11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : C22C 21/ Agente: Díez de Rivera y Elzaburu, Ignacio

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1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl. 7 : C22C 21/00 B22D 11/00 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación : Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Producción de una chapa de aleación de aluminio para uso en la fabricación de hojas de calibre fino. Prioridad: US Titular/es: Novelis, Inc. 70 York Street, Suite 1 Toronto, Ontario MJ 1S9, CA 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Jin, Iljoon; Fitzsimon, John; Katano, Masahiko y Okamoto, Ichiro 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Díez de Rivera y Elzaburu, Ignacio ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 ES T3 DESCRIPCIÓN Producción de una chapa de aleación de aluminio para uso en la fabricación de hojas de calibre fino Campo técnico Este invento se refiere a hojas de papel de aleación de aluminio y a métodos para prepararlas. De manera específica, se refiere a un proceso para fabricar una nueva chapa re-laminada de papel de aleación de aluminio y un stock de papel de aluminio empleando un proceso de colada de chapas. Técnica anterior Generalmente, los calibres finos o papeles de aluminio de convertidor se preparan colando un lingote de una aleación de aluminio tal como AA114 en un proceso conocido como DC o colada directa en coquilla. Generalmente, los lingotes se calientan a alta temperatura, se laminan en caliente hasta un espesor de calibre de re-laminado entre 1 y mm, a continuación se laminan en frío hasta un calibre de stock de papel de aluminio típicamente de 0,2 a 0,4 mm de espesor. A continuación la chapa normalmente se somete a una etapa de inter-recocido durante el proceso de laminado en frío. A continuación la stock de papel de aluminio se somete a más operaciones de laminado en frío, normalmente empleando técnicas de doble laminado para producir un espesor final de papel de aluminio de alrededor de a micrómetros. Cuando se lamina hasta un espesor de entre y micrómetros, el producto final de papel de aluminio frecuentemente se denomina papel de aluminio de convertidor y se emplea en diferentes aplicaciones de envasado. Al emplear colada de chapas en continuo como punto de partida en la fabricación de tales papeles de aluminio, dado que no es necesario homogeneización antes de la laminación en caliente y que la cantidad de reducción en caliente para formar calibres de re-laminado se reduce considerablemente, existe una ventaja de costes. No obstante, los procesos de colada de chapas en continuo aplican condiciones de enfriamiento durante la solidificación diferentes a las de la colada DC, y no existe etapa de homogeneización a alta temperatura antes de la laminación en caliente. Por consiguiente, cuando se emplean procesos de colada de chapas en continuo con aleaciones preparadas normalmente mediante colada DC y homogeneización, esto da lugar a la formación de especies intermetálicas diferentes y a distorsiones por salpicadura en el producto colado, que provocan defectos superficiales en el producto de stock de papel de aluminio. En la colada de chapas en continuo, la velocidad de enfriamiento de la chapa durante la colada es generalmente mayor (en algunos casos muchos mayor) que la velocidad de enfriamiento en los lingotes grandes DC. De esta forma, tales aleaciones procesadas en un proceso de colada de chapas en continuo también dan lugar a un stock de papel de aluminio que tiene un super-saturación elevada de elementos solutos, y por tanto tiene propiedades de endurecimiento y reblandecimiento no deseadas, dando lugar a dificultades de laminación del stock de papel de aluminio hasta el espesor final de calibre. La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público de Furukawa, publicada el de abril de 1994, describe un método anterior para fabricar una chapa de aleación de aluminio apropiada para ser utilizada en la producción de papeles de aluminio de calibre fino. Este documento indica que en la aleación de aluminio puede estar presente un amplio intervalo de concentraciones de hierro y silicio, por ejemplo 0,2-0,8% de Fe y 0,0-0,3% de Si. No obstante, las concentraciones de Si más elevadas que se ensayaron no se encontraban por encima de 0,19%. Un objeto del presente invento es proporcionar un proceso basado en la colada de chapas en continuo para preparar stocks de papel de aluminio re-laminados y apropiados para producir sin problemas papeles de aluminio de calibre fino, sin defectos superficiales tales como imperfecciones y rayas. Otro objeto es producir un stock de papel de aluminio en forma de chapa continua que contenga especies intermetálicas de fase alfa considerablemente sencillas. Fase alfa significa una fase inter-metálica que consiste en Al-Fe- Si, en la que Fe se encuentra dentro del intervalo de a 33% y Si se encuentra dentro del intervalo de 6 a 12% (Al de equilibrio). Típicamente, la estequiometría es de Fe 3 Si 2 Al 12 a Fe 2 SiAl 8. Descripción del invento El presente invento se refiere a un método para fabricar una chapa de aleación de aluminio para su utilización en la producción de papeles de aluminio de calibre fino. Se prepara una aleación de aluminio colada que contiene hierro en una cantidad de 0,4 a 0,8% en peso, silicio en una cantidad de 0,2 a 0,4% en peso, opcionalmente menos que 0,0% en peso de Cu, Mn, Mg, Zn ó V, menos que 0,03% en peso de Ti y el Al en equilibrio es menos que 0,03% en peso de las impurezas secundarias. La aleación se cuela mediante colada en bloque o en banda para formar una chapa que tiene un espesor de alrededor de 4- mm, con una velocidad media de enfriamiento a través del espesor o de la chapa colada durante la colada dentro del intervalo de alrededor de a 0ºC/s. La chapa colada obtenida de esta forma contiene una única fase inter-metálica que consiste esencialmente en 0% de fase alfa-alfesi. La chapa colada puede someterse a laminación en caliente o en frío hasta el espesor deseado para proporcionar un stock re-laminado. 2

3 ES T El stock re-laminado obtenido mediante el proceso anterior tiene defectos superficiales reducidos, comúnmente denominados efecto abeto. El efecto abeto es un aspecto superficial causado por distribuciones inter-metálicas no uniformes en el material colado en el que está presente más de una fase intermetálica. La falta de uniformidad está causada por la solidificación de diferentes especies inter-metálicas. La ausencia de efecto abeto significa que la calidad superficial del papel de aluminio final es mejor y que la frecuencia de picaduras en el papel de aluminio final es menor. No ha resultado posible previamente conseguir esta calidad superficial empleando un proceso de colada de chapas en continuo. El producto de chapa de aleación de aluminio obtenido de acuerdo con este invento resulta apropiado para ser utilizado en la producción de papeles de aluminio de convertidor o de calibre fino. Típicamente, el stock de chapa producida de acuerdo con este invento se lamina para formar papeles de aluminio de calibre fino que tienen un espesor de alrededor de a micrómetros, con menores defectos superficiales en el producto final tales como picaduras, agujeros grandes, rayas y grietas de desmoldeo. Se ha comprobado que la combinación de composición de aleación y proceso de colada de chapas en continuo da lugar a la formación, durante la colada, de considerablemente 0% de fase alfa-alfesi. Esta fase alfa considerablemente pura da lugar a menores defectos superficiales cuando se lamina para dar lugar a los productos finales de papel de aluminio de calibre fino. Las mejores maneras de llevar a cabo el invento La aleación empleada en el presente proceso contiene Fe dentro del intervalo de 0,4 a 0,8%, preferiblemente de 0,4 a 0,6% y del modo más preferido de 0,42 a 0,48% en peso y Si dentro del intervalo de 0,2 a 0,4%, preferiblemente de 0,2 a 0,3% y del modo más preferido de 0,22 a 0,28% en peso. Preferiblemente, la relación Si/Fe se encuentra dentro del intervalo de 0,2 a 1,0, preferiblemente de 0,4 a 0,7. Cuando Si y Fe se encuentran dentro de estos intervalos, las condiciones de la colada de chapas en continuo dan lugar a un desbaste plano con considerablemente 0% de fase alfa-alfesi. En caso de que Si sea menor que 0,2%, se forman cantidades significativas de FeAl 6 y la chapa colada es susceptible de distorsión por salpicadura. En caso de que Si sea mayor que 0,4%, existe una tendencia a formar fase beta que también resulta desaconsejable para la laminación. Si el Fe es menor que 0,4%, la chapa presenta muy poca resistencia. Si el Fe es mayor que 0,8%, puede formarse de nuevo FeAl 6 y la cantidad total de intermetálicos resulta también excesiva. Preferiblemente, el contenido de todos los elementos tales como Mg, Mn, Cu, V y Zn debe ser inferior a 0,0% en peso. Preferiblemente, el contenido de Ti debe ser inferior a 0,03%, y preferiblemente el contenido de todos los demás elementos debe ser inferior a 0,03%, preferiblemente no excediendo la combinación de todos los demás elementos 0,1%. El proceso de colada de chapas se lleva a cabo mediante un proceso de colada de chapas en continuo en el que el espesor de la chapa es inferior a mm. Preferiblemente, es espesor de la chapa es igual o mayor que alrededor de 4 mm. El proceso de colada de chapas debe proporcionar una velocidad media de enfriamiento a través del espesor de la chapa colada de entre y 0ºC/s. Una velocidad de enfriamiento menor que ºC/s da lugar a la formación de segregación superficial, lo que se traduce en una pobre calidad superficial de la chapa final. Una velocidad de enfriamiento mayor que 0ºC/s da lugar a una excesiva distorsión por salpicadura. La velocidad de enfriamiento actual depende del espesor de la chapa y de la capacidad de enfriamiento del molde. El proceso de colada de chapas se lleva a cabo empleando un dispositivo de colada en bloque o en banda. Del modo más preferido, se emplea un dispositivo de colada en doble banda, llevándose a cabo el proceso de colada en bandas con textura de acero. Cuando se lleva a cabo la colada bajo las condiciones anteriores, típicamente el desbaste plano tiene un espaciado de brazo secundario en forma de dendrita de entre 8 y 1 micrómetros. El espaciado del brazo secundario se describe junto con métodos de medida estándar, por ejemplo, en un artículo de R.E. Apear, et al., Transactions of the American Foundrymen s Society, Proceedings of the Sist.-Seventh Annual Meeting, 1963, Vol. 71, publicado por American Foundrymen s Society, Des Plaines, Illinois, USA, 1964, páginas 9 a 21. Preferiblemente, el desbaste plano se lamina en caliente hasta un calibre de re-laminado sin ninguna etapa de homogeneización u otro calentamiento adicional. Preferiblemente, se emplea un proceso de laminación en caliente cono una temperatura de entrada entre alrededor de 0ºC y 0ºC y una temperatura de salida de entre alrededor de 0ºC a 3ºC, para producir un espesor de chapa re-laminada de entre 1 y 3 mm, preferiblemente entre 1 y 2 mm. Normalmente, esta chapa re-laminada se enrolla y se deja enfriar a temperatura ambiente antes del procesado adicional. A continuación, la chapa re-laminada puede procesarse más mediante laminación en frío para formar un stock de papel de aluminio. El proceso preferido implica primero relaminar en frío hasta uno o más calibres intermedios con etapas de inter-recocido, y a continuación laminar en frío hasta obtener un stock de papel de aluminio. Típicamente, el espesor del producto de stock de papel de aluminio es de 0,2 a 0,4 mm. Es particularmente preferido que el proceso de laminación en frío incluya un inter-recocido de dos etapas. El inter-recocido comprende calentar una chapa de calibre intermedio a º-ºC durante al menos 0, horas, pero 3

4 ES T3 preferiblemente menos de 12 horas y a continuación enfriar la chapa a 0º-3ºC y mantener durante al menos 0, horas, pero preferiblemente menos de 12 horas. Se prefiere una reducción en frío de al menos % antes del interrecocido. Breve descripción de los dibujos El invento se ilustra por medio de los dibujos adjuntos en los que: La Fig. 1 es una fotografía de la superficie grabada de una chapa laminada fuera del intervalo de composición del invento; y La Fig. 2 es una fotografía de la superficie grabada de una chapa laminada dentro del intervalo de composición del invento Ejemplo 1 Se laminaron dos aleaciones de aluminio a escala de laboratorio en un dispositivo de colada en doble banda. La aleación 1 contenía 0,96% en peso de Fe, 0,0% en peso de Si, y el aluminio esencialmente en equilibrio. Por tanto, la composición de aleación 1 se encontraba fuera del intervalo del presente invento. La aleación 2 contenía 0,4% en peso de Fe y 0,2% en peso de Si, la cual estaba dentro del intervalo del presente invento. El espesor de desbaste plano era de 19 mm y la velocidad de colada era de 3 mm/min. Los desbastes planos resultantes se laminaron en caliente hasta 3 mm y a continuación se laminaron en frío hasta 0,3 mm. A continuación, las hojas laminadas se anodizaron en una disolución de ácido sulfúrico para mostrar la distribución de fase inter-metálica. Este tratamiento da lugar a áreas oscuras en las que se forman los intermetálicos de FeAl 6. Las Figuras 1 y 2 muestran los resultados. La aleación 1 (Fig. 1) tiene una mezcla de áreas oscuras y claras, lo que indica que esta aleación tiene una mezcla de al menos dos fases intermetálicas. Por otra parte, la aleación 2 (Fig. 2) muestra únicamente una zona blanca, lo que indica que los intermetálicos de esta aleación son uniformes (y de un solo tipo). Ejemplo 2 Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1 empleando aleaciones de aluminio que contenían un intervalo de concentraciones de hierro y silicio. La Tabla 1 muestra las composiciones de las aleaciones en % en peso y los intermetálicos resultantes. TABLA 1 Aleación Nº. Fe (% en peso) Si (% en peso) Intermetálicos 3 0,31 0,09 Mixto 4 0,2 0,0 Mixto 4 0 0,46 0,14 Mixto 6 0,4 0,27 Sencillo Notas: Intermetálico mixto significa que está presente más de una especie. Intermetálico sencillo significa que considerablemente la totalidad es fase alfa. Los resultados que muestra la Tabla 1 demuestran que la aleación número 6, que tiene concentraciones de Fe y Si dentro del intervalo del presente invento, se encuentra libre de efecto abeto y tiene intermetálicos de fase sencilla. 6 4

5 ES T3 REIVINDICACIONES Un proceso para fabricar una chapa de aleación de aluminio apropiada para ser utilizada en la producción de papeles de aluminio de calibre fino, en la que la aleación de aluminio fundido que contiene hierro y silicio se cuela en un dispositivo de colada de chapas en continuo para formar una chapa colada, que comprende las etapas de proporcionar una aleación de aluminio fundida que contiene 0,4-0,8% en peso de hierro, 0,2-0,4% en peso de silicio, opcionalmente menos que 0,0% en peso de Cu, Mn, Mg, Zn ó V, y opcionalmente menos que 0,03% en peso de Ti, y el resto el aluminio y menos que 0,03% en peso de impurezas secundarias, y colar la aleación mediante colada en bloque o en banda para formar una chapa que tiene un espesor recién colada de 4- mm con una velocidad media de enfriamiento a través del espesor de la chapa colada durante la colada dentro del intervalo de a 0ºC/s, obteniéndose de esta forma una chapa colada que contiene una fase intermetálica sencilla que consiste considerablemente en 0% de fase alfa-fesial. 2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la aleación de aluminio contiene Si y Fe en una relación de Si:Fe de 0,2 a 1,0. 3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la aleación de aluminio contiene de 0,42 a 0,48% de Fe y de 0,22 a 0,28% de Si. 4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la chapa recién colada se somete a laminación en caliente hasta un espesor de 1-3 mm.. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la laminación en caliente de la chapa colada se lleva a cabo con una temperatura de entrada de 0-0ºC y una temperatura de salida de 0-3ºC. 6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la laminación en caliente se lleva a cabo sin homogeneización o calentamiento adicional. 7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la chapa colada se somete a laminación en frío para formar un stock de papel de aluminio que tiene un espesor de 0,2-0,4 mm. 8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, ó 6, en el que la chapa de aleación de aluminio laminada se somete a laminación en frío para formar un stock de papel de aluminio que tiene un espesor de 0,2-0,4 mm. 9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en el que se llevan a cabo al menos dos procedimientos de laminación en frío con una etapa de inter-recocido.. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la etapa de inter-recocido incluye primero calentar la chapa a -ºC durante al menos 0, horas, y a continuación enfriar y mantener la chapa a 0-3ºC durante al menos 0, horas

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