[发明专利]一种车身用铝合金板材

说明书

技术领域

本发明属于铝合金板材领域，涉及一种具有良好冲压成形性和烘烤硬化性能的新型汽车车身用铝合金板材。

技术背景

由于轻量化在交通运输工具节能和减排方面的关键作用，近年来轻质材料在汽车领域得到了广泛的应用。与传统钢材相比，铝合金密度低、抗蚀性优良且易于回收，因此铝合金在汽车上的应用逐年增加。目前，用于冲压成型的汽车车身铝合金板材主要是三个牌号的铝合金：AA6016，AA6022和AA6111。这些合金主要是在铝中加入镁元素和硅元素形成的。AA6111合金中还加入了铜元素以增大合金的强度。另一个重要的特点是这些合金的镁元素和硅元素的含量比都小于1，甚至小于0.5。例如国内公开号为CN 102031431A的发明专利“汽车覆盖件用6000系高性能铝合金板及其制造方法”，授权专利号为ZL200910043311.5的发明专利“提高6×××系铝合金薄板加工成形性与烘烤硬化性能的热处理方法”，授权专利号为ZL 200610046027.X的发明专利“改善6111铝合金汽车板成形性及烘烤硬化性的预热处理工艺”以及2000年公布的专利号WO 00/70115和2005年公布的专利号WO 2005/071127等与汽车车身板热处理相关的发明专利中，具体实施的铝合金中硅元素含量均远大于镁元素含量。以上的合金成分设计与铝合金车身的制造过程有关。一般铝合金在工厂经铸造、均匀化、热轧、退火和冷轧后制备成薄板材，然后经预热处理（T4P）后打卷运送至汽车厂。这些板材在汽车厂经冲压成型并喷漆后转移到烘箱内进行烤漆处理。以上生产过程要求铝合金薄板材易于冲压而在烤漆过程中强度得到大幅提升以获得良好的抗凹陷性能。一般情况下烤漆温度在160-190度之间且时间在30分钟以内。因此这就要求选用的铝合金在烤漆过程中能够快速强化，而硅含量过剩的6×××系铝合金正好具有这一特点。作为一种典型的析出强化铝合金，硅含量过剩（镁硅含量比小于1）的6×××系铝合金具有更快的析出动力学，能够在短时间内大量形成单斜结构的GP区和β前驱相。固溶和淬火处理后再对该类合金进行稳定化处理，室温放置两周以上合金的强度略微增加且在烤漆过程仍能快速强化。经不同的热处理工艺制造的铝合金板，性能的优劣差别很大。

现在汽车行业的发展对车身用铝合金板材提出了更高的要求，尤其是同新一代钢材相比铝合金板材具有较多劣势。首先客户对碰撞安全性的重视要求汽车车身具有更高的强度，而目前使用的铝材在经烤漆处理后强度大多低于250Mpa或更低。其次目前使用的高硅含量6×××系铝合金虽然具有较快的析出动力学，但硅含量高也易造成这些合金在使用过程中的热暴露下（特别是散热器、水箱和排气管处）内部的强化相易于粗化而强度降低。另外高硅含量的合金在热暴露下晶界处还易于析出尺寸较大的硅颗粒，引起耐蚀性能和断裂韧性的下降，这些因素会造成服役安全和寿命系数降低。综合以上分析，开发出一种具有同样快速的烤漆强化性能但烤漆后强度更高，抗凹陷性能更好，且在热暴露下更稳定的新型铝合金非常重要。这样我们不仅可以获得一种新的铝合金车身用板材供汽车厂选取，还将增强轻量化铝合金板材与传统钢材的竞争力，促进铝合金在汽车车身上的广泛应用。而且用此新材料制造的汽车在环境温度较高的地区（如中东）更显优势。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种车身用铝合金板材，使用该类铝合金制备的板材在烤漆后具有更高的强度且热暴露下性能稳定，同时在烤漆前仍然具有较好的加工成形性能。

为实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种车身用铝合金板材，所述铝合金的成分及其质量百分比含量为：Si0.5~0.8wt.%，Mg0.6~1.2wt.%，Cu0.6~1.1wt.%，Mn0.15~0.3wt.%，其余为Al和微量杂质，所述微量杂质的组成为：Fe<0.3wt.%，Zn<0.2wt.%，Ti<0.1wt.%，Cr<0.2wt.%；且Mg和Si的质量比在1~2之间；

将上述铝合金固溶淬火处理后在20分钟内进行热处理，热处理温度为100℃~150℃，热处理时间10分钟~2小时。

所述铝合金中Mg、Si和Cu的质量总百分含量优选低于2.5wt.%。

所述铝合金中Si和Cu相对于Mg的质量比[(Si+0.5×Cu)/Mg]优选大于0.8。

所述热处理温度优选为120℃~150℃，热处理时间优选为5分钟~30分钟。

下面对本发明做进一步解释和说明：