NO172136B - Aluminiumlegering for tynnmetallfolier samt fremstilling derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en aluminiumlegering for tynnmetallfolier som er egnet for fremstilling av lokk og legemer for bokser ment til å inneholde næringsmidler og karbonatiserte drikker, samt en fremgangsmåte for fremstilling av disse metallfolier.

Aluminiumlegeringer benyttes hyppig i dag for fremstilling av bokser ment for å inneholde fast eller flytende nærings-materiale så vel som karbonatiserte drikkevarer. Disse bokser består av to deler, et legeme med en integrert base og der sideveggene eventuelt kan være betrykket, hvortil det for det andre er føyet et lokk utstyrt med et system for lett åpning, spesielt når det gjelder karbonatiserte drikker. Lokkene oppnås generelt ved utskjæring av en tynnmetallfolie med en tykkelse på mellom 200 og 400 pm og legemene, som har en tilsvarende tykkelse, oppnås ved stansing eller ved stansing fulgt av dyp-trekking.

Det skal påpekes at, avhengig av innholdet av boksen, om det fremstilles et lokk eller et legeme, den formingsmetode som benyttes, det eventuelle nærvær av et system for lett åpning eller av betrykning, foliematerialet må ha karakteristika som er tilpasset hvert av disse spesielle trekk. Således bør lokk som lett åpnes ha større mekanisk styrke enn den til andre lokk slik at de ikke rives istykker under bruk. Betrykkede eller trukne legemer bør ha en relativt liten andel fremragende deler for å forhindre deformering enten av de på forhånd påtrykkede bokstaver eller av toppdelen av legemet som tar opp lokket. De trukne legemer burde videre heller ikke krølles i kontakt med verktøy for derved å unngå opptreden av skrammer eller sågar brudd.

Konfrontert med så mange behov har fagmannen vendt seg mot metallfolier fremstilt fra legeringer av andre sammensetninger.

Når det således gjelder bokser ment for næringsmidler benyttes generelt: for betrykkede lokk og legemer, folier med en tykkelse på 230 pm 5052-legering i H28-tilstand i henhold til Aluminium Association-standarder, det vil si med følgende sammensetning i vekt-#: Si 0,25 - Fe 0,40 - Cu 0,10 - Mn 0,10 - Mg 2,2-2,8 -

Cr 0,15-0,35 - Zn 0,10 - andre 0,15 - resten Al;

for legemet av de betrykkede bokser, metallfolier med samme tykkelse, bestående av den samme legering, men i H24-tilstand.

Når det gjelder bokser ment for karbonatiserte drikkevarer benyttes generelt: for kannelegemer oppnådd ved stansing-trekking, metall folier med en tykkelse på 330 pm bestående av 3004-legering i H19-tilstand i henhold til Aluminium Association-standarder, det vil si med følgende sammensetning i vekt-#: Si 0,30 - Fe 0,7 - Cu 0,25 - Mn 1,0-1,5 - Mg 0,8-1,3 - Zn 0,25 - andre 0,15 - resten Al; for bokslokkene, metallfolier med en tykkelse på 300 pm bestående av 5182-legering i H19-tilstand i henhold til Aluminium Association-standarder, det vil si med følgende sammensetning i vekt-56: Si 0,20 - Fe 0,35 - Cu 0,15 - Mn 0,20-0,50 - Mg 4,0-5,0 - Cr 0,10 - Zn 0,25 - andre 0,15 - resten Al.

Ut fra denne oppsummering kan man slutte at, spesielt når det gjelder bokser for karbonisert drikke, lokk og legemer har meget forskjellige sammensetninger, spesielt med henblikk på magnesium- og manganinnholdet. Det nødvendiggjør forskjellige produksjonslinjer for fremstilling derav og øker også omkostningene. Imidlertid ledsages disse mangler av det problem at man må resirkulere boksene efter bruk; når det gjelder den økende bruk av aluminiumlegeringer i boks-markedet, er det derfor vesentlige besparelser å hente ved å gjenvinne boksene i stedet for skraping slik det til nu har vært gjort. Efterhvert som imidlertid legemene i det vesentlige blir useparerbare fra lokkene, medfører den økonomiske tilbakeføring en omsmelting av hele boksen. Dette gir en prosedyre med en sammensetning som ligger mellom den til bokslegemet og den til bokslokket, noe som fører til en deling i to fraksjoner idet hver av disse er standardisert igjen ved tilsetning av rent aluminium og legerende ele-menter.

Det synes derfor mer fordelaktig, med henblikk på resirkulering, å benytte en enkel type legering. Imidlertid må denne legering allikevel tilfredsstille alle de krav som legges på metallfolier uansett deres bestemmelse; næringsmidler eller karbonatiserte drikkevarer, eller på grunn av form: legemer eller lokk, eller ved produksjonsmetode: stansing eller stansing-trekking eller et annet spesielt trekk ved frem-stillingen slik som system for åpning av lokket eller egnetheten for å kunne tildanne på forhånd betrykkede bokstaver eller motiver.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse, er det arbeidet med dette for øye. Dette har gjort det mulig å komme frem til en legeringsblanding som er slik at den ved støping i strimler, fulgt av et antall egnet valgte formingstrinn og termiske behandlinger, å fremstille metallfolier med karakteristika som er i stand til å motstå de forskjellige belastninger de efter hvert vil underkastes.

Selvfølgelig er det ikke første gang man har løst problemet på denne måte. For eksempel skal nevnes FE-PS 2 432 556 som beskriver "en fremgangsmåte for fremstilling av en strimmel av aluminiumlegering egnet for fremstilling av bokslegemer og

-lokk ved stansing og trekking, og som karakteriseres ved at: (a) en smeltet masse av en aluminiumlegerIng fremstilles og som i tillegg til de vanlige urenheter som hovedbestand-del inneholder fra 0,4 til 1,056 mangan og fra 1,3 til 2,556 magnesium, idet det totale magnesium- og mangan-innhold er fra 2,0 til 3,356 og forholdet mellom magnesium og mangan er fra 1,4:1 til 4,4:1; (b) den smeltede masse kontinuerlig støpes til et bånd ved bruk av en båndstøpemaskin; (c) det støpte bånd varmevalses kontinuerlig ved støpehastig-heten med en reduksjon på minst 70%, idet temperaturen ved oppstarting av varmvalsingen er mellom 300°C og legeringens solidustemperatur og temperaturen ved slutten av valsingen er minst 280"C; (d) det varmvalsede bånd varmevikles og settes hen for avkjøling i rolig luft grovt regnet ved omgivelses-temperatur ; og (e) det avkjølte varmvalsede bånd oppvikles til sluttykkelse.

Under disse betingelser er de mekaniske karakteristika for foliene som oppnås en bruddstyrke ved 0,256 fra 250 til 310 MPa, en strekkstyrke på fra 260 til 320 MPa og en bruddfor-lengelse fra 1 til 856 når det gjelder folier for selve bokslegemet og der de respektive verdier for lokkene er 310 til 370 MPa, 320-380 MPa henholdsvis 1 til 556.

Ifølge foreliggende oppfinnelse var hensikten å forbedre disse karakteristika, spesielt når det gjaldt metallfoliene for lokkene.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en aluminiumlegering for fremstilling av tynne folier egnet for fremstilling av bokslokk og -legemer, og denne legering karakteriseres ved at den i vekt-56 inneholder:

0,8 < mangan 1,8

1 < silisium 2

0,7 magnesium 3

0 jern < 0,7

0 kobber < 0,5

0 krom < 0,5

resten: aluminium.

Det høyere silisiuminnhold fremmer i kombinasjon med magnesium dannelsen av Mg2Si som virker som et herdemiddel. Videre har nærværet av en midlere mengde mangan som er høyere enn ifølge den kjente teknikk, den virkning at man markert reduserer fenomenet med krølling ved omtrekking av boks-legemene.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av disse metallfolier. Denne omfatter et antall operasjoner i forbindelse med fremstilling, forming og termisk behandling og karakteriseres ved at: (a) en smeltet legeringsmasse fremstilles inneholdende som hovedelementer, i tillegg til vanlige urenheter og i vekt-#: 0,8 < mangan < 1,8, 1 < silisium < 2,

0,7 < magnesium < 3, jern < 0,7, kobber < 0,5,

krom < 0,5;

(b) massen støpes kontinuerlig til strimler med en tykkelse

på mellom 4 og 20 mm;

(c) den støpte strimmel oppvarmes til mellom 500 og 620°C i 2

til 20 timer;

(d) strimmelen som er oppvarmet koldvalses til en mellomliggende tykkelse; (e) den tynnere strimmel oppvarmes til mellom 500 og 600°C i 0,5 til 10 minutter og bråkjøles i luft; og (f) strimmelen koldvalses til sluttykkelsen for den frem-stilte folie.

Denne fremgangsmåte medfører derfor å fremstille en smeltet masse av en gitt sammensetning og støping av denne til strimler, for eksempel i en valsemølle som på grunn av de høye avkjølingsgrader tillater at en stor del Mg, Si og Mn holdes i fast oppløsning, noe som gjør den ef terfølgende oppløsning lettere. Strimmelen har fortrinnsvis en tykkelse på mellom 6 og 12 mm.

Efter støping blir strimmelen oppvarmet til mellom 500 og 620°C i 2 til 20 timer for å homogenisere metallet. Derefter blir strimmelen efter koldvalsing til en mellomliggende tykkelse, oppløst ved en temperatur mellom 500 og 600°C i 0,5 til 10 minutter og så bråkjølt i luft for derved å gi karakteristika som er bedre enn de til konvensjonelle legeringer. Denne oppløsningsbehandling gjennomføres fortrinnsvis ved mellom 530 og 580°C i 1 til 2 minutter. Strimmelen blir så valset til sluttykkelsen og folien eventuelt gjenoppvarmet til 200 til 220°C i 5 til 15 minutter for derved å brenne materialet. Kunstig aldring kan eventuelt gjennomføres i 30 minutter til 2 timer ved mellom 100 og 250" C til en mellomliggende tykkelse mellom oppløsnings-bråkjølingstykkelsen og sluttykkelsen.

Disse operasjoner kan gjennomføres ved fremstilling av metallfolier egnet for alle typer bokslokk og -legemer som beskrevet ovenfor.

Man skal merke seg at, i motsetning til FR-PS 2 432 556, alle valseoperasjoner er gjennomført i kold tilstand og at oppløsningen gjennomføres ved en temperatur mellom 500 og 600°C i 30 sekunder til 10 minutter mens, ifølge patentet, valsingen gjennomføres delvis under varmebehandling og at oppløsningstemperaturen ligger mellom 350 og 500°C for en maksimal periode på 90 sekunder.

Avhengig av den spesielle anvendelse for metallfoliene kan driftsbetingelsene som beskrevet ovenfor modifiseres og komplementære trinn kan eventuelt innføres for å optimalisere prosessen.

Oppfinnelsen kan illustreres ved følgende utførelsesform: For å fremstille lokk for bokser ment for karbonatisert drikke ble: (a) en legering med følgende sammensetning i vekt-56, støpt til en 7,5 mm tykk strimmel: Mg : 0,80 Mn : 1,08 Si : 1,25 Fe : 0,40; (b) den støpte strimmel oppvarmet i 6 timer til 540°C; (c) strimmelen koldvalset til en tykkelse på 1,5 mm; (d) den fortynnede strimmel oppvarmet i 5 minutter til 560°C

og bråkjølt i luft; og

(e) strimmelen koldvalset til en sluttykkelse på 0,33 mm.

Under disse betingelser var egenskapene for metallfoliene som ble oppnådd som følger:

Rm = 410 MPa

A % 4

Det ble derved oppnådd en vesentlig forbedring av de verdier som er gitt i FR-PS 2 432 555 og som nevnt ovenfor, det vil si at det noteres en R 0,2-verdi lik 370 MPa og en Rm = 380 MPa.

Claims (6)

1. Aluminiumlegering for fremstilling av tynne folier egnet for fremstilling av bokslokk og -legemer,karakterisert vedat den i vekt-# inneholder: 0,8 < mangan 1,8 1 < silisium 2 0,7 magnesium 3 0 jern < 0,7 0 kobber < 0,5 0 krom < 0,5 resten: aluminium.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av tynne metallfolier egnet for fremstilling av bokslokk og -legemer, ment for å inneholde næringsmidler eller karbonatiserte drikker,karakterisert vedat den omfatter fremstilling, forming og varmebehandling,karakterisert vedat: (a) en smeltet legeringsmasse fremstilles, inneholdende som hovedbestanddeler, i tillegg til vanlige urenheter og i vekt-#: 0,8 < mangan < 1,8, 1 < silisium < 2, 0,7 < magnesium < 3, jern < 0,7, kobber < 0,5, krom < 0,5; (b) massen støpes kontinuerlig til strimler med en tykkelse på mellom 4 og 20 mm; (c) den støpte strimmel oppvarmes til mellom 500 og 620°C i 2 til 20 timer; (d) strimmelen som er oppvarmet koldvalses til en mellomliggende tykkelse; (e) den tynnere strimmel oppvarmes til mellom 500 og 600°C i 0,5 til 10 minutter og bråkjøles i luft; og (f) strimmelen koldvalses til sluttykkelsen for den frem-stilte folieo.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at man støper strimler med en tykkelse på mellom 6 og 12 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at den tynnere strimmel oppvarmes til mellom 530 og 580°C i 1 til 2 minutter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at en kunstig aldring gjennomføres i 30 minutter til 2 timer ved mellom 100 og 200°C mellom to gjennomløp.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at sluttmetallfolien oppvarmes i 5 til 15 minutter til mellom 200 og 220°C.