汽车车身用铝合金的热处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车车身用铝合金的热处理方法，包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500-600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-200℃预时效3-10s，或者于50-90℃预时效0.3-10h。铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在540-565℃进行固溶处理后快速淬火至低于100℃，然后于30分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于180-220℃预时效1-10s，或者于60-100℃预时效0.2-12h。铝合金经过预时效处理后室温放置过程中性能稳定，烤漆前具有较好成形性能。
【专利说明】
汽车车身用铝合金的热处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种6XXX系铝合金，尤其涉及一种用于汽车车身板的铝合金材料，属 于铝合金技术领域。
【背景技术】
[0002] 汽车轻量化是汽车的发展方向之一，而汽车的铝合金化则是轻量化的重要手段。 近年来，汽车车身铝合金板的开发一直是国内外研究的重点，其主要集中在2 XXX系、5xxx 系和6χχχ系三大系列。6χχχ系错合金相对于5χχχ系错合金，具有更高的烘烤硬化性能 及抗冲击性能；低Cu的6χχχ系错合金通常比高Cu的2χχχ系错合金，具有更好的耐蚀性 能。因此目前铝合金车身板的发展趋势是开发6 ΧΧΧ系车身板用铝合金。
[0003] 目前，ΑΑ6022、ΑΑ6111、ΑΑ6016合金作为汽车车身板材料已经在欧美生产的汽车 中得到应用。其中，ΑΑ6111合金烘烤硬化性较好，但其冲压前的屈服强度较高(通常超过 150MPa甚至更高)，造成该材料成形性能下降、翻边延性较差，难以全部满足汽车车身板的 成形性要求。同时该合金中的Cu含量较高，降低了材料的耐蚀性能。AA6016、AA6022合 金为低Cu合金，具有较好的成形性能，但其烘烤硬化性相对AA6111合金的低。目前已经 得到应用的汽车车身用6 XXX系合金主要为过剩Si型合金。过剩Si的添加一方面能提高 材料的成 形性能，同时也可以提高合金的烘烤硬化效应。
[0004] 因此，有必要开发一种新型的高过剩Si型汽车车身板用6XXX系铝合金及其热 处理工艺，使得合金板材在汽车材料生产厂制备完毕后，具有良好的成形性能并稳定至材 料冲压之前；且具有较强的烤漆硬化能力。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有汽车车身用铝合金性能的不足，提供一种具有较高烘烤 硬化性能且成形性能较好的汽车车身板用铝合金及其热处理工艺，通过合理优化合金中各 元素的含量及预时效工艺，使得材料具有较好的综合性能。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： 汽车车身用铝合金，其成分的质量百分含量为： Si 1. 35 - 2. 1 wt% ；Mg 0. 30 - 0. 60 wt% ；Cu 0. 04 - 0. 11 wt% ；Mn 0. 04 - 0. 2 wt% ;Cr < 0· 10 wt% ;Ti < 0· 12 wt% ;Fe 0.04 - 0· 13 wt% ;余量为 Al。
[0007] 进一步，成分中所述 Si 1. 50 - 1. 8 wt % ;Mg 0· 38 - 0· 50 wt % ;Mn 0. 080-0. 12 wt%〇
[0008] 汽车车身用铝合金的热处理方法，包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经 过热乳、中间退火、冷乳加工成板材；将铝合金板材在500-600°C进行固溶处理后快速淬火 至低于110°C，然后于20分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-20(TC预时效 3-10s，或者于 50-90°C预时效 0· 3-10h。
[0009] 进一步，150-200°C预时效4-10s后再于30h之内进行65 -75 °C时效处理 0.4-8h〇
[0010] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在： 本发明通过控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量，使得材料具有较高的强度水平和成 形性能，调整微量元素 Mn、Fe的含量，进一步使得材料的成形性能得到优化；同时结合预 时效工艺的实施，使得材料兼顾较高的烤漆强度和成形性能。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合实施例对本发明作进一步说明： 针对现有商业用汽车车身用6XXX系铝合金强度较低的现状，通过合理调整各合金元 素的含量，以达到提高烘烤硬化性，并保证材料成形性能的目的。
[0012] 本发明汽车车身用铝合金，Si 1. 35 - 2. 1 wt% ;Mg 0· 30 - 0· 60 wt% ;Cu 0. 04 - 0. 11 wt% ；Mn 0. 04 - 0. 2 wt% ；Cr ^ 0. 10 wt% ；Ti ^ 0. 12 wt% ；Fe 0. 04 -0.13 wt% ;余量为 Al。其中，优选：Si 1.50 - 1.8 wt% ;Mg 0.38 - 0.50 wt% ;Mn 0. 080-0. 12 wt%〇
[0013] 汽车车身用铝合金的热处理方法，铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后，再经过 热乳、中间退火、冷乳加工成板材；将铝合金板材在500-600°C进行固溶处理后快速淬火至 低于110°C，然后于20分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-200 °C预时效 3-10s，或者于50-90°C预时效0. 3-10h，优选为150-200°C预时效4-10s后再于30h之内进 行65 -75°C时效处理0. 4-8h。
[0014] 板材在T4P状态下晶粒全部为等轴晶，晶粒尺寸不超过40 μπι，平均尺寸在 20-30 μπι。材料模拟烤漆（2%预拉伸后，再进行175°CX30min时效处理）前的总延伸率 不低于28%，平面应变下的变形极限（FLD0)大于0. 24 ;而烤漆后屈服强度不低于180MPa。 该材料不仅具有较高的烤漆性能，而且成形性能较佳，满足汽车车身板的生产和使用需要。
[0015] Mg、Si元素是6XXX系铝合金中的主要合金元素，其含量及比例不仅决定了材料 的强度水平(烤漆性能)，也决定了材料的成形性能。增加 Mg的含量能够增加固溶强化以及 时效强化效果，从而提高材料的强度水平。但与此同时可能造成材料应变敏感系数的下降 以及应变集中，从而降低材料的成形性能；增加 Si的含量不仅有利于提高材料的强度水 平，同时由于高Si所带来的晶粒细化、微观组织的细化，使得变形过程中，应变更加均匀， 成形性能更好。但Si的含量不宜过高，过高则造成材料中存在大量的难溶的过剩Si颗 粒，使得材料的成形性能下降。Cu是6 XXX系合金中仅次于Mg、Si元素的主要添加元素。 Cu在合金中主要起降低自然时效的不利影响，提高材料烘烤硬化性能的目的。同时Cu元 素也被认为能够提高材料的塑性及成形性能。但添加较多的Cu元素，会降低材料的耐蚀性 能，也可能造成材料冲压前强度过高，不利于冲压，同时也将提高材料的成本。本发明将主 合金元素 Mg、Si、Cu以及Fe、Μη等微量元素含量合理调整，并对合金施以预时效处理，使 得材料性能稳定，并兼顾较高的成形性能和烤漆硬化能力。
[0016] 本发明的实际应用及其优点将由以下例子体现。
[0017] 实施例1 错合金成分以质量百分比计为：Si L90 wt%，Mg 0.40 wt%，Mn 0.1 wt%，Fe0.0.12 wt%，Cu 0.10 wt%，Ti 0.08wt%，Cr 0.07 wt%，余量为A1。错合金铸锭经均勾化处 理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：100°C XIOmin。自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0018] 实施例2 错合金成分以质量百分比计为：Si 1.70 wt%，Mg 0.60 wt%，Μη 0.2 wt%，Fe 0.10wt%，Cu 0.09wt%，Ti (λ 08 wt%，Cr 0.05 wt%，余量为 Al。铝合金铸锭经均匀化 处理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：200°C X5s。自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0019] 实施例3 错合金成分以质量百分比计为：Si L 8 wt%，Mg 0· 50 wt%，Μη 0· 05 wt%，FeO. 11 wt%，Cu 0.05 wt%，Ti 0.10 wt%，Cr 0.05 wt%，余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：150°C XIOmin。自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0020] 实施例4 错合金成分以质量百分比计为：Si 1. 80 wt%，Mg 0· 60 wt%，Μη 0· 10 wt%，FeO. 10 wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.09wt%，Cr 0.07 wt%，余量为Al。铝合金铸锭经均匀化处理后， 热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：175°C X5min。 自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0021] 实施例5 错合金成分以质量百分比计为：Si 1.4 wt%，Mg 0.53 wt%，Μη 0.12 wt%， Fe0.06wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.10 wt%，Cr 0.07 wt%，余量为 Al。铝合金铸锭经均 匀化处理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理： 180°C X2s后，再于24h内进行80°C X8h时效处理。自然时效两周后模拟烤漆处理（2% 拉伸+175°C X30min)。
[0022] 比较例1 错合金成分以质量百分比计为：Si L80 wt%，Mg 1.0 wt%，Mn 0.05 wt%，Fe0.10 wt%，Cu 0.05 wt%，Ti 0.15 wt%，Cr 0.10 wt%，余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：175°C X5min。自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。
[0023] 比较例2 错合金成分以质量百分比计为：Si 0.8 wt%，Mg 1.0 wt%，Mn 0.01 wt%，Fe0.15 wt%，Cu 0.08 wt%，Ti 0.15 wt%，Cr 0.10 wt%，余量为Al。错合金铸锭经均勾化处 理后，热乳并冷乳至1mm的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：175°C X5min。自然时效两周后模拟烤漆处理（2%拉伸+175°C X30min)。实施例1-5所示的薄 板模拟烤漆前后性能指标及比较例1-2的性能对比，详细见表1。
[0024] 表1
综上所述，本发明通过控制主要合金元素 Mg、Si、Cu的含量，使得材料具有较高的强度 水平和成形性能，调整微量元素 Mn、Fe的含量，进一步使得材料的成形性能得到优化；同 时结合预时效工艺的实施，使得材料兼顾较高的烤漆强度和成形性能。多种技术措施确保 材料具有较好的综合性能，是制造汽车车身的理想材料，市场应用前景广阔。
[0025] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 汽车车身用铝合金的热处理方法，其特征是：包括，铝合金锭进行均匀化退火热 处理后，再经过热乳、中间退火、冷乳加工成板材；将铝合金板材在500-600°C进行固溶处 理后快速淬火至低于ll〇°C，然后于20分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于 150-200°C预时效 3-10s，或者于 50-90°C预时效 0· 3-10h。2. 如权利要求1所述的汽车车身用铝合金的热处理方法，其特征是：150-200°C预时效 4-l〇s后再于30h之内进行65 -75°C时效处理0. 4-8h。
【文档编号】C22F1/043GK105986207SQ201510048151
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】罗灿
【申请人】重庆金亚模具制造有限公司