汽車車身用鋁合金的制作方法
【專利摘要】汽車車身用鋁合金，其成分的質(zhì)量百分含量為：Cu0.04-0.11wt％；Cr≤0.10wt％；Ti≤0.12wt％；Fe0.04-0.13％；Si1.50-1.8wt％；Mg0.38-0.50wt％；Mn0.080-0.12wt%，余量為Al。鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火熱處理后，再經(jīng)過熱軋、中間退火、冷軋加工成板材；將鋁合金板材在540-565℃進(jìn)行固溶處理后快速淬火至低于100℃，然后于30分鐘內(nèi)進(jìn)行預(yù)時效處理，預(yù)時效處理工藝為：于180-220℃預(yù)時效1-10s，或者于60-100℃預(yù)時效0.2-12h。鋁合金經(jīng)過預(yù)時效處理后室溫放置過程中性能穩(wěn)定，烤漆前具有較好成形性能。
【專利說明】
汽車車身用鋁合金
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種6XXX系鋁合金，尤其涉及一種用于汽車車身板的鋁合金材料，屬 于鋁合金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車輕量化是汽車的發(fā)展方向之一，而汽車的鋁合金化則是輕量化的重要手段。 近年來，汽車車身鋁合金板的開發(fā)一直是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)，其主要集中在2 XXX系、5xxx 系和6χχχ系三大系列。6χχχ系錯合金相對于5χχχ系錯合金，具有更高的烘烤硬化性能 及抗沖擊性能；低Cu的6χχχ系錯合金通常比高Cu的2χχχ系錯合金，具有更好的耐蝕性 能。因此目前鋁合金車身板的發(fā)展趨勢是開發(fā)6 ΧΧΧ系車身板用鋁合金。
[0003] 目前，ΑΑ6022、ΑΑ6111、ΑΑ6016合金作為汽車車身板材料已經(jīng)在歐美生產(chǎn)的汽車 中得到應(yīng)用。其中，ΑΑ6111合金烘烤硬化性較好，但其沖壓前的屈服強(qiáng)度較高(通常超過 150MPa甚至更高)，造成該材料成形性能下降、翻邊延性較差，難以全部滿足汽車車身板的 成形性要求。同時該合金中的Cu含量較高，降低了材料的耐蝕性能。AA6016、AA6022合 金為低Cu合金，具有較好的成形性能，但其烘烤硬化性相對AA6111合金的低。目前已經(jīng) 得到應(yīng)用的汽車車身用6 XXX系合金主要為過剩Si型合金。過剩Si的添加一方面能提高 材料的成 形性能，同時也可以提高合金的烘烤硬化效應(yīng)。
[0004] 因此，有必要開發(fā)一種新型的高過剩Si型汽車車身板用6XXX系鋁合金及其熱 處理工藝，使得合金板材在汽車材料生產(chǎn)廠制備完畢后，具有良好的成形性能并穩(wěn)定至材 料沖壓之前；且具有較強(qiáng)的烤漆硬化能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有汽車車身用鋁合金性能的不足，提供一種具有較高烘烤 硬化性能且成形性能較好的汽車車身板用鋁合金及其熱處理工藝，通過合理優(yōu)化合金中各 元素的含量及預(yù)時效工藝，使得材料具有較好的綜合性能。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 汽車車身用鋁合金，其成分的質(zhì)量百分含量為：Cu 0.04 - 0.11 wt% ; Cr彡0.10 wt% ；Ti ^ 0.12 wt% ；Fe 0.04 - 0.13 wt% ；Si 1.50 -1.8 wt% ；Mg 0.38 - 0.50 wt% ;Mn 0.080-0.12 wt%，余量為 Al。
[0007] 進(jìn)一步，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si L 90 wt%，Mg 0· 40 wt%，Μη 0· 1 wt%， Fe0.0 · 12 wt%，Cu 0· 10 wt%，Ti 0· 08wt%，Cr 0· 07 wt%，余量為 Al。
[0008] 進(jìn)一步，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1. 70 wt%，Mg 0· 60 wt%，Mn 0· 2 wt%， Fe 0· lOwt %，Cu 0· 09wt %，Ti 0· 08 wt %，Cr 0· 05 wt %，余量為 A1。
[0009] 進(jìn)一步，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si L 8 wt%，Mg (λ 50 wt%，Μη (λ 05 wt%， FeO. 11 wt %，Cu 0· 05 wt %，Ti 0· 10 wt %，Cr 0· 05 wt %，余量為 Α1。
[0010] 進(jìn)一步，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1. 80 wt%，Mg 0· 60 wt%，Μη 0· 10 wt%， FeO. 10 wt %，Cu 0· 08 wt %，Ti 0· 09wt %，Cr 0· 07 wt %，余量為 A1。
[0011] 汽車車身用鋁合金的熱處理方法，包括，鋁合金錠進(jìn)行均勻化退火熱處理后，再經(jīng) 過熱乳、中間退火、冷乳加工成板材；將鋁合金板材在500-600°C進(jìn)行固溶處理后快速淬火 至低于110°C，然后于20分鐘內(nèi)進(jìn)行預(yù)時效處理，預(yù)時效處理工藝為：于150-20(TC預(yù)時效 3-10s，或者于 50-90°C預(yù)時效 0· 3-10h。
[0012] 進(jìn)一步，150-200°C預(yù)時效4-10s后再于30h之內(nèi)進(jìn)行65 -75 °C時效處理 0.4-8h〇
[0013] 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在： 本發(fā)明通過控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量，使得材料具有較高的強(qiáng)度水平和成 形性能，調(diào)整微量元素 Mn、Fe的含量，進(jìn)一步使得材料的成形性能得到優(yōu)化；同時結(jié)合預(yù) 時效工藝的實(shí)施，使得材料兼顧較高的烤漆強(qiáng)度和成形性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 針對現(xiàn)有商業(yè)用汽車車身用6XXX系鋁合金強(qiáng)度較低的現(xiàn)狀，通過合理調(diào)整各合金元 素的含量，以達(dá)到提高烘烤硬化性，并保證材料成形性能的目的。
[0015] 本發(fā)明汽車車身用鋁合金，Si 1. 35 - 2. 1 wt% ;Mg 0· 30 - 0· 60 wt% ;Cu 0. 04 - 0. 11 wt% ；Mn 0. 04 - 0. 2 wt% ；Cr ^ 0. 10 wt% ；Ti ^ 0. 12 wt% ；Fe 0. 04 -0.13 wt% ;余量為 Al。其中，優(yōu)選：Si 1.50 - 1.8 wt% ;Mg 0.38 - 0.50 wt% ;Mn 0. 080-0. 12 wt%〇
[0016] 汽車車身用鋁合金的熱處理方法，鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火熱處理后，再經(jīng)過 熱乳、中間退火、冷乳加工成板材；將鋁合金板材在500-600°C進(jìn)行固溶處理后快速淬火至 低于110°C，然后于20分鐘內(nèi)進(jìn)行預(yù)時效處理，預(yù)時效處理工藝為：于150-200 °C預(yù)時效 3-10s，或者于50-90°C預(yù)時效0. 3-10h，優(yōu)選為150-200°C預(yù)時效4-10s后再于30h之內(nèi)進(jìn) 行65 -75°C時效處理0. 4-8h。
[0017] 板材在T4P狀態(tài)下晶粒全部為等軸晶，晶粒尺寸不超過40 μπι，平均尺寸在 20-30 μπι。材料模擬烤漆（2%預(yù)拉伸后，再進(jìn)行175°CX30min時效處理）前的總延伸率 不低于28%，平面應(yīng)變下的變形極限（FLD0)大于0. 24 ;而烤漆后屈服強(qiáng)度不低于180MPa。 該材料不僅具有較高的烤漆性能，而且成形性能較佳，滿足汽車車身板的生產(chǎn)和使用需要。
[0018] Mg、Si元素是6XXX系鋁合金中的主要合金元素，其含量及比例不僅決定了材料 的強(qiáng)度水平(烤漆性能)，也決定了材料的成形性能。增加 Mg的含量能夠增加固溶強(qiáng)化以及 時效強(qiáng)化效果，從而提高材料的強(qiáng)度水平。但與此同時可能造成材料應(yīng)變敏感系數(shù)的下降 以及應(yīng)變集中，從而降低材料的成形性能；增加 Si的含量不僅有利于提高材料的強(qiáng)度水 平，同時由于高Si所帶來的晶粒細(xì)化、微觀組織的細(xì)化，使得變形過程中，應(yīng)變更加均勻， 成形性能更好。但Si的含量不宜過高，過高則造成材料中存在大量的難溶的過剩Si顆 粒，使得材料的成形性能下降。Cu是6 XXX系合金中僅次于Mg、Si元素的主要添加元素。 Cu在合金中主要起降低自然時效的不利影響，提高材料烘烤硬化性能的目的。同時Cu元 素也被認(rèn)為能夠提高材料的塑性及成形性能。但添加較多的Cu元素，會降低材料的耐蝕性 能，也可能造成材料沖壓前強(qiáng)度過高，不利于沖壓，同時也將提高材料的成本。本發(fā)明將主 合金元素 Mg、Si、Cu以及Fe、Μη等微量元素含量合理調(diào)整，并對合金施以預(yù)時效處理，使 得材料性能穩(wěn)定，并兼顧較高的成形性能和烤漆硬化能力。
[0019] 本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)將由以下例子體現(xiàn)。
[0020] 實(shí)施例1 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si L90 wt%，Mg 0.40 wt%，Mn 0.1 wt%，F(xiàn)e0.0.12 wt%，Cu 0.10 wt%，Ti 0.08wt%，Cr 0.07 wt%，余量為Al。錯合金鑄錠經(jīng)均勾化處 理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：100°C XIOmin。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0021] 實(shí)施例2 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si 1.70 wt%，Mg 0.60 wt%，Μη 0.2 wt%，F(xiàn)e 0.10wt%，Cu 0.09wt%，Ti (λ 08 wt%，Cr 0.05 wt%，余量為 Al。鋁合金鑄錠經(jīng)均勻化 處理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：200°C X5s。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0022] 實(shí)施例3 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si L 8 wt%，Mg 0· 50 wt%，Μη 0· 05 wt%，F(xiàn)eO. 11 wt%，Cu 0.05 wt%，Ti 0.10 wt%，Cr 0.05 wt%，余量為Al。錯合金鑄錠經(jīng)均勾化處 理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：150°C XIOmin。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0023] 實(shí)施例4 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si 1. 80 wt%，Mg 0· 60 wt%，Μη 0· 10 wt%，F(xiàn)eO. 10 wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.09wt%，Cr 0.07 wt%，余量為Al。鋁合金鑄錠經(jīng)均勻化處理后， 熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：175°C X5min。 自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0024] 實(shí)施例5 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si 1.4 wt%，Mg 0.53 wt%，Μη 0.12 wt%， Fe0.06wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.10 wt%，Cr 0.07 wt%，余量為 Al。鋁合金鑄錠經(jīng)均 勻化處理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理： 180°C X2s后，再于24h內(nèi)進(jìn)行80°C X8h時效處理。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2% 拉伸+175°C X30min)。
[0025] 比較例1 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si L80 wt%，Mg 1.0 wt%，Mn 0.05 wt%，F(xiàn)e0.10 wt%，Cu 0.05 wt%，Ti 0.15 wt%，Cr 0.10 wt%，余量為Al。錯合金鑄錠經(jīng)均勾化處 理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：175°C X5min。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0026] 比較例2 錯合金成分以質(zhì)量百分比計為：Si 0.8 wt%，Mg 1.0 wt%，Mn 0.01 wt%，F(xiàn)e0.15 wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.15 wt%，Cr 0.10 wt%，余量為Al。錯合金鑄錠經(jīng)均勾化處 理后，熱乳并冷乳至1mm的薄板；薄板經(jīng)過固溶處理后水淬，再進(jìn)行預(yù)時效處理：175°C X5min。自然時效兩周后模擬烤漆處理（2%拉伸+175°C X30min)。實(shí)施例1-5所示的薄 板模擬烤漆前后性能指標(biāo)及比較例1-2的性能對比，詳細(xì)見表1。
[0027]
表1 綜上所述，本發(fā)明通過控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量，使得材料具有較高的強(qiáng)度 水平和成形性能，調(diào)整微量元素 Mn、Fe的含量，進(jìn)一步使得材料的成形性能得到優(yōu)化；同 時結(jié)合預(yù)時效工藝的實(shí)施，使得材料兼顧較高的烤漆強(qiáng)度和成形性能。多種技術(shù)措施確保 材料具有較好的綜合性能，是制造汽車車身的理想材料，市場應(yīng)用前景廣闊。
[0028] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無 需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù) 人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的 技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 汽車車身用鋁合金，其特征在于，其成分的質(zhì)量百分含量為：Cu 0.04 - 0. 11 wt % ；Cr < 0. 10 wt% ；Ti < 0. 12 wt% ；Fe 0. 04 - 0. 13 wt% ；Si 1. 50 - 1. 8 wt% ；Mg 0. 38 - 0.50 wt% ;Mn 0.080-0.12 wt%，余量為 Al。2. 如權(quán)利要求1所述的汽車車身用鋁合金，其特征在于，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1. 90 wt % ? Mg 0. 40 wt % ? Μη 0. 1 wt % ? Fe0.0 . 12 wt % ? Cu 0. 10 wt % ? Ti 0. 08wt % ? Cr 0. 07 wt%，余量為 Al。3. 如權(quán)利要求1所述的汽車車身用鋁合金，其特征在于，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1. 70 wt % ? Mg 0. 60 wt % ? Μη 0. 2 wt % ? Fe 0. lOwt % ? Cu 0. 09wt % ? Ti 0. 08 wt % ? Cr 0. 05 wt%，余量為 Al。4. 如權(quán)利要求1所述的汽車車身用鋁合金，其特征在于，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1.8 wt % ? Mg 0. 50 wt % ? Μη 0. 05 wt % ? FeO. 11 wt % ? Cu 0. 05 wt % ? Ti 0. 10 wt % ? Cr 0. 05 wt%，余量為 Al。5. 如權(quán)利要求1所述的汽車車身用鋁合金，其特征在于，其成分的質(zhì)量百分含量為：Si 1. 80 wt % ? Mg 0. 60 wt % ? Μη 0. 10 wt % ? FeO. 10 wt % ? Cu 0. 08 wt % ? Ti 0. 09wt % ? Cr 0. 07 wt%，余量為 Al。
【文檔編號】C22C21/02GK105986149SQ201510048051
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】羅燦
【申請人】重慶金亞模具制造有限公司