WO2020048988A1 - Aluminiumlegierung, halbzeug, dose, verfahren zur herstellung eines butzen, verfahren zur herstellung einer dose sowie verwendung einer aluminiumlegierung - Google Patents

Aluminiumlegierung, halbzeug, dose, verfahren zur herstellung eines butzen, verfahren zur herstellung einer dose sowie verwendung einer aluminiumlegierung Download PDF

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WO
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weight
slug
aluminum
aluminum alloy
raw
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PCT/EP2019/073474
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French (fr)
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Alexander Wimmer
Helmut KLARUM
Otmar HOCHECKER
Dietmar Wiest
Sebastian Stumpp
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Neuman Aluminium Austria Gmbh
Tubex Holding Gmbh
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Publication date
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0236—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy, a semi-finished product, a can, a method for producing a slug, a method for producing a can and to the use of an aluminum alloy.
  • Aerosol cans made of aluminum or an aluminum alloy generally have a cylindrical can body, a can bottom that closes one end of the cylindrical can body, a can shoulder, a can neck at an opposite end of the can bottom, and a valve and a spray head.
  • Such aerosol cans are typically produced by means of extrusion, in particular by means of backward extrusion or a combined forward and backward extrusion process.
  • As a semi-finished product for the production of aerosol cans slugs several millimeters thick, punched out of aluminum or aluminum alloy strips, are used.
  • the raw cans present after the extrusion are - in addition to further processing steps - usually subjected to a washing and cleaning step before the inside of the cans are provided with a lacquer coating (internal lacquer) in order to protect a filler from direct contact with the can wall.
  • a lacquer coating internal lacquer
  • the inner varnish is baked in a stoving oven.
  • Other work steps include painting the exterior, printing and coating the outer surface of the raw can, as well as molding the aerosol can end contour.
  • the cans should have an appropriate strength in order to offer a secure container to an ingredient under pressure.
  • the cans should be light and therefore thin-walled.
  • the strength properties of an aerosol can are determined to a large extent by the composition of a slug used to manufacture an aerosol can and in particular by its manufacturing process.
  • Aluminum alloys are known, for example, from EP 1 064 413 B1, FR 2 457 328 A1, JP 2008169417 A, US 2006/0021415 A1 and US 2014/0298641 A1.
  • Aerosol cans made from aluminum alloys generally have a higher strength and pressure resistance than pure aluminum.
  • it is used - as is also the case with the use of pure aluminum - there is the problem that there is a drop in hardness and therefore also in strength during the manufacturing process of the can, in particular during the baking of an inner lacquer.
  • the inner lacquer is stoved in a temperature range of 230 ° C to 250 ° C, which leads to a reduction in the strain hardening achieved during the extrusion process due to the recovery and recrystallization effects in the aluminum alloy.
  • thicker wall thicknesses are typically chosen for the can in order to be able to meet the required technical properties and safety standards of the can. This applies in particular to their pressure resistance.
  • a higher wall thickness is disadvantageous for economic reasons and for weight considerations and therefore from a handling point of view.
  • the invention is based on the object of an aluminum alloy which is improved compared to the prior art, a semifinished product which is improved compared to the prior art, in particular a slug improved compared to the prior art, a can improved compared to the prior art, and a compared to the prior art to provide an improved process for the production of a slug, to provide a process for producing a can which is improved compared to the prior art, and to use an aluminum alloy which is improved compared to the prior art.
  • the aluminum alloy is said to be particularly suitable for producing a can, preferably an aerosol can, with high strength and at the same time low can wall thickness and in particular with good forming properties.
  • the invention solves this problem by providing an aluminum alloy with the features of independent claim 1, a semi-finished product or a can according to claim 10, a method for producing a slug according to claim 1 1, a method for producing a can according to claim 12 and a use an aluminum alloy according to claim 13.
  • Preferred embodiments of the aluminum alloy are the subject of dependent claims 2 to 9. The wording of all claims is hereby made the content of the present description by express reference.
  • the invention relates to an aluminum alloy, in particular for a slug, that is to say a round blank, and / or a can, preferably an aerosol can.
  • the aluminum alloy consists of:
  • the aluminum alloy can either be made of
  • the proportions disclosed in the present invention in percent by weight (wt%), i.e. the so-called weight fractions relate to the total weight of the aluminum alloy.
  • the term “slug” or “round blank” is intended to mean a disk, in particular a cylindrical disk, preferably a circular-cylindrical disk.
  • the disk preferably has a very low height in relation to the diameter.
  • the disk can have a height of 3 mm to 13 mm, in particular 4 mm to 10 mm, preferably 4.5 mm to 7 mm, and / or a diameter of 10 mm to 130 mm, in particular 20 mm to 80 mm, preferably 30 mm to 60 mm.
  • the term “aerosol can” is to be understood as a can for spraying liquids or semi-liquid media in the form of an aerosol.
  • the liquids or semi-liquid media can be, for example, a hairspray, a deodorant, a shaving foam, a color, a paint, a varnish, a lacquer, a furniture polish, an oil, a liquid soap, a resin, a paraffin liquid wax, natural rubber, a glue, a disinfectant, an impregnating agent, a cleaning agent, an organic liquid, an inorganic liquid, a liquid / semi-liquid food such as spray cream, a liquid / semi-liquid cosmetic product such as liquid / semi-liquid body care product or a liquid / semi-liquid pharmaceutical Trade product.
  • the aerosol can can also be referred to as a spray can.
  • the invention is based on the surprising finding that when an aluminum alloy according to the invention is used to produce a can, preferably an aerosol can, the recovery and recrystallization phase when an inner lacquer is baked into the can can be suppressed.
  • the combination of the elements copper and chromium contained in the aluminum alloy according to the invention is responsible for this.
  • cluster and / or precipitation hardening occurs at the temperatures used for baking an inner lacquer.
  • metastable clusters and / or precipitates of the copper alloy element are formed, which lead to an increase in strength and thus counteract recrystallization and a consequent loss of strength.
  • the dispersion hardening that occurs in the case of chromium during the baking of an inner lacquer is based on a very similar effect, but through larger dispersed chromium compounds.
  • the larger dispersed chromium compounds can in particular be so-called dispersoids of the formula Al (Fe, Cr, Mn) Si.
  • dispersoids of the formula AlFeSi are advantageously formed, which lead to an (additional) increase in strength through dispersion hardening.
  • the addition of manganese ie the use of manganese for the production of the aluminum alloy, advantageously results in mixed crystal hardening, which (additionally) increases the strength of the aluminum alloy.
  • the finest dispersoids of the formula AI (Fe, Cr, Mn) Si can form, which further increase the strength of the aluminum alloy.
  • the manganese weight fraction provided according to the invention has on the one hand turned out to be sufficiently high to achieve an increase in the strength of the aluminum alloy. On the other hand, it has not proven to be too high in order not to increase the deformation resistance and in particular the risk of cracking too much. This is particularly advantageous when using the aluminum alloy for the production of cans such as aerosol cans.
  • the addition of titanium ie the use of titanium to produce the aluminum alloy, advantageously results in grain refinement and fine grain hardening, which increase the strength and ductility of the aluminum alloy.
  • the aluminum alloy according to the invention can thus be used to produce a can, preferably an aerosol can, with a higher strength than cans of the generic type.
  • the higher strength in turn allows, with particular advantage, less use of material, as a result of which cans with a smaller wall thickness or thickness can be produced. This is advantageous both from an economic point of view and from a handling point of view (lower weight of the can).
  • a further advantage is that the aluminum alloy according to the invention can be used to produce cans whose strength is high enough to achieve a desired reduction in the can wall thickness and the associated material savings, but on the other hand is not too high, so that the can is easily deformable is guaranteed. This is particularly advantageous when manufacturing cans with complex shapes, since otherwise there is a risk of the cans tearing open.
  • the weight fraction of silicon is 0.08% by weight to 0.14% by weight, preferably 0.09% by weight to 0.13% by weight.
  • the silicon in an embodiment of the invention has a proportion of 0.08% by weight to 0.14% by weight, preferably 0.09% by weight to 0.13% by weight, based on the total weight of the aluminum alloy.
  • the weight fraction of iron is 0.30% by weight to 0.40% by weight, preferably 0.32% by weight to 0.36% by weight.
  • the iron has a proportion of 0.30% by weight to 0.40% by weight, preferably 0.32% by weight to 0.36% by weight on the total weight of the aluminum alloy.
  • the proportion by weight of copper is 0.02% by weight to 0.08% by weight, preferably 0.03% by weight to 0.06% by weight.
  • the copper in a further embodiment of the invention has a proportion of 0.02% by weight to 0.08% by weight, preferably 0.03% by weight to 0.06% by weight on the total weight of the aluminum alloy.
  • the weight percentages for copper disclosed in this paragraph one is on the copper declining cluster and / or precipitation hardening, particularly pronounced during the baking of an inner lacquer into a can which has an aluminum alloy according to the invention or consists of such an aluminum alloy.
  • the weight fraction of manganese is 0.30% by weight to ⁇ (spoken: less) 0.50% by weight, in particular 0.30% by weight to 0.45% by weight, preferably 0.34% to 0.38% by weight.
  • the manganese has a proportion of 0.30% by weight to ⁇ (spoken: less) 0.50% by weight, in particular 0.30% by weight to 0.45% by weight. %, preferably 0.34% by weight to 0.38% by weight, based on the total weight of the aluminum alloy.
  • the proportion by weight of chromium is 0.08% by weight to 0.14% by weight, preferably 0.09% by weight to 0.13% by weight.
  • the chromium in a further embodiment of the invention has a proportion of 0.08% by weight to 0.14% by weight, preferably 0.09% by weight to 0.13% by weight on the total weight of the aluminum alloy.
  • dispersion hardening due to the chromium is particularly pronounced, in particular when baking an inner lacquer into a can which has an aluminum alloy according to the invention or consists of such an aluminum alloy.
  • the weight fraction of titanium is 0.015% by weight to 0.03% by weight, preferably 0.02% by weight to 0.028% by weight.
  • the titanium in a further embodiment of the invention has a proportion of 0.015% by weight to 0.03% by weight, preferably 0.02% by weight to 0.028% by weight, based on the total weight of the Aluminum alloy.
  • the additional admixtures are impurities, in particular unavoidable impurities.
  • the plural expression “additional admixtures” can mean a single additional admixture (singular) or a plurality of additional admixtures, that is to say a plurality of additional admixtures, such as two, three or four additional admixtures.
  • the plural expression “impurities” in the context of the present invention can be a single impurity (singular) or a plurality of Impurities, i.e. multiple impurities, such as two, three or four impurities.
  • the weight fraction of a single additional admixture, in particular a single impurity is at most 0.05% by weight.
  • a single additional admixture, in particular a single impurity in a further embodiment of the invention has a proportion of at most 0.05% by weight, based on the total weight of the aluminum alloy.
  • the proportion by weight of the additional admixtures, in particular the impurities is at most 0.15% by weight.
  • the additional admixtures, in particular the impurities in a further embodiment of the invention have a total of at most 0.15% by weight, based on the total weight of the aluminum alloy.
  • the aluminum alloy can also be zirconium-free.
  • the invention relates to a semifinished product having or consisting of an aluminum alloy according to the first aspect of the invention, or a can having or consisting of an aluminum alloy according to the first aspect of the invention.
  • the semifinished product can in particular be a slug, a sheet, a plate, a profile, in particular an extruded profile, a tube, a rod or a wire.
  • the semi-finished product is preferably a slug.
  • the can can have a shoulder and / or a can neck.
  • the shoulder can be selected from the group consisting of a rounded shoulder, a spherical shoulder, an oblique shoulder, a stepped shoulder and an ogival shoulder.
  • the can can have an inwardly curved base.
  • the can can still be filled.
  • the can can be filled with a liquid or a semi-liquid medium.
  • the liquids or semi-liquid media can be, for example, a hairspray, a deodorant, a shaving cream, a color Paints, varnish, varnish, furniture polish, oil, soap, resin, paraffin, wax, natural rubber, glue, disinfectant, impregnating agent, cleaning agent, organic liquid, inorganic liquid, liquid / trade semi-liquid food such as spray cream, a cosmetic product such as a personal care product or a pharmaceutical product.
  • the can can contain a blowing agent, in particular a blowing gas, preferably selected from the group consisting of propane, butane, dimethyl ether, air, nitrogen and mixtures of at least two of the aforementioned blowing gases.
  • a blowing agent in particular a blowing gas, preferably selected from the group consisting of propane, butane, dimethyl ether, air, nitrogen and mixtures of at least two of the aforementioned blowing gases.
  • the can can be empty.
  • the can is preferably an aerosol can, i.e. a spray can.
  • the invention relates to a method for producing a slug, in particular according to the second aspect of the invention, with the steps: a) providing aluminum and / or aluminum scrap, b) melting the aluminum and / or the aluminum scrap, c) providing the molten aluminum and / or the molten aluminum scrap with alloying elements, the alloying elements being silicon, iron, copper, manganese, chromium and titanium, preferably in metallic or elemental form, d) casting, in particular continuous casting, of the molten metal with the Aluminum elements provided with alloy elements and / or the melted aluminum scrap provided with the alloy elements into a band, e) hot rolling the strip, f) cold rolling the hot-rolled strip, g) producing a raw slug from the cold-rolled strip, h) heat treating the raw slug, i) cooling the heat-treated raw slug, in particular with a cooling rate or cooling rate> (spoken: greater than or equal to) 0 , 01 K / s and
  • the raw slug can also be referred to as slug blank.
  • the term “aluminum scrap” is to be understood to mean in particular aluminum waste which can be obtained, for example, from the manufacture of semi-finished products, in particular slugs, made of pure aluminum or aluminum alloy.
  • hot rolling is intended to roll a strip of aluminum or aluminum scrap above the recrystallization temperature of aluminum, i.e. be understood in a temperature range from 250 ° C to 500 ° C.
  • cold rolling means rolling a hot-rolled strip of aluminum or aluminum scrap below the recrystallization temperature of aluminum, i.e. below a temperature of 250 ° C can be understood.
  • the aluminum in step a), can be provided as pure aluminum with an aluminum content of at least 99.5% by weight, preferably at least 99.7% by weight, based on the total weight of the pure aluminum.
  • the aluminum in step a) can be provided in the form of pure aluminum commercially available under the name EN AW-1050A.
  • the aluminum in step a) can be provided in the form of ingots, that is to say in the form of bars, in particular in the form of small bars.
  • the alloying elements silicon, iron, copper, manganese, chromium and titanium can be used simultaneously or in succession, i.e. successively or at intervals from one another, to which the molten aluminum and / or the molten aluminum scrap are added.
  • a step cd) of cleaning the molten aluminum and / or molten aluminum scrap can be carried out, for example by blowing in argon.
  • Step d) can also be referred to as strip casting, in particular continuous strip casting, of the molten aluminum provided with the alloying elements and / or of the melted aluminum scrap provided with the alloying elements.
  • the molten aluminum provided with the alloying elements and / or the melted aluminum scrap provided with the alloying elements is expediently poured or transferred into a casting installation, in particular into a casting furnace, in order to carry out step d).
  • the melted aluminum provided with the alloying elements and / or the melted aluminum scrap provided with the alloying elements can have a temperature of 680 ° C. to 750 ° C.
  • Step d) is preferably carried out at a casting speed of 4 m / min to 8 m / min.
  • step d a so-called rotary casting installation is used to carry out step d).
  • the melted aluminum provided with the alloying elements and / or the melted aluminum scrap provided with the alloying elements are continuously poured onto a casting wheel and solidified between the latter and a steel strip.
  • the casting temperature of the melted aluminum provided with the alloying elements and / or of the melted aluminum scrap provided with the alloying elements preferably ranges between 680 ° C. and 730 ° C.
  • Solidification of the aluminum and / or aluminum scrap required cooling is preferably carried out via nozzles which act on the casting wheel and the steel strip with water.
  • the melted aluminum provided with the alloying elements and / or the melted aluminum scrap provided with the alloying elements can be provided with at least one of the alloying elements silicon, iron, copper, manganese, chromium and titanium.
  • the composition of the alloy and therefore the properties of the slug to be produced can be readjusted with particular advantage.
  • the melt can be cleaned again, for example by blowing in argon.
  • Step e) is preferably carried out at a temperature of 460 ° C. to 500 ° C., in particular 470 ° C. to 490 ° C.
  • step ef) cooling the hot-rolled strip, in particular to a temperature of 20 ° C. to 90 ° C., preferably 30 ° C. to 70 ° C., can be carried out.
  • Step f) is preferably carried out at a temperature of 20 ° C. to 90 ° C., in particular 30 ° C. to 70 ° C.
  • the raw slug is preferably produced from the strip by cutting or punching, particularly preferably by punching.
  • Step h) is preferably carried out at a temperature of 480 ° C. to 550 ° C., in particular 500 ° C. to 540 ° C. This step advantageously achieves a homogeneous microstructure with a uniform distribution of the alloy elements.
  • step h) is carried out for a period of 30 minutes to 3 hours. This step advantageously (also) achieves a homogeneous microstructure with a uniform distribution of the alloy elements.
  • Step i) is preferably carried out at a cooling rate or cooling rate> (spoken: greater) 1 K / s, in particular> (spoken: greater) 10 K / s, preferably> (spoken: greater) 50 K / s.
  • step i) can be carried out with a cooling rate or cooling rate of 0.01 K / s to 200 K / s, in particular 0.01 K / s to 150 K / s, preferably 0.01 K / s to 100 K / s, be performed. It has also surprisingly turned out that the choice of the cooling rate or cooling rate has a significant influence on the strength of the raw can.
  • a significantly higher can hardness or strength can be achieved when the raw slug is cooled at a cooling rate> 50 K / s.
  • a higher hardness or strength enables the production of cans, in particular aerosol cans, with smaller wall thicknesses and consequently the saving of material.
  • step i) can be carried out in air or by means of water.
  • step i) can be carried out by cooling the heat-treated raw slug in air or in water.
  • step i) can be carried out by air or water cooling the heat-treated raw slug.
  • the heat-treated raw slug can be cooled by moving air.
  • the moving air can be generated, for example, by means of a fan.
  • the air for air cooling the heat-treated raw slug can have a temperature of 15 ° C. to 30 ° C., in particular 18 ° C. to 25 ° C., preferably 20 ° C. to 25 ° C.
  • the air cooling of the heat-treated raw slug advantageously results in a lower resistance to deformation, which also enables the production of more complex can shapes.
  • step i) can be carried out by water cooling the heat-treated raw slug, i. H. by cooling the heat-treated raw slug in water.
  • step i) can be carried out by immersing the heat-treated raw slug in water or by transferring the heat-treated raw slug into a water bath. While a cooling rate of approx. 0.1 K / s can be achieved with cooling in air, a cooling rate> 50 K / s can be achieved by water cooling the heat-treated raw slug, which under hardness or
  • step j) can comprise a step j1) surface treatment, in particular roughening, of the raw slug.
  • the raw slug can be surface-treated, in particular roughened, using an abrasive, scrubbing or using drums.
  • a defined surface of the raw slug can be produced with particular advantage, as a result of which a uniform lubrication of the raw slug with a lubricant is possible before a forming step, in particular before an extrusion step.
  • surface treatment of the raw slug can in particular also include deburring of the raw slug.
  • step j) can comprise a step j2) cleaning the raw slug from the blasting agent and / or from abrasion occurring during surface treatment, in particular roughening.
  • step j) a step k) packing of the slug can be carried out.
  • the invention relates to a method for producing a can, preferably an aerosol can, in particular according to the second aspect of the invention, with the steps: a) providing a slug according to the second aspect of the invention or producing a slug according to a method according to the third aspect of the invention, b) forming the Butzens to a raw can, c) cutting the raw can to length and d) further processing the cut raw can into the can.
  • the raw can can also be referred to as a can blank.
  • step ab) can be carried out on the slug with a lubricant, in particular a metal stearate. This makes it particularly advantageous to minimize the friction that occurs when step b) is carried out.
  • Step b) is preferably carried out by means of extrusion, in particular by means of backward extrusion, preferably by means of cup-backward extrusion.
  • step b) can be produced by means of a combined forward-backward extrusion method, by means of a combined deep-drawing and ironing method or by means of extrusion and drawing.
  • the raw can can have a can bottom or a bottom surface and spatially thereafter a can wall or a jacket surface.
  • the raw can can advantageously have the shape of a cylinder open on one side, in particular a circular cylinder open on one side.
  • the raw can may have an irregular shape at its end opposite the can bottom or may be frayed. Furthermore, the raw can can be longer than specified.
  • step c) an irregular end region of the raw can can be removed and thus the raw can can have a regular end and in particular a predetermined length.
  • a step cd) is preferably carried out between step c) and step d), providing the raw can with an inner and / or outer lacquer and baking the inner lacquer and / or drying the outer lacquer.
  • an epoxy-phenol resin paint, a polyamide-imide paint or a paint system based on polyester and / or water and / or powder can be used as the inner paint.
  • Internal varnishes of this type can be applied to the inner surface of the raw can by means of spray nozzles and baked into the raw can in a stoving oven.
  • the outer paint can be applied in particular in several layers to the outer surface of the raw can.
  • the raw can in step cd) can be provided with the outer lacquer by applying a primer layer, a decorative layer such as a color layer and a top coat layer to the outer surface of the raw can, in particular being printed or rolled on.
  • a primer layer a decorative layer such as a color layer and a top coat layer
  • the above-mentioned layers are expediently applied, in particular printed or rolled, onto the outer surface of the raw can in such a way that the primer layer is located directly on the outer surface of the raw can, the decorative layer on the primer layer and the top coat layer on the decorative layer.
  • the raw can can be brushed before performing step d), in particular between step c) and step cd).
  • the outer surface of the raw can can be homogenized in a particularly advantageous manner.
  • the raw can can be cleaned before carrying out step cd), in particular from a lubricant and / or abrasion, and then dried.
  • the cleaning the raw can can be made, for example, using an alkaline washing solution.
  • the raw can can be dried at a temperature of 120 ° C to 130 ° C, in particular 125 ° C.
  • Step d) preferably comprises a step d1) providing the raw can with a can shoulder and / or a can neck.
  • the diameter of the raw can is preferably narrowed or tapered in the region of its open end compared to the rest of the raw can, which is not deformed, so that the neck of the can is produced or is produced.
  • Step d1) can be carried out in several sub-steps, so that the diameter of the raw can in the region of its open end is gradually narrowed or tapered.
  • the diameter of the raw can can be tapered and then widened before a can shoulder is drawn in.
  • step d) can comprise a step d2) forming or flanging a spray valve seat for fastening a spray valve to the can neck of the raw can. This means that the can can later be used as an aerosol can.
  • the method can also include a step e) filling the can with a liquid or a semi-liquid medium, in particular a hairspray, a deodorant, a shaving cream, a paint, a paint, a varnish, a varnish, a furniture polish, an oil, a liquid soap , a resin, a paraffin, a wax, natural rubber, a glue, a disinfectant, an impregnating agent, a cleaning agent, an organic liquid, an inorganic liquid, a liquid / semi-liquid food such as spray cream, a liquid / semi-liquid cosmetic product such as a liquid / semi-liquid personal care product or a liquid / semi-liquid pharmaceutical product.
  • a liquid or a semi-liquid medium in particular a hairspray, a deodorant, a shaving cream, a paint, a paint, a varnish, a varnish, a furniture polish, an oil, a liquid soap , a resin, a paraffin, a wax, natural rubber, a glue
  • the method can further comprise a step f) attaching a hand pump, a spray head or a valve to the can neck of the can.
  • the method can further comprise a step g) packaging the can.
  • the invention relates to the use of an aluminum alloy according to the first aspect of the invention for producing a semi-finished product, preferably a slug, or a can, preferably an aerosol can.
  • An aerosol can according to the invention was produced using an aluminum alloy (alloy G) according to the invention as listed in Table 1 below.
  • Aerosol cans which were produced using alloys D, E and EN AW-3207, as also listed in Table 1 below, were used as comparison cans.
  • the comparative alloy D had twice the copper content as the alloy G according to the invention
  • the comparative alloy E contained copper only in traces (as an impurity).
  • the comparison alloy E contained a comparable amount of chromium as the alloy G according to the invention.
  • the comparison alloy D was distinguished by the absence of chromium as an alloying element (only contained in traces).
  • the alloy EN AW-3207 was used as the third comparison alloy.
  • raw cans with an average length of approx. 19 cm and a wall thickness of 0.24 mm in produced lower area and 0.36 mm in the upper area.
  • the raw cans were cut to a uniform length of 17.4 cm and the outer surface brushed.
  • the raw cans were then cleaned of grinding dust and lubricant by a washing step and a subsequent drying step at 125 ° C.
  • an inner lacquer based on epoxy resin was applied by spraying and the inner lacquer was then baked in an oven at a maximum of 240 ° C. for 7 minutes.
  • the cans were finalized by applying a three-stage outer coating (base coat, printing and top coat) and a conification step.
  • samples were taken from the raw cans and the cans after interior painting and drying (DIT).
  • the samples were prepared in accordance with DIN 50125-H 12.5 x 68.
  • the tests for determining the tensile strength were carried out with a Zwick Roell Z010 testing machine in accordance with the standard DIN EN ISO 6892-1.
  • aerosol cans made from the comparative alloys E2 and EN AW-3207 showed a similarly low drop in strength as aerosol cans made from the alloy G2 (approx. -6%).
  • these aerosol cans also had a lower strength on the raw can compared to the aerosol cans which were made from the alloy G2 (203.2 N / mm 2 (E2) or 200.8 N / mm 2 (EN AW-3207 ) compared to 212.4 N / mm 2 for G2).
  • aerosol cans made from the comparative alloy D2 were comparable in strength to aerosol cans made from the alloy G2 (214.5 N / mm 2 (D2) versus 212.4 N / mm 2 (G2)).
  • the drop in strength was noticeably higher for aerosol cans made from the comparative alloy D2 than for aerosol cans made from the alloy G2 (D2: -12.4% to G2: -5.7%).

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung bestehend aus: - 0,07 Gew.-% bis 0,17 Gew.-% Silizium, - 0,25 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Eisen, - 0,02 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Kupfer, - 0,30 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% Mangan, - 0,05 Gew.-% bis 0,20 Gew.-% Chrom, - 0,01 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% Titan und - Rest Aluminium sowie optional zusätzliche Beimengungen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Halbzeug, bevorzugt einen Butzen, oder eine Dose, bevorzugt eine Aerosoldose, ein Verfahren zur Herstellung eines Butzens, ein Verfahren zur Herstellung einer Dose, bevorzugt einer Aerosoldose, sowie auf eine Verwendung einer Aluminiumlegierung.

Description

Aluminiumleqierunq, Halbzeug, Dose, Verfahren zur Herstellung eines Butzen, Verfahren zur Herstellung einer Dose sowie Verwendung einer Aluminiumleqierunq
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung, ein Halbzeug, eine Dose, ein Verfahren zur Herstellung eines Butzens, ein Verfahren zur Herstellung einer Dose sowie auf eine Verwendung einer Aluminiumlegierung.
Aerosoldosen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung weisen in der Regel einen zylindrischen Dosenkörper, einen Dosenboden, welcher ein Ende des zylindrischen Dosenkörpers abschließt, eine Dosenschulter, einen Dosenhals an einem gegenüberliegenden Ende des Dosenbodens sowie ein Ventil und einen Sprühkopf auf.
Derartige Aerosoldosen werden typischerweise mittels Fließpressen, insbesondere mittels Rückwärts-Fließpressen oder eines kombinierten Vorwärts-Rückwärts-Fließpressverfahrens, hergestellt. Als Halbzeug zur Herstellung von Aerosoldosen kommen mehrere Millimeter dicke, aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungsbändern ausgestanzte Butzen zum Einsatz.
Die nach dem Fließpressen vorliegenden Rohdosen werden - neben weiteren Bearbeitungsschritten - in der Regel einem Wasch- und Reinigungsschritt unterworfen, bevor die Dosen an ihrer Innenseite mit einer Lackbeschichtung (Innenlack) versehen werden, um einen Füllstoff vor direktem Kontakt mit der Dosenwand zu schützen. Nach Auftrag auf die Innenfläche der Rohdose wird der Innenlack in einem Einbrennofen eingebrannt. Weitere Arbeitsschritte sind das Außenlackieren, Bedrucken und Überzuglackieren der Außenfläche der Rohdose sowie das Einformen der Aerosoldosen-Endkontur.
Die Anforderungen an die Eigenschaften von Aerosoldosen sind hoch. Einerseits sollen die Dosen eine entsprechende Festigkeit aufweisen, um einem unter Druck stehenden Inhaltsstoff ein sicheres Behältnis zu bieten. Andererseits sollen die Dosen leicht und mithin möglichst dünnwandig gestaltet sein.
Die Festigkeitseigenschaften einer Aerosoldose werden dabei zu einem erheblichen Anteil von der Zusammensetzung eines zur Herstellung einer Aerosoldose verwendeten Butzens und insbesondere von dessen Herstellungsverfahren bestimmt. Aluminiumlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 064 413 B1 , FR 2 457 328 A1 , JP 2008169417 A, US 2006/0021415 A1 sowie US 2014/0298641 A1 bekannt.
Aus Aluminiumlegierungen gefertigte Aerosoldosen verfügen zwar grundsätzlich über eine höhere Festigkeit und Druckbeständigkeit im Vergleich zu Reinaluminium. Allerdings besteht bei ihrem Einsatz - wie im Übrigen auch beim Einsatz von Reinaluminium - die Problematik, dass es während des Herstellungsprozesses der Dose, insbesondere während des Einbrennens eines Innenlacks, zu einem Härte- und somit auch Festigkeitsabfall kommt. Dies ist dadurch bedingt, dass das Einbrennen des Innenlacks in einem Temperaturbereich von 230 °C bis 250 °C erfolgt, wodurch es aufgrund von Erholungs- und Rekristallisationseffekten in der Aluminiumlegierung zu einem Abbau einer während des Fließpressvorganges erzielten Kaltverfestigung kommt. Um diesen Festigkeitsverlust auszugleichen, werden typischerweise dickere Wandstärken für die Dose gewählt, um die geforderten technischen Eigenschaften und Sicherheitsstandards der Dose erfüllen zu können. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf ihre Druckbeständigkeit. Eine höhere Wandstärke ist jedoch aus ökonomischen Gründen sowie aus Gewichtsüberlegungen und mithin unter Handhabungsgesichtspunkten nachteilig.
AUFGABE UND LÖSUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Aluminiumlegierung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Halbzeug, insbesondere einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Butzen, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Dose, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Butzen, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Dose sowie eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verwendung einer Aluminiumlegierung bereitzustellen. Die Aluminiumlegierung soll dabei insbesondere zur Herstellung einer Dose, bevorzugt einer Aerosoldose, mit einer hohen Festigkeit und gleichzeitig einer geringen Dosenwandstärke sowie insbesondere mit guten Umformeigenschaften geeignet sein.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Aluminiumlegierung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , eines Halbzeugs oder einer Dose gemäß Anspruch 10, eines Verfahrens zur Herstellung eines Butzens gemäß Anspruch 1 1 , eines Verfahrens zur Herstellung einer Dose gemäß Anspruch 12 sowie einer Verwendung einer Aluminiumlegierung gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausgestaltungen der Aluminiumlegierung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Aluminiumlegierung, insbesondere für einen Butzen, das heißt eine Ronde, und/oder eine Dose, bevorzugt Aerosoldose.
Die Aluminiumlegierung besteht aus:
- 0,07 Gew.-% bis 0,17 Gew.-% Silizium,
- 0,25 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Eisen,
- 0,02 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Kupfer,
- 0,30 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% Mangan,
- 0,05 Gew.-% bis 0,20 Gew.-% Chrom,
- 0,01 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% Titan und
- Rest Aluminium sowie optional zusätzlichen Beimengungen.
Anders ausgedrückt, kann die Aluminiumlegierung entweder aus
- 0,07 Gew.-% bis 0,17 Gew.-% Silizium,
- 0,25 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Eisen,
- 0,02 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Kupfer,
- 0,30 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% Mangan,
- 0,05 Gew.-% bis 0,20 Gew.-% Chrom,
- 0,01 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% Titan und
- Rest Aluminium
oder aus
- 0,07 Gew.-% bis 0,17 Gew.-% Silizium, - 0,25 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Eisen,
- 0,02 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Kupfer,
- 0,30 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% Mangan,
- 0,05 Gew.-% bis 0,20 Gew.-% Chrom,
- 0,01 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% Titan und
- Rest Aluminium sowie zusätzlichen Beimengungen bestehen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung offenbarten Anteile in Gewichtsprozent (Gew.-%), d.h. die sogenannten Gewichtsanteile, beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung.
Unter dem Ausdruck„Butzen“ bzw. „Ronde“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Scheibe, insbesondere eine zylinderförmige Scheibe, bevorzugt eine kreiszylinderförmige Scheibe, verstanden werden. Bevorzugt weist die Scheibe eine sehr geringe Höhe im Verhältnis zum Durchmesser auf. Beispielsweise kann die Scheibe eine Höhe von 3 mm bis 13 mm, insbesondere 4 mm bis 10 mm, bevorzugt 4,5 mm bis 7 mm, und/oder einen Durchmesser von 10 mm bis 130 mm, insbesondere 20 mm bis 80 mm, bevorzugt 30 mm bis 60 mm aufweisen.
Unter dem Ausdruck„Aerosoldose“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Dose zum Versprühen von Flüssigkeiten oder halbflüssigen Medien in Form eines Aerosols verstanden werden. Bei den Flüssigkeiten bzw. halbflüssigen Medien kann es sich beispielsweise um ein Haarspray, ein Deodorant, einen Rasierschaum, eine Farbe, ein Anstrichmittel, einen Firniss, einen Lack, eine Möbelpolitur, ein Öl, eine flüssige Seife, ein Harz, ein Paraffin, ein flüssiges Wachs, Naturkautschuk, einen Leim, ein Desinfektionsmittel, ein Imprägnierungsmittel, ein Putzmittel, eine organische Flüssigkeit, eine anorganische Flüssigkeit, ein flüssiges/halbflüssiges Lebensmittel wie Sprühsahne, ein flüssiges/halbflüssiges kosmetisches Produkt wie flüssiges/halbflüssiges Körperpflegeprodukt oder ein flüssiges/halbflüssiges pharmazeutisches Produkt handeln. Die Aerosoldose kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Sprüh- oder Spraydose bezeichnet werden. Die Erfindung beruht auf dem überraschenden Befund, dass bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung einer Dose, bevorzugt Aerosoldose, die Erholungs- und Rekristallisationsphase beim Einbrennen eines Innenlacks in die Dose unterdrückt werden kann. Verantwortlich hierfür ist die in der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung enthaltene Kombination der Elemente Kupfer und Chrom. So kommt es im Falle von Kupfer bei den zum Einbrennen eines Innenlacks angewandten Temperaturen zu einer sogenannten Cluster- und/oder Ausscheidungshärtung. Hierbei werden metastabile Cluster und/oder Ausscheidungen des Legierungselements Kupfer gebildet, welche zu einer Festigkeitserhöhung führen und somit einer Rekristallisation und einem dadurch bedingten Festigkeitsverlust entgegenwirken. Auf einem ganz ähnlichen Effekt beruht die im Falle von Chrom während des Einbrennens eines Innenlacks auftretende Dispersionshärtung, allerdings durch größere dispergierte Chromverbindungen. Bei den größeren dispergierten Chromverbindungen kann es sich insbesondere um sogenannte Dispersoide der Formel AI(Fe,Cr,Mn)Si handeln.
Insbesondere überraschend war, dass gemäß der Erfindung bereits geringe Mengen der Legierungselemente Kupfer und Chrom vorteilhafte Änderungen der Festigkeitseigenschaften bzw. des Festigkeitsabfalls in einer Dose, bevorzugt Aerosoldose, bewirken können.
Durch die Zulegierung von Silizium, d. h. die Verwendung von Silizium zur Herstellung der Aluminiumlegierung, kommt es vorteilhafterweise zu einer Mischkristallhärtung.
Durch die Zulegierung von Eisen, d. h. die Verwendung von Eisen zur Herstellung der Aluminiumlegierung, kommt es vorteilhafterweise zu einer Bildung von Dispersoiden der Formel AlFeSi, welche zu einer (zusätzlichen) Festigkeitssteigerung durch Dispersionshärtung führen.
Durch die Zulegierung von Mangan, d. h. die Verwendung von Mangan zur Herstellung der Aluminiumlegierung, kommt es vorteilhafterweise zu einer Mischkristallhärtung, wodurch die Festigkeit der Aluminiumlegierung (zusätzlich) gesteigert wird. Darüber hinaus können sich feinste Dispersoide der Formel AI(Fe,Cr,Mn)Si bilden, welche die Festigkeit der Aluminiumlegierung weiter steigern. Der erfindungsgemäß vorgesehene Mangangewichtsanteil hat sich einerseits als ausreichend hoch herausgestellt, um eine Festigkeitssteigerung der Aluminiumlegierung zu erreichen. Andererseits hat er sich als nicht zu hoch erwiesen, um den Umformwiderstand und insbesondere das Risiko von Rissbildungen nicht zu stark zu erhöhen. Dies ist insbesondere bei Verwendung der Aluminiumlegierung zur Herstellung von Dosen wie Aerosoldosen von Vorteil. Durch die Zulegierung von Titan, d. h. die Verwendung von Titan zur Herstellung der Aluminiumlegierung, kommt es vorteilhafterweise zu einer Kornfeinung und Feinkornhärtung, welche die Festigkeit und Duktilität der Aluminiumlegierung steigern.
Im Ergebnis lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung somit eine Dose, bevorzugt Aerosoldose, mit einer im Verhältnis zu gattungsgemäßen Dosen höheren Festigkeit hersteilen. Die höhere Festigkeit erlaubt wiederum mit besonderem Vorteil einen geringeren Materialeinsatz, wodurch Dosen mit geringerer Wanddicke oder -stärke hergestellt werden können. Dies ist sowohl unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten als auch unter Handhabungsgesichtspunkten (geringeres Eigengewicht der Dose) von Vorteil.
Weiterhin ist von Vorteil, dass sich mittels der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung Dosen hersteilen lassen, deren Festigkeit einerseits hoch genug ist, um eine gewünschte Verringerung der Dosenwanddicke sowie eine damit verbundene Materialersparnis zu erzielen, andererseits aber nicht zu hoch ist, so dass eine gute Umformbarkeit der Dose gewährleistet ist. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Dosen mit komplexen Formen von Vorteil, da anderenfalls das Risiko des Aufreißens der Dosen besteht.
In Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Silizium 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Silizium in Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Die im Zusammenhang der Zulegierung von Silizium beschriebenen Vorteile kommen bei den in diesem Absatz offenbarten Siliziumgewichtsanteilen besonders zur Geltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Eisen 0,30 Gew.-% bis 0,40 Gew.-%, bevorzugt 0,32 Gew.-% bis 0,36 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Eisen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,30 Gew.-% bis 0,40 Gew.-%, bevorzugt 0,32 Gew.-% bis 0,36 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Die im Zusammenhang der Zulegierung von Eisen beschriebenen Vorteile kommen bei den in diesem Absatz offenbarten Eisengewichtsanteilen besonders zur Geltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Kupfer 0,02 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, bevorzugt 0,03 Gew.-% bis 0,06 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Kupfer in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,02 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, bevorzugt 0,03 Gew.-% bis 0,06 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Bei den in diesem Absatz offenbarten Gewichtsanteilen für Kupfer ist eine auf das Kupfer zurückgehende Cluster- und/oder Ausscheidungshärtung, insbesondere während des Einbrennens eines Innenlacks in eine Dose, welche eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aufweist oder aus einer solchen Aluminiumlegierung besteht, besonders ausgeprägt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Mangan 0,30 Gew.-% bis < (gesprochen: kleiner) 0,50 Gew.-%, insbesondere 0,30 Gew.-% bis 0,45 Gew.-%, bevorzugt 0,34 Gew.-% bis 0,38 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Mangan in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,30 Gew.-% bis < (gesprochen: kleiner) 0,50 Gew.-%, insbesondere 0,30 Gew.-% bis 0,45 Gew.-%, bevorzugt 0,34 Gew.-% bis 0,38 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Die im Zusammenhang der Zulegierung von Mangan beschriebenen Vorteile kommen bei den in diesem Absatz offenbarten Mangangewichtsanteilen besonders zur Geltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Chrom 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Chrom in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Bei den in diesem Absatz beschriebenen Gewichtsanteilen für Chrom ist eine auf das Chrom zurückgehende Dispersionshärtung, insbesondere beim Einbrennen eines Innenlacks in eine Dose, welche eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aufweist oder aus einer solchen Aluminiumlegierung besteht, besonders ausgeprägt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil von Titan 0,015 Gew.-% bis 0,03 Gew.-%, bevorzugt 0,02 Gew.-% bis 0,028 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist das Titan in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von 0,015 Gew.-% bis 0,03 Gew.-%, bevorzugt 0,02 Gew.-% bis 0,028 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Die im Zusammenhang der Zulegierung von Titan beschriebenen Vorteile kommen bei den in diesem Absatz offenbarten Titangewichtsanteilen besonders zur Geltung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei den zusätzlichen Beimengungen um Verunreinigungen, insbesondere unvermeidbare Verunreinigungen.
Der Pluralausdruck„zusätzliche Beimengungen“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung eine einzige zusätzliche Beimengung (Einzahl) oder eine Mehrzahl von zusätzlichen Beimengungen, das heißt mehrere zusätzliche Beimengungen, wie beispielsweise zwei, drei oder vier zusätzliche Beimengungen, bedeuten. Entsprechend kann der Pluralausdruck„Verunreinigungen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung eine einzige Verunreinigung (Einzahl) oder eine Mehrzahl von Verunreinigungen, das heißt mehrere Verunreinigungen, wie beispielsweise zwei, drei oder vier Verunreinigungen, bedeuten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil einer einzelnen zusätzlichen Beimengung, insbesondere einer einzelnen Verunreinigung, höchstens 0,05 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weist eine einzelne zusätzliche Beimengung, insbesondere eine einzelne Verunreinigung , in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von höchstens 0,05 Gew.- % auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil der zusätzlichen Beimengungen, insbesondere der Verunreinigungen, insgesamt höchstens 0,15 Gew.-%. Anders ausgedrückt, weisen die zusätzlichen Beimengungen, insbesondere die Verunreinigungen, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Anteil von insgesamt höchstens 0,15 Gew.-% auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung.
Mögliche Verunreinigungen sind dem Fachmann als solche geläufig, weswegen sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen.
Weiterhin kann die Aluminiumlegierung zirkoniumfrei sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Halbzeug, aufweisend oder bestehend aus einer Aluminiumlegierung gemäß erstem Erfindungsaspekt, oder eine Dose, aufweisend oder bestehend aus einer Aluminiumlegierung gemäß erstem Erfindungsaspekt.
Bei dem Halbzeug kann es sich insbesondere um einen Butzen, ein Blech, eine Platte, ein Profil, insbesondere Strangpressprofil, ein Rohr, eine Stange oder einen Draht handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Halbzeug um einen Butzen.
Die Dose kann eine Schulter und/oder einen Dosenhals aufweisen. Die Schulter kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Rundschulter, Kugelschulter, Schrägschulter, Stufenschulter und Spitzbogenschulter.
Weiterhin kann die Dose einen nach innen gewölbten Boden aufweisen.
Die Dose kann weiterhin befüllt sein. Insbesondere kann die Dose mit einer Flüssigkeit oder einem halbflüssigen Medium befüllt sein. Bei den Flüssigkeiten bzw. halbflüssigen Medien kann es sich beispielsweise um ein Haarspray, ein Deodorant, einen Rasierschaum, eine Farbe, ein Anstrichmittel, einen Firniss, einen Lack, eine Möbelpolitur, ein Öl, eine Seife, ein Harz, ein Paraffin, ein Wachs, Naturkautschuk, einen Leim, ein Desinfektionsmittel, ein Imprägnierungsmittel, ein Putzmittel, eine organische Flüssigkeit, eine anorganische Flüssigkeit, ein flüssiges/halbflüssiges Lebensmittel wie Sprühsahne, ein kosmetisches Produkt wie Körperpflegeprodukt oder ein pharmazeutisches Produkt handeln.
Weiterhin kann die Dose ein Treibmittel, insbesondere ein Treibgas, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Propan, Butan, Dimethylether, Luft, Stickstoff und Gemische aus wenigstens zwei der vorgenannten Treibgase, enthalten.
Alternativ kann die Dose leer sein.
Bevorzugt handelt es sich bei der Dose um eine Aerosoldose, d.h. um eine Spray- oder Sprühdose.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Halbzeugs sowie der Dose wird zur Vermeidung von Wiederholungen vollständig auf die bisherige Beschreibung, das heißt auf die im Rahmen des ersten Erfindungsaspekts gemachten Ausführungen, Bezug genommen. Die dort insbesondere in Bezug auf die Aluminiumlegierung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für ein Halbzeug sowie eine Dose gemäß zweitem Erfindungsaspekt.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Butzens, insbesondere gemäß zweitem Erfindungsaspekt, mit den Schritten: a) Bereitstellen von Aluminium und/oder Aluminiumschrott, b) Aufschmelzen des Aluminiums und/oder des Aluminiumschrotts, c) Versehen des aufgeschmolzenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen Aluminiumschrotts mit Legierungselementen, wobei es sich bei den Legierungselementen um Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Chrom und Titan, bevorzugt in metallischer oder elementarer Form, handelt, d) Gießen, insbesondere kontinuierliches Gießen, des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiumschrotts zu einem Band, e) Warmwalzen des Bandes, f) Kaltwalzen des warmgewalzten Bandes, g) Erzeugen eines Rohbutzens aus dem kaltgewalzten Band, h) Wärmebehandeln des Rohbutzens, i) Abkühlen des wärmebehandelten Rohbutzens, insbesondere mit einer Abkühlgeschwindigkeit oder Abkühlrate > (gesprochen: größer gleich) 0,01 K/s und j) Weiterverarbeiten des abgekühlten Rohbutzens zu dem Butzen.
Der Rohbutzen kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Butzenrohling bezeichnet werden.
Unter dem Ausdruck „Aluminiumschrott“ sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Aluminiumabfälle verstanden werden, welche beispielsweise bei der Herstellung von Halbzeugen, insbesondere Butzen, aus Reinaluminium oder Aluminiumlegierung, anfallen können.
Unter dem Ausdruck„Warmwalzen“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Walzen eines Bandes aus Aluminium oder Aluminiumschrott oberhalb der Rekristallisationstemperatur von Aluminium, d.h. in einem Temperaturbereich von 250 °C bis 500 °C, verstanden werden.
Unter dem Ausdruck„Kaltwalzen“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Walzen eines warmgewalzten Bandes aus Aluminium oder Aluminiumschrott unterhalb der Rekristallisationstemperatur von Aluminium, d.h. unterhalb einer Temperatur von 250 °C, verstanden werden.
Das Aluminium kann im Schritt a) als Reinaluminium mit einem Aluminiumanteil von wenigstens 99,5 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 99,7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Reinaluminiums, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Aluminium im Schritt a) in Form eines unter der Bezeichnung EN AW-1050A kommerziell erhältlichen Reinaluminiums bereitgestellt werden. Weiterhin kann das Aluminium im Schritt a) in Form von Masseln, das heißt in Form von Barren, insbesondere in Form von kleinen Barren, bereitgestellt werden.
Beim Durchführen von Schritt c) können die Legierungselemente Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Chrom und Titan gleichzeitig oder nacheinander, d.h. aufeinanderfolgend oder in zeitlichen Abständen voneinander, zu dem aufgeschmolzenen Aluminium und/oder dem aufgeschmolzenen Aluminiumschrott hinzugegeben werden.
Weiterhin kann zwischen dem Schritt c) und dem Schritt d) ein Schritt cd) Reinigen des aufgeschmolzenen Aluminiums und/oder aufgeschmolzenen Aluminiumschrotts, beispielsweise mittels Einblasen von Argon, durchgeführt werden.
Der Schritt d) kann auch als Bandgießen, insbesondere kontinuierliches Bandgießen, des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiumschrotts bezeichnet werden.
Das aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminium und/oder der aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminiumschrott wird zum Durchführen von Schritt d) zweckmäßigerweise in eine Gießanlage, insbesondere in einen Gießofen, eingegossen oder überführt. Während des Eingießens bzw. Überführens in die Gießanlage können/kann das aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminium und/oder der aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminiumschrott eine Temperatur von 680°C bis 750°C aufweisen.
Bevorzugt wird der Schritt d) mit einer Gießgeschwindigkeit von 4 m/min bis 8 m/min durchgeführt.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn zum Durchführen von Schritt d) eine sogenannte Rotary- Gießanlage verwendet wird. Bei Verwendung einer solchen Anlage werden/wird das aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminium und/oder der aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminiumschrott kontinuierlich auf ein Gießrad abgegossen und zwischen diesem und einem Stahlband zur Erstarrung gebracht. Die Eingusstemperatur des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiumschrotts bewegt sich dabei bevorzugt zwischen 680 °C und 730 °C. Eine für die Erstarrung des Aluminiums und/oder Aluminiumschrotts erforderliche Kühlung erfolgt vorzugsweise über Düsen, welche das Gießrad sowie das Stahlband mit Wasser beaufschlagen.
Nach Eingießen bzw. Überführen in die Gießanlage kann das aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminium und/oder der aufgeschmolzene, mit den Legierungselementen versehene Aluminiumschrott nochmals mit wenigstens einem der Legierungselemente Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Chrom und Titan versehen werden. Dadurch kann die Zusammensetzung der Legierung und mithin die Eigenschaften des herzustellenden Butzens mit besonderem Vorteil nachjustiert werden. Im Anschluss daran kann eine nochmalige Reinigung der Schmelze, beispielsweise mittels Einblasen von Argon, durchgeführt werden.
Bevorzugt wird der Schritt e) bei einer Temperatur von 460 °C bis 500 °C, insbesondere 470 °C bis 490 °C, durchgeführt.
Weiterhin kann zwischen dem Schritt e) und dem Schritt f) ein Schritt ef) Abkühlen des warmgewalzten Bandes, insbesondere auf eine Temperatur von 20 °C bis 90 °C, bevorzugt 30 °C bis 70 °C, durchgeführt werden.
Bevorzugt wird der Schritt f) bei einer Temperatur von 20 °C bis 90 °C, insbesondere 30 °C bis 70 °C, durchgeführt.
Im Schritt g) wird der Rohbutzen bevorzugt mittels Ausschneiden oder Stanzen, besonders bevorzugt mittels Stanzen, aus dem Band erzeugt.
Der Schritt h) wird bevorzugt bei einer Temperatur von 480 °C bis 550 °C, insbesondere 500 °C bis 540 °C, durchgeführt. Durch diesen Schritt wird vorteilhafterweise eine homogene Mikrostruktur mit gleichmäßiger Verteilung der Legierungselemente erreicht.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Schritt h) während eines Zeitraumes von 30 min bis 3 h durchgeführt wird. Durch diesen Schritt wird vorteilhafterweise (ebenfalls) eine homogene Mikrostruktur mit gleichmäßiger Verteilung der Legierungselemente erreicht.
Der Schritt i) wird vorzugsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit oder Abkühlrate > (gesprochen: größer) 1 K/s, insbesondere > (gesprochen: größer) 10 K/s, bevorzugt > (gesprochen: größer) 50 K/s, durchgeführt. Insbesondere kann der Schritt i) mit einer Abkühlgeschwindigkeit oder Abkühlrate von 0,01 K/s bis 200 K/s, insbesondere 0,01 K/s bis 150 K/s, bevorzugt 0,01 K/s bis 100 K/s, durchgeführt werden. Es hat sich weiterhin überraschend herausgestellt, dass die Wahl der Abkühlgeschwindigkeit oder Abkühlrate einen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeit der Rohdose ausübt. Insbesondere ist bei Abkühlung des Rohbutzens mit einer Abkühlgeschwindigkeit > 50 K/s eine signifikant höhere Dosenhärte oder -festigkeit erzielbar. Eine höhere Härte bzw. Festigkeit ermöglicht, wie bereits erwähnt, die Herstellung von Dosen, insbesondere Aerosoldosen, mit geringeren Wanddicken und mithin das Einsparen von Material.
Grundsätzlich kann der Schritt i) an Luft oder mittels Wasser durchgeführt werden. Anders ausgedrückt, kann der Schritt i) durch Kühlen des wärmebehandelten Rohbutzens an Luft oder in Wasser vorgenommen werden. Nochmals anders ausgedrückt, kann der Schritt i) durch Luft- oder Wasserkühlung des wärmebehandelten Rohbutzens vorgenommen werden.
Beispielsweise kann der wärmebehandelte Rohbutzen durch bewegte Luft gekühlt werden. Die bewegte Luft kann beispielsweise mittels eines Ventilators erzeugt werden.
Weiterhin kann die Luft zum Luftkühlen des wärmebehandelten Rohbutzens eine Temperatur von 15 °C bis 30 °C, insbesondere 18 °C bis 25 °C, bevorzugt 20 °C bis 25 °C, aufweisen.
Die Luftkühlung des wärmebehandelten Rohbutzens bewirkt in vorteilhafterweise einen geringeren Umformwiderstand, wodurch auch die Herstellung komplexerer Dosenformen ermöglicht wird.
Alternativ kann der Schritt i), wie bereits erwähnt, durch Wasserkühlung des wärmebehandelten Rohbutzens, d. h. durch Kühlen des wärmebehandelten Rohbutzens in Wasser, durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Schritt i) durch Eintauchen des wärmebehandelten Rohbutzens in Wasser oder durch Überführen des wärmebehandelten Rohbutzens in ein Wasserbad durchgeführt werden. Während bei Abkühlung an Luft eine Abkühlgeschwindigkeit von ca. 0,1 K/s erzielbar ist, kann durch Wasserkühlung des wärmebehandelten Rohbutzens eine Abkühlgeschwindigkeit > 50 K/s erreicht werden, was unter Härte- bzw.
Festigkeitsgesichtspunkten im Hinblick auf die Herstellung von Dosen, bevorzugt Aerosoldosen, erfindungsgemäß bevorzugt sein kann.
Weiterhin kann der Schritt j) einen Schritt j1 ) Oberflächenbehandeln, insbesondere Aufrauen, des Rohbutzens umfassen. Beispielsweise kann der Rohbutzen mittels eines Strahlmittels, mittels Scheuern oder mittels Trommeln oberflächenbehandelt, insbesondere aufgeraut, werden. Dadurch kann mit besonderem Vorteil eine definierte Oberfläche des Rohbutzens erzeugt werden, wodurch eine gleichmäßige Befettung des Rohbutzens mit einem Schmierstoff vor einem Umformungsschritt, insbesondere vor einem Fließpressschritt, möglich ist. Daneben kann ein Oberflächenbehandeln des Rohbutzens insbesondere auch ein Entgraten des Rohbutzens beinhalten.
Weiterhin kann der Schritt j) einen Schritt j2) Reinigen des Rohbutzens von dem Strahlmittel und/oder von beim Oberflächenbehandeln, insbesondere Aufrauen, anfallendem Abrieb umfassen.
Weiterhin kann nach dem Schritt j) ein Schritt k) Verpacken des Butzens durchgeführt werden.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls vollständig auf die bisherige Beschreibung, das heißt auf die im Rahmen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts gemachten Ausführungen, Bezug genommen. Die dort insbesondere in Bezug auf die Aluminiumlegierung, den Butzen sowie die Dose beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Verfahren gemäß drittem Erfindungsaspekt.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Dose, bevorzugt einer Aerosoldose, insbesondere gemäß zweitem Erfindungsaspekt, mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Butzens gemäß zweitem Erfindungsaspekt oder Herstellen eines Butzens nach einem Verfahren gemäß drittem Erfindungsaspekt, b) Umformen des Butzens zu einer Rohdose, c) Ablängen der Rohdose und d) Weiterverarbeiten der abgelängten Rohdose zu der Dose.
Die Rohdose kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch als Dosenrohling bezeichnet werden.
Zwischen dem Schritt a) und dem Schritt b) kann ein Schritt ab) Versehen des Butzens mit einem Schmierstoff, insbesondere einem Metallstearat, durchgeführt werden. Dadurch können mit besonderem Vorteil beim Durchführen von Schritt b) auftretende Reibungen minimiert werden. Vorzugsweise wird der Schritt b) mittels Fließpressen, insbesondere mittels Rückwärts- Fließpressen, bevorzugt mittels Napf-Rückwärts-Fließpressen, durchgeführt. Alternativ kann der Schritt b) mittels eines kombinierten Vorwärts-Rückwärts-Fließpressverfahrens, mittels eines kombinierten Tiefzieh- und Abstreckverfahrens oder mittels Fließpressen und Abstrecken hergestellt werden.
Die Rohdose kann direkt nach dem Schritt b) einen Dosenboden oder eine Bodenfläche und daran räumlich anschließend eine Dosenwand oder eine Mantelfläche aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Rohdose die Form eines einseitig offenen Zylinders, insbesondere eines einseitig offenen Kreiszylinders, aufweisen. Die Rohdose kann an ihrem, dem Dosenboden gegenüberliegenden Ende eine unregelmäßige Form aufweisen oder ausgefranst sein. Des Weiteren kann die Rohdose länger als vorgegeben sein.
Mit dem Schritt c) kann ein unregelmäßiger Endbereich der Rohdose entfernt werden und damit kann die Rohdose ein regelmäßiges Ende und insbesondere eine vorgegebene Länge aufweisen.
Bevorzugt wird zwischen dem Schritt c) und dem Schritt d) ein Schritt cd) Versehen der Rohdose mit einem Innen- und/oder Außenlack und Einbrennen des Innenlacks und/oder Trocknen des Außenlacks durchgeführt. Als Innenlack kann beispielsweise ein Epoxy-Phenol-Harz-Lack, ein Polyamid-Imid-Lack oder ein Lacksystem auf Basis von Polyester und/oder Wasser und/oder Pulver verwendet werden. Derartige Innenlacke können mittels Sprühdüsen auf die Innenoberfläche der Rohdose aufgetragen und in einem Einbrennofen in die Rohdose eingebrannt werden. Der Außenlack kann insbesondere in mehreren Schichten auf die Außenfläche der Rohdose aufgetragen werden. Beispielsweise kann die Rohdose im Schritt cd) mit dem Außenlack versehen werden, indem eine Grundierungsschicht, eine Dekorschicht wie Farbschicht und eine Decklackschicht auf die Außenfläche der Rohdose aufgebracht, insbesondere aufgedruckt oder aufgewalzt, wird. Zweckmäßigerweise werden die vorgenannten Schichten derart auf die Außenfläche der Rohdose aufgebracht, insbesondere aufgedruckt oder aufgewalzt, dass sich die Grundierungsschicht unmittelbar auf der Außenfläche der Rohdose, die Dekorschicht auf der Grundierungsschicht und die Decklackschicht auf der Dekorschicht befindet.
Weiterhin kann die Rohdose vor Durchführen von Schritt d), insbesondere zwischen dem Schritt c) und dem Schritt cd), gebürstet werden. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise eine Homogenisierung der Außenfläche der Rohdose erzielt werden.
Weiterhin kann die Rohdose vor dem Durchführen von Schritt cd) gereinigt werden, insbesondere von einem Schmierstoff und/oder Abrieb, und anschließend getrocknet werden. Die Reinigung der Rohdose kann beispielsweise mittels einer alkalischen Waschlösung erfolgen. Die Trocknung der Rohdose kann bei einer Temperatur von 120 °C bis 130 °C, insbesondere 125 °C , erfolgen.
Bevorzugt umfasst der Schritt d) einen Schritt d1 ) Versehen der Rohdose mit einer Dosenschulter und/oder einem Dosenhals. Vorzugsweise wird die Rohdose beim Durchführen von Schritt d1 ) im Bereich ihres offenen Endes in ihrem Durchmesser gegenüber dem Rest der Rohdose, der dabei nicht umgeformt wird, verengt oder verjüngt, so dass der Dosenhals erzeugt wird oder entsteht. Der Schritt d1 ) kann in mehreren Unterschritten durchgeführt werden, so dass die Rohdose im Bereich ihres offenen Endes in ihrem Durchmesser nach und nach verengt oder verjüngt wird. Alternativ kann vor dem Einziehen einer Dosenschulter der Durchmesser der Rohdose verjüngt und anschließend aufgeweitet werden.
Weiterhin kann der Schritt d) einen Schritt d2) Formen oder Bördeln eines Sprühventil-Sitzes zur Befestigung eines Sprühventils am Dosenhals der Rohdose umfassen. Somit kann die Dose später als Aerosoldose verwendet werden.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt e) Befüllen der Dose mit einer Flüssigkeit oder einem halbflüssigen Medium, insbesondere einem Haarspray, einem Deodorant, einem Rasierschaum, einer Farbe, einem Anstrichmittel, einem Firniss, einem Lack, einer Möbelpolitur, einem Öl, einer flüssigen Seife, einem Harz, einem Paraffin, einem Wachs, Naturkautschuk, einem Leim, einem Desinfektionsmittel, einem Imprägnierungsmittel, einem Putzmittel, einer organischen Flüssigkeit, einer anorganischen Flüssigkeit, einem flüssigen/halbflüssigen Lebensmittel wie Sprühsahne, einem flüssigen/halbflüssigen kosmetischen Produkt wie einem flüssigen/halbflüssigen Körperpflegeprodukt oder einem flüssigen/halbflüssigen pharmazeutischen Produkt, umfassen.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt f) Befestigen einer Handpumpe, eines Sprühkopfes oder eines Ventils am Dosenhals der Dose umfassen.
Weiterhin kann das Verfahren einen Schritt g) Verpacken der Dose umfassen.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls vollständig auf die im Rahmen der bisherigen Beschreibung, das heißt auf die im Rahmen des ersten bis dritten Erfindungsaspekts gemachten Ausführungen, Bezug genommen. Die dort insbesondere in Bezug auf die Aluminiumlegierung, den Butzen sowie die Dose beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Verfahren gemäß viertem Erfindungsaspekt. Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Aluminiumlegierung gemäß erstem Erfindungsaspekt zur Herstellung eines Halbzeugs, bevorzugt eines Butzens, oder einer Dose, bevorzugt Aerosoldose.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der Verwendung der Aluminiumlegierung wird zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls vollständig auf die bisherige Beschreibung, das heißt auf die im Rahmen des ersten bis vierten Erfindungsaspekts gemachten Ausführungen, Bezug genommen. Die dort insbesondere in Bezug auf die Aluminiumlegierung, das Halbzeug, insbesondere den Butzen, sowie die Dose, insbesondere Aerosoldose, beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für die Verwendung einer Aluminiumlegierung gemäß fünftem Erfindungsaspekt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungs- und Vergleichsbeispielen. Dabei können einzelne Merkmale der Erfindung jeweils für sich alleine oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne diese hierauf zu beschränken.
BEISPIELTEIL
Vergleich von Festiqkeit/Festiqkeitsabfall einer erfindunqsqemäßen Dose gegenüber qattunqsqemäßen Dosen
Es wurde eine erfindungsgemäße Aerosoldose unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung (Legierung G), wie in unten stehender Tabelle 1 aufgeführt, hergestellt.
Als Vergleichsdosen wurden Aerosoldosen herangezogen, welche mittels den Legierungen D, E sowie EN AW-3207, wie ebenfalls in unten stehender Tabelle 1 aufgeführt, hergestellt wurden.
Während die Vergleichslegierung D einen doppelt so hohen Kupferanteil wie die erfindungsgemäße Legierung G aufwies, war in der Vergleichslegierung E Kupfer lediglich in Spuren (als Verunreinigung) enthalten. Allerdings enthielt die Vergleichslegierung E eine vergleichbare Menge an Chrom wie die erfindungsgemäße Legierung G. Die Vergleichslegierung D zeichnete sich dagegen durch das Fehlen von Chrom als Legierungselement (nur in Spuren enthalten) aus. Als dritte Vergleichslegierung wurde die Legierung EN AW-3207 eingesetzt.
Figure imgf000019_0001
Tabelle 1 : Erfindungsgemäße Legierung G und Vergleichslegierungen
Aus der erfindungsgemäßen Legierung G sowie aus den Vergleichslegierungen wurden jeweils Butzen hergestellt. Für die Bestimmung des Einflusses von Wärmebehandlung und Abkühlung auf das Festigkeitsverhalten der aus den Butzen hergestellten Dosen kamen folgende, in unten stehender Tabelle 2 wiedergegebene Varianten der Abkühlgeschwindigkeit sowohl bei der erfindungsgemäßen Legierung G als auch bei den Vergleichslegierungen zur Anwendung:
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000020_0001
Tabelle 2: Variation der Parameter Wärmebehandlung und Abkühlung bei der
Butzenherstellung
Aus derart hergestellten Butzen mit einem Durchmesser von 44,5 mm und einer Höhe von 5,8 mm wurden mittels des Rückwärts-Fließpress-Verfahrens in einer Kniehebelpresse Rohdosen mit einer mittleren Länge von ca. 19 cm, einer Wanddicke von 0,24 mm im unteren Bereich und 0,36 mm im oberen Bereich produziert. Die Rohdosen wurden auf eine einheitliche Länge von 17,4 cm abgelängt und die äußere Mantelfläche gebürstet. Danach erfolgte eine Reinigung der Rohdosen von Schleifstaub und Schmierstoff durch einen Waschschritt und einen anschließenden Trocknungsschritt bei 125 °C. In einem nächsten Schritt wurde ein auf Epoxydharz basierender Innenlack durch Sprühen aufgetragen und der Innenlack anschließend in einem Ofen bei maximal 240 °C für 7 Minuten eingebrannt. Finalisiert wurden die Dosen durch das Aufträgen einer dreistufigen Außenbeschichtung (Grundlack, Bedruckung sowie Überzugslack) sowie einem Konifizierungsschritt.
Für die Bestimmung der Festigkeit wurden aus den Rohdosen und den Dosen jeweils nach Innenlackierung und Trocknung (DIT) Proben entnommen. Die Probenvorbereitung erfolgte nach DIN 50125-H 12,5 x 68. Die Versuche zur Bestimmung der Zugfestigkeit wurden mit einer Zwick Roell Z010 Prüfmaschine entsprechend der Norm DIN EN ISO 6892-1 durchgeführt.
Die Ergebnisse der Festigkeitsvergleiche für die erfindungsgemäße Legierung G im Verhältnis zu den Vergleichslegierungen sind in nachfolgender Tabelle 3 dargestellt:
Figure imgf000021_0001
Tabelle 3: Festigkeitsvergleich einer erfindungsgemäßen Aerosoldose mit
Vergleichsaerosoldosen
Es zeigte sich deutlich, dass bei einer mittels der erfindungsgemäßen Legierung G (Variante G2) hergestellten Dose das kombinierte Ziel aus einer höheren Festigkeit und einem geringeren Festigkeitsabfall erreicht wird, wohingegen dieses Ziel bei den Aerosoldosen, welche aus den Vergleichslegierungen hergestellt wurden, nicht erreicht wurde. So wiesen Aerosoldosen aus den Vergleichslegierungen E2 und EN AW-3207 zwar einen ähnlich geringen Festigkeitsabfall wie Aerosoldosen aus der Legierung G2 auf (ca. -6%). Allerdings wiesen diese Aerosoldosen auch eine geringere Festigkeit an der Rohdose auf im Vergleich zu den Aerosoldosen, welche aus der Legierung G2 hergestellt wurden (203,2 N/mm2 (E2) bzw. 200,8 N/mm2 (EN AW-3207) im Vergleich zu 212,4 N/mm2 bei G2). Aerosoldosen, welche aus der Vergleichslegierung D2 hergestellt wurden, waren hingegen bezüglich der Festigkeit vergleichbar mit Aerosoldosen, welche aus der Legierung G2 hergestellt wurden (214,5 N/mm2 (D2) gegenüber 212,4 N/mm2 (G2)). Allerdings war der Festigkeitsabfall bei aus der Vergleichslegierung D2 hergestellten Aerosoldosen merkbar höher als bei aus der Legierung G2 hergestellten Aerosoldosen (D2: - 12,4% zu G2: -5,7%).
Der positive Effekt einer raschen Abschreckung der jeweiligen Legierungsbutzen im Wasserbad (G4, D4 und E4) auf die Festigkeit der Rohdose im Vergleich zu einer langsamen Abkühlung an der Luft nach der Wärmebehandlung der Butze (G2, D2, E2, EN AW-3207) zeigte sich ebenfalls deutlich. Dabei war dieser Effekt nicht nur bei der erfindungsgemäßen Legierung G, sondern auch bei den Vergleichslegierungen D und E feststellbar.

Claims

Patentansprüche
1. Aluminiumlegierung bestehend aus:
0,07 Gew.-% bis 0,17 Gew.-% Silizium,
0,25 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% Eisen,
0,02 Gew.-% bis 0,15 Gew.-% Kupfer,
0,30 Gew.-% bis 0,50 Gew.-% Mangan,
0,05 Gew.-% bis 0,20 Gew.-% Chrom,
0,01 Gew.-% bis 0,04 Gew.-% Titan und
Rest Aluminium sowie optional zusätzlichen Beimengungen.
2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Silizium 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%, beträgt.
3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Eisen 0,30 Gew.-% bis 0,40 Gew.-%, bevorzugt 0,32 Gew.-% bis 0,36 Gew.-%, beträgt.
4. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Kupfer 0,02 Gew.-% bis 0,08 Gew.-%, bevorzugt 0,03 Gew.-% bis 0,06 Gew.-%, beträgt.
5. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Mangan 0,30 Gew.-% bis < 0,50 Gew.-%, insbesondere 0,30 Gew.-% bis 0,45 Gew.-%, bevorzugt 0,34 Gew.-% bis 0,38 Gew.-%, beträgt.
6. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Chrom 0,08 Gew.-% bis 0,14 Gew.-%, bevorzugt 0,09 Gew.-% bis 0,13 Gew.-%, beträgt.
7. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Titan 0,015 Gew.-% bis 0,03 Gew.-%, bevorzugt 0,02 Gew.-% bis 0,028 Gew.-%, beträgt.
8. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil einer einzelnen zusätzlichen Beimengung höchstens 0,05 Gew.-% und/oder der Gewichtsanteil der zusätzlichen Beimengungen insgesamt höchstens 0,15 Gew.-% beträgt.
9. Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zusätzlichen Beimengungen um Verunreinigungen handelt.
10. Halbzeug, bevorzugt Butzen, oder Dose, bevorzugt Aerosoldose, aufweisend oder bestehend aus einer Aluminiumlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines Butzens nach Anspruch 10, mit den Schritten:
a) Bereitstellen von Aluminium und/oder Aluminiumschrott,
b) Aufschmelzen des Aluminiums und/oder Aluminiumschrotts,
c) Versehen des aufgeschmolzenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen Aluminiumschrotts mit Legierungselementen, wobei als Legierungselemente Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Chrom und Titan verwendet werden,
d) Gießen, insbesondere kontinuierliches Gießen, des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiums und/oder des aufgeschmolzenen, mit den Legierungselementen versehenen Aluminiumschrotts zu einem Band, e) Warmwalzen des Bandes,
f) Kaltwalzen des warmgewalzten Bandes,
g) Erzeugen eines Rohbutzens aus dem kaltgewalzten Band,
h) Wärmebehandeln des Rohbutzens,
i) Abkühlen des wärmebehandelten Rohbutzens mit einer Abkühlrate > 0,01 K/s und j) Weiterverarbeiten des abgekühlten Rohbutzens zu dem Butzen.
12. Verfahren zur Herstellung einer Dose nach Anspruch 10, mit den Schritten:
a) Bereitstellen eines Butzens nach Anspruch 10 oder Herstellen eines Butzens nach Anspruch 11 ,
b) Umformen des Butzens zu einer Rohdose,
c) Ablängen der Rohdose,
d) Weitverarbeiten der abgelängten Rohdose zu der Dose.
13. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung eines Halbzeugs, bevorzugt Butzens, oder einer Dose, bevorzugt Aerosoldose.
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