4에서, 균질화 하기 위해 그 후에 잉곳은 500℃ 내지 600℃ 온도로 가열되고 이 온도에서 적어도 0.5 시간 동안, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 유지된다. 이 방식으로 균질화된 압연 잉곳은 그 후에 280℃ 내지 500℃ 온도에서, 바람직하게는 300℃ 내지 400℃ 온도에서 3 mm 내지 12 mm의 최종 두께로 열연된다. 다음에 단계 8에서 최종 두께로 냉연이 실시되고, 후속해서 단계 10에 따라 재결정 최종 연화 어닐링이 실행된다. 1회 이상의 패스에서 최종 두께로 냉연하는 동안, 압하율은 최종 연화 어닐링 과정에서 충분히 미세 결정화된 미세조직을 생성하기 위하여 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%가 되어야만 한다. 스트립이 그 과정에서 다시 재결정화되는 최종 연화 어닐링은 단계 10에서, 챔버로에서 300℃ 내지 400℃, 바람직하게는 330℃ 내지 370℃ 온도에서 실행된다. 상이한 가열 및 냉각 속도로 인해 다른 미세조직이 생성될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 합금 성분인 Mg, Si, Fe 및 Mn에도 불구하고 본 발명에 따른 알루미늄 합금 스트립의 제조를 위해 연속로를 사용하는 것은 가능하지 않다.

중간 어닐링을 실행하지 않고 알루미늄 합금 스트립을 생산하는 것에 대한 대안으로, 단계 14에 따라 중간 어닐링이 챔버로에서 300℃ 내지 400℃, 바람직하게는 330℃ 내지 370℃ 온도에서 또한 실행될 수 있는데, 재결정 최종 연화 어닐링 후에 미세조직의 미세 결정화된 특성에 대한 긍정적인 영향을 나타내도록 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%의 압하율은 중간 어닐링 이전과 중간 어닐링 이후 모두에서 보장되어야 한다. 옵션으로, 단계 2에서 압연 잉곳의 주조 후에, 압연 잉곳의 제조 중에 잉곳의 가장자리에 나타나는 불순물들이 최종 제품에 대해 영향을 미치는 것을 최소화하기 위하여 단계 12에 따라 압연 잉곳의 상면 및 하면의 밀링 가공이 실행될 수 있다. 특히, 이것은 부품의 내식성에 긍정적인 영향을 나타낸다.

도 2는 단계 4에 대안으로, 단계 16의 균질화를 나타내는 다른 흐름도를 도시한다. 균질화는 스트립 또는 마무리 처리된 부품의 원하는 최종적인 미세조직의 미세 결정 특성에 영향을 준다. 미세조직의 미세 결정 특성을 더욱 향상시키기 위하여, 균질화는 복수 단계들로 실행된다. 따라서, 도 1에서의 단계 4 대신에, 도 2에서 균질화 단계 16이 실행된다. 균질화 단계 16은, 밀링 가공되거나 밀링 가공하지 않은 압연 잉곳이 550℃ 내지 600℃의 온도로 적어도 0.5 시간 동안, 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 가열되는 제1 균질화 단계인 단계 18을 포함한다. 다음 단계 20에서, 이 방식으로 가열된 압연 잉곳은 450℃ 내지 550℃의 온도로 냉각되고 도 2에 단계 22로 도시된 바와 같이 이 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 바람직하게는 적어도 2 시간 동안 유지된다.

대안으로, 제1 균질화 단계 18 후에 압연 잉곳은 단계 24에서 실온으로 냉각될 수도 있고, 후속 단계 26에서 제2 균질화를 위한 온도로 가열될 수 있다. 이것은 예컨대 압연 잉곳이 균질화 단계들 사이에서 보관할 필요가 있는 경우에 필요한 것이다. 옵션으로, 이 단계는 실온에서 압연 잉곳을 단계 28에서 상면 및 하면에 대한 밀링 가공을 하기 위해 이용될 수 있다. 제2 균질화 단계 22 후에, 도 1에 도시된 바와 같이 제시된 파라미터로 열연이 실행된다. 복수 단계의 균질화, 특히 2 단계의 균질화에 의해 최종 제품에서 더욱 미세한 미세조직을 갖게 되는 것이 확인되었다.

중간 수준의 강도 및 매우 높은 성형성의 알루미늄 합금 또는 알루미늄 합금 스트립을 제공하는 본 발명에 따른 효과는 10개의 예시적인 실시예들에 기초하여 입증되었다.

먼저, 상이한 합금으로 구성된 10개의 상이한 압연 잉곳이 DC 연속 주조 방법을 사용하여 주조되었다. 압연 잉곳의 상면 및 하면은 단계 12에 따라 주조 후에 밀링 가공되었다. 다음에, 압연 잉곳이 우선 600℃에서 3.5 시간 동안 유지되고 그 후에 500℃에서 2 시간 동안 유지되는, 2 단계 균질화가 실행되었다. 균질화 직후에, 압연 잉곳은 대략 500℃에서 두께 8 mm의 알루미늄 합금 스트립으로 열연되었다. 각각의 경우에 8 mm 두께의 열연 스트립은 중간 어닐링을 실행하지 않고 최종 두께 1.5 mm로, 즉 70%를 초과하는 압하율로 최종적으로 냉연되었다. 두께 1.5 mm인 냉연 알루미늄 합금 스트립의 재결정 최종 연화 어닐링은, 챔버로에서 350℃에서 1 시간 동안 실행되었다. 시험한 상이한 알루미늄 합금들이 표 1에 기재되어 있다.

실시예 1 내지 4, 9 및 10은 본 발명에 따른 알루미늄 합금에 해당하지 않는 비교예들이다. 이에 반하여, 예시적인 실시예 5 내지 8은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 조성에 해당한다.

항복 강도 R_p0 _.2, 인장 강도 R_m, 균일 연신율 A_g, 파단 연신율 A_80mm뿐만 아니라 이 방식으로 제조된 냉연 알루미늄 합금 스트립의 스트레치 성형 중에 밀리미터로 얻어지는 SZ 32 커핑(cupping)이 측정되었다. 항복 강도 R_p0 _.2와 인장 강도 R_m에 대한 값은 DIN EN ISO 6892-1 : 2009에 따른 시트의 압연 방향에 수직으로 인장 시험에서 측정되었다. 백분율로 나타낸 균일 연신율 A_g 및 파단 연신율 A_80mm은 동일한 표준에 따라 각각의 경우에 시트의 압연 방향에 수직으로 DIN EN ISO 6892-1 : 2009 부록 2, 폼 2에 따른 평평한 인장 시험 시편을 사용하여 측정되었다. 또한, 성형 거동은 예컨대 냉간 변형이 일어나도록 시험체가 시트에 대항하여 눌려지는 에릭센 커핑 시험(DIN EN ISO 20482)에 의한 SZ 32 스트레치 성형 시험으로 측정되었다. 냉간 변형 중에, 균열의 형성에 의해 야기되는 하중의 강하가 발생할 때까지 시험체의 힘 및 펀치 이동이 측정된다. 예시적인 실시예들에서, 커핑 시험은 마찰을 감소시키기 위하여 테플론 드로잉 필름을 사용하고 시트 두께에 맞추어진 직경 32 mm의 펀치 헤드와 직경 35.4 mm의 다이를 이용하여 실행되었다. 결과들의 개요가 표 2에 제공되어 있다.

예컨대 실시예 2와 본 발명에 따른 실시예 5 내지 8을 비교해 보면, 예시적인 실시예들은 Cu 및 Cr 함량의 증가와 조합하여 Si, Fe, Mn, Mg 함량이 지나치게 크게 감소하면 항복 강도는 45 MPa 이상으로 유지되는 반면에, 파단 연신율은 약 30%로 실질적으로 감소한다는 것을 보여준다. 이러한 효과는 이미 파단 연신율 A_80mm이 35% 미만으로 감소하는 실시예 4에서 Mn 함량이 예컨대 1.0%인 경우에 확인할 수 있다. 실시예 9 및 10은 Si, Fe, Mn, Mg 함량 감소의 영향을 보여준다. 비교예인 실시예 9 및 10은 35% 초과의 매우 양호한 파단 연신율 A_80mm을 나타내지만, 항복 강도는 본 발명에 따른 예시적인 실시예 5 내지 8보다 낮은 41 MPa이다.

본 발명에 따른 예시적인 실시예들은 특히 높은 가공도 하에서 매우 양호한 성형 거동을 나타내었는데, 이것은 매우 양호한 SZ 32 스트레치 성형 결과와 균일 연신율 A_g 및 파단 연신율 A_80mm에 대한 높은 연신 값으로부터 알 수 있다.

이러한 결과들은 전체적으로 결정적인 인자는 Si, Fe, Mn, Mg의 합금 함량 간의 연관성이고, Cr 및 Cu 성분들의 함량은 특히 낮게 유지되어야만 한다는 것을 보여주며, 바람직하게는 Cu 함량은 중량 기준으로 0.05% 이하, 바람직하게는 0.01%이며 Cr 함량은 중량 기준으로 0.01% 이하, 바람직하게는 0.001% 이하이다. 예시적인 실시예들의 매우 양호한 내식성과 결합하여, 기계적 및 화학적 성질에 대한 차량 적용 분야에서 요구되는 사양을 충족할 뿐만 아니라 적은 성형 작업을 이용하여 경제적으로 제조될 수 있는 차량용 반제품 또는 부품, 특히 내부 도어 부품과 같은 구조 부품이 제공될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 합금 스트립들은 예컨대 도 3에 도시된 내부 도어 부품(30)과 같은 차량의 구조 부품을 제공하기 위해서 또는 이들의 제조에 사용하기 위해서 이상적으로 적합한 것이다. 내부 도어 부품은 접합 작업 없이 단순히 성형 작업을 통해 윈도우 프레임을 제공하는 두께 1.5 mm인 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 시트로부터 제조될 수 있다.

Claims

차량용 반제품 또는 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금에 있어서,
중량%로,
0.6% ≤ Si ≤ 0.9%,
0.6% ≤ Fe ≤ 1.0%,
Cu ≤ 0.05%,
0.6% ≤ Mn ≤ 0.9%,
0.5% ≤ Mg ≤ 0.8%,
Cr ≤ 0.05%를 포함하며,
잔부는 알루미늄이고, 불순물들은 개별적으로 최대 0.05%이며 총량으로 최대 0.15%인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항에 있어서,
합금 성분 Si, Fe, Mn 및 Mg는 중량%로,
0.7% ≤ Si ≤ 0.9%,
0.7% ≤ Fe ≤ 1.0%,
0.7% ≤ Mn ≤ 0.9%,
0.6% ≤ Mg ≤ 0.8% 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 또는 제2항에 있어서,
합금 성분 Si, Fe, Mn 및 Mg가 중량%로,
0.7% ≤ Si ≤ 0.8%,
0.7% ≤ Fe ≤ 0.8%,
0.7% ≤ Mn ≤ 0.8%,
0.6% ≤ Mg ≤ 0.7% 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
알루미늄 합금의 Cr 함량은 중량 기준으로 0.01% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
알루미늄 합금의 Cu 함량은 중량 기준으로 0.01% 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금.
제1항 내지 제5항 중 한 항에 따른 알루미늄 합금으로 만들어지는 알루미늄 합금 스트립을 제조하기 위한 방법으로,
- 압연 잉곳을 주조하는 단계,
- 500℃ 내지 600℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 균질화하는 단계,
- 280℃ 내지 500℃의 온도에서 압연 잉곳을 3 mm 내지 12 mm의 두께로 열연하는 단계,
- 중간 어닐링을 실행하거나 중간 어닐링을 실행하지 않고 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%의 압하율로 0.2 mm 내지 5 mm의 최종 두께로 냉연하는 단계, 및
- 챔버로에서 300℃ 내지 400℃에서 적어도 0.5 시간 동안 최종 연화 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립의 제조 방법.
제6항에 있어서,
균질화 처리는 적어도 두 단계로 실행되며, 먼저 압연 잉곳은 550℃ 내지 600℃로 적어도 0.5 시간 동안 가열되고 다음에 압연 잉곳은 450℃ 내지 550℃로 냉각되고, 이 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 유지되며 그 후에 열연되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립의 제조 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
압연 잉곳은 주조 후 또는 균질화 후에 상면 및 하면을 밀링 가공하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립의 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 한 항에 있어서,
중간 어닐링은 일차 냉연 후에 300℃ 내지 400℃의 온도에서 적어도 0.5 시간 동안 실행되며, 상기 중간 어닐링 전에 또는 중간 어닐링 후에 압하율은 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립의 제조 방법.
제6항 내지 제9항 중 한 항에 있어서,
중간 어닐링은 330℃ 내지 370℃의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 한 항에 따른 알루미늄 합금으로 제조된 알루미늄 합금 스트립 또는 시트로서,
스트립은 두께가 0.2 mm 내지 5 mm이고 연화 어닐링 상태에서 적어도 45 MPa의 항복 강도 R_p0 _.2 및 적어도 35%의 파단 연신율 A_80mm을 나타내는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금 스트립 또는 시트.
제11항에 따른 알루미늄 합금 스트립의 용도로서, 차량용 반제품 또는 부품, 특히 차량의 구조 부품을 제조하기 위한 알루미늄 합금 스트립의 용도.
차량의 구조 부품, 특히 내부 도어 부품(30)으로서, 제1항 내지 제5항 중 한 항에 따른 알루미늄 합금의 적어도 하나의 성형 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조 부품.
제13항에 있어서,
상기 시트는 제6항 내지 제10항 중 한 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 스트립에서 절단되는 것을 특징으로 하는 구조 부품.