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Dokumentenidentifikation EP1849542 13.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001849542
Titel Walzplattiertes Hochglanzband
Anmelder Hydro Aluminium Deutschland GmbH, 51149 Köln, DE
Erfinder Oetting, Wolf, 50823, Köln, DE;
Denkmann, Volker, 47906, Kempen, DE;
Schenkel, Willi, 41515, Grevenbroich, DE;
Bales, Jakob, 41451, Grevenbroich, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 25.04.2006
EP-Aktenzeichen 061131017
EP-Offenlegungsdatum 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse B23B 15/00(2006.01)A, F, I, 20071002, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B23K 20/233(2006.01)A, L, I, 20071002, B, H, EP   C23C 30/00(2006.01)A, L, I, 20071002, B, H, EP   C22F 1/04(2006.01)A, L, I, 20071002, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines walzplattierten Aluminiumbandes, bei welchem ein Kernmaterial aus einer Aluminiumlegierung mindestens auf einer Seite mit einer Plattierschicht aus Reinaluminium plattiert wird sowie ein walzplattiertes Aluminiumband mit einer Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung und mindestens einer Plattierschicht aus Reinaluminium.

Walzplattierte Aluminiumbänder werden zu den unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt. Einerseits sind walzplattierte Aluminiumbänder aus der Herstellung von gelöteten Aluminiumprodukten, beispielsweise Wärmetauschern bekannt. Zur Herstellung gelöteter Aluminiumprodukte werden dazu Aluminiumbänder mit einer walzplattierten Schicht aus Aluminiumlot verwendet. Darüber hinaus werden walzplattierte Aluminiumbänder auch zur Herstellung von korrosionsgeschützten Bauteilen oder Aluminiumprodukten mit Hochglanzoberflächen verwendet. Korrosionsgeschützte oder hochglänzende Oberflächen aufweisende walzplattierte Aluminiumprodukte weisen dann eine walzplattierte Schicht auf, welche aus Reinaluminium mit einem Aluminiumgehalt von üblicherweise mindestens 99,8 Gew.-% besteht. Zwar kann mit Plattierschichten aus Reinaluminium ein hochglänzendes Aluminiumband hergestellt werden, welches zugleich auch einen Korrosionsschutz bietet. Allerdings ist Reinaluminium mit entsprechend hohen Aluminiumgehalten in seiner Herstellung sehr teuer, so dass man versucht die Schichtdicken der hochglänzenden Plattierschichten so gering wie möglich zu halten.

Aus der US-Patentschrift US 5,723,321 ist nun die Herstellung eines walzplattierten Aluminiumproduktes bekannt, welches eine beidseitige Plattierschicht mit einer Dicke von 50 bis 100 µm aus reinem Aluminium aufweist. Trotz der geringen Dicke der Plattierschichten besteht weiterhin der Wunsch, die Plattierschichtdicke zu verringern, um die Kosten eines entsprechenden walzplattierten Aluminiumbandes weiter zu senken. Andererseits muss die Verfärbung bei einem Anodisieren der Plattierschicht aufgrund von an die Oberfläche der Plattierschicht diffundierten Legierungsbestandteilen aus dem Kernmaterial prozesssicher vermieden werden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Kosten zur Herstellung walzplattierter, hochglänzender Aluminiumbänder weiter gesenkt werden können und gleichzeitig eine Verfärbung beim Anodisieren verhindert werden kann. Daneben liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, kostengünstigere walzplattierte und hochglänzende Aluminiumbänder zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren dadurch gelöst, dass die Schichtdicke der Plattierschicht vor der letzten Zwischen- und/oder Endglühung mindestens 50 µm beträgt.

Es hat sich gezeigt, dass die Diffusion von Legierungsbestandteilen aus der Kernschicht an die Oberfläche der hochglänzenden Plattierschicht aus Reinaluminium im Wesentlichen während der Zwischenund/oder Endglühung des Aluminiumbandes stattfindet und dadurch verhindert werden kann, dass vor der letzten Zwischen- und/oder Endglühung, d.h. vor der letzten Wärmebehandlung des Aluminiumbandes, die Schichtdicke der Plattierschicht ausreichend dick ist. Trotz der hohen Temperaturen und der langen Einwirkzeit der hohen Temperaturen beim Glühen des Bandes, insbesondere beim Glühen des Aluminiumbandes in Batchöfen bzw. beim Glühen eines zum Coil aufgewickelten Aluminiumbandes, ist diese Schichtdicke der Plattierschicht von mindestens 50 µm ausreichend, um als Diffusionssperre zu dienen. Sofern vor der letzten Zwischenglühung die Plattierschichtdicke mindestens 50 µm beträgt und anschließend ein weiterer Walzstich durchgeführt wird, können überraschenderweise auch Plattierschichtdicken von weniger als 50 µm hergestellt werden, die frei von Verfärbungen nach dem Anodisieren sind. Da Diffusionsvorgänge unter Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine negativen Auswirkungen auf die Qualität anodisierter Plattierschichten haben, wird der Einsatz von verschiedensten Aluminiumlegierungen für die Kernschicht des walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes ermöglicht, insbesondere auch Aluminiumlegierungen mit Legierungsbestandteilen in signifikanten Mengen, die bei höheren Temperaturen große Diffusionsgeschwindigkeiten aufweisen, wie beispielsweise Magnesium, Zink und Silizium.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Kernschicht verwendet, welche aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA4xxx besteht. Diese Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihres Siliziumgehaltes normalerweise problematisch im Hinblick auf deren Verwendung als Kernschicht bei walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbändern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch verhindert, dass die enthaltenen Silizium-, Magnesium- oder Zinkatome durch Diffusionsprozesse an die Oberfläche der Plattierschicht gelangen. Bei der Anodisierung treten daher keine Verfärbungen der walzplattierten, hochglänzenden Plattierschicht auf. Aluminiumlegierungen vom Typ AA4xxx werden zwar als recyclingfreundlich bezeichnet, da sie insbesondere unter Verwendung von rezykliertem Material hergestellt werden können und insofern den Einsatz von kostenintensivem Primärmetall verringern. Allerdings standen bisher nur wenige Anwendungsbereiche zur Verfügung, welche den Einsatz Aluminiumlegierungen mit entsprechenden Siliziumgehalten zu lassen. Für dies Aluminiumlegierungen wurde also ein neues Anwendungsgebiet mit der vorliegenden Erfindung erschlossen.

Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband besonders kostengünstig dadurch hergestellt werden, dass die Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-% besteht:

  • Si ≤ 2,2 %,
  • Fe ≤ 0,7 %,
  • Cu ≤ 0,2 %,
  • Mn ≤ 1,2 %,
  • Mg ≤ 0,5 %,
  • Zn ≤ 0,2 %,
  • andere Verunreinigungen einzeln max. 0,05 %, in Summe max. 0,15 % und Rest Al.

Eine Legierung mit entsprechenden Legierungsbestandteilen fällt in der Regel bei der Rezyklierung von Schrotten lotplattierter Aluminiumbänder oder -bleche an, so dass die Aluminiumlegierung besonders kostengünstig durch Einschmelzung entsprechender Schrotte hergestellt werden kann. Darüber hinaus verfügt die Aluminiumlegierung mit den genannten Legierungsbestandteilen über eine sehr hohe Festigkeit, so dass ein hochfestes, hochglänzendes walzplattierte Aluminiumband hergestellt werden kann.

Vorzugsweise besteht die Kernschicht des walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes zur weiteren Kostenreduktion zumindest teilweise aus einer rezyklierten Aluminiumlegierung.

Wird zumindest der letzte Walzstich mit einer polierten Walze durchgeführt, kann auf ein nachfolgendes die Schichtdicke der Plattierschicht weiter verringerndes Polieren der Oberfläche verzichtet werden. Dies ermöglicht, dass die hochglänzende Plattierschicht nach der letzten Wärmebehandlung lediglich Dicken aufweisen kann, welche das Anodisieren ermöglicht. Die Plattierschicht kann insofern auch eine geringere Dicke als 50 µm, beispielsweise 10 bis 40 µm aufweisen, um möglichst wenig Reinaluminium zu verwenden.

Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke der Plattierschicht vor dem letzten Walzstich 4 bis 20 % der Schichtdicke der Kernschicht. Die minimale relative Dicke der Plattierschicht von 4 % ermöglicht bei einem nachfolgenden Walzstich hohe Abwalzgrade, ohne das es zu einem Reißen der Plattierschicht kommt. Andererseits muss zur Gewährleistung einer Dickenabnahme der härteren Kernschicht beim Walzen gewährleistet sein, dass die Schichtdicke der Plattierschicht 20 % der Dicke der Kernschicht nicht übersteigt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können einen besonders geringen Verbrauch an Reinaluminium aufweisende und damit kostengünstige walzplattierte, hochglänzende Aluminiumbänder dadurch hergestellt werden, dass die Plattierschicht auf eine Enddicke von weniger als 50 µm gewalzt wird.

Vorzugsweise weist die Plattierschicht einen Aluminiumgehalt von mindestens 99,8 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,9 Gew.-% auf. Entsprechend hohe Aluminiumgehalte in der Plattierschicht gewährleisten einerseits hochglänzende Oberflächen nach einem Walzen mit einer polierten Walze, da die Plattierschichten mit entsprechend hohen Aluminiumgehalten besonders hohe Reflektionswerte erreichen. Andererseits zeichnen sich die Plattierschichten durch eine besonders geringe Korrosionsanfälligkeit aus, insbesondere je reiner die Aluminiumlegierung ist.

Vorzugsweise wird die letzte Zwischen- und/oder Endglühung im Coil durchgeführt. Aufgrund der Diffusionssperrwirkung der mindestens 50 µm dicken Plattierschicht wird trotz des langen Einflusses hoher Temperaturen auf das walzplattierte Aluminiumband ein signifikanter Transport von beispielsweise Magnesium- oder Zink- und/oder Siliziumatomen an die Oberfläche der Plattierschicht verhindert. Die Verwendung von kostengünstigen Bachtöfen zur Durchführung der Zwischen- und/oder Endglühung wird ermöglicht. Allerdings ist auch denkbar, die Zwischenund/oder Endglühung im Durchlaufofen durchzuführen. Allerdings erfordert ein Durchlaufofen wesentlich höhere Investitionen als ein Batchofen.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband dadurch gelöst, dass die Plattierschichtdicke des Aluminiumbandes vor der letzten Zwischen- und/oder Endglühung mindestens 50 µm beträgt. Bei dem erfindungsgemäßen Aluminiumband sind, wie bereits oben ausgeführt, keine signifikanten Mengen von Magnesium-, Zink- und/oder Siliziumatomen an der Oberfläche der Plattierschicht vorhanden, so dass das erfindungsgemäße Aluminiumband prozesssicher ohne Verfärbungen anodisiert werden kann.

Besteht die Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA4xxx, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-% besteht:

  • Si ≤ 2,2 %,
  • Fe ≤ 0,7 %,
  • Cu ≤ 0,2 %,
  • Mn ≤ 1,2 %,
  • Mg ≤ 0,5 %,
  • Zn ≤ 0,2 %,
  • andere Verunreinigungen einzeln max. 0,05 %, in Summe max. 0,15 % und Rest Al,

kann ein walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband mit sehr hoher Festigkeit zur Verfügung gestellt werden. Die Aluminiumlegierungen vom Typ AA4xxx zeichnen sich ferner durch eine gute Recyclingfreundlichkeit aus, da sie hohe Siliziumwerte in der Aluminiumlegierung zulassen. Die Aluminiumlegierung mit den im Einzelnen genannten Legierungsbestandteilen ist darüber hinaus in Bezug auf die Verwendung von rezyklierten Aluminiumlegierungen optimiert, da die entsprechenden Silizium-, Magnesium-, Mangan- und Zinkanteile bei der Rezyklierung von aluminiumlothaltigen Schrotten erreicht werden. Die Kosten zur Herstellung des walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes können somit weiter verringert werden.

Vorzugsweise besteht die Kernschicht daher aus einer zumindest teilweise rezyklierten Aluminiumlegierung.

Ein prozesssicheres Herstellverfahren, welches einerseits eine effektive Dickenreduktion im letzten Walzstich zulässt und andererseits ein Reißen der Plattierschicht beim letzten Walzstich verhindert, wird durch ein vorteilhaftes walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband dadurch ermöglicht, dass die Plattierschichtdicke vor dem letzten Walzstich zwischen 4 und 20 % der Kernschicht beträgt.

Besonders hoch reflektierende und korrosionsgeschützte Aluminiumbänder werden schließlich dadurch zur Verfügung gestellt, dass die Plattierschicht einen Aluminiumgehalt von mindestens 99,8 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,9 Gew.-% aufweist.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines walzplattierten, hochglänzendes Aluminiumbandes sowie das walzplattierte, hochglänzende Aluminiumband weiter zu entwickeln und auszugestalten. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche. Andererseits auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes 1. Die Kernschicht 2 des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes 1 besteht aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen:

  • 1,4 ≤ Si ≤ 2,2 %,
  • Fe ≤ 0,7 %,
  • Cu ≤ 0,2 %,
  • 0,6 ≤ Mn ≤ 1,2 %,
  • 0,1 ≤ Mg ≤ 0,5 %,
  • Zn ≤ 0,2 %,
  • andere Verunreinigungen einzeln max. 0,05 %, in Summe max. 0,15 % und Rest Al.

Die Aluminiumlegierung der Kernschicht des dargestellten Ausführungsbeispiels zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Recyclingfreundlichkeit aus, da diese insbesondere aufgrund des zugelassenen Siliziumgehaltes den Einsatz von rezyklierten aluminiumlotplattierten Blechen oder Schrotten zur Herstellung der Aluminiumlegierung der Kernschicht zulässt. Darüber hinaus weist diese Kernschicht besonders gute Festigkeits-, insbesondere Warmfestigkeitswerte auf, so dass für plattierte, hochglänzende Aluminiumbänder neue Anwendungsfelder erschlossen werden können. Die Plattierschicht 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes 1 weist vor dem letzten Zwischen- und/oder Endglühen mindestens eine Schichtdicke von 50 µm auf, so dass durch die Temperatureinwirkung beim Zwischen- und/oder Endglühen, insbesondere bei der Verwendung von Bachöfen und der Glühung im Coil, keine signifikanten Transporte von Fremdatomen aus der Kernschicht, beispielsweise Magnesium, Zink und Silizium, an die Oberfläche der Plattierschicht stattfindet. Da die walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbänder nach dem Zwischen- bzw. Endglühen nur noch wesentlich geringeren Temperaturen als bei der Zwischenund/oder Endglühung ausgesetzt sind, kann die Plattierschicht in ihrer Enddicke auch weniger als 50 µm, vorzugsweise 10 bis 40 µm, betragen, ohne dass es zu signifikanten Diffusionsprozessen und damit zu Verfärbung von anodisierten hochglänzenden Oberflächen der Aluminiumbänder in der späteren Anwendung kommt. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass lediglich die hohen Temperaturen bei den Glühvorgängen während der Herstellung der Aluminiumbänder die im Hinblick auf die Anodisierung oberflächenproblematischen Diffusionsprozesse auslösen. Ist die Wärmebehandlung unter Gewährleistung einer Verhinderung der Diffusion von Legierungsbestandteilen aus der Kernschicht an die Oberfläche der Plattierschicht abgeschlossen, kann eine hochglanzpolierte Oberfläche der Plattierschicht bereit gestellt werden, die nach der Anodisierung keine Verfärbung aufweist und dennoch sehr geringe Schichtdicken aufweist.

Die Oberfläche des dargestellten Ausführungsbeispiels wird vorzugsweise hochglanzgewalzt, so dass ein nachträglicher Polierschritt, welcher einerseits zusätzliche Verunreinigungen in die Oberfläche einbringen kann, andererseits aufwendig ist, vermieden werden kann. Darüber hinaus muss für einen anschließenden Anodisierungsprozess keine zusätzliche Schichtdicke der Plattierschicht, die beim Polieren verloren geht berücksichtigt werden. Aufgrund der gezielten Ausnutzung der Plattierschicht als Diffusionssperre während der Herstellung des walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes 1 können Enddicken des Aluminiumbandes von 0,1 bis 1 mm erreicht werden, wobei die Plattierschicht beispielsweise eine Enddicke von 10 bis 40 µm aufweisen kann.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines walzplattierten, hochglänzenden Aluminiumbandes, bei welchem ein Kernmaterial aus einer Aluminiumlegierung mindestens auf einer Seite mit einer Plattierschicht aus Reinaluminium plattiert wird,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Plattierschicht vor der letzten Zwischen- und/oder Endglühung mindestens 50 µm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Kernschicht verwendet wird, welche aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA4xxx besteht.
Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-% besteht: Si ≤ 2,2 %, Fe ≤ 0,7 %, Cu ≤ 0,2 %, Mn ≤ 1,2 %, Mg ≤ 0,5 %, Zn ≤ 0,2 %, andere Verunreinigungen einzeln max. 0,05 %, in Summe max. 0,15 % und Rest Al.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht zumindest teilweise aus einer rezyklierten Aluminiumlegierung besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der letzte Walzstich mit einer polierten Walze durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Plattierschicht vor dem letzten Walzstich 4 bis 20 % der Schichtdicke der Kernschicht beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierschicht auf eine Enddicke von weniger als 50 µm gewalzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierschicht einen Aluminiumgehalt von mindestens 99,8 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,9 Gew.-% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Zwischen- und/oder Endglühung im Coil durchgeführt wird.
Walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband mit einer Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung und mindestens einer Plattierschicht aus Reinaluminium, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierschichtdicke des Aluminiumbandes vor der letzten Zwischen- und/oder Endglühung mindestens 50 µm beträgt.
Walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA4xxx, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-% besteht: Si ≤ 2,2 %, Fe ≤ 0,7 %, Cu ≤ 0,2 %, Mn ≤ 1,2 %, Mg ≤ 0,5 %, Zn ≤ 0,2 %, andere Verunreinigungen einzeln max. 0,05 %, in Summe max. 0,15 % und Rest Al.
Walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband nach Anspruch 10 oder 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht aus einer zumindest teilweise rezyklierten Aluminiumlegierung besteht.
Walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband nach einem der Ansprüche 10 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierschichtdicke vor dem letzten Walzstich zwischen 4 und 20 % der Schichtdicke der Kernschicht beträgt.
Walzplattiertes, hochglänzendes Aluminiumband nach einem der Ansprüche 10 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Plattierschicht einen Aluminiumgehalt von mindestens 99,8 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,9 Gew.-% aufweist.






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