專利名稱：用于氣溶膠罐的鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金，特別是用于制造氣溶膠罐的鋁合金。
技術(shù)現(xiàn)狀日本專利申請(qǐng)1-149939/89介紹了含0.05-0.8wt％Cu和0.05-0.8wt％Mn的鋁合金，這些合金適于采用對(duì)棒料沖擊擠壓的方法來制造氣溶膠罐，該罐具有改善的抗點(diǎn)狀腐蝕的能力。
根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)狀況，所述棒料通過先熱軋后冷軋的方法由帶材獲得。
然后，對(duì)沖擊擠壓而成的罐典型地進(jìn)行去脂，內(nèi)表面涂漆和/或外表面印刷，以及爐內(nèi)處理，以便烘烤油墨和干燥油漆，最后再制成錐形件，上述各步驟均可采用公知的方法進(jìn)行。
存在的問題本申請(qǐng)人試圖發(fā)明具有改善的機(jī)械性能的鋁合金，以便減小氣溶膠罐的壁厚，本申請(qǐng)人也正在尋找以下合金，該合金優(yōu)選適于采用連鑄而非單單是軋制來制造棒料，而且優(yōu)選適于制造經(jīng)沖擊擠壓和拉拔的罐，而非僅僅是經(jīng)沖擊擠壓的罐。
發(fā)明描述根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目的，被用于通過沖擊擠壓鋁合金棒料或者通過沖擊擠壓所述棒料之后再拉拔來制造氣溶膠罐的鋁合金含有銅和錳，其中，Cu和Mn的組成處于在以Mn含量(wt％)為橫坐標(biāo)，Cu含量(wt％)為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系中定義的多邊形ABCD的范圍內(nèi)，A,B,C,D各點(diǎn)的坐標(biāo)值確定如下橫坐標(biāo)(Mn％)縱坐標(biāo)(Cu％)A0.075 0.65B0.500.65
C0.35 0.4D0.25 0.4余者為鋁以及不可避免的雜質(zhì)。
該合金組成特別適合于由連鑄獲得的帶材來制造棒料。
Mn含量的選擇尤其應(yīng)適于減小在對(duì)氣溶膠罐上的漆和清漆進(jìn)行退火時(shí)出現(xiàn)的金屬軟化，本申請(qǐng)人進(jìn)行的試驗(yàn)已表明，Mn含量低于直線AD所限定的范圍時(shí)，會(huì)形成晶粒過分粗大的棒料，最終，在加工成最終的氣溶膠錐形罐時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓折的形成。另外，Mn含量低于直線AD所限定的范圍時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致氣溶膠罐的機(jī)械性能不足，特別是在考慮需要減小氣溶膠罐的壁厚，尤其是降低金屬成本時(shí)，這一問題更為突出。
特別是，當(dāng)Mn含量處于0.2-0.4wt％的范圍時(shí)，已觀察到Mn具有強(qiáng)烈的抗軟化作用，從而使機(jī)械性能非常顯著的增加，當(dāng)合金還含有Cu時(shí)，這一作用尤其顯著；含有Cu的鋁合金軟化速度極快；可以考慮將0.3％Mn添加至1050鋁合金(鋁業(yè)協(xié)會(huì)牌號(hào))中可提高強(qiáng)度15MPa，而向含有0.5％Cu的1050鋁合金中添加同樣量的Mn可使強(qiáng)度增加30MPa，已觀察到Cu與Mn元素間存在強(qiáng)烈的協(xié)同效應(yīng)。
當(dāng)Mn含量較高(典型地大于0.5％)時(shí)，添加更多Mn的效果變化不大，因?yàn)樵趯?duì)氣溶膠罐上的漆或清漆進(jìn)行退火期間，所述合金已幾乎不再發(fā)生軟化，而且，一般地，Mn添加量超過0.5wt％時(shí)只會(huì)造成金屬組織的劣化。
至于銅含量，試驗(yàn)已表明，如果Cu含量低于0.65％(直線AB的縱坐標(biāo)值)，可以獲得較高的耐腐蝕性，但應(yīng)高于0.4％(直線CD縱坐標(biāo)值)，以獲得具有高機(jī)械強(qiáng)度的最終氣溶膠罐，從而使氣溶膠罐的壁厚降低。
附圖描述

圖1是Ox,y平面中的組成示意圖，其中，橫坐標(biāo)Ox代表所述Al合金中的Mn的重量百分比，縱坐標(biāo)Oy代表所述Al合金中的Cu的重量百分?jǐn)?shù)。
多邊形ABCD界定了根據(jù)本發(fā)明的鋁合金中的Mn和Cu的組成范圍。
多邊形EFGH界定的是根據(jù)本發(fā)明的鋁合金中Mn和Cu的組成的優(yōu)選范圍。
圖2是一定性說明圖，圖中左側(cè)部分A說明的是機(jī)械性能Rm(縱坐標(biāo))隨由相同的原始棒料獲得的氣溶膠罐的高度H(橫坐標(biāo))的變化情況，圖中右側(cè)部分B示出的是機(jī)械性能Rm(縱坐標(biāo))與烘烤漆和油墨的熱處理時(shí)間(橫坐標(biāo))之間的關(guān)系。
曲線Ⅰ表示的是沖擊擠壓方法，而曲線Ⅱ表示的是先進(jìn)行第一個(gè)沖擊擠壓步驟FⅡ后再進(jìn)行第二個(gè)拉拔步驟EⅡ的方法。
圖3是提供了用于制造帶材(3)所需的液態(tài)金屬(2)的連鑄裝置“4R”(1)的截面圖，所述帶材被用來通過模鍛制造與其具有大致相同厚度的棒料(4)。
圖4a-4c是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法的圖示說明，包括將初始棒料(4)(圖4a)加工成擠壓毛坯(5)(圖4b)以及通過拉拔將該毛坯(5)加工成其壁厚小于所述毛坯(5)的壁厚(7)的氣溶膠罐(6)。
發(fā)明詳述優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的鋁合金中的Cu和Mn的組成位于由E,F,G和H點(diǎn)的坐標(biāo)值確定的如圖1所示的多邊形EFGH的范圍內(nèi)(wt％)橫坐標(biāo)(Mn％)縱坐標(biāo)(Cu％)E0.250.6F0.450.6G0.4 0.5H0.3 0.5當(dāng)首先由如圖3所示的連鑄帶材(3)獲得棒料(4)，而且，第二步，采用如4a-4c所示的第一個(gè)沖擊擠壓步驟，之后再進(jìn)行第二個(gè)拉拔步驟，將所述棒料加工成氣溶膠罐時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的合金組成尤其具有優(yōu)越之處。
圖2說明的是該方法在機(jī)械性能(Rm)上的優(yōu)點(diǎn)，也注意到，根據(jù)本發(fā)明的合金對(duì)熱處理的作用(圖2中的部分B)以及所述熱處理后機(jī)械性能的下降不如標(biāo)準(zhǔn)合金或者非本發(fā)明的合金那樣敏感。
因此，本發(fā)明可以用來獲得或者具有更優(yōu)機(jī)械性能并且因此能夠承受更高內(nèi)壓力的氣溶膠罐，或者具有較小壁厚，從而節(jié)省金屬的氣溶膠罐，節(jié)省金屬無論從哪方面講都至關(guān)重要。
根據(jù)本發(fā)明的合金可以含有除Cu和Mn之外的元素；0.005～0.05wt％的Ti，0.2-0.5wt％的Fe，以及小于0.2wt％的Si。
使用鈦的目的是獲得晶粒較小的連鑄帶材(3)。
Fe和Si元素通常是鋁中的雜質(zhì)。確定Fe含量為上述范圍的原因在于如含量超過0.2wt％，則Fe有助于減小晶粒尺寸，但如其含量超過0.5％，則Fe具有副作用，因?yàn)殍F會(huì)通過把錳仔獲而將錳的作用抵消。
硅僅僅是一種雜質(zhì)，其含量必須低于0.2wt％，否則會(huì)導(dǎo)致錳的溶解度下降，這尤其會(huì)導(dǎo)致較大晶粒的形成。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是使用根據(jù)本發(fā)明的合金，獲得通過沖擊擠壓所述合金的棒料(4)制成的氣溶膠罐，所述棒料由連鑄帶材加工而成。
優(yōu)選地，所述第二個(gè)目的涉及使用根據(jù)本發(fā)明的合金，獲得通過沖擊擠壓所述合金的棒料(4)以及隨后拉拔所獲毛坯(5)制成氣溶膠罐，所述棒料由連鑄帶材加工而成。
如上所述，選用根據(jù)本發(fā)明的合金對(duì)于由連鑄帶材獲得的棒材這種情況特別適合，而且，當(dāng)所述棒材采用先沖擊擠壓再拉拔的方法加工成氣溶膠罐時(shí)尤其具有優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于由根據(jù)本發(fā)明的合金制造的，通過沖擊擠壓所述合金的棒材(4)獲得的氣溶膠罐，所述棒料由連鑄帶材加工而成。
優(yōu)選地，所述第三個(gè)目的通過使用由根據(jù)本發(fā)明的合金制造的，采用沖擊擠壓所述合金的棒材，之后再進(jìn)行至少一個(gè)拉拔步驟獲得的氣溶膠罐來實(shí)現(xiàn)，所述棒料由連鑄帶材加工而成。
示例性實(shí)施方案棒料由不同的鋁合金制備而成，由所述各棒料獲得相應(yīng)的擠壓并拉拔而成的罐，所獲罐的尺寸如下-直徑45mm-高度290mm-壁厚0.28m
只有試驗(yàn)9-12符合本發(fā)明。
試驗(yàn)8與10的比較結(jié)果清楚表明，存在機(jī)械性能的上限；將Mn含量增加至與多邊形ABCD范圍內(nèi)的Cu與Mn的組成相對(duì)應(yīng)的數(shù)值以上，不能使機(jī)械性能得到改善。
這些對(duì)比試驗(yàn)清楚地展示了根據(jù)本發(fā)明選擇的優(yōu)點(diǎn)， 因?yàn)樗龊辖鸱秶軌蛟趯?duì)漆和清漆進(jìn)行烘烤后，使氣溶膠罐具有高的機(jī)械性能，在形成錐形件期間無任何壓折形成且耐腐蝕性能良好，這與使用除A1以外的各種元素含量低的鋁合金，合金1050(鋁業(yè)協(xié)會(huì)使用的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào))的罐所獲結(jié)果類似，合金1050在此種應(yīng)用中作為參照合金。
權(quán)利要求
1．用于制造氣溶膠罐的鋁合金，所述氣溶膠罐通過沖擊擠壓所述合金的棒料或者通過沖擊擠壓所述棒料然后再進(jìn)行拉拔制備而成，所述鋁合金含有銅和錳，其中，Cu和Mn的成分位于如下坐標(biāo)系中確定的多邊形ABCD的范圍內(nèi)，所述坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)為Mn含量(wt％)，縱坐標(biāo)代表Cu含量(wt％)，A,B,C,D各點(diǎn)的坐標(biāo)值確定如下橫坐標(biāo)(Mn％)縱坐標(biāo)(Cu％)A0.0750.65B0.50 0.65C0.35 0.4D0.25 0.4余者為Al和不避免的雜質(zhì)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金，其中，Cu和Mn的組成位于由E,F,G,H各點(diǎn)的坐標(biāo)值確定的多邊形EFGH的范圍內(nèi)橫坐標(biāo)(Mn％)縱坐標(biāo)(Cu％)E0.25 0.6F0.45 0.6G0.4 0.5H0.3 0.5
3．根據(jù)權(quán)利要求1和2中之一的合金，包含0.005-0.05wt％的Ti,0.2-0.5wt％的Fe，以及低于0.2wt％的Si。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中之任一項(xiàng)的合金的用途，其用于通過沖擊擠壓所述合金的棒料來制造氣溶膠罐，所述棒料由連鑄帶材獲得。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-3中之任一項(xiàng)的合金的用途，其用于通過沖擊擠壓所述合金的棒料并且隨后拉拔所獲得的毛坯來制造氣溶膠罐，所述棒料由連鑄帶材加工而成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-3中之任一項(xiàng)的合金氣溶膠罐，其通過沖擊擠壓所述合金的棒料加工而成，所述棒材由連鑄帶材獲得。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-3中之任一項(xiàng)的合金氣溶膠罐，其通過沖擊擠壓所述合金的棒料，然后再進(jìn)行至少一個(gè)拉拔步驟加工而成，所述棒料由連鑄帶材獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及含銅和錳的合金,其中Cu和Mn的成分位于以下坐標(biāo)系中多邊形ABCD的范圍內(nèi),該坐標(biāo)系中,橫坐標(biāo)為Mn含量(wt%),縱坐標(biāo)為Cu含量(wt%),點(diǎn)A、B、C和D的坐標(biāo)為A,0.075(橫坐標(biāo))、0.65(縱坐標(biāo));B,0.50(橫坐標(biāo)),0.65(縱坐標(biāo));C,0.35(橫坐標(biāo)),0.4(縱坐標(biāo));D,0.25(橫坐標(biāo)),0.4(縱坐標(biāo)),其余為Al和不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號(hào)C22C21/12GK1288487SQ99802118
公開日2001年3月21日 申請(qǐng)日期1999年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月22日
發(fā)明者J－L·霍夫曼, A·朱賓 申請(qǐng)人:塞巴爾股份有限公司