包覆汽车板产品的制作方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2009年8月11日、申请号为CN200980131346.2,发明名称为包覆 汽车板产品的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及主要意欲用于汽车应用的复合铝板。该板产品包含6XXX系列铝合金的 芯和至少一层另一种6XXX系列铝合金的包覆层。
【背景技术】
[0003 ]在汽车生产中铝板材料的使用已经确立多年。取决于汽车设计者对具体组件的特 别要求，使用不同合金的范围。在某些应用中，期望材料具有高强度。然而其它的应用需要 更高的可成型性，并且在此情况下，可认为强度是不重要的。还存在对材料在冲击下容易形 变的期望，例如万一与行人碰撞，这种材料可以具有更低的强度。
[0004] 对于汽车板使用者，可成型性意指两个要求。存在板由于其厚度的可成型性，该可 成型性通常涉及板的本体成形。第二是该板可以围绕极小半径(tight radius)弯曲的程 度。后者的要求对于一些汽车部件是重要的，其中板本身向后弯曲生成安装于底层支撑板 的机构。这种向后弯曲被称为卷边，并且能够以这种方式围绕极小半径弯曲而没有破裂的 板被称为具有良好的可卷边性。
[0005] -般地用于这种目的的铝合金是来自6XXX系列合金，即其主要合金元素是Mg和Si 的那些合金，或来自5XXX系列合金，其中主要合金元素是Mg。为了理解最常用于命名和识别 错及其合金的数字命名系统，请参见"International Alloy Designations and Chemical Composition Limits For Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloyss(锻制错和 煅制错合金的国际合金命名和化学组成限定)"，由Aluminum Association(错业协会）出 版，2001年1月修订。
[0006] 在许多应用中，期望材料容易成形，而且还在烤漆处理后，显现充分的机械强度。 6XXX系列合金由于其时效响应(ageing response)特别适于此。在过去15至20年已经进行 了大量的工作来理解在这些合金中的时效过程和存在以使得所谓的烤漆响应性(paint-bake response) (PBR) 最大化的各种工序，所述烤漆响应性是从供货 (as-supplied) (下文 中称为T4)状态至成形和烘烤硬化后的最终(下文中称为T8)状态的拉伸性能的差异。
[0007] 众所周知，较低的T4屈服强度和减少的铁含量会促进改进可成型性，特别是卷边 性能。较低的屈服强度与形变的容易性相关。即，较低的屈服强度意指板可以用较低的工作 载荷成形。伸长率与形变程度相关。低屈服强度可以通过减少合金中的溶质含量实现，但是 较低的溶质含量通常降低烤漆响应性。一种此类合金是以Anticorodal⑩_17〇(下文中 称为AC170)的名称销售的。从EP1685268中已知另一种合金，其中该合金以避免显著的时效 硬化这样的方式固溶热处理（solution heat treated)。这两种中，根据EP1685268的合金 具有更低的溶质含量并具有优异的可卷边性。另一方面，AC170(与高强度合金如AA6111相 比还具有相对低的溶质含量）与来自EP1685258的合金相比具有稍差的可卷边性但是具有 时效硬化。另一方面，由于合金时效硬化，AC170的可卷边性随着时间而劣化，特别是当卷边 之前预应变(prestrained)时。
[0008] 如上所述，通常在机械强度和可卷边性之间存在折中。尽管可卷边性是本发明的 关注点，但是如果材料能够在烤漆期间时效硬化至一定程度，其对于汽车设计者是有用的。 这允许设计者通过厚度降低来优化减轻重量。还期望在交付给汽车制造商的板中机械性能 随时间保持相对稳定。这是因为，板交付后，在该板用于车体部件的生产之前可能有一些延 迟。例如，如果在此期间（可能是几个月）可卷边性改变，板的使用者可能会发现其较不利于 他们的制造方法。可选择的，板可以在较早时期成形为底板(pane 1)或罩(hood)，而仅在日 后与其它的组件连接。其中连接的方法包括卷边，期望卷边性能几乎不随间隔的时间而变 化。
[0009] 1987年9月12日公开的日本专利申请JP62-207642提出用5XXX系列合金包覆层包 覆6XXX系列合金芯，尽管包覆层所要求的组成范围包括或重叠一些6XXX系列合金。该公布 教导了在包覆层中Si含量超过0.5重量％是不期望的，因为其会降低可成型性。在该产品中 6XXX系列和5XXX系列合金的混合使其几乎不利于再循环。该公布没有提及包覆板产品的卷 边性能。
[0010] 6XXX系列合金与1XXX和3XXX系列合金的结合公开于US2006-0185816中。特别是生 产了常规组成的合金AA6111芯与常规AA3003或AA3104包覆层的结合。该复合结构提供了与 整体式(monolithic )AA6111相比可成型性上的改进。没有公开卷边性能。
[0011] W007/128391公开了一种复合产品，其包含芯中的6XXX系列合金与包覆层中的 6XXX系列合金的结合。尽管要求保护宽范围，说明书仅包含2个实施例，其中芯合金是 AA6016或AA6111，并且包覆层是AA6005A。复合产品的卷边性能比单独的整体式芯合金的卷 边性能要好，尽管没有报道卷边性能如何随时间变化。
[0012] JP2000-129382也公开了将含Cu的6XXX系列合金用不含Cu的6XXX系列合金的另一 层包覆。通过伸长率测量了可成型性一本体可成型性而不是可卷边性的程度的度量标准。
[0013] 这些现有技术公开内容中没有暗示芯和包覆层中的合金的结合在预应变之后还 提供极良好的卷边特性，可卷边性在时效之后保持优良，同时还显示出在烤漆期间显著的 时效硬化的能力。
【发明内容】
[0014] 因此，本发明的一个目的是提供一种具有优异的卷边性能的铝合金包覆产品，其 中所述卷边性能在自然时效和预应变的相当长时间之后保持优异，并且其能够时效硬化。
[0015] 该目的是通过包含以下项（1)的特征的包覆汽车板产品实现的。本发明的优选实 施方案分别在以下项(2)-(16)中陈述。
[0016] (1)-种汽车包覆板产品，其包含芯层和至少一层包覆层，其中所述芯包含以下以 重量％计的组成的合金：
[0017]
[0018] 其它元素(或杂质)各自〈0.05,并且总计〈0.15
[0019] 余量的铝
[0020] 和所述至少一层包覆层包含以下以重量％计的组成的合金：
[0021]
[0022]
[0023]其它元素(杂质)各自〈0.05,并且总计〈0.15 [0024] 余量的铝。
[0025] (2)根据项（1)所述的包覆板产品，其特征在于所述产品包含两层包覆层，在所述 芯层的每一侧面上具有一层包覆层。
[0026] (3)根据项（2)所述的包覆板产品，其特征在于所述两层包覆层是相同组成的包覆 层。
[0027] (4)根据项（1)所述的包覆板产品，其特征在于在所述至少一层包覆层中Mg含量为 0·4_0·6 〇
[0028] (5)根据项（1)所述的包覆板产品，其特征在于在所述至少一层包覆层中Mg含量为 约0.5〇
[0029] (6)根据项（1)所述的包覆板产品，其特征在于在所述至少一层包覆层中Si含量为 0·4 _0·6 〇
[0030] (7)根据项（1)所述的包覆板产品，其特征在于在所述至少一层包覆层中Si含量为 约0.5 〇
[0031] (8)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于在所述芯层中Mg含量为 0·5 _0·7 〇
[0032] (9)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于在所述芯层中Mg含量为 约0.6 〇
[0033] (10)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于在所述芯层中Si含量为 0·5 _0·7 〇
[0034] (11)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于在所述芯层中Si含量为 约0.6 〇
[0035] (12)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于根据ASTM 290C测量的 在6个月自然时效后的弯曲因子为低于0.3。
[0036] (13)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于根据ASTM 290C测量的 在12个月自然时效后的弯曲因子为低于0.3。
[0037] (14)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于根据ASTM 290C测量的 在6个月自然时效后的弯曲因子为低于0.25。
[0038] (15)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于根据ASTM 290C测量的 在12个月自然时效后的弯曲因子为低于0.25。
[0039] (16)根据前述项中任一项所述的包覆板产品，其特征在于烤漆响应性大于75MPa。
[0040] 这里广泛使用的术语"板"意图包括有时称为"板材(plate)"或"箱"的厚度以及介 于板材和箱之间的板厚度(sheet gauges)。
[0041] 以与在权利要求中实现的方式限定合金组成的理由给出如下。所有的值以重量％ 计。
[0042] Mg:在芯层中Mg含量设定为0.45-0.8。优选，Mg含量为0.5-0.7，更优选约0.6。在至 少一层包覆层中Mg含量设定为0.3-0.7。优选，在该包覆层中Mg含量为0.4-0.6，更优选约 0.5〇
[0043] Si :在芯和包覆层两者中Si含量设定为0.45-0.7。优选，在芯层中Si含量为0.5-〇. 7，最优选约0.6。在至少一层包覆层中Si含量是在0.3-0.7之间。优选，在至少一层包覆层 中Si含量为0.4-0.6,最优选约0.5。
[0044] Mg和Si主要结合为Mg2Si，时效硬化后赋予强度改进。使较少的Mg或Si以及达到的 时效硬化最小化，对于芯合金组成，这确定了每一元素的下限为0.45。然而，Mg和Si的上限 含量收到限定，这是因为过量的Si通常对于可成型性是不利的，特别是相对于板的最小无 裂纹弯曲半径。因此，Mg和Si含量是以为了得到期望的强化作用并防止在材料中大量的过 量Si的方式平衡。
[0045] Fe:在芯和至少一层包覆层两者中铁含量设定为小于0.35。众所周知铁含量对最 小无裂纹弯曲半径有显著影响。Fe通常不溶于铝，但是作为第二相成分存在，如AlFe(Mn)Si 相，常常位于晶粒边界处。在弯曲时，裂纹起始于成分界面处并且扩散。因此，认为低Fe含量 和优选含铁相的精细分布改进板产品的弯曲特性。
[0046] Cu:在芯层中Cu含量设定为0.05-0.25。添加在该范围之内的Cu提供了除仅从 Mg2Si沉积得到的之外的额外的加强。不希望在至少一层包覆层中Cu太多，因为其降低卷边 性能并使腐蚀性能、特别是丝状腐蚀恶化。在至少一层包覆层中Cu含量至多0.20,但是优选 不添加 Cu至包覆层，以致因此该量为相当的杂质量。
[0047] Μη:在芯层中Μη含量设定为0.05-0.3。在至少一层包覆层中Μη含量设定为小于 0.15。优选，在至少一层包覆层中Μη含量小于0.10。在芯合金中锰有助于烘烤硬化强度，并 且有助于控制晶粒大小和热处理的板的韧性。然而，在至少一层包覆层中过多的量，增加了 以非期望的方式与Μη结合的含Fe颗粒的尺寸，因此不利地影响根据本发明的板产品的可弯 曲性。
[0048] 其它的元素例如但不限于211、附、11、8、(>和￥可以以痕量元素或