[發明專利]一種降低自然時效負面效應的車身用鋁鎂硅合金和制備方法

在審

• 申請號: 202010079143.1
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111155002A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 唐建國;涂文斌;馬樂航;劉勝膽;葉凌英;陸金堃;張勇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明涉及一種降低自然時效負面效應的車身用鋁鎂硅合金和制備方法，包括如下重量百分數的組分，Mg：0.4～1.2％，Si：0.6～1.5％，Cu：0.1～0.25％，Sn：0.04～0.15％，Fe≤0.5％，Mn≤0.2％，Cr≤0.1％，Ti：0.05％～0.15％，余量為Al，并控制合金中Sn/(Mg+Si)為0.01～0.07，Sn/Cu為0.4～1.4，本發明能夠明顯抑制自然時效對后續烤漆硬化的負面效應，提高Al?Mg?Si合金經自然時效后烤漆硬化能力，適宜于用作汽車內外板和結構件，并且可以實現低成本工業化生產。

技術領域

本發明屬于一種鋁合金材料技術領域，具體是涉及到一種降低自然時效負面效應的車身用鋁鎂硅合金和制備方法。

背景技術

如何提高新能源汽車續航里程是新能源汽車發展所面臨的挑戰，而汽車輕量化是實現這一目標的關鍵手段。6000系(Al-Mg-Si)鋁合金屬于可熱處理強化鋁合金，由于其具有中等強度，良好成形性和耐腐蝕性等優點，是目前汽車輕量化的關鍵材料，已研發出來6016、6111及6061等系列鋁合金，常常用于車門、頂蓋及發動機蓋等車身覆蓋件。目前，國內汽車鋁合金應用正處在快速發展階段，但汽車上的鋁合金應用率比較低，因而如何促進6000系鋁合金的應用研究對我國發展汽車輕量化具有重要意義。

為使6000系鋁合金達到車身鋁合金使用性能要求，要求6000系鋁合金在沖壓前硬度低以保證有良好的成形性，同時在涂裝車間烘烤過程中要有足夠的烤漆硬化效果以保證板材的抗凹性。然而6000系鋁合金在材料廠商淬火后到整車廠進行沖壓前，不可避免在室溫保存一段時間，這使得板材在此期間發生明顯的自然時效而使沖壓前硬度上升，同時對后續烤漆硬化產生明顯的弱化效應，而使該系合金在車身鋁化應用受到極大限制。目前，工業上6000系車身用鋁合金應用主要通過微合金化(Cu、Zn、Ag等)和預時效工藝降低自然時效對合金力學性能的不利影響，微合金化可以部分提高烤漆硬化效果，但仍然無法達到工業上使用要求，預時效工藝雖然降低了自然時效的不利的影響，增加烤漆硬化效果，但預時效同時增加了生產成本及工藝的復雜性，且預時效后的板材經長時間自然時效后，仍然會對后續烤漆硬化產生不利影響。因此，抑制自然時效的不利影響，提高合金析出動力學是推進汽車車身6000系鋁合金應用關鍵問題。

微合金化添加具有高空位結合能Sn元素，能夠捕獲鋁基體中淬火空位，有效抑制合金自然時效現象，提高板材沖壓前的成形性，然而研究表明添加微量Sn對后續人工時效硬化不利，例如M.Werinos,T.Ebner,H.Antrekowitsch等人發表在《Acta Materialia》上的論文“Design strategy for controlled natural aging in Al-Mg-Si alloys”的論文，結果表明Al-Mg-Si合金添加0.05wt％Sn在經過3個月自然時效后進行人工時效烤漆硬度要低于未添加Sn的合金。

中國專利公開號為CN104975209A專利公開了一種高自然時效穩定性6000系鋁合金材料、鋁合金板及其制造方法，其化學元素質量百分比含量為：0.2％≤Mg≤0.8％；0.8％≤Si≤1.5％；0.07％≤Sn≤0.25％；0＜Cu≤0.05％；0.02％≤Mn≤0.2％；0＜Fe≤0.5％；0.05％≤Ti≤0.15％；Zn≤0.2％；Cr≤0.1％；余量為Al和其他不可避免雜質。該技術方案的關鍵通過制備過程中添加微量Sn，但同時需要淬火后施加預拉伸和預時效，能夠提高自然時效穩定性并獲得良好的烤漆硬化效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種降低自然時效負面效應的車身用鋁鎂硅合金和制備方法，通過添加微量Sn并優化合金中Sn/(Mg+Si)和Sn/Cu比例，能夠明顯抑制自然時效對后續烤漆硬化的負面效應，提高Al-Mg-Si合金經自然時效后烤漆硬化能力，適宜于用作汽車內外板和結構件，并且可以實現低成本工業化生產。