WO2026093684A1 - Produits en alliage d'aluminium avec une conductivite electrique et thermique elevee et des proprietes mecaniques ameliorees et procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Dans le procédé selon l'invention, on prépare un alliage d'aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 – 1,4, Fe : jusqu'à 0,5, Cu : jusqu'à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 – 0,8 et/ou Cr : 0,06 – 0,5, Zn : jusqu'à 0,5, avec Mn + Cr+ Zn ≥ 0.10, Ti : jusqu'à 0,05, V : jusqu'à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, on le coule, l'homogénéise, le lamine à chaud et optionnellement on le lamine à froid et le traite thermiquement, l'épaisseur finale de la tôle étant de 0,5 mm à 10 mm les conditions de transformation étant déterminées de façon à obtenir une conductivité IACS d'au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long soit une limite d'élasticité Rp0,2 d'au moins 35 MPa et un allongement A % d'au moins 25 %, soit une limite d'élasticité Rp0,2 d'au moins 145 MPa et un allongement A % d'au moins 5 %. Les produits obtenus par le procédé selon l'invention sont particulièrement avantageux pour des applications nécessitant une bonne conductivité électrique ou thermique telles que des dissipateurs de chaleur, canaux de refroidissement de batterie, panneaux de refroidissement estampés, barres conductrices, plaques de refroidissement d'écran plat, plaques réfrigérées, rotors à cage d'écureuil, les bobines de toit.

Description

DESCRIPTION

TITRE : Produits en alliage d’aluminium avec une conductivité électrique et thermique élevée et des propriétés mécaniques améliorées et procédé de fabrication

DOMAINE DE L’INVENTION

L’invention concerne des produits en alliage d’aluminium avec des conductivités électriques et thermiques élevées et des propriétés mécaniques améliorées ainsi que leur procédé de fabrication

ETAT DE LA TECHNIQUE

Pour de nombreux produits en alliage d’aluminium, les propriétés de conductivité électrique ou thermique sont importantes. Il est connu que la conductivité électrique et la conductivité thermique des métaux sont corrélées selon la loi de Wiedemann-Franz. Dans la suite de la description, on parlera de conductivité électrique, cependant les résultats sont corrélés pour la conductivité thermique.

On peut noter par exemple les applications de dissipateurs de chaleur (heat sink) tels que les pièces structurelles qui font dissiper de la chaleur, par exemple les boitiers d’ordinateur, les récepteur de satellite, les applications liées au refroidissement de batterie tels que les canaux de refroidissement de batterie (battery cooling channels), les panneaux de refroidissement estampés (stamped cooling panels), les barres conductrices telles que les barres omnibus (Bus bars), plaques de refroidissement d’écran plat, plaques réfrigérées (fiat panel cooling plates), les rotors à cage d'écureuil utilisées notamment dans les moteurs à induction (squirell cages rotor), les bobines de toit (roof coils).

En général, les alliages durcissables par vieillissement ont une résistivité électrique ou thermique plus faible que les alliages des séries 1xxx ou 3xxx, car les alliages à durcissement structural contiennent beaucoup plus de solutés et d'obstacles sous forme de précipités qui ont un impact sur la conductivité électrique et thermique. L'avantage des alliages à durcissement structural est qu'ils sont généralement plus résistants, ce qui permet potentiellement d’utiliser des produits plus minces. Il existe cependant un préjugé contre leur utilisation pour des applications nécessitant une conductivité électrique élevée.

US20020174923 A1 concerne un procédé de fabrication d'une plaque d'alliage de la série Al-Mg-Si présentant une conductivité thermique et une dureté améliorées. WO2017/168891 concerne un procédé de fabrication d'une plaque d'alliage à base d'AI- Mg-Si présentant une conductivité thermique, une conductivité électrique et une résistance mécanique améliorés, la température de sortie de laminage à chaud étant de 230 °C ou moins.

US20190127826 a pour objet de fournir une tôle en alliage d'aluminium qui peut servir de substitut à un matériau métallique à base de fer ou de cuivre et qui présente une résistance élevée, ainsi qu'un élément conducteur, un élément de batterie, un élément de fixation, un élément de ressort et un élément structurel comprenant le matériau en alliage d'aluminium.

JP2006257505 concerne une feuille d'alliage d'aluminium comprenant, en poids, 0,1 à 2,5 % de Si et 0,1 à 3,0 % de Mg, le reste étant constitué d'AI et d'impuretés. Dans la tôle d'alliage d'aluminium, la taille moyenne des grains cristallins dans le sens de l'épaisseur de la tôle est contrôlée à <20 pm, la conductivité électrique moyenne est contrôlée à 45 à 65 % IACS, et la dureté Vickers est contrôlée à 40 à 65 Hv.

JP2020033604 concerne une méthode de fabrication d'une tôle d'alliage à base d'AI- Mg-Si d'une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 3 mm, comprenant un laminage à chaud et un laminage à froid séquentiels sur un lingot coulé contenant Si :0,2 à 0,8 % en poids, Mg :0,3 à 1 % en poids, Fe : 0,5 % en poids ou moins, et Cu :0,5 % en poids ou moins, et contenant en outre au moins un type de Ti : 0,1 % en poids ou moins ou B : 0,1 % en poids ou moins, et le reste d'AI avec des impuretés inévitables. Dans cette méthode, la température de surface de la tôle d'alliage à base d'AI-Mg-Si juste après la sortie de laminage à chaud est de 230 °C ou moins.

CN110872664 concerne une tôle d'alliage Al-Mg-Si, et plus particulièrement une tôle d'alliage Al-Mg-Si présentant une conductivité thermique, une conductivité électrique et une excellente résistance mécanique améliorées.

JP2020033608 concerne une méthode de fabrication d'une tôle d'alliage à base d'AI- Mg-Si ayant une conductivité et une résistance élevées.

JP4807484 concerne une tôle en alliage à base d'aluminium, magnésium et silicium (Al- Mg-Si), destinée à des opérations de formage, notamment pour des applications de carrosserie automobile, ladite tôle présentant une excellente aptitude au pliage et la méthode de fabrication de ladite tôle.

JP2005082827 vise à fournir une tôle en alliage d'aluminium à base d'AI-Mg-Si, destinée au formage, présentant une excellente aptitude au pliage ainsi qu'une stabilité élevée des performances, notamment lorsqu'elle est utilisée comme tôle de carrosserie automobile ou équivalent. JP2006037139 concerne une tôle en alliage d'aluminium de la série 6000 destinée au formage superplastique, présentant une excellente aptitude à la trempe, et dans laquelle la formation de grains anormaux grossiers est évitée même après le formage superplastique. L'invention concerne également un procédé de fabrication de ladite tôle

Il existe aujourd’hui un besoin de méthodes industriellement réalisables de fabrications de produits en alliage d’aluminium présentant un bon compromis entre une conductivité électrique et thermique élevée et des propriétés mécaniques améliorées

OBJET DE L’INVENTION

Un premier objet de l’invention est un procédé de fabrication d’une tôle en alliage d’aluminium dans lequel a) on prépare un alliage d’aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, b) on le coule sous forme d’une plaque de laminage par coulée semi-continue verticale, c) on homogénéise ladite plaque de laminage à une température de 400 à 600 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, d) on lamine à chaud ladite plaque homogénéisée, à une température finale de sortie supérieure ou égale à 230 °C, e) optionnellement on lamine à froid ladite tôle coulée, homogénéisée et laminée à chaud avec une réduction jusqu’à 95 % et on réalise un traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 150 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, caractérisé en ce que l’épaisseur finale de la tôle est de 0,5 mm à 10 mm et en ce que les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape d ou de l’étape e si elle est effectuée une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 %, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

Un deuxième objet de l’invention est une tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur de 0,5 à 10 mm de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn >0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, susceptible d’être obtenue par le procédé selon le premier objet et présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47% et, dans la direction travers long une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A% d’au moins 25 %.

Un troisième objet de l’invention est une tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur de 0,5 à 10 mm de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, susceptible d’être obtenue par le procédé selon le premier objet et présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

Un quatrième objet de l’invention est l’utilisation de la tôle en alliage d’aluminium obtenue selon le procédé selon l’invention, avec une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 % pour des applications de dissipateurs de chaleur, canaux de refroidissement de batterie, panneaux de refroidissement estampés.

Un cinquième objet de l’invention est l’utilisation de la tôle en alliage d’aluminium obtenue selon le procédé selon l’invention, avec une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 % pour des applications de barres conductrices, plaques de refroidissement d’écran plat, plaques réfrigérées, rotors à cage d'écureuil utilisées notamment dans les moteurs à induction, bobines de toit.

DESCRIPTION DETAIL DE L’INVENTION

La désignation des alliages se fait en conformité avec les règlements de The Aluminium Association (AA), connus de l’homme du métier notamment de la série 6XXX sont définies dans ces règlements. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515. Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN12258-1 s’appliquent. Sauf mention contraire les compositions sont en pourcentage en poids. Une formule telle que Mn + Cr + Zn > 0,10 signifie que la somme des teneurs en Mn, Cr et Zn, exprimées en % en poids, et supérieure ou égale à 0,10.

Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, en d’autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d’élasticité en traction Rp0,2 et l’allongement à la rupture A %, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1 ou NF EN ISO 6892-1. L'emplacement auquel les pièces sont prises et leur sens sont définis par la norme EN 485-1. Sauf mention contraire les caractéristiques mécaniques sont mesurées dans la direction travers long (TL).

La conductivité électrique % IACS, pourcentage de la conductivité IACS (International Annealed Copper Standard), a été déterminée. 100 % IACS équivaut à une conductivité de 58,108 mégasiemens par mètre (MS/m) à 20 °C ou une résistivité de 1/58.108 ohm par mètre pour un fil d'un millimètre carré de section.

La solution proposée permet d’améliorer le compromis entre propriété mécanique et conductivité électrique en augmentant la dureté avec des changements négligeables de la conductivité électrique.

La solution proposée au problème utilise une sélection d’alliage de la série 6XXX et des étapes de procédé optimisées pour améliorer le compromis entre propriété mécanique et conductivité électrique en augmentant la dureté avec des changements négligeables de la conductivité électrique.

Les inventeurs ont trouvé de manière surprenante qu’en agissant sur les conditions de transformation, il est possible d’obtenir avec certains alliages 6XXX une conductivité électrique et thermique élevée et des propriétés mécaniques améliorées (Rp0,2, %A) par rapport aux alliages selon l’art antérieur tels que les alliages 3003 et 1050. En outre, ces produits en alliage 6XXX sont obtenus de façon économique grâce à un procédé dans lequel les étapes de mise en solution et trempe séparées ne sont pas nécessaires grâce aux conditions de laminage à chaud définies dans le procédé selon l’invention qui permet d’obtenir des effets recherchés sur la tôle même en l’absence de traitement mise en solution et de trempe.

Ainsi, selon l’invention, on fabrique de tels produits avec un procédé dans lequel a) on prépare un alliage d’aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, Mn + Cr + Zn > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, b) on le coule sous forme d’une plaque de laminage par coulée semi-continue verticale, c) on homogénéise ladite plaque de laminage à une température de 400 à 600 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, d) on lamine à chaud ladite plaque homogénéisée, à une température finale de sortie supérieure ou égale à 230 °C, e) optionnellement on lamine à froid ladite tôle coulée, homogénéisée et laminée à chaud avec une réduction jusqu’à 95 % et on réalise un traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 150 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, caractérisé en ce que l’épaisseur finale de la tôle est de 0,5 mm à 10 mm et en ce que les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape d ou de l’étape e si elle est effectuée une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 %, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

Parmi les étapes de transformation déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape d ou de l’étape e si elle est effectuée, les propriétés souhaitées, les conditions de laminage à froid, notamment le taux de laminage à froid, et les conditions du traitement thermique final peuvent notamment être déterminées comme l’illustrent les exemples.

La somme des teneurs de Zn, Mn et de Cr est supérieure ou égale à 0,10. L’addition Mn, Cr ou Zn a un néfaste sur la conductivité mais contribue au durcissement de l’alliage. Selon l’invention avec une somme de la teneur de ces éléments supérieure ou égale à 0,10 la résistance mécanique est améliorée sans que la conductivité ne soit significativement affectée. Même si un élément parmi Zn, Mn et Cr n’a pas été choisi pour une addition, sa contribution dans la somme des teneurs de ces éléments est prise en compte.

La teneur en Cr est de 0,06 % à 0,5 % et/ou la teneur en Mn est de 0,08 % à 0,8 %. Si le Cr n’est pas choisi sa teneur est au plus de 0,05 %, et de préférence au plus de 0,04 %. Si le Mn n’est pas choisi sa teneur est au plus de 0,07 %, et de préférence au plus de 0,06 % et de manière préférée au plus de 0,05 %. De préférence la somme des teneurs de Mn et de Cr est supérieure ou égale à 0,10. Un mode de réalisation avantageux dans lequel la somme des teneurs de Mn et de Cr est supérieure ou égale à 0,10 implique nécessairement la condition Mn + Cr + Zn > 0,10 qu’il n’est pas nécessaire de rappeler dans ce mode de réalisation. Ainsi un mode de réalisation selon l’invention est un procédé dans lequel a) on prépare un alliage d’aluminium de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, Mn + Cr > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, b) on le coule sous forme d’une plaque de laminage par coulée semi-continue verticale, c) on homogénéise ladite plaque de laminage à une température de 400 à 600 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, d) on lamine à chaud ladite plaque homogénéisée, à une température finale de sortie supérieure ou égale à 230 °C, e) optionnellement on lamine à froid ladite tôle coulée, homogénéisée et laminée à chaud avec une réduction jusqu’à 95 % et on réalise un traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 150 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, caractérisé en ce que l’épaisseur finale de la tôle est de 0,5 mm à 10 mm et en ce que les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape d ou de l’étape e si elle est effectuée une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 %, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en Cr est de 0,07 % à 0,25 % et la teneur en Mn est au plus de 0,05 %. Dans un mode de réalisation avantageux la teneur en Mn est de 0,08 % à 0,50 % et la teneur en Cr est au plus de 0,05 %. Les présents inventeurs ont constaté que de manière surprenante, il est possible de faire des additions de Mn et optionnellement de Cr sans effet néfaste sur la conductivité grâce au procédé appliqué. Les additions de Mn et/ou de Cr contribuent au durcissement de l’alliage, notamment en contrôlant le fibrage et la recristallisation, sans dégrader l’allongement, grâce au procédé appliqué.

Il est possible d’ajouter optionnellement du Zn jusqu’à une teneur de 0,5%. Comme pour le Mn et le Cr, l’addition de Zn jusqu’à une teneur de 0,5% a aussi un effet néfaste sur la conductivité mais contribue au durcissement de l’alliage. Dans un mode de réalisation, la teneur en Zn est de 0,06 % à 0,4 % et de préférence de 0,10 % à 0,3%. Si le Zn n’est pas choisi sa teneur est au plus de 0,04 %, et de préférence au plus de 0,03 %. Les compositions de l’inventions mentionnent les autres éléments ou impuretés < 0,05 signifiant que les éléments présents dans le domaine indiqué peuvent avoir été ajoutés volontairement ou être présents à titre d’impureté.

La composition de l’alliage est avantageusement choisie parmi les alliages définis par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous l’une des références AA6061 , AA6082, AA6005, AA6005A, AA611 , AA6316, AA6216, AA6016, de manière préférée AA6061 , AA6082, AA6005, AA6005A et AA6111.

La composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6005A est, en % en poids, la suivante : Si : 0,50 - 0.9, Fe : jusqu’à 0,35, Cu : jusqu’à 0,30, Mg : 0,40 - 0,7, Mn : jusqu’à 0.50, Cr : jusqu’à 0,30, avec Mn+Cr : 0.12-0.50, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,10, V : jusqu’à 0,05, autres éléments jusqu’à 0,05 chacun et jusqu’à 0,15 total, reste aluminium.

La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6005A : est donc, en % en poids, la suivante : Si : 0,50 - 0.9, Fe : jusqu’à 0,35, Cu : jusqu’à 0,30, Mg : 0,40 - 0,7, Mn : 0,08 - 0,50 et/ou Cr : 0,06 - 0,30, avec Mn+Cr : 0,12-0,50, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

La composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6111 est, en % en poids, la suivante : Si : 0,6 - 1 ,1 , Fe : jusqu’à 0,40, Cu : 0,50 - 0,9, Mg : 0,50 - 1 ,0, Mn : 0,10 - 0,45, Cr : jusqu’à 0,10, Zn : jusqu’à 0,15, Ti : jusqu’à 0,10, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés jusqu’à 0,05 chacun et jusqu’à 0,15 total, reste aluminium.

La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6111 : est donc, en % en poids, la suivante : Si : 0,6 - 1 ,1 , Fe : jusqu’à 0,40, Cu : 0,50 - 0,8, Mg : 0,50 - 0,9, Mn : 0,10 - 0,45, optionnellement Cr : 0,06 - 0,10, Zn : jusqu’à 0,15, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

La composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6082 est, en % en poids, la suivante : Si : 0,7 - 1 ,3, Fe : jusqu’à 0,50, Cu : jusqu’à 0,10, Mg : 0,6 - 1 ,2, Mn : 0,40 - 1 , Cr : jusqu’à 0,25, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,10, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés jusqu’à 0,05 chacun et jusqu’à 0,15 total, reste aluminium.

La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6082 : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,7 - 1 ,3, Fe : jusqu’à 0,50, Cu : jusqu’à 0,10, Mg : 0,6 - 0,9, Mn : 0,40 - 0,8 optionnellement Cr : 0,06 - 0,25, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

La composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6061 est, en % en poids, la suivante : Si : 0,40 - 0,8, Fe : jusqu’à 0,7, Cu : 0,15 - 0,40, Mg : 0,8 - 1 ,2, Mn : jusqu’à 0,15, Cr : 0,04 - 0,35, Zn : jusqu’à 0,25, Ti : jusqu’à 0,15, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés jusqu’à 0,05 chacun et jusqu’à 0,15 total, reste aluminium.

La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6061 : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,40 - 0,8, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : 0,15 - 0,40, Mg : 0,8 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,15 et/ou Cr : 0,06 - 0,35 avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Zn : jusqu’à 0,25, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

Après élaboration, l’alliage est coulé par coulée semi-continue verticale (« DC casting ») pour obtenir une plaque de laminage. La plaque de laminage est homogénéisée à une température de 400 à 600 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures et de préférence à une température de 500 à 580 °C et pendant une durée de 4 à 23 heures.

La plaque de laminage ainsi homogénéisée est ensuite laminée à chaud avec une température de sortie supérieure ou égale à 230 °C.

Avantageusement, la température de sortie de laminage à chaud est supérieure à 250 °C, de préférence supérieure à 270 °C.

En sortie de laminage à chaud, la tôle a typiquement une épaisseur de 3 mm à 11 mm.

Optionnellement on lamine à froid ladite tôle coulée, homogénéisée et laminée à chaud avec une réduction jusqu’à 95 % et on réalise un traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 150 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures.

L’épaisseur finale de la tôle, après laminage à chaud et optionnellement laminage à froid est de 0,5 à 10 mm. Préférentiellement, l’épaisseur finale de la tôle est de 0,75 à 8 mm, de manière préférée de 1 ,0 à 3,0 mm.

Dans le mode de réalisation, où le laminage à froid et le traitement thermique final sont opérés, le taux de réduction est avantageusement au moins égal à 40 % et/ou la durée du traitement thermique final est de 1 à 20 heures, préférentiellement, de 1 à 16 heures. Dans un mode de réalisation du procédé, on réalise le traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 250 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures.

Dans un premier mode de réalisation, les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape laminage à chaud ou de laminage à froid et traitement thermique final, si ces étapes optionnelles sont effectuées, une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 %.

Dans ce premier mode réalisation, la température de traitement thermique final quand il est réalisé est de préférence de 250 à 400 °C, avantageusement de 275 à 400 °C, et préférentiellement de 300 à 400 °C.

Dans ce premier mode de réalisation, la durée du traitement thermique final est de préférence de 1 à 20 heures, de manière préférée de 1 à 10 heures, de manière plus préférée, de 2 à 8 heures.

Dans un deuxième mode de réalisation du procédé, les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape laminage à chaud ou de laminage à froid et traitement thermique final, si ces étapes optionnelles sont effectuées, une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %. Dans ce second mode de réalisation, le traitement thermique final quand il est réalisé est de préférence à une température de 150 à 325 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures.

La tôle en alliage d’aluminium susceptible d’être obtenue selon le premier mode de réalisation du procédé selon l’invention a une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, et présente une conductivité électrique IACS d’au moins 47% et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A% d’au moins 25%.

Dans un mode de réalisation, la tôle en alliage d’aluminium susceptible d’être obtenue selon le premier mode de réalisation du procédé selon l’invention a une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, et présente une conductivité électrique IACS d’au moins 47% et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A% d’au moins 25%.

L’utilisation d’une telle tôle en alliage d’aluminium pour des applications de dissipateurs de chaleur, canaux de refroidissement de batterie, panneaux de refroidissement estampés est avantageuse.

La tôle en alliage d’aluminium susceptible d’être obtenue selon le second mode de réalisation du procédé selon l’invention a une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, et présente une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A% d’au moins 5 %.

Dans un mode de réalisation, la tôle en alliage d’aluminium susceptible d’être obtenue selon le second mode de réalisation du procédé selon l’invention a une épaisseur de 0,5 à 10 mm et une composition, en % en poids: Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mg : 0,2 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr > 0,10, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, et présente une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

L’utilisation d’une telle tôle en alliage d’aluminium pour des applications barres conductrices, plaques de refroidissement d’écran plat, plaques réfrigérées, les rotors à cage d'écureuil utilisées notamment dans les moteurs à induction, les bobines de toit est avantageuse.

Dans un mode de réalisation dans lequel la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage selon l’invention et de l’alliage AA6061 , la tôle selon l’invention présente une conductivité électrique IACS d’au moins 48 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 40 MPa et de préférence au moins 55 MPa et un allongement A % d’au moins 25 % et de préférence au moins 30 % ou une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 150 MPa et de préférence au moins 190 MPa et un allongement A % d’au moins 5 % et de préférence au moins 15 %. La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6061 : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,40 - 0,8, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : 0,15 - 0,40, Mg : 0,8 - 0,9, Mn : 0,08 - 0,15 et/ou Cr : 0,06 - 0,35, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Zn : jusqu’à 0,25, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

Dans un mode de réalisation dans lequel la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage selon l’invention et de l’alliage AA6082, la tôle selon l’invention présente une conductivité électrique IACS d’au moins 53 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 40 MPa et de préférence au moins 80 MPa et un allongement A % d’au moins 25 % et de préférence au moins 30 % ou une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 150 MPa et de préférence au moins 180 MPa et un allongement A % d’au moins 8 % et de préférence au moins 14 %. La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6082 : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,7 - 1 ,3, Fe : jusqu’à 0,50, Cu : jusqu’à 0,10, Mg : 0,6 - 0,9, Mn : 0,40 - 0,8, optionnellement Cr : 0,06 - 0,25, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

Dans un mode de réalisation dans lequel la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage selon l’invention et de l’alliage AA6005A, la tôle selon l’invention présente une conductivité électrique IACS d’au moins 53 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 36 MPa et de préférence au moins 38 MPa et un allongement A % d’au moins 29 % et de préférence au moins 30 %. La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6005A : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,50 - 0,9, Fe : jusqu’à 0,35, Cu : jusqu’à 0,30, Mg : 0,40 - 0,7, Mn : 0,08 - 0,50 et/ou Cr : 0,06 - 0,30, avec Mn + Cr : 0,12 - 0,50, Zn : jusqu’à 0,20, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

Dans un mode de réalisation dans lequel la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage selon l’invention et de l’alliage AA6111 , la tôle selon l’invention présente une conductivité électrique IACS d’au moins 51 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 140 MPa et de préférence au moins 190 MPa et un allongement A % d’au moins 9 % et de préférence au moins 12 %. La composition de l’alliage défini par l’intersection de la composition selon l’invention et de la composition définie par l’Aluminium Association sous la référence AA6111 : est, en % en poids, la suivante : Si : 0,6 - 1 ,1 , Fe : jusqu’à 0,40, Cu : 0,50 - 0,8, Mg : 0,50 - 0,9, Mn : 0,10 - 0,45 optionnellement Cr : 0,06 - 0,10, Zn : jusqu’à 0,15, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium.

Exemple

Le tableau 1 donne la composition des alliages A, B, C et D selon l’invention qui ont été coulés, par coulée semi-continue verticale ainsi que leurs conditions d’homogénéisation et de laminage à chaud, sur un laminoir réversible puis un laminoir tandem. Dans les compositions du tableau 1 , les autres éléments ou impuretés ont une teneur inférieure à 0,05 chacun et inférieure à 0,15 au total.

Table 1]

On a fait subir aux tôles ainsi traitées des traitements de laminage à froid avec des taux de laminage différents suivi de traitements thermiques finaux à différentes températures et différentes durées. Les résultats des caractéristiques mécaniques statiques dans la direction travers-long, en l’occurrence, la limite d’élasticité et le taux d’allongement ainsi que la conductivité électrique obtenus en fonction des conditions de laminage à froid et traitement thermique final d sont donnés dans le tableau 2.

Le tableau 2 fournit également les valeurs typiques correspondant à des produits en alliage AA3003 ou AA1050 selon l’art antérieur.

Les exemples selon l’invention montrent, soit un bon compromis entre la conductivité électrique et la formabilité avec, notamment, des taux d’allongement supérieurs à 25%, soit un bon compromis entre la conductivité électrique et la résistance à la traction avec, notamment des limites d’élasticité supérieures à 145 MPa. Ces valeurs sont dues à des combinaisons optimales de paramètres telles que les conditions de traitement thermique final ou le taux de laminage à froid permettant d’obtenir ces bons compromis. Table 2]

Claims

REVENDICATIONS

1 . Procédé de fabrication d’une tôle en alliage d’aluminium dans lequel a) on prépare un alliage d’aluminium de composition, en % en poids

Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, b) on le coule sous forme d’une plaque de laminage par coulée semi-continue verticale, c) on homogénéise ladite plaque de laminage à une température de 400 à 600 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, d) on lamine à chaud ladite plaque homogénéisée, à une température finale de sortie supérieure ou égale à 230 °C, e) optionnellement on lamine à froid ladite tôle coulée, homogénéisée et laminée à chaud avec une réduction jusqu’à 95 % et on réalise un traitement thermique final de ladite tôle coulée, homogénéisée, laminée à chaud et laminée à froid à une température de 150 à 400 °C et pendant une durée de 1 à 24 heures, caractérisé en ce que l’épaisseur finale de la tôle est de 0,5 mm à 10 mm et en ce que les conditions de transformation sont déterminées de façon à obtenir à l’issue de l’étape d ou de l’étape e si elle est effectuée une conductivité IACS d’au moins 47 % et à obtenir dans la direction travers-long, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 Mpa et un allongement A % d’au moins 25 %, soit une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 Mpa et un allongement A % d’au moins 5 %.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel Mn + Cr > 0,10.

3. Tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur de 0,5 à 10 mm de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, susceptible d’être obtenue par le procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 et présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, dans la direction travers long une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 35 MPa et un allongement A % d’au moins 25 %.

4. Tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur de 0,5 à 10 mm de composition, en % en poids, Si : 0,4 - 1 ,4, Fe : jusqu’à 0,5, Cu : jusqu’à 0,8, Mn : 0,08 - 0,8 et/ou Cr : 0,06 - 0,5, avec Mn + Cr + Zn > 0,10, Mg : 0,2 - 0,9, Zn : jusqu’à 0,5, Ti : jusqu’à 0,05, V : jusqu’à 0,05, autres éléments ou impuretés < 0,05 chacun et < 0,15 total, reste aluminium, susceptible d’être obtenue par le procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 et présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 47 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 145 MPa et un allongement A % d’au moins 5 %.

5. Tôle selon la revendication 3 dont la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage de la revendication 3 et de l’alliage AA6082, présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 53 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 40 MPa et de préférence au moins 80 MPa et un allongement A % d’au moins 25 % et de préférence au moins 30 %.

6. Tôle selon la revendication 4 dont la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage de la revendication 4 et de l’alliage AA6082, présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 53 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 150 MPa et de préférence au moins 180 MPa et un allongement A % d’au moins 8 % et de préférence au moins 14 %.

7. Tôle selon la revendication 3 dont la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage de la revendication 3 et de l’alliage AA6005A, présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 53 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 36 MPa et de préférence au moins 38 MPa et un allongement A % d’au moins 29 % et de préférence au moins 30 %.

8. Tôle selon la revendication 4 dont la composition est à l’intersection de la composition de l’alliage de la revendication 4 et de l’alliage AA6111 , présentant une conductivité électrique IACS d’au moins 51 % et, dans la direction travers long, une limite d’élasticité Rp0,2 d’au moins 140 MPa et de préférence au moins 190 MPa et un allongement A % d’au moins 9 % et de préférence au moins 12 %.

9. Utilisation d’une tôle en alliage d’aluminium selon la revendication 3, 5 ou 7, pour des applications de dissipateurs de chaleur, canaux de refroidissement de batterie, panneaux de refroidissement estampés.

10. Utilisation d’une tôle en alliage d’aluminium selon la revendication 4, 6 ou 8 pour des applications de barres conductrices, plaques de refroidissement d’écran plat, plaques réfrigérées, rotors à cage d'écureuil utilisées notamment dans les moteurs à induction, bobines de toit.