DE69226974T2

DE69226974T2 - Verwendung von plattiertem Aluminiumblech mit verbesserter Punktschweissbarkeit

Info

Publication number: DE69226974T2
Application number: DE69226974T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Wakayama-Shi Wakayama-Ken Fujita; Yoshihiko Sennan-Gun Osaka Hoboh; Masanori Wakayama-Shi Wakayama-Ken Tsuji; Naotaka 3-Chome Wakayama-Shi Wakayama-Ken Ueda
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2012-02-18
Also published as: DE69226974D1; US5436081A; AU638630B2; EP0500015B1; EP0500015A1; AU1104492A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines elektrochemisch beschichteten Aluminium- oder Aluminiumlegierungsblechs als ein für die Punktschweißung geeignetes Material.
Aufgrund eines niedrigen spezifischen Gewichts von 2,7 (etwa ein Drittel desjenigen von Eisen) wird Aluminiumblech einschließlich Aluminiumlegierungsblech neuerdings bei Automobilkarosserien, insbesondere bei Motorhauben, zum Zwecke der Gewichtseinsparung und dadurch zur Senkung des Brennstoffverbrauchs eingesetzt.
Ein größeres Problem beim Einsatz eines Aluminiumblechs bei solchen Anwendungen ist auf dessen Punktschweißbarkeit zurückzuführen, welche derjenigen von Stahlblech, das herkömmlicherweise für Automobilkarassorien verwendet wird, unterlegen ist.
Im Vergleich zu Stahl weist Aluminium eine wesentlich schlechtere Wärmeerzeugungseffizienz beim Widerstandsschweißen, wie dem Punktschweißen, auf, da es schwierig ist, Wärme aufgrund dessen geringen spezifischen elektrischen Widerstands zu erzeugen, welcher in der Größenordnung von einem Drittel bis einem Viertel desjenigen von Stahl liegt, und die erzeugte Wärme leicht aufgrund ihres hohen thermischen Leitvermögens entweicht, welches in der Größenordnung von dem 2- bis 3fachen desjenigen von Stahl liegt. Als eine Folge hiervon erfordert das Punktschweißen von Aluminiumblechen einen Strom, welcher etwa das 4fache des Stroms beträgt, der für das Punktschweißen von Stahlblech erforderlich ist.
Außerdem bildet sich leicht ein fester Oxidfilm auf der Oberfläche von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und dieser Film ist für die Bildung von Schweißstellen mit unbeständiger Festigkeit verantwortlich, was zu einer geringen Zuverlässigkeit beim Punktschweißen führt.
Da ein großer Strom, wie obenstehend beschrieben, zwischen den Aluminiumblechen und den Elektroden eines Punktschweißers fließt, welche in der Regel aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehen, tendiert die Oberfläche der Elektroden leicht zu einer schnellen Verunreinigung mit Aluminium unter Bildung einer spröden Cu-Al-Legierung. Als eine Folge davon ist die Lebensdauer der Elektroden (die Zahl der schweißbaren Punkte vor dem Nachschleifen der Elektroden ist erforderlich) nicht größer als etwa 200 bis etwa 300 Punkte, was viel kleiner ist als die Lebensdauer von 10 000 Punkten oder mehr, die mit Stahlblech erhalten werden.
Folglich besteht großer Bedarf an einer Verbesserung der Punktschweißbarkeit von Aluminiumblech, und es wurden verschiedene Vorbehandlungsverfahren im Stand der Technik zu diesem Zweck ausprobiert.
Zum Beispiel ist ein in dem Fachbereich bekanntes, relativ einfaches Vorbehandlungsverfahren die Entfernung des Oxidfilms, welcher sich auf der Oberfläche eines Aluminiumblechs gebildet hat, durch Reiben mit Schmirgelpapier oder einer Drahtbürste. Dieses Verfahren ist variabel in Hinblick auf den Grad, bis zu dem es den Oxidfilm beseitigen kann, so daß es die Punktschweißbarkeit in einem erwünschten Maß nicht verbessern kann.
Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Vorbehandlung von Aluminiumblech durch chemische Umwandlungsbehandlung, wie Phosphatchromatierung, vor dem Punktschweißen. Das Verfahren bewirkt allerdings keine ausreichende Verbesserung der Punktschweißbarkeit. Es wird auch vorgeschlagen, die Punktschweißbarkeit durch Entfernen des Oxidfilms auf der Oberfläche durch die Waschwirkung eines Flammenbogens zu verbessern. Allerdings ist dieses Vorbehandlungsverfahren unpraktisch, da der Einschluß des Vorbehandlungsverfahrens vor dem Punktschweißen in einer Produktionsanlage von Automobilkarosserien die Gerätschaftskosten beträchtlich erhöht.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 53-6252 (1978) und die japanische Patentveröffentlichung Nr. 54-41550 (1979) beschreiben das Einfügen eines dünnen Zinkfilms an der Schweißgrenzfläche, d. h. zwischen zwei Aluminiumblechen, die punktgeschweißt werden, um die Punktschweißbarkeit zu verbessern. Der dünne Zinkfilm ist entweder eine in der Grenzfläche eingefügte Zinkfolie oder eine Zinkbeschichtung oder eine elektrochemische Beschichtung, die auf einem oder beiden Aluminiumblechen gebildet ist.
Gemäß dem Verfahren wird erwartet, daß die Effizienz der Wärmeerzeugung durch den zwischen die Aluminiumbleche eingefügten Zinkfilm verbessert werden kann. Allerdings hängt die Verbesserung von der Dicke des Zinkfilms ab, und ein ausreichender Effekt kann nicht mit einem Zinkfilm mit einer Dicke von etwa 10 um oder weniger erzielt werden, was ungefähr einem Gewicht von etwa 70 g/m² oder weniger entspricht. Außerdem wird aufgrund der Tatsache, daß der Schmelzpunkt von Zink (420ºC) niedriger ist als derjenige von Aluminium (660ºC), der dünne Zinkfilm vor dem Schmelzen von Aluminiumblechen bei dem Durchfluß eines Schweißstroms geschmolzen, und das geschmolzene Zink erstreckt sich über die Schweißgrenzfläche, was zu einer Verteilung des Stroms führt. Deshalb erfordert das Verfahren eine erhöhte Strommenge im Vergleich zu einem herkömmlichen Punktschweißverfahren für Aluminiumbleche, und die an der Grenzfläche zwischen den Aluminiumblechen und Elektroden erzeugte Wärme nimmt zu, was eine geringere Lebensdauer der Elektroden zur Folge hat.
Aluminium hat auch den Nachteil einer ziemlich schlechten Preßformbarkeit. Aluminiumblech weist eine lokale Deformierbarkeit, die niedriger ist als bei Stahlblech, auf, und bricht leicht, wenn eine konzentrierte Spannung auf dieses ausgeübt wird. Zudem sind die Oberflächen- Gleiteigenschaften von Aluminiumblech schlechter als jene von Stahlblech, und diese Tatsache ist auch für die schlechte Preßformbarkeit von Aluminiumblech verantwortlich.
Die EP-A-0 497 302 ist Bestandteil des Stands der Technik im Sinne des Art. 54(3) EPÜ und beschreibt ein Verfahren für die direkte elektrochemische Zinkbeschichtung eines Aluminiumstreifens, welches das Vorbehandeln des Aluminiumstreifens und das Unterwerfen des vorbehandelten Aluminiumstreifens einer elektrochemischen Zinkbeschichtung in einem sauren Zinkabscheidungsbad umfaßt. Das Beispiel 1 beschreibt ein Aluminiumlegierungsblech mit einem Zn-Ni- Überzug mit 12,3% Ni. Beispiel 2 beschreibt ein Aluminiumlegierungsblech mit einem Zn-Fe- Überzug mit 15% Fe. Der Einsatz eines solchen elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs als Material für das Punktschweißen ist in dieser Druckschrift nicht beschrieben.
Die US-A-4 097 342 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumsubstraten mit einer elektrochemischen Vorbehandlungsbeschichtung aus Bronze, d. h. einer Legierung aus Kupfer und Zinn.
Die DE-A-38 21 073 beschreibt ein Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung von Gegenständen, die aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einem lötbaren Metallüberzug, vorzugsweise einem lötbaren Zinn-Bismut-Überzug, hergestellt sind. Die aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellten Gegenstände sind mit einer Basisschicht aus Nickel versehen. Die Basisschicht aus Nickel kann auf einer aus einer Zinklegierung bestehenden Hilfsschicht vorgesehen sein. Als lötbarer Metallüberzug werden auch Schichten aus Sn, Sn-Pb, Ag, Ag-Pd, Au, Rh und Pd-Ni angeführt. Ferner werden als Zierüberzug elektrochemisch abgeschiedene Schichten aus Cr und Cr-Ni angeführt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Punktschweißbarkeit von Aluminiumblech in einer Weise zu verbessern, daß es für die Herstellung von Automobilkarosserien mit einer Effizienz geschweißt werden kann, die mit der Schweißeffizienz von Weichstahlblech vergleichbar ist, welcher herkömmlicherweise für Automobilkarosserien verwendet wurde.
Ein spezifischeres Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Zahl der schweißbaren Punkte von Aluminiumblech beim kontinuierlichen Punktschweißen, bevor es erforderlich wird, die Elektroden nachzuschleifen. Die Zahl der schweißbaren Punkte beträgt gegenwärtig nicht mehr als etwa 200 bis etwa 300 Punkte für Aluminiumblech und beeinträchtigt die Herstellung von Automobilkarosserien aus Aluminiumblech erheblich.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Oberflächen-Gleiteigenschaften und damit der Preßformbarkeit von Aluminiumblech.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die obenstehenden Ziele durch die Verwendung eines elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs als ein für die Punktschweißung geeignetes Material erreicht, welches ein Aluminiumblech oder ein Aluminiumlegierungsblech umfaßt, das Aluminium als Hauptlegierungselement umfaßt, das auf einer oder beiden Oberflächen eine elektrochemische Beschichtung aus einem Metall aufweist, das einen Schmelzpunkt von 700ºC oder darüber besitzt, wobei das Gewicht der elektrochemischen Beschichtung mindestens 0,1 g/m² beträgt und wobei die elektrochemische Beschichtung aus einem Metall hergestellt ist, gewählt aus der Cr-, Mn-, Fe-, Co- und Ni-Metalle, Legierungen aus zwei oder mehreren dieser Metalle und Legierungen von Zn mit mindestens einem dieser Metalle umfassenden Gruppe.
Die hierin verwendete Bezeichnung "Aluminiumblech" umfaßt ein Blech aus Aluminiummetall oder einer Aluminiumlegierung, die Al als Hauptlegierungselement umfaßt. Beispiele für Aluminiumlegierungen sind Al-4,5Mg, Al-5Cu und Al-4Cu-5Si. Das Aluminiumblech kann entweder Schnittblechform oder die Form eines aufgespulten oder unaufgespulten kontinuierlichen Streifens haben.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Beschichtung der Aluminiumblechoberfläche mit einer Beschichtung aus einem speziellen Metall. Wie obenstehend beschrieben, ist die Oberfläche des Aluminiumblechs mit einem festen Oxidfilm überzogen, welcher den Kontaktwiderstand des Aluminiumblechs erhöht, wodurch die Punktschweißbarkeit davon verschlechtert wird. Ein Abbeizen oder eine andere Vorbehandlung zur Entfernung des Oxidfilms wird von einer leichten Neubildung eines Oxidfilms während der Lagerung vor dem Punktschweißen begleitet, was zu einem beträchtlichen Verlust seiner Wirkung auf die Punktschweißbarkeit führt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Aluminiumblech durch elektrochemische Beschichtung mit einem Metall beschichtet. Vor dem elektrochemischen Beschichten wird das Aluminiumblech in der Regel einer Vorbehandlung für die elektrochemische Beschichtung auf eine herkömmliche Weise, wie durch eine alkalische Entfettung unter anschließendem Abbeizen, unterworfen. Auf diese Weise wird das Aluminiumblech mit dem Metall elektrochemisch beschichtet, unmittelbar nachdem es abgebeizt wurde, um den auf der Oberfläche gebildeten Oxidfilm zu beseitigen. Der resultierende elektrochemisch abgeschiedene Metallüberzug verhindert die Neubildung eines Oxidfilms während der Lagerung, der die Punktschweißbarkeit negativ beeinflußt.
Das Metall, mit welchem Aluminiumblech elektrochemisch beschichtet wird, sollte einen Schmelzpunkt von mindestens 700ºC aufweisen. Wenn der Schmelzpunkt des Metalls niedriger als 700ºC ist, wie dies mit reinem Zn der Fall ist, wird der elektrochemisch abgeschiedene Überzug in der Schweißzone vor oder fast gleichzeitig mit dem Schmelzen von Al während des Punktschweißens geschmolzen; wodurch der Strom zerstreut wird und die Punktschweißbarkeit vermindert wird. Außerdem dringt die Schmelze in den Oberflächenbereich der Elektroden ein und bildet eine spröde intermetallische Verbindung zwischen den Metallen der elektrochemischen Beschichtung und den Elektroden, wodurch der Verbrauch der Elektroden beschleunigt wird. Demgegenüber wird eine elektrochemische Beschichtung mit einem Schmelzpunkt von 700ºC oder darüber nicht wesentlich durch die Hitze des Punktschweißens geschmolzen, und die obenstehend beschriebenen Probleme können vermieden werden.
Die elektrochemische Beschichtung besteht aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr-, Mn-, Fe-, Co- und Ni-Metallen und Legierungen aus zwei oder mehreren dieser Metalle, sowie aus Legierungen von Zn mit mindestens einem dieser Metalle.
Diese Metalle sind weniger aktiv als Aluminium, und die Oberfläche der elektrochemischen Beschichtung kann wirksam gegen die Bildung eines Oxidfilms durch eine einfache Schutzmaßnahme, wie der Anwendung eines rostverhindernden Öls, geschützt werden, wodurch ein Verlust der Punktschweißbarkeit, welcher durch die Bildung eines Oxidfilms verursacht wird, vermieden wird.
Weiterhin besitzt eine elektrochemische Beschichtung des obenstehend beschriebenen Metalls im allgemeinen einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand und ein geringeres Wärmeleitvermögen als Al und hat daher die Wirkung der Verringerung des Schweißstroms. Da die elektrochemische Beschichtung nicht wesentlich nach Anwendung eines Schweißstroms geschmolzen wird, schwankt der Wert für den Kontaktwiderstand während des Schweißens nicht wesentlich, wodurch ein Beibehalten der verbesserten Punktschweißbarkeit ermöglicht wird.
Außerdem dient der elektrochemisch abgeschiedene Überzug als Sperrschicht, um einen direkten Kontakt des Aluminiumblechs mit den Elektroden eines Punktschweißers zu verhindern und die Bildung einer spröden intermetallischen Cu-Al-Verbindung während des Punktschweißens zu verhindern, was den Verbrauch der Elektroden beschleunigt. Die Folge ist, daß die Lebensdauer der Elektroden verbessert wird. Insbesondere wenn die elektrochemische Beschichtung Nickel oder eine Nickel enthaltende Legierung wie eine Zn-Ni-Legierung ist, diffundiert Ni leicht in die Oberfläche der Chipelektroden eines Punktschweißers, wodurch die Verschlechterung der Chipelektroden unterdrückt wird, die durch die Bildung von spröden Cu-Al- oder Cu-Zn-Legierungen verursacht wird.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die elektrochemische Beschichtung im allgemeinen eine Härte aufweist, die höher ist als diejenige des Aluminiumblechs und diese dem resultierenden elektrochemisch beschichteten Aluminiumblech verbesserte Gleiteigenschaften verleiht, die zu einer verbesserten Preßformbarkeit führen.
Das Metall oder die Legierungszusammensetzung für die elektrochemische Beschichtung kann so gewählt sein, daß die elektrochemische Beschichtung mit optimalen Eigenschaften bezüglich der Punktschweißbarkeit, Preßformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und der Verhinderung von Streustromkorrosion bei Al ausgestattet ist. Im Falle einer elektrochemischer Beschichtung aus einer Legierung von Zn mit ein oder mehreren Metallen, ausgewählt aus Cr, Mn, Fe, Co und Ni, ist der Gehalt des Legierungsmetalls oder der -metalle in der Beschichtung nicht kritisch, solange die Legierung einen Schmelzpunkt von 700ºC oder höher aufweist. Vorzugsweise enthält eine elektrochemische Beschichtung einer Zn-Ni-Legierung mindestens 5 Gew.-% Ni, und diejenge einer Zn-Fe-Legierung enthält mindestens 3 Gew.-% Fe.
Die auf dem Aluminiumblech gebildete elektrochemische Beschichtung hat vorzugsweise ein Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,1 bis 40 g/cm² und weiter bevorzugt von 3 bis 20 g/m² für eine Einzelbeschichtung, d. h., wenn sie nur auf eine Oberfläche des Aluminiumblechs aufgetragen wird. Für die Doppelbeschichtung, d. h., wenn beide Oberflächen des Aluminiumblechs elektrochemisch beschichtet werden, ist es bevorzugt, daß die elektrochemische Beschichtung auf jeder Oberfläche ein Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,1 bis 40 g/m² und weiter bevorzugt von 3 bis 20 g/m² aufweist, wenn es sich um eine Zn-Legierung handelt, oder im Bereich von 0,1 bis 20 g/m² und weiter bevorzugt von 3 bis 20 g/m² aufweist, wenn es sich um Cr-, Mn-, Fe-, Co- oder Ni-Metall oder eine Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle handelt.
Ein Beschichtungsgewicht von weniger als 0,1 g/m² ist nicht ausreichend, um die Oberfläche des Aluminiumblechs vollständig zu beschichten. Damit ist ein Teil der Aluminiumoberfläche im mikroskopischen Maßstab exponiert und ist gegenüber Oxidation unter Bildung eines Oxidfilms auf dieser in hohem Maße anfällig, wodurch sich die Punktschweißbarkeit verschlechtert.
Eine äußerst dicke elektrochemische Beschichtung mit einem Beschichtungsgewicht von mehr als dem obenstehend beschriebenen Maximalwert ist nicht bevorzugt, da eine solche dicke elektrochemische Beschichtung leicht unter einer Pulverisierung während des Preßformens leidet und vom ökonomischen Standpunkt von Nachteil ist. Außerdem schmilzt im Falle einer Doppelbeschichtung die elektrochemische Beschichtung auf der nicht den Elektroden gegenüberliegenden Oberfläche nicht so leicht während des Punktschweißens, wenn sie zu dick ist, was zu einem Spratzen bzw. Verspritzen des Al-Blechs, und nicht zu einem Schweißen von diesem führt.
Im Falle einer Einzelbeschichtung, d. h wenn das Aluminiumblech auf einer Oberfläche davon elektrochemisch beschichtet wird, ist es bevorzugt, daß das Punktschweißen des resultierenden elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs in einer Weise durchgeführt wird, daß die elektrochemisch beschichtete Oberfläche davon von dem anderen zu schweißenden Blech abgewandt ist, so daß die elektrochemisch beschichtete Oberfläche mit einer Elektrode des Punktschweißers in Kontakt gebracht wird. Wenn die elektrochemisch beschichtete Oberfläche eines einfach elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs dem anderen zu schweißenden Blech gegenübersteht oder die elektrochemisch beschichteten Oberflächen von doppelt elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechen während des Punktschweißens einander gegenüberstehen, kann die elektrochemische Beschichtung nicht in ausreichender Weise geschmolzen werden, um eine gute Verbindung zu erzielen.
Auch wird im Falle des Punktschweißens eines einfach elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs, welches eingefaßt bzw. umgelegt ist, d. h. durch ein Falten um 180ºC, das Einfassen bzw. Umlegen des Blechs vorzugsweise so durchgeführt, daß die elektrochemisch beschichtete Oberfläche außen liegt, so daß die nicht-beschichtete Oberfläche geschweißt wird.
Die resultierende Kontaktgrenzfläche zwischen den nicht-beschichteten Oberflächen besitzt einen höheren Kontaktwiderstand als die Kontaktgrenzfläche zwischen der elektrochemisch beschichteten Oberfläche und einer Elektrode eines Schweißers, und daher ist die Wärmeerzeugung auf die Kontaktgrenzfläche zwischen den nicht-beschichteten Oberflächen konzentriert, wodurch die Effizienz des Punktschweißens verbessert wird. Weiterhin wird die Wärmeerzeugung an der Kontaktgrenzfläche zwischen der beschichteten Oberfläche und einer Elektrode unterdrückt, und die Lebensdauer der Elektrode wird erhöht.
Das elektrochemisch beschichtete Aluminiumblech gemäß der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Unterziehen eines durch ein herkömmliches Walzverfahrens hergestelltes Aluminiumblech einem elektrochemischen Beschichten, nachdem es auf herkömmliche Weise vorbehandelt wurde, z. B. durch eine alkalische Entfettung unter anschließendem Abbeizen. Das Aluminiumblech hat in der Regel eine Dicke im Bereich von 0,8 bis 1,6 mm.
Das Beschichtungsverfahren ist nicht kritisch, und es kann ein beliebiges bekanntes Beschichtungsverfahren angewandt werden. Die elektrochemische Beschichtung, die chemische Plattierung, das Aufdampfen und die Vakuumverdampfungsbeschichtung sind vom Standpunkt der Produktivität geeignet. Vorzugsweise erfolgt das Beschichten durch ein elektrochemisches Beschichten in einem sauren Beschichtungsbad. Ein Sulfatbad ist besonders geeignet für die Verwendung beim elektrochemischen Beschichten.
Das elektrochemisch beschichtete Aluminiumblech gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine verbesserte Punktschweißbarkeit und Preßformbarkeit. Daher ist es besonders für den Einsatz bei der Herstellung von Automobilkarosserien, wie Motorhauben, Türen und Kotflügeln, geeignet, um das Gewicht der Automobilkarosserien zu verringern.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. In den Beispielen sind die Prozentangaben gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.

BEISPIEL 1

Ein 1,0 mm dickes Aluminiumblech aus einer Al-4,5Mg-Legierung, welches für die Verwendung bei der Herstellung von Kraftfahrzeugmotorhauben geeignet ist, wurde einer Vorbehandlung in der folgenden Reihenfolge und Weise unterworfen.
(1) Alkalische Entfettung: kathodische Elektrolyse für 6 Sekunden in einer wäßrigen 7%igen Natriumorthosilikatlösung bei 80ºC.
(2) Spülen mit Wasser.
(3) Abbeizen: Eintauchen für 5 Sekunden in einer 8%igen Salzsäurelösung (pH-Wert = 1) bei 80ºC.
(4) Spülen mit Wasser.
Das vorbehandelte Aluminiumblech wurde danach in einem Sulfat-Beschichtungsbad unter den folgenden Bedingungen elektrochemisch beschichtet, wodurch eine elektrochemische Beschichtung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung auf einer oder beiden Oberflächen des Blechs gebildet wurde:
Elektroden: SUS 304
Badtemperatur: 55ºC
Bad-pH: 1,8
Stromdichte: 50 A/dm².
Die Punktschweißbarkeit eines jeden resultierenden elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs wurde durch Schweißen von zwei Teststücken davon unter Verwendung eines dreiphasigen Wechselstrom-Punktschweißers, welcher mit Elektroden aus einer Cu-Cr-Legierung ausgestattet war, getestet. Die Schweißbedingungen waren ein Schweißstrom von 22 000 A, einer Frequenz von 60 Hz, einer Schweißzeit von 7 Zyklen und einer Schweißkraft von 300 kgf. Im Falle eines elektrochemisch einfach beschichteten Aluminiumblechs mit einer elektrochemischen Beschichtung nur auf einer Oberfläche davon wurde das Punktschweißen bei zwei Teststücken durchgeführt, die übereinandergelegt wurden, so daß die beschichtete Oberfläche jedes Teststücks einer Elektrode des Schweißers gegenüberlag. Die Zugscherfestigkeit der bei dem Punktschweißtest gebildeten Schweißpunkte wurde nach JIS Z3136 bestimmt. Es wurde der Mittelwert der gemessenen Werte für die ersten zehn Schweißpunkte errechnet und als Zugscherfestigkeit aufgezeichnet.
Die Punktschweißbarkeit wurde in bezug auf die Zahl der bei einem kontinuierlichen Punktschweißtest schweißbaren Punkte bewertet, bis die Zugscherfestigkeit eines Schweißpunktes auf weniger als 200 kgf (= 1960 N) abnahm. Es ist erwünscht, daß die Punktschweißbarkeit wie obenstehend definiert mindestens 350 und vorzugsweise mindestens 450 beträgt.
Die Testresultate sind ebenfalls in Tabelle 1 weiter unten aufgeführt. TABELLE 1

(Anmerkung)

1) Beschichtungsgewicht = vordere Oberfläche/hintere Oberfläche; *außerhalb des hierin definierten Bereichs.
Wie anhand dieser Tabellen deutlich wird, weisen die elektrochemisch beschichteten Aluminiumbleche gemäß der vorliegenden Erfindung eine wesentlich verbesserte Punktschweißbarkeit gegenüber herkömmlichen unbeschichteten oder zinkbeschichteten Aluminiumblechen auf.

BEISPIEL 2

Ein 1,0 mm dickes Aluminiumblech aus einer Al-Mg-Legierung (Al-4,5 Mg) der JIS 5000-Serie wurde auf beiden Oberflächen mit einer Zn-Ni- oder Zn-Fe-Legierung in einem Sulfat- Beschichtungsbad unter den folgenden Bedingungen elektrochemisch beschichtet:
Elektroden: SUS 304
Badtemperatur: 55-60ºC
Bad-pH: 1,6-2,0
Stromdichte: 50 A/dm².
Das resultierende elektrochemisch beschichtete Aluminiumblech wurde in bezug auf seine Punktschweißbarkeit in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben bewertet. Die Oberflächen- Gleiteigenschaften des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs wurden durch Bestimmng des Oberflächen-Gleitkoeffizienten (u) durch einen Bauden-Test festgestellt, bei welchem ein Teststück, das durch eine auf dieses gelegte Stahlkugel mit einem Durchmesser von 5 mm mit einer Kraft von 5 gf gepreßt wurde, horizontal in einer Richtung gezogen wurde, und es wurde die für das Ziehen erforderliche Kraft F gemessen. Der Wert für u wurde aus der Formel: u = F/500 berechnet. Es wurde kein Öl auf das Teststück vor dem Test aufgebracht. Es ist wünschenswert, daß der Oberflächen-Gleitkoeffizient (u) 0,50 oder weniger und vorzugsweise 0,45 oder weniger für eine gute Preßformbarkeit beträgt.
Die Testresultate sind in Tabelle 2 zusammen mit der Zusammensetzung der elektrochemischen Beschichtung aufgeführt. TABELLE 2
* Außerhalb des hierin definierten Bereichs.
Wie anhand der Resultate der Tabellen 1 und 2 ersichtlich wird, weisen alle elektrochemisch beschichteten Aluminiumbleche gemäß der Erfindung eine verbesserte Punktschweißbarkeit und Preßformbarkeit auf.
Die Prinzipien, bevorzugten Ausführungsformen und Methoden der Durchführung der vorliegenden Erfindung sind in der vorausgehenden Beschreibung dargelegt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die speziellen beschrieben Formen beschränkt sein, da diese der Erläuterung dienen sollen und nicht keine Einschränkung bedeuten sollen. Variationen und Modifizierungen können von Fachleuten auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne dabei vom Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

11. Verwendung eines elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs als ein für die Punktschweißung geeignetes Material, umfassend ein Aluminiumblech oder Aluminiumlegierungsblech, das Aluminium als Hauptlegierungselement umfaßt, das auf einer oder beiden Oberflächen eine elektrochemische Beschichtung aus einem Metall aufweist, das einen Schmelzpunkt von 700ºC oder darüber besitzt, wobei das Gewicht der elektrochemischen Beschichtung mindestens 0,1 g/m² beträgt und wobei die elektrochemische Beschichtung aus einem Metall hergestellt ist, gewählt aus der Cr-, Mn-, Fe-, Co- und Ni-Metalle, Legierungen aus zwei oder mehreren dieser Metalle und Legierungen von Zn mit mindestens einem dieser Metalle umfassenden Gruppe.

2. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Beschichtung auf einer Seite des Aluminiumblechs mit einem Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,1 bis 40 g/m² gebildet ist.

3. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 2, wobei die elektrochemische Beschichtung ein Beschichtungsgewicht im Bereich von 3 bis 20 g/m² aufweist.

4. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Beschichtung aus einem Metall hergestellt ist, gewählt aus der Cr-, Mn-, Fe-, Co- und Ni-Metalle und Legierungen aus zwei oder mehreren dieser Metalle umfassenden Gruppe.

5. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 4, wobei die elektrochemische Beschichtung auf beiden Oberflächen des Aluminiumblechs mit einem Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,1 bis 20 g/m² auf jeder Seite gebildet ist.

6. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 5, wobei die elektrochemische Beschichtung auf jeder Oberfläche ein Beschichtungsgewicht im Bereich von 3 bis 20 g/m² aufweist.

7. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 1, wobei die elektrochemische Beschichtung aus einem Metall hergestellt ist, gewählt aus der Legierungen von Zn mit mindestens einem von Cr, Mn, Fe, Co und Ni umfassenden Gruppe.

8. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 7, wobei die elektrochemische Beschichtung auf beiden Oberflächen des Aluminiumblechs mit einem Beschichtungsgewicht im Bereich von 0,1 bis 40 g/m² auf jeder Oberfläche gebildet ist.

9. Verwendung des elektrochemisch beschichteten Aluminiumblechs nach Anspruch 8, wobei die elektrochemische Beschichtung auf jeder Oberfläche ein Beschichtungsgewicht im Bereich von 3 bis 20 g/m² aufweist.