Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem
organischen Harz behandeltes Blech aus einer Aluminiumlegierung,
das sich für Kraftfahrzeugkarosserieanwendungen eignet und
in sich eine hervorragende Punktschweißbarkeit und
Pressformbarkeit vereint.
Beschreibung des Standes der Technik
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In den vergangenen Jahren haben globale
Umweltschutzanliegen einen starken Anreiz zur Gewichtsverminderung von
Kraftfahrzeugkarosserien geschaffen. Folglich wurde der
Einsatz eines Blechs aus einer Aluminiumlegierung hohen
Festigkeits/Gewichts-Verhältnisses geprüft. Derartige Bleche
aus einer Aluminiumlegierung wurden in der Praxis auch
bereits in verschiedenen Kraftfahrzeugteilen eingesetzt. Die
Verwendung von Blechen aus einer Aluminiumlegierung in
Automobilkarosserien war jedoch bislang auf leicht
pressformbare Teile, wie Hauben und dgl., beschränkt, da Bleche aus
einer Aluminiumlegierung im Vergleich zu Stahlblech (nur)
eine sehr schlechte Formbarkeit aufweisen. Die Verwendung
von Blechen aus einer Aluminiumlegierung für Türen und
sonstige komplizierte und stark geformte Strukturen wird nach
üblichen Standards als schwierig angesehen.
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Die schlechte Formbarkeit üblicher Bleche aus einer
Aluminiumlegierung resultiert aus einer schlechten Bildsamkeit
des Grundblechs aus einer Aluminiumlegierung, der starken
Affinität des Blechs aus der Aluminiumlegierung zu Gußeisen
oder sonstigen üblicherweise in Presswerkzeugen verwendeten
Werkstoffen (infolge des niedrigen Schmelzpunkts und der
Weichheit von Aluminium) und einem durch das Haftenbleiben
an dem Werkzeug verursachten höheren Reibungskoeffizienten.
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Des weiteren verkürzt die Verwendung eines Blechs aus einer
Aluminiumlegierung im Vergleich zu einem Stahlblech die
Lebensdauer der Punktschweißelektrode und verschlechtert
dadurch den Produktionswirkungsgrad von Kraftfahrzeugkörpern.
Genauer gesagt sinkt beim Punktschweißen eines Blechs aus
einer Aluminiumlegierung in drastischer Weise die Zahl
akzeptabel fester Schweißpunkte, die ohne Wartung und/oder
Ersatz mit einer (einzigen) Elektrode hergestellt werden
können. Auf diese Weise sinkt der Produktionswirkungsgrad
deutlich.
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Es wurden bereits die verschiedensten Versuche unternommen,
die Formbarkeit und Punktschweißbarkeit von Blechen aus
einer Aluminiumlegierung zu verbessern. Die ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 61-130452 und 3-287739
beschreiben ein Verfahren zur Herstellung eines Blechs aus
einer Aluminiumlegierung, durch welches die
Dehnungseigenschaften von Blechen aus einer Aluminiumlegierung durch
Beschränken der Obergrenze an Eisen und Silicium und die
Formbarkeit durch Erhöhen der Menge an zulegiertem
Magnesium verbessert werden. Darüber hinaus beschreibt die
ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-123879 eine
Technik zur Steuerung der Dicke eines auf der Oberfläche
des Blechs aus einer Aluminiumlegierung gebildeten
Oxidfilms zur Herbeiführung eines geeigneten elektrischen
Widerstands mit dem Ziel, die Elektrodenlebensdauer zu
verlängern.
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Um jedoch ein Blech aus einer in hohem Maße bildsamen
Le
gierung entsprechend den ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 61-130452 und 3-287739 bereitzustellen,
muß ein teures Grundmetall hoher Reinheit eingesetzt
werden. Darüber hinaus wird dadurch die Formbarkeit nicht so
stark verbessert, daß dies die Kosten rechtfertigen würde.
Schließlich verbessert zwar eine Steuerung des elektrischen
Oberflächenwiderstands wirksam die Schweißbarkeit, die
Formbarkeit kann dadurch aber überhaupt nicht verbessert
werden.
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Da eine Verbesserung der Formbarkeit von Blechen aus einer
Aluminiumlegierung für Kraftfahrzeuganwendungen als
besonders kritisch angesehen wird, wurden Versuche unternommen,
die Formbarkeit von Blechen aus einer Aluminiumlegierung
durch Applikation eines Gleitharzfilms auf diese zu
verbessern.
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So beschreiben beispielsweise die japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichungen Nr. 6-184587 und 6-305074 eine
Technik zur Verbesserung der Formbarkeit durch Behandeln
mit einem wasserlöslichen organischen Gleitharz. Hierbei
werden feste Gleitmittel der Filmentfernungsart vorgesehen,
und zwar derart, daß ein Filmüberzug aufgeschmolzen und
durch eine Zinkphosphatumwandlungsbehandlung entfernt wird.
Letztere erfolgt während des einer Pressarbeit
nachgeschalteten Entfettungsverfahrens. Mit diesen Gleitharzfilmen der
Filmentfernungsart bereitet es jedoch Schwierigkeiten, eine
Beeinträchtigung der Schweißbarkeit zu verhindern. Darüber
hinaus wird das Harz (nur) unvollständig entfernt.
Weiterhin erreicht man wegen der ungünstigen
Zinkphosphatbehandlung keine Beständigkeit gegen Farbenkorrosion und größere
Korrosion als sie das blanke Blech aus der
Aluminiumlegierung aufweist.
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Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 4-
268038 und 6-55137 beschreiben Techniken, bei denen ein
organischer Gleitharzfilm, wie er in typischer Weise auf
verzinkte Stahlbleche appliziert wird, auf ein Blech aus einer
Aluminiumlegierung aufgetragen wird. Hierbei werden
Techniken beschrieben, bei welchen ein Harz der Art ohne
Filmentfernung, das in typischer Weise zum Gleitendmachen von
Stahlblechen verwendet wird und aus einem Grundharz und
organischen Gleitmitteln, z. B. einem Wachs und einem
Fluorharz, besteht, auf ein chromatisiertes Blech aus einer
Aluminiumlegierung aufgetragen und anschließend getrocknet
wird.
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Diese Techniken dienen jedoch lediglich zur Verbesserung
der Korrosionsbeständigkeit und Pressformbarkeit. Eine
Verbesserung der Schweißbarkeit ist hierbei überhaupt nicht in
Betracht gezogen. In der Tat wird die Punktschweißbarkeit
des Blechs aus der Aluminiumlegierung in hohem Maße durch
das Vorhandensein eines organischen Harzfilms
beeinträchtigt.
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Als Maßnahme zur weitestgehenden Verringerung einer
Beeinträchtigung der Punktschweißbarkeit durch den organischen
Harzfilm kann der Nutzen einer Verminderung der Harzdicke
oder eines Zusatzes elektrisch leitender Hilfsstoffe zu dem
Harz in Betracht gezogen werden. Die ungeprüfte japanische
Patentveröffentlichung Nr. 3-18936 beschreibt eine
verbesserte Technik, bei der eine extrem dünne Harzschicht auf
die Oberfläche des Originalblechs aus der
Aluminiumlegierung appliziert wird. In dem Harz ist jedoch kein
organisches Gleitmittel vorhanden, so daß sich keine wirksame
Pressformbarkeit realisieren läßt.
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Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 5-
309331 und 5-311454 beschreiben eine Technik, gemäß der
elektrisch leitfähige Hilfsstoffe, z. B. Eisenphosphid, die
auch beim Gleitfähigmachen von Stahlblech ausgenutzt werden
(vgl. beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung
Nr. 62-73938), in das Gleitharz eingearbeitet werden.
Mithilfe dieser Technik läßt sich jedoch keine signifikante
Verbesserung der Schweißbarkeit erreichen. In der Tat
beeinträchtigen (sogar) einige anorganische, elektrisch
leitfähige Substanzen die Formbarkeit und stören darüber hinaus
die Beschichtungseigenschaften des Gleitharzes (indem sie
eine Fadenbildung hervorrufen und dgl.).
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Die aus den ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichungen Nr. 5-309331 und 5-311454 bekannte Technik bedient sich
einer großen Menge eines organischen Gleitmittels, z. B.
eines Fluorharzes, in dem Harz, um die Formbarkeit zu
verbessern. In einigen Fällen kann die Schweißbarkeit dadurch
zwar etwas verbessert werden, das Ausmaß der Verbesserung
ist jedoch nicht signifikant.
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Die EP-A-557928 beschreibt einen oberflächenbehandelten
Aluminiumwerkstoff verbesserter
Punktwiderstandsschweißbarkeit, Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, welcher
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(A) ein Substrat aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung,
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(B) einen auf dem Substrat auf der ersten Hauptfläche in
einer Überzugsmenge von 5 bis 100 mg/m² abgelagerten
Chromatfilm (berechnet als elementares Chrom) und
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(C) einen auf dem Chromatfilm in einer Trockenfilmdicke von
0,05 bis 3,0 um abgelagerten Film aus einem organischen
Harzgemisch
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umfaßt, wobei das organische Harzgemisch
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(a) 100 Gewichtsteile eines organischen Harzes,
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(b) 0,5 bis 40 Gewichtsteile eines pulverförmigen
Gleitmittels einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,05 bis 20
Mm, die im Bereich des 1,0- bis 10-fachen der
Trockenfilmdicke liegt, und
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(c) 1,0 bis 40 Gewichtsteil(e) von elektrisch leitenden,
feinteiligen Teilchen einer durchschnittlichen
Teilchengröße im Bereich von 0,05 bis 5 um, die im Bereich des 1,0-
bis 2-fachen der Trockenfilmdicke liegt,
umfaßt.
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Wird ein Blech aus einer Aluminiumlegierung für
Kraftfahrzeugkarosseriebleche benutzt, muß das Blech eine
hervorragende Pressformbarkeit und Schweißbarkeit aufweisen.
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Wenn jedoch zur Verbesserung der Pressformbarkeit auf dem
Blech aus der Aluminiumlegierung ein üblicher organischer
Film gebildet wird, geht die Punktschweißbarkeit soweit
verloren, daß der Einsatz des Blechs aus der
Aluminiumlegierung unpraktisch wird.
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Dieses Problem ist einem Blech aus einer Aluminiumlegierung
eigen und wird durch den niedrigen elektrischen Widerstand
des Blechs aus einer Aluminiumlegierung (etwa 1/4
desjenigen eines Stahlblechs) verursacht. Es bereitet erhebliche
Schwierigkeiten, sowohl die Pressformbarkeit als auch die
Punktschweißbarkeit des Blechs aus der Aluminiumlegierung
durch Applikation eines zum Gleitendmachen von Stahlblechen
verwendeten üblichen organischen Films durch Modifizieren
eines solchen in Fachkreisen bekannten Films zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines mit einem organischen Gleitharz der Art
ohne Filmentfernung beschichteten Blechs aus einer
Aluminiumlegierung, bei welchem die Punktschweißbarkeit ohne
Zusatz anorganischer elektrisch leitender Hilfsstoffe und
ohne Beeinträchtigungen der durch das organische Gleitharz
verbesserten Pressformbarkeit deutlich verbessert ist. Da
sowohl die Schweißbarkeit als auch die Formbarkeit
verbessert sind, kann ein solches Blech aus einer
Aluminiumlegierung auch bei einer üblichen Produktionslinie anstelle von
Stahl verwendet werden.
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Nach dem Studium der Probleme bezüglich der
Punktschweißbarkeit von Blechen aus einer Aluminiumlegierung wurden die
folgenden wichtigen Erkenntnisse gewonnen.
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Ein auf einem gleitend gemachten Stahlblech gebildeter
organischer Gleitharzfilm (im folgenden als "organischer
Film" bezeichnet) enthält im allgemeinen etwa 1% an einem
organischen Gleitmittel. Ein solcher auf einem Blech aus
einer Aluminiumlegierung gebildeter organischer Film
besitzt einen sehr hohen elektrischen Widerstand. Der
organische Film besitzt im allgemeinen einen Volumenwiderstand
von etwa 1015 Qcm. Selbst wenn die Dicke des organischen
Films auf etwa 1 um vermindert wird, beträgt der
Zwischenschichtwiderstand immer noch etwa 10¹&sup0; Ω · cm oder mehr.
Dieser hohe elektrische Widerstand führt dazu, daß die
Harzschicht unter gleichzeitiger starker Verschlechterung der
Punktschweißbarkeit überhitzt wird.
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Es wurde nun gefunden, daß die Kombination aus Applikation
einer extrem dünnen Schicht aus einem organischen Film und
deutlicher Steigerung des Gehalts des organischen Films an
organischem Gleitmittel zusammenwirkt und außerordentlich
wirksam den Punktschweißwiderstand senkt.
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Es wurde ferner gefunden, daß bei vorheriger Applikation
eines Chromatfilms auf das Blech die Punktschweißbarkeit
des Blechs signifikant verbessert werden kann, wenn die
Dicke des auf der Oberfläche des Blechs aus der
Aluminiumlegierung gebildeten Oxidfilms und gleichzeitig die Dicke
des Chromatfilms begrenzt werden.
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Die bloße Verminderung der Dicke des organischen Films
beeinträchtigt für sich alleine die Pressformbarkeit. Wenn
jedoch der Gehalt an dem organischen Gleitmittel in dem
genannten organischen Film gleichzeitig mit einer
Verminderung der Dicke des organischen Films deutlich erhöht wird,
werden in überraschender Weise sowohl die Schweißbarkeit
als auch die Pressformbarkeit verbessert.
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Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist ein Blech aus einer Aluminiumlegierung hervorragender
Pressformbarkeit und Punktschweißbarkeit, welches ein Blech
aus einer Aluminiumlegierung, 1,0 bis 50,0 mg/m² eines
Chromatfilms (auf metallisches Chrom bezogen) in Form einer
Schicht auf der Oberfläche des Blechs aus der
Aluminiumlegierung und eine weitere Schicht in Form eines Films aus
einem organischen Harz mit 60 bis 95 Gew.-% eines
organischen Gleitmittels und einer Trockendicke von etwa 0,02 bis
0,90 um umfaßt.
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Vorzugsweise beträgt die Dicke des auf der Oberfläche des
Blechs aus der Aluminiumlegierung gebildeten Oxidfilms
weniger als 100 Å.
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Ferner handelt es sich bei dem organischen Gleitmittel
vorzugsweise um ein hochdichtes Polyethylen eines mittleren
Molekulargewichts von 900 bis 15000 und einer Dichte von
0,93 oder mehr.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert
beschrieben.
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Die Zusammensetzung des im Rahmen der vorliegenden
Erfindung verwendeten Blechs aus einer Aluminiumlegierung
unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Man kann sämtliche
Arten bekannter Bleche aus Aluminiumlegierungen benutzen.
Insbesondere werden derzeit für Kraftfahrzeuge Bleche aus
Aluminiumlegierungen gemäß der JIS-5000er-Reihe oder der
JIS-6000er-Reihe verwendet oder zur Verwendung in Betracht
gezogen. In geeigneter Weise können jedoch auch
verschiedene Arten von Blechen aus einer Aluminiumlegierung gemäß JIS
H4000 verwendet werden.
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Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende
Blech aus einer Aluminiumlegierung kann vorzugsweise eine
Oberflächenrauheit von 0,8 um oder weniger, ausgedrückt als
Ra-Wert (arithmetische mittlere Profilabweichung gemäß JIS
B0601) aufweisen.
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Die Pressformbarkeit des Blechs aus der Aluminiumlegierung
kann durch Verbessern seines
Oberflächenreibungskoeffizienten verbessert werden. Es ist höchst wirksam, auf der
Oberfläche des Blechs aus der Aluminiumlegierung einen
organischen Film mit einem organischen Gleitmittel zu bilden.
Erfindungsgemäß ermöglicht eine Verringerung der
Oberflächenrauheit des Blechs aus der Aluminiumlegierung die
Applikation einer dünneren Schicht aus dem organischen Film,
wodurch die Pressformbarkeit insgesamt verbessert wird.
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Obwohl sich eine Verminderung der Dicke des organischen
Films zur Verbesserung der Punktschweißbarkeit eignet,
verschlechtert die verminderte Dicke die Pressformbarkeit des
Blechs. Erfindungsgemäß wird jedoch eine solche
Verschlechterung durch Erhöhen des Gehalts an dem in dem organischen
Film enthaltenen organischen Gleitmittel verhindert.
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Der Ra-Wert des erfindungsgemäßen Blechs aus einer
Aluminiumlegierung wird zweckmäßigerweise auf 0,8 um oder weniger,
vorzugsweise 0,5 um oder weniger eingestellt. Auf diese
Weise läßt sich ein dünnerer organischer Film applizieren,
so daß die Punktschweißbarkeit und Pressformbarkeit weiter
verbessert werden.
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Zur Bildung eines gleichmäßigen Chromatfilms und zur
Verbesserung der Punktschweißbarkeit durch Senken des
Schweißwiderstands ist es ferner zweckmäßig, mindestens einen Teil
des auf der Blechoberfläche gebildeten Oxidfilms,
beispielsweise durch Ätzbehandlung, zu entfernen. Es sollte
genug Oxidfilm entfernt werden, um die Dicke des Oxidfilms
auf 100 Å oder weniger zu vermindern.
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Durch Beschränken der Dicke des auf der Oberfläche des
Blechs aus einer Aluminiumlegierung gebildeten Oxidfilms
auf 100 Å oder weniger, vorzugsweise 50 Å oder weniger,
läßt sich die Punktschweißbarkeit weiter verbessern.
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Als Ätzbehandlung kann man beliebig eine alkalische
Ätzbehandlung, bei welcher eine Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;)-Schicht in
einer alkalischen Lösung entfernt wird, eine
Beizbehandlung, bei welcher hauptsächlich eine Magnesiumoxid (MgO)-
Schicht in einer sauren Lösung entfernt wird, oder eine
Beizbehandlung nach der alkalischen Ätzbehandlung
durchführen.
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Es können übliche alkalische Ätz- und Beizbehandlungen mit
handelsüblichen Behandlungsflüssigkeiten durchgeführt
werden. Als Behandlungsflüssigkeit bei der alkalischen
Ätzbehandlung können beispielsweise Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid und dgl. verwendet werden. Bei der Beizbehandlung
können Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure,
Fluorwasserstoffsäure und eine Mischlösung aus Salpetersäure und
Fluorwasserstoffsäure verwendet werden.
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Bei dem Blech aus der Aluminiumlegierung, insbesondere bei
einem Blech aus einer Aluminiumlegierung der Al-Mg-Reihe,
besteht der auf seiner Oberfläche gebildete Oxidfilm
hauptsächlich aus säurelöslichem MgO. MgO kann während des
Chromatbehandlungsverfahrens unter Verwendung einer stark
sauren Chromatflüssigkeit (der später beschriebenen Art) so
weit weggelöst und entfernt werden, daß die Dicke des
Oxidfilms auf 100 Å oder weniger vermindert werden kann. In
einem solchen Fall kann auf andere
Oxidfilmentfernungsbehandlungen verzichtet werden.
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Wenn dem Blech aus der Aluminiumlegierung ein
oxidationshemmendes Element, wie Be, zulegiert wird, wird die Bildung
eines Oxidfilms während des Anlassens gehemmt. Somit kann
bei einem solchen Blech aus einer Aluminiumlegierung die
Dicke des Oxidfilms vor irgendeiner
Oxidfilmentfernungsbehandlung weniger als 100 Å betragen. In diesem Falle ist es
ebenfalls möglich, auf Oxidfilmentfernungsbehandlungen zu
verzichten.
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Erfindungsgemäß wird ein Blech aus einer Aluminiumlegierung
einer Chromatbehandlung unterworfen, um einen Chromatfilm
zu bilden. Zu diesem Zweck kann man sich einer üblichen
Chromatbehandlung bedienen. So kann beispielsweise
irgendeine reaktive Chromatbehandlung, eine
Beschichtungschromatbehandlung oder eine elektrolytische Chromatbehandlung
durchgeführt werden. Aus Gründen einer (möglichst)
einfachen Behandlung können die reaktive Chromatbehandlung oder
die Beschichtungschromatbehandlung bevorzugt werden.
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Bei eine üblichen reaktiven Chromatbehandlung eines
Stahlblechs wird das Stahlblech in eine Chromsäure,
Phosphorsäure, Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure enthaltende
stark saure Lösung getaucht und danach gespült und
getrocknet. Bei einer mit einem Blech aus einer Aluminiumlegierung
durchgeführten reaktiven Chromatbehandlung ist es
erforderlich, der stark sauren Lösung etwa 1 bis 20 Gew.-%
Fluorwasserstoffsäure einzuverleiben, um die Aktivität des
Blechs aus der Aluminiumlegierung zu erhöhen. Beispiele für
durch die reaktive Chromatbehandlung gebildeten
Chromatfilme sind Chromsäure-Chromatfilme und Phosphorsäure-
Chromatfilme. In ihren Eigenschaften, z. B. der
Korrosionsbeständigkeit und der anschließenden Haftung des
organischen Harzfilms, unterscheiden sich diese Chromatfilme
voneinander nicht signifikant.
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Der durch Beschichtungschromatbehandlung hergestellte
Chromatfilm kann wie folgt gebildet werden. Eine wäßrige Lösung
mit teilweise reduzierter Chromsäure als Hauptkomponente
und einer oder mehreren Komponente(n), ausgewählt aus
Phosphorsäure, einem Acrylharz und Siliciumdioxidteilchen, wird
direkt auf das Originalblech durch Walzenauftrag, Sprühen
oder Tauchbeschichten appliziert. Danach wird das
Auftraggewicht des Films mittels eines Luftmessers und durch
Abquetschen mittels einer Walze eingestellt und danach der
Film ohne Spülen bei 100 bis 200ºC gebrannt und
getrocknet.
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Der nach der Beschichtungschromatbehandlung hergestellte
Chromatfilm kann uneben sein, d. h. einen größeren Bereich
an Vertiefungen oder Ausbuchtungen aufweisen. Somit ist es
zweckmäßig, das Auftraggewicht des Chromatfilms zu erhöhen.
Darüber hinaus wird der Anteil an alkalilöslichem Chrom in
dem Chromatfilm erhöht. Dies ist aus Gründen einer
Korrosionsfestigkeit von Vorteil. Zuviel alkalilösliches Chrom
kann allerdings zu einer Weglösung des Chroms während des
Lackierens des Kraftfahrzeugs führen. Folglich sollte
vorzugsweise der Gehalt an Chrom, das in der alkalischen
Lösung ungelöst bleibt, bezogen auf das gesamte
Chromauftraggewicht mindestens etwa 70 Gew.-% betragen. Dies erreicht
man durch Entfetten.
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Weiter kann man bei der Beschichtungschromatbehandlung in
den Chromatfilm zur Erhöhung der Leitfähigkeit der
Chromatschicht unter Verbesserung der Schweißbarkeit elektrisch
leitende Hilfsstoffe, z. B. pulverisiertes Metall (Zink,
Aluminium und dgl.), Eisenphosphid, Zinnoxid und Ruß
einarbeiten. Ferner kann man durch Zusatz von Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid, Molybdänsalz und Wolframsalz zu dem
Chromatfilm die Korrosionsfestigkeit und Haftung des
Gleitharzüberzugs verbessern. Diese Zusätze können nach Bedarf
erfolgen.
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Das Auftraggewicht des Chromatfilms - ausgedrückt als
metallisches Chrom - beträgt 1,0 bis 50,0 mg/m², vorzugsweise
5 bis 25 mg/m².
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Durch Erhöhen des Auftraggewichts des Chromatfilms auf 1,0
mg/m² oder mehr lassen sich in geeigneter Weise ein
Weglösen der Aluminiumgrundlage während der
Zinkphosphatbehandlung verhindern und eine ausreichende Haftung des oberen
organischen Films erreichen.
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Wenn das Auftraggewicht des Chromatfilms erhöht wird, kann
die Punktschweißbarkeit beeinträchtigt werden. Durch
Vermindern des Auftraggewichts auf 50,0 mg/m² oder weniger
läßt sich jedoch eine wirksame Punktschweißbarkeit
gewährleisten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Blech aus einer
Aluminiumlegierung wird auf den Chromatfilm ein organischer Überzug mit
60 bis 95 Gew.-% des organischen Gleitmittels in einer
Trockendicke von 0,02 bis 0,90 um gebildet.
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Der organische Film besteht im wesentlichen aus einer
Harzgrundlage und einem organischen Gleitmittel.
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Als Harzgrundlage eignen sich die verschiedensten zum
Gleitfähigmachen von Stahlblechen bekannten Harze aus der
Lösungsmittel- oder Wasserreihe. Beispiele für solche
Harzgrundlagen sind mindestens ein Harz, ausgewählt aus Epoxy-,
Alkyd-, Acryl-, Urethan-, Phenol-, Melamin-,
Polyvinylbutyral-, Polyesterharzen und modifizierten Harzen, wie
urethanmodifizierten Epoxy- und acrylmodifizierten
Urethanharzen. Aus Gründen der Schweißbarkeit und Haftung des durch
elektrische Abscheidung gebildeten Überzugs können
vorzugsweise Epoxy-, Urethan-, Acryl- und Polyesterharze sowie
Mischungen hiervon verwendet werden.
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Als Harzgrundlage eignen sich die verschiedensten
handelsüblichen Harze.
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Das der Harzgrundlage zugesetzte organische Gleitmittel
kann aus irgendeiner organischen Substanz, die im
allgemeinen als "Wachs" bezeichnet wird und bei niedriger
Schmelzviskosität eine Schmelz- oder Erweichungstemperatur unter
200ºC aufweist, bestehen. Es können natürlich vorkommendes
Wachs, wie Pflanzenwachs, tierisches Wachs oder
Mineralwachs, Erdölwachs, synthetisches Wachs aus der
synthetischen Kohlenwasserstoffreihe und oxidierte und/oder
modifizierte Wachse hiervon verwendet werden.
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Beispiele für solche Wachse sind natürlich vorkommendes
Wachs, wie Montanwachs, Paraffinwachs, mikrokristallines
Wachs, und synthetisches Wachs, z. B. Fischer-Tropsch-Wachs,
Polyethylenwachs und Polypropylenwachs. Beispiele für die
synthetischen Harze sind Teflon-Wachse (Fluorharz, wie
Poly-4-ethylenfluorid-Härz, Polyvinylfluorid-Harz oder
Polyvinylidenfluorid-Harz). Obwohl Teflon-Wachse sehr wirksam
die Formbarkeit verbessern, schmelzen sie während des
Schweißens nicht und sie beeinträchtigen die
Schweißbarkeit. Folglich ist es unzweckmäßig, ein Teflon-Wachs
alleine zu verwenden.
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Vorzugsweise wird ein Polyethylenwachs verwendet, da es
preisgünstig und für die Verbesserung der Druckformbarkeit
hochwirksam ist. Noch mehr bevorzugt wird ein chemisch
stabiles, hochdichtes Polyethylenwachs, welches allenfalls
schwach aufschmilzt und bei Einwirkung von Pressewaschöl
nur geringfügig quillt und das ein Molekulargewicht von 900
bis 15000 und eine Dichte von 0,93 g/cm³ oder mehr
aufweist.
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Als organisches Gleitmittel können die verschiedensten
Arten handelsüblicher Gleitmittel verwendet werden.
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Der Schmelzpunkt (bzw. Erweichungspunkt) des organischen
Gleitmittels liegt im Bereich von 60 bis 150ºC. Wenn der
Schmelzpunkt unter 60ºC liegt, verschlechtert sich der
Vorteil einer verbesserten Formbarkeit wegen der unter den
extremen Druckbedingungen während des Pressformens
übermäßig erhöhten Fließfähigkeit des organischen Gleitmittels.
Wenn andererseits der Schmelzpunkt über 150ºC liegt,
erhöht sich in unerwünschter Weise der
Punktschweißwiderstand.
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Während des Pressformens von Kraftfahrzeugen kann die
Werkzeugtemperatur während des kontinuierlichen Pressvorgangs
eine Änderung erfahren. Dadurch kann auch eine Änderung der
Wachsleistung eintreten. Als Gegenmaßnahme können zwei oder
mehrere Wachse mit jeweils unterschiedlichem Schmelzpunkt
(oder Erweichungspunkt) verwendet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Blech aus der Aluminiumlegierung
stellt der Gehalt an dem organischen Gleitmittel in dem
organischen Film einen kritischen Faktor für die Verbesserung
der Punktschweißbarkeit dar. Es ist von wesentlicher
Bedeutung, daß in dem organischen Film 60 bis 95 Gew.-% an dem
organischen Gleitmittel enthalten sind.
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Obwohl der Mechanismus der vorteilhaften Wirkung des
organischen Gleitmittels gemäß der Erfindung derzeit noch nicht
geklärt ist, ist er vermutlich folgender. Das organische
Gleitmittel, insbesondere das organische Gleitmittel mit
niedrigem Schmelzpunkt, typischerweise Polyethylen,
schmilzt und verflüchtigt sich während einer frühen Stufe
der Punktschweißung, so daß ohne Schwierigkeiten
Schweißpunkte gebildet werden. Folglich leistet das organische
Gleitmittel keinen Beitrag zum Schmelzwiderstand. Dies läßt
sich durch die Erkenntnis, daß der Schmelzwiderstand mit
der Dicke der Harzgrundlage und nicht mit dem Gehalt an dem
organischen Gleitmittel in dem organischen Film in
Wechselbeziehung steht, bestätigen.
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Folglich kann man durch Vermindern der Dicke des
organischen Films und erhebliche Steigerung des Gehalts an dem
organischen Gleitmittel in dem organischen Film ein Blech
aus einer Aluminiumverbindung bereitstellen, das in sich
eine hervorragende Punktschweißbarkeit mit einer
ausgezeichneten Formbarkeit vereinigt.
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Wenn der Gehalt an dem organischen Gleitmittel in dem
organischen Film unter 60 Gew.-% liegt, wird die
Punktschweißbarkeit nicht in ausreichendem Maße verbessert. Wenn der
Gehalt an dem organischen Gleitmittel 95 Gew.-% übersteigt,
kann der applizierte organische Film während der
Pressbearbeitung entfernt werden und dadurch die Haftung des auf
elektrischem Wege abgeschiedenen Überzugs beeinträchtigen.
Folglich wird erfindungsgemäß der Gehalt an dem organischen
Gleitmittel auf 60 bis 95 Gew.-% begrenzt. Ein Gehalt von
65 bis 90 Gew.-% wird bevorzugt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Blech aus einer
Aluminiumlegierung stellt das organische Gleitmittel eine wesentliche
Komponente des organischen Films (der Harzgrundlage) dar.
Dem organischen Überzug kann (können) erforderlichenfalls
ein oder mehrere Zusätze, z. B. Streckpigmente, wie Carbonat
und Silicat, rostverhindernde Pigmente, wie Siliciumdioxid,
Chromsäuresalze, Phosphat- und Bleisalze, rostverhindernde
Mittel, wie Aminverbindungen und phenolische Carbonsäuren,
elektrisch leitende Pigmente, wie Kohlenstoff,
Eisenphosphid und Zinnoxid, färbende Pigmente, wie Titanoxid und
Kohlenstoff, sowie Dispersionsstabilisiermittel einverleibt
werden.
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Wenn dem organischen Film solche Zusätze einverleibt
werden, sollte der Gehalt an dem organischen Gleitmittel -
bezogen auf den gesamten organischen Film (Gesamtmenge an
organischem Gleitmittel, Harzgrundlage und Zusätzen) - auf 60
bis 95 Gew.-% eingestellt werden.
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Die Dicke des diese organischen Gleitmittel enthaltenden
organischen Films beträgt - ausgedrückt als Trockendicke -
0,02 bis 0,90, vorzugsweise 0,10 bis 0,50 um. Wenn die
Trockendicke des organischen Films 0,02 um unterschreitet,
wird die Pressformbarkeit nicht in ausreichendem Maße
ver
bessert. Wenn die Dicke 0,90 um übersteigt, wird die
Punktschweißbarkeit beeinträchtigt. Folglich wird die
Trockendicke auf einen Bereich von 0,02 bis 0,90 um eingestellt.
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Die Formbarkeit des mit dem organischen Harz behandelten
erfindungsgemäßen Blechs aus einer Aluminiumlegierung wurde
unter Bedingungen beschrieben, bei welchen darauf eine
Pressewaschöl appliziert wird. Die Formbarkeit kommt jedoch
auch dann zur Geltung, wenn kein Pressewaschöl appliziert
wird. Darüber hinaus läßt sich die Formbarkeit des Blechs
aus der Aluminiumlegierung noch weiter verbessern, wenn auf
dieses ein Öl hoher Schmiereigenschaften, dem ein Mittel
hoher Viskosität oder ein Extremdruckmittel (z. B.
Calciumstearat) zugesetzt ist, appliziert wird.
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Bezüglich des Verfahrens zur Bildung dieser organischen
Filme gibt es keinerlei Beschränkungen. Die Harzgrundlage
und das organische Gleitmittel können in einem geeigneten
Lösungsmittel gelöst (oder dispergiert) werden, worauf zur
Herstellung eines ein organisches Gleitmittel enthaltenden
Harzüberzugs erforderliche Zusätze eingearbeitet werden
können. Der Überzug kann auf das Blech aus der
Aluminiumlegierung auf übliche bekannte Art und Weise, z. B. durch
Walzenbeschichten oder Vorhangbeschichten, appliziert und
danach gebrannt werden.
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Die Bedingungen beim Brennen des Überzugs nach seiner
Applikation unterliegen keinen speziellen Beschränkungen. Es
ist jedoch zweckmäßig, eine maximal erreichbare
Blechtemperatur innerhalb des Bereichs von 80 bis 180ºC einzuhalten,
da (dann) das erfindungsgemäße Blech aus der
Aluminiumlegierung eine hervorragende Haftung des Überzugs zeigt und
folglich innerhalb kurzer Zeit mit hohem Wärmewirkungsgrad
hergestellt und behandelt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Blech aus der Aluminiumlegierung ist
beidseitig mit einem organischen Film versehen. Es ist
jedoch auch möglich, daß lediglich eine Oberfläche des Blechs
mit dem Harzfilm - wie beschrieben - bedeckt ist und die
andere Oberfläche als unbehandeltes Blech aus einer
Aluminiumlegierung oder lediglich als Ätzoberfläche oder
Oberfläche mit einem darauf befindlichen Chromatfilm
zurückbleibt.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden
Beispiele näher erläutert. Die Beispiele sollen jedoch die in
den beigefügten Patentansprüchen definierte Erfindung
keinesfalls beschränken.
Beispiel 1
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Unter Benutzung von JIS A5182-0- und JIS A6111-T4-
Werkstoffen wurden Bleche aus einer Aluminiumlegierung
jeweils einer Dicke von 1 mm und verschieden eingestellter
Oberflächenrauheit hergestellt. Hierbei wurde der
Rauheitsgrad zum Walzzeitpunkt variiert.
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Diese Bleche wurden nach dem Anlassen geätzt, um die
Dickewerte der auf den Blechoberflächen gebildeten Oxidfilme
einzustellen. Danach wurden diese Bleche durch reaktive
Chromatbehandlung mit Chromatfilmen versehen.
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Auf die gebildeten Chromatfilme wurden durch
Walzenbeschichten organische, gleitendmachende Harzüberzüge mit
verschiedenen Arten von Harzgrundlagen und organischen
Gleitmitteln (vgl. später) appliziert und danach derart
gebrannt, daß die erreichte maximale Blechtemperatur 150ºC
betrug. Auf diese Weise wurden auf den Blechen aus einer
Aluminiumlegierung organische (Gleit-)Filme hergestellt.
-
Die erhaltenen Bleche aus einer Aluminiumlegierung wurden
auf ihre Pressformbarkeit, Punktschweißbarkeit und Haftung
nach dem Auftrag hin untersucht.
-
Im folgenden werden die zur Bewertung der Bleche aus einer
Aluminiumlegierung durchgeführten Verfahren beschrieben.
Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
(1) Messung der Oberflächenrauheit (arithmetische mittlere
Profilabweichung (R))
-
Die Oberflächenrauheit der einzelnen Bleche aus einer
Aluminiumlegierung wurden mit einer dreidimensionalen
Rauheitslehre gemäß JIS B0601 gemessen. In diesem Fall wird
der Ra-Wert (drei Dimensionen) durch den folgenden Ausdruck
wiedergegeben:
-
wobei S = L · L und f(x, y) eine Funktion entsprechend einer
Oberflächenrauheitskurve ist.
(2) Bedingungen für die Ätzbehandlung
-
Die Bleche aus einer Aluminiumlegierung wurden zur
Entfernung und Steuerung der auf ihren Oberflächen gebildeten
Oxidfilme unter den folgenden Bedingungen geätzt. Die Dicke
der Oxidfilme nach dem Ätzen wurde über die
Sauerstoffkonzentration im Rahmen einer Fluoreszenzröntgenanalyse
gemessen.
-
Die Ätzbehandlung erfolgte durch Entfetten der Bleche aus
der Aluminiumlegierung und anschließendes Eintauchen
derselben in eine 25ºC warme wäßrige Lösung mit 10%
Schwefelsäure.
(3) Bedingungen für die Chromatbehandlung
-
Die geätzten Bleche aus der Aluminiumlegierung wurden
sofort unter den folgenden Bedingungen einer
Chromatbehandlung unterworfen. Das Auftraggewicht der Chromatfilme nach
der Behandlung wurde über die Chromkonzentration im Rahmen
einer Fluoreszenzröntgenanalyse gemessen. Es ist auf
metallisches Chrom bezogen.
-
Die Chromatbehandlung erfolgte als reaktive
Chromatbehandlung unter Verwendung von Alchrome 713 (hergestellt von
Nihon Parkerizing Co., Ltd.).
(4) Zusammensetzung der organischen (Gleitharz-)Filme und
deren Trockendicke
-
Die Trockendicke der organischen Filme wurde über die
Kohlenstoffkonzentration im Rahmen einer
Fluoreszenzröntgenanalyse gemessen. In Tabelle 1 bedeutet das die
Zusammensetzung der organischen Filme beschreibende Symbol A das
folgende:
-
Harzgrundlage A: Epoxyharz (Epikote 1007, hergestellt von
Yuka Shell Epoxy Inc.)
-
Organisches Gleitmittel A: Polyethylen (Sanwax 151-P,
hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
(5) Pressformbarkeitstest
-
Auf die Oberflächen der Prüflinge wurde ein Pressewaschöl
(R303P, hergestellt von Sugimura Chemical Corporation)
appliziert, worauf die Prüflinge mit einem Prägestempel
eines Durchmessers Von 70 mm gestanzt wurden. Dem Stanzen
folgte eine Hochgeschwindigkeitstiefungsprobe
(Geschwindigkeit: 500 mm/s) mit einem
Prägestempeldurchmesser von 33 mm.
-
Die Pressformbarkeit der einzelnen Prüflinge wurde wie
folgt bewertet:
-
Gut ( ): In den Seitenflächen zylindrischer Probenstücke
waren weder Risse noch Grübchen entstanden;
-
Normal (O): es hatten sich keine Risse, jedoch Grübchen
gebildet;
-
Schlecht (X): es hatten sich Risse gebildet.
(6) Punktschweißbarkeitstest
-
Die Elektrodenhaltbarkeit der Bleche aus einer
Aluminiumlegierung nach der Behandlung wurden unter den folgenden
Elektroden- und Schweißbedingungen unter Verwendung eines
einphasigen Wechselstrom-Schweißgeräts bewertet.
Elektrode
-
Form: Dom (DR)-Typ - Spitzendurchmesser: 6,0 mm
-
Spitzenkrümmung: 40 mm R - Werkstoff: Kupfer-Chrom
Schweißbedingungen
-
Applizierter Druck: 2943 N (300 kgf)
-
Klemmzeit: 30/50 s
-
Schweißdauer: 3/50 s - Haltedauer: 1/50 s
-
Schweißstrom: 25 kA
-
Die kleinere der beiden folgenden Zahlen diente zur
Bewer
tung der Elektrodenhaltbarkeit: die Anzahl der mit einer
Elektrode ohne Haftenbleiben erfolgreich hergestellten
Schweißungen; die Anzahl der mit einer Elektrode
erfolgreich hergestellten Schweißungen bis zum Zeitpunkt, an dem
die Zug-Scher-Festigkeit der Linsen 1403 N (143 kgf) nicht
mehr erreichte.
-
Die Bewertungskriterien waren folgende:
-
Gut ( ): die Elektrodenhaltbarkeit betrug 2001 oder mehr
-
Normal (O): die Elektrodenhaltbarkeit lag zwischen 1000
und 2000
-
Schlecht (X): die Elektrodenhaltbarkeit lag unter 1000
(7) Test der Haftung nach dem Beschichten
(Beschichtungseigenschaften)
-
Es wurden verschiedene Arten von Blechen aus einer
Aluminiumlegierung einer Zinkphosphatbehandlung unter Verwendung
von PB-L3020 (Aluminiumspezifikation; hergestellt von Nihon
Parkerizing Co., Ltd.) und einer kationischen elektrischen
Abscheidung eines organischen Harzes (U-600, hergestellt
von Nippon Paint Co., Ltd.) unterworfen. Nach Applikation
in einer Dicke von 20 um wurde der Überzug durch
20minütiges Brennen bei 170ºC gehärtet. Danach wurden die
behandelten Bleche aus einer Aluminiumlegierung 10 Tage
lang in 40 "0 warmes reines Wasser getaucht. Anschließend
wurde ein 2-mm-Kreuzschnitt-Haftungstest (Maschenzahl 100)
durchgeführt, um die Haftung des auf elektrischem Wege
abgeschiedenen Überzugs über die Anzahl der verbleibenden
Überzugsteile zu bewerten.
-
Die Bewertungskriterien für die Haftung waren folgende:
-
Gut ( ): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile betrug
100;
-
Normal (O): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile
betrug 80 bis 99;
-
Schlecht (X): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile
betrug 79 oder weniger.
-
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, zeigen sämtliche
erfindungsgemäßen Beispiele eine hervorragende Punktschweißbarkeit.
Dies ist auf den hohen Anteil an organischem Gleitmittel in
dem organischen Harzfilm zurückzuführen. Die
Vergleichsbeispiele zeigen jedoch wegen des außerordentlich hohen
Gehalts an organischem Gleitmittel eine schlechte Haftung
nach dem Beschichten. Das Blech Nr. 4 zeigte eine etwas
schlechtere Formbarkeit, da seine Oberflächenrauheit (Ra)
0,8 um überstieg. Das Blech eignet sich jedoch immer noch
für sämtliche Applikationen mit Ausnahme derjenigen, bei
welchen hohe Formbarkeitseigenschaften erforderlich sind.
Tabelle 1
Beispiel 2
-
Unter Verwendung von JIS-A5182-0- und JIS-A6111-T4-
Werkstoffen wurden entsprechend Beispiel 1, jedoch unter
den in Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen, verschiedene
Arten von mit einem organischen Harz beschichteten Blechen
aus Aluminiumlegierungen hergestellt und bewertet. Die
verschiedenen Bedingungen und Bewertungsergebnisse finden sich
in Tabelle 2. Die Bedingungen, die sich von denjenigen des
Beispiels 1 unterscheiden, sind folgende:
(1) Bedingungen für die Ätzbehandlung
-
In Beispiel 2 wurden einige Ätzmaßnahmen anstelle der
Ätzmaßnahmen (Verfahren A) gemäß Beispiel 1 unter den
folgenden Bedingungen durchgeführt.
-
Verfahren B: Entfetten plus Eintauchen in eine 70ºC warme
wäßrige Lösung mit 5% Natriumhydroxid (NaOH) plus
Eintauchen in eine wäßrige Lösung mit 10% Salpetersäure.
-
Verfahren C: Entfetten plus Eintauchen in eine 25ºC warme
wäßrige Lösung mit 10% Phosphorsäure.
-
Verfahren D: Lediglich Entfetten.
(2) Bedingungen für die Chromatbehandlung
-
In Beispiel 2 wurden einige Chromatbehandlungen unter den
folgenden Bedingungen anstelle der in Beispiel 1
beschriebenen Chromatbehandlung (Bedingung A) durchgeführt.
-
Bedingung B: Beschichtungschromatbehandlung unter
Verwendung von Zinchrome R1415A (hergestellt von Nihon
Parkerizing Co., Ltd.).
-
Bedingung C: Reaktive Phophorsäurechromatbehandlung unter
Verwendung von Alchrome K702
(3) Zusammensetzung der organischen (Gleitharz-)Filme und
deren Trockendicke
-
In Beispiel 2 wurden manchmal anstelle des in Beispiel 1
beschriebenen organischen Films (Harzgrundlage A,
organisches Gleitmittel A) die folgenden organischen Filme
benutzt:
Harzgrundlage
-
B: Urethanharz (Mitec BL-100, hergestellt von Mitsubishi
Chemical Industries Ltd.);
-
C: Acrylharz (Dianal BR106, hergestellt von Mitsubishi
Rayon Co., Ltd.);
-
D: Polyesterharz (Almatex P646, hergestellt von Mitsui
Toatsu Chemicals, Inc.);
-
E: Phenolharz (Super Beckacite, hergestellt von Dainippon
Ink and Chemicals, Inc.); und
-
F: Polyvinylbutyralharz (Denka-butyral, hergestellt von
Denki Kagaku Kogyo K. K.)
Organische Gleitmittel
-
B: Polyethylen (Hi-wax 800 P, hergestellt von Mitsui
Petrochemical Industries, Ltd., Molekulargewicht: 8000, Dichte:
0,96);
-
C: Polyethylen (Hi-wax 100 P, hergestellt von Mitsui
Petrochemical Industries, Ltd., Molekulargewicht: 900, Dichte:
0,95);
-
D: B + C (Mischungsverhältnis: 50 : 50);
-
E: B + Teflon (Daikin Polyflon TFE Low Polymer LP-100,
Handelsname in den Vereinigten Staaten von Amerika,
hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.);
-
F: Polyethylen (Eigenherstellung; Molekulargewicht: 18000;
Dichte: 0,92);
-
G: Polyethylen (Eigenherstellung; Molekulargewicht: 800;
Dichte: 0,80); und
-
H: Polypropylen (Viscol 550 P, hergestellt von Sanyo
Chemical Industries, Ltd.).
(4) Pressformbarkeitstest
-
Auf die Oberflächen der Prüflinge wurde ein Pressewaschöl
(R303P, hergestellt von Sugimura Chemical Corporation)
appliziert, worauf die Prüflinge mittels eines
Prägestempels eines Durchmessers von 95 mm gestanzt wurden. Dem
Stanzen folgte eine Hochgeschwindigkeitstiefungsprobe
(Geschwindigkeit: 500 mm/s) mit einem
Prägestempeldurchmesser von 50 mm (Radius R der Abrundung: 8 mm) unter
Variieren der Stanzwerkzeughaltekraft (BHF).
-
Die Formbarkeit des Blechs aus der Legierung A5182 wurde
wie folgt bewertet:
-
Gut ( ): das Blech aus der Legierung wurde bei einer
Stanzwerkzeughaltekraft von 5 t oder mehr gestanzt;
-
Normal (O): 2 bis 5 t Stanzwerkzeughaltekraft waren
erforderlich, um das Legierungsblech auszustanzen;
-
Schlecht (X): 2 t oder weniger Stanzwerkzeughaltekraft
waren erforderlich, um das Legierungsblech auszustanzen.
-
Die Formbarkeit des Blechs aus der Legierung A6111 wurde
wie folgt bewertet:
-
Gut ( ): das Legierungsblech wurde mittels einer
Stanzwerkzeughaltekraft von 4 t oder mehr ausgestanzt;
-
Normal (O): eine Stanzwerkzeughaltekraft von 2 bis 4 t war
erforderlich, um das Legierungsblech auszustanzen;
-
Schlecht (X): eine Stanzwerkzeughaltekraft von 2 t oder
weniger war erforderlich, um das Legierungsblech
auszustanzen.
(5) Punktschweißbarkeitstest
-
Die Elektrodenhaltbarkeit der Bleche aus einer
Aluminiumlegierung nach der Behandlung wurde unter den folgenden
Elektroden- und Schweißbedingungen unter Verwendung eines
einphasigen Wechselstrom-Schweißgeräts bewertet.
Elektrode
-
Form: Dom (DR)-Typ - Spitzenkrümmung: 80 mm R
-
Werkstoff: Kupfer-Chrom
Schweißbedingungen
-
Applizierter Druck: 3724 N (400 kgf)
-
Klemmzeit: 30/50 s
-
Schweißdauer: 3/50 s - Haltezeit: 1/50 s
-
Schweißstrom: 29 kA
-
Die kleinere der beiden folgenden Zahlen diente zur
Bewertung der Elektrodenhaltbarkeit: die Anzahl der mit einer
Elektrode ohne Haftenbleiben erfolgreich durchgeführten
Schweißungen; die Anzahl der durch eine Elektrode
erfolgreich durchgeführten Schweißungen bis zu einem Zeitpunkt,
an dem die Zug-Scher-Festigkeit des geschweißten Bereichs
(Zug-Scher-Festigkeit einer Linse) gemäß der Definition von
JIS Z3136 die A-Klassenfestigkeit von 1721 N (176 kgf)/
Punkt gemäß der Definition von JIS Z3140 nicht mehr
erreichte.
-
Die Bewertungskriterien waren folgende:
-
Gut ( ): die kleinere der Zahlen betrug 2001 oder mehr;
-
Normal (O): die kleinere der Zahlen betrug 1000 bis 2000;
-
Schlecht (X): die kleinere der Zahlen lag unter 1000.
(6) Test der Haftung nach dem Beschichten
(Beschichtungseigenschaften)
-
Auf verschiedene Arten von Blechen aus einer
Aluminiumlegierung wurde Pressewaschöl (R303P) appliziert, worauf die
Bleche unter Verwendung von PB-L3020
(Aluminiumspezifikation; hergestellt von Nihon Parkerizing
Co., Ltd.) einer Zinkphosphatbehandlung unterworfen wurden.
Danach wurden in der angegebenen Reihenfolge auf die
behandelten Bleche durch kationische elektrische Abscheidung ein
20 um dicker Überzug aus einem organischen Harz (U-600,
hergestellt von Nihon Paint Co., Ltd.), eine 35 um dicke
Zwischenschicht (KPX 50, hergestellt von Kansai Paint Co.,
Ltd.) und eine 35 um dicke Deckschicht (B531, hergestellt
von Kansai Paint Co., Ltd.) aufgetragen. Anschließend
wurden die derart behandelten Bleche der Aluminiumlegierung 10
Tage lang in 40ºC warmes reines Wasser getaucht. Hierauf
wurde ein 2-mm-Kreuzschnitt-Haftungstest (Maschenzahl 100)
durchgeführt, um die Haftung des auf elektrischem Wege
abgeschiedenen Überzugs über die Anzahl der verbleibenden
Überzugsteile zu bestimmen.
-
Die Bewertungskriterien für die Haftung waren folgende:
-
Gut ( ): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile betrug
100;
-
Normal (O): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile
betrug 80 bis 99;
-
Schlecht (X): die Anzahl der verbleibenden Überzugsteile
betrug 79 oder weniger.
-
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, sind bei den
erfindungsgemäßen Beispielen eine hervorragende Pressformbarkeit mit
einer ausgezeichneten Punktschweißbarkeit vereinigt. Bei den
Vergleichsbeispielen ist dagegen irgendeines der Kriterien
der Pressformbarkeit, Punktschweißbarkeit und Haftung nach
dem Beschichten schlecht.
-
Einige erfindungsgemäße Beispiele besitzen (eine) normale
Formbarkeit, Schweißbarkeit oder Beschichtungseigenschaft,
da die Oberflächenrauheit, die Dicke des Oxidfilms, das
Auftraggewicht des Chromats, die Art der Harzgrundlage, die
Art des organischen Gleitmittels und dessen Gehalt sowie
die Dicke des organischen Harzfilms nicht innerhalb der
optimalen Bereiche lagen. Diese Bleche aus
Aluminiumlegierun
gen eignen sich jedoch für sämtliche Anwendungszwecke mit
Ausnahme solcher, die (eine) hohe Formbarkeit,
Schweißbarkeit bzw. Beschichtungseigenschaften erfordern.
-
Wie bereits ausgeführt, zeichnen sich die erfindungsgemäßen
Bleche aus Aluminiumlegierungen sowohl durch eine hohe
Pressformbarkeit als auch Punktschweißbarkeit aus und
eignen sich insbesondere für
Kraftfahrzeugkarosserieanwendungen.
-
Obwohl das Blech aus einer Aluminiumlegierung und das
Verfahren zu seiner Herstellung im Zusammenhang mit speziellen
Ausführungsformen beschrieben wurden, dürfte es
selbstverständlich sein, daß die vorliegende Erfindung
ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche beschränkt ist.
Tabelle 2 - (1)
Tabelle 2 - (2)
Tabelle 2 - (3)
Tabelle 2 - (4)