[發明專利]提高6000系鋁合金自然時效穩定性的熱處理方法及鋁合金板材

有效

• 申請號: 201710445217.7
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107254646B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 程仁策;李輝;呂正風;辛濤;張濤;史春麗;房洪杰;劉文靜;朱鵬程
• 申請（專利權）人: 山東南山鋁業股份有限公司;煙臺南山學院
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C22C1/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明公開了一種提高6000系鋁合金自然時效穩定性的熱處理方法及鋁合金板材，涉及鋁合金熱處理技術領域。該熱處理方法包括以下步驟：對6000系鋁合金板材固溶處理并淬火至40～60℃，保溫5～20min后快速升溫至100～120℃，保溫2～5min后冷卻至室溫。本發明緩解了傳統的固溶預時效處理方法自然時效穩定性差、烘烤硬化性能保持時間短的問題。通過采用本發明的熱處理方法能夠更好地對室溫停滯過程的穩定性進行調控，從而抑制自然時效的不良影響，不僅能使鋁合金長期保持良好的成形性，還能顯著提高其烤漆硬化性，得到的鋁合金板材經烤漆后產品強度和硬度明顯升高，屈服強度>200MPa、硬度>95HB。

技術領域

本發明涉及鋁合金熱處理技術領域，具體而言，涉及一種提高6000系鋁合金自然時效穩定性的熱處理方法及鋁合金板材。

背景技術

基于全球節能環保需求，汽車工業相關部門推進輕量化的步伐逐步加劇，汽車輕量化主要可以從原材料的選擇和結構設計等方面進行推進。6000系鋁合金由于具有密度低、成型性和耐腐蝕性較高等優點，成為傳統鋼鐵材料最佳的替代材料，可以用作汽車車身板。

6000系鋁合金屬Al-Mg-Si系列，常用的包括6016、6111和6022鋁合金。6000系鋁合金的高強度需要人工時效才能獲得。原材料廠一般以固溶軟化狀態交貨，用以保證汽車廠沖壓車間的成型能力及烤漆過程的硬化能力。但固溶態的6000系鋁合金在存放和運輸過程中，會發生自然時效硬化行為，即在室溫放置較長時間才進行沖壓成形及烤漆(相當于人工時效)，這就在微觀上消耗了6000系鋁合金部分空位和過飽和固溶原子，提高了其沖壓成型難度，降低了其烤漆后的硬化能力，弱化了其抗凹陷性能，即有明顯的室溫停滯效應。此外T4狀態的6000系鋁合金沖壓成車身構件后，經過170～205℃烤漆處理，由于烤漆時間較短(一般小于30min)，不僅不能發揮合金的時效硬化潛力，而且還可能發生回歸現象，造成鋁合金車身經烤漆加熱后不能獲得時效強化。

針對自然時效行為所帶來的不利影響，研究學者及工程技術人員一直在尋求行之有效的解決方法，包括固溶后預時效處理、預應變處理等。這些處理雖然對室溫停滯效應有一定的弱化，但同時降低了烤漆過程的硬化速率和硬化程度，并且工藝控制的波動會對板材性能產生一定的影響。

目前，對6000系鋁合金汽車板的預時效處理制度包括：

(1)6000系鋁合金經固溶水淬至室溫后，馬上進行恒溫預時效，通常采用高溫短時或低溫長時，如預時效處理制度170～210℃/10～60s，120℃/10min或60～130℃/0.2～12h；

(2)6000系鋁合金經固溶后水淬至60～120℃，然后緩慢冷卻。

上述預時效處理制度雖然能一定程度提高合金的烤漆硬化性能，然而工藝上還具有一些缺點，采用高溫短時預時效處理的方法，效率雖高，但時間太短實際生產中不容易控制；采用低溫長時預時效處理效率低，不利于實際生產；而采用固溶水淬至所需的預時效溫度，進而再保溫或者降溫，控制淬火后的溫度在實際生產中不便于實施。除此，上述方法還存在自然時效穩定性較短，在沖壓成型前不能保持良好的成形性的問題，不能長時間保持烤漆硬化性能。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種提高6000系鋁合金自然時效穩定性的熱處理方法，該熱處理方法通過固溶后淬火溫度、時間及再升溫溫度、時間三級階段，能夠更好地對室溫停滯過程的穩定性進行調控，從而抑制自然時效的不良影響，提高烤漆過程硬化動力學，不僅能使鋁合金保持良好的成形性，還能提高其烤漆硬化性，實現烤漆過程更高的硬化能力。

本發明的目的之二在于提供一種所述的熱處理方法得到的鋁合金板材，通過此方法處理的鋁合金板材在沖壓前具有較低屈服強度和較高的塑性，有利于沖壓成型，而烤漆硬化后的屈服強度高、抗凹陷，能夠滿足汽車板抗沖擊的要求。