Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes oder -blechs aus einer Aluminiumlegierung sowie ein Aluminiumlegierungsband oder -blech und dessen Verwendung.

In aktuellen Leichtbaukonzepten von Automobilen spielen gewalzte

Aluminiumlegierungsbleche eine zunehmende Rolle, da sie im Vergleich zu

gleichwertigen Lösungen aus Stahl ein geringeres Gewicht aufweisen können. In hochbeanspruchten Fahrzeugkomponenten spielt die Festigkeit, also beispielsweise die Streckgrenze R _p0 ,2 und die Zugfestigkeit R _m eine übergeordnete Rolle, da hierdurch die Dicke des jeweiligen Aluminiumblechs für die Fahrzeugkomponente bestimmt wird und damit auch das Gewicht der Fahrzeugkomponente. Fahrzeugkomponenten, zum Beispiel Teile des sogenannten„Body-in-White" (BIW-Komponenten) benötigen häufig komplex geformte Geometrien, sodass auch ein gutes Umformverhalten zur

Bereitstellung der komplexen Geometrien eine weitere, sehr wichtige Vorgabe für den Einsatz von Aluminiumlegierungsblechen als Fahrzeugkomponente darstellt. Zwar ist das Korrosionsverhalten von Aluminiumlegierungsblechen im Allgemeinen schon sehr gut, allerdings muss sowohl bei den aushärtbaren Aluminiumlegierungen der Klasse AA6XXX als auch bei den nicht aushärtbaren Legierungen der Klasse AA5XXX die interkristalline Korrosion berücksichtigt werden, da diese zum Versagen von Bauteilen führen kann.

Bisher wurden die hochbeanspruchten Fahrzeugkomponenten bevorzugt aus

Aluminiumblechen bestehend aus einer aushärtbaren Al-Mg-Si-Legierung der Klasse AA6XXX hergestellt. Aluminiumlegierungsbleche dieser Klasse werden im lösungsgeglühtem Zustand T4 umgeformt und anschließend einer Warmauslagerung zur Erzielung einer höheren Endfestigkeit im Zustand T6 unterzogen. Dieser

komplizierte Fertigungsweg führt zu höheren Produktionskosten, insbesondere auch aufgrund des logistischen Aufwands zur Verarbeitung der Bleche im Zustand T4 und der Warmauslagerung der Bleche zur Erreichung des Zustands T6. Bisher wurden Bauteile aus nicht-aushärtbaren Aluminiumlegierungen vom Typ AA5XXX durch Umformen von weichgeglühten Aluminiumlegierungsblechen hergestellt. Nachteilig dabei ist jedoch, dass diese Bleche nur in den Bereichen hoher Umformgrade eine Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Streckgrenze R _p0 ,2 zeigen. Die nicht umgeformten Bereiche verbleiben dagegen im weichen Zustand. Hieraus folgt, dass das Leichtbaupotenzial bei Fahrzeugkomponenten bestehend aus wirtschaftlich günstig herstellbaren, nicht-aushärtbaren Aluminiumlegierungen bisher nicht voll genutzt werden konnte, da aufgrund der weichen Bereiche der Formteile die Blechdicken der Fahrzeugkomponenten entsprechend gewählt werden müssen.

AlMg-Legierungen vom Typ AA 5xxx mit Mg-Gehalten von mehr als 3 Gew.-%, insbesondere mehr als 4 Gew.-% neigen zunehmend zur interkristallinen Korrosion, wenn sie beispielsweise erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind. Bei Temperaturen von 70 - 200°C scheiden sich ß-AlsMg3 Phasen entlang der Korngrenzen aus, welche als ß-Partikel bezeichnet werden und in Anwesenheit eines korrosiven Mediums selektiv aufgelöst werden können. Dies trifft auch auf die Bauteile eines Kraftfahrzeugs, insbesondere die Bauteile des sogenannten„Body-in-White" des Kraftfahrzeugs zu, welche üblicherweise einer kathodischen Tauch-Lackierung (KTL) unterzogen und anschließend in einem Einbrennvorgang getrocknet werden. Bereits durch diesen Einbrennvorgang bei üblichen Aluminiumlegierungsbändern kann eine Sensibilisierung bezüglich interkristalliner Korrosion hervorgerufen werden. Darüber hinaus muss für den Einsatz im Automobilbereich die Umformung bei der Herstellung eines Bauteils sowie die anschließende Betriebsbelastung des Bauteils berücksichtigt werden. Die Anfälligkeit gegen interkristalline Korrosion wird üblicherweise in einem

Standardtest gemäß ASTM G67 geprüft, bei welchem die Proben einer Salpetersäure ausgesetzt werden und der Massenverlust des Aluminiumblechs gemessen wird. In der vorliegenden Anmeldung wird bei den Standardtests gemäß ASTM G67 durch eine vorherige Sensibilisierungsglühung bei Temperaturen von 130°C für 17h eine entsprechende Wärmebelastung der Bauteile im Anwendungsfall simuliert. Gemäß ASTM G67 beträgt der Massenverlust bei Werkstoffen, welche nicht resistent gegen interkristalline Korrosion sind, mehr als 15 mg/cm ² . Die Herstellung eines in Bezug auf interkristalline Korrosion beständiges,

weichgeglühtes Aluminiumlegierungsblech für eine Fahrzeugkomponente offenbart die auf die Anmelderin zurückgehende internationale Patentanmeldung

WO 2014/029853 AI. Die hier offenbarten Aluminiumlegierungsbleche weisen zwar eine gute Zugfestigkeit R _m sowie hervorragende Werte für die Gleichmaßdehnung A _g bei guter Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion auf. Allerdings sind die Werte für die Streckgrenze R _p0 ,2, welche ein Maß für den Widerstand des Blechs gegen plastische Verformung darstellt, zu gering, um eine deutliche Reduzierung der

Blechdicken und damit eine weitere Gewichtseinsparung bei der Herstellung von Fahrzeugkomponenten zu erzielen. Als Fahrzeugkomponenten im Sinne der

vorliegenden Patentanmeldung werden umgeformte Bleche der inneren Struktur eines Kraftfahrzeugs, auch als Bauteile des„Body-in-White" (BIW) bezeichnet, verstanden, sowie Fahrwerkskomponenten und Teile der Fahrzeugkarosserie.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 008 282 AI ist die Herstellung eines Blechbauteils für hochbeanspruchte Fahrzeugkomponenten aus nicht-aushärtbaren Aluminiumlegierungen bekannt. Es wird vorgeschlagen, kaltverfestigte und

rückgeglühte Aluminiumlegierungsbleche in einem Warmumformprozess bei

Temperaturen von bis zu 250 °C umzuformen. Hinweise auf spezifische

Aluminiumlegierungszusammensetzungen oder Herstellverfahren für

Aluminiumlegierungsbleche sind aus der genannten deutschen Offenlegungsschrift nicht bekannt. Zudem werden Angaben über spezifische mechanische Eigenschaften eines kaltverfestigten und rückgeglühten Aluminiumlegierungsbandes in der genannten deutschen Offenlegungsschrift nicht offenbart. Hiervon ausgehend ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs aus einer nicht- aushärtbaren Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, aus welchem Formteile für Fahrzeugkomponenten, insbesondere von BIW-Komponenten einfach herstellbar sind und weitere Gewichtseinsparungen erzielt werden können. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Aluminiumlegierungsband oder - blech aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung vorzuschlagen, das neben einem hohen Gewichtseinsparpotenzial im Kraftfahrzeug kostengünstig herstellbar ist.

Schließlich sollen auch vorteilhafte Verwendungen des Aluminiumlegierungsbandes vorgeschlagen werden.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes oder -blechs aus einer

Aluminiumlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-%:

3,6 % < Mg < 6 %,

Si < 0,4 %,

Fe < 0,5 %,

Cu < 0,15,

0,1 % < Mn < 0,4 %,

Cr < 0,05 %,

Zn <0,20 %,

Ti < 0,20 %,

Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, einzeln max.0,05 %, in Summe max. 0,15%,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Gießen eines Walzbarrens bestehend aus der genannten Aluminiumlegierung, - Homogenisieren des Walzbarrens bei 480 °C bis 550 °C für mindestens 0,5 h,

- Warmwalzen des Walzbarrens bei einer Temperatur von 280 °C bis 500 °C zu einem Warmband,

- Kaltwalzen des Aluminiumlegierungsbandes nach dem Warmwalzen mit einem Abwalzgrad von 10 % bis 45 % unmittelbar vor einer letzten Zwischenglühung,

- Durchführen mindestens einer letzten Zwischenglühung des kaltgewalzten

Aluminiumlegierungsbandes bei 300 °C bis 500 °C, derart dass das kaltgewalzte Aluminiumlegierungsband ein rekristallisiertes Gefüge nach der Zwischenglühung aufweist,

- Kaltwalzen des zwischengeglühten Aluminiumlegierungsbands mit einem Abwalzgrad von 30 % bis 60% an Enddicke und

- Rückglühen des Aluminiumlegierungsbandes im Coil an Enddicke, wobei die

Metalltemperatur 190 - 250 °C für mindestens 0,5 h beträgt. Bei der weiteren Verarbeitung können dann aus dem Aluminiumlegierungsband Bleche abgetafelt werden. Der Magnesiumgehalt der erfindungsgemäß zu verwendenden Aluminiumlegierung von 3,6 Gew.-% bis 6 Gew.-%, vorzugsweise von 4,2 Gew.-% bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt von 4,2 Gew.-% bis 5,2 Gew.-% trägt dazu bei, dass die Aluminiumlegierung bei guten Umformeigenschaften gleichzeitig hohe

Festigkeitswerte, insbesondere Streckgrenzwerte R _p0 ,2 und Zugfestigkeitswerte R _m erreicht. Unerwünschte Aushärtungs- und Ausscheidungseffekte von Si werden durch eine Begrenzung des Si-Gehaltes auf maximal 0,4 Gew.-% reduziert. Um die

Eigenschaften der Aluminiumlegierung nicht negativ zu beeinflussen, sollte der Fe- Gehalt auf maximal 0,5 Gew.-% beschränkt werden. Dies gilt auch für den Kupfer- Gehalt, welcher auf maximal 0,15 Gew.-% beschränkt werden soll. Mangan führt zu einer Festigkeitssteigerung und auch zu einer Verbesserung der Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Allerdings muss der Mangangehalt beschränkt werden, da ansonsten die Umformungseigenschaften der rückgeglühten

Aluminiumlegierungsbänder negativ beeinflusst werden. Darüber hinaus führen zu hohe Mn-Gehalte bei der letzten Zwischenglühung zu mittleren Korndurchmesser von weniger als 20 μη . Aus diesem Grunde soll der Mn-Gehalt 0,1 Gew.-% bis 0,4 Gew.-% betragen. Chrom führt selbst in kleinsten Mengen bereits dazu, dass die

Umformeigenschaften, beispielsweise die Gleichmaßdehnung A _g oder auch die

Brucheinschnürung Z sinken, sodass die Umformeigenschaften verschlechtert werden. Weiterhin führt Cr ebenfalls zu kleinen Korngrößen nach der Zwischenglühung.

Insofern ist der Chrom-Gehalt auf werte von weniger als 0,05 Gew.-%, bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-% zu beschränken. Gleiches gilt prinzipiell auch für Zr, das hier, da es in der Regel zulegiert werden muss, nicht im Einzelnen aufgeführt ist. Zink könnte sich negativ auf die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumlegierungsbandes auswirken und ist daher auf maximal 0,2 Gew.-% zu beschränken. Titan wird üblicherweise beim Stranggießen der Aluminiumlegierung als Kornfeinungsmittel zum Beispiel in Form von Ti-Borid-Draht oder -Stangen hinzugegeben. Allerdings wirken sich zu hohe Ti-Gehalte wiederum negativ auf die Umformeigenschaften, sodass eine Beschränkung des Ti-Gehalts auf maximal 0,20 Gew.-% gewünscht ist.

Durch das Gießen und Homogenisierung des Walzbarrens bei 480 °C bis 550 °C für mindestens 0,5 Stunden kann ein Walzbarren für das Warmwalzen zur Verfügung gestellt werden, welcher eine sehr homogene Verteilung der Legierungsbestandteile aufweist. Am Ende des Warmwalzens wird ein homogenes rekristallisiertes Warmband durch Warmwalzen in einem Temperaturbereich von 280 °C bis 500 °C bereitgestellt. Vor der letzten Zwischenglühung beträgt der Abwalzgrad beim Kaltwalzen des

Aluminiumlegierungsbandes erfindungsgemäß nur 10 % bis 45 %, da der Abwalzgrad vor der letzten Zwischenglühung die Entstehung des Korngefüges beim

Rekristallisieren während der Zwischenglühung entscheidend beeinflusst. Ist der Abwalzgrad zu groß, wird bei der Rekristallisierung während der letzten

Zwischenglühung bei einer Temperatur von 300 °C bis 500 °C ein relativ feines Gefüge mit mittleren Korndurchmessern, d.h. einer mittleren Korngröße von weniger als 20 μιτι erzeugt. Die verringerten Korndurchmesser wirken sich aber negativ auf das Korrosionsverhalten des Aluminiumlegierungsbandes aus. Bei geringen Abwalzgraden von 10% bis 45% beim Kaltwalzen vor der Zwischenglühung werden bei der letzten Zwischenglühung bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung mittlere

Korndurchmesser von mehr als 20 μηι erzeugt, welche die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumlegierungsbandes positiv beeinflussen. Die Zwischenglühung als solche ermöglicht die Bereitstellung eines rekristallisierten Gefüges für den letzten

Kaltwalzschritt, welcher mit einem Abwalzgrad von 30 % bis 60 % an Enddicke durchgeführt wird. Der Schlussabwalzgrad ermöglicht es, im Gegensatz zu

weichgeglühten Varianten, die Streckgrenze des herzustellenden

Aluminiumlegierungsbandes durch Kaltverfestigung auf die gewünschte Anwendung, beispielsweise auf eine Streckgrenze von mehr als 190 MPa nach der sich

anschließenden Schlussglühung durchgehend zu erhöhen. Das abschließende

Rückglühen des Aluminiumlegierungsbandes im Coil bei Metalltemperaturen von 190 °C bis 250 °C für mindestens 0,5 Stunden führt dazu, dass die Umformeigenschaften, insbesondere die Gleichmaßdehnung A _g sowie die Brucheinschnürung Z durch den Erholungsprozess im Gefüge des Aluminiumlegierungsband verbessert werden. Die gegenüber dem weichen Zustand höhere Streckgrenze R _p0 ,2 bleibt aber zumindest weitgehend erhalten. Mit dem Herstellverfahren kann damit ein

Aluminiumlegierungsband bereitgestellt werden, das einerseits gut, beispielsweise zu einer Fahrzeugkomponente umgeformt werden kann und andererseits auch in den nicht umgeformten Bereichen hohe Streckgrenzen bereitstellt. Das hergestellte Aluminiumlegierungsband ist gleichzeitig auch beständig gegen interkristalline

Korrosion und aufgrund des einfachen Fertigungsweges kostengünstiger als bisher verwendete AA6XXX-Legierungsbänder.

Wird gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Kaltwalzen vor der letzten Zwischenglühung der Abwalzgrad auf 20 % bis 30 % beschränkt, werden nach dem letzten Zwischenglühen größere Korndurchmesser im Aluminiumlegierungsband bereitgestellt und damit die Beständigkeit gegen

interkristalline Korrosion im rückgeglühten Aluminiumlegierungsband verbessert. Beträgt der Abwalzgrad gemäß einer nächsten Ausgestaltung des Verfahrens beim Kaltwalzen an Enddicke nach der letzten Zwischenglühung 40 % bis 60 %, kann die Streckgrenze R _p0 ,2 auf werte oberhalb von 200 MPa eingestellt werden, ohne dass die Umformeigenschaften, beispielsweise die Gleichmaßdehnung A _g bzw. die

Brucheinschnürung Z negativ beeinflusst werden.

Wie bereits zuvor ausgeführt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die

Bereitstellung von Aluminiumlegierungsbändern und -blechen für die Umformung zu Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Body-in-White-(BIW-) Komponenten. Wird das Aluminiumlegierungsband gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens auf eine Dicke von 0,5 mm bis 5,0 mm, bevorzugt auf 1,0 mm bis 3,0 mm Enddicke kaltgewalzt, können Formteile aus einer nicht-aushärtbaren Aluminiumlegierung für Fahrzeugkomponenten hergestellt werden, welche kostengünstig

Gewichtseinsparpotenziale im Kraftfahrzeugbau realisieren können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens beträgt die Temperatur bei der Rückglühung des Aluminiumlegierungsbandes 220 °C bis 240 °C. Durch die Wahl der höheren Temperatur beim Rückglühen wird durch Erholungsvorgänge das

Umformvermögen des Aluminiumlegierungsbandes bei einer Erhöhung der

Gleichmaßdehnung A _g und der Brucheinschnürung Z prozesssicher bereitgestellt. Außerdem führen die hohe Rückglühtemperaturen von 220 °C bis 240 °C zu einer verbesserten Langzeitstabilität von aus dem erfindungsgemäßen

Aluminiumlegierungsband hergestellten Bauteilen bei einer etwaigen thermischen Belastung im Betrieb.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgeführte Aufgabe durch ein kaltgewalztes und rückgeglühtes Aluminiumlegierungsband oder - blech gelöst, welches vorzugsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, bestehend aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden

Legierungsbestandteilen: 3,6 % < Mg < 6 %,

Si < 0,4 %,

Fe < 0,5 %,

Cu < 0,15,

0,1 % < Mn < 0,4 %,

Cr < 0,05 %,

Zn <0,20 %,

Ti < 0,20 %,

Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, einzeln max.0,05 %, in Summe max. 0,15%,

wobei das Aluminiumlegierungsband

eine Streckgrenze R _p o,2 von mehr als 190 MPa,

eine Gleichmaßdehnung A _g von mindestens 14 %,

eine Brucheinschnürung Z von mehr als 50% und

im Korrosionstest gemäß ASTM G67 nach einer vorherigen Sensibilisierungsglühung für 17h bei 130°C einen Massenverlust von weniger als 15 mg/cm ² aufweist.

Es hat sich herausgestellt, dass die Bereitstellung eines Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs mit der oben genannten Aluminiumlegierungszusammensetzung mit einer Streckgrenze von mehr als 190 MPa, mit einer Gleichmaßdehnung A _g von mindestens 14 % sowie einer Brucheinschnürung Z von mehr als 50 % bei gleichzeitiger

Beständigkeit im Korrosionstest gemäß ASTM G67 mit einem Massenverlust von weniger als 15 mg/cm ² nach einer vorherigen Sensibilisierungsglühung für 17h bei 130°C für nicht-aushärtbare Aluminiumlegierungsbänder weitere

Anwendungsmöglichkeiten eröffnen, die bisher Aluminiumlegierungsbändern aus aushärtbaren Werkstoffen, insbesondere aus Aluminiumlegierungen vom Typ AA6xxx vorbehalten waren. Es wird erwartet, dass bei der gegebenen

Aluminiumlegierungszusammensetzung Streckgrenzen Rp0,2 von mehr als 190 MPa bis 300 MPa bei einer Gleichmaßdehnung von 14 % bis 18 % und einer

Brucheinschnürung Z von mehr als 50% bis 70 % bei vorgegebener Korrosionsbeständigkeit erzielt werden. Die später dargelegten Ausführungsbeispiele zeigen erfindungsgemäße Aluminiumlegierungsbänder bzw. -bleche mit Streckgrenzen Po,2 von mehr als 190 MPa und bis zu 270 MPa bei Beibehaltung eines guten

Umformverhaltens aufgrund einer Gleichmaßdehnung von A _g bis zu 16,6 % und einer Brucheinschnürung Z von bis zu 62 % bei vorhandener Beständigkeit gegen

interkristalline Korrosion. Erwartungsgemäß verhalten sich dabei die

Streckgrenzwerte entgegengesetzt zu den erzielten Werten der Gleichmaßdehnung A _g und der Brucheinschnürung Z. Diese spezifischen Aluminiumlegierungsbänder eröffnen damit weitere Anwendungsmöglichkeiten und insbesondere die Möglichkeit kostengünstig herstellbarer Aluminiumlegierungsbänder und -bleche zur Herstellung von Fahrzeugkomponenten, insbesondere BIW-Komponenten bereitzustellen.

Beträgt gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Aluminiumlegierungsband der Mg-Gehalt des Aluminiumlegierungsbands oder -blechs 4,2 Gew.-% bis 6 Gew.-%, vorzugsweise 4,2 Gew.-% bis 5,2 Gew.-%, kann ein

Aluminiumlegierungsband oder -blech mit maximalen Streckgrenzen nach dem letzten Kaltwalzen bereitgestellt werden.

Wird der Mangangehalt gemäß einer weiteren Ausgestaltung des

Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs auf 0,1 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% beschränkt, so können trotz des positiven Einflusses von Mangan auf die Festigkeit und

Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs gleichzeitig gute Umformeigenschaften, d.h. hohe Werte für Gleichmaßdehnung A _g und die

Brucheinschnürung Z mit hoher Prozesssicherheit erreicht werden. Darüber hinaus können bei diesen Mn-Gehalten bei der letzten Zwischenglühung mittlere

Korndurchmesser von mehr als 20 μη prozesssicher eingestellt werden, welche die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs positiv beeinflussen. Wie ebenfalls zuvor ausgeführt, beeinflusst der Chrom-Gehalt die Eigenschaften der Aluminiumlegierung selbst in sehr geringen Konzentrationen negativ in Bezug auf das Umformverhalten und begrenzt die Korngröße nach der letzten Zwischenglühung, sodass gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Aluminiumlegierungsbandes oder - blechs der Chrom-Gehalt auf weniger als 0,01 Gew.-% beschränkt wird. Dies gilt analog auch für Zirkon sowie Scandium, welche, wenn überhaupt, aber nur in Spuren in der Aluminiumlegierung vorhanden sind.

Weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Aluminiumlegierungsband oder -blechs eine oder mehrere der folgenden Beschränkungen der Anteile der

Legierungsbestandteile auf:

Si < 0,2 Gew.-%,

Fe< 0,35 Gew.-% oder

Zn < 0,01 Gew.-%,

können negative Einflüsse der genannten Legierungsbestandteile auf die Eigenschaften des Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs ausgeschlossen werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs weist das Aluminiumlegierungsband eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften auf:

- eine Streckgrenze R _p0 ,2 von mehr als 200 MPa,

- eine Gleichmaßdehnung A _g von mindestens 15 %,

- eine Brucheinschnürung Z von mindestens 55 % oder

- im Korrosionstest gemäß ASTM G67 nach einer vorherigen Sensibilisierungsglühung für 17h bei 130 °C einen Massenverlust von weniger als 10 mg/cm ²

auf. Das Aluminiumlegierungsband kann durch die Einstellung der spezifischen Eigenschaften Streckgrenze, Gleichmaßdehnung, Brucheinschnürung und Verhalten im Korrosionstest zusätzlich auf die unterschiedlichen Anwendungsbereiche angepasst hergestellt werden. Beispielsweise kann eine höhere Streckgrenze von mehr als 200 MPa eine Reduzierung der Enddicken des Aluminiumlegierungsbandes und damit eine weitere Verringerung des Gewichts des daraus hergestellten Formteils, beispielsweise einer Fahrzeugkomponente ermöglichen. Die Erhöhung der Gleichmaßdehnung auf mindestens 15 % bzw. die Erhöhung der Brucheinschnürung Z auf mindestens 55 % führt dazu, dass das erfindungsgemäße Aluminiumlegierungsband oder -blech in komplexeren Umformverfahren eingesetzt werden kann und beispielsweise komplex gestaltete Formteile mit wenigen Umformschritten hergestellt werden können. Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegen interkristalline Korrosion im

Korrosionstest gemäß ASTM G67 führt wiederum zu einer erhöhten Sicherheit gegen Versagen wegen interkristalliner Korrosion eines aus dem Aluminiumlegierungsband hergestellten Formteils.

Weist das Aluminiumlegierungsband oder -blech gemäß einer weiteren Ausgestaltung eine Dicke von 0,5 bis 5,0 mm, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 mm auf, können Formteile aus dem Aluminiumlegierungsband hergestellt werden, welche ähnliche Eigenschaften wie Formteile aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen vom Typ AA6XXX aufweisen.

Insbesondere in den Dickenbereichen 1,0 mm bis 3,0 mm ermöglicht das

Aluminiumlegierungsband oder -blech gemäß der vorliegenden Ausgestaltung ein deutlich vergrößertes Anwendungsgebiet aufgrund der stark verbesserten

Streckgrenzen im Vergleich zu den bisher verwendeten, weichgeglühten Varianten.

Schließlich wird die oben aufgeführte Aufgabe auch durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs zur Herstellung von Strukturteilen oder Fahrzeugkomponenten, insbesondere BIW-Komponenten eines Kraftfahrzeugs gelöst, da die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungsbänder die Herstellung von Formteilen für die entsprechende Verwendung ermöglichen, welche sehr hohe Umformgrade durchlaufen können, gleichzeitig aber hohe Streckgrenzen zur Reduzierung der Materialstärke des Aluminiumlegierungsbandes oder -blechs zur Verfügung stellen und dennoch ein sehr gutes Korrosionsverhalten im Korrosionstest gemäß ASTM G67 aufweisen. Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die Verfahrensschritte eines einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumlegierungsbandes und

Fig. 2a) und b) in einer schematischen, perspektivischen Darstellung die

Ausführungsbeispiele einer vorteilhaften Verwendung des

Aluminiumlegierungsbandes.

Figur 1 zeigt zunächst in einer schematischen Darstellung die Verfahrensschritte eines

Ausführungsbeispiels zur Herstellung eines Aluminiumbandes auf einer

Aluminiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird in Schritt 1 ein

Walzbarren bestehend aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden

Legierungsgehalten gegossen:

3,6 Gew.-% < Mg < 6 Gew.-%,

Si < 0,4 Gew.-%,

Fe < 0,5 Gew.-%,

Cu < 0,15 Gew.-%,

0,1 Gew.-% < Mn < 0,4 Gew.-%,

Cr < 0,05 Gew.-%,

Zn <0,20 Gew.-%

Ti < 0,20 Gew.-%,

Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, einzeln max.0,05 Gew.-%, in Summe max. 0,15 Gew.-%.

Bei einer Temperatur von 480 °C bis 550 °C wird der Walzbarren für eine Dauer von mindestens 0,5 h gemäß Schritt 2 homogenisiert. Anschließend erfolgt das Warmwalzen des Walzbarrens in Schritt 3 bei einer Temperatur von 280 °C bis 500 °C zu einem Warmband. Vor einer letzten Zwischenglühung gemäß Schritt 5 erfolgt ein Kaltwalzen des Aluminiumlegierungsbandes mit einem Abwalzgrad von 10 % bis 45 % gemäß Schritt 4. Die Begrenzung des Abwalzgrads auf 10 % bis 45 % bewirkt, dass bei der anschließenden Zwischenglühung gemäß Schritt 5 durch Rekristallisieren eine mittlere Korngröße von mehr als 20 μη erreicht werden kann. Die Durchführung der letzten Zwischenglühung des kaltgewalzten Aluminiumlegierungsbandes bei 300 °C bis 500 °C stellt für den abschließenden Kaltwalzschritt 6 ein rekristallisiertes Gefüge mit Korngrößen von mehr als 20 μπι zur Verfügung. Die Schritte 4 und 5 können ggf.

wiederholt werden, um bei Bedarf dünnere Blechdicken an Enddicke zu erzielen. Durch das Kaltwalzen gemäß Schritt 6 wird bei einem Abwalzgrad von 30 % bis 60 % an Enddicke in das rekristallisierte Gefüge Kaltverfestigung eingebracht, welche zu einer Steigerung der Streckgrenze R _p0 , ₂ führt. Durch eine Rückglühung gemäß Schritt 7 wird das kaltgewalzt Gefüge einer Erholung unterzogen, sodass insbesondere die

Gleichmaßdehnung A _g und die Brucheinschnürung Z wieder höhere Werte annehmen und ein gutes Umformverhalten eingestellt wird. Die beim letzten Kaltwalzen erzielte Steigerung der Streckgrenze R o,2 bleibt aufgrund der Temperaturwahl nach der Rückglühung zumindest teilweise erhalten, sodass ein Aluminiumlegierungsband mit einer Streckgrenze von mehr als 190 MPa zur Verfügung gestellt werden kann. Bei Dehnungswerten für die Gleichmaßdehnung A _g von mehr als 14 % und Werten für die Brucheinschnürung Z von mehr als 50 % kann das hergestellte

Aluminiumlegierungsband und daraus hergestellte Bleche auch komplexen

Umformverfahren unterzogen werden. In dem in Figur 1 dargestellten zusätzlichen Schritt 8 werden aus dem

Aluminiumlegierungsband Bleche zugeschnitten, die anschließend in Umformverfahren zu Formteilen, beispielsweise zu Fahrzeugkomponenten des„Body-in-White" eines Kraftfahrzeugs, sogenannten BIW- Komponenten, umgeformt werden. BIW- Komponenten weisen häufig komplexe Geometrien auf und erfordern daher ein hohes Umformvermögen der Bänder bzw. Bleche, aus denen diese hergestellt werden. Um signifikante Gewichtsreduzierungen zu erzielen, benötigen BIW-Komponenten aus einer Aluminiumlegierung auch entsprechend geringe Blechdicken, was hohe

Festigkeiten und Streckgrenzen der verwendeten Aluminiumlegierungsbänder bzw. -bleche voraussetzt. Die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungsbänder und die aus daraus hergestellten Bleche erfüllen diese Voraussetzung ebenso wie die notwendige Korrosionsbeständigkeit, wie Versuche zeigen. Werden Fahrzeugkomponenten, insbesondere BIW-Komponenten daher aus einem erfindungsgemäßen

Aluminiumlegierungsband hergestellt, können diese kostengünstiger als bisherige Komponenten aus AA6XXX- Werkstoffen zur Verfügung gestellt werden.

Figur 2a) und 2b) zeigen schematisch Einsatzbereiche des erfindungsgemäß

hergestellten Aluminiumlegierungsbandes in Form verschiedenster Bleche einer Fahrzeugstruktur gemäß Figur 2a) oder beispielsweise eines schematisch dargestellten Innenteil einer Fahrzeugtür gemäß Figur 2b). Aufgrund des guten

Korrosionsverhaltens der Aluminiumlegierungsbänder gemäß der vorliegenden Erfindung eröffnen sich weitere Anwendungsmöglichkeiten für die

erfindungsgemäßen, nicht-aushärtbaren, also naturharten Aluminiumlegierungsbänder und -bleche im Kraftfahrzeug. Aus verschiedenen Aiuminiumlegierungszusammensetzungen wurden Walzbarren gegossen, einem Homogenisieren bei 480 °C bis 550 °C für mindestens 0,5 h

unterzogen, bei 280 °C bis 500 °C zu Warmbändern warmgewalzt und anschließend variierenden Bedingungen beim Kaltwalzen vor und nach einem letzten

Zwischenglühen unterzogen. Tabelle 1 zeigt insgesamt sieben verschiedene

Legierungszusammensetzungen. In den zwölf Versuchen wurden neben den sieben verschiedenen Legierungen unterschiedliche Parameter für das Kaltwalzen vor und nach der letzten Zwischenglühung verwendet. Bis zur Fertigstellung der Warmbänder unterschieden sich die hergestellten Versuchsbänder, abgesehen von unterschiedlichen Warmbanddicken und unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, nicht. Tabelle 1

In Tabelle 1 sind andere Verunreinigungen, welche in den Ausführungsbeispielen weniger als 0,01 Gew.-% betrugen, nicht angegeben. Der Restgehalt bestand aus Aluminium.

Ferner sind in Tabelle 1 die Legierungsbestandteile, welche außerhalb des

erfindungsgemäß vorgesehenen Bereichs liegen, unterstrichen angegeben. Die Versuche 1, 2 und 9 umfassten Aluminiumlegierungen deren Mg- , Mn- oder Cr-Gehalt außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen. Im Vergleichsbeispiel Nr. 1 ist der Mg-Gehalt zu klein und die Gehalte an Mn und Cr zu groß. Zu hohe Werte für Cr und leicht erhöhte Werte für Mn umfasst auch Vergleichsbeispiel Nr. 2. Vergleichsbeispiel Nr. 9 hat wiederum deutlich zu große Werte für Mn und Cr. Die aus verschiedenen Aluminiumlegierungen bereitgestellten Warmbänder wurden anschließend gemäß der Vorgaben in Tabelle 2 im Kaltwalzen vor der letzten

Zwischenglühung sowie nach der Zwischenglühung kaltgewalzt. Die

Rückglühtemperatur betrug bei allen Versuchen 240 °C. Das Rückglühen erfolgte im Coil, wobei die Metalltemperatur der Rückglühtemperatur für eine Dauer von mindestens 0,5 h gehalten wurde. In Tabelle 2 sind zudem noch die Enddicken a ₀ angegeben, die zwischen 0,7 mm und 1,7 mm etwa liegen. In Tabelle 2 sind die Abwalzgrade, welche außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs liegen, unterstrichen. Die Vergleichsbeispiel Nr. 1 und 6 weisen zu hohe Abwalzgrade vor dem Zwischenglühen auf, wohingegen Vergleichsbeispiel Nr. 3 einen zu geringen Schlussabwalzgrad nach der Zwischenglühung aufweist. Bei allen Versuchen wurde nach dem Zwischenglühen die mittlere Korngröße, also der mittlere Korndurchmesser vermessen. Hierzu wurden Proben von den Bändern entnommen und Längsschliffe gemäß der Barker-Methode anodisiert. Unter dem Mikroskop wurden die Proben gemäß ASTM E1382 vermessen und die mittlere Korngröße durch den mittleren Korndurchmesser bestimmt.

Nach der Herstellung der Bänder wurden Proben entnommen und mechanische Kennwerte wie die Streckgrenze R _p o,2, die Zugfestigkeit R _m , die Gleichmaßdehnung A _g , die Bruchdehnung Aeomm sowie die Brucheinschnürung Z gemäß EN 10002-1 bzw. ISO 6892 gemessen. Alle Werte sind in Tabelle 3 neben den ermittelten mittleren

Korngröße bzw. dem mittleren Korndurchmesser eingetragen. Zusätzlich zeigt Tabelle 3 auch die Werte des Massenverlustes in einem Korrosionstest gemäß ASTM G67 (NAMLT), bei welchem die Proben vorher einer simulierten Temperaturbelastung für 17h bei 130 °C unterzogen wurden. Tabelle 2

Wiederum sind die mechanischen Kennwerte, welche außerhalb der für das erfindungsgemäße Aluminiumlegierungsband beanspruchten Werte liegen, unterstrichen dargestellt.

Tabelle 3

Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigen deutlich den Einfluss der

Legierungszusammensetzung auf die Ergebnisse bezüglich der Umformbarkeit. Im Vergleichsbeispiel Nr. 1, welche einen deutlich erhöhten Mn-Gehalt aufweist, sinkt beispielsweise die Gleichmaßdehnung A _g auf 10,6 % ab. Auch der zu geringe Mg-Gehalt des Vergleichsbeispiels Nr. 1 wirkt großen Dehnungswerten entgegen. Das Vergleichsbeispiel Nr. 2 mit einem erhöhten Cr-Gehalt bei leicht überhöhtem Mn- Gehalt zeigt dagegen Brucheinschnürungswerte Z, die unterhalb von 50 % liegen, was auf ein verschlechtertes Umformverhalten zurückschließen lässt. Die

Brucheinschnürung Z stellt nämlich gerade die Eigenschaft des Werkstoffes dar, bei großen Umformungen über eine Querschnittsverringerung Material für die Umformung zur Verfügung zu stellen, ohne zu reißen. Aufgrund der höheren Mn-Gehalte bzw. Cr- Gehalte hat die mittlere Korngröße von 10 bzw. 15 μιη keinen negativen Einfluss auf die Korrosionseigenschaften dieser Proben. Vergleicht man das Vergleichsbeispiel Nr. 3 mit dem erfindungsgemäßen

Ausführungsbeispiel Nr. 4 wird deutlich, dass über die Einstellung des Abwalzgrades beim Schlusswalzen nach der Zwischenglühung die Streckgrenze R _p0 ,2 eingestellt werden kann. Die Ausführungsbeispiele Nr. 4, 5 und 8 zeigen, dass über

Schlussabwalzgrade nach der Zwischenglühung von 31 % bis 60 % die Streckgrenze R _p o,2 auf werte bis zu 211 MPa angehoben werden kann, ohne signifikante Einbußen im Bereich der für die Umformung wichtigen Kennwerte wie die Gleichmaßdehnung A _g oder Z nach sich zu ziehen.

Nimmt man das Vergleichsbeispiel Nr. 6 hinzu, welches eine identische

Aluminiumlegierung wie die Beispiele 3, 4, 5 und 8 aufweist, kann sehr deutlich der Einfluss der Einstellung der mittleren Korndurchmessers durch Begrenzung des Abwalzgrades beim Kaltwalzen vor der letzten Zwischenglühung erkannt werden. Bei einem Abwalzgrad von 61 % beim Kaltwalzen vor der letzten Zwischenglühung wird durch die Zwischenglühung ein relativ feines Korn mit einem mittleren Durchmesser bzw. einer mittleren Korngröße von 13 μη erzeugt, welches die

Korrosionseigenschaften negativ beeinflusst. Das Vergleichsbeispiel Nr. 6 wird als nicht beständig gegen interkristalline Korrosion eingestuft.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Streckgrenze R _p o,2 auf Werte bis zu 270 MPa durch Verwendung von Abwalzgraden beim Schlusskaltwalzen von 40 % bis 60 % gesteigert werden. Hier trägt insbesondere der höhere Mg-Gehalt von bis zu 5,2 Gew.-% im Ausführungsbeispiel Nr. 12 zur deutlichen Steigerung der Streckgrenze R _p o,2 bei. Ein Vergleich der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele Nr. 9, 10 und 11 zeigt, dass die Korrosionsbeständigkeit stark von der Wahl des Abwalzgrades vor dem letzten Zwischenglühen und damit von dem mittleren Korndurchmesser bzw. der mittleren Korngröße abhängt. Bei den Ausführungsbeispielen Nr. 10 und 11 ist der Mg-Gehalt gegenüber Ausführungsbeispiel Nr. 9 erhöht, was prinzipiell zu einer schlechteren Korrosionsbeständigkeit gegenüber interkristalline Korrosion führen könnte.

Überraschenderweise ist die Korrosionsbeständigkeit dieser Ausführungsbeispiele gegenüber dem mit kleinerem Korndurchmesser versehenen und einen geringeren Mg- Gehalt aufweisenden Ausführungsbeispiel Nr. 9 jedoch deutlich besser. Hier wird deutlich, dass der bevorzugte Verfahrensweg über die erfindungsgemäßen

Beschränkungen der Kaltwalzgrade vor dem letzten Zwischenglühen einen deutlichen Einfluss auf das Endprodukt des rückgeglühten Bandes hat.

Im Ergebnis zeigen die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele, dass ein

Aluminiumlegierungsband zur Verfügung gestellt werden kann, welches

Streckgrenzwerte, Dehnungswerte und eine Korrosionsbeständigkeit gegen

interkristalline Korrosion aufweist, das für den Einsatz in hochbeanspruchten

Fahrzeugkomponenten besonders gut geeignet ist und aufgrund der Verwendung nicht-aushärtbaren Aluminiumlegierung kostengünstig hergestellt werden kann.