DE69919307T2

DE69919307T2 - Aluminiumplatte für automobile und entsprechendes herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69919307T2
Application number: DE69919307T
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Kashiwazaki; Yoichiro Bekki; Noboru Wako-shi HAYASHI
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JPH11323471A; ATE273399T1; EP1008665A1; EP1008665B1; DE69919307D1; US6863747B2; JP3403333B2; WO1999060181A1; US20020043312A1; EP1008665A4; US6325870B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumblechmaterial, das hervorragende mechanische Festigkeit, Druckformbarkeit, Biegeeigenschaft und Schweißbarkeit hat; und, insbesondere, ein Aluminiumblechmaterial für Automobile, welches mit geringen Kosten hergestellt werden kann, durch Verwendung von zurückgewonnenen Aluminiummaterialien, wie wiederverwertetem Schrott von Aluminiumformteilen von Automobilen, wiederverwertetem Schrott von Aluminiumdosen, wiederverwertetem Schrott von Aluminiumfensterrahmen und ähnlichen, als Rohmaterialien und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Hintergrundwissen
Herkömmlich wurden meist kaltgewalzte Stahlbleche für Automobilkarosseriebleche verwendet. In den letzten Jahren gab es jedoch ein starkes Bedürfnis zur Verringerung des Gewichts von Automobilkarosserien vom Gesichtspunkt der Verbesserung der Reichweite und die Verwendung von Aluminiumblechen oder -platten anstelle von Stahlblechen wurde untersucht. Weiterhin werden Aluminiumbleche nun tatsächlich für Teile von Automobilkarosserien verwendet. Hervorragende Druckformbarkeit, hohe mechanische Festigkeit, guter Korrosionswiderstand und ähnliches werden für die Aluminiumbleche als Material für Automobilkarosseriebleche benötigt. Eine Al-Mg-Si Legierung (Legierung der 6000- Gruppe), wie zum Beispiel die 6061-Legierung und ähnliche, wurde herkömmlicherweise als eine Aluminiumlegierung für ein Material verwendet, das solche Ansprüche erfüllt, wie sie oben beschrieben wurden. Ein Aluminiumlegierungsblech, das hervorragend bei Formbarkeit und bei der Produktion ist, wurde in JP-A-9 256 095 offenbart.
Jedoch gab es Probleme, dass ausreichende Schweißbarkeit bei der vorher erwähnten Legierung der 6000-Gruppe nicht erreicht werden kann, die Kosten der oben genannten Legierung der 6000-Gruppe höher sind als die von Stahlblechen, und ähnliche.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aluminiumblechmaterial bereitzustellen, dessen Schweißbarkeit verbessert ist, während die mechanische Festigkeit und die Biegeeigenschaft, die für ein Material für Automobilkarosseriebleche benötigt werden, sichergestellt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Aluminiumblechmaterial bereitzustellen, welches die Eigenschaften aufweist, die für ein Material für Automobilkarosseriebleche benötigt werden und welches mit geringen Kosten hergestellt werden kann, durch die Verwendung von wiederverwerteten Aluminiummaterialien.
Offenbarung der Erfindung
Die gegenwärtigen Erfinder haben Untersuchungen gemacht, wobei sie die vorher erwähnten Probleme in ernste Erwägung gezogen haben.
Folglich haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, dass ein Aluminiumblechmaterial, welches die folgende spezifische Zusammensetzung hat, die vorher erwähnten Probleme lösen könnte. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf diesem Ergebnis erhalten.

(1) Aluminiumblechmaterial für Automobile, welches 3,5 bis 5 Gew.-% Si, 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Fe und 0,6 bis 1 Gew.-% Mn umfasst und ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V, umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, wobei das Aluminiumblechmaterial durch das Verfahren erhalten wird, welches das Kühlen der Aluminiumlegierung mit 3°C/s oder darüber nach abschließendem Tempern umfasst.
(2) Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das oben unter (1) angegebene Aluminiumblechmaterial für Automobile ist, wobei mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen, enthaltend 2,5 Gew.-% oder mehr Si, Schrott von Aluminiumdosen, enthaltend 1 Gew.-% oder mehr Mg, oder Schrott von Aluminiumfensterrahmen, enthaltend 0,2 Gew.-% oder mehr Mg, als mindestens ein Bestandteil des Aluminiumlegierungsgussblocks verwendet wird.
(3) Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, wie oben unter (2) angegeben, wobei der wiederverwertete Schrott bis zu maximal 100% als Rohmaterial für den Aluminiumlegierungsgussblocks verwendet werden kann.
(4) Aluminiumblechmaterial für Automobile, welches eine Zusammensetzung der Aluminiumlegierung hat, die zwischen mehr als 2,6 Gew.-% und 5 Gew.-% Si, 0,2 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Fe und zwischen 0,05 und weniger als 0,6 Gew.-% Mn umfasst und welche ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
(5) Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das oben unter (4) angegebene Aluminiumblechmaterial für Automobile ist, wobei Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen für mindestens einen Teil der Rohmaterialien eines Gussblocks für die Aluminiumlegierung bei der Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile verwendet wird.
(6) Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das oben unter (1) oder (4) angegebene Aluminiumblechmaterial für Automobile ist, wobei die Reduktion von einem Gussblock zu einem Endprodukt 98% oder mehr bei der Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile ist.

Beste Art, die Erfindung auszuführen
Eine erste Ausführungsform des Aluminiumblechmaterials für Automobile der vorliegenden Erfindung ist ein Aluminiumblechmaterial für Automobile, dadurch gekennzeichnet, dass es 3,5 bis 5 Gew.-% Si, 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Fe und 0,6 bis 1 Gew.-% Mn enthält und weiter ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V umfaßt, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, wobei das Aluminiumblechmaterial durch das Verfahren erhalten wird, welches das Kühlen der Aluminiumlegierung mit 3°C/s oder darüber nach abschließenden Tempern umfasst.
Das Aluminiumblechmaterial der ersten Ausführungsform wird detaillierter beschrieben.
Der Si Anteil ist im allgemeinen 3,5 bis 5 Gew.-%. Si verbessert die mechanische Festigkeit von Al Blechmaterial und sichert die benötigte Dehnung. Wenn der Si Anteil zu niedrig ist, werden solche Effekte unzureichend sein. Weiter, wenn der Si Anteil zu hoch ist, wird die Dehnung verringert und weiter die Biegeeigenschaft auch verringert.
Der Mg Anteil ist 0,3 bis 0,8 Gew.-%. Mg bildet eine intermetallische Verbindung mit dem oben erwähnten Si und verbessert die mechanische Festigkeit durch die Einlagerung von Mg₂Si. Wenn der Mg Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, verringert sich die Dehnbarkeit.
Der Zn Anteil ist im allgemeinen 0,4 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 1,2 Gew.-%. Zn verringert den Schmelzpunkt des Al Blechmaterials der vorliegenden Erfindung und verbessert die Punktschweißbarkeit, und verbessert gleichzeitig die Oberflächenbehandlungseigenschaft und verbessert dabei die Entfettungseigenschaft und die chemische Umwandlungseigenschaft. Wenn der Zn Anteil zu niedrig ist, ist die chemische Umwandlungseigenschaft schwach und, wenn er zu hoch ist, verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit.
Der Cu Anteil ist im allgemeinen 0,4 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 1,2 Gew.-%. Cu verringert die elektrische Leitfähigkeit und den Schmelzpunkt des Al Blechmaterials und verbessert die Punktschweißbarkeit. Weiter trägt es durch die Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Al Blechmaterials zur Verbesserung der Absorption der Aufprallenergie bei. Wenn der Cu Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, wird die Dehnbarkeit verringert.
Der Fe Anteil ist im allgemeinen 0,4 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 1,2 Gew.-%. Aufgrund der Kornverfeinerung trägt Fe zur Verbesserung der Zähigkeit und der Absorption der Aufprallenergie bei. Wenn der Fe Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, verschlechtert sich die Oberflächenbeschaffenheit wegen einer großen kristallisierten Phase.
Der Mn Anteil beträgt im allgemeinen 0,6 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,6 bis 0,8 Gew.-%. Mn verringert die elektrische Leitfähigkeit des Al Blechmaterials und erhöht die mechanische Festigkeit davon. Wenn der Mn Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, sind die Dehnbarkeit und die Biegeeigenschaft geringer.
Weiter verbessert ein Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Cr, Ti, Zr und V die Biegeeigenschaft und die Zähigkeit des Al-Blechmaterials der ersten Ausführungsform durch Kornverfeinerung und verbessert dadurch die Druckformbarkeit und die Energieabsorptionsfähigkeit. Der Cr Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%; der Ti Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%; der Zr Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-% und der V Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Aluminiumblechmaterial für Automobile, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Zusammensetzung der Aluminiumlegierung hat, die als wesentliche Elemente zwischen mehr als 2,6 Gew.-% und 5 Gew.-% Si, 0,2 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Fe und zwischen 0,05 und weniger als 0,6 Gew.-% Mn umfaßt und weiter ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Menge, die von sowohl Mg als auch Mn zugeführt wird, gering ist, verglichen mit der ersten Ausführungsform und, dass der untere Grenzwert der Menge von jedem des zugesetzten Zn, Cu, Fe und ähnlichen, verringert ist.
In dieser zweiten Ausführungsform ist der Si Anteil im allgemeinen zwischen mehr als 2,6 Gew.-% und 5 Gew.-%, bevorzugt zwischen mehr als 2,6 Gew.-% und 4 Gew.-%. Si erhöht die mechanische Festigkeit von Al Blechmaterial und stellt die benötigte Dehnbarkeit sicher. Wenn der Si Anteil zu gering ist, werden solche Effekte unzureichend und, wenn der Si Anteil zu hoch ist, wird die Dehnbarkeit verringert und die Biegeeigenschaft wird ebenfalls in einigen Fällen verringert.
Der Mg Anteil ist 0,2 bis 0,8 Gew.-%. Mg bildet eine intermetallische Verbindung mit dem oben genannten Si und verbessert die mechanische Festigkeit durch Einlagerung von Mg₂Si. Wenn der Mg Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, ist die Biegeeigenschaft und die Aufpralleigenschaften sowie die Dehnbarkeit geringer.
Der Zn Anteil ist im allgemeinen 0,2 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 1,2 Gew.-%. Zn verbessert die Oberflächenbehandlungseigenschaft der Legierung und verbessert dabei die Entfettungseigenschaft und die chemische Umwandlungseigenschaft. Wenn der Zn Anteil zu gering ist, ist die chemische Umwandlungseigenschaft gering und wenn er zu hoch ist, verschlechtert sich die Korrosionsbeständigkeit.
Der Cu Anteil ist im allgemeinen 0,2 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 1,2 Gew.-%. Cu verringert die elektrische Leitfähigkeit und den Schmelzpunkt des Aluminiumblechmaterials und verbessert die Punktschweißbarkeit. Weiter trägt es durch die Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Al Blechmaterials zur Verbesserung der Absorption der Aufprallenergie bei. Wenn der Cu Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, verringert sich die Dehnbarkeit.
Der Fe Anteil ist im allgemeinen 0,2 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 1,2 Gew.-%. Fe trägt durch Kornverfeinerung zur Verbesserung der Zähigkeit und der Absorption der Aufprallenergie bei. Wenn der Fe Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, verschlechtert sich die Oberflächenbeschaffenheit wegen einer großen kristallisierten Phase.
Der Mn Anteil ist im allgemeinen zwischen 0,05 und weniger als 0,6 Gew.-%. Mn verringert die elektrische Leitfähigkeit des Al Blechmaterials und erhöht die mechanische Festigkeit davon. Wenn der Mn Anteil zu gering ist, sind solche Effekte unzureichend und, wenn er zu hoch ist, sind die Dehnbarkeit und die Biegeeigenschaften geringer.
Im Falle des Aluminiumblechmaterials für Automobile der zweiten Ausführungsform kann der Anteil des Gehalts der Legierungselemente geringer sein, als im Falle der ersten Ausführungsform. Demzufolge können Schrott von Aluminiumdosen, Schrottteile von Wärmeaustauschern, die aus Aluminiumlegierungen hergestellt sind, und ähnliche, deren Anteil an diesen Elementen gering ist, wiederverwertet werden, um als Rohmaterialien für einen Aluminiumlegierungsgussblock verwendet zu werden. Im Fall der zweiten Ausführungsform ist die mechanische Festigkeit, verglichen mit der ersten Ausführungsform, geringer, aber ein hervorragender Kerbschlagbiegewert nach Charpy sowie Biegeeigenschaft und ähnliche können erhalten werden, welches Eigenschaften sind, die in der ersten Ausführungsform nicht vorhanden sind.
Weiter verbessert in der zweiten Ausführungsform ein Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Cr, Ti, Zr und V, die Biegeeigenschaft und die Zähigkeit des Al Blechmaterials durch Kornverfeinerung und verbessert dadurch die Druckformbarkeit und die Energieabsorptionsfähigkeit. Der Cr Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%; der Ti Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%; der Zr Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-% und der V Anteil ist im allgemeinen 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%.
Jede Ausführungsform des Aluminiumblechmaterials für Automobile der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als wesentliche Elemente, außer Aluminium, Si, Mg, Zn, Cu, Fe und Mn in den oben beschriebenen Anteilen enthält und weiterhin mindestens eines oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus Cr, Ti, Zr und V in den oben genannten Anteilen enthält und das Material hervorragende mechanische Festigkeit, Druckformbarkeit, Biegeeigenschaft und Schweißbarkeit aufweist, da sie eine wie oben beschriebene Legierungszusammensetzung hat. Es gibt einen Fall, wo die Legierungszusammensetzung mit anderen unvermeidbaren Verunreinigungen als den oben beschriebenen Elementen kontaminiert sein kann, aber es erübrigt sich zu sagen, dass Maßnahmen getroffen werden können, so dass die Gegenwart von solchen Verunreinigungen keine Probleme hervorruft, um die oben beschriebenen Effekte zu erhalten.
Da eine Aluminiumlegierung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, Si und Zn in großen Mengen enthält, ist es möglich, verschiedene Arten von Metallschrott (Aluminiumschrott) als Rohmaterialien wiederzuverwerten und zu verwenden. Wiederzuverwertender Schrott, der verwendet werden kann, umfasst zum Beispiel wiederverwerteten Schrott von Aluminiumdosen, wiederverwerteten Schrott von Aluminiumfensterrahmen und Schrottteile, umfassend Schrott von aus Aluminium hergestellten Motoren von Automobilen und ähnliche. Bevorzugt kann als Teil der Rohmaterialien ein wiederverwertetes Material wie Aluminiumschrott verwendet werden, welcher eine große Menge Si enthält, umfassend Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen, bevorzugt enthaltend 2,5 Gew.-% oder mehr Si, stärker bevorzugt 2,5 Gew.-% bis 14 Gew.-% Si, oder Aluminiumschrott, der eine große Menge von Mg enthält, umfassend Schrott von Aluminiumdosen, der bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr Mg enthält, stärker bevorzugt 1 Gew.-% bis 2 Gew.-% Mg, oder Schrott von Aluminiumfensterrahmen, der bevorzugt 0,2 Gew.-% oder mehr Mg enthält, stärker bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 1 Gew.-% Mg, und ähnliche. Wenn notwendig kann der wiederverwertete Schrott in diesem Fall einer Reinigungsbehandlung ausgesetzt werden und die Reinigungsbehandlung zur Verringerung von Si, Zn, Mg, Cu, und ähnlichen kann durch ein herkömmliches Verfahren ausgeführt werden. Solch ein Reinigungsverfahren ist allgemein bekannt, wie zum Beispiel in JP-A-7-54061 ("JP-A" heißt, eine ungeprüfte publizierte Japanische Patentanmeldung), JP-A-7-197140 und ähnlichen beschrieben, und solch ein Verfahren kann demgemäss ausgeführt werden. Solcher Schrott kann relativ leicht erhalten werden, wobei die Kosten für die Rohmaterialien reduziert werden. Um das Aluminiumblechmaterial der vorliegenden Erfindung zu erhalten, kann es möglich sein, die Legierungsbestandteile einzustellen, zum Beispiel, durch Kombination von solch wiederverwertetem Schrott, wie er oben beschrieben wurde, mit einer Aluminiumlegierung, oder durch Hinzufügen eines reinen Aluminiumgussblocks oder (einem) gegebenen Element(en) dazu, und dabei können Materialien erhalten werden, welche die benötigten Eigenschaften haben. Weiter kann eine Legierung in der Schmelze, durch Einstellung der Bestandteile von Beginn an, hergestellt werden, unabhängig von dem wiederverwerteten Schrott.
Eine Ausführungsform zum Wiederverwerten des Schrotts für das Aluminiumlegierungsmaterial wird beschrieben. Bevorzugt, vom Gesichtspunkt des Wiederverwertens, enthält das Aluminiumblechmaterial der vorliegenden Erfindung 30 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt 45 Gew.-% oder mehr, eines Teils, der aus dem oben genannten Schrott von Aluminiumdosen, Schrott von Aluminiumfensterrahmen und Schrott von Automobilteilen entstanden ist, basierend auf dem Gewicht des Gussblockmaterials. Weiter können gemäß der vorliegenden Erfindung 100 Gew.-% von wiederverwertetem Schrott (d. h. 100% des Schrotts) als Aluminiumlegierungsmaterial verwendet werden. Da der wiederverwertete Schrott einen großen Teil einnehmen kann und reines Aluminium und zusätzliche Bestandteile als Rest zugefügt werden können, um die Legierungsbestandteile einzustellen, ist es außerdem weiter möglich, die Mengen der vorherbestimmten Bestandteile, die hinzugefügt werden sollen, nicht nur zu verdünnen, sondern auch zu erhöhen.
Die Form des Aluminiumblechmaterials für Automobile der vorliegenden Erfindung kann ein Blech, Band oder ähnliches sein.
Das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich nicht besonders von herkömmlichen Verfahren, außer, dass solcher Schrott von wiedergewonnenem und wiederverwertetem Aluminiumlegierungsmaterial, wie oben beschrieben, verwendet werden kann, und die Herstellung in einer gewöhnlichen Weise ausgeführt werden kann.
Zum Beispiel umfasst der Prozess die Schritte Schmelzen, Gießen, Homogenisierungsbehandlung, Heißwalzen und Kaltwalzen, und ein bevorzugtes Verfahren ist, ein abschließendes Tempern durch eine kontinuierliche Temperlinie (CAL) nach dem Kaltwalzen durchzuführen.
Bevorzugte Bedingungen für jeden hier genannten Schritt sind zum Beispiel Homogenisierungsbehandlung bei 520°C für eine Stunde oder darüber und Kühlen bei 3°C/s oder darüber, nach dem abschließenden Tempern bei erreichbaren Temperaturen von bis zu 530°C.
Bei dem Verfahren der Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Reduktion vom Gussblock zum Endprodukt in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung, der Anwendung des resultierenden Elements und ähnlichem, und es ist nicht besonders beschränkt, sondern es kann genau bestimmt werden, und es ist bevorzugt 90% oder darüber, stärker bevorzugt 98% oder darüber. Solch eine höhere Reduktion verbessert die Zähigkeit des Aluminiumblechmaterials und ein hoher Kerbschlagbiegewert nach Charpy kann erhalten werden, wie in Beispiel 2, das später beschrieben wird, sichtbar gezeigt ist. Ein T4 Material kann als ein Aluminiumblechmaterial für Automobile verwendet werden, wenn die Biegebedingungen stark sind, und ein T5 Material kann als ein Aluminiumblechmaterial für Automobile verwendet werden, wenn die Biegebedingungen nicht so stark sind, aber die mechanische Festigkeit wichtig ist. Das Aluminiumblechmaterial für Automobile der vorliegenden Erfindung kann als ein T4 oder ein T5 verwendet werden, je nach Anlass.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird basierend auf den folgenden Beispielen detaillierter beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.
Beispiel 1
Aluminiumblechmaterialien, mit Zusammensetzungen, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt, unter Verwendung von wiederverwertetem Schrott und reinem Aluminium (nicht wiederverwertetem Schrott) als Rohmaterialien in den Verhältnissen, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind. Die Zusammensetzung von jedem von diesem Aluminiumschrott von Automobilteilen, Schrott von Aluminiumdosen und Schrott von Aluminiumfensterrahmen, der bei der Herstellung verwendet wurde, ist in Tabelle 3 gezeigt. Bei der Herstellung dieser Blechmaterialien war die Reduktion vom Gussblock zum Endprodukt 98%. Die Zusammensetzung des Schrotts von Aluminiumteilen von Automobilen variierte unter den Rohmaterialpartien, wie in Tabelle 3 gezeigt, und später beschrieben. Demgemäss wurde jede Legierung A~F, welche die Zusammensetzung hat, die in Tabelle 2 gezeigt ist, durch genaue Auswahl von Rohmaterialpartien erhalten. Das selbe wurde auf Beispiel 2 angewendet, wie später beschrieben.
Die Rohmaterialien wurden in den Mengenverhältnissen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, geschmolzen, und sie wurden dem Gießen, einer Homogenisierungsbehandlung (520°C, eine Stunde), dem Heißwalzen, dem Kaltwalzen und dann dem abschließenden Tempern (530°C), und danach dem Kühlen bei 3°C/s unterzogen, um Aluminiumblechmaterialien A₁~F₁ (T4 Material) zu erhalten, welche anschließend der Alterungsbehandlung (180°C × 2 Stunden) unterzogen wurden, um Aluminiumblechmaterialien A₂~F₂ (T5 Material) zu erhalten. Diese Blechmaterialien wurden auf die folgenden Eigenschaften getestet und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabellen 4 und 5 gezeigt.
Tabelle 1
Die Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften waren wie folgt.
1. Zugversuch (Zugfestigkeit, Dehnfestigkeit, Dehnungswert)
Eine Probe vom JIS No. 5-Typ wurde hergestellt und einem Zugversuch bei einer Zuggeschwindigkeit von 10 mm/min durch ein Zugprüfgerät vom Instron-Typ unterzogen, um die Zugfestigkeit, Dehnfestigkeit und den Dehnwert zu erhalten.
2. Biegeeigenschafts-Versuch
Eine Biegeprobe vom JIS No. 3-Typ wurde hergestellt und unter Verwendung dieser wurden V-Form Biegeversuche bei 90° an der Kante R: 2,5 mm für T4 Material und an der Kante R: 3 mm für T5 Material durchgeführt. Eine Probe bei welcher keine Risse auftraten wurde als "GUT" bewertet und eine Probe bei welcher Risse auftraten wurde als "NICHT GUT" bewertet.
3. Minimaler elektrischer Strom, der beim Punktschweißen benötigt wird
Eine Einphasen-Wechselstrom-Punktschweißvorrichtung, ausgestattet mit Elektroden vom R-Typ, hergestellt aus einer 1% Cr-Cu Legierung, wurde unter Verwendung einer angewendeten Kraft von 2942 N (300 kgf) verwendet, um den Versuch durchzuführen. Punktschweißen wurde durch ein Verfahren durchgeführt, bei welchem zwei 2 mm dicke Bleche übereinander geschichtet wurden, die auf die Bleche angewendete Kraft für eine gegebene Zeit aufrecht erhalten wurde und dann ein elektrischer Schweißstrom angewendet wurde, während die angewendete Kraft aufrecht erhalten wurde, ein konstanter elektrischer Schweißstrom wurde für eine gegebene Zeit aufrecht erhalten und dann wurde die angewendete Kraft aufrecht erhalten bis ein klumpiger Teil des Materials vollständig verfestigt war, sogar nachdem die Anwendung des elektrischen Stromes beendet war. Die mechanische Festigkeit des geschweißten Materials wurde durch Scheerversuche unter Verwendung einer Zugmaschine bewertet, um den minimalen elektrischen Stromwert zu erhalten, der benötigt wird, um eine gegebene Stärke (300 kgf) zu erhalten.
4. Maß des Auftretens von "NICHT GUT" beim Punktschweißen
Eine Einphasen-Wechselstrom-Punktschweißvorrichtung, ausgestattet mit einer Elektrode vom R-Typ, hergestellt aus einer 1% Cr-Cu Legierung, wurde unter Verwendung einer angewendeten Kraft von 2942 N (300 kgf) verwendet, um den Versuch durchzuführen. Punktschweißen wurde durch ein Verfahren durchgeführt, bei welchem ein aufeinander geschichtetes Blech mit einer Dicke von 2 mm unter einer angewendeten Kraft für eine gegebenen Zeit gehalten wurde, auf welches ein elektrischer Schweißstrom angewendet wurde, während die angewendeten Kraft beibehalten wurde, der konstante elektrische Schweißstrom wurde für eine gegebene Zeit gehalten und dann wurde die angewendete Kraft aufrecht erhalten, bis ein klumpiger Teil des Materials vollständig verfestigt war, sogar nachdem die Anwendung des elektrischen Stroms beendet war. Die Anzahl der Klumpen bei 500 Schweißpunkten, deren Durchmesser nicht den Minimalwert von 5,1 mm erreicht hatte, wie er in JIS Klasse 8 gezeigt ist, wurden als die Anzahl des Auftretens von "NICHT GUT" bei der Punktschweißung betrachtet, um die Punktschweißbarkeit zu bewerten. Eine Anzahl des Auftretens von "NICHT GUT" von zwei oder weniger wurde als Test bestanden "O" gewertet und eine Anzahl von drei oder darüber wurde als Test nicht bestanden "X" gewertet. Der Grund, dass das Auftreten einer Zahl von zwei oder weniger "NICHT GUT" den Test bestanden hat, ist, dass ein Auftreten von "NICHT GUT" in einer Zahl von bis zu zwei ein Maß ist, das in der Praxis für die Unterschiede in der Punktgröße beim 5000 Punktschweißen erlaubt ist.
Tabelle 3
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 4 und Tabelle 5 sowohl für die Fälle von T4 als auch T5 ersichtlich ist, hatten die Proben E₁ und E₂ der Vergleichsbeispiele eine unzureichende Biegeeigenschaft, da sie eine hohe mechanische Festigkeit und geringe Dehnbarkeit hatten. Weiter waren die Proben F₁ und F₂ gut bei der Biegeeigenschaft und hoch in der Dehnbarkeit, aber sie waren niedrig bei der mechanisch Festigkeit und die Zahl des Auftretens von "NICHT GUT" beim Punktschweißen war groß.
Auf der anderen Seite waren die Proben A₁~D₁ und A₂~D₂ gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragend bei der mechanischen Festigkeit und Dehnbarkeit, und gut bei der Biegeeigenschaft. Weiter war der minimale elektrische Strom, der für das Punktschweißen benötigt wurde, niedrig, das Maß des Auftretens von "NICHT GUT" beim Punktschweißen war niedrig und die Schweißbarkeit war auch hervorragend.
Beispiel 2
Herstellung der Proben G₁~M₁
Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen mit der in Tabelle 6 gezeigten Legierungszusammensetzung und reines Aluminium wurden als Rohmaterialien für den Gussblock verwendet und in den in Tabelle 7 gezeigten Verhältnissen gemischt und geschmolzen. Die oben beschriebenen Schrottteile wurden, wenn notwendig, einer Reinigungsbehandlung unterzogen. Ein Gussblock der Größe 300 mm (Breite) × 1200 mm (Länge) × 120 mm (Dicke) wurde gegossen, und anschließend einer Homogenisierungsbehandlung bei 520°C × eine Stunde, und dem Heißwalzen bei einer Starttemperatur von 480°C und einer Endtemperatur von 340°C unterzogen, um ein Blech mit einer Dicke von 2 mm (Reduktion: 98,3%) herzustellen, welches dann einem abschließenden Tempern bei 530°C ausgesetzt wurde und danach mit 3°C/s gekühlt wurde, um Aluminiumblechmaterial Proben G₁~M₁ (T4 Material) herzustellen. Die Zusammensetzungen der Aluminiumlegierungen G~M, die jedes Blechmaterial aufbauen, sind in Tabelle 8 gezeigt.
Herstellung der Proben G₂~M₂
Aluminiumblechmaterial Proben G₂~M₂ wurden in der gleichen Weise wie oben beschrieben hergestellt, außer, dass die Reduktion auf 96% geändert wurde. Die Zusammensetzungen der Aluminiumlegierungen G~M, die jedes Blechmaterial aufbauen, sind, wie in Tabelle 8 gezeigt, ähnlich zu denen der Proben G₁~M₁.
Tabelle 6
Tabelle 7
Versuche zu den Eigenschaften wurden für die oben genannten Aluminiumblechmaterial-Proben G₁~M₁ und die oben genannten Aluminiumblechmaterial-Proben G₂~M₂ in der unten beschriebenen Weise durchgeführt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse waren, wie in Tabelle 9 und Tabelle 10 gezeigt.
Unter den Versuchsverfahren für jede Eigenschaft, waren der Zugversuch und der Versuch zur Punktschweißbarkeit etwa die selben wie die in Beispiel 1, der Biegeeigenschafts-Versuch unterschied sich in den Versuchsbedingungen, und der Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy ist unten beschrieben, da er bei Beispiel 1 nicht ausgeführt wurde.
1. Biegeeigenschafts-Versuch
Eine Biegeprobe vom JIS No. 3-Typ wurde hergestellt und eine V-Form Biegeuntersuchung bei rechtem Winkel (Kante R: 1,5 mm) wurde unter Verwendung der Probe durchgeführt. Eine Versuchsprobe, bei welcher keine Risse auftraten, wurde als "GUT" bewertet und eine Versuchsprobe, in welcher Risse auftraten, wurde als "NICHT GUT" bewertet. Die Biegung R zum Zeitpunkt der Durchführung der Biegung war kleiner und stärker als in Beispiel 1.
2. Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy
Eine Probe vom JIS No. 3-Typ (2 mm in der Breite) wurde hergestellt und dem Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy unterzogen, um den Kerbschlagbiegewert nach Charpy zu erhalten.
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle 9 und Tabelle 10 ersichtlich ist, waren die Vergleichsproben K₁ und K₂ hoch bei der mechanischen Festigkeit und niedrig beim Auftreten der Anzahl von "NICHT GUT" beim Punktschweißen, aber sie waren niedrig bei der Dehnbarkeit und hatten eine unzureichende Biegeeigenschaft. Obwohl die Proben L₁, L₂, M₁ und M₂ gut bei der Biegeeigenschaft und hoch bei der Dehnbarkeit waren, können sie ferner wegen ihrer geringen mechanischen Festigkeit praktisch nicht verwendet werden, und die Anzahl des Auftretens von "NICHT GUT" beim Punktschweißen, war bei den Proben L₁ beziehungsweise L₂ groß.
Auf der anderen Seite waren die Proben G₁, H₁, I₁ und J₁ gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragend bei der mechanischen Festigkeit und Dehnbarkeit und gut bei der Biegeeigenschaft. Weiter war der minimale elektrische Strom, der für das Punktschweißen benötigt wurde, niedrig, die Anzahl des Auftretens von "NICHT GUT" beim Punktschweißen war niedrig und die Schweißbarkeit war auch hervorragend. Insbesondere die Proben G₁, H₁, I₁ und J₂, bei denen die Reduktion 98% oder darüber war, waren hoch beim Kerbschlagbiegewert nach Charpy und zeigten hervorragende Zähigkeit.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Aluminiumblechmaterial für Automobile der vorliegenden Erfindung benötigt keine hohe Menge an elektrischem Strom beim Punktschweißen; es hat eine hohe mechanische Festigkeit und Biegeeigenschaft, und es hat einen hervorragenden Effekt, dass Risse sogar beim Biegeverfahren unter starken Bedingungen nicht auftreten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein industriell hervorragender Effekt erzielt werden, dass die Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile mit hervorragenden Eigenschaften mit niedrigen Kosten ausgeführt werden kann, durch die Verwendung und Wiederverwertung von wiederverwertetem Schrott, wie Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen, Schrott von Aluminiumdosen, oder Schrott von Aluminiumfensterrahmen.

Claims

Aluminiumblechmaterial für Automobile, welches 3,5 bis 5 Gew.-% Si, 0,3 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,4 bis 1,5 Gew.-% Fe und 0,6 bis 1 Gew.-% Mn umfasst und ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V, umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, wobei das Aluminiumblechmaterial durch das Verfahren erhalten wird, welches das Kühlen der Aluminiumlegierung mit 3°C/s oder darüber nach abschliessendem Tempern umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das Aluminiumblechmaterial für Automobile nach Anspruch 1 ist, wobei mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe aus Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen, enthaltend 2,5 Gew.-% oder mehr Si, Schrott von Aluminiumdosen, enthaltend 1 Gew.-% oder mehr Mg, oder Schrott von Aluminiumfensterrahmen, enthaltend 0,2 Gew.-% oder mehr Mg, als mindestens ein Bestandteil des Aluminiumlegierungsgussblocks verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile nach Anspruch 2, wobei der recycelte Schrott bis zu maximal 100% als Rohmaterial für den Aluminiumlegierungsgussblocks verwendet werden kann.
Aluminiumblechmaterial für Automobile, welches eine Aluminiumlegierungszusammensetzung hat, die zwischen mehr als 2,6 Gew.-% und 5 Gew.-% Si, 0,2 bis 0,8 Gew.-% Mg, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Zn, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Cu, 0,2 bis 1,5 Gew.-% Fe und zwischen 0,05 und weniger als 0,6 Gew.-% Mn umfasst und welche ein oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe aus 0,01 bis 0,2 Gew.-% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Ti, 0,01 bis 0,2 Gew.-% Zr und 0,01 bis 0,2 Gew.-% V umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Aluminiumblechmaterial für Automobile nach Anspruch 4, wobei das Aluminiumblechmaterial durch das Verfahren erhalten wird, welches das Kühlen der Aluminiumlegierung mit 3°C/s oder darüber nach abschliessendem Tempern umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das Aluminiumblechmaterial für Automobile nach Anspruch 4 ist, wobei Schrott von Aluminiumteilen von Automobilen für mindestens einen Teil der Rohmaterialien eines Gussblocks für die Aluminiumlegierung bei der Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumblechmaterials für Automobile, welches das Aluminiumblechmaterial für Automobile nach Anspruch 1 oder 4 ist, wobei die Reduktion von einem Gussblock zu einem Endprodukt 98% oder mehr bei der Herstellung des Aluminiumblechmaterials für Automobile ist.