由AlZnMgCu合金产品制成的汽车结构部件及其制造方法
【专利说明】由AIZnMgCu合金产品制成的汽车结构部件及其制造方法
[0001 ]本申请是申请日为2010年6月1日、发明名称为"由A1 ZnMgCu合金产品制成的汽车 结构部件及其制造方法"的申请号为201080025691.0的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及机动车(motor vehicle)的白车身(bod}f-in-white，BIW)部件或成型 (formed)侣合金结构部件的制造方法，该BIW部件在经过烤漆过程(paint-bake巧cle)后 具有大于约500M化的屈服强度(yield strength)。
【背景技术】
[000引在下文中将会明了的是，除非另作说明，侣合金牌号和状态代号（temper designations)是指由美国侣业协会(Aluminum Association)在2009年出版的"Aluminum Standards and Data and the Registration Records"中的"Aluminum Association designations"。
[0004] 除非另作说明，对于合金组成或优选合金组成的任何描述，所指的百分数均为重 量百分数。
[0005] 在机动车的生产中，尤其是如5051、5182、5454、5754、6009、6016、6022和6111的 AA5XXX和AA6XXX-系列合金的侣合金已经被用于生产车身面板和结构部件或白车身 (巧1取'）部件。
[0006] 特别是对于成型BIW部件而言，需要使用可成型并在经过烤漆过程后强度增加的 侣合金。机械性能的通常目标是烤漆过程后的屈服强度或化0.2超过500MPa。
[0007] 此外，BIW部件通常需要的性能包括：
[000引用于成型操作的高可成型性，该成型操作通常通过冲压(stamping)、深拉制(deep 化awing)或社制成型（roll forming)来进行；
[0009] 烤漆后的高机械强度，W便使规格降低，从而将部件的重量最小化；
[0010] 在用于机动车制造的各种组装方法（如点焊、激光焊接、激光针焊、错紧 (clinching)或馴接(riveting))中的良好表现；W及
[0011] 对于大量生产来说可接受的成本。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提供在烤漆过程后屈服强度超过500MPa的成型BIW部件的制造方 法。
[0013] 本发明的另一目的是提供可用于运一方法的社制侣合金板产品。
[0014] 本发明达到或超过了运些和其他目的W及进一步的优点，本发明提供了机动车的 成型侣合金白车身（"BIW")部件的制造方法，该BIW部件在经过烤漆过程后具有大于500MPa 的屈服强度，其中该方法包括W下连续步骤：
[001引a.提供规格为约0.5-4mm、优选0.7-3.5mm的社制侣板产品，该产品经过了固溶热 处理（solution heat treatment,SHT)并在所述甜Τ之后进行了泽火；其中经过甜Τ和泽火 的侣板产品具有实质上经重结晶的微结构，并且W重量百分数计具有下述化学组成： Ζ?? 6.9%-8.0%； Mg 1.2%-2.4%： Cu 13%-2.4%; Μη < 0.3%；
[0016] 0.()5%-0.；25%的 Cr 或 Zr; Si <0.3%; Fe <0.35〇/〇; Ti <0.!%;
[0017]杂质和其他组分，每种<0.05%，总共<0.2% ; w及 [001引余量为侣；
[0019] b.使侣合金板成型，W得到成型BIW部件，尤其是通过深拉制、压制或压制成型来 成型；
[0020] C.将该成型BIW部件与一个或多个其他金属部件组装，W形成构成机动车组件的 组合件(assembly);
[0021 ] d.使所述的机动车组件经过烤漆过程，其中成型BIW部件中的侣合金板具有大于 500M化的屈服强度，并且在最佳实施例中具有约540MPa W上的屈服强度。
[0022] 为了具有良好的可成型性特性，经过社制甜T和泽火的侣板应具有实质上经重结 晶的微结构，运意味着在运种状态下有70% W上、优选约85% W上的晶粒被重结晶。相信经 重结晶的微结构会产生更具各向同性的微结构，运对于得到良好的可成型性是很重要的。 本领域技术人员熟知得到具有该微结构的此类板产品所需的方法。经泽火的侣板可被伸展 约5% W下，或如本领域已知进行平整（levelled)。已经发现，在随后的自然时效、根据本发 明任选或优选的任何热处理、成型操作和烤漆期间，该板产品中的运一经重结晶的微结构 得W保持。
[0023] 该社制的侣合金板Wwt%计具有下述化学组成： Z:n 6.9%-8.0%，优选约 6.9%-7.8%; Mg 1.2%-2.4%，优选约 1.4%-2.1%: Cu 1.30/0-2.40/0，优选约 1.4%-1.8〇/〇; Μη <0.3〇/〇，优选<0.25%;
[0024] 0.05%-().25%的 Cr 或 Zr; 點 <0.3〇/〇，优选约 0.1〇/〇-0.25。/〇; Fe < 0.35%，优选约 O.P/0-O.250/0; Ti <ai%;
[0025] 不可避免的杂质和其他组分，每种<0.05%，总共<0.2% ;
[00%] w及余量为侣。
[0027]与该板产品中的微结构一起，该板产品的化学组成连同所定义的较窄的优选范围 对得到在烤漆后机械性能高的可成型产品是必不可少的。
[00%]除较高的可容许Si和Fe水平外，运一侣合金在其宽泛的定义内涵盖了AA7081和 AA7085-系列侣合金。运些侣合金已知用于航空航天器(aerospace vehicles)的结构部件， 已经发现：当运些侣合金W板产品的形式用于机动车的结构部件时，可容忍较高的Si和Fe 含量而不会对运些应用的相关工程性质、尤其是烤漆后的强度造成不利影响。
[0029] 在优选的实施方式中，Zr作为强制性的合金元素 W0.04 %-0.25 %、更优选约 0.07 % -0.18 %存在。与添加化相比，优选添加 Zr。
[0030] 在对合金;t丕料(alloy stock)(例如锭块（ingots)和方;t丕(billets))进行铸造期 间，出于晶粒细化的目的可将Ti添加到该合金产品中。添加的Ti不应超过0.1 %。添加 Ti的 优选下限为约0.01%。为了晶粒尺寸的控制，Ti可作为单一的元素添加，或是与作为铸造助 剂的碳或棚一起添加。
[0031] 本领域公知的是，7000-系列合金产品可任选进一步包含至多约0.05%的化、至多 约0.05 %的Sr和/或至多约0.004%的Be。传统上，被的添加起到脱氧剂/锭块开裂抑制剂 (ingot cracking deterrent)的作用，并可被用于本发明的合金产品中。然而由于环境、健 康和安全的原因，本发明更优选的实施方式为实质上无 Be。出于和Be相同的目的，可将少量 的化和Sr单独添加或组合添加到合金产品中。优选添加约lO-lOOppm的化。
[0032] 在細T和泽火之后，可将板产品成型为机动车的成形（shaped)BIW部件。在成形W 前，可用润滑剂、油或干膜润滑剂(dry lubricant)涂覆该板，其中所述润滑剂、油或干膜润 滑剂适合于对将要生产的结构部件进行成型操作、组装和表面处理。也可对该板进行处理 W施加表面纯化层，从而增强粘结性能(a化esive bonding performance)。由于在环境溫 度下发生自发的自然时效效应，经过SHT和泽火的板处于不稳定的状态(在本领域也被称为 W-状态(W-condition))，优选泽火操作和成型操作之间的时间小于2周、更优选小于4天。在 刚刚完成泽火操作后，社制板产品通常具有约180-235MPa的屈服强度，并应在屈服强度达 到约400MPa之前成型为BIW部件。在运一屈服强度水平，仍可通过社制成型或弯曲对该合金 板产品进行成型。
[0033] 更优选地，将经过固溶热处理和泽火