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WO2024227998A1 - Alliage d'aluminium pour recyclage et procede de fabrication - Google Patents

Alliage d'aluminium pour recyclage et procede de fabrication Download PDF

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Publication number
WO2024227998A1
WO2024227998A1 PCT/FR2024/050564 FR2024050564W WO2024227998A1 WO 2024227998 A1 WO2024227998 A1 WO 2024227998A1 FR 2024050564 W FR2024050564 W FR 2024050564W WO 2024227998 A1 WO2024227998 A1 WO 2024227998A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
maximum
minimum
alloy
alloy according
mass content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2024/050564
Other languages
English (en)
Inventor
Peter JESSNER
Jean-Philippe MASSE
Fanny MAS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Constellium Neuf Brisach SAS
Constellium Muscle Shoals LLC
Original Assignee
Constellium Neuf Brisach SAS
Constellium Muscle Shoals LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Constellium Neuf Brisach SAS, Constellium Muscle Shoals LLC filed Critical Constellium Neuf Brisach SAS
Publication of WO2024227998A1 publication Critical patent/WO2024227998A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to the field of aluminum alloys intended for the manufacture of parts for motor vehicles produced from recycled products.
  • Aluminum alloys are increasingly used in automotive construction to reduce the weight of vehicles and thus reduce fuel consumption and greenhouse gas emissions.
  • Application US20210108293 discloses an aluminum alloy sheet having a chemical composition containing Si: 2.3-3.8 mass%, Mn: 0.35-1.05 mass%, Mg: 0.35-0.65 mass%, Fe: 0.01-0.45 mass%, and at least one element selected from the group consisting of Cu: 0.0010-1.0 mass%, Cr: 0.0010-0.10 mass%, Zn: 0.0010-0.50 mass%, and Ti: 0.0050-0.20 mass%.
  • the ratio of the Si content to the Mn content is 2.5 or more and 9.0 or less.
  • Aluminum alloy sheet has an elongation of 23% or more and a strain hardening exponent of 0.28 or more at a nominal strain of 3%. Such aluminum alloy sheet is well suited for press forming (stamping) applications, such as automotive body panel forming.
  • Application WO2018/175876 discloses techniques for casting metal products having high strength and formability from recycled scrap metal without the addition of a substantial amount or even any amount of primary aluminum. Additional alloying elements, such as magnesium, can be added to scrap metal, which can be cast and processed to produce a metal coil of a desired final thickness and having desirable metallurgical and mechanical properties, such as high strength and formability. Scrap metal good market and recycled can thus be reused efficiently for new applications, in the automobile industry or as raw material for beverage cans.
  • Application JP2005298922 addresses the problem of inexpensively providing an aluminum alloy sheet for forming, which has adequate bending formability, low bending anisotropy, and superior bake hardening ability after coating, which has low room temperature aging, and adequate line mark resistance.
  • the solution is an aluminum alloy sheet made of an Al-Mg-Si-based alloy or an Al-Mg-Si-Cu-based alloy; satisfying each condition of (C1/10+CI/ 4 )/2 > C1/2 and 30 ⁇ (C1/10+C1/4) ⁇ 500, when C1/10, Ci/ 4 and Ci/2are defined as the orientation density of the cube at respective positions of 1/10, 1/4 and 1/2 depth from the sheet surface in the sheet thickness direction; has an orientation density ⁇ 001 ⁇ 210> in a range of 2 to 50, in a region of 1/10 to 1/4 depth in the sheet thickness direction; and has horn rates at 0 degrees and 90 degrees of 5% or more.
  • the manufacturing method includes strictly prescribed casting and hot rolling conditions. The conditions of metallographic structures in a cast
  • a novel 6xxx aluminum alloy may comprise 0.25-0.60 wt. % Fe, 0.8-1.2 wt. % Si, 0.35-1.1 wt. % Mg, 0.05-0.8 wt. % Mn, up to 0.30 wt. % Cu, up to 0.35 wt. % Zn, up to 0.15 wt. % Ti, up to 0.15 wt. % each of Cr, Zr, and V, with the remainder being aluminum, accessory elements, and impurities.
  • the novel 6xxx aluminum alloys may be made from recycled aluminum alloys.
  • WO9960181 discloses an aluminum alloy for automobiles which has an aluminum alloy composition comprising 3.5 to 5 wt% of Si, 0.3 to 1.5 wt% of Mg, 0.4 to 1.5 wt% of Zn, 0.4 to 1.5 wt% of Cu, 0.4 to 1.5 wt% of Fe and 0.6 to 1 wt% of Mn, and further one or more of 0.01 to 0.2 wt% of Cr, 0.01 to 0.2 wt% of Ti, 0.01 to 0.2 wt% of Zr and 0.01 to 0.2 wt% of V, the remainder of the composition being aluminum and obligatory impurities.
  • Application JP2000063972 discloses an extruded aluminum alloy containing Si 2.6 wt% to 4.0 wt%, more than Mg 0.3 wt% to 1.5 wt%, more than Zn 0.3 wt% to 1.2 wt%, more than Cu 0.3 wt% to 1.2 wt% or less and more than Fe 0.1 wt% but 1.5 wt% or less, and further, more than Mn 0.01 wt% but 0.3 wt%.
  • US6607615 discloses an extruded aluminum alloy material for structural members of automobile bodies, which is composed of an aluminum alloy containing more than 2.6 wt% but 4.0 wt% or less of Si and more than 0.3 wt% but 1.5 wt% or less of Mg, further containing (i) Mn, Zn, Cu and Fe each in a given amount, or (ii) Zn, Cu and Fe each in a given amount and containing at least one element selected from Mn, Cr, Zr and V in a given amount, the remainder being Al and unavoidable impurities, said material having a given conductivity and a given melting onset temperature.
  • US6325870 discloses an aluminum sheet material for automobiles, having an aluminum alloy composition: (i) comprising 3.5 to 5 wt% Si, 0.3 to 1.5 wt% Mg, 0.4 to 1.5 wt% Zn, 0.4 to 1.5 wt% Cu, 0.4 to 1.5 wt% Fe, and 0.6 to 1 wt% Mn, and one or more members selected from the group of 0.01 to 0.2 wt% Cr, 0.01 to 0.2 wt% Ti, 0.01 to 0.2 wt% Zr, and 0.01 to 0.2 wt% V, with the balance being aluminum and unavoidable impurities, or (ii) comprising between more than 2.6 wt% and 5 wt% weight of Si, 0.2 to 1.0 wt% of Mg, 0.2 to 1.5 wt% of Zn, 0.2 to 1.5 wt% of Cu, 0.2 to 1.5 wt% of Fe, and between 0.05 and less than 0.6 wt% of Mn, and one or more
  • US6355090 discloses an aluminum alloy which comprises 0.5 to 5.0 wt% Si, 0.2 to 5.0 wt% Mg, 0.01 to 1.2 wt% Mn, 0.1 to 1.2 wt% Zn, 0.2 to 1.2 wt% Cu, 0.2 to 2.0 wt% Fe, and one or more of the following: 0.01 to 0.2 wt% Cr, 0.01 to 0.2 wt% Zr, 0.01 to 0.2 wt% V, and 0.01 to 0.2 wt% Ti, with the balance being Al and unavoidable impurities.
  • a recycling alloy is only relevant if it allows the use of significant quantity of waste, in particular waste from end-of-life vehicles.
  • end-of-life vehicles are crushed and then various separation processes, known to the person skilled in the art, are implemented to sort the product obtained by crushing.
  • One of the products obtained by said separation is twitch, a typical composition of which is given in Table 2.
  • the problem to be solved is to develop an aluminum alloy that aims for an excellent compromise between mechanical strength, its ability to be shaped, its resistance to corrosion, its ability to be manufactured while being produced with a maximum of post-consumer waste in twitch.
  • the alloy must have an Ag% elongation at least similar to the alloys currently used, preferably at least 20% in order to manufacture comparable parts.
  • the alloy must have, after baking the paints (Bake hardening), a yield strength (Rp0.2) comparable to the alloys currently used in order to obtain the same mechanical performance on vehicles, preferably superior.
  • the corrosion resistance must be at least comparable to that of the alloys currently used. Examples of alloys currently used are examples J, K and L mentioned below.
  • a first object of the invention is an aluminum alloy of composition, in % by weight:
  • a second subject of the invention is a rolled alloy product according to the invention.
  • a third subject of the invention is a method for manufacturing a product according to the invention comprising the successive steps: a) Supply of aluminum alloys and additional metals, the aluminum alloys being at least 20% in the form of post-consumer waste, b) Optionally sorting of the post-consumer waste, c) Production of an alloy according to any one of claims 1 to 8, from the aluminum alloys comprising optionally sorted post-consumer waste and additional metals supplied d) Casting of the alloy from a raw form, preferably by semi-continuous vertical casting, e) Homogenization and/or reheating of the raw form, f) Hot and optionally cold deformation by rolling of the raw form, g) Solution treatment then quenching of the raw form thus deformed, h) Optionally pre-tempering typically at a pre-tempering temperature of 60 to 120°C for a duration of 1 to 24 hours, i) Maturation preferentially from 24 hours to 6 months.
  • a fourth object of the invention is the use of a product according to the invention for the manufacture of parts for motor vehicles.
  • FIG. 1 This figure shows LDH as a function of recyclability.
  • FIG. 2 This figure shows the Ag% elongation in the T4 condition as a function of the cracking tendency during cold rolling (crackability).
  • FIG. 3 This figure shows the trade-off between LDH and yield strength at T4.
  • FIG. 4 This figure shows describes the LDH measuring tool.
  • FIG. 5 This figure shows the work hardening coefficient as a function of the recycling suitability.
  • All aluminium alloys referred to hereinafter are designated, unless otherwise stated, according to the rules and designations defined by the Aluminium Association in the Registration Record Series published by it from time to time. Unless otherwise stated, compositions are expressed in % by weight. The expression 1.4 Cu means that the copper content expressed in % by weight is 1.4%.
  • the alloy groups, also called series, are defined in EN 573-1 (2005). The metallurgical states in question are designated according to European standard EN-515. In particular, a product in the solution-treated and quenched state is known to the person skilled in the art as obtained by heating an alloy to a certain temperature for a sufficiently long time to allow one or more of the constituents to enter the solid solution, where they remain in a supersaturated state after quenching.
  • a tempered or aged product is known to the person skilled in the art as obtained by a treatment of a metal aimed at modifying its properties by precipitation of the intermetallic phases from the supersaturated solution.
  • the aging or tempering can be obtained by a heat treatment (tempering or artificial aging) or at room temperature (natural aging).
  • the pre-tempered state is not standardized in the standard but is well known to the person skilled in the art who sometimes designates it as T4p or T4*.
  • This is a heat treatment after quenching that stabilizes the product by limiting natural aging while improving the product's response during paint baking, during the manufacture of an automobile, which is a tempering in terms of metallurgy.
  • the static mechanical characteristics in tension in other words the breaking strength Rm, the conventional elastic limit at 0.2% elongation Rp0.2, the elongation at necking Ag% and the elongation at break A%, are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1, the sampling and the direction of the test being defined by standard EN 485-1.
  • the bending angles are determined by 3-point bending test according to standard NF EN ISO 7438 and procedures VDA 238-100 and VDA 239-200 version 2017.
  • EN 12258 Unless otherwise stated, the definitions of EN 12258 apply.
  • the LDH parameter is widely used to evaluate the formability of sheet metal. It has been the subject of numerous publications, including that of R. Thompson, "The LDH test to evaluate sheet metal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group", SAE conference, Detroit, 1993, SAE Paper No. 930815. This is a stamping test of a blank blocked at the periphery by a retaining ring. The blank-clamping pressure is adjusted to prevent slippage in the retaining ring. The blank, measuring 120 mm x 160 mm, is stressed in a mode close to plane deformation. The punch used is hemispherical. Figure 4 specifies the dimensions of the tools used to perform this test. Lubrication between the punch and the sheet is provided by graphite grease.
  • the punch descent speed is 50 mm/min.
  • the so-called LDH value is the value of the punch displacement at break, i.e. the limit depth of the stamping. It actually corresponds to the average of three trials, giving a 95% confidence interval on the measurement of 0.2 mm.
  • the tensile strain hardening coefficient is measured using the ISO 10275 2020-08 standard.
  • Pure or alloyed aluminium in the form of primary metal ingot generally has the disadvantage of generating significant CO2 emissions during its manufacture and we therefore try to limit its use.
  • pre-consumer manufacturing scrap which is generated before the metal is delivered to the end customer: the window buyer, the vacuum chamber user, the car buyer, the airline, etc. and post-consumer waste which is recovered after use of the product, typically on the car at the scrapyard, in a sorting center.
  • the manufacturing stages of aluminium products generate numerous pre-consumer manufacturing scrap during all the stages.
  • Post-consumer waste can be supplied raw, in compacted form or optionally melted separately and possibly solidified. Additional elements are also supplied in suitable form. These can be elements in their metallic form or in an alloyed form.
  • twitch is defined as aluminum waste or scrap fragmented by automotive shredders.
  • the twitch is derived from the wet or dry media separation device, the material is dry and does not contain more than 1% maximum free zinc, 1% maximum free magnesium and 1% maximum analytical iron. It does not contain more than 2% total non-metallic materials, of which not more than 1% is rubber and plastic. It is free from excessively oxidized materials, airbag cartridges or any sealed or pressurized articles.
  • Room temperature is any temperature compatible with human work from 5 to 35°C.
  • Room temperature can be a temperature of 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C, 16°C, 17°C, 18°C, 19°C, 20°C, 21°C, 22°C, 23°C, 24°C, 25°C, 26°C, 27°C, 28°C, 29°C, 30°C, 31°C, 32°C, 33°C, 34°C, 35°C.
  • the term "approximately,” when used in connection with a measurable numerical variable refers to the stated value of the variable and all values of the variable that are within the experimental error of the stated value or within ⁇ 10 percent of the stated value, whichever is greater.
  • the invention is based on the observation made by the applicant that it is entirely possible, thanks to a suitable composition and manufacturing process, to produce sheets from the recycling of post-consumer aluminium waste having an acceptable suitability for stamping, good resistance to corrosion and mechanical properties particularly suited to the production of automobile bodywork.
  • Si The Si content is about 1.7% to about 7.0%. Increasing the Si content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. Mg2Si or MgsSig precipitates contribute to the hardening of the alloy during tempering, for example during paint baking. Excess Si degrades the hot and cold rolling ability by causing edge cracks that reduce the usable width of a rolled sheet or even cause it to break during fabrication. Excess Si relative to Mg contributes to the formability in the T4 temper. Si contributes to the strain rate sensitivity.
  • the mass content of Si is at least about 1.90%, and at most about 2.10% or at most about 2.30% or at most about 2.50% or at most about 2.70% or at most about 2.90% or at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30%. or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 2.10%, and at most about 2.30% or at most about 2.50% or at most about 2.70% or at most about 2.90% or at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 2.30%, and at most about 2.50% or at most about 2.70% or at most about 2.90% or at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 2.50%, and at most about 2.70% or at most about 2.90% or at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 2.70%, and at most about 2.90% or at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 2.90%, and at most about 3.10% or at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 3.10%, and at most about 3.30% or at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 3.30%, and at most about 3.50% or at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 3.50%, and at most about 3.70% or at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 3.70%, and at most about 3.90% or at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 3.90%, and at most about 4.10% or at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 4.10%, and at most about 4.30% or at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 4.30%, and at most about 4.50% or at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 4.50%, and at most about 4.70% or at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 4.70%, and at most about 4.90% or at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 4.90%, and at most about 5.10% or at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 5.10%, and at most about 5.30% or at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 5.30%, and at most about 5.50% or at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%.
  • the mass content of Si is at least about 5.50%, and at most about 5.70% or at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 5.70%, and at most about 5.90% or at most about 6.10% or at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 6.10%, and at most about 6.30% or at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 6.30%, and at most about 6.50% or at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 6.50%, and at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 6.50%, and at most about 6.70%. In one embodiment, the mass content of Si is at least about 6.50%, and at most about 6.70%
  • Fe The Fe content is about 0.2% to about 0.8%. Increasing the Fe content facilitates the use of recycled products because Fe is a pollutant in recycling processes. Very low Fe content requires diluting the products to be recycled with expensive alloys with low Fe content. Fe degrades the hot and cold rolling ability by causing edge cracks that reduce the usable width of a rolled sheet or even cause it to break during manufacturing. Excess Fe makes the product unsuitable for forming, especially because the bending ability may be degraded.
  • the mass content of Fe is at least about 0.20%, and at most about 0.30% or at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60% or at most about 0.70% or at most about 0.80%. In one embodiment, the mass content of Fe is at least about 0.30%, and at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60% or at most about 0.70% or at most about 0.80%. In one embodiment, the mass content of Fe is at least about 0.50%, and at most about 0.60% or at most about 0.70% or at most about 0.80%. In one embodiment, the mass content of Fe is at least about 0.60%, and at most about 0.70% or at most about 0.80%. In one embodiment, the mass content of Fe is at least about 0.70%, and at most about 0.80%.
  • Cu The Cu content is approximately 0.3% approximately 1.0%. Increasing the Cu content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. Copper is an element participating in hardening precipitation, which is favorable for increasing the yield strength in the T4 state and after baking of paints. In the T4 state, Cu in solid solution promotes formability and increases work hardening. Cu degrades the ability to roll hot and cold by causing edge cracks that reduce the usable width of a rolled sheet or even cause it to break during manufacturing. In addition, a Cu content greater than approximately 1% hardens too much and then degrades the formability, in particular the bending ability. Cu is known to degrade corrosion resistance, surprisingly, the corrosion resistance is acceptable despite the Cu content according to the invention.
  • the mass content of Cu is at least about 0.35%, and at most about 0.45% or at most about 0.55% or at most about 0.65% or at most about 0.75% or at most about 0.85% or at most about 0.95%. In one embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.45%, and at most about 0.55% or at most about 0.65% or at most about 0.75% or at most about 0.85% or at most about 0.95%. In one embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.55%, and at most about 0.65% or at most about 0.75% or at most about 0.85% or at most about 0.95%. embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.65%, and at most about 0.75% or at most about 0.85% or at most about 0.95%. In one embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.75%, and at most about 0.85% or at most about 0.95%. In one embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.85%, and at most about 0.95%. In one embodiment, the mass content of Cu is at least about 0.85% or at
  • Mn The Mn content is about 0.2% to about 0.6%. Increasing the Mn content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. Manganese can contribute to common intermetallic precipitates and dispersoids. Mn can degrade the formability in the T4 temper due in particular to the increase in the intermetallic fraction and the decrease in the work hardening capacity at high strains.
  • the mass content of Mn is at least about 0.20%, and at most about 0.30% or at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%. In one embodiment, the mass content of Mn is at least about 0.30%, and at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%. In one embodiment, the mass content of Mn is at least about 0.50%, and at most about 0.60%.
  • Mg The Mg content is about 0.2% to about 0.6%. Increasing the Mg content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. Mg2Si precipitates contribute to the hardening of the alloy during tempering, for example during the baking of paints. The excess of Si relative to Mg is favorable to the formability in the T4 temper. The presence of Mg increases the yield strength in the T4 temper and therefore makes forming more difficult.
  • the Mg mass content is at least about 0.20%, and at most about 0.30% or at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%.
  • the Mg mass content is at least about 0.30%, and at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%. In one embodiment, the Mg mass content is at least about 0.40%, and at most about 0.50% or at most about 0.60%.
  • Zn The content is about 0.2% to about 0.6%. Increasing the Zn content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. Since Zn is an addition element in aluminum alloys, it is interesting to accept it for the purpose of recycling aluminum scrap and waste, in particular from end-of-life vehicles. Zn hardens the alloy in the T4 state as well as after tempering but degrades its formability in the T4 state.
  • the mass content of Zn is at least about 0.20%, and at most about 0.30% or at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%. In one embodiment, the mass content of Zn is at least about 0.30%, and at most about 0.40% or at most about 0.50% or at most about 0.60%. In one embodiment, the mass content of Zn is at least about 0.50%, and at most about 0.60%.
  • the Cr content is at most about 0.1% by weight. Increasing the Cr content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. In some cases can be added to refine the grains and stabilize the structure. Reducing the Cr content generally improves the formability measured with the LDH. In some cases the present inventors have surprisingly found that a maximum Cr content of 0.08%, advantageously 0.05% and preferably 0.03% does not prevent the recycling of significant quantities of scrap from the automobile industry, in particular twitch.
  • the mass content of Cr is at least about 0.01%, and at most about 0.02% or at most about 0.03% or at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%.
  • the mass content of Cr is at least about 0.02%, and at most about 0.03% or at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%.
  • the mass content of Cr is at least about 0.03%, and at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Cr is at least about 0.04%, and at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Cr is at least about 0.05%, and at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%.
  • the mass content of Cr is at least about 0.06%, and at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Cr is at least about 0.08%, and at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Cr is at least about 0.09%, and at most about 0.10%.
  • Ti A maximum content of about 0.1%, preferably 0.10% is required to avoid the conditions of formation of primary phases during vertical casting, which have a detrimental effect on all of the claimed properties. Increasing the Ti content facilitates the use of recycled products and in particular twitch. In one embodiment the Ti content is at least about 0.01%.
  • the mass content of Ti is at least about 0.01%, and at most about 0.02% or at most about 0.03% or at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Ti is at least about 0.02%, and at most about 0.03% or at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%.
  • the mass content of Ti is at least about 0.03%, and at most about 0.04% or at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. ... about 0.04%, and at most about 0.05% or at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Ti is at least about 0.05%, and at most about 0.06% or at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%.
  • the mass content of Ti is at least about 0.06%, and at most about 0.07% or at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Ti is at least about 0.07%, and at most about 0.08% or at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Ti is at least about 0.08%, and at most about 0.09% or at most about 0.10%. In one embodiment, the mass content of Ti is at least about 0.09%, and at most about 0.10%.
  • each of these elements The maximum content of each of these elements is approximately 0.1%, preferably 0.10%. Increasing the content of each of these elements facilitates the use of recycled products and in particular twitch. In one embodiment, the content of each of these elements is at least approximately 0.01%.
  • the content of each of these elements is at least about 0.01%, or is at least about 0.02%, or is at least about 0.03%, or is at least about 0.04%, or is at least about 0.05%, or is at least about 0.06%, or is at least about 0.07%, or is at least about 0.08%, and/or is at most about 0.09%, or is at most about 0.08%, or is at most about 0.07%, or is at most about 0.06%, or is at most about 0.05%, or is at most about 0.04%, or is at most about 0.03%, or is at most about 0.02%.
  • the present inventors have surprisingly found that a maximum Ni content of 0.08%, advantageously 0.05%, preferably 0.03%, does not prevent the recycling of significant quantities of scrap from the automobile industry, in particular twitch.
  • the other elements are typically impurities whose content is kept less than or equal to 0.05%, preferably strictly less than 0.05%, the whole being less than 0.15%, the remainder is aluminum.
  • the alloy according to the invention comprises at least 20% or at least 30% or at least 40% or at least 50% or at least 60% or at least 70% or at least 80% or at least 90% of post-consumer waste or at least, preferably from end-of-life motor vehicles, more preferably from aluminum fragmented by automotive crushers.
  • the composition of the alloy according to the invention is:
  • composition of the alloy according to the invention is:
  • composition of the alloy according to the invention is:
  • Fe 0.30%- 0.45%, preferably the minimum is 0.35% and/or preferably the maximum 0.40%,
  • Cu 0.50% - 0.65%, preferably the minimum is 0.55% and/or preferably the maximum is 0.60%,
  • Mn 0.2%-0.30%, preferably the minimum is 0.20% and/or preferably the maximum is 0.25%,
  • Mg 0.30% -0.45%, preferably the minimum is 0.35% and/or preferably the maximum is 0.40%, Zn: 0.25%- 0.40%, preferably the minimum is 0.30% and/or preferably the maximum is 0.35%,
  • the above embodiment has a trade-off between properties in being less hard after paint curing, more formability and bendability, less rolling cracking, slightly more corrosion and less recyclability.
  • the embodiment below has a compromise between the properties by being harder to bake paints, by less formability and bendability, by better corrosion resistance, by a little more crackability during rolling and by better suitability for recycling.
  • the composition of the alloy according to the invention is: Si: 3.7% -4.1%, preferably 3.9% - 4.1%,
  • Fe 0.35% - 0.50%, preferably the minimum is 0.40% and/or preferably the maximum is 0.45%,
  • Cu 0.70% - 1%, preferably the minimum is 0.80% and/or preferably the maximum is 0.97%,
  • Mn 0.2%- 0.30%, preferably the minimum is 0.20% and/or preferably the maximum is 0.25%,
  • Mg 0.30% 0.45%, preferably, preferably the minimum is 0.35%-and/or preferably the maximum is 0.40%,
  • Zn 0.45% - 0.60%, preferably, preferably the minimum 0.50% is and/or preferably the maximum is 0.55%,
  • the embodiment below allows some tolerance to Cu contamination, which often occurs as electrical wiring, while limiting hardness, increasing formability and bendability over the composition cited just above by reducing the Si and Zn content.
  • composition of the alloy according to the invention is: Si: 3.0% - 3.6%, preferably the minimum is 3.2% and/or preferably the maximum is 3.8%,
  • Fe 0.35% - 0.50%, preferably the minimum is 0.40% and/or preferably the maximum is 0.45%,
  • Cu 0.70%- 1%, preferably the minimum is 0.80% and/or preferably the maximum is 0.97%,
  • Mn 0.2%- 0.30%, preferably the minimum is 0.20% and/or preferably the maximum is 0.25%,
  • Mg 0.30%-0.45%, preferably the minimum is 0.35% and/or preferably the maximum is 0.40%,
  • Zn 0.35% - 0.50%, preferably the minimum is 0.40% and/or preferably the maximum is 0.45%,
  • the invention also relates to rolled alloy products according to the invention.
  • the rolled products according to the invention are in the solution-treated, quenched and pre-tempered or solution-treated, quenched and tempered state. These states allow hardening of the alloy during the baking of the paints.
  • the pre-tempering allows the alloy to be stabilized during natural aging or maturation periods of storage before use of the alloy.
  • the products according to the invention have an advantageous rolling deformation ability.
  • the rolling ability is considered satisfactory in particular when few cracks or cracks of short length form during rolling, that is to say in particular when the tendency to crack during cold rolling is low.
  • a crackability is measured in mm corresponding to the maximum length of the cracks formed, in the cross rolling direction, after cold rolling in 6 passes from a hot rolled thickness of 6 mm to a thickness of 1 mm.
  • the rolled products according to the invention advantageously have a crackability of less than or equal to 5 mm, preferably less than or equal to 4 mm, more preferably less than or equal to 3 mm.
  • the rolled product according to the invention has an LDH greater than or equal to 7.5 mm preferably greater than or equal to 28.0 mm, more preferably greater than or equal to 28.5 mm, more preferably greater than or equal to 28.7 mm. Increasing the LDH value improves formability during stamping.
  • the rolled product according to the invention has a minimum yield strength RpO,2 in the T4 state of 70 MPa, preferably 80 MPa, more preferably 90 MPa and/or has a maximum yield strength RpO,2 in the T4 state of 140 MPa, preferably 130 MPa, more preferably 120 MPa.
  • a yield strength in the T4 state that is too low will limit the yield strength after baking of the paints.
  • a yield strength in the T4 state that is too high increases the drawing force. Limiting the maximum of the yield strength in the T4 state is a compromise that makes it possible to improve the formability measured with the LDH.
  • the yield strength Rp0,2 in the T4 state is at least 80 MPa and at most 100 MPa.
  • This embodiment is a compromise that allows for increased formability and hot and cold deformation without cracking.
  • the yield strength RpO,2 in the T4 state is at least 105 MPa and at most 125 MPa. This embodiment is a compromise that allows for increased recyclability.
  • the rolled product according to the invention has a minimum yield strength RpO,2 after baking the paints of 200 MPa, preferably 210 MPa and/or has a maximum yield strength RpO,2 after baking the paints of 260 MPa, preferably 250 MPa.
  • Increasing the yield strength after baking the paints is advantageous for reducing the thickness of the parts.
  • the yield strength after baking the paints is at least 225 MPa, preferably 235 MPa. This embodiment is a compromise which also makes it possible to increase the recyclability.
  • composition according to the invention makes it possible to obtain a work hardening coefficient comparable to the reference alloys while increasing the suitability for recycling.
  • the manufacturing process for rolled products includes the successive stages: supply, optionally sorting, alloy development, casting, homogenization and/or reheating, hot and optionally cold deformation, solution treatment and quenching, optionally pre-tempering, and maturation.
  • the supply of aluminum alloys and additional metals is carried out, the aluminum alloys being at least 20%, preferably at least 30%, preferably at least 40%, preferably at least 50%, preferably at least 60%, preferably at least 70% in the form of post-consumer waste.
  • Post-consumer waste is preferably at least 20%, preferably at least 30%, preferably at least 40%, preferably at least 50%, preferably at least 60%, preferably at least 70% in the form of aluminum fragmented by automotive or twitch shredders.
  • the post-consumer waste is sorted.
  • the post-consumer waste is crushed, separated by sieving and the waste larger than 1 cm is sorted between alloy families, the analysis being advantageously carried out by LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) or by XRT (X-Ray Transmission).
  • An alloy according to the invention is produced from aluminum alloys comprising optionally sorted post-consumer waste and supplied addition metals.
  • a raw form is cast with an alloy according to the invention.
  • the casting is carried out by semi-continuous vertical casting, with direct cooling (DC Casting).
  • DC Casting direct cooling
  • the raw form is advantageously a rolling plate, typically at least 250 mm thick.
  • the raw form is homogenized and/or reheated typically at a temperature above the solvus temperature of the alloy, while avoiding local melting or burning for a period of at least 2 hours, preferably 3 hours, more preferably 4 hours and at most 7 hours, preferably 6 hours, more preferably 5 hours.
  • the homogenization and/or reheating temperature is preferably at most 560°C, preferably 550°C, more preferably 540°C, more preferably 530°C, and at least 490°C, preferably 500°C. Too high or too low a temperature degrades the mechanical properties of the product.
  • the raw form is deformed hot and optionally cold by rolling.
  • the raw form, in the form of a rolling plate is hot rolled typically to a thickness of 3 to 8 mm.
  • the hot rolling start temperature is typically 450 °C to 550 °C.
  • the rolled product obtained after hot rolling is cold rolled to a thickness typically of 0.5 to 4 mm. In one embodiment the thickness is 0.7 to 3 mm. In one embodiment the thickness is 0.9 to 2 mm.
  • the raw form thus deformed is put into solution then quenched.
  • Solutionizing is typically performed at a solutionizing temperature above of the solvus temperature of the alloy, while avoiding local melting or burning and then quenched, preferably in a continuous furnace. Too cold a solution and/or too short a solution degrades the mechanical properties of the sheet by insufficient solution. Too hot a solution causes burns degrading the mechanical properties. Too long a solution degrades productivity. Preferably the solution lasts from 15 seconds to 300s.
  • the solution temperature is preferably a maximum of 560°C, preferably 550°C, more preferably 540°C, more preferably 530°C, and a minimum of 490°C, preferably 500°C.
  • the product thus put into solution is quenched typically at a speed of more than 30°C/s and better of at least 100°C/s with water or with air or with a successive combination of water or air.
  • the product is quenched to a temperature of 60 to 100°C.
  • An insufficient cooling speed degrades the mechanical properties of the sheet because the solution is then incomplete.
  • the product is then reheated to perform a pre-tempering typically at a pre-tempering temperature of 60°C to 120°C for a period of 1 to 24 hours, preferably 60°C to 100°C for 2 to 16 hours.
  • a pre-tempering temperature typically at a pre-tempering temperature of 60°C to 120°C for a period of 1 to 24 hours, preferably 60°C to 100°C for 2 to 16 hours.
  • the pre-tempering can be obtained by coiling then cooling to room temperature, preferably for at least 40 hours.
  • the pre-tempering makes it possible to improve the response to the baking of the paints which is the difference between the yield strength in the T4 state and the yield strength after the baking of the paints.
  • the product obtained then matures at room temperature, preferably between 24 hours and 6 months, preferably between 72 hours and 5 months.
  • the product thus obtained then undergoes tempering.
  • the product thus obtained is painted and can undergo a heat treatment of baking the paint.
  • the product according to the invention is advantageously used for the manufacture of parts for motor vehicles.
  • the product according to the invention is used as a sheet metal for lining, such as for example door or hood linings.
  • the thicknesses are between 0.7 and 2.0 mm. A thickness of less than 0.7 mm is too thin to ensure the rigidity of the component containing the lining. A thickness greater than 2.0 mm makes the component containing the lining too heavy for the user and the vehicle.
  • the product according to the invention is used as a structural part, such as for example top hat stiffeners.
  • the product according to the invention is used as a battery tray element, in particular as a battery tray bottom. For battery tray bottoms, the thicknesses are typically between 1.5 and 4.0 mm and preferably between 2 and 3 mm. Examples
  • the recyclability of the different alloys A to L is assessed by calculating the maximum quantity of the average composition calculated in Table 2 below for each element.
  • a value greater than 100% means that the twitch does not provide the quantity of the element considered, therefore nothing limits the introduction of twitch to produce the alloy for the element considered.
  • a value less than 100% implies that the twitch provides too much of the element considered and that the introduction of twitch must be limited to produce the alloy. It is therefore necessary to take into account only the minimum on all elements for each alloy evaluated to define its recyclability. Alloys J, K and L are alloys with a lower recyclability of twitch.
  • the ingots were reheated to 520°C except for references J and L, which were reheated to 560°C, then hot rolled while maintaining a temperature above 300°C.
  • Intergranular corrosion in acidic media was measured according to ISO 11846.
  • Figures 1 to 3 show that the examples of the invention C and D in particular present the best compromise between the suitability for recycling, the suitability for transformation evaluated by the cracks and the suitability for forming (LDH) and the mechanical properties of elastic limit and elongation in the T4 state.
  • the tensile hardening coefficient n 4-6 was characterized on samples of thickness 3 mm in the T4 state. Examples C and D have a better coefficient similar to the reference products J, K and L and better than the other examples.

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Abstract

L'invention concerne un alliage d'aluminium de composition, en % en poids : Si : environ 1,7 % – environ 7,0 %, Fe : environ 0,3 % – environ 0,5 %, Cu : environ 0,3 % – environ 1,0 %, Mn : environ 0,2% – environ 0,6 %, Mg : environ 0,2 % – environ 0,6 %, Zn : environ 0,2 % – environ 0,6 %, Ti, Cr, Sn, Pb, Zr, V, Sr, Ni : <= environ 0,1 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al. L'invention concerne également un produit laminé en alliage selon l'invention. L'alliage selon l'invention est particulièrement adapté au recyclage comprend de préférence au moins 20 % de déchets post-consommation, préférablement provenant de véhicules hors d'usage, plus préférablement provenant de d'aluminium fragmenté par des broyeurs automobiles, le twitch.

Description

DESCRIPTION
Titre de l'invention : Alliage d'aluminium pour recyclage et procédé de fabrication
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des alliages d'aluminium destinés à la fabrication de pièces pour des véhicules automobiles produits à partir de produits recyclés.
Etat de la technique
Les alliages d'aluminium sont utilisés de manière croissante dans la construction automobile pour réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer la consommation de carburant et les rejets de gaz à effet de serre.
Usuellement, les alliages d'aluminium servant dans la construction automobile sont recyclés dans les pièces moulées et en particulier les pièces du moteur. Cependant, l'évolution de la propulsion automobile des moteurs thermiques vers le moteur électrique va supprimer cette filière de recyclage.
Il y a donc une demande pour des alliages d'aluminium fabriqués à partir de produits recyclés d'autant plus importante que les constructeurs doivent augmenter l'utilisation de produits recyclés pour diminuer la quantité d'équivalent CO2 émis par la production des véhicules.
La demande US20210108293 divulgue une tôle en alliage d’aluminium ayant une composition chimique contenant Si : 2, 3-3, 8 % en masse, Mn : 0,35-1,05 % en masse, Mg : 0,35-0,65 % en masse, Fe : 0,01-0,45 % en masse, et au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Cu : 0,0010-1,0 % en masse, Cr : 0,0010-0,10 % en masse, Zn : 0,0010-0,50 % en masse, et Ti : 0,0050-0,20 % en masse. Le rapport entre la teneur en Si et la teneur en Mn est de 2,5 ou plus et de 9,0 ou moins. La tôle en alliage d’aluminium présente un allongement de 23 % ou plus et un exposant d’écrouissage de 0,28 ou plus à une déformation nominale de 3 %. Une telle tôle en alliage d’aluminium est bien adaptée aux applications de formage à la presse (emboutissage), telles que le formage de panneaux de carrosserie automobile.
La demande WO2018/175876 divulgue des techniques de moulage de produits métalliques présentant une résistance et une formabilité élevées à partir de déchets métalliques recyclés, sans ajout d’une quantité substantielle ni même d’une quantité quelconque d’aluminium primaire. Des éléments d’alliage supplémentaires, tels que le magnésium, peuvent être ajoutés à des déchets métalliques, lesquels peuvent être coulés et traités pour produire une bobine métallique d’épaisseur finale souhaitée et ayant des propriétés métallurgiques et mécaniques souhaitables, telles qu’une résistance et une formabilité élevées. Des déchets de métal bon marché et recyclés peuvent ainsi être réemployés efficacement pour de nouvelles applications, dans l'automobile ou comme matière première de canettes de boisson.
La demande JP2005298922 a pour problème à résoudre de fournir de manière peu coûteuse une tôle d'alliage d'aluminium à former, qui présente une aptitude au formage par pliage adéquate, une faible anisotropie de pliage et une aptitude supérieure au durcissement par cuisson après revêtement, qui présente un faible vieillissement à température ambiante et une résistance adéquate aux marques de lignage. Sa solution est une tôle d'alliage d'aluminium faite d'un alliage à base de Al-Mg-Si ou d'un alliage à base de Al-Mg-Si-Cu ; satisfaisant chaque condition de (C1/10+ CI/4)/2 > C1/2 et 30 < (C1/10+C1/4) < 500, lorsque C1/10, Ci/4et Ci/2sont définis comme étant la densité d'orientation du cube à des positions respectives de 1/10, 1/4 et 1/2 de profondeur à partir de la surface de la tôle dans le sens de l'épaisseur de la tôle ; a une densité d'orientation {001}<210> dans une plage de 2 à 50, dans une région de 1/10 à 1/4 de profondeur dans le sens de l'épaisseur de la tôle; et a des taux de corne à 0 degré et 90 degrés de 5% ou plus. La méthode de fabrication comprend des conditions de coulée et de laminage à chaud strictement prescrites. Les conditions des structures métallographiques dans une plaque coulée et une tôle après avoir été laminée à chaud, qui sont des produits intermédiaires, sont prescrites.
La demande WO2022/026825 divulgue de nouveaux alliages d'aluminium 6xxx. Dans une approche, un nouvel alliage d'aluminium 6xxx peut comprendre de 0,25 à 0,60 % en poids. % Fe, 0,8-1, 2 poids. % Si, 0,35-1,1 en poids. % Mg, 0,05-0,8 poids. % Mn, jusqu'à 0,30 poids. % Cu, jusqu'à 0,35 poids. % Zn, jusqu'à 0,15 poids. % Ti, jusqu'à 0,15 % en poids. % chacun de Cr, Zr et V, le reste étant de l'aluminium, des éléments accessoires et des impuretés. Les nouveaux alliages d'aluminium 6xxx peuvent être fabriqués à partir d'alliages d'aluminium recyclés.
La demande WO9960181 divulgue un alliage d'aluminium pour automobile qui a une composition d'alliage d'aluminium comprenant 3,5 à 5 % en poids de Si, 0,3 à 1,5 % en poids de Mg, 0,4 à 1,5 % en poids de Zn, 0,4 à 1,5 % en poids de Cu, 0,4 à 1,5 % en poids de Fe et 0,6 à 1 % en poids de Mn, et en outre un ou plusieurs parmi 0,01 à 0,2 % en poids de Cr, 0,01 à 0,2 % en poids de Ti, 0,01 à 0,2 % en poids de Zr et 0,01 à 0,2 % en poids de V, le résidu de la composition étant de l'aluminium et des impuretés obligatoires.
La demande JP2000063972 divulgue un alliage d'aluminium extrudé contenant Si 2,6 % en poids à 4,0 % en poids, de plus de Mg 0,3 % en poids à 1,5 % en poids, de plus de Z n 0,3 % en poids à 1,2 % en poids, de plus de Cu 0,3 % en poids à 1,2 % en poids ou moins et de plus de Fe 0,1 % en poids mais 1,5 % en poids ou moins, et en outre, de plus de Mn 0,01 % en poids mais 0,3 % en poids ou moins, de plus de Cr 0. 01 % en poids mais 0,3 % en poids ou moins, plus que Zr 0,01 % en poids mais 0,3 % en poids ou moins, et plus que V 0,01 % en poids mais 0,3 % en poids ou moins, et le reste Al et les impuretés inévitables, dans lequel une conductivité électrique n'est pas supérieure à 50 % IACS, et une température d'initiation de fusion n'est pas supérieure à 570 °C.
Le brevet US6607615 divulgue un matériau extrudé en alliage d'aluminium pour les éléments structurels des carrosseries automobiles, qui est composé d'un alliage d'aluminium contenant plus de 2,6 % en poids mais 4,0 % en poids ou moins de Si et plus de 0,3 % en poids mais 1. 5 % en poids ou moins de Mg, contenant en outre (i) du Mn, du Zn, du Cu et du Fe chacun dans une quantité donnée, ou (ii) du Zn, du Cu et du Fe chacun dans une quantité donnée et contenant au moins un élément choisi parmi le Mn, le Cr, le Zr et le V dans une quantité donnée, le reste étant constitué d'AI et d'impuretés inévitables, ce matériau ayant une conductivité donnée et une température de début de fusion donnée.
Le brevet US6325870 divulgue un matériau en tôle d'aluminium pour automobiles, ayant une composition d'alliage d'aluminium : (i) comprenant 3,5 à 5 % en poids de Si, 0,3 à 1,5 % en poids de Mg, 0,4 à 1,5 % en poids de Zn, 0,4 à 1. 5 % en poids de Cu, 0,4 à 1,5 % en poids de Fe, et 0,6 à 1 % en poids de Mn, et un ou plusieurs membres choisis dans le groupe de 0,01 à 0,2 % en poids de Cr, 0,01 à 0,2 % en poids de Ti, 0,01 à 0,2 % en poids de Zr, et 0,01 à 0. 2 % en poids de V, le reste étant constitué d'aluminium et d'impuretés inévitables, ou (ii) comprenant entre plus de 2,6 % en poids et 5 % en poids de Si, 0,2 à 1,0 % en poids de Mg, 0,2 à 1,5 % en poids de Zn, 0,2 à 1,5 % en poids de Cu, 0,2 à 1,5 % en poids de Fe, et entre 0. 05 et moins de 0,6 % en poids de Mn, et un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe de 0,01 à 0,2 % en poids de Cr, 0,01 à 0,2 % en poids de Ti, 0,01 à 0,2 % en poids de Zr, et 0,01 à 0,2 % en poids de V, avec l'équilibre de l'aluminium et des impuretés inévitables. Il est possible de produire une tôle d'aluminium pour les automobiles qui présente une excellente résistance mécanique et d'excellentes propriétés de flexion, ainsi qu'une meilleure soudabilité, en utilisant des matériaux d'aluminium recyclés.
Le brevet US6355090 divulgue un alliage d'aluminium qui comprend de 0,5 à 5,0 % en poids de Si, de 0,2 à 5,0 % en poids de Mg, de 0,01 à 1,2 % en poids de Mn, de 0,1 à 1,2 % en poids de Zn, de 0,2 à 1,2 % en poids de Cu, de 0,2 à 2,0 % en poids de Fe, et un ou plusieurs des éléments suivants : de 0. 01 à 0,2 % en poids de Cr, 0,01 à 0,2 % en poids de Zr, 0,01 à 0,2 % en poids de V, et 0,01 à 0,2 % en poids de Ti, le reste étant constitué d'AI et d'impuretés inévitables.
Toutefois, un alliage de recyclage n'est pertinent que s'il permet d'utiliser d'importantes quantité de déchets, en en particulier de déchets provenant de véhicules en fin de vie. Usuellement, les véhicules en fin de de vie sont broyés puis divers procédés de séparation, connus de la personne du métier, sont mis en oeuvre pour trier le produit obtenu par broyage. L'un des produits obtenus par ladite séparation est le twitch dont une composition typique est donnée au tableau 2.
Il existe donc un besoin pour recycler des chutes et déchets sous forme de twitch pour réaliser des tôles de carrosserie pour l'industrie automobile et qui ont des propriétés adaptées pour l'utilisation sur un véhicule.
Problème posé
Le problème à résoudre est de développer un alliage d'aluminium qui vise un excellent compromis entre la résistance mécanique, son aptitude à la mise en forme, sa résistance à la corrosion, son aptitude à la fabrication tout en étant produit avec un maximum de déchets post consommation en twitch.
En pratique, il s'agit d'obtenir un alliage dont la limite d'élasticité (Rp0,2) est similaire aux alliages utilisés actuellement pour avoir un retour élastique comparable lors de la mise en forme. L'alliage doit avoir un allongement Ag% au moins similaire aux alliages utilisés actuellement, préférablement au moins 20% afin de fabriquer des pièces comparables. L'alliage doit avoir après cuisson des peintures (Bake hardening) une limite d'élasticité (Rp0,2) comparables aux alliages utilisés actuellement pour obtenir les mêmes performances mécaniques sur les véhicules, préférablement supérieures. La tenue à la corrosion doit être au moins comparables à celle des alliages utilisés actuellement. Des exemples d'alliages utilisés actuellement sont les exemples J, K et L mentionnés ci-dessous.
Objet de l'invention
Un premier objet de l'invention est un alliage d'aluminium de composition, en % en poids :
Si : environ 1,7 % - environ 7,0 %,
Fe : environ 0,2 % - environ 0,8 %,
Cu : environ 0,3 % - environ 1,0 %,
Mn : environ 0,2% - environ 0,6 %,
Mg : environ 0,2 % - environ 0,6 %,
Zn : environ 0,2 % - environ 0,6 %,
Ti, Cr, Sn, Pb, Zr, V, Sr, Ni : <= environ 0,1 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : AL Un deuxième objet de l'invention est un produit laminé en alliage selon l'invention.
Un troisième objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un produit selon l'invention comprenant les étapes successives : a) Approvisionnement d'alliages d'aluminium et de métaux d'addition les alliages d'aluminium étant à au moins 20 % sous la forme de déchets post-consommation, b) Optionnellement tri des déchets post-consommation, c) Elaboration d'un alliage selon une quelconque des revendications 1 à 8, à partir des alliages d'aluminium comprenant des déchets post-consommation optionnellement triés et de métaux d'addition approvisionnés d) Coulée de l'alliage d'une forme brute, préférentiellement par coulée verticale semi continue, e) Homogénéisation et/ou réchauffage de la forme brute, f) Déformation à chaud et optionnellement à froid par laminage de la forme brute, g) Mise en solution puis trempe de la forme brute ainsi déformée, h) Optionnellement pré revenu typiquement à une température de pré revenu de 60 à 120°C pendant une durée de 1 à 24 heures, i) Maturation préférentiellement de 24 heures à 6 mois.
Un quatrième objet de l'invention est l'utilisation d'un produit selon l'invention pour la fabrication de pièces pour des véhicules automobiles.
Description des figures
[Fig. 1] : Cette figure montre le LDH en fonction de l'aptitude au recyclage.
[Fig. 2] : Cette figure montre l'allongement Ag% à l'état T4 en fonction de la tendance à la crique au laminage à froid (criquabilité).
[Fig. 3] : Cette figure montre le compromis entre le LDH et la limite d'élasticité à l'état T4.
[Fig. 4] : Cette figure montre décrit l'outil de mesure du LDH.
[Fig. 5] : Cette figure montre le coefficient d'écrouissage en fonction de l'aptitude au recyclage.
Description de l'invention
Tous les alliages d’aluminium dont il est question ci-après sont désignés, sauf mention contraire, selon les règles et désignations définies par l'«Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu’elle publie régulièrement. Sauf mention contraire, les compositions sont exprimées en % en poids. L'expression 1.4 Cu signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est de 1.4%. Les groupes d'alliages, également appelés séries, sont définies dans l'EN 573- 1 (2005). Les états métallurgiques dont il est question sont désignés selon la norme européenne EN-515. En particulier un produit à l'état mis en solution et trempé est connu de la personne du métier comme obtenu par chauffage d'un alliage jusqu'à une certaine température pendant suffisamment longtemps pour permettre à un ou plusieurs des constituants d'entrer dans la solution solide, où ils restent dans un état sursaturé après une trempe. En particulier un produit revenu ou vieilli est connu de la personne du métier comme obtenu par un traitement d'un métal visant à modifier ses propriétés par précipitation des phases intermétalliques à partir de la solution sursaturée. Le vieillissement ou revenu (aging) peut être obtenu par un traitement thermique (revenu ou vieillissement artificiel) ou à température ambiante (vieillissement naturel). L'état pré revenu n'est pas normalisé dans la norme mais est bien connu de la personne du métier qui le désigne parfois comme T4p ou T4*. Il s'agit d'un traitement thermique après la trempe qui stabilise le produit en limitant le vieillissement naturel tout en améliorant la réponse du produit lors de la cuisson des peintures, lors de la fabrication d'une automobile, qui est un revenu en termes de métallurgie.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0.2% d'allongement Rp0.2, l'allongement à striction Ag% et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.
Les angles de pliage, appelés alpha, sont déterminés par essai de pliage 3-points selon la norme NF EN ISO 7438 et les procédures VDA 238-100 et VDA 239-200 version 2017.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent.
Le paramètre LDH est largement utilisé pour l'évaluation de l'aptitude à l'emboutissage des tôles. Il a fait l'objet de nombreuses publications, notamment celle de R. Thompson, «The LDH test to evaluate sheet metal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group», SAE conference, Detroit, 1993, SAE Paper n°930815. Il s'agit d'un essai d'emboutissage d'un flan bloqué en périphérie par un jonc. La pression serre- flan est ajustée pour éviter un glissement dans le jonc. Le flan, de dimensions 120 mm x 160 mm, est sollicité dans un mode proche de la déformation plane. Le poinçon utilisé est hémisphérique. La figure 4 précise les dimensions des outils utilisés pour réaliser ce test. La lubrification entre le poinçon et la tôle est assurée par de la graisse graphitée. La vitesse de descente du poinçon est de 50 mm/min. La valeur dite LDH est la valeur du déplacement du poinçon à rupture, soit la profondeur limite de l'emboutissage. Elle correspond en fait à la moyenne de trois essais, donnant un intervalle de confiance à 95 % sur la mesure de 0.2 mm.
Le coefficient d'écrouissage en traction est mesuré sur le norme ISO 10275 2020-08.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258-1 (1998) s'appliquent.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258-3 (2003) s'appliquent.
L'aluminium pur ou allié sous forme de lingot de métal primaire présente généralement l'inconvénient de générer lors de sa fabrication des émissions importantes de CO2 et on essaie donc de limiter son utilisation. En ce qui concerne les autres sources de métal, on distingue les chutes de fabrication pré-consommation, qui sont générées avant que le métal ne soit livré au client final : l'acheteur de fenêtre, l'utilisateur de chambre à vide, l'acheteur de voiture, la compagnie aérienne etc. et les déchets post consommation qui sont récupérés après utilisation du produit, typiquement sur la voiture à la casse, dans un centre de tri. Les étapes de fabrication de produits en aluminium génèrent de nombreuses chutes de fabrication pré-consommation lors de l'ensemble des étapes. Il peut s'agir par exemple d'extrémités de plaques coulées ayant été chutées avant corroyage à chaud, d'extrémités de produits laminés ou filés ayant été chutées lors du procédé de fabrication de tôles ou de profilés, de squelettes des flans utilisés pour l'emboutissage, de copeaux d'usinage etc. Les déchets post-consommation sont par exemple des cadres de fenêtre usagées, des pièces automobiles récupérées à la casse, des automobiles broyées, des avions démontés etc. Les déchets post-consommation peuvent être approvisionnés bruts, sous forme compactée ou optionnellement avoir été fondus séparément et éventuellement solidifiés. On approvisionne également des éléments d'addition sous forme appropriée. Il peut s'agir d'éléments sous leur forme métallique ou sous une forme alliée.
Sauf mention contraire, les définitions de la « Scrap Specification Circular 2022 » de l'ISRI (Institue of Scrap Recycling Industries) s'appliquent. En particulier le twitch est défini comme des déchets ou scrap d'aluminium fragmenté par des broyeurs automobiles
Le twitch est dérivé du dispositif de séparation des milieux humides ou secs, le matériau est sec et ne contient pas plus de 1 % maximum de zinc libre, 1 % maximum de magnésium libre et 1 % maximum de fer analytique. Il ne contient pas plus de 2 % au total de matières non métalliques, dont pas plus de 1 % de caoutchouc et de plastique. Il est exempt de matériaux excessivement oxydés, de cartouches d’airbag ou de tout article scellé ou sous pression.
La température ambiante est toute température compatible avec le travail des humains de 5 à 35°C. La température ambiante peut être une température de 5°C, 6°C, 7°C, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C, 16°C, 17°C, 18°C, 19°C, 20°C, 21°C, 22°C, 23°C, 24°C, 25°C, 26°C, 27°C, 28°C, 29°C, 30°C, 31°C, 32°C, 33°C, 34°C, 35°C. Le terme "environ", lorsqu'il est utilisé en relation avec une variable numérique mesurable, se réfère à la valeur indiquée de la variable et à toutes les valeurs de la variable qui se trouvent dans les limites de l'erreur expérimentale de la valeur indiquée ou dans les limites de ±10 pour cent de la valeur indiquée, la valeur la plus élevée étant retenue.
Description détaillée
L'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse qu'il est tout à fait possible, grâce à une composition et un procédé de fabrication adaptés, de produire des tôles à partir du recyclage de déchets d'aluminium post consommation possédant une aptitude acceptable à l'emboutissage, une bonne résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques notamment adaptées à la production de carrosserie automobile.
Les plages de concentration imposées aux éléments constitutifs de ce type d'alliage s'expliquent de ce fait par les raisons suivantes :
Si : La teneur en Si est d'environ 1,7% à environ 7,0 %. Augmenter la teneur en Si facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Les précipités Mg2Si ou MgsSig contribuent au durcissement de l'alliage pendant un revenu, par exemple pendant la cuisson des peintures. Un excès de Si dégrade l'aptitude au laminage à chaud et à froid en provoquant des criques de rives qui réduisent la largeur utilisable d'une tôle laminée voire provoque sa rupture pendant la fabrication. L'excès de Si par rapport au Mg contribue à la formabilité à l'état T4. Le Si contribue à la sensibilité à la vitesse de déformation.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Si >= 2.0 %, préférablement Si >= 2.2 %, plus préférablement Si >= 2.5 %, plus préférablement Si >=2.8 % et/ou Si <= 6 %, préférablement Si <= 5 %, plus préférablement Si <= 4,3 %, plus préférablement Si <=4,1 %.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 1,90%, et au plus environ 2,10% ou au plus environ 2,30% ou au plus environ 2,50% ou au plus environ 2,70% ou au plus environ 2,90% ou au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 2,10%, et au plus environ 2,30% ou au plus environ 2,50% ou au plus environ 2,70% ou au plus environ 2,90% ou au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 2,30%, et au plus environ 2,50% ou au plus environ 2,70% ou au plus environ 2,90% ou au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 2,50%, et au plus environ 2,70% ou au plus environ 2,90% ou au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 2,70%, et au plus environ 2,90% ou au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 2,90%, et au plus environ 3,10% ou au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 3,10%, et au plus environ 3,30% ou au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 3,30%, et au plus environ 3,50% ou au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 3,50%, et au plus environ 3,70% ou au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 3,70%, et au plus environ 3,90% ou au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 3,90%, et au plus environ 4,10% ou au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 4,10%, et au plus environ 4,30% ou au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 4,30%, et au plus environ 4,50% ou au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 4,50%, et au plus environ 4,70% ou au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 4,70%, et au plus environ 4,90% ou au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 4,90%, et au plus environ 5,10% ou au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 5,10%, et au plus environ 5,30% ou au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 5,30%, et au plus environ 5,50% ou au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 5,50%, et au plus environ 5,70% ou au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 5,70%, et au plus environ 5,90% ou au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 5,90%, et au plus environ 6,10% ou au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 6,10%, et au plus environ 6,30% ou au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 6,30%, et au plus environ 6,50% ou au plus environ 6,70%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Si est au moins environ 6,50%, et au plus environ 6,70%.
Fe : La teneur en Fe est d'environ 0,2 % à environ 0,8%. Augmenter la teneur en Fe facilite l'utilisation de produits recyclés car le Fe est un polluant dans les procédés de recyclage. Une teneur très basse en Fe requiert de diluer les produits à recycler avec des alliages coûteux avec une faible teneur en Fe. Le Fe dégrade l'aptitude au laminage à chaud et à froid en provoquant des criques de rives qui réduisent la largeur utilisable d'une tôle laminée voire provoque sa rupture pendant la fabrication. Un excès de Fe rend le produit impropre à la mise en forme, notamment parce que l'aptitude au pliage peut être dégradée.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Fe >= 0,25 %, préférablement Fe >=0,30 %, plus préférablement Fe >= 0,33 %, plus préférablement Fe >=0,35 %, plus préférablement Fe >=0,37 % et/ou Fe <= 0,75 %, préférablement Fe <=0,65 %, plus préférablement Fe <= 0,55 %, plus préférablement Fe <=0,50 %, plus préférablement Fe <=0,45 %.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,20%, et au plus environ 0,30% ou au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60% ou au plus environ 0,70% ou au plus environ 0,80%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,30%, et au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60% ou au plus environ 0,70% ou au plus environ 0,80%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,40%, et au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60% ou au plus environ 0,70% ou au plus environ 0,80%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,50%, et au plus environ 0,60% ou au plus environ 0,70% ou au plus environ 0,80%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,60%, et au plus environ 0,70% ou au plus environ 0,80%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Fe est au moins environ 0,70%, et au plus environ 0,80%.
Cu : La teneur en Cu est environ 0,3 % environ 1,0 %. Augmenter la teneur en Cu facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Le cuivre est un élément participant à la précipitation durcissante, ce qui est favorable pour augmenter la limite d'élasticité à l'état T4 et après cuisson des peintures. A l'état T4, le Cu en solution solide favorise la formabilité et augmente l'écrouissage. Le Cu dégrade l'aptitude au laminage à chaud et à froid en provoquant des criques de rives qui réduisent la largeur utilisable d'une tôle laminée voire provoque sa rupture pendant la fabrication. De plus une teneur en Cu supérieure à environ 1% durcit trop et dégrade alors la formabilité, en particulier l'aptitude au pliage. Le Cu est connu pour dégrader la tenue en corrosion, de façon surprenante, la tenue en corrosion est acceptable malgré la teneur en Cu selon l'invention.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Cu >=0,35 %, préférablement Cu >= 0,43 %, préférablement Cu >=0,45 %, plus préférablement Cu >= 0,48 %, plus préférablement Cu >=0,50 %, et/ou Cu <= 0,98 %, préférablement Cu <=0,97%.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,35%, et au plus environ 0,45% ou au plus environ 0,55% ou au plus environ 0,65% ou au plus environ 0,75% ou au plus environ 0,85% ou au plus environ 0,95%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,45%, et au plus environ 0,55% ou au plus environ 0,65% ou au plus environ 0,75% ou au plus environ 0,85% ou au plus environ 0,95%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,55%, et au plus environ 0,65% ou au plus environ 0,75% ou au plus environ 0,85% ou au plus environ 0,95%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,65%, et au plus environ 0,75% ou au plus environ 0,85% ou au plus environ 0,95%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,75%, et au plus environ 0,85% ou au plus environ 0,95%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cu est au moins environ 0,85%, et au plus environ 0,95%.
Mn : La teneur en Mn est environ 0,2 % à environ 0,6%. Augmenter la teneur en Mn facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Le manganèse peut contribuer aux précipités intermétalliques communs et aux dispersoïdes. Le Mn peut dégrader la formabilité à l'état T4 du fait notamment de l'augmentation de la fraction d'intermétalliques et de la diminution de la capacité d'écrouissage aux fortes déformations.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Mn => 0,20%, préférablement Mn >= 0,21 %, préférablement Mn >=0,22 %, et/ou Mn <= 0,55 %, préférablement Mn <=0,52 %, plus préférablement Mn <= 0,50 %, plus préférablement Mn <=0,47 %, plus préférablement Mn <=0,45 %, plus préférablement Mn <=0,43 %, plus préférablement Mn <=0,41 %, plus préférablement Mn <=0,39 %, plus préférablement Mn <=0,37 %, plus préférablement Mn <=0,35 %, plus préférablement Mn <=0,33 %.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mn est au moins environ 0,20%, et au plus environ 0,30% ou au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mn est au moins environ 0,30%, et au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mn est au moins environ 0,40%, et au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mn est au moins environ 0,50%, et au plus environ 0,60%.
Mg : La teneur en Mg est d'environ 0,2 % à environ 0,6%. Augmenter la teneur en Mg facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Les précipités Mg2Si contribuent au durcissement de l'alliage pendant un revenu, par exemple pendant la cuisson des peintures. L'excès de Si par rapport au Mg est favorable à la formabilité à l'état T4. La présence de Mg augmente la limite d'élasticité à l'état T4 et rend donc la mise en forme plus difficile.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Mg >= 0,22 %, préférablement Mg >=0,25 %, plus préférablement Mg >= 0,27 %, plus préférablement Mg >=0,32 %, plus préférablement Mg >=0,35 % et/ou Mg <= 0,55 %, préférablement Mg <=0,52 %, plus préférablement Mg <= 0,50 %, plus préférablement Mg <=0,47 %, plus préférablement Mg <=0,45 %. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mg est au moins environ 0,20%, et au plus environ 0,30% ou au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mg est au moins environ 0,30%, et au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mg est au moins environ 0,40%, et au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Mg est au moins environ 0,50%, et au plus environ 0,60%.
Zn : La teneur est d'environ 0,2 % à environ 0,6%. Augmenter la teneur en Zn facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Le Zn étant un élément d'addition dans les alliages d'aluminium, il est intéressant d'en accepter dans un but de recyclage des chutes et déchets d'aluminium en particulier des véhicules hors d'usage. Le Zn durcit l'alliage à l'état T4 ainsi qu'après revenu mais dégrade sa formabilité à l'état T4.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est avantageusement Zn => 0,20%, préférablement => 0,22%, plus préférablement => 0,24%, plus préférablement => 0,26%, plus préférablement => 0,28%n plus préférablement => 0,30%, plus préférablement => 0,32% et/ou Zn <= 0,56%, préférablement <=0,54%, plus préférablement <=0,52%.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Zn est au moins environ 0,20%, et au plus environ 0,30% ou au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Zn est au moins environ 0,30%, et au plus environ 0,40% ou au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Zn est au moins environ 0,40%, et au plus environ 0,50% ou au plus environ 0,60%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Zn est au moins environ 0,50%, et au plus environ 0,60%.
Cr : La teneur en Cr est au plus d'environ 0,1 % en poids. Augmenter la teneur en Cr facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Dans certains cas peut être ajouté pour affiner les grains et stabiliser la structure. La diminution de la teneur en Cr permet généralement d'améliorer la formabilité mesurée avec le LDH. Dans certains cas les présents inventeurs ont constaté de manière surprenante qu'une teneur maximale de Cr de 0,08 % avantageusement 0,05% et préférentiellement 0,03 % n'empêche pas le recyclage de quantité importante de scrap en provenance de l'industrie automobile, notamment de twitch.
Un compromis de ces propriétés avec le recyclage est une teneur en Cr d'au plus 0,08% et/ou préférablement >= 0,01%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,01%, et au plus environ 0,02% ou au plus environ 0,03% ou au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,02%, et au plus environ 0,03% ou au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,03%, et au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,04%, et au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,05%, et au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,06%, et au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,07%, et au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,08%, et au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Cr est au moins environ 0,09%, et au plus environ 0,10%.
Ti : Une teneur maximum d'environ 0,1%, préférentiellement 0,10% est requise pour éviter les conditions de formation des phases primaires lors de la coulée verticale, qui ont un effet néfaste sur l'ensemble des propriétés revendiquées. Augmenter la teneur en Ti facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Dans un mode de réalisation la teneur en Ti est au minimum de 0,01% environ.
Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,01%, et au plus environ 0,02% ou au plus environ 0,03% ou au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,02%, et au plus environ 0,03% ou au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,03%, et au plus environ 0,04% ou au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,04%, et au plus environ 0,05% ou au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,05%, et au plus environ 0,06% ou au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,06%, et au plus environ 0,07% ou au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,07%, et au plus environ 0,08% ou au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,08%, et au plus environ 0,09% ou au plus environ 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en masse de Ti est au moins environ 0,09%, et au plus environ 0,10%.
Sn, Pb, Zr, V, Sr, Ni : La teneur maximum de chacun de ces éléments est d'environ 0,1%, préférentiellement 0,10%. Augmenter la teneur de chacun de ces éléments facilite l'utilisation de produits recyclés et en particulier de twitch. Dans un mode de réalisation la teneur en chacun de ces éléments est au minimum de 0,01% environ. Dans un mode de réalisation, la teneur en chacun de ces éléments est au moins environ 0,01%, ou est au moins environ 0,02%, ou est au moins environ 0,03%, ou est au moins environ 0,04%, ou est au moins environ 0,05%, ou est au moins environ 0,06%, ou est au moins environ 0,07%, ou est au moins environ 0,08%, et/ou est au plus environ 0,09%, ou est au plus environ 0,08%, ou est au plus environ 0,07%, ou est au plus environ 0,06%, ou est au plus environ 0,05%, ou est au plus environ 0,04%, ou est au plus environ 0,03%, ou est au plus environ 0,02%.
Dans certains cas les présents inventeurs ont constaté de manière surprenante qu'une teneur maximale de Ni de 0,08 %, avantageusement de 0,05 %, préférentiellement 0.03%, n'empêche pas le recyclage de quantité importante de scrap en provenance de l'industrie automobile, notamment de twitch.
Les autres éléments sont typiquement des impuretés dont la teneur est maintenue inférieure ou égale à 0.05 % préférentiellement strictement inférieur à 0,05%, l'ensemble étant inférieur à 0,15%, le reste est l'aluminium.
Dans un mode de réalisation l'alliage selon l'invention comprend au moins 20 % ou au moins 30% ou au moins 40% ou au moins 50% ou au moins 60% ou au moins 70% ou au moins 80% ou au moins 90% de déchets post-consommation ou au moins, préférablement provenant de véhicules automobiles hors d'usage, plus préférablement provenant de d'aluminium fragmenté par des broyeurs automobiles. Dans un mode avantageux de réalisation la composition de l'alliage selon l'invention est :
Si : 1,7 % - 7,0 %,
Fe : 0,2 % - 0,8 %,
Cu : 0,3 % - 1,0 %,
Mn : 0,2% -0,35 %,
Mg : 0,2 % -0,6 %,
Zn : 0,2 % -0,6 %,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,1 %,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 % autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
Dans un autre mode avantageux de réalisation la composition de l'alliage selon l'invention est :
Si : 1,7 % - 7,0 %,
Fe : 0,2 % - 0,8 %,
Cu : 0,40 % - 1,0 %,
Mn : 0,2% -0,6 %,
Mg : 0,2 % -0,6 %,
Zn : 0,2 % -0,6 %,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,1 %,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
Dans un autre mode avantageux de réalisation la composition de l'alliage selon l'invention est :
Si : 2,8 % - 3,2 % préférablement 2,8% - 3,0%,
Fe : 0,30%- 0,45%, préférablement le minimum est 0,35% et/ou préférablement le maximum 0,40%,
Cu : 0,50% - 0,65%, préférablement le minimum est 0,55% et/ou préférablement le maximum est 0,60%,
Mn : 0,2%-0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%,
Mg : 0,30 % -0,45 %, préférablement le minimum est 0,35% et/ou préférablement le maximum est 0,40%, Zn : 0,25%- 0,40 %, préférablement le minimum est 0,30% et/ou préférablement le maximum est 0,35%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, préférablement 0,08%.
Le mode de réalisation ci-dessus a un compromis entre les propriétés en étant moins dur après cuisson des peintures, par plus de formabilité et d'aptitude au pliage, par moins de criques au laminage, par un peu plus de corrosion et par une moindre aptitude au recyclage.
Le mode de réalisation ci-dessous a un compromis entre les propriétés en étant plus dure cuisson des peintures, par moins de formabilité et d'aptitude au pliage, par une meilleure tenue en corrosion, par un peu plus de criquabilité au laminage et par une meilleure aptitude au recyclage.
Dans un autre mode avantageux de réalisation la composition de l'alliage selon l'invention est : Si : 3,7 % -4,1%, préférablement 3,9%- 4,1%,
Fe : 0,35% - 0,50%, préférablement le minimum est 0,40% et/ou préférablement le maximum est 0,45%,
Cu : 0,70% - 1%, préférablement le minimum est 0,80%et/ou préférablement le maximum est 0,97%,
Mn : 0,2%- 0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%,
Mg : 0,30 % 0,45 %, préférablement, préférablement le minimum est 0,35%-et/ou préférablement le maximum est 0,40%,
Zn : 0,45% - 0,60 %, préférablement, préférablement le minimum 0,50 % est et/ou préférablement le maximum est 0,55%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, plus préférablement 0,08%,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : AL
Le mode de réalisation ci-dessous permet une certaine tolérance à la contamination au Cu, qui se présente souvent sous forme de câblage électrique, tout en limitant la dureté, en augmentant l'aptitude à la mise en forme et au pliage par rapport à la composition citée juste ci-dessus par la diminution de la teneur en Si et Zn.
Dans un autre mode avantageux de réalisation la composition de l'alliage selon l'invention est : Si : 3,0 %- 3,6%, préférablement le minimum est 3,2%et/ou préférablement le maximum est 3,8%,
Fe : 0,35% - 0,50%, préférablement le minimum est 0,40% et/ou préférablement le maximum est 0,45 %,
Cu : 0,70%- 1%, préférablement le minimum est 0,80% et/ou préférablement le maximum est 0,97%,
Mn : 0,2%- 0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%,
Mg : 0,30 %-0,45 %, préférablement le minimum est 0,35%et/ou préférablement le maximum est 0,40%,
Zn : 0,35% - 0,50 %, préférablement le minimum est 0,40 % et/ou préférablement le maximum est 0,45%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, plus préférablement 0,08%,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
L'invention concerne également des produits laminés en alliage selon l'invention.
Dans un mode de réalisation avantageux les produits laminés selon l'invention sont à l'état mis en solution, trempé et pré-revenu ou mis en solution, trempé et revenu. Ces états permettent un durcissement de l'alliage pendant la cuisson des peintures. Le pré revenu permet de stabiliser l'alliage pendant le vieillissement naturel ou maturation les périodes de stockage avant l'utilisation de l'alliage.
Les produits selon l'invention présentent une aptitude à la déformation par laminage avantageuse. L'aptitude au laminage est notamment considérée comme satisfaisante quand peu de criques ou des criques de faible longueur se forment lors du laminage c'est-à-dire notamment quand la tendance à la crique au laminage à froid est faible. En réalisant des essais de laminage à froid tels que décrits dans l'exemple, on mesure une criquabilité en mm correspondant à la longueur maximale des criques formées, dans le sens travers de laminage, après laminage à froid en 6 passes à partir d'une épaisseur laminée à chaud de 6 mm jusqu'à l'épaisseur 1 mm. Les produits laminés selon l'invention présentent avantageusement une criquabilité inférieure ou égale à 5mm, préférablement inférieure ou égale à 4mm, plus préférablement inférieure ou égale à 3 mm.
Dans un mode de réalisation, le produit laminé selon l'invention a un LDH supérieur ou égal à 7 ,5 mm préférentiellement supérieur ou égal à 28,0 mm, plus préférentiellement supérieur ou égal à 28,5mm, plus préférentiellement supérieur ou égal à 28,7 mm. Augmenter la valeur du LDH permet d'améliorer la formabilité à l'emboutissage.
Dans un mode de réalisation, le produit laminé selon l'invention à une limite d'élasticité RpO,2 à l'état T4 minimum de 70 MPa, préférablement 80MPa, plus préférablement 90 MPa et/ou a une limite d'élasticité RpO,2 à l'état T4 maximum de 140MPa, préférablement 130 MPa, plus préférablement 120 MPa. Une limite d'élasticité à l'état T4 trop basse va limiter la limite d'élasticité après cuisson des peintures. Une limite d'élasticité à l'état T4 trop forte augmente l'effort d'emboutissage. Limiter le maximum de la limite d'élasticité à l'étatT4 est un compromis qui permet d'améliorer la formabilité mesurée avec le LDH. Dans un mode de réalisation, la limite d'élasticité Rp0,2 à l'état T4 est au minimum de 80 MPa et au maximum de 100 MPa. Ce mode de réalisation est un compromis qui permet d'augmenter l'aptitude à la mise en forme et l'aptitude à la déformation à chaud et à froid sans formation de criques. Dans un autre mode de réalisation, la limite d'élasticité RpO,2 à l'état T4 est au minimum de 105 MPa et au maximum de 125 MPa. Ce mode de réalisation est un compromis qui permet d'augmenter l'aptitude au recyclage.
Dans un mode de réalisation, le produit laminé selon l'invention a une limite d'élasticité RpO,2 après cuisson des peintures minimum de 200 MPa, préférablement 210MPa et/ou a une limite d'élasticité RpO,2 après cuisson des peintures maximum de 260MPa, préférablement 250 MPa. Augmenter la limite d'élasticité après la cuisson des peintures est avantageux pour diminuer l'épaisseur des pièces. Dans un mode de réalisation, la limite d'élasticité après cuisson des peintures est au minimum de 225 MPa, préférablement 235 MPa. Ce mode de réalisation est un compromis qui permet en outre d'augmenter l'aptitude au recyclage.
De façon surprenante, la composition selon l'invention permet d'obtenir un coefficient d'écrouissage comparable aux alliages de références tout en augmentant l'aptitude au recyclage.
Le procédé de fabrication des produits laminés comprend comprenant les étapes successives : d'approvisionnement, optionnellement de tri, d'élaboration d'alliage, de coulée, d'homogénéisation et/ou réchauffage, de déformation à chaud et optionnellement à froid, de mise en solution et trempe, optionnellement de pré-revenu, et de maturation.
On réalise l'approvisionnement d'alliages d'aluminium et de métaux d'addition, les alliages d'aluminium étant à au moins 20 %, préférentiellement au moins 30 %, préférentiellement au moins 40 %, préférentiellement au moins 50 %, préférentiellement au moins 60 %, préférentiellement au moins 70 % sous la forme de déchets post-consommation.
Les déchets post-consommation sont préférentiellement au moins 20 %, préférentiellement au moins 30 %, préférentiellement au moins 40 %, préférentiellement au moins 50 %, préférentiellement au moins 60 %, préférentiellement au moins 70 % sous la forme d'aluminium fragmenté par des broyeurs automobiles ou twitch.
Optionnellement les déchets post-consommation sont triés. Dans un mode de réalisation avantageux les déchets post-consommation sont broyés, séparés par tamisage et les déchets de taille supérieure à 1 cm sont triés entre famille d'alliage, l'analyse étant avantageusement effectuée par LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) ou par XRT (X-Ray Transmission).
On élabore un alliage selon l'invention à partir à partir des alliages d'aluminium comprenant des déchets post-consommation optionnellement triés et de métaux d'addition approvisionnés.
Une forme brute est coulée avec un alliage selon l'invention. De préférence la coulée est effectuée par coulée verticale semi-continue, à refroidissement direct (DC Casting). Pour une déformation à chaud par laminage la forme brute est avantageusement une plaque de laminage, d'épaisseur typiquement au moins 250 mm.
La forme brute est homogénéisée et/ou réchauffée typiquement à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant une fusion locale ou la brûlure pendant une durée au minimum 2 heures, préférentiellement 3 heures, plus préférentiellement 4 heures et au maximum de 7 heures, préférentiellement 6 heures, plus préférentiellement 5 heures. La température d'homogénéisation et/ou réchauffage est préférentiellement au maximum de 560°C, préférentiellement 550°C, plus préférentiellement 540°C, plus préférentiellement 530°C, et au minimum de 490°C, préférentiellement 500°C. Une température trop forte ou trop faible dégrade les propriétés mécaniques du produit.
La forme brute est déformée à chaud et optionnellement à froid par laminage.
Dans un mode de réalisation la forme brute, sous forme de plaque de laminage, est laminée à chaud typiquement jusqu'à une épaisseur de 3 à 8 mm. La température de début de laminage à chaud est typiquement de 450 °C à 550°C. Optionnellement le produit laminé obtenu après laminage à chaud est laminé à froid jusqu'à à une épaisseur typiquement de 0,5 à 4 mm. Dans un mode de réalisation l'épaisseur est de 0,7 à 3 mm. Dans un mode de réalisation l'épaisseur est de 0,9 à 2 mm.
La forme brute ainsi déformée est mise en solution puis trempée.
La mise en solution est typiquement effectuée à une température de mise en solution au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant une fusion locale ou la brûlure puis trempée, préférentiellement dans un four continu. Une mise en solution trop froide et/ou une mise en solution trop courte dégrade les propriétés mécaniques de la tôle par une mise en solution insuffisante. Une mise en solution trop chaude provoque des brûlures dégradant les propriétés mécaniques. Une mise en solution trop longue dégrade la productivité. De préférence la mise en solution dure de 15 secondes à 300s. La température de mise en solution est préférentiellement au maximum de 560°C, préférentiellement 550°C, plus préférentiellement 540°C, plus préférentiellement 530°C, et au minimum de 490°C, préférentiellement 500°C.
Ensuite le produit ainsi mis en solution est trempé typiquement à une vitesse de plus de 30°C/s et mieux d'au moins 100°C/s avec de l'eau ou avec de l'air ou avec une combinaison successive d'eau ou d'air. Préférentiellement le produit est trempé jusqu'à une température de 60 à 100°C. Une vitesse de refroidissement insuffisante dégrade les propriétés mécaniques de la tôle car la mise en solution est alors incomplète.
Optionnellement le produit est ensuite réchauffé pour réaliser un pré revenu typiquement à une température de pré revenu de 60°C à 120°C pendant une durée de 1 à 24 heures, de préférence de 60°C à 100 °C pendant 2 à 16 heures. Dans le cas de produits laminés le pré revenu peut être obtenu par bobinage puis refroidissement jusqu'à la température ambiante, préférentiellement pendant au moins 40 heures. Le pré revenu permet d'améliorer la réponse à la cuisson des peintures qui est la différence entre la limite d'élasticité à l'état T4 et la limite d'élasticité après la cuisson des peintures.
Le produit obtenu mature ensuite à la température ambiante préférentiellement entre 24 heures et 6 mois, de préférence entre 72 heures et 5 mois.
Dans un mode de réalisation, le produit ainsi obtenu subit ensuite un revenu.
Dans un autre mode de réalisation le produit ainsi obtenu est peint et peu subir un traitement thermique de cuisson de la peinture.
Le produit selon l'invention est avantageusement utilisé pour la fabrication de pièces pour des véhicules automobiles. Dans un mode de réalisation le produit selon l'invention est utilisé comme tôle pour doublure, comme par exemple des doublures de portes ou de capots. Pour certaines pièces automobiles, en particulier les doublures, les épaisseurs sont comprises de 0,7 à 2.0 mm. Une épaisseur inférieure à 0,7mm est trop mince pour assurer la rigidité du composant qui contient la doublure. Une épaisseur supérieure à 2,0 mm rend trop lourd le composant qui contient la doublure pour l'utilisateur et le véhicule. Dans un mode de réalisation le produit selon l'invention est utilisé comme pièce de structure, comme par exemple des renforts haut de forme (top hat stiffener). Dans un mode de réalisation le produit selon l'invention est utilisé comme élément de bac de batterie, notamment comme fond de bac de batterie. Pour les fonds de bac de batterie les épaisseurs sont typiquement comprises de 1,5 à 4,0 mm et de préférence entre 2 et 3 mm. Exemples
La divulgation est encore plus illustrée par les exemples suivants. Ces exemples ne sont destinés qu’à illustrer l’invention et non à la limiter.
Différents alliages ont été testés en laboratoire selon les compositions du tableau 1. Ils ont été coulés par coulée semi continue verticale (direct chill casting) dans des lingots d'épaisseurs 50 mm après scalpage. Les alliages J, K et L sont des exemples d'alliages de la série 6XXX utilisés pour des tôles pour des applications dans l'industrie automobile. Les exemples selon l'invention, C et D, sont identifiés « E » et les contre-exemples par « CE » dans le tableau 1. Les compositions du Tableau 1 sont en % en poids, les autres éléments sont chacun < =0,05%, ensemble < = 0,15% le reste est de l'aluminium. [Tableau 1]
Figure imgf000025_0001
L'aptitude au recyclage de ces alliages a été évalué en utilisant une composition représentative du twitch selon le tableau 2. [Tableau 2]
Figure imgf000026_0001
L'aptitude au recyclage des différents alliages A à L est évaluée en calculant la quantité maximum de la composition moyenne calculée au tableau 2 ci-dessous pour chaque élément. Une valeur supérieure à 100% signifie que le twitch ne fournit pas la quantité de l'élément considéré donc que rien ne limite l'introduction de twitch pour réaliser l'alliage pour l'élément considéré. Une valeur inférieure à 100% implique que le twitch fournit trop de l'élément considéré et qu'il faut limiter l'introduction de twitch pour réaliser l'alliage. Il est donc nécessaire de ne prendre en compte que le minimum sur tous les éléments pour chaque alliage évalué pour définir son aptitude au recyclage. Les alliages J, K et L sont des alliages présentant une plus faible aptitude au recyclage du twitch.
[Tableau 3]
Figure imgf000026_0002
Les lingots ont été réchauffés à 520°C sauf pour les références J et L, qui ont été réchauffés à 560°C, puis laminés à chaud en maintenant une température supérieure à 300°C.
Les lingots ont été ensuite laminés à froid en 6 passes de l'épaisseur laminés à chaud de 5 mm à l'épaisseur de 1 mm sauf les références J et L qui ont été laminés à froid à partir de l'épaisseur laminée à chaud de 7 mm. La tendance à la crique au laminage à froid a été évaluée en mesurant la longueur des criques dans les rives dans la direction transverse que l'on appellera « criquabilité ». La longueur des criques a été mesurée sur les rives après laminage à froid à 1 mm et les résultats sont données au tableau 4. [Tableau 4]
Figure imgf000027_0001
Des échantillons ont été prélevés à l'épaisseur de 3mm. Ces échantillons ont été mis en solution pendant 10 s à la température de 510°C (560°C pour les références J et L), puis trempé à l'eau puis pré revenu pendant 8 heures à 80°C. Ces échantillons ont été ensuite caractérisés à l'état T4 ou après simulation de la cuisson des peintures de 20 minutes à 180°C (BH). Les résultats sont au tableau 5.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction ont été mesurés dans le sens travers de laminage.
Le LDH a été mesuré dans le sens travers de laminage. Le pliage, alpha, a été caractérisé avec l'axe pliage parallèle au sens de laminage.
La corrosion intergranulaire en milieu acide a été mesurée selon la norme ISO 11846.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 5. [Tableau 5]
Figure imgf000028_0001
Les figures 1 à 3 montrent que les exemples de l'invention C et D présentent notamment le meilleur compromis entre l'aptitude au recyclage, l'aptitude à la transformation évaluée par les criques et l'aptitude à la mise en forme (LDH) et les propriétés mécaniques de limite d'élasticité et d'allongement à l'état T4.
Le coefficient d'écrouissage en traction n 4-6 a été caractérisé sur des échantillons d'épaisseur 3 mm à l'état T4. Les exemples C et D ont un meilleur coefficient similaire aux produits de références J, K et L et meilleur que les autres exemples.

Claims

Tl REVENDICATIONS
1. Alliage d'aluminium de composition, en % en poids :
Si : environ 1,7 % - environ 7,0 %,
Fe : environ 0,2 % - environ 0,8 %,
Cu : environ 0,3 % - environ 1,0 %,
Mn : environ 0,2% - environ 0,6 %,
Mg : environ 0,2 % - environ 0,6 %,
Zn : environ 0,2 % - environ 0,6 %,
Ti, Cr, Sn, Pb, Zr, V, Sr, Ni : <= environ 0,1 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
2. Alliage selon la revendication précédente de composition, en % en poids :
Si : 1,7 % - 7,0 %,
Fe : 0,2 % - 0,8 %,
Cu : 0,3 % - 1,0 %,
Mn : 0,2% -0,35 %,
Mg : 0,2 % -0,6 %,
Zn : 0,2 % -0,6 %,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,1 %,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 % autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
3. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Si >= 2.0 %, préférablement Si >= 2.2 %, plus préférablement Si >= 2.5 %, plus préférablement Si >=2.8 % et/ou Si <= 6 %, préférablement Si <= 5 %, plus préférablement Si <= 4,3 %, plus préférablement Si <=4,1 %.
4. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Fe >= 0,25 %, préférablement Fe >=0,30 %, plus préférablement Fe >= 0,33 %, plus préférablement Fe >=0,35 %, plus préférablement Fe >=0,37 % et/ou Fe <= 0,75 %, préférablement Fe <=0,65 %, plus préférablement Fe <= 0,55 %, plus préférablement Fe <=0,50 %, plus préférablement Fe <=0,45 %.
5. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Cu >= 0,43 %, préférablement Cu >=0,45 %, plus préférablement Cu >= 0,48 %, plus préférablement Cu >=0,50 %, plus préférablement Cu >=0,35 % et/ou Cu <= 0,98 %, préférablement Cu <=0,97 %, plus préférablement Cu <= 0,95 %, plus préférablement Cu <=0,92 %, plus préférablement Cu <=0,90 %.
6. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Mg >= 0,22 %, préférablement Mg >=0,25 %, plus préférablement Mg >= 0,27 %, plus préférablement Mg >=0,32 %, plus préférablement Mg >=0,35 % et/ou Mg <= 0,55 %, préférablement Mg <=0,52 %, plus préférablement Mg <= 0,50 %, plus préférablement Mg <=0,47 %, plus préférablement Mg <=0,45 %.
7. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Mn =>
0,20%, préférablement Mn >= 0,21 %, préférablement Mn >=0,22 %, plus préférablement Mn >= 0,23 %, plus préférablement Mn >=0,24 %, plus préférablement Mn >=0,25 % et/ou Mn <= 0,55 %, préférablement Mn <=0,52 %, plus préférablement Mn <= 0,50 %, plus préférablement Mn <=0,47 %, plus préférablement Mn <=0,45 %, plus préférablement Mn <=0,43 %, plus préférablement Mn <=0,41 %, plus préférablement Mn <=0,39 %, plus préférablement Mn <=0,37 %, plus préférablement Mn <=0,35 %, plus préférablement Mn <=0,33 %.
8. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que
Si : 2,8 % - 3,2 % préférablement 2,8% - 3,0%,
Fe : 0,30%- 0,45%, préférablement le minimum est 0,35% et/ou préférablement le maximum 0,40%,
Cu : 0,50% - 0,65%, préférablement le minimum est 0,55% et/ou préférablement le maximum est 0,60%,
Mn : 0,2%-0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%,
Mg : 0,30 % -0,45 %, préférablement le minimum est 0,35% et/ou préférablement le maximum est 0,40%,
Zn : 0,25%- 0,40 %, préférablement le minimum est 0,30% et/ou préférablement le maximum est 0,35%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, préférablement 0,08%.
9. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que
Si : 3,7 % -4,1%, préférablement 3,9%- 4,l%,
Fe : 0,35% - 0,50%, préférablement le minimum est 0,40% et/ou préférablement le maximum est 0,45%,
Cu : 0,70% - 1%, préférablement le minimum est 0,80%et/ou préférablement le maximum est 0,97%,
Mn : 0,2%- 0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%,
Mg : 0,30 % 0,45 %, préférablement, préférablement le minimum est 0,35%-et/ou préférablement le maximum est 0,40%,
Zn : 0,45% - 0,60 %, préférablement, préférablement le minimum 0,50 % est et/ou préférablement le maximum est 0,55%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, plus préférablement 0,08%,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
10. Alliage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que
Si : 3,0 %- 3,6%, préférablement le minimum est 3,2%et/ou préférablement le maximum est 3,8%,
Fe : 0,35% - 0,50%, préférablement le minimum est 0,40% et/ou préférablement le maximum est 0,45 %,
Cu : 0,70%- 1%, préférablement le minimum est 0,80% et/ou préférablement le maximum est 0,97%,
Mn : 0,2%- 0,30%, préférablement le minimum est 0,20% et/ou préférablement le maximum est 0,25%, Mg : 0,30 %-0,45 %, préférablement le minimum est 0,35%et/ou préférablement le maximum est 0,40%,
Zn : 0,35% - 0,50 %, préférablement le minimum est 0,40 % et/ou préférablement le maximum est 0,45%,
Ti, Sn, Pb, Zr, V, Sr : <= 0,10%, plus préférablement 0,08%,
Cr <= 0,08 %,
Ni <= 0,08 %, autres éléments : chaque < =0,05%, ensemble < = 0,15%, reste : Al.
11. Produit laminé en alliage selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Produit laminé selon la revendication 11 à l'état mis en solution, trempé et prérevenu ou à l'état mis en solution, trempé et revenu.
13. Produit laminé selon la revendication 11 ou la revendication 12 caractérisé en ce que la criquabilité est inférieure ou égale à 5mm, préférablement inférieure ou égale à 4mm, plus préférablement inférieure ou égale à 3 mm, la criquabilité étant la longueur maximale des criques formées sur les rives du produit laminé, dans le sens travers au laminage, après laminage à froid en 6 passes à partir d'une épaisseur laminée à chaud de 6 mm jusqu'à une épaisseur 1 mm.
14. Procédé de fabrication d'un produit selon l'une des revendications 11 à 13 comprenant les étapes successives : a) Approvisionnement d'alliages d'aluminium et de métaux d'addition les alliages d'aluminium étant à au moins 20 % sous la forme de déchets post-consommation, b) Optionnellement tri des déchets post-consommation, c) Elaboration d'un alliage selon une quelconque des revendications 1 à 10, à partir des alliages d'aluminium comprenant des déchets post-consommation optionnellement triés et de métaux d'addition approvisionnés, d) Coulée de l'alliage d'une forme brute, préférentiellement par coulée verticale semi continue, e) Homogénéisation et/ou réchauffage de la forme brute, f) Déformation à chaud et optionnellement à froid par laminage de la forme brute, g) Mise en solution puis trempe de la forme brute ainsi déformée, h) Optionnellement pré revenu typiquement à une température de pré revenu de 60 à 120°C pendant une durée de 1 à 24 heures, i) Maturation préférentiellement de 24 heures à 6 mois.
15. Utilisation d'un produit selon l'une des revendications 11 à 13 pour la fabrication de pièces pour des véhicules automobiles.
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