RU2718370C1

RU2718370C1 - Aluminum alloy and aerosol can from said alloy

Info

Publication number: RU2718370C1
Application number: RU2019136893A
Authority: RU
Inventors: Алексей Эдуардович Сагал
Original assignee: Акционерное общество "Арнест"
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2020-04-06

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, particularly, to development of aluminum-based alloy for making aerosol cans. Alloy contains ingredients in the following ratio, wt%: iron 0.21–0.25, silicon 0.08–0.10, magnesium 0.07–0.27, manganese 0.06–0.24, titanium 0.01–0.02, zinc 0.001 to less 0.02, copper 0.0001–0.03, aluminum and unavoidable impurities – balance, wherein total content of impurities in alloy is limited in range of 0.06–0.15 wt%, and ratio of content of manganese to silicon content is from 0.6 to 3.0.EFFECT: obtaining aerosol cans with lower weight, while maintaining strength characteristics, plasticity and corrosion resistance.8 cl, 6 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава сплава на основе алюминия, и к области металлообработки, в частности, к изготовлению аэрозольного баллона.The invention relates to metallurgy, in particular to the development of an alloy composition based on aluminum, and to the field of metal working, in particular, to the manufacture of an aerosol can.

Современные тенденции развития металлообработки в указанной области техники характеризуются значительным повышением требований к качеству и эксплуатационным свойствам готовых изделий при снижении себестоимости их производства, что стимулирует разработку новых высокоэффективных технологий, реализующих экономию материальных и энергетических ресурсов, а также трудовых затрат.Current trends in the development of metal processing in the indicated field of technology are characterized by a significant increase in the requirements for the quality and operational properties of finished products while reducing the cost of their production, which stimulates the development of new highly efficient technologies that save material and energy resources, as well as labor costs.

В настоящее время промышленность выпускает различные виды алюминиевой упаковки - гибкой, полужесткой и жесткой. К жесткой алюминиевой упаковке относят, в частности, аэрозольные баллоны.Currently, the industry produces various types of aluminum packaging - flexible, semi-rigid and rigid. Rigid aluminum packaging includes, in particular, aerosol cans.

Стабильный рост объемов производства аэрозольных баллонов приводит к росту рынка ронделей (рондолей) - круглой алюминиевой заготовки, вырубаемой из ленты. Из указанной заготовки впоследствии производится аэрозольный баллон.Stable growth in the production of aerosol cans leads to an increase in the market for rondels (rondolas) - a round aluminum billet cut from a ribbon. An aerosol can is subsequently produced from said blank.

Аэрозольные баллоны из сплавов на основе алюминия получают, преимущественно, методом холодного обратного выдавливания (холодной экструзии) из упомянутых ронделей. При обратном выдавливании металл течет в направлении, противоположном направлению движения пуансона, в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей для получения полых деталей с дном, причем основным требованием для проведения указанной операции являются высокие пластические свойства алюминиевого сплава, из которого изготавливают баллоны. Пластичностью в данном случае называют способность сплава деформироваться, не нарушая своей сплошности.Aerosol cans from aluminum-based alloys are obtained predominantly by cold back extrusion (cold extrusion) from the said rondels. During reverse extrusion, the metal flows in the opposite direction to the movement of the punch into the annular gap between the punch and the die to obtain hollow parts with a bottom, and the main requirement for this operation is the high plastic properties of the aluminum alloy from which the cylinders are made. Plasticity in this case is the ability of the alloy to deform without violating its continuity.

Однако, листовой материал из сплавов на основе алюминия, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой сплава и технологическими режимами его получения, в частности при прокатке. Анизотропия механических свойств материала заготовки может оказывать отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением на операциях глубокой вытяжки.However, the sheet metal made of aluminum-based alloys subjected to stamping, as a rule, has anisotropy of mechanical properties due to the alloy grade and technological modes of its production, in particular during rolling. The anisotropy of the mechanical properties of the workpiece material can adversely affect the steady flow of metal forming processes in deep drawing operations.

В настоящее время аэрозольные баллоны в странах СНГ и в индустриально развитых странах изготавливают холодным обратным выдавливанием на прессах. Достоинством технологии холодного обратного выдавливания является возможность получения полой заготовки корпуса аэрозольного баллона за один ход пресса.At present, aerosol cans in the CIS countries and in industrialized countries are produced by cold back extrusion on presses. The advantage of cold reverse extrusion technology is the ability to obtain a hollow billet of the aerosol can body in one press stroke.

Существенными недостатками технологии холодного обратного выдавливания являются:Significant disadvantages of cold extrusion technology are:

• значительные силовые нагрузки и тяжелые условия работы инструмента, что требует значительных затрат на его изготовление и эксплуатацию;• significant power loads and difficult working conditions of the tool, which requires significant costs for its manufacture and operation;

• ограниченность ассортимента подходящих алюминиевых сплавов для аэрозольных баллонов, обусловленная возможностью использования только тех алюминиевых сплавов, которые имеют невысокие прочностные свойства, так как использование более прочных алюминиевых сплавов значительно повышает усилие деформирования и снижает износостойкость инструмента;• the limited range of suitable aluminum alloys for aerosol containers, due to the possibility of using only those aluminum alloys that have low strength properties, since the use of more durable aluminum alloys significantly increases the deformation force and reduces tool wear resistance;

• значительные расходы порошковой твердой смазки, в частности, при нанесении твердой смазки на поверхность заготовки перед выдавливанием, при этом наиболее распространенной твердой смазкой является стеарат цинка, который создает экологически вредные условия работы в цехе• significant costs of powdered solid lubricant, in particular, when applying solid lubricant to the surface of the workpiece before extrusion, while the most common solid lubricant is zinc stearate, which creates environmentally harmful working conditions in the workshop

Одним из путей повышения технологичности процесса изготовления аэрозольных баллонов на этапе металлообработки является изготовление ронделей из первичного технически чистого алюминия, например, марки А5, А6 или А7. (Марки сплавов указаны по ГОСТ 11069-2001). Препятствием для развития технологии, включающей использование технически чистого алюминия, является низкая прочность технически чистого алюминия, что приводит к значительному повышению металлоемкости изделий при изготовлении аэрозольных баллонов. One of the ways to increase the manufacturability of the process of manufacturing aerosol cans at the metalworking stage is to manufacture rondels from primary technically pure aluminum, for example, grades A5, A6 or A7. (Grades of alloys are specified in accordance with GOST 11069-2001). An obstacle to the development of technology involving the use of technically pure aluminum is the low strength of technically pure aluminum, which leads to a significant increase in the metal consumption of products in the manufacture of aerosol cans.

Технически чистый алюминий марки А7 согласно ГОСТ 11069-2001 имеет следующий состав в вас.%:Technically pure aluminum of grade A7 according to GOST 11069-2001 has the following composition in you.%:

ЖелезоIron не более 0,16no more than 0,16 КремнийSilicon не более 0,15no more than 0,15 МагнийMagnesium не более 0,02no more than 0,02 МарганецManganese не более 0,03no more than 0,03 ТитанTitanium не более 0,01no more than 0,01 ЦинкZinc не более 0,04no more than 0,04 МедьCopper не более 0,01no more than 0,01 Алюминий не менее 99,7 и неизбежные примеси-Aluminum no less than 99.7 and inevitable impurities не более 0,02 каждой.not more than 0.02 each.

Из уровня техники известны технические решения, направленные на повышение прочности изделий типа аэрозольных баллонов путем микролегирования технически чистого алюминия на этапе изготовления сплава путем введения в расплав таких элементов, как магний, марганец, железо и кремний в небольших количествах, а для измельчения зерна в структуре сплава используют дополнительное легирование расплава титаном, цирконием и редкоземельными элементами.The prior art describes technical solutions aimed at increasing the strength of products such as aerosol cans by microalloying technically pure aluminum at the alloy manufacturing stage by introducing elements such as magnesium, manganese, iron and silicon in small quantities into the melt, and for grinding grain in the alloy structure use additional alloying of the melt with titanium, zirconium and rare earth elements.

Ниже приводится анализ патентных документов, раскрывающих известные методы легирования алюминиевых сплавов для изготовления аэрозольных баллонов, а также технологию их получения.The following is an analysis of patent documents disclosing known methods of alloying aluminum alloys for the manufacture of aerosol cans, as well as the technology for their preparation.

Из заявки Японии JPS 5579850, МПК: C22C 21/00; C22C 21/06; опубликованной 16.06.1980, известен алюминиевый сплав для изготовления листового материала на основе технически чистого алюминия, содержащего алюминий не менее 99,7 мас. %. В указанный технически чистый алюминий добавляют Mg 0,10-0,50 мас. %, Fe 0,15-0,45 мас. %, Si 0,05-0,20 мас. %. В частных случаях реализации изобретения в сплав дополнительно вводят Cu, Mn или Zr0,10 мас. %, или совместно два или более элементов, выбранных из группы, включающей Cu, Mn и Zr в количестве 0,15 мас. % в сумме. При добавлении Mg, Fe и Si к алюминиевой основе улучшается прочность и удлинение алюминиевого сплава, но в то же время улучшается и его формуемость. При дальнейшем добавлении одного или нескольких элементов, выбранных из группы, включающей Cu, Mn и Zr, дополнительно повышается прочность без ухудшения эффекта, полученного от добавления Mg, Fe и Si. Данный алюминиевый сплав обладает высокой прочностью и формуемостью, что позволяет его использовать в качестве материала для изготовления аэрозольных баллончиков, банок, цилиндрических крышек и т.п. Недостатком данного сплава является повышенная себестоимость его изготовления и переработки, связанные с использованием в качестве предпочтительного легирующего элемента циркония, значительно повышающего твердость сплава и износ оборудования при обработке давлением.From Japanese Application JPS 5579850, IPC: C22C 21/00; C22C 21/06; published on 06/16/1980, an aluminum alloy is known for the manufacture of sheet material based on technically pure aluminum, containing aluminum of at least 99.7 wt. % In the specified technically pure aluminum add Mg 0.10-0.50 wt. %, Fe 0.15-0.45 wt. %, Si 0.05-0.20 wt. % In particular cases of the invention, Cu, Mn or Zr0.10 wt. %, or together two or more elements selected from the group including Cu, Mn and Zr in an amount of 0.15 wt. % in total. By adding Mg, Fe and Si to the aluminum base, the strength and elongation of the aluminum alloy are improved, but at the same time, its formability is improved. With the further addition of one or more elements selected from the group consisting of Cu, Mn and Zr, the strength is further increased without compromising the effect obtained from the addition of Mg, Fe and Si. This aluminum alloy has high strength and formability, which allows it to be used as a material for the manufacture of aerosol cans, cans, cylindrical lids, etc. The disadvantage of this alloy is the increased cost of its manufacture and processing associated with the use of zirconium as a preferred alloying element, which significantly increases the alloy hardness and equipment wear during pressure processing.

Из заявки Японии JPS 57185962, МПК: C22C 21/00; C22C 21/06; C22F 1/00; C22F 1/04, опубликованной 16.11.1982, известен способ изготовления пластины из алюминиевого сплава, пригодной для производства элементов корпусов аэрозольных баллонов, банок для напитков и т.п. изделий, согласно которому алюминиевый сплав, содержащий Fe, Mn и Mg, подвергают термообработке до гомогенизации с последующей горячей прокаткой, а затем проводят окончательную холодную прокатку при обжатии ≥40%, в результате чего получается пластина из алюминиевого сплава, обладающая высокими характеристиками выравнивания по показателю разнотолщинности, смазывающей способностью, обеспечивающей хорошее качество поверхности банки, и также получается хорошая микроструктура сплава. Упомянутый алюминиевый сплав содержит (в мас. %): 0,05-1% Fe, 0,05-2% Mn и ≤2% Mg. Использование в качестве легирующих компонентов алюминиевого сплава Fe и Mn создает кристаллическую структуру с выделениями таких фаз, как Al-Fe-Mn, Al-Fe и Al-Mn, обладающих смазывающим эффектом, влияющих на формирование ячеистой структуры сплава. Кроме того, Mn и Mg улучшают прочность сплава. Однако, относительно высокое содержание Mn и Mg в составе данного сплава, обусловливая высокую прочность, снижает технологичность сплава при обработке давлением, что затрудняет его использование для изготовления аэрозольных баллонов, поскольку значительно повышает усилие деформирования, энергозатраты и снижает стойкость инструмента.From Japanese Application JPS 57185962, IPC: C22C 21/00; C22C 21/06; C22F 1/00; C22F 1/04, published 11/16/1982, there is a known method of manufacturing an aluminum alloy plate suitable for the manufacture of aerosol can body elements, beverage cans, and the like. products, according to which the aluminum alloy containing Fe, Mn and Mg is subjected to heat treatment until homogenization, followed by hot rolling, and then the final cold rolling is performed with a reduction of ≥40%, resulting in an aluminum alloy plate with high leveling characteristics in terms of thickness, lubricity, providing a good quality of the surface of the banks, and also a good microstructure of the alloy. Mentioned aluminum alloy contains (in wt.%): 0.05-1% Fe, 0.05-2% Mn and ≤2% Mg. The use of Fe and Mn aluminum alloy as alloying components creates a crystalline structure with precipitates of such phases as Al-Fe-Mn, Al-Fe and Al-Mn, which have a lubricating effect and affect the formation of the cellular structure of the alloy. In addition, Mn and Mg improve the strength of the alloy. However, the relatively high content of Mn and Mg in the composition of this alloy, causing high strength, reduces the processability of the alloy during pressure treatment, which makes it difficult to use for the manufacture of aerosol cans, since it significantly increases the deformation force, energy consumption and reduces tool life.

Из заявки Японии JP 2014058735, МПК: C22C 21/00; C22C 21/06; C22F 1/04; C22F 1/00, опубликованной 03.04.2014, известен лист из алюминиевого сплава для изготовления аэрозольного баллона, обладающего высокой устойчивостью к воздействию давления наполнителя даже при тонкой стенке баллона, а также сопротивлением фестонообразованию при глубокой вытяжке. Согласно изобретению лист из алюминиевого сплава для аэрозольного баллона толщиной от 0,6 до 0,8 мм при коэффициенте фестонообразования не более 2%, получают горячей прокаткой после гомогенизирующей термообработки слитка сплава, типа JIS A3104, содержащего Mg менее 1,1 мас. %, затем проводят холодную прокатку, по меньшей мере, с одним промежуточным отжигом с использованием печи непрерывного отжига при температуре от 505 до 565° С. Затем проводят окончательный отжиг и окончательную холодную прокатку с коэффициентом обжатия при прокатке от 8 до 18% до конечной толщины листа. Причем, после окончательной холодной прокатки возможно проведение стабилизирующего отжига. Упомянутый сплав JIS A3104 на основе алюминия содержит (в мас. %): Si менее 0,6%, Fe менее 0,8%, Cu 0,05-0,25%, Mn 0,8-1,4%, Mg 0,8-1,3%, остальное - Al и неизбежен примеси. Сплав JIS A3104 может дополнительно содержать Zn менее 0,25% и/или и Ti менее 0,1% и, необязательно, может содержать Ga, V, Ni, B или Zr менее 0,05% каждого соответственно, а общее количество примесей может составлять до 0,15%. При этом Mg в составе сплава JIS A3104 в количестве до 1,1% является элементом, необходимым для улучшения прочности алюминиевого сплава. Однако когда содержание Mg превышает 1,1 мас. % технологичность сплава JIS A3104 ухудшается, в частности, повышается частота фестонообразования. Предпочтительно содержание Mg (мас. %) составляет от 0,85% до 0,95%. При этом, повышенное содержание марганца, меди и магния в составе данного сплава, повышая прочность, снижает технологичность сплава при обработке давлением, что затрудняет его использование, поскольку значительно повышает усилие деформирования и снижает стойкость инструмента.From Japanese Application JP 2014058735, IPC: C22C 21/00; C22C 21/06; C22F 1/04; C22F 1/00, published on 04/03/2014, an aluminum alloy sheet is known for the manufacture of an aerosol can having high resistance to the pressure of the filler even with a thin wall of the can, as well as resistance to festoon formation during deep drawing. According to the invention, an aluminum alloy sheet for an aerosol can with a thickness of 0.6 to 0.8 mm with a feston formation coefficient of not more than 2% is obtained by hot rolling after homogenizing heat treatment of an alloy ingot, type JIS A3104, containing Mg less than 1.1 wt. %, then cold rolling is carried out with at least one intermediate annealing using a continuous annealing furnace at a temperature of 505 to 565 ° C. Then, final annealing and final cold rolling are carried out with a reduction coefficient during rolling from 8 to 18% to the final thickness sheet. Moreover, after the final cold rolling, it is possible to conduct stabilizing annealing. The mentioned aluminum alloy JIS A3104 contains (in wt.%): Si less than 0.6%, Fe less than 0.8%, Cu 0.05-0.25%, Mn 0.8-1.4%, Mg 0.8-1.3%, the rest is Al and impurities are inevitable. JIS A3104 alloy may additionally contain Zn less than 0.25% and / or Ti less than 0.1% and optionally may contain Ga, V, Ni, B or Zr less than 0.05% each, respectively, and the total amount of impurities may make up to 0.15%. At the same time, Mg in the composition of the JIS A3104 alloy in an amount of up to 1.1% is an element necessary to improve the strength of the aluminum alloy. However, when the Mg content exceeds 1.1 wt. % the manufacturability of the JIS A3104 alloy is deteriorating, in particular, the frequency of scalloping is increased. Preferably, the Mg content (wt.%) Is from 0.85% to 0.95%. At the same time, the increased content of manganese, copper and magnesium in the composition of this alloy, increasing strength, reduces the manufacturability of the alloy during pressure processing, which complicates its use, since it significantly increases the deformation force and reduces the tool life.

Из заявки Японии JP 2008169417, МПК: B21B 1/22; B21B 3/00; B65D 83/38; C22C 21/00; C22C 21/06, опубликованной 24.07.2008, известен лист из алюминиевого сплава для изготовления аэрозольного баллона, который удовлетворяет жестким требованиям к выглаживанию по показателю разнотолщинности, а также требованиям по отсутствию трещин в корпусе и складок в шейной части баллона. Лист выполнен из алюминиевого сплава, содержащего (мас. %) от 0,1 до 0,6% Si, от 0,2 до 0,7% Fe, от 0,5 до 1,5% Mn, от 0,001 до 1,5% Mg и от 0,05 до 0,3% Cu, имеющего следующие характеристики:From Japanese application JP 2008169417, IPC: B21B 1/22; B21B 3/00; B65D 83/38; C22C 21/00; C22C 21/06, published July 24, 2008, is an aluminum alloy sheet for the manufacture of an aerosol can, which meets the stringent requirements for smoothing in terms of thickness variation, as well as the requirements for the absence of cracks in the body and wrinkles in the neck of the can. The sheet is made of an aluminum alloy containing (wt.%) From 0.1 to 0.6% Si, from 0.2 to 0.7% Fe, from 0.5 to 1.5% Mn, from 0.001 to 1, 5% Mg and from 0.05 to 0.3% Cu, having the following characteristics:

• предел текучести от 150 до 250 МПа;• yield strength from 150 to 250 MPa;

• n - значение показателя упрочнения при наклепе ≤0,06;• n is the value of the hardening index when hardening ≤0.06;

• прочность боковой стенки банки после выглаживания на 73% составляет ≤150% от прочности листовой заготовки.• the strength of the side wall of the can after ironing by 73% is ≤150% of the strength of the sheet blank.

Упомянутый лист из алюминиевого сплава характеризуется повышенной прочностью, что делает его нетехнологичным при использовании стандартного оборудования по причине ускоренного износа оборудования.The mentioned aluminum alloy sheet is characterized by increased strength, which makes it non-technological when using standard equipment due to accelerated wear of the equipment.

Из описания патента Франции FR2457328, МПК: C22C 21/08, B65D83/14, опубликованного 10.08.1984, известен сплав на основе алюминия, содержащий (в мас. %):From the description of French patent FR2457328, IPC: C22C 21/08, B65D83 / 14, published on 08/10/1984, an aluminum-based alloy is known containing (in wt.%):

0.15 - 0,35% Si,0.15 - 0.35% Si,

0,15 - 0,35% Mg0.15 - 0.35% Mg

0,19 - 0,4% Fe;0.19 - 0.4% Fe;

до 0,01% Cu;up to 0.01% Cu;

0.01% - 0,2% Cr;0.01% - 0.2% Cr;

0.1% - 0,2% Mn;0.1% - 0.2% Mn;

0.01% - 0,1% Zr; или 0,017% Ti, остальное - алюминий и неизбежные примеси при общем содержании элементов примесей менее 0,15 мас. %. Сплав используется для изготовления аэрозольных баллонов и имеет удовлетворительную комбинацию прочности и пластичности. Согласно примеру из слава изготовили аэрозольный баллон высотой 203 мм с толщиной стенки 0,4 мм при следующем содержании компонентов сплава (мас. %): 0,3% Si, 0,34% Mg, 0,19% Fe и 0,017% Ti, остальное - алюминий. Однако толщина стенки 0,4 мм характеризует относительно высокую материалоемкость технологии изготовления аэрозольного баллона по причине недостаточной прочности данного сплава. Кроме того, использование хрома и циркония в лигатуре сплава существенно повышает себестоимость продукции.0.01% - 0.1% Zr; or 0.017% Ti, the rest is aluminum and inevitable impurities with a total content of impurity elements of less than 0.15 wt. % The alloy is used for the manufacture of aerosol cans and has a satisfactory combination of strength and ductility. According to an example, an aerosol can with a height of 203 mm and a wall thickness of 0.4 mm was made from glory with the following content of alloy components (wt.%): 0.3% Si, 0.34% Mg, 0.19% Fe and 0.017% Ti, the rest is aluminum. However, the wall thickness of 0.4 mm characterizes the relatively high material consumption of the manufacturing technology of the aerosol can because of the insufficient strength of this alloy. In addition, the use of chromium and zirconium in the alloy alloy significantly increases the cost of production.

Из описания патента США US3303955, МПК: B65D41/34, опубликованного 14.02.1967, известен алюминиевый сплав, который содержит (в мас. %) от 0,3 до 1,5 % марганца, от 0,2 до 0,8 % магния, а также не более 0,6% кремния, железа не более 0,7%, меди не более 0,4%, хрома не более 0,25%, цинка не более 0,4%, титана не более 0,1%, при этом возможны примеси других металлов в количестве не более 0,05% при общем количество примесей других металлов не более 0,15%, остальное - алюминий. Этот сплав предпочтителен при изготовлении металлических колпачков глубокой вытяжкой, так как он легко деформируется, однако характеризуется повышенной твердостью и недостаточным уровнем коррозионной стойкости, необходимых для изготовления аэрозольных баллонов.From the description of US patent US3303955, IPC: B65D41 / 34, published 02/14/1967, an aluminum alloy is known that contains (in wt.%) From 0.3 to 1.5% manganese, from 0.2 to 0.8% magnesium and also not more than 0.6% silicon, iron not more than 0.7%, copper not more than 0.4%, chromium not more than 0.25%, zinc not more than 0.4%, titanium not more than 0.1% , while impurities of other metals in an amount of not more than 0.05% are possible with a total amount of impurities of other metals not more than 0.15%, the rest is aluminum. This alloy is preferable in the manufacture of deep-drawn metal caps, since it is easily deformed, however, it is characterized by increased hardness and insufficient corrosion resistance required for the manufacture of aerosol cans.

Из описания патента США US7520044, МПК: B21B1/46; C22C21/06, опубликованного 21.04.2009, известны способ изготовления аэрозольного баллона и сплав для его изготовления. Способ включает в себя, по меньшей мере, следующие стадии: образование заготовок из сплава на основе алюминия, их термическую обработку и последующую экструзию при холодном ударе для образования баллона. Затем осуществляют нанесение лака на внутреннюю поверхность баллона. Сплав на основе алюминия имеет следующий состав (в масс. %): Si 0,35-0,45, Mg 0,25-0,40, Mn 0,05-0,15, Fe 0,12-0,20. Общее количество содержания примесей составляет менее 0,15%, алюминий - остальное. Оптимальное соотношение компонентов сплава позволяет изготавливать аэрозольные баллончики из меньшего количества сырья. Например, для получения механических характеристик, эквивалентных характеристикам аэрозольных баллончиков, изготовленных из сплава технически чистого алюминия А5, толщина аэрозольных баллончиков из сплава согласно изобретению может быть уменьшена на 15%. Однако по причине недостаточной прочности данного сплава его использование при изготовлении аэрозольного баллона не является экономически эффективным.From the description of US patent US7520044, IPC: B21B1 / 46; C22C21 / 06, published on April 21, 2009, a method for manufacturing an aerosol can and an alloy for producing it are known. The method includes at least the following stages: the formation of blanks from an alloy based on aluminum, their heat treatment and subsequent extrusion during cold impact to form a balloon. Then carry out the application of varnish on the inner surface of the container. The aluminum-based alloy has the following composition (in mass%): Si 0.35-0.45, Mg 0.25-0.40, Mn 0.05-0.15, Fe 0.12-0.20. The total amount of impurities is less than 0.15%, aluminum - the rest. The optimal ratio of alloy components allows the manufacture of aerosol cans from a smaller amount of raw materials. For example, to obtain mechanical characteristics equivalent to those of aerosol cans made of an alloy of technically pure aluminum A5, the thickness of aerosol cans made of alloy according to the invention can be reduced by 15%. However, due to the insufficient strength of this alloy, its use in the manufacture of an aerosol can is not cost-effective.

Из описания патента РФ RU 2668357, МПК: C22F 1/04, C22C 21/00, B65D 1/16, опубликованного 28.09.2018, известно изготовление листа из алюминиевого сплава, используемого для изготовления металлических бутылок или аэрозольных баллонов. Способ получения листа включает литье сляба из алюминиевого сплава, содержащего, (в мас. %): Si 0,10-0,35, Fe 0,30-0,55, Cu 0,05-0,20, Mn 0,70-1,0, Mg 0,80-1,30, Zn ≤0,25, Ti <0,10, неизбежные примеси в количестве <0,05 каждой примеси и <0,15 всех примесей в сумме, остальное - алюминий, удаление поверхностного слоя и гомогенизацию сляба при температуре 550-630°С в течение по меньшей мере одного часа, горячую прокатку, первый этап холодной прокатки с коэффициентом обжатия 35-80%, рекристаллизационный отжиг, повторную холодную прокатку с коэффициентом обжатия 10-35% до толщины 0,35-1,0 мм. При этом рекристаллизационный отжиг осуществляют при температуре 300-400°С в течение по меньшей мере одного часа. Полученный лист имеет предел текучести 170-210 МПа после термообработки при 205°С в течение 10 минут, имитирующей сушку лаков, а предел прочности при растяжении составляет 200-240 МПа. В составе указанного сплава элементы Si и Fe отнесены к категории примесей, количество которых ограничено. Однако указано, что Si в количестве 0,10-0,20 мас. % улучшает качество поверхности листа из алюминиевого сплава, предотвращая сморщивание, а Fe в количестве 0,30-0,35 снижает анизотропию кристаллической структуры сплава при прокатке. Отмечено что Mg и Ti повышают прочность сплава, но снижают его формуемость. Следует отметить, что повышенное содержание Mg в составе сплава существенно снижает его технологичность, что является проблемой при его использовании.From the description of the patent of the Russian Federation RU 2668357, IPC: C22F 1/04, C22C 21/00, B65D 1/16, published on September 28, 2018, it is known to produce a sheet of aluminum alloy used for the manufacture of metal bottles or aerosol cans. The method for producing the sheet includes casting a slab of aluminum alloy containing (in wt.%): Si 0.10-0.35, Fe 0.30-0.55, Cu 0.05-0.20, Mn 0.70 -1.0, Mg 0.80-1.30, Zn ≤0.25, Ti <0.10, inevitable impurities in the amount of <0.05 of each impurity and <0.15 of all impurities in total, the rest is aluminum, removing the surface layer and homogenizing the slab at a temperature of 550-630 ° C for at least one hour, hot rolling, the first stage of cold rolling with a compression ratio of 35-80%, recrystallization annealing, repeated cold rolling with a compression ratio of 10-35% to thickness 0.35-1.0 mm. While recrystallization annealing is carried out at a temperature of 300-400 ° C for at least one hour. The resulting sheet has a yield strength of 170-210 MPa after heat treatment at 205 ° C for 10 minutes, simulating the drying of varnishes, and the tensile strength is 200-240 MPa. In the composition of this alloy, the elements Si and Fe are classified as impurities, the amount of which is limited. However, it is indicated that Si in an amount of 0.10-0.20 wt. % improves the surface quality of the sheet of aluminum alloy, preventing wrinkling, and Fe in the amount of 0.30-0.35 reduces the anisotropy of the crystal structure of the alloy during rolling. It is noted that Mg and Ti increase the strength of the alloy, but reduce its formability. It should be noted that the increased Mg content in the composition of the alloy significantly reduces its manufacturability, which is a problem in its use.

Из описания изобретения, раскрытого в патенте RU 2603521, МПК: C22C 21/08, C22F 1/05, опубликованного 27.11.2016, известен способ получения сплава 6ххх на основе алюминия, который применим к процессам холодного прессования с обратным истечением, таким как для производство банок, бутылок, емкостей для аэрозолей, баллонов для сжатого газа и прочих. Сплав обеспечивает более высокую прочность указанных изделий, которая помогает снизить расход материала. Емкости для аэрозолей получают из деформируемого алюминиевого сплава 6ххх, представленного в катаном или кованом виде, содержащего 0,25-2,0 мас. % кремния, 0,25-3,0 мас. % магния, 0,35-2,0 мас. % меди. Необязательно сплав может содержать цинк в количестве до 2,0 мас. %, алюминий и неизбежные примеси - остальное.From the description of the invention disclosed in patent RU 2603521, IPC: C22C 21/08, C22F 1/05, published 11/27/2016, there is a known method for producing 6xxx aluminum-based alloy, which is applicable to reverse flow cold pressing processes, such as for manufacturing cans, bottles, containers for aerosols, cylinders for compressed gas and others. Alloy provides higher strength of these products, which helps to reduce material consumption. Aerosol containers are obtained from a 6xxx deformable aluminum alloy, presented in rolled or forged form, containing 0.25-2.0 wt. % silicon, 0.25-3.0 wt. % magnesium, 0.35-2.0 wt. % copper. Optionally, the alloy may contain zinc in an amount of up to 2.0 wt. %, aluminum and inevitable impurities - the rest.

Образец алюминиевого сплава 6ххх характеризуется относительным удлинением в поперечном направлении по меньшей мере 8% и пределом текучести при растяжении в поперечном направлении по меньшей мере 58 ksi, при этом он обладает нерекристаллизованной микроструктурой, имеющей объемную долю зерен первого типа менее чем 50%, при этом упомянутые зерна первого типа являются зернами, имеющими разброс ориентации зерен не более 3°. Однако сплав 6ххх характеризуется повышенной прочностью, что делает его недостаточно технологичным для переработки на стандартном оборудовании из-за ускоренного износа оборудования.A 6xxx aluminum alloy sample has a transverse elongation of at least 8% and a tensile strength in the transverse direction of at least 58 ksi, while it has an unrecrystallized microstructure having a volume fraction of grains of the first type of less than 50%, wherein grains of the first type are grains having a grain orientation dispersion of not more than 3 °. However, 6xxx alloy is characterized by increased strength, which makes it insufficiently technological for processing on standard equipment due to accelerated wear of the equipment.

Из описания патента EP 3031941, МПК: C22C 21/00, опубликованного 15.06.2016, известен следующий состав жаропрочного сплав для производства аэрозольных баллончиков (в мас. %): Si0,30; Fe0,45; Cu0,10; Mn 0,40 ÷ 0,80; Mg0,10; Zn ≤ 0,10; Zr = 0,05 ÷ 0,20; Аl и неизбежные примеси - остальное, причем сумма всех примесных элементов ≤ 0,10 в мас. %. Введение в сплав Zr обеспечивает содержание в структуре сплава тонкой дисперсии упрочняющей фазы Al₃Zr. Присутствие марганца в указанном количестве дополнительно приводит к увеличению прочности сплава после осуществления процесса формования, что обусловлено образованием в структуре сплава частиц Al₆ Mn, Al₆ (FeMn) и α-Al (Mn, Fe) Si. Вышеуказанные частицы оказываются захваченными в границах субзерна, таким образом предотвращая образование зародышей рекристаллизации и рост рекристаллизованных зерен. From the description of the patent EP 3031941, IPC: C22C 21/00, published 06/15/2016, the following composition of heat-resistant alloy for the production of aerosol cans (in wt.%) Is known: Si0.30; Fe0.45; Cu0.10; Mn 0.40 ÷ 0.80; Mg0.10; Zn ≤ 0.10; Zr = 0.05 ÷ 0.20; Al and inevitable impurities - the rest, and the sum of all impurity elements ≤ 0.10 in wt. % The introduction of Zr into the alloy ensures that the structure of the alloy contains a fine dispersion of the strengthening phase Al ₃ Zr. The presence of manganese in the indicated amount additionally leads to an increase in the strength of the alloy after the molding process, which is due to the formation of Al ₆ Mn, Al ₆ (FeMn) and α-Al (Mn, Fe) Si particles in the alloy structure. The above particles are trapped within the boundaries of the subgrain, thus preventing the formation of recrystallization nuclei and the growth of recrystallized grains.

Поскольку данный сплав характеризуется повышенной прочностью, это делает его недостаточно технологичным при использовании стандартного оборудования для получения аэрозольных баллончиков из-за ускоренного износа оборудования.Since this alloy is characterized by increased strength, this makes it insufficiently technologically advanced when using standard equipment for producing aerosol cans due to accelerated wear of equipment.

Из описания патента Великобритании GB 566627, МПК: C22C 21/00, B21D 1/26, опубликованного 08.05.1980, известно изготовление корпусов лакированных баллонов, окрашенных с использованием обжига в печи, т.е. изготовленных из отожженных заготовок из легких металлов. В описании патента указано, что условия отжига оказывают заметное влияние на характеристики размягчения корпусов баллонов, изготовленных из прокатанного листа или экструдированных. Корпуса таких изделий покрыты лаком, который сушат в печи, что приводит к потере части твердости материала. В соответствии с изобретением корпус баллона изготовлен из сплава на основе технически чистого алюминия, легированного по меньшей мере двумя элементами, препятствующими рекристаллизации, которые образуют перитектические системы с алюминием, каждый в количестве от 0,05 до 0,3 мас. %. Под «технически чистым алюминием» обычно понимают нелегированный алюминий, содержащий от 98 до 99,9 мас. % алюминия и обычные примеси, которые включают, приблизительно, от 0,05 до 0,1 мас. % кремния и от 0,1 до 0,25 мас. % железа.From the description of British Patent GB 566627, IPC: C22C 21/00, B21D 1/26, published 05/08/1980, it is known to manufacture the bodies of varnished cylinders painted using kiln firing, i.e. made from annealed billets of light metals. The description of the patent states that the annealing conditions have a noticeable effect on the softening characteristics of the body of the containers made of rolled sheet or extruded. The bodies of such products are varnished, which is dried in an oven, which leads to the loss of part of the hardness of the material. In accordance with the invention, the container body is made of an alloy based on technically pure aluminum, alloyed with at least two elements that prevent recrystallization, which form peritectic systems with aluminum, each in an amount of from 0.05 to 0.3 wt. % Under the "technically pure aluminum" is usually understood unalloyed aluminum containing from 98 to 99.9 wt. % aluminum and common impurities, which include, approximately, from 0.05 to 0.1 wt. % silicon and from 0.1 to 0.25 wt. % iron.

Добавление в сплав элементов, препятствующих рекристаллизации, уменьшает потерю прочности при отжиге, которая происходит, когда холодный закаленный корпус баллона после лакирования выдерживают в печи; но количество добавок таково, что оно не мешает процессу прокатки или ударной экструзии, не снижает формуемость сплава.Adding to the alloy elements that prevent recrystallization reduces the loss of strength during annealing, which occurs when the cold hardened cylinder body after varnishing is kept in the furnace; but the amount of additives is such that it does not interfere with the rolling process or impact extrusion, does not reduce the formability of the alloy.

В описании патента указано, что для цели легирования выгодно использовать титан и цирконий в качестве элементов, ингибирующих рекристаллизацию, каждый в количестве от 0,05 до 0,25 мас. %, в частности от 0,08 до 0,12 мас. %. Были проведены испытания для сравнения заготовок из чистого алюминия с заготовками, из указанного сплава, легированного 0,1 мас. % титана и 0,1 мас. % циркония. Корпуса баллонов, изготовленные из указанного сплава, имели на 20% более высокую прочность на разрыв, чем корпуса баллонов, изготовленные из чистого алюминия, а металл, сэкономленный при изготовлении корпусов банок в соответствии с изобретением, по сравнению с использованием технически чистого алюминия составил около 8%.In the description of the patent it is indicated that for the purpose of alloying, it is advantageous to use titanium and zirconium as elements that inhibit recrystallization, each in an amount of from 0.05 to 0.25 wt. %, in particular from 0.08 to 0.12 wt. % Tests were conducted to compare blanks of pure aluminum with blanks of the specified alloy, alloyed with 0.1 wt. % titanium and 0.1 wt. % zirconium. The cylinder bodies made of the specified alloy had a 20% higher tensile strength than cylinder bodies made of pure aluminum, and the metal saved in the manufacture of can bodies in accordance with the invention was about 8 compared with the use of technically pure aluminum %

Из описания патента РФ RU2593799, МПК: C22C 21/00, C22F 1/04, опубликованного 10.08.2016, известен алюминиевый сплав, полученный с использованием вторичного алюминиевого сырья. Изготовленная из сплава ударно-вытяжная штампованная тара традиционно включает в себя аэрозольные баллончики и другие емкости высокого давления, для которых имеет значение высокая прочность, поэтому для их производства используются утолщенный лист металла, в отличие от обычной алюминиевой тары для напитков.From the description of the patent of the Russian Federation RU2593799, IPC: C22C 21/00, C22F 1/04, published on 08/10/2016, an aluminum alloy obtained using secondary aluminum raw materials is known. Constructed from an alloy, shock-drawn stamped containers traditionally include aerosol cans and other high-pressure containers, for which high strength is important, therefore a thickened sheet of metal is used for their production, unlike ordinary aluminum containers for drinks.

Предложенный алюминиевый сплав содержит следующие ингредиенты, в мас. %:The proposed aluminum alloy contains the following ingredients, in wt. %:

от 97 до 99,2 алюминия (Al);97 to 99.2 aluminum (Al);

от 0,10 до 0,40 кремния (Si);from 0.10 to 0.40 silicon (Si);

от 0,25 до 0,50 железа (Fe);0.25 to 0.50 iron (Fe);

от 0,05 до 0,20 меди (Cu);from 0.05 to 0.20 copper (Cu);

от 0,07 до 0,65 марганца (Mn); и0.07 to 0.65 manganese (Mn); and

от 0,05 до 0,75 магния (Mg).from 0.05 to 0.75 magnesium (Mg).

Указанный алюминиевый сплав может быть получен плавлением металлического лома на основе алюминиевых сплавов и технически чистого алюминия. Использование при выплавке данного сплава вторичного алюминиевого сырья приводит к нестабильности состава сплава и к повышенному содержанию примесей, в частности железа, что снижает коррозионную стойкость сплава и делает проблематичным хранение ряда активных аэрозолей в баллонах из данного сплава.The specified aluminum alloy can be obtained by melting metal scrap based on aluminum alloys and technically pure aluminum. The use of secondary aluminum raw materials during smelting of this alloy leads to instability of the alloy composition and to an increased content of impurities, in particular iron, which reduces the corrosion resistance of the alloy and makes it difficult to store a number of active aerosols in cylinders of this alloy.

В качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения выбран сплав на основе алюминия, известный из опубликованной заявки на выдачу европейского патента EP3075875. Из описания указанного изобретения, раскрытого в EP3075875, МПК: C22C1/02, C22C 21/00, C22F1/04, опубликованного 05.10.2016, известен состав сплава на основе алюминия, который содержит следующие легирующие элементы: от 0,1 до 0,55 мас. % Fe, от 0,05 до 0,2 мас. % Si, менее 0,01 мас. % Mg, менее 0,01 мас. % Cu, менее 0,02 мас. % Zn, от 0,0 до 0,03 мас. % Ti, от 0,01 до 0,6 мас. % Mn, от 0,05 до 0,2 мас. % Zr, остальное - алюминий. Указанный сплав характеризуется хорошим качеством поверхности литой полосы при непрерывной разливке сплава и сохранением механических свойств после полимеризации лакокрасочного покрытия, что выражается в более высоком давлении при деформировании и разрыве аэрозольного баллона. Сплав обеспечивает хорошую формуемость и качество поверхности аэрозольного баллона после ударной экструзии.As the closest analogue of the claimed invention, an aluminum-based alloy is selected, known from the published European patent application EP3075875. From the description of this invention disclosed in EP3075875, IPC: C22C1 / 02, C22C 21/00, C22F1 / 04, published on 05/10/2016, the composition of an aluminum-based alloy is known, which contains the following alloying elements: from 0.1 to 0.55 wt. % Fe, from 0.05 to 0.2 wt. % Si, less than 0.01 wt. % Mg, less than 0.01 wt. % Cu, less than 0.02 wt. % Zn, from 0.0 to 0.03 wt. % Ti, from 0.01 to 0.6 wt. % Mn, from 0.05 to 0.2 wt. % Zr, the rest is aluminum. The specified alloy is characterized by good surface quality of the cast strip during continuous casting of the alloy and the preservation of mechanical properties after polymerization of the paint coating, which is expressed in higher pressure during deformation and rupture of the aerosol can. The alloy provides good formability and surface quality of the aerosol can after impact extrusion.

Процесс изготовления аэрозольных баллонов из упомянутого сплава состоит из нескольких этапов. Сначала корпус аэрозольного баллона формируется из листовой заготовки путем ударной экструзии. После проведения экструзии осуществляют окраску внутренней поверхности аэрозольного баллона и проводят полимеризацию слоя окраски при температуре около 250°С. Затем следует окраска наружной поверхности и ее сушка при температуре около 150°C. После нанесения внешней окраски следует печать рисунка и сушка отпечатка при температуре около 150°С, после чего проводится лакировка внешней поверхности и сушка при температуре около 190°С. На последнем этапе происходит формирование горлышка баллона и купола дна на станке.The manufacturing process of aerosol cans from said alloy consists of several stages. First, the aerosol can body is formed from a sheet stock by impact extrusion. After extrusion, the inner surface of the aerosol can is painted and the color layer is polymerized at a temperature of about 250 ° C. Then follows the coloring of the outer surface and its drying at a temperature of about 150 ° C. After applying the external coloring, the pattern is printed and the print is dried at a temperature of about 150 ° C, after which the external surface is varnished and dried at a temperature of about 190 ° C. At the last stage, the neck of the cylinder and the dome of the bottom are formed on the machine.

Проблема, которая возникает при изготовлении аэрозольных баллончиков, заключается в снижении механических свойств изделия до 15%, после полимеризации внутреннего слоя окраски, которую проводят при температуре около 250°С. При таких высоких температурах начинается процесс перекристаллизации, то есть рост размера зерна, что вызывает снижение механических свойств. Однако было установлено, что при добавлении циркония в сплав на основе Al в указанных выше пределах от 0,08 до 0,2 мас. %. прочность на разрыв сохраняется или улучшается, а давление разрыва баллона увеличивается.The problem that occurs in the manufacture of aerosol cans is to reduce the mechanical properties of the product to 15%, after polymerization of the inner layer of the paint, which is carried out at a temperature of about 250 ° C. At such high temperatures, the process of recrystallization begins, that is, an increase in grain size, which causes a decrease in mechanical properties. However, it was found that when zirconium is added to the Al-based alloy in the above ranges from 0.08 to 0.2 wt. % tensile strength is maintained or improved, and the burst pressure of the cylinder increases.

С добавлением Zr порог начала рекристаллизации сплава поднимается выше 300°C, другие элементы, такие как Fe, Mn, Ti и Si в форме интерметаллических фаз, укрепляют алюминиевую матрицу и обеспечивают достижение более высоких механических свойств. Аэрозольные баллончики, изготовленные из алюминиевого сплава согласно изобретению, достигают более высокого разрывающего давления на 3-5 бар по сравнению с технически чистым алюминием А7, содержащим 99,7% Al.With the addition of Zr, the threshold for the onset of recrystallization of the alloy rises above 300 ° C; other elements, such as Fe, Mn, Ti, and Si in the form of intermetallic phases, strengthen the aluminum matrix and provide higher mechanical properties. Aerosol cans made of an aluminum alloy according to the invention achieve a higher burst pressure of 3-5 bar compared to technically pure aluminum A7 containing 99.7% Al.

В связи с тем, что технологичность процесса изготовления аэрозольных баллонов вносит наиболее весомый вклад в себестоимость готового изделия, то экономически выгодным является изготовление ронделей из первичного технически чистого алюминия, например, марки А5, А6 или А7. По этой причине как в выбранном за прототип изобретении по патенту EP3075875, так и во многих других известных технических решениях базой для оценки технологичности алюминиевого сплава в отношении изготовления из него аэрозольных баллонов является его сравнение с показателями технологичности, достигнутыми при изготовлении аэрозольных баллонов из первичного технически чистого алюминия марок А5, А6 или А7.Due to the fact that the manufacturability of the process of manufacturing aerosol cans makes the most significant contribution to the cost of the finished product, it is economically advantageous to manufacture rondels from primary technically pure aluminum, for example, grades A5, A6 or A7. For this reason, both in the EP3075875 patent invention selected for the prototype and in many other well-known technical solutions, the basis for evaluating the manufacturability of an aluminum alloy with respect to the manufacture of aerosol cans is its comparison with the processability achieved in the manufacture of aerosol cans from primary technically pure aluminum grades A5, A6 or A7.

Изобретение направлено на разработку алюминиевых сплавов для изготовления аэрозольных баллонов с высокими эксплуатационными характеристиками при низкой себестоимости их изготовления.The invention is directed to the development of aluminum alloys for the manufacture of aerosol containers with high performance at a low cost of their manufacture.

Заявленное изобретение решает задачу изготовления легкого аэрозольного баллона, путем снижения металлоемкости конструкции баллона за счет уменьшения толщины его дна и стенок при сохранении герметичности и способности баллона к сопротивлению деформации при заданном испытательном давлении.The claimed invention solves the problem of manufacturing a light aerosol can by reducing the metal consumption of the design of the can by reducing the thickness of its bottom and walls while maintaining the tightness and ability of the can to resist deformation at a given test pressure.

Технический результат изобретения состоит в повышении технологичности сплава при сочетании в нем свойств высокой прочности, пластичности и коррозионной стойкости, а также в обеспечении возможности снижения металлоемкости аэрозольных баллонов.The technical result of the invention consists in increasing the manufacturability of the alloy by combining in it the properties of high strength, ductility and corrosion resistance, as well as providing the possibility of reducing the metal consumption of aerosol cans.

Заявленное техническое решение за счет достигнутых свойств сплава позволяет:The claimed technical solution due to the achieved properties of the alloy allows you to:

• получить более тонкую стенку баллона, обеспечивая снижение металлоемкости баллона путем уменьшения количества металла, необходимого для производства одного изделия. (Базой сравнения принято считать толщину стенки баллона, которую необходимо обеспечивать при производстве баллонов из первичного технически чистого алюминия марок А7 или А5);• get a thinner wall of the cylinder, providing a decrease in the metal consumption of the cylinder by reducing the amount of metal necessary for the production of one product. (The cylinder wall thickness, which must be ensured in the production of cylinders from primary technically pure aluminum of grades A7 or A5, is considered to be a comparison base);

• обеспечить необходимый уровень прочности алюминиевого аэрозольного баллона, выдерживающего внутреннее давление деформации более 12 бар;• provide the required level of strength of the aluminum aerosol can withstanding the internal strain pressure of more than 12 bar;

• использовать стандартное оборудование для производства баллона-тоже оборудование, которое используется для изготовления баллонов из мягкого технически чистого первичного алюминия марки А7 или А5;• use standard equipment for the production of the cylinder - also equipment that is used for the manufacture of cylinders from soft, technically pure primary aluminum grade A7 or A5;

• обеспечивать коррозионную стойкость баллона на уровне не хуже, чем при использовании алюминия А7 или А5;• ensure the corrosion resistance of the cylinder at a level no worse than when using aluminum A7 or A5;

• гарантировать качество наружной поверхности и геометрию баллона такие же, как и при использовании алюминия А7 или А5.• guarantee the quality of the outer surface and the geometry of the cylinder are the same as when using aluminum A7 or A5.

Для решения поставленной задачи заявлен сплав на основе алюминия для изготовления аэрозольных баллонов, содержащий железо, кремний, магний, марганец, медь, цинк и титан, отличающийся тем, что он содержит ингредиенты в следующем соотношении в мас. %:To solve this problem, an aluminum-based alloy for the manufacture of aerosol containers containing iron, silicon, magnesium, manganese, copper, zinc and titanium, characterized in that it contains ingredients in the following ratio in wt. %:

ЖелезоIron 0,21-0,250.21-0.25 КремнийSilicon 0,08-0,100.08-0.10 МагнийMagnesium 0,07-0,270.07-0.27 МарганецManganese 0,06-0,240.06-0.24 ТитанTitanium 0,01-0,020.01-0.02 ЦинкZinc 0,001-0,020.001-0.02 МедьCopper 0,0001-0,030.0001-0.03 Алюминий и неизбежные примеси-Aluminum and inevitable impurities остальное, rest,

при этом общее содержание примесей в сплаве ограничено в интервале 0,06-0,15 мас. %, кроме того, отношение марганца и кремния в составе сплава выбрано в диапазоне от 0,6 до 3,0.while the total content of impurities in the alloy is limited in the range of 0.06-0.15 wt. %, in addition, the ratio of manganese and silicon in the composition of the alloy is selected in the range from 0.6 to 3.0.

В предпочтительном варианте изготовления заявленный сплав характеризуется тем, что содержит ингредиенты в следующем соотношении в мас. %:In a preferred embodiment, the claimed alloy is characterized in that it contains ingredients in the following ratio in wt. %:

ЖелезоIron 0,21-0,240.21-0.24 КремнийSilicon 0,080-0,0950,080-0,095 МагнийMagnesium 0,07-0,270.07-0.27 МарганецManganese 0,06-0,240.06-0.24 ТитанTitanium 0,011-0,0200.011-0.020 ЦинкZinc 0,01-0,020.01-0.02 МедьCopper 0,017-0,030.017-0.03 Неизбежные примеси в сумме не болееInevitable impurities in the amount of not more than 0,06-0,07, 0.06-0.07,

причем содержание каждого компонента примеси не превышает 0,05 мас. %.moreover, the content of each component of the impurity does not exceed 0.05 wt. %

Алюминий остальное, при отношении содержания марганца к содержанию кремния в сплаве от 0,7 до 3,0.The rest is aluminum, with the ratio of the manganese content to the silicon content in the alloy from 0.7 to 3.0.

В любом варианте реализации изобретения заявленный сплав на основе алюминия для изготовления аэрозольных баллонов содержит неизбежные примеси, которые ограничены в сумме в интервале 0,06-0,15 мас. %, причем содержание каждого компонента примеси не превышает 0,05 мас. %. Превышение содержания примесей снижает технологичность, пластичные свойства и коррозионную стойкость сплава. К неизбежным примесям относятся такие компоненты, как, например, никель и галлий.In any embodiment of the invention, the claimed aluminum-based alloy for the manufacture of aerosol containers contains inevitable impurities, which are limited in total in the range of 0.06-0.15 wt. %, and the content of each component of the impurity does not exceed 0.05 wt. % Exceeding the content of impurities reduces the manufacturability, ductility and corrosion resistance of the alloy. Inevitable impurities include components such as, for example, nickel and gallium.

Для улучшения мелкозернистой микроструктуры сплав дополнительно может содержать бор в количестве 0,001-0,002 мас. %, предпочтительно в виде дисперсной фазы диборида титана.To improve the fine-grained microstructure, the alloy may additionally contain boron in an amount of 0.001-0.002 wt. %, preferably in the form of a dispersed phase of titanium diboride.

Заявленный сплав также может дополнительно содержать ванадий в количестве не более 0,018 мас. %. Введение ванадия повышает коррозионную стойкости и пластичность сплава.The claimed alloy may also optionally contain vanadium in an amount of not more than 0.018 wt. % The introduction of vanadium increases the corrosion resistance and ductility of the alloy.

Аэрозольный баллон из сплава на основе алюминия согласно заявленному изобретению изготовлен из описанного выше «сплава на основе алюминия для изготовления аэрозольных баллонов» и содержит корпус цилиндрической формы, имеющий донышко и шейку, и характеризуется тем, что он выполнен из сплава, содержащего ингредиенты в следующем соотношении в мас. %:The aerosol can of an aluminum-based alloy according to the claimed invention is made of the above "aluminum-based alloy for the manufacture of aerosol cans" and contains a cylindrical body having a bottom and a neck, and is characterized in that it is made of an alloy containing ingredients in the following ratio in wt. %:

ЖелезоIron 0,21-0,250.21-0.25 КремнийSilicon 0,08-0,100.08-0.10 МагнийMagnesium 0,07-0,270.07-0.27 МарганецManganese 0,06-0,240.06-0.24 ТитанTitanium 0,01-0,020.01-0.02 ЦинкZinc 0,001-0,020.001-0.02 МедьCopper 0,0001-0,030.0001-0.03 Алюминий и неизбежные примесиAluminum and inevitable impurities - остальное,- the rest,

при этом общее содержание примесей в сплаве ограничено в интервале 0,06-0,15 мас. %. Кроме того, отношение марганца и кремния в составе сплава выбрано в интервале от 0,6 до 3,0, причем толщина боковой стенки корпуса цилиндрической формы не превышает 0,26 мм, а толщина донышка не превышает 0,8 мм. Указанный аэрозольный баллон из сплава на основе алюминия характеризуется снижением веса баллона на 15-21 % по сравнению баллоном тех же размеров из технически чистого алюминия А7, без потери прочности за счет снижения металлоемкости изделия при сохранении его габаритных размеров. Снижение веса баллона и металлоемкости технологии изготовления достигается за счет уменьшения толщины боковой стенки и дна баллона. while the total content of impurities in the alloy is limited in the range of 0.06-0.15 wt. % In addition, the ratio of manganese and silicon in the alloy composition is selected in the range from 0.6 to 3.0, and the thickness of the side wall of the cylindrical body does not exceed 0.26 mm, and the bottom thickness does not exceed 0.8 mm. The specified aerosol can made of aluminum-based alloy is characterized by a decrease in the weight of the canister by 15-21% compared to the canister of the same size made of technically pure aluminum A7, without loss of strength by reducing the metal consumption of the product while maintaining its overall dimensions. Reducing the weight of the cylinder and the metal production technology is achieved by reducing the thickness of the side wall and the bottom of the cylinder.

В заявленном сплаве легирующие элементы, такие как Fe, Mg, Mn, Cu, Ti и Si, присутсвуя в форме интерметаллических фаз, укрепляют алюминиевую матрицу и обеспечивают достижение заявленных высоких механических свойств.In the claimed alloy, alloying elements, such as Fe, Mg, Mn, Cu, Ti and Si, present in the form of intermetallic phases, strengthen the aluminum matrix and ensure the achievement of the declared high mechanical properties.

Основными легирующими элементами, способствующими в заявленном сплаве повышению прочности алюминиевой основы, являются магний и марганец, однако для получения сбалансированного комплекса свойств сплава, характеризующихся оптимальным соотношением прочности и пластичности при наличии высокой коррозионной стойкости, необходимо взаимодействие между собой и взаимное влияние всех компонентов заявленного сплава, включая введение в сплав в заявленном соотношении железа, кремния, меди, титана и цинка совместно с магнием и марганцем.The main alloying elements that contribute to the increase in the strength of the aluminum base in the claimed alloy are magnesium and manganese, however, to obtain a balanced set of alloy properties, characterized by the optimal ratio of strength and ductility in the presence of high corrosion resistance, interaction between each other and the mutual influence of all components of the claimed alloy are necessary, including the introduction into the alloy in the claimed ratio of iron, silicon, copper, titanium and zinc together with magnesium and manganese.

Так магний в количестве 0,07-0,27 мас. % и марганец в количестве 0,06-0,24 мас. % совместно способствуют упрочнению алюминия, но при этом сохраняя способность сплава к деформированию на стадии обработки давлением.So magnesium in an amount of 0.07-0.27 wt. % and manganese in an amount of 0.06-0.24 wt. % together contribute to the hardening of aluminum, but while maintaining the ability of the alloy to deform at the stage of pressure processing.

Введение в сплав магния в количестве 0,07-0,27 мас. % и марганца в количестве 0,06-0,24 мас. % обосновано тем, что помимо прочности данное легирование обеспечивает сплаву достаточную степенью пластичности при не слишком высокой твердости, поскольку заданное сочетание пластичности и твердости влияет на возможность деформации на этапе обратного выдавливания корпуса баллона. Более высокое содержание магния и марганца в сплаве приводит к повышению твердости при снижении пластичности, и в этом случае изготавливаемые из сплава рондели теряют оптимальные технологические свойства и не могут с прежней эффективностью использоваться для производства алюминиевых баллонов методом обратного выдавливания при холодной экструзии в силу имеющихся технологических ограничений, касающихся выбора оборудования. То есть повышение твердости алюминиевого сплава при снижении его пластичности требует использования более мощных прессов и машин куполообразования для формирования донной части баллона. При повышении твердости сплава значительно повышается износ прессового оборудования, а также энергоемкость производственного процесса, что отрицательно сказывается на общей себестоимости продукции.The introduction of magnesium alloy in an amount of 0.07-0.27 wt. % and manganese in an amount of 0.06-0.24 wt. % is justified by the fact that, in addition to strength, this alloying provides the alloy with a sufficient degree of ductility at not too high hardness, since the specified combination of ductility and hardness affects the possibility of deformation at the stage of back extrusion of the cylinder body. A higher content of magnesium and manganese in the alloy leads to an increase in hardness with a decrease in ductility, in which case rondels made from an alloy lose their optimal technological properties and cannot be used with the same efficiency for the production of aluminum cylinders by cold extrusion by extrusion due to existing technological limitations regarding the selection of equipment. That is, increasing the hardness of an aluminum alloy while reducing its ductility requires the use of more powerful presses and dome forming machines to form the bottom of the balloon. With an increase in the hardness of the alloy, the wear of the press equipment increases significantly, as well as the energy intensity of the production process, which negatively affects the total cost of production.

В традиционной технологии производства аэрозольных баллонов из алюминиевых сплавов есть ограничения по твердости сплава алюминия, которая измеряется в отношении алюминиевой рондели (ограничение твердости заготовки). Максимальная твердость заготовки не должна превышать 27 единиц по Бринеллю. В противном случае, вероятность разрушения технологической оснастки пресса и конусобразующей машины резко увеличивается. При этом с ростом твердости алюминиевого сплава снижается срок полезного использования упомянутого оборудования, поскольку значительно растет степень его механического износа.In the traditional technology for the production of aerosol containers from aluminum alloys, there are limitations on the hardness of the aluminum alloy, which is measured in relation to the aluminum rondel (limitation of the hardness of the workpiece). The maximum hardness of the workpiece should not exceed 27 Brinell units. Otherwise, the probability of destruction of the technological equipment of the press and cone-forming machine increases sharply. At the same time, with an increase in the hardness of the aluminum alloy, the useful life of the mentioned equipment decreases, since the degree of its mechanical wear increases significantly.

При разработке заявленного сплава неожиданно найдена близкая к идеальной пропорция содержания легирующих элементов в составе сплава, предназначенного для изготовления обратным выдавливанием аэрозольных баллонов, включающая введение в сплав в заданном соотношении магния и марганца в сочетании с минимальными добавками титана, цинка и меди плюс ограничение по содержанию в сплаве железа и кремния, для того чтобы, добившись высокой степени упрочнения сплава, сохранить достаточный уровень его пластичности и твердости с обеспечением с одной стороны экономии металла путем снижения металлоемкости изделий максимально до 21%, а с другой стороны с получением возможности использования существующего оборудования, которое пригодно для обработки мягкого технически чистого алюминия, типа А5 - А7, и широко доступно на рынке, при условиях эксплуатации этого оборудования в рамках обычных технологических режимов без потери производительности.When developing the claimed alloy, unexpectedly close to an ideal proportion of the content of alloying elements in the composition of the alloy intended for the manufacture by reverse extrusion of aerosol cans was found, which includes introducing magnesium and manganese into the alloy in a predetermined ratio in combination with minimal additions of titanium, zinc and copper, plus a content restriction in an alloy of iron and silicon, in order to achieve a high degree of hardening of the alloy, to maintain a sufficient level of its ductility and hardness with the provision of one side of metal saving by reducing the metal consumption of products to a maximum of 21%, and on the other hand with the possibility of using existing equipment that is suitable for processing soft technically pure aluminum, type A5 - A7, and is widely available on the market, under the conditions of operation of this equipment in As part of normal process conditions without loss of productivity

Пример 1Example 1

Заявленный сплав получали путем плавления в печи технически чистого алюминия марки А7 и последующего легирования расплава. Состав исходного сплава марки А7 и полученного сплава (обозначенного как АА5) показан в таблице 1.The claimed alloy was obtained by melting in a furnace technically pure aluminum grade A7 and subsequent alloying of the melt. The composition of the original alloy brand A7 and the resulting alloy (designated as AA5) are shown in table 1.

Таблица 1.Table 1.

В полученном составе сплава соотношение марганца и кремния составляет величину 0,9, что обеспечивает удовлетворительную коррозионную стойкость и длительные сроки хранения по отношению к химически активным наполнителям аэрозольных баллонов.In the resulting alloy composition, the ratio of manganese to silicon is 0.9, which provides satisfactory corrosion resistance and long shelf life in relation to chemically active fillers of aerosol cans.

Процесс изготовления заявленного сплава и изделий из него согласно примеру 1 включал следующие этапы.The manufacturing process of the claimed alloy and products from it according to example 1 included the following steps.

Алюминий А7 расплавили в печи плавления, и в процессе плавки добавили лигатуру, включающую магний и марганец, при постоянном перемешивании расплава посредством барботажа инертным газом, предпочтительно аргоном.A7 aluminum was melted in a smelting furnace, and a ligature including magnesium and manganese was added during the smelting process, while the melt was continuously stirred by sparging with an inert gas, preferably argon.

После завершения плавки жидкий расплав на основе алюминия подавали на литьевое колесо, где из него сформировали первичную полосу толщиной 18 - 20 мм, которую в горячем, но уже в закристаллизованном состоянии подали на стан горячей прокатки. При осуществлении горячей прокатки толщину полосы уменьшили до уровня, примерно, 8 мм. Далее полосу смотали в рулоны. Затем горячие рулоны охлаждали до «комнатной» температуры. Холодные рулоны вновь подавали на прокатный стан и осуществляли холодную прокатку полосы, раскатывая ее до нужной толщины, обычно до толщины 4-7 мм, в зависимости от вида баллона, который требуется изготовить.After melting was completed, the aluminum-based liquid melt was fed to the casting wheel, where a primary strip 18–20 mm thick was formed from it, which was fed to the hot rolling mill in a hot, but already crystallized state. During hot rolling, the strip thickness was reduced to about 8 mm. Next, the strip was wound into rolls. Then the hot rolls were cooled to room temperature. Cold rolls were again fed to the rolling mill and the strip was cold rolled, rolling it to the desired thickness, usually to a thickness of 4-7 mm, depending on the type of cylinder that was to be made.

Следующая операция: вырубка ронделей на прессе. Холоднокатаная полоса полученного алюминиевого сплава подается на пресс, на котором из полосы вырубаются цилиндрические заготовки - алюминиевые рондели. Твердость ронделей после вырубки весьма высокая - до 4 0 НВ и выше, поскольку алюминиевый сплав после вырубки находится в «напряженном» нагартованном состоянии.The next operation: cutting down rondels in the press. The cold-rolled strip of the obtained aluminum alloy is fed to a press, on which cylindrical billets, aluminum rondels, are cut from the strip. The hardness of rondels after cutting is very high - up to 4 0 HB and higher, since the aluminum alloy after cutting is in a "stressed" cured state.

Следующая операция - отжиг, во время которой рондели загружают в корзины и размещают в печи отжига, где происходит «отпуск» с нормализацией внутренних напряжений, что приводит к снижению твердости сплава.The next operation is annealing, during which rondels are loaded into baskets and placed in an annealing furnace, where “tempering” takes place with normalization of internal stresses, which leads to a decrease in alloy hardness.

При термообработке ронделей из заявленного сплава их остаточная твердость после отжига составляет величину порядка 22-24 НВ, что существенно выше, чем твердость ронделей из первичного технически чистого алюминия А7, которая после отжига составляет 18,5 НВ. Тем не менее, полученная твердость заявленного сплава вполне удовлетворительна, поскольку обеспечивает приемлемый уровень технологичности при изготовлении аэрозольных баллонов без повышения степени износа оборудования.When heat treating rondels from the claimed alloy, their residual hardness after annealing is of the order of 22-24 HB, which is significantly higher than the hardness of rondels from primary technically pure aluminum A7, which after annealing is 18.5 HB. Nevertheless, the obtained hardness of the claimed alloy is quite satisfactory, since it provides an acceptable level of manufacturability in the manufacture of aerosol cans without increasing the degree of wear of the equipment.

Далее производили аэрозольные баллоны путем штамповки ронделя с глубокой вытяжкой, при которой заготовка из алюминиевого сплава принимает в прессе необходимую полую цилиндрическую форму с донышком (в процессе обратного выдавливания). Затем получившуюся цилиндрическую формовку обрезают до необходимой длины, обвальцовывают, формируя горловину баллона. Причем, после прессования алюминиевый сплав снова становится жестким, поэтому заготовку краткосрочно обжигают, а после остывания покрывают лаками, для предотвращения химического взаимодействия с содержимым баллона. После наполнения и механического запечатывания аэрозольные баллоны декорируют снаружи.Next, aerosol cans were produced by stamping a deep-drawn rondel, in which an aluminum alloy billet takes in the press the necessary hollow cylindrical shape with a bottom (in the process of backward extrusion). Then the resulting cylindrical molding is cut to the required length, sealed, forming the neck of the container. Moreover, after pressing, the aluminum alloy becomes hard again, so the billet is burned for a short time, and after cooling it is varnished to prevent chemical interaction with the contents of the container. After filling and mechanical sealing, aerosol cans are decorated on the outside.

В технологии изготовления аэрозольных баллонов мерой прочности и пластичности заявленного сплава на основе алюминия служит готовый баллон, изготовленный из алюминиевой рондели.In the technology of manufacturing aerosol cans, the finished cylinder made of an aluminum rondel serves as a measure of the strength and ductility of the claimed aluminum-based alloy.

Готовый алюминиевый баллон должен быть:Ready-made aluminum bottle should be:

1) герметичным, дно и стенки баллона не должны содержать отверстий или трещин. Данный результат характеризует достаточную пластичность сплава;1) airtight, the bottom and walls of the container should not contain holes or cracks. This result characterizes sufficient ductility of the alloy;

2) выдерживать испытательное давление - путем сопротивления деформации при внутреннем давлении в баллоне 12, 15 или 18 бар в зависимости от спецификации баллона. Это испытание внутренним давлением характеризует прочность баллона.2) withstand the test pressure - by deformation resistance at an internal pressure of 12, 15 or 18 bar in the cylinder, depending on the specification of the cylinder. This internal pressure test characterizes the strength of the balloon.

Выбранная пропорция содержания легирующих элементов при получении заявленного сплава позволила добиться повышения технологичности при снижении металлоемкости продукции, за счет уменьшения толщины дна и боковых стенок баллона, при сохранении прочности, герметичности и сопротивления деформации баллона при испытании внутренним давлением.The selected proportion of the content of alloying elements upon receipt of the claimed alloy made it possible to increase manufacturability while reducing the metal consumption of the product, by reducing the thickness of the bottom and side walls of the container, while maintaining the strength, tightness and resistance to deformation of the container when tested by internal pressure.

Баллоны всех типоразмеров, изготовленные из сплава по примеру 1, успешно выдержали испытание на прочность путем приложения к ним испытательного давления 12, 15 или 18 бар и показали отличное сопротивление деформации при указанном внутреннем давлении в баллоне.Cylinders of all sizes made from the alloy of Example 1 successfully passed the strength test by applying a test pressure of 12, 15 or 18 bar to them and showed excellent deformation resistance at the indicated internal pressure in the cylinder.

Плотность первичного алюминия и предложенного сплава примерно равны, составляя около 2700 кг/м³. При этом количество металла (первичного алюминия или заявленного сплава), которое требуется для производства одного баллона - разное. Так, если на 1 баллон (один из множества видов баллонов) требуется 25 г первичного алюминия марки А7, но только 21,5г заявленного алюминиевого сплава. Снижение металлоемкости достигается за счет того, что толщина боковой стенки баллона уменьшается с 0,3 мм до 0,2 6 мм, плюс донышко становится тоньше: вместо 0,9 мм - только 0,75 мм. Таким образом, повышение прочности сплав дает возможность экономить металл.The density of the primary aluminum and the proposed alloy are approximately equal, amounting to about 2700 kg / m ³ . In this case, the amount of metal (primary aluminum or the claimed alloy), which is required for the production of one cylinder, is different. So, if 1 cylinder (one of the many types of cylinders) requires 25 g of primary aluminum grade A7, but only 21.5 g of the declared aluminum alloy. The reduction in metal consumption is achieved due to the fact that the thickness of the side wall of the cylinder is reduced from 0.3 mm to 0.2 6 mm, plus the bottom becomes thinner: instead of 0.9 mm - only 0.75 mm. Thus, increasing the strength of the alloy makes it possible to save metal.

Проверка коррозионной стойкости баллона определяется следующим образом. Баллон наполняется определенным продуктом, как правило, тем продуктом, который в последствии будет наполнять баллоны в массовом производстве, и ставится на термостатирование на определенный срок. После окончания термостатирования определяются потери в весе продукта и баллона. Плюс визуально проверяется наличие/отсутствие очагов коррозии. Баллоны всех типоразмеров, изготовленные из сплава по примеру 1, успешно выдержали испытание на коррозионную стойкость.Check the corrosion resistance of the cylinder is determined as follows. The cylinder is filled with a certain product, as a rule, with the product that will subsequently fill the cylinders in mass production, and put on temperature control for a certain period. After termination of temperature control, the weight loss of the product and the cylinder is determined. Plus, the presence / absence of corrosion centers is visually checked. Cylinders of all sizes, made of the alloy of example 1, have successfully passed the corrosion test.

Достигнутые пластичные свойства заявленного сплава на основе алюминия позволяют гарантировать повторение наружной формы заданной геометрии аэрозольного баллона так же, как при использовании более мягкого первичного алюминия марки А7 или А5 для изготовления такого же баллона при обеспечении гладкости наружной и внутренней поверхности.The achieved plastic properties of the claimed aluminum-based alloy make it possible to guarantee the repetition of the external shape of the given geometry of the aerosol can in the same way as when using softer primary aluminum of grade A7 or A5 to make the same can while ensuring the smoothness of the outer and inner surfaces.

Металлографический анализ структуры металла ронделей из технически чистого алюминия А7 и заявленного алюминиевого сплава показал, что дефекты структуры как в ронделях из А7, так и в ронделях из заявленного сплава отсутствуют.A metallographic analysis of the metal structure of rondels made of technically pure aluminum A7 and the claimed aluminum alloy showed that there are no structural defects in both the A7 rondels and the declared alloys.

Макро и микроструктуру алюминиевых сплавов (после отжига) исследовали на микроскопе при увеличениях 20 и 100 крат с последующим фотографированием микроструктуры цифровым фотоаппаратом. Фотографии, полученные на микроскопе при исследовании структуры зерна заявленного алюминиевого сплава приведены на рисунках 3 и 4. Фотографии 1-2 и 5-6 представлены для сравнения.The macro and microstructure of aluminum alloys (after annealing) were examined under a microscope at magnifications of 20 and 100 times, followed by photographing the microstructure with a digital camera. Photographs taken with a microscope when studying the grain structure of the declared aluminum alloy are shown in Figures 3 and 4. Pictures 1-2 and 5-6 are presented for comparison.

На рис 1 и 2 - показаны фотографии структуры ронделей из технически чистого алюминия марки А7, произведенного в России.Figures 1 and 2 show photographs of the structure of rondeles made of technically pure aluminum, grade A7, produced in Russia.

На рис 3 и 4 - показаны фотографии структуры ронделей из заявленного сплава (АА5).Figures 3 and 4 show photographs of the structure of rondels from the claimed alloy (AA5).

На рис 5 и 6 показаны фотографии структуры ронделей из технически чистого алюминия марки А7, импортного производства (Греция).Figures 5 and 6 show photographs of the structure of rondels made of technically pure aluminum of the A7 brand, imported (Greece).

Результаты анализа макро- и микроструктуры произведенных в России ронделей из А7, представленных соответственно на рис 1 и 2, показывают наличие мелкозернистой, но неравноосной структуры. Видны вытянутые светлые границы субзерен, сформировавшиеся на стадии пластической деформации при прокатке.The results of the analysis of the macro- and microstructure of rondeles made in Russia from A7, shown in Figs. 1 and 2, respectively, show the presence of a fine-grained, but uneven structure. Visible elongated bright boundaries of subgrains formed at the stage of plastic deformation during rolling.

Показанные на рис 3 и 4 фотографии металлографической структуры ронделей из заявленного сплава демонстрируют его мелкозернистую структуру с отсутствием крупных рекристаллизованных зерен после отжига, что подтверждает получение заданных свойств сплава, заключающихся в повышении его прочности при сохранении высокой пластичности на стадии обработки давлением.The photographs of the metallographic structure of rondels from the claimed alloy shown in Figs. 3 and 4 demonstrate its fine-grained structure with the absence of large recrystallized grains after annealing, which confirms the obtaining of the desired properties of the alloy, which consists in increasing its strength while maintaining high ductility at the stage of pressure processing.

Представленные на рис 5 и 6 фотографии ячеистой структуры ронделей из технически чистого алюминия марки А7, импортного производства показывают, что макроструктура поверхностей ронделей после отжига имеет форму макрозерен (см. рис.5) близкую к равноосной. Равноосные макрозерна характеризуется четкими границами, сформировавшимися в литом металле. Данная структура соответствует максимальной пластичности алюминия однако характеризуется невысокой прочностью.The photos of the cellular structure of rondels made of technically pure aluminum of the A7 grade, imported, presented in Figs. 5 and 6, show that the macrostructure of the surfaces of the rondels after annealing has a macrograin shape (see Fig. 5) close to equiaxial. The equiaxed macrograins are characterized by clear boundaries that have formed in the cast metal. This structure corresponds to the maximum ductility of aluminum, but is characterized by low strength.

Пример 2Example 2

Пример 2 осуществлен с соблюдением тех же технологических параметров, которые указаны в примере 1, но состав заявленного сплава был получен при граничных значениях содержания компонентов, указанном в таблице 2.Example 2 was carried out in compliance with the same process parameters that are shown in example 1, but the composition of the claimed alloy was obtained at the boundary values of the content of the components shown in table 2.

Таблица 2.Table 2.

Испытания ронделей, полученных из сплавов по примеру 2, на твердость и микроструктуру сплава показали твердость 24 НВ для сплава с максимальным содержанием легирующих элементов Mg и Мn и твердость 22 НВ для сплава с минимальным содержанием указанных легирующих элементов.The tests of rondels obtained from the alloys of Example 2 for the hardness and microstructure of the alloy showed a hardness of 24 HB for an alloy with a maximum content of alloying elements Mg and Mn and a hardness of 22 HB for an alloy with a minimum content of these alloying elements.

Анализ металлографической структуры ронделей из сплава по примеру 2 подтвердил их мелкозернистую структуру с отсутствием дефектов структуры и крупных рекристаллизованных зерен после отжига (на рисунках не показано). Полученная мелкозернистая структура заявленного сплава обеспечивает повышение его пластичности при наличии высокой прочности на стадии обработки давлением.An analysis of the metallographic structure of the rondels from the alloy of Example 2 confirmed their fine-grained structure with no structural defects and large recrystallized grains after annealing (not shown in the figures). The obtained fine-grained structure of the claimed alloy provides an increase in its ductility in the presence of high strength at the stage of pressure processing.

Осуществление изобретения позволяет получить более тонкую стенку баллона, обеспечивая снижение металлоемкости баллона (количества металла, необходимого для производства одного изделия). Например, в баллоне весом 25 г толщина боковой стенки баллона уменьшается с 0,3 мм до 0,26 мм, а донышко вместо 0,9 мм становится тоньше до 0,75 мм в сравнении с баллоном тех же габаритов из первичного технически чистого алюминия марок А7 или А5.The implementation of the invention allows to obtain a thinner wall of the cylinder, providing a decrease in the metal consumption of the cylinder (the amount of metal necessary for the production of one product). For example, in a cylinder weighing 25 g, the thickness of the side wall of the cylinder decreases from 0.3 mm to 0.26 mm, and the bottom instead of 0.9 mm becomes thinner to 0.75 mm in comparison with a cylinder of the same dimensions from primary technically pure aluminum grades A7 or A5.

Баллон весом 25 г с толщиной боковой стенки 0,2 6 мм и толщиной донышка 0,75 мм, изготовленный из заявленного сплава по примеру 2, обеспечил необходимый уровень прочности, выдерживая внутреннее испытательное давление более 12 бар.A cylinder weighing 25 g with a side wall thickness of 0.2 6 mm and a bottom thickness of 0.75 mm, made of the claimed alloy according to example 2, provided the necessary level of strength, withstanding an internal test pressure of more than 12 bar.

Для изготовления баллонов из заявленного сплава использовалось стандартное оборудование, которое используется для изготовления баллонов из мягкого технически чистого первичного алюминия марки А7 или А5, без заметных признаков износа оборудования, что подтверждает достигнутую технологичность полученного сплава.For the manufacture of cylinders from the claimed alloy, standard equipment was used, which is used for the manufacture of cylinders from soft technically pure primary aluminum of the A7 or A5 grade, without noticeable signs of wear of the equipment, which confirms the achieved manufacturability of the obtained alloy.

Пример 3Example 3

Пример 3 осуществлен с соблюдением тех же технологических режимов, которые указаны в примере 1, но в состав заявленного сплава дополнительно был введен бор в количестве 0,001 и 0,002 мас. % и ванадий в количестве 0,010 и 0,018 мас. %.Example 3 is carried out in compliance with the same process conditions that are indicated in example 1, but boron in the amount of 0.001 and 0.002 wt. % and vanadium in an amount of 0.010 and 0.018 wt. %

Также было определено содержание неизбежных примесей никеля и галлия. Содержание никеля составило 0,001 мас. %, а содержание галлия 0,011 мас. %, что соответствует заявленному ограничению по содержанию примесей менее 0,06 мас. % в сумме и менее 0,05 мас. % каждой.The content of inevitable impurities of nickel and gallium was also determined. The nickel content was 0.001 wt. %, and the gallium content of 0.011 wt. %, which corresponds to the stated limit on the content of impurities of less than 0.06 wt. % in total and less than 0.05 wt. % of each.

Металлографические исследования образцов сплава по примеру 3 показали получение более мелкодисперсной структуры, чем в примере 1, за счет тонкой дисперсии упрочняющей фазы диборида титана, препятствующей росту зерна при отжиге. В примере 3 так же получено некоторое увеличение коррозионной стойкости, которое соответствует введению ванадия и ограничению количества вредных примесей в сплаве.Metallographic studies of the alloy samples of Example 3 showed the preparation of a finer-dispersed structure than in Example 1 due to the fine dispersion of the hardening phase of titanium diboride, which prevents grain growth during annealing. Example 3 also obtained a slight increase in corrosion resistance, which corresponds to the introduction of vanadium and the limitation of the amount of harmful impurities in the alloy.

Аэрозольные баллоны из заявленного сплава по примерам 1-3 показали высокую коррозионную стойкость при хранении в них химически активных наполнителей.Aerosol cans of the claimed alloy according to examples 1-3 showed high corrosion resistance during storage of chemically active fillers in them.

Аэрозольные баллоны, полученные из заявленного сплава, показали удовлетворительное качество наружной поверхности, позволяющее наносить внутреннее и наружное лакокрасочные покрытия хорошего качества.Aerosol cans obtained from the claimed alloy showed a satisfactory quality of the outer surface, allowing the application of internal and external coatings of good quality.

Заявленное изобретение успешно решает задачу высокотехнологичного изготовления легкого аэрозольного баллона, снижения металлоемкости конструкции баллона, уменьшения толщины дна и стенок баллона при сохранении герметичности и способности баллона к сопротивлению деформации при заданном испытательном давлении.The claimed invention successfully solves the problem of high-tech manufacturing of a light aerosol can, reducing the metal consumption of the can design, reducing the thickness of the bottom and walls of the can while maintaining the tightness and ability of the can to resist deformation at a given test pressure.

Claims

1. An aluminum-based alloy for the manufacture of aerosol cans containing iron, silicon, magnesium, manganese, copper, zinc and titanium, characterized in that it contains ingredients in the following ratio, in wt.%:

Iron 0.21–0.25 Silicon 0.08–0.10 Magnesium 0.07–0.27 Manganese 0.06–0.24 Titanium 0.01-0.02 Zinc from 0.001 to less than 0.02 Copper 0.0001–0.03 Aluminum and inevitable impurities rest

while the total content of impurities in the alloy is limited in the range of 0.06–0.15 wt.%, and the ratio of the content of manganese and silicon in the composition of the alloy is from 0.6 to 3.0.

2. The alloy according to claim 1, characterized in that it contains the ingredients in the following ratio, in wt.%:

Iron 0.21-0.24 Silicon 0.080–0.095 Magnesium 0.07–0.27 Manganese 0.06–0.24 Titanium 0.011-0.020 Zinc from 0.01 to less than 0.02 Copper 0.017–0.03 Inevitable impurities in total 0.06–0.07 Aluminum - the rest

the ratio of the manganese content to the silicon content in the alloy is from 0.7 to 3.0.

3. The alloy according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises boron in an amount of 0.001-0.002 wt.%.

4. The alloy according to claim 1 or 2, characterized in that the boron is contained in the alloy in the form of a dispersed phase of titanium diboride.

5. The alloy according to claim 1, characterized in that it contains inevitable impurities in total in the range of 0.06-0.15 wt.%, And the content of each component of the impurity does not exceed 0.05 wt.%.

6. The alloy according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises vanadium in an amount of not more than 0.018 wt.%.

7. An aerosol can of aluminum-based alloy for the manufacture of aerosol cans containing a cylindrical body having a bottom and a neck, characterized in that it is made of an alloy containing ingredients in the following ratio, in wt.%:

Iron 0.21–0.25 Silicon 0.08–0.10 Magnesium 0.07–0.27 Manganese 0.06–0.24 Titanium 0.01-0.02 Zinc from 0.001 to less than 0.02 Copper 0.0001–0.03 Aluminum and inevitable impurities - the rest

moreover, the total content of impurities in the alloy is limited in the range of 0.06-0.15 wt.%, and the ratio of manganese and silicon in the composition of the alloy is from 0.6 to 3.0, while the thickness of the side wall of the cylindrical body does not exceed 0, 26 mm, and the bottom thickness does not exceed 0.8 mm.

8. The cylinder according to claim 7, characterized in that it is characterized by a weight reduction of 15-21% compared with a cylinder of the same size made of technically pure aluminum, without loss of strength.