BRPI0613385A2 - lámina de liga de alumìnio - Google Patents

Abstract

LáMINA DE LIGA DE ALUMìNIO. A presente invenção refere-se a um método de produção de um produto de liga de alumínio tendo uma espessura abaixo de 200 <109>m. Ela refere-se também a um produto de liga de alumínio tendo uma espessura abaixo do mesmo valor e a recipientes para aplicação em embalagem de alimentos feitos do produto de liga de alumínio. A invenção é um processo de produção de uma liga de alumínio compreendendo as seguintes etapas: lingotamento contínuo de um fundido de liga de alumínio com a seguinte composição (em % em peso): Fe 1,0-1,8, Si 0,3-0,8, Mn até 0,25, outros elementos - menos que ou igual a 0,05 cada e menos que ou igual a 0,15 no total, o saldo sendo alumínio, laminação a frio do produto sem uma etapa de inter-enrijecimento até uma espessura abaixo de 200 um e enrijecimento final do produto laminado a frio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LÂMINA DELIGA DE ALUMÍNIO".

A presente invenção refere-se a um método para produção deum produto de liga de alumínio tendo uma espessura abaixo de 200 μιη. Elarefere-se também a um produto de liga de alumínio tendo uma espessuraabaixo do mesmo valor e a recipientes para aplicação de embalagem de a-limentos feitas desse produto de liga de alumínio.

Ligas de alumínio foram usadas por muitos anos como uma lâ-mina para aparelhos domésticos para culinária, embalagem de alimentos eoutras aplicações. Uma série de composições de ligas foi desenvolvida paratais usos e elas incluem ligas com base nas composições AA8006, AA8011,AA8111, AA8014, AA8015, AA8021 e AA8079, (onde essas composiçõessão aquelas designadas pelos padrões internacionalmente reconhecidos daAluminum Association of America). Ligas da série 3XXX podem também serusadas para aplicações em lâminas, a liga AA3005, por exemplo. Ligas dotipo AA8079 ou AA8021 têm um alto teor de Fe e um baixo teor de Si. Ligasdo tipo AA8011 têm um teor de Fe e Si mais equilibrado e tais variações decomposição afetam o tipo de fases intermetálicas formadas durante a solidi-ficação, que por sua vez afetam a resposta do enrijecimento final.

Em um processo de Iingotamento contínuo as ligas contendo umteor maior de Si são consideradas para reduzir a produtividade do Iingota-mento porque o efeito da linha central de segregação torna-se pior a maioresvelocidades de lingotamento.

Ao produzir produtos de lâminas finas é geralmente consideradoque o produto laminado não pode se tornar muito duro caso contrário tornar-se-á difícil laminar a lâmina até a sua espessura final. Por esta razão, osprodutores de lâminas tipicamente incorporam uma etapa de inter-enrijecimento para amaciar o produto laminado a frio antes da laminação afrio final.

Um produto que seja apenas laminado a frio terá alta resistência(devido ao trabalho de endurecimento), mas uma ductilidade limitada. Paraaumentar a ductilidade e assim tornar os produtos adequados para manipu-lação e conformação, uma operação de enrijecimento final é executada, ouatravés de enrijecimento em lote ou de uma linha de enrijecimento contínuo.As variáveis essenciais são temperatura e tempo e, dependendo grande-mente desses fatores, processos de recuperação, recristalização e cresci-mento de grão podem progredir dentro do produto trabalhado a frio. Em pro-dutos de espessura fina como lâminas, os parâmetros são ajustados paragarantir que uma estrutura de grãos pequenos seja mantida, os grandesgrãos tendo um impacto prejudicial nas propriedades mecânicas.

A microestrutura de uma chapa ou lâmina de aço laminada a frioconsiste em grãos finos de uma escala mícron e uma grande densidade defases intermetálicas formadas durante a solidificação. As fases intermetáli-cas são quebradas durante a laminação e têm um tamanho de partícula típi-co entre 0,1 e 1,5 μιη. Isto fornece o principal pré-requisito para uma ótimaresposta de enrijecimento. A outra importante característica metalúrgica é oalto grau de laminação a frio, resultando em uma estrutura de grão fino. En-tretanto, essas estruturas de grãos são altamente anisotrópicas. Durante arecuperação o número de deslocações é reduzido e pode formar uma estru-tura de subgrão. Com o aumento do tempo ou da temperatura o tamanho dosubgrão aumenta gradativamente. Inicialmente, em tal caso, não há umamudança apreciável para a microestrutura, com o produto retendo muito desua anisotropia. Apesar de haver uma queda significativa na resistência noestado de laminação a frio e um aumento na ductilidade, a ductilidade podenão alcançar os níveis alcançados em um material parcialmente recristaliza-do.

À medida que a temperatura ou o tempo aumenta, a recristaliza-ção começa, sendo a formação gradual de uma nova, perceptível, estruturade grãos. Atrasando-se forças, na forma de precipitação nos limites dosgrãos/fases intermetálicas prende as bordas dos grãos durante a recristali-zação para restringir o crescimento dos grãos. O tratamento de enrijecimen-to pode, se houver suficiente soluto supersaturado dentro da matriz da liga,também leva à formação de dispersóides intermetálicos finos. Esses tam-bém ajudam a evitar o crescimento dos grãos.E o caso, para algumas ligas, (da variedade de alto Fe/baixo Si,por exemplo), que propriedades ótimas podem ser alcançadas apenas den-tro de uma estreita abertura de enrijecimento, geralmente a altas temperatu-ras de enrijecimento. Essas temperaturas mais altas são necessárias porquea alta densidade de partículas submícron significa que o efeito de prender aborda dos grãos já é alto. Em adição, durante o enrijecimento, a precipitaçãode dispersóides intermetálicos reforça o efeito da prisão da borda do grão.

De fato, não há reação de recristalização contínua em uma faixa de baixatemperatura e deve apenas começar a cerca de 380°C e acima. Apenasquando os dispersóides/intermetálicos tornam-se mais brutos a temperaturasmais altas as forças que prendem as bordas começam a declinar e é possí-vel a reorganização de grãos. Entretanto, uma vez que as temperaturas paraisto são muito altas, o metal entra então em um regime onde o equilíbrio en-tre as forças que dirigem o crescimento dos grãos e a prisão das bordas dosgrãos é instável e um crescimento descontrolado dos grãos pode aparecersubitamente.

Rotas de produção onde é usado o Iingotamento por resfriamen-to direto (DC) são mais complicadas e onerosas que as rotas de Iingotamen-to contínuo porque elas geralmente envolvem mais etapas de processamen-to, algumas das quais são prolongadas e de energia intensa, tal como a ho-mogeneização. É desejável, portanto, usar-se inicialmente o Iingotamentocontínuo para remover as etapas de homogeneização e tem havido trabalhosubstancial em otimizar-se ligas e processos tendo isto em mente. Masmesmo com um produto de Iingotamento contínuo para começar, a reduçãoaté a espessura final geralmente envolve uma etapa de inter-enrijecimento,que é ela própria consumidora de energia onerosa e de tempo.

Para a maioria das aplicações e, em particular, para a aplicaçãoem recipientes com estampagem profunda, a resistência final da liga não é,em si própria, a principal propriedade. É geralmente o caso em que à medidaque a resistência de um produto de liga aumenta, o alongamento diminuirá.Na realidade, o design do produto de liga é sempre para otimizar o equilíbriodas propriedades. Um bom equilíbrio no caso de recipientes de estampagemprofunda seria uma combinação ótima de resistência e capacidade de con-formação (refletida pelo alongamento elástico). Esse equilíbrio pode ser ava-liado multiplicando-se o limite de resistência à tração final (UTS) pelo alon-gamento na falha (E). Em adição, é desejável que a liga tenha um bom equi-líbrio de propriedades em ambas as direções transversal e longitudinal, por-que a conformação raramente ocorre em uma só direção, se é que ocorre.

Para alguns recipientes é necessário que as suas paredes te-nham um certo grau de rigidez. A rigidez de um material está intimamenteligada ao seu limite de escoamento (YS). Portanto, um bom limite de escoa-mento é também desejável. Por outro lado, se o YS for muito próximo aoUTS, um produto liga não é ideal para uso em recipientes estampados. Édesejável que o produto liga demonstre encruamento durante a deformaçãoporque isto ajuda a evitar estrangulamento durante a conformação. Um pro-duto liga com um YS próximo ao seu' UTS possui diferentes característicasde deformação com encruamento limitado, se houver.

Em relação aos recipientes com estampagem profunda é dese-jável que o enegrecimento da superfície seja evitado durante as operaçõesde conformação o que se descobriu ter e relação com a composição dasfases intermetálicas após a solidificação.

Em adição a essas qualidades, é desejável, como meio de redu-ção dos custos da liga através da reciclagem, que seja capaz de acomodarelementos tais como Mn dentro da composição do fundido. Além disso, édesejável, de uma perspectiva operacional, que seja capaz de processar umproduto liga através de diferentes operações de produção para permitir ummelhor uso de uma faixa de equipamentos disponíveis, tais como fornos deenrijecimento em lote e de enrijecimento contínuo.

A WO 03/069003 descreve uma liga do tipo alto Fe/baixo Si pro-duzida através de uma rota de Iingotamento contínuo. A liga descrita com-preende, em % em peso, Fe 1,5-1,9,Si<0,4, Mn 0,04 - 0,15, outros elemen-tos e o saldo de alumínio. A rota de processamento usada para fazer esseproduto é Iingotar continuamente a liga, laminar a frio com um inter-enrijecimento opcional com um enrijecimento final após a laminação a frioentre 200 e 430°C por um período de pelo menos 30 horas. O processo deenrijecimento em lote preferido é um processo de duas etapas envolvendouma primeira etapa entre 200 e 300°C e uma segunda etapa entre 300 e430°C.

A JP-A-03153835 descreve um material de aleta para uso emtrocadores de calor onde a composição da liga é, em % em peso, Fe 1,1 -1,5,Si 0,35-0,8, Mn 0,1-0,4, o saldo sendo alumínio. A liga foi Iingotada se-micontinuamente em moldes resfriados à água de tamanho interno de 30 χ150 mm, isto é, em escala de laboratório. O Iingotado foi laminado a quente,laminado intermediariamente, laminado a frio com uma redução máxima nalaminação a frio de 30% até uma espessura de 70 μηι. A descrição de Iami-nação intermediária seguida de uma menor porcentagem de redução a friosugere que um enrijecimento intermediário foi usado. Os limites finais deresistência à tração entre 13,0 e 14,7 kg/mm2 são informados (127 - 144MPa), presumivelmente na direção longitudinal, mas nenhuma informação éfornecida sobre o YS, o alongamento, ou as propriedades transversais.

A JP-A-60200943 descreve uma liga similar tendo uma compo-sição de, em % em peso, Fe 1,25-1,75, Si 0,41-0,8, Mn 0,10-0,70, o saldosendo alumínio e impurezas. Esta liga foi também desenvolvida para usocomo material de aleta dentro de trocadores de calor soldados. A liga foi Iin-gotada como um lingote, isto é, de maneira semicontínua DC, homogeneiza-da a 580°C por 10 horas e escalpada. Os lingotes foram então laminados aquente a 525°C até uma espessura de 4 mm e com enrijecimento intermedi-ário a 380°C por 1 hora. Eles foram então submetidos à laminação a frio atéuma espessura de 0,35 mm, com enrijecimento intermediário pela segundavez em um processo contínuo com uma temperatura de 480°C por 15 se-gundos e então laminada a frio até uma espessura final de 0,20 mm (isto é,200 μιτι), e recozida a 205°C por 10 minutos para simular um tratamento decozimento de pintura. Uma liga específica tem um YS de 13,7 kg/mm2, (134MPa), uma UTS de 16 kg/mm2, (157 MPa), mas o alongamento é reduzidopara 9%, dando um produto de UTS χ alongamento de 1413. A mesma liga étambém mostrada com um YS de 4,916 kg/mm2, (48 MPa), uma UTS de12,0 kg/mm2, (118 MPa), e um alongamento de 34%, dando um valor deUTS χ alongamento de 4012. Não há descrição das propriedades mecânicastransversais. Entretanto, o tratamento de 10 minutos a 205°C é um enrijeci-mento de recuperação. Tal enrijecimento reterá a anisotropia do processo detrabalho a frio.

A WO 02/064848 descreve um processo para produção de umproduto lâmina onde a composição da liga é, em % em peso, Fe 1,2-1,7, Si0,4-0,8, Mn 0,07-0,20, o restante sendo alumínio e as impurezas incidentais.A liga é lingotada continuamente usando-se um cinto de fundidor, laminada afrio com um inter-enrijecimento a uma temperatura entre 280-350°C, e sub-metida ao enrijecimento final. A espessura final é 0,3 mm, (300 μm), e o enri-jecimento final foi um enrijecimento parcial por meio de um processo de enri-jecimento em lote envolvendo o aquecimento do produto laminado a frio atéentre 250 e 300°C. Após esta rota de processamento a liga dessa descriçãodesenvolveu um UTS em torno de 125-160 MPa e valores de alongamentoentre cerca de 28 a 14,5%. Múltiplos da UTS e do alongamento podem sercalculados e eles variam de 2295 até 3476. Não são mostrados dados emrelação às propriedades transversais ou em relação ao YS.

Outras ligas são conhecidas e vendidas para aplicações emembalagens de alimentos. Isto inclui ligas à base da AA8011. A AA8011 temuma composição como segue, em % em peso: Fe 0,6-1,0, Si 0,50-0,90, Cu< 0,10, Mn < 0,20, Mg<0,05, Cr < 0,05, Zn < 0,10, Ti < 0,08, outros elemen-tos < 0,05 e outros em um total de < 0,15, o saldo sendo Al. É conhecidauma liga com Fe na extremidade inferior dessa faixa, nominalmente Fe 0,65e Si 0,65. Essa liga é conhecida com e sem Mn e é conhecida como sendolingotada continuamente e é usada para produtos não exigentes, como lâmi-nas para aparelhos eletrodomésticos. Uma outra liga é conhecida com umteor nominal de Fe de 1,1 e Si de também 1,1. Nessas ligas, onde a razãode Fe para Si é 1:1, a adição de Mn leva a uma resposta instável de enrije-cimento a temperaturas de 320°C e acima. Como resultado, o Mn é evitadoem tais ligas.

É um objetivo desta invenção fornecer um novo e econômicométodo de produção de um produto de liga de alumínio, um método que levea uma combinação de boas propriedades mecânicas em termos do equilíbrioentre resistência e alongamento em ambas as direções longitudinal e trans-versal, que evite a criação de depósitos enegrecedores durante as opera-ções de estampagem profunda e que fornece amplas janelas de processa-mento ou para um produto recozido em lote ou recozido continuamente.

É um outro objetivo desta invenção fornecer produtos de liga dealumínio revelando uma combinação aumentada de propriedades particu-larmente úteis na produção de recipientes com estampagem profunda sen-do, portanto, fáceis de conformar e que não tendem a defeitos de enegreci-mento da superfície.

Conseqüentemente, um primeiro aspecto da invenção é um pro-cesso de produção de um produto de liga de alumínio compreendendo asseguintes etapas:

(a) Iingotar continuamente um fundido de liga de alumínioda seguinte composição, (em % em peso):

Fe: 1,0-1,8Si: 0,3-0,8Mn: até 0,25

outros elementos com menos que ou igual a 0,05 cada e menosque ou igual a 0,15 no total

saldo: alumínio

(b) laminar a frio o produto Iingotado sem uma etapa de en-rijecimento intermediário até uma espessura abaixo de 200 μιτι

(c) enrijecimento final do produto laminado a frio

A composição da liga é escolhida para criar o equilíbrio adequa-do dos intermetálicos após a solidificação, controlar sua distribuição de ta-manho (e, portanto, o efeito na reação de enrijecimento), os quais determi-nam a microestrutura final e, portanto, o equilíbrio das propriedades. Combi-nando-se a composição de liga com essa rota de processo, é desenvolvidauma microestrutura que tem um bom equilíbrio entre as forças diretoras damobilidade dos limites dos grãos e as forças de retardo necessárias paraestabilizar o tamanho de grãos. Esse equilíbrio é estável sobre uma faixamais ampla de condições de revestimento levando a uma maior flexibilidadenas operações de produção. Isto é porque o soluto supersaturado de Fe eMn (que leva à formação de dispersóides durante o enrijecimento) e as par-tículas intermetálicas da estrutura Iingotada agem ambos como forças deretardo contra o embrutecimento dos grãos. Em adição a isso, é possívelalcançar-se um alto isotrópico YS, UTS e valores de alongamento e reduzir oenegrecimento da superfície durante as operações de conformação.

A composição da liga é descrita, em particular, em relação a ou-tros elementos e o saldo de alumínio, da mesma forma conforme reconheci-do pela Aluminum Association Register of International Alloy Designationsand Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Alu-minum Alloys.

O Fe é adicionado para fornecer resistência mecânica embora,pelo fato de a estrutura ser dependente do tipo de intermetálicos e disper-sóides formados, seu teor deve preferivelmente ser considerado juntamentecom o teor de Mn e de Si. Se o teor de Fe for muito baixo, a resistência me-cânica resultante será muito baixa. Se o teor de Fe for muito alto, promoveráo aparecimento de fases intermetálicas brutas e essas fases podem ser pre-judiciais à qualidade de superfície dos recipientes estampados. Configura-ções preferidas são aquelas em que a quantidade de Fe presente está entre1,1 e 1,7% em peso, e mais preferivelmente entre 1,2 e 1,6% em peso.

A presença de Si ajuda a reduzir a solução sólida de Fe e Mn,permitindo que a recristalização contínua comece dentro de uma faixa baixade temperatura de enrijecimento. A adição de Si em combinação com Feajuda a promover a formação de fase Oi-AI(FeMn)Si cúbica e foi descobertoque uma predominância dessa fase ao invés de AI(FeMn) isento de Si ou daforma β monoclínica de AIFeSi ajuda a evitar a formação de manchas e oenegrecimento durante a estampagem profunda. É uma característica prefe-rida da invenção que a fase intermetálica predominante presente seja a-AI(FeMn)Si cúbica. Se o teor de Si for muito baixo, os precipitados serão dotipo binário AIFe. Se o teor de Si chega próximo da paridade com o teor deFe, conforme com as ligas do tipo AA8011 equilibrada mencionada acima, afase α é menos provável de se formar e, ao invés, será formada a forma βde AIFeSi.

Acredita-se que a fase cúbica tem uma melhor adesão à matrizse comparado com a forma β monoclínica ou as fases AIM(FeMn), (M = 4-6),e que, durante a conformação, é menos provável de se descolar. Como re-sultado, a fase α cúbica é menos provável de se afixar à superfície do moldee provocar dano à superfície de alumínio. Uma hipótese alternativa é que aforma da fase α cúbica durante e após o trabalho a frio tem um efeito. Umavez que ele é mais redondo que a forma β angular monoclínica, menos finosde alumínio são gerados durante a laminação e outras operações de con-formação. Poucos finos resultam em danos reduzidos em danos de superfí-cie reduzidos. Para promover a formação de fase α cúbica, portanto, o Siestá presente dentro de uma faixa de 0,3 a 0,8% em peso, preferivelmentedentro da faixa de 0,4 a 0,7% em peso, e mais preferivelmente de 0,5 a0,7% em peso. A razão Fe:Si está preferivelmente entre 1,5 e 5, mais prefe-rivelmente entre 1,5 e 3.

O Mn também promove a formação da fase α-AIFeSi cúbica. Emadição, Mn fornece um pequeno efeito de reforço. Se o teor de Mn for muitoalto, problemas de segregação serão encontrados dentro do produto Iingota-do continuamente e o produto Iingotado terá que ser homogeneizado. Poresta razão, se presente, o Mn está presente em uma quantidade de até0,25%. Uma vez que é desejável ser capaz de usar sucata reciclável e ga-nhar o benefício de promover a formação da fase adequada, é preferido queo Mn esteja presente em uma quantidade acima de 0,05% em peso. É tam-bém preferido que o Mn esteja presente em uma quantidade entre 0,05 e0,20%.

Embora o Iingotamento contínuo possa ser executado por umavariedade de formas, inclusive pelo processo de cinto único, um método pre-ferido é empregar o Iingotamento com cilindros duplos. Uma espessura pre-ferida do produto Iingotado está entre 2 e 10 mm, mais preferivelmente entre3 e 8 mm.Em relação à etapa (b), as configurações preferidas são aquelasem que a bitola final após a laminação a frio está abaixo de 180 μm, maispreferivelmente abaixo de 165 μm. É preferido que a espessura esteja acimade 35 μm, mais preferivelmente acima de 60 μm, mais particularmente ondea aplicação pretendida é nos recipientes de embalagem de alimentos.

Em relação à etapa (c), o enrijecimento final pode ser executadopor um processo de enrijecimento em lote ou por um processo de enrijeci-mento contínuo. O processo de enrijecimento final estabelece o equilíbriofinal das propriedades mecânicas para o produto tira de alumínio. Conformeexplicado acima, é importante durante esta etapa ser-se capaz de controlara reação de recuperação/recristalização que ocorre com o metal trabalhadoa frio. Na realidade, com esta liga e o processo da invenção, é possível usar-se uma ampla faixa de condições de enrijecimento e alcançar boas proprie-dades mecânicas.

No caso de ser usado um processo de enrijecimento em lote, atemperatura do enrijecimento está entre 300 e 420°C. O produto conforme ainvenção é tão estável durante o enrijecimento que a duração pode ser muitolonga, com tempos de até 60 horas e mais sendo possíveis, esta duraçãosendo inclusive tanto do aquecimento lento até a temperatura quanto damanutenção a esta temperatura. Entretanto, uma vez que uma excelentecombinação de propriedades pode ser alcançada em durações de enrijeci-mento mais curtas e devido a um desejo de minimizar os custos de energia,é preferível que a duração do enrijecimento em lote esteja entre 10 e 45 horas.

No caso de ser usado um enrijecimento contínuo a temperaturado tratamento de enrijecimento está entre 400 e 520°C, preferivelmente en-tre 450 e 520°C. A duração que a tira gasta dentro do forno é muito maiscurta, geralmente da ordem de segundos, por exemplo, entre 4 e 10 segun-dos, e é geralmente ajustada para produzir a transformação microestruturalnecessária durante a etapa de enrijecimento. O enrijecimento contínuo emuma linha industrial pode ser simulado imergindo-se amostras em fornosajustados a temperaturas mais baixas, mas por durações mais longas.A pessoa versada entenderá que há uma faixa de fatores a con-siderar no controle da operação de enrijecimento contínuo. Por exemplo,pode-se variar a velocidade do metal através do forno dependendo da es-pessura da tira, as condições de transferência de calor dentro do forno (quepodem variar de forno para forno dependendo do movimento do ar dentro doforno) e do ajuste máximo das temperaturas do forno. Estabelecer-se condi-ções ótimas para cada linha de enrijecimento contínuo é uma prática estabe-lecida na indústria. Com esta invenção é possível operar a linha de enrijeci-mento contínuo com uma ampla faixa de ajustes e alcançar os mesmos re-sultados.

Seguindo-se essa rota de processo é possível obter-se um pro-duto liga melhorado comparado com os produtos liga da técnica anteriormencionados acima.

Um segundo aspecto da invenção é um produto liga de alumíniotendo uma espessura abaixo de 200 μιη e compreendendo a seguinte com-posição de liga em % em peso:

Fe 1,0-1,8Si 0,3-0,8Mn até 0,25

outros elementos menos que ou igual a 0,05 cada um e menosque ou igual a 0,15 no total

o saldo sendo alumínio

onde o produto liga de alumínio possui as seguintes proprieda-des:

na direção transversal:

limite de escoamento > 100 MPa

UTS > 130 MPa

alongamento > 19%, e

produto de UTS χ alongamento > 2500

e na direção longitudinal:

limite de escoamento > 100 MPa

UTS > 140 Mpaalongamento > 18%, e

produto de UTS χ alongamento > 2500

O produto liga do segundo aspecto da invenção pode ser obtidopelo processo do primeiro aspecto da invenção.

Os mesmos assuntos em relação às fases intermediárias e suainfluência na reação de enrijecimento do produto podem ser mantidos emmente e portanto a composição pode ser mais preferivelmente controlada damesma forma conforme descrito acima.

Em relação às propriedades mecânicas é preferível que o limitede escoamento transversal seja >110 MPa1 mais preferivelmente > 120MPa1 e é preferível que o limite de escoamento longitudinal seja >110 MPa1mais preferivelmente > 120 MPa.

É preferível que o UTS transversal seja maior que 135 MPa1mais preferivelmente > 140 MPa. É preferível que o UTS longitudinal sejamaior que 150 MPa.

O alongamento transversal para o produto da liga da invenção épreferível que seja superior a 20% e mais preferível que seja 22%. O alon-gamento longitudinal é preferível que seja superior a 19% e mais preferivel-mente superior a 20%.

Para o produto do limite final de resistência à tração pelo alon-gamento, para a direção transversal é preferível que seja > 3000 e, para adireção longitudinal, é preferível que seja > 3000.

O processo e o produto conforme a invenção têm, um equilíbriomuito útil de propriedades e adaptabilidade de forma que seu uso pode sercontemplado dentro de uma ampla faixa de aplicações em lâminas incluindo,mas não limitado a, recipientes com estampagem profunda, recipientes comparedes lisas ou com paredes enrugadas e lâminas de aparelhos para cozinhar.

A invenção será agora ilustrada em relação aos exemplos, tabe-Ias e figuras a seguir. Os Exemplos 1 a 3 referem-se a enrijecimento em loteno enrijecimento final e os Exemplos 4 e 5 referem-se ao enrijecimento con-tínuo no enrijecimento final. Todos os testes mecânicos foram executados deacordo com a DIN-EN 10002. Os valores de YS e UTS são sempre apresen-tados em MPa e o alongamento (E) como uma porcentagem. "T" refere-se àdireção transversal e "L" à direção longitudinal. Todos os teores da liga estãoexpressos em % em peso.

Exemplo 1

A Tabela 1 resume as composições das ligas investigadas. Asligas 1 e 2 são ligas dentro do escopo da invenção. A liga 4 é uma liga dotipo AA80T1 com Fe na direção da extremidade inferior da faixa de composi-ção, isto é, similar a produtos comercialmente disponíveis, mas com adiçãode Mn. A liga 5 é uma liga conforme a técnica anterior WO 03/069003. Paracada composição os outros elementos foram < 0,05 cada um e < 0,15 nototal com o saldo de Al.

Todas as ligas foram Iingotadas continuamente em um Iingota-dor de cilindros duplos até as espessuras mostradas na Tabela 1. Elas foramentão laminadas a frio em um Iaminador a frio de escala de laboratório atéuma espessura final de 150 μηι sem uma etapa de inter-enrijecimento. Cadaproduto das ligas laminadas a frio 1,4 e 5 foi então submetido a tratamentosde enrijecimento em lote a 320, 350, 380 e 410°C por períodos de 20, 40 e60 horas. A liga 2 foi recozida em lote a essas temperaturas por uma dura-ção de 45 horas. Descobriu-se que a liga 5, em particular, tinha propriedadesmecânicas muito inconsistentes devido a um comportamento de deformaçãopor tensão completamente diferente. Conforme mencionado acima, para a-valiar o equilíbrio da resistência e da ductilidade, o produto do UTS e do a-longamento foi calculado. As propriedades mecânicas estão mostradas nasTabelas 2, 3 e 4 e nas Figuras 1 a 6.

<table>table see original document page 14</column></row><table>Tabela 2: Teste d

e tração após enrijecimento em lote por 20 horas

<table>table see original document page 15</column></row><table>

Tabela 3: Dados de tração após enriiecimento em lote por 40 horas (45 ho-ras para a liga 2)

<table>table see original document page 15</column></row><table>Tabela 4: Dados de tração após enrijecimento em lote por 60 horas

<table>table see original document page 16</column></row><table>

Como pode ser visto, nas Figuras 1, 3 e 5, a liga da invenção 1sempre tem a melhor combinação de UTS e alongamento na direção trans-versal comparado com as ligas 4 ou 5. Na direção longitudinal, (conformemostrado pelas Figuras 2, 4 e 6), a liga 5 é capaz de igualar a combinaçãode UTS e alongamento apenas quando é recozida a altas temperaturas.Conforme descrito acima, a tais temperaturas há um perigo aumentado derecristalização incontrolável e de crescimento de grãos brutos e isto não ésatisfatório em uma perspectiva de processamento industrial. A liga 2, tam-bém conforme a invenção, fornece a melhor combinação de propriedades;uma combinação que a liga 5 não igualou. Esses resultados mostram que oprocesso conforme a invenção fornece um produto superior e permite aosprodutores escolher uma faixa mais ampla de condições de enrijecimento.

Exemplo 2

A liga 1 foi Iingotada continuamente em um Iingotador de cilin-dros duplos até a mesma espessura que na Tabela 1 e então laminada a frioem um Iaminador a frio em escala de laboratório até uma espessura de 1,5mm. Nesse ponto, algumas amostras foram submetidas a um inter-enrijecimento e outras não o foram. Para aquelas inter-recozidas, a taxa deaquecimento foi de 50°C por hora e elas foram mantidas a uma temperaturade 320°C por 4 horas. Elas foram então resfriadas a ar. Todas as amostrasforam então laminadas a frio até uma espessura final de 210 μm. Amostrasdo produto laminado a frio, com e sem o inter-enrijecimento, foram submeti-das a quatro tratamentos de enrijecimento em lote final. Todos os enrijeci-mentos tiveram uma duração de 4 horas e a temperaturas de 250, 300 e350°C.

A rota de processamento com um inter-enrijecimento a 320°C eenrijecimento final a 300°C reflete a rota de produção recomendada pela WO02/064848. As propriedades mecânicas da liga 1 após esses tratamentosestão dadas na Tabela 5 e nas Figuras 8 a 13. Elas mostram que há umadiferença significativa entre as propriedades mecânicas alcançáveis com apresente invenção e o produto produzido conforme a WO 02/064848.

Tabela 5:

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As propriedades mecânicas da liga 1 após o processamentoconforme a WO 02/064848 são sempre inferiores às do novo método da in-venção tanto na direção transversal quanto na longitudinal. Em particular, oYS para as amostras inter-recozidas foi consideravelmente menor quando oenrijecimento final foi a 300°C e acima.

Para investigar o efeito do inter-enrijecimento nas propriedadesapós o enrijecimento contínuo, amostras da liga 1 processadas da mesmaforma como descrito no Exemplo acima até uma espessura de 210 μιτι, come sem inter-enrijecimento, foram imersas em um forno a 350°C por 10 minu-tos para simular um enrijecimento contínuo. As propriedades transversaisestão mostradas na Tabela 6.

Tabela 6:

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Como com o enrijecimento em lote, o YS da versão inter-recozida foi muito inferior ao método da invenção.

Exemplo 3

Para demonstrar o nível típico de propriedades que podem seralcançadas em uma escala industrial e em diferentes espessuras, a liga 2 foilingotada continuamente por Iingotamento com cilindros duplos até a. mesmaespessura do Exemplo 1 e laminada a frio em um Iaminador a frio industrialaté espessuras de 78 e 116 μιτι sem inter-enrijecimento usando-se a pro-gramação de passes de laminação a frio convencionais. O produto laminadoa frio de espessura 78 μιτι foi recozido em lote a 350°C por 25 horas e oproduto com espessura de 116 μιη foi recozido a 320°C por 30 horas. O re-sultado dos testes mecânicos estão mostrados na Tabela 7.Tabela 7:

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Enquanto os Exemplos 1 e 2 ilustram as vantagens relativas doprocesso da invenção conforme aplicado às ligas 1 e 2 sobre a técnica ante-rior, este Exemplo ilustra o tipo de propriedades alcançáveis em produçãoindustrial completa.

A laminação a frio em escala de laboratório, conforme usadanos Exemplos 1 e 2, envolve diferentes condições térmicas e de pressão.

Em um Iaminador industrial a tira é deformada/reduzida em espessura atéuma maior extensão a cada passe. Como resultado, sua temperatura au-menta, na direção de 10O0C ou mais. Após um passe a tira quente é resfria-da e a massa térmica significa que a bobina retém.calor por algum tempo. Amedida que a temperatura aumenta a recuperação pode começar de formaque a recuperação esteja ocorrendo tanto durante a laminação posteriorquanto quando o metal está em bobina. A recuperação que ocorre dessaforma é conhecida como recuperação dinâmica e, uma vez que a recupera-ção aumenta a ductilidade, explica as propriedades aumentadas vistas apóso processamento em escala industrial, especialmente em relação ao alon-gamento.

Exemplo 4

As ligas 1, 4 e 5 foram Iingotadas e laminadas até uma bitola fi-nal da mesma forma descrita no Exemplo 1. Elas foram então imersas emum forno quente por 10 minutos a cada uma das temperaturas de 320, 350,380 e 410°C para simular uma linha de enrijecimento contínuo em escalaindustrial. As propriedades mecânicas apenas na direção transversal estãomostradas na Tabela 8 e na Figura 7. Apenas as propriedades transversaisestão mostradas porque são as propriedades transversais que geralmenterepresentam o pior cenário para a ductilidade. Uma boa ductilidade na dire-5 ção transversal geralmente corresponde a uma boa ductilidade na direçãolongitudinal.

Tabela 8:

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Conforme mostrado por esses resultados, a liga da invenção 1sempre teve melhor equilíbrio de propriedades mecânicas. Embora os valo-res de alongamento medidos aqui para o processo da invenção sejam relati-vamente baixos, deve ser lembrado que esses testes foram conduzidos nalâmina laminada usando-se um Iaminador em escala de laboratório. Portantoelas não experimentaram o tipo de processo de recuperação dinâmica ne-cessário para fornecer propriedades ótimas. Mas esses resultados mostrama combinação relativa de propriedades para diferentes ligas. Na verdade,esses dados servem para ilustrar que a liga 5 não pode ser recozida conti-nuamente, tornando-a um produto liga menos adaptável para processamen-to industrial em diferentes usinas de produção.Exemplo 5

A liga 1 foi Iingotada com cilindros duplos até uma espessura de6,05 mm e então laminada a frio em um Iaminador a frio industrial, sem inter-enrijecimento, até espessuras finais de 79 μm e 120 μm usando-se as pro-gramações de passes convencionais. Bobinas das duas espessuras foramentão recozidas continuamente passando-se as mesmas através de um for-no ajustado a uma temperatura de 499°C. Para a lâmina de 120 μm de es-pessura, a velocidade da tira foi de 125 m/min e a duração dentro do fornoem torno de 6 segundos. Para a lâmina de 79 μm de espessura a velocidadeda tira foi de 160 m/min dando uma duração dentro do forno de em torno de6 segundos. As propriedades mecânicas estão mostradas na Tabela 9.

Tabela 9:

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O produto a uma espessura de 120 μm foi então conformadocom sucesso em recipientes de estampagem profunda, com paredes lisassem sinal de q.u.§lquer enegrecimento da superfície. Da mesma forma, o,produto com espessura de 79 μm foi conformado em recipientes com pare-des enrugadas sem sinal de enegrecimento da superfície.

Uma liga da seguinte composição: Fe 1,50, Si 0,60, e Mn 0,09,outros elementos < 0,05 cada e < 0,15 no total, o saldo sendo Al, foi Iingota-da com cilindros duplos até uma espessura de 6,29 mm e então laminada afrio em um Iaminador industrial até uma espessura de 135 μm usando-se asprogramações de passes convencionais. Foi então submetida a tratamentosde enrijecimento contínuo simulado de 10 minutos em um forno a 325, 350 e375°C. As propriedades mecânicas estão mostradas na Tabela 10.Tabela 10:

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Os resultados desse exemplo mostram que é possível, com umaliga feita de acordo com a invenção e em uma linha de enrijecimento contí-nuo em escala industrial, alcançar-se uma combinação muito boa de propri-edades tanto na direção longitudinal quanto na direção transversal. Os resul-tados também mostram que é possível, com a liga e o processo conforme ainvenção, obter-se propriedades similares sobre uma ampla faixa de espes-suras e velocidades da tira. Uma resposta de enrijecimento consistente co-mo esta é muito útil para uma produção flexível.

Em adição, a consistência dos resultados quando comparadoscom o resultado do enrijecimento em lote em escala industrial do Exemplo 3,mostra que a liga e o processo da invenção permite produção altamente fle-xível no sentido de que um produtor não é limitado a um único ajuste do e-quipamento de tratamento térmico disponível, mas pode trocar de enrijeci-mento em lote para enrijecimento contínuo e ainda esperar característicasde produto similares.

Claims (22)

1. Processo de produção de um produto de liga de alumíniocompreendendo as seguintes etapas:(a) Iingotamento contínuo de um fundido de liga de alumínioda seguinte composição (em % em peso):Fe 1,0-1,8Si 0,3-0,8Mn até 0,25outros elementos menos que ou igual a 0,05 cada e menos queou igual a 0,15 no totalo saldo sendo alumínio(b) laminação a frio do produto Iingotado sem uma etapa deinter-enrijecimento até uma espessura abaixo de 200 μιτι(c) enrijecimento final do produto laminado a frio

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual o Iingota-mento contínuo (a) ocorre em um Iingotador de cilindros duplos.

3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, no qual oteor de Fe é de 1,1 a 1,7% em peso.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, no qual o teor deFe é de 1,2 a 1,6% em peso.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-4, no qual o teor de Si é de 0,4 a 0,7% em peso.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, no qual o teor deSi é de 0,5 a 0,7% em peso.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-6, no qual a razão Fe:Si está entre 1,5 e 5.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, no qual a razãoFe:Si está entre 1,5 e 3.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-8, no qual a fase intermetálica predominante é a fase α-AIFeSi cúbica.

10. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 9, no qual oteor de Mn é de 0,05 a 0,25% em peso.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, no qual o teorde Mn é de 0,05 a 0,20% em peso.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, no qual o teorde Mn é de 0,05 a 0,15% em peso.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 12, no qual o enrijecimento final (c) é um enrijecimento em lote.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, no qual o enri-jecimento em lote é executado na faixa de temperaturas de 300 a 420°C.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, no qual o enri-jecimento em lote é executado na faixa de temperaturas de 300 a 380°C.

16. Processo de acordo com a reivindicação 15, no qual o enri-jecimento em lote é executado na faixa de temperaturas de 320 a 380°C.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 12, no qual o enrijecimento final (c) é um enrijecimento contínuo.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, no qual o enri-jecimento contínuo é executado na faixa de temperaturas de 400 a 520°C.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18, no qual o enri-jecimento contínuo é executado na faixa de temperaturas de 450 a 520°C.

20. Produto liga de alumínio tendo uma espessura abaixo de 200um e a seguinte composição em % em peso:Fe 1,0-1,8Si 0,3-0,8Mn até 0,25outros elementos menos que ou igual a 0,05 cada e menos queou igual a 0,15 no totalo saldo sendo alumínioonde o produto da liga de alumínio possui as seguintes proprie-dades:na direção transversal:limite de escoamento > 100 MPaUTS >130 MPaalongamento > 19, eproduto de UTS χ alongamento > 2500na direção longitudinal:limite de escoamento > 100 MPaUTS > 140 MPaalongamento > 18, eproduto de UTS χ alongamento > 2500.

21. Produto de acordo com a reivindicação 20, que pode ser ob-tido pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a-19.

22. Recipiente com estampagem profunda produzida do produtoliga como definido na reivindicação 20 ou 21.