Producto de aleación de aluminio-magnesio.

Aleación de aluminio-magnesio en forma de producto laminado o extrusión,

que tiene la composición (en porcentaje en peso): Mg 4,8-5,6 Mn 0,05-0,4 Zn 0,4-0,75 Cu 0,06-0,35 Cr 0,25 máx. Fe 0,35 máx., y preferiblemente 0,2 máx. Si 0,25 máx. Zr 0,12 máx. Ti 0,3 máx., y preferiblemente 0,15 máx. impurezas (cada una) máx. 0,05, (total) máx. 0,15, el balance se completa con aluminio, y que tiene una pérdida de peso de menos de 25 mg/cm 2 cuando se prueba después de sensitivación a una temperatura de 100ºC durante 100 horas conforme a ASTM G67.

Producto de aleación de aluminio y magnesio.

La invención se refiere a un producto de aleación de aluminio en forma de producto laminado o extrusión. En otro aspecto, la invención se refiere a una estructura soldada, que comprende tal producto de aleación.

Los productos de aleación de aluminio-magnesio son conocidos por utilizarse en forma de placas o láminas o extrusión en la construcción de estructuras soldadas o unidas tales como aplicaciones navales y de automoción, depósitos de almacenaje, recipientes a presión, recipientes para estructuras terrestres o marinas. Los productos forjados son productos que han sido sometidos a esfuerzo mecánico mediante procesos tales como laminado, extrusión o forjado. Los productos laminados pueden tener un calibre típicamente de hasta 200 mm aproximadamente.

Una aleación de aluminio conocida que tiene unas apropiadas conformabilidad y soldabilidad, es la aleación Aluminium Association (AA)5454. Aunque la conformabilidad y la soldabilidad de la aleación AA5454 son suficientes para muchas aplicaciones, la aleación no satisface los niveles deseados de resistencia superior. Hay una tendencia constante hacia la reducción de calibre, por lo que aumentar la resistencia es un requisito básico. Con un bastante bajo nivel de Mg en el margen de 2,4 a 3,0% en peso, el producto de aleación no es susceptible a la corrosión intergranular ("CIG").

La aleación de aluminio AA5083, la cual tiene un contenido en Mg en el margen de 4,0 a 4,9% en peso, y que tiene un nivel de resistencia más alto que AA5454, se sabe que es susceptible a la CIG. Esta susceptibilidad a la CIG es muy indeseable, porque un producto de aleación que tenga baja resistencia frente a la CIG no puede utilizarse siempre de manera fiable, en particular a temperaturas de servicio por encima de 65ºC.

La aleación de aluminio AA5059, la cual tiene un contenido en Mg en el margen de 5,0-6,0% en peso, un contenido en Mn en el margen de 0,6-1,2% en peso, un contenido en Zn en el margen de 0,4-1,5% en peso y una adición obligatoria de Zr en el margen de 0,05-0,25%, tiene una resistencia mejorada a la CIG entre otras cosas, y proporciona una elevada resistencia a la ruptura y a la deformación también en el estado de soldadura.

El documento japonés JP-A-9-165639 describe una placa de aleación de aluminio para depósitos de combustible, con una composición que consta de, en peso: 2,2-6,0% de Mg, 0,03-0,15% de Cu, 0,03-0,50% de Mn, 0,03-0,35% de Cr, ≤q0,30% de Fe, ≤q0,20% de Si, y se completa el balance con Al y opcionalmente Zn.

A pesar de estas referencias, aún hay una gran necesidad de un producto de aleación de aluminio mejorado, que tenga un balance mejorado de resistencia a la ruptura y a la deformación, alta conformabilidad y una buena resistencia a la corrosión, en particular frente a la CIG.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una placa, lámina o extrusión de aleación Al-Mg con conformabilidad mejorada comparada con aquéllas de la aleación AA5083 estándar en el mismo temple. Es otro objeto de la presente invención proporcionar placas, láminas o extrusiones de aleación que puedan ofrecer una resistencia a la CIG al menos igual o mejor que aquéllas de AA5083, en combinación con una elongación A50 de 24% o más. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método de elaboración de tales productos de aleación.

Conforme a un aspecto de la invención se proporciona una aleación de aluminio-magnesio en forma de producto laminado o extrusión como se define en la reivindicación 1.

Mediante la invención se puede proporcionar un producto de aleación en forma de producto laminado, placa o lámina, o extrusión, que tiene una conformabilidad más alta que AA5083 cuando se utiliza el mismo o similar material de temple.

Sorprendentemente, el producto de aleación conforme a la invención tiene buena resistencia frente a la corrosión, en particular frente a la CIG. Antes se pensaba que la resistencia frente a la CIG se reducía normalmente cuando el contenido en Mg excedía de aproximadamente 3,0% en peso, pero la resistencia frente a la CIG del producto de aleación conforme a la invención es alta comparada con los productos de aleación de las series AA5000 más convencionales con un contenido en Mg de más de 4% en peso. Se ha encontrado que el producto de aleación conforme a la invención tiene una pérdida de peso de menos de 25 mg/cm² cuando se prueba después de sensitivación a una temperatura de 100ºC durante 100 horas de acuerdo con ASTM G67, y tiene una pérdida de peso de menos de 15 mg/cm² cuando se prueba después de sensitivación a una temperatura de 85ºC durante 100 horas de acuerdo con ASTM G67, lo que trae como consecuencia que el producto de aleación se pueda utilizar a una temperatura de servicio de 65ºC o más sin ningún problema, por ejemplo típicamente a una temperatura de servicio de 80 a 100ºC.

Se cree que el balance mejorado de propiedades que se consiguen con la invención, particularmente la resistencia superior y la buena conformabilidad en combinación con la resistencia a la corrosión mejorada, en particular frente a la CIG, resulta de la combinación equilibrada de los elementos de aleación Mg, Mn, Zn y Cu en los márgenes dados. Particularmente, se cree que los contenidos en Cu y Zn en los márgenes conforme a la invención con esos niveles relativamente altos de Mg optimizan la resistencia frente a la corrosión, en particular la resistencia frente a la CIG y a la corrosión por exfoliación, mientras que los contenidos en Mg y Mn en los márgenes dados optimizan la resistencia a la ruptura y a la deformación y la conformabilidad del producto de aleación.

El magnesio es el elemento primordial para la resistencia a la ruptura y a la deformación en el producto de aleación. Niveles de Mg por encima de 4,8% proporcionan la resistencia requerida. La cantidad de Mg no debería exceder de 5,6% en peso, a fin de asegurar un aceptable comportamiento en corrosión y una aceptable facilidad de operación, por ejemplo por medio de laminación, del producto de aleación a tales altos niveles de Mg. El contenido en Mg en el producto de aleación es más de 4,8% en peso, mediante lo que se proporciona al producto de aleación un mejor balance optimizado de resistencia a la tensión, resistencia a la conformación, conformabilidad según se mide por su elongación (A50) y de su resistencia a la corrosión.

El manganeso también es un elemento aditivo esencial. En combinación con Mg, el Mn proporciona la resistencia y la conformabilidad en el producto de aleación además de en las soldaduras del producto de aleación. Un margen preferido para el contenido en Mn es 0,1 a 0,2% en peso, y de ese modo proporciona un balance para proporcionar un control de tamaño de grano suficiente y una buena conformabilidad y en particular para lograr una elongación A50 de 24% o más en el producto final.

El zinc es un importante elemento de aleación para lograr una suficiente resistencia a la corrosión en combinación con una buena conformabilidad del producto de aleación. Se requiere al menos una adición de 0,40% en peso de Zn a fin de lograr una suficiente resistencia frente a la CIG. Se ha encontrado que para esta aleación, para un contenido en Zn por encima de 0,75% en peso, la elongación uniforme se reduce considerablemente y de ese modo afecta desfavorablemente a la conformabilidad del producto de aleación, por ejemplo afecta desfavorablemente a la plegabilidad reversible. Preferiblemente, la cantidad de Zn no excede de 0,6% en peso, a fin de optimizar el balance de las características deseadas del producto de aleación y para optimizar además la elongación uniforme. El margen más preferido para la adición de Zn es el margen de 0,4 a 0,6% en peso.

Sorprendentemente, se ha encontrado que en un estrecho margen el cobre aumenta la resistencia frente a la CIG, incluso aunque el contenido en Mg sea relativamente alto. Normalmente en la técnica, se evita una adición deliberada de Cu en aleaciones de este tipo, ya que se piensa que perjudica a la resistencia frente a la corrosión. Cuando el Cu se presenta por encima de 0,06% en peso en combinación con el zinc, se ha encontrado un efecto positivo sobre la resistencia frente a la CIG. Sin embargo, el Cu debería mantenerse por debajo de 0,35% en peso a fin de evitar un efecto desfavorable sobre la resistencia frente a la corrosión, en particular sobre la resistencia frente a la corrosión por picaduras. En una realización,... [Seguir leyendo]

1. Aleación de aluminio-magnesio en forma de producto laminado o extrusión, que tiene la composición (en porcentaje en peso):

impurezas (cada una) máx. 0,05, (total) máx. 0,15, el balance se completa con aluminio,

y que tiene una pérdida de peso de menos de 25 mg/cm² cuando se prueba después de sensitivación a una temperatura de 100ºC durante 100 horas conforme a ASTM G67.

2. Producto conforme a la reivindicación 1, en donde la cantidad de Zr no excede de 0,05% en peso, y preferiblemente no excede de 0,02% en peso.

3. Producto conforme a la reivindicación 1 ó 2, en donde la cantidad de Cu está en el margen de 0,075 a 0,24% en peso, preferiblemente en el margen de 0,10 a 0,18% en peso, y más preferiblemente en el margen de 0,10 a 0,15% en peso.

4. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en donde la cantidad de Mn está en el margen de 0,1 a 0,2% en peso.

5. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en donde la cantidad de Zn está en el margen de 0,4 a 0,6% en peso.

6. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, en donde la cantidad de Cr está en el margen de 0,06 a 0,2% en peso y preferiblemente en el margen de 0,11 a 0,2% en peso.

7. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, en donde la cantidad de Si es máx. 0,2% en peso, preferiblemente máx. 0,12% en peso y más preferiblemente máx. 0,10% en peso.

8. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, en donde el producto es un producto laminado que tiene un calibre en el margen de 0,5 a 5 mm.

9. Producto conforme a cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, en donde el producto se suministra en una condición de temple-O o temple-H.

10. Método para producir un producto de aleación aluminio-magnesio forjado que comprende las etapas subsiguientes de:

(i). suministro de un producto de aleación intermedio que tenga una composición conforme a la composición mencionada en cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7;

(ii). trabajo en frío del producto de aleación intermedio hasta un calibre final para obtener un producto forjado intermedio;

(iii). recocido del producto forjado intermedio mediante calentamiento del producto a una velocidad de calentamiento en el margen de 2 a 200ºC/s, manteniendo el producto a una temperatura de remojo en el margen de 480 a 570ºC durante una duración de hasta 100 s, seguido de una refrigeración a una velocidad de refrigeración en el margen de 10 a 500ºC/s hasta por debajo de una temperatura de 150ºC.

11. Método conforme a la reivindicación 10, en donde la temperatura de remojo está en el margen de entre 520 y 550ºC.

12. Método conforme a la reivindicación 10 ó 11, en donde el producto se mantiene a la temperatura de remojo durante una duración de hasta 40 s.