[發明專利]一種車身用鋁合金板材

有效

• 申請號: 201210250426.3
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102732760A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳江華;劉春輝;馮佳妮;伍翠蘭
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22F1/047
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明屬于鋁合金板材領域，涉及一種具有良好沖壓成形性和烘烤硬化性能的新型汽車車身用鋁合金板材。

技術背景

由于輕量化在交通運輸工具節能和減排方面的關鍵作用，近年來輕質材料在汽車領域得到了廣泛的應用。與傳統鋼材相比，鋁合金密度低、抗蝕性優良且易于回收，因此鋁合金在汽車上的應用逐年增加。目前，用于沖壓成型的汽車車身鋁合金板材主要是三個牌號的鋁合金：AA6016，AA6022和AA6111。這些合金主要是在鋁中加入鎂元素和硅元素形成的。AA6111合金中還加入了銅元素以增大合金的強度。另一個重要的特點是這些合金的鎂元素和硅元素的含量比都小于1，甚至小于0.5。例如國內公開號為CN?102031431A的發明專利“汽車覆蓋件用6000系高性能鋁合金板及其制造方法”，授權專利號為ZL200910043311.5的發明專利“提高6×××系鋁合金薄板加工成形性與烘烤硬化性能的熱處理方法”，授權專利號為ZL?200610046027.X的發明專利“改善6111鋁合金汽車板成形性及烘烤硬化性的預熱處理工藝”以及2000年公布的專利號WO?00/70115和2005年公布的專利號WO?2005/071127等與汽車車身板熱處理相關的發明專利中，具體實施的鋁合金中硅元素含量均遠大于鎂元素含量。以上的合金成分設計與鋁合金車身的制造過程有關。一般鋁合金在工廠經鑄造、均勻化、熱軋、退火和冷軋后制備成薄板材，然后經預熱處理（T4P）后打卷運送至汽車廠。這些板材在汽車廠經沖壓成型并噴漆后轉移到烘箱內進行烤漆處理。以上生產過程要求鋁合金薄板材易于沖壓而在烤漆過程中強度得到大幅提升以獲得良好的抗凹陷性能。一般情況下烤漆溫度在160-190度之間且時間在30分鐘以內。因此這就要求選用的鋁合金在烤漆過程中能夠快速強化，而硅含量過剩的6×××系鋁合金正好具有這一特點。作為一種典型的析出強化鋁合金，硅含量過剩（鎂硅含量比小于1）的6×××系鋁合金具有更快的析出動力學，能夠在短時間內大量形成單斜結構的GP區和β前驅相。固溶和淬火處理后再對該類合金進行穩定化處理，室溫放置兩周以上合金的強度略微增加且在烤漆過程仍能快速強化。經不同的熱處理工藝制造的鋁合金板，性能的優劣差別很大。

現在汽車行業的發展對車身用鋁合金板材提出了更高的要求，尤其是同新一代鋼材相比鋁合金板材具有較多劣勢。首先客戶對碰撞安全性的重視要求汽車車身具有更高的強度，而目前使用的鋁材在經烤漆處理后強度大多低于250Mpa或更低。其次目前使用的高硅含量6×××系鋁合金雖然具有較快的析出動力學，但硅含量高也易造成這些合金在使用過程中的熱暴露下（特別是散熱器、水箱和排氣管處）內部的強化相易于粗化而強度降低。另外高硅含量的合金在熱暴露下晶界處還易于析出尺寸較大的硅顆粒，引起耐蝕性能和斷裂韌性的下降，這些因素會造成服役安全和壽命系數降低。綜合以上分析，開發出一種具有同樣快速的烤漆強化性能但烤漆后強度更高，抗凹陷性能更好，且在熱暴露下更穩定的新型鋁合金非常重要。這樣我們不僅可以獲得一種新的鋁合金車身用板材供汽車廠選取，還將增強輕量化鋁合金板材與傳統鋼材的競爭力，促進鋁合金在汽車車身上的廣泛應用。而且用此新材料制造的汽車在環境溫度較高的地區（如中東）更顯優勢。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種車身用鋁合金板材，使用該類鋁合金制備的板材在烤漆后具有更高的強度且熱暴露下性能穩定，同時在烤漆前仍然具有較好的加工成形性能。

為實現上述發明的目的，本發明采用以下技術方案：

一種車身用鋁合金板材，所述鋁合金的成分及其質量百分比含量為：Si0.5~0.8wt.%，Mg0.6~1.2wt.%，Cu0.6~1.1wt.%，Mn0.15~0.3wt.%，其余為Al和微量雜質，所述微量雜質的組成為：Fe<0.3wt.%，Zn<0.2wt.%，Ti<0.1wt.%，Cr<0.2wt.%；且Mg和Si的質量比在1~2之間；

將上述鋁合金固溶淬火處理后在20分鐘內進行熱處理，熱處理溫度為100℃~150℃，熱處理時間10分鐘~2小時。

所述鋁合金中Mg、Si和Cu的質量總百分含量優選低于2.5wt.%。

所述鋁合金中Si和Cu相對于Mg的質量比[(Si+0.5×Cu)/Mg]優選大于0.8。

所述熱處理溫度優選為120℃~150℃，熱處理時間優選為5分鐘~30分鐘。

下面對本發明做進一步解釋和說明：