SE527560C2 - Höghållfast aluminiumlegering för lödda produkter, ett plätterat material för lödda produkter samt metod för framställning av aluminiumband - Google Patents

Description

527 560 2 En tillsats av 0.6-1.0 vikts% Cu görs för att ytterligare öka hàllfastheten. Koppar är ett känd som ett element som i fast lösning ökar hàllfastheten hos aluminium. Man kan även förvänta en avsevärd àldringseffekt genom värmebehandling eller vid användning av den lödda produkten. Koppar ökar emellertid sprickkänsligheten vid gjutning, sänker korrosionsmotståndet och solidus temperaturen hos materialet.

Mangan som föreligger i fast lösning ökar hàllfastheten. En stor mängd Mn ger under förvärmningen av materialet före varmvalsning upphov till ett stort antal små partiklar. Ett stort antal partiklar behövs för att åstadkomma ett gott motstånd mot nedböjning vid lödtemmperaturen. Dessutom är Mn fördelaktigt för korrosionsmotståndet. Mn-haltent ska vara 1.55-1.9 vikts%.

Fe påverkar korrosionsmotståndet negativt, men minskar sprickkänsligheten i kopparhaltiga legeringar och kan därför förekomma upp till 0.5 vikts%.

En tillsats av Zr orsakar ett ökat antal partiklar, vilket är fördelaktigt för nedböjningsmotstàndet. 0.05-0.25 vikts% Zr ska därför tillsättas. Risken för stora utskiljningar vid gjutning ökar dock.

Föreliggande material tillverkas genom gjutning av en aluminiumlegering enligt uppfinnningen, varefter materialet varm- och kallvalsas. Efter gjutningen kan materialytan fräsas och pläteras med åtminstone ett ytterligare skikt. Materialet kan eventuellt anlöpas eller glödgas efter det sista kallvalsningssticket.

Exempel I följande exempel tillverkades material genom dc gjuting (eng: direct chill casting) följt av fräsning och plätering med ett lodskikt av typen AA4343-type. Lodskikten utgjorde i samtliga fall 10% av den totala bandtjockleken. Legeringar enligt den föreliggande uppfinningen belades med ytterligare ett vattensideskikt med en sammansättning enligt tabell 1. Vattensidan utgjorde 10% av den totala bandtjockleken. Den följande tillverkningen innefattade värmning, varmvalsning och kallvalsning. En slutlig vårmebehandling av samtliga legeringar till tillstånd H24 gjordes .

Tabell1 Sammansättning hos vattenside läteringen hos le eringar enligt föreliggande uppfinning.

Lßeefifles- s: Fe cu Mn Mg zr zn element H8ll[Vi| Exemgel 1 Nedböjningsmotstånd Fyra legeringar tillverkades och sammansättningen hos Iegeringen med högt Mn-innehåll i US6019939 användes som referens. En legering tillverkades med samma sammansättning som referensen, men med högre kopparhalt. Legeringarna enligt föreliggande uppfinning tillverkades i två varianter, en med låg och en med hög halt Mg. Sammansättningarna visas iTabell 2.

Testkuponger klipptes ut i rektangulära bitar och monterades horisontellt med ett fritt överhäng om 80mm. Positionen hos den fria änden av den rektangulära biten mättes före och efter lödsimulering och betecknas härefter som nedböjningsavstànd. En lödcykel för vakuumlödning användes vilken innefattade värmning från rumstemperatur till 600°C på 45 minuter, 10 minuters hålltid vid denna temperatur och fri kylning i luft ner till ~550°C.

Det är uppenbart från testresultaten i tabell 3 att en högre halt koppar i Iegeringen inte automatiskt ger en ökning av nedböjningsmotståndet, vilket angavs i US6019939. Det 527 560 3 framgår att Zr behövs för att kompensera för den ökade nedböjningen orsakad av en ökad halt Cu i legeringen. Legeringama enligt föreliggande uppfinning ger ca 10% hogre nedböjningsmotstánd, trots att de är tunnare.

Ta ll 2 Sammansättning i vikts%, analys av smälta.

Prov Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Referens 0.04 0.16 0.59 1.48 0.27 0.01 <0.01 Hög Cu 0.04 0.16 0.79 1.46 0.28 0.15 <0.01 Làg Mg 0.06 0.16 0.79 1.72 <0.01 0.05 0.12 Hög Mg 0.06 0.19 0.81 1.72 0.31 0.04 0.13 Tabell 3 Nedböjningsavstând Referens Hög Cu, lág Mn Làg Mg Hög Mg Tjocklek [pm] 303 309 271 271 Nedböjningsavstànd 19.1 21.8 17.2 17.6 [mm] Examgel 2 inverkan av Mn-halten gå hàllfastheten Fyra legeringar tillverkades med användande av hos legeringen med högt Mn-innehàll från US6019939 som referens. En legering tillverkades med samma sammansättning som referensen men med hög halt Zr. Legeringarna enligt föreliggande uppfinning tillverkades i två varianter, en med låg och en med hög halt Mg. Sammansättningarna visas i tabell 4.

Provbitar togs när materialet hade en tjocklek lämplig för rör och var i tillstånd H24.

Materialen lödsimulerades i vakuum och klipptes i längder lämpliga för dragprovning.

Lödcykeln innefattade uppvännning till 600°C på 45 minuter, 5 minuters hàlltid vid denna temperatur och fri kylning i luft från ~550°C. Endast luftkylda prov (~1°Cls) användes.

Dragprovningsresultaten visas i tabell 5. En ökning av Mn-halten från 1.5 till 1.7 vikts% ökade hållfastheten. Hällfasthetsökningen till följd av ett ökat Mn-inneháll är ca 6%.

:Lajgjfi sammansättning i vikts%, analys av smälta.

Prov Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr Referens 0.04 0.16 0.59 1.48 0.27 0.01 <0.01 HögZrJágMn 0.04 0.16 0.57 1.46 0.26 0.02 0.12 LågMg 0.06 0.16 0.79 1,72 <0.01 0.05 0.12 Hög Mg 0.06 0.19 0.81 1.72 0.31 0.04 0.13 Tabell 5 Hàllfasthet efter lödning.

RPM [MPa] Rm [MPa] Ammm [%] Referens 60,5 167 13 Hög Zr, låg Mn 60.6 163.5 11, 5 Låg Mg 57,1 161 14,6 Hög Mg 64,3 180,5 14,8 Examgel 3 Mg-haltens gàverkan gå sträckgränsen Två legeringssammansättningar enligt uppfinningen, en med och en utan Mg, jämfördes, se tahell 6. Band av materialen lodsimulerades i vakuumugn vid ett tryck av ca 104 torr enligt foljande standardlodcykel: uppvärmning fràn rumstemperatur till 600°C pà 45 minuter följt 527 560 4 av en hàlltid på 5 minuter innan proverna kyldes ner till rumstemperatur genom svalning i omgivande luft.

Mg visade sig vara fördelaktig för hàllfastheten och ökade sträckgränsen med 7MPa, se tabell 7.

Tabell 6 Sammansättning i vikts%, analys av smälta.

Prov Si Fe Cu Mn Mg Ti Zr LàgMg 0.06 0.16 0.79 1.72 <0.01 0.05 0.12 Hög Mg 0.06 0.19 0.81 1.72 0.31 0.04 0.13 T ll 7 Hállfasthet efter lödsimulering.

Rpgg [MP8] Rm [MP8] ASOmm [Wo] Làg Mg 57,1 161 14,6 Hög Mg 64,3 180,5 14,8 Exempel 4 lnflflandet av Zr gå hàllfastheten Tre legeringar tillverkades med sammansättningen hos legeringen med högt Mn-innehàll i US6019939 som referens. En legering enligt föreliggande uppfinning med liknande hög Mn- halt tillverkades. Den kemiska sammansättningen visas i tabell 8.

Materialen Iödsimulerades i vakuum och klipptes i lämpliga bitar för dragprovning.

Lödcykeln innefattade värmning fràn rumstemperatur till 600°C pà 45 minutes, 5 minuters hàlltid och fri kylning i luft från ~550°C. Endast luftkylda prover (~1°C/s) användes.

Resultaten från dragprovning visas i tabell 9. En ökning av Zr-halten påverkar inte hållfastheten hos dessa legeringar.

Tagll 8 sammansättning i vikts%, analys av smälta.

Prov Tjockle Si Fe Cu Mn Mg TT Zr k Referens 308 0.04 0.16 0.59 1.48 0.27 0.01 <0.01 HÖgZLlàg Mn 310 0.04 0.16 0.57 1.46 0.26 0.02 0.12 HögMg 275 0.06 0.19 0.81 1.72 0.31 0.04 0.13 Tabell 9 Dragprovningsresultat.

Rpoyg [MPa] Rm[MPa] Asomm [%] Referens 60,5 167 13 Hög Zr, låg MnCu 60,6 163,5 11,5 Hög Mg 64,3 180,5 14,8

Claims (9)

527 560 5 PATENTKRÅV:

1. En aluminiumlegering med hög hàllfasthet för lödda produkter, k ä n n e t e c k n a d a v att legeringen innefattar <0.1 vikts% kisel, <0.4 vikts% magnesium, 1.55-1.9 vikts% mangan, O.6-1.0 vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-0.25 vikts% zirkonium, resten aluminium och oundvikliga föroreningar.

2. En aluminiumlegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att legeringen innefattar <0.1 vikts% kisel, 0.2-0.4 vikts% magnesium, 1.55-1.9 vikts% mangan, 0.6-1 .O vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-O.25 vikts% zirkonium, resten aluminium _ och oundvikliga föroreningar.

3. En aluminiumlegering enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att legeringen innefattar <0.1 vikts% kisel, 0.2-0.4 vikts% magnesium, 1.55-1.7 vikts% mangan, 0.6-1.0 vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-0.25 vikts% zirkonium, resten aluminium och oundvikliga föroreningar.

4. Ett pläterat material för lödda produkter, k ä n n e t e c k n a d a v av att en käma av en legering innefattande <0.1 vikts% kisel, <0.4 vikts% magnesium. 1.55-1.9 vikts% mangan, Qß-'LO vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-0.25 vikts% zirkonium, *' resten aluminium och oundvikliga föroreningar har minst ett ytterliare skikt av en ,. aluminiumlegering med en smälttemperatur som är lägre än kämans.

5. ~ 5. Ett pläterat material enligt krav 3,; k ä n n e t e c k n a d a v- 'av att.en käima av enn legering innefattande- <0.1= vikts% kisel, .0.2-0.4 vikts% magnesium; ;~1.55-1.9- vikts% mangan, 0.6-1.0 vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-0.25 vikts% zirkonium, resten aluminium och oundvikliga föroreningar har minst ett ytterligare skikt, vilket har en smälttemperatur som är lägre än kämans.

6. Ett pläterat material enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d a v av att en kâma av en legering innefattande <0.1 vikts% kisel, 0.2-0.4 vikts% magnesium, 1.55-1.7 vikts% mangan, 0.6-1.0 vikts% koppar, mindre än eller lika med 0.5% Fe och 0.05-0.25 vikts% zirkonium, resten aluminium och oundvikliga föroreningar har minst ett ytterligare skikt, vilket har en smålttemperatur som år lägre än kämans.

7. En metod för att framställa ett aluminiumband av legeringen enligt krav 1-3, k ä n n e t e c kned av avstegen -gjutning av legeringen -varrnvalsning av det erhållna materialet -kallvalsning av det erhållna materialet

8. Metoden l krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v av att efter gjutningen fräses materialet och beläggs med minst ytterligare ett skikt.

9. Metoden i krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d a v av att efter nämnda kallvalsning utsätts aluminiumbandet för en glödgningsprocess.