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综合性能优异的6系铝合金汽车外板及其制备方法


技术摘要:
本发明属于汽车车身用铝合金板材技术领域,涉及一种综合性能优异的6系铝合金汽车外板及其制备方法,由以下元素组分按照重量百分比配制而成:Si:0.6~1.5%、Fe:0.1~0.5%、Cu:0.3~0.6%、Mn:0.05~0.20%、Mg:0.25~0.45%、Cr≤0.1%、Zn≤0.1%、单个杂质≤0.  全部
背景技术:
在目前节能减排的大主题下,汽车轻量化是降低污染、减少消耗的最直接有效方 法。铝合金及其加工材料,由于密度小、比强度和比刚度高,弹性好,抗冲击性能良好,耐腐 蚀及良好的加工性能等一系列优良特性,已成为汽车制造商减轻车重的主要应用材料。 常用于车身板的铝合金主要为2系、5系和6系铝合金。其中2系铝合金由于耐蚀性 较差,且烤漆强化较难限制了其应用。5系铝合金由于吕德斯带和烤漆软化现象,只能应用 于汽车内板等表面质量要求不高的部位。而6系铝合金由于成型性好,烤漆强度高,耐腐蚀, 无吕德斯带等优点,在汽车工业应用越来越广泛。 目前对6系汽车板的研究及专利,通常仅针对某一两项指标进行优化与分析,如专 利公开号为CN103757507B的发明专利《一种汽车车身外板用高烤漆硬化铝合金材料及其制 备方法》仅针对烤漆性能进行了优化;专利公开号为CN101885000B的发明专利《提高6111铝 合金汽车板冲压成形性的加工处理方法》是针对成形性能进行的改进设计;专利公开号为 CN1141958A的发明专利《成型性和加热硬化性优良的铝合金板材的制造方法》则是对成型 性和加热硬化性两方面进行了改进。而对于6系铝合金汽车外板,罗平线问题也会严重影响 产品的表面质量,因此也是实际生产中亟待解决的问题,但对此方面的研究非常少。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明为了解决现有工艺制备的6系铝合金板材表面质量、成型性能以 及烤漆强度性能不能兼顾,影响汽车车身外板大规模推广应用的问题,提供一种综合性能 优异的6系铝合金汽车外板及其制备方法。 为达到上述目的,本发明提供一种综合性能优异的6系铝合金汽车外板,由以下元 素组分按照重量百分比配制而成:Si:0.6~1.5%、Fe:0.1~0.5%、Cu:0.3~0.6%、Mn: 0.05~0.20%、Mg:0.25~0.45%、Cr≤0.1%、Zn≤0.1%、单个杂质≤0.03%,杂质合计≤ 0.10%,余量为Al。 进一步,由以下元素组分按照重量百分比配制而成:Si:0.8~1 .3%、Fe:0.1~ 0.5%、Cu:0.4~0.5%、Mn:0.05~0.20%、Mg:0.3~0.4%、Cr:0.1%、Zn:0.1%、单个杂质 ≤0.03%,杂质合计≤0.10%,余量为Al。 一种6系铝合金汽车外板的制备方法,包括如下步骤: A、将制备汽车车身外板的铝合金原料按照重量百分比进行配料,将配制好的铝合 金原料置于熔炼炉中熔炼为液态铝合金,将熔炼后的铝合金熔体倒入精炼炉中精炼,精炼 后的铝合金熔体经除气除杂、在线细化后熔铸为铝合金铸锭; 3 CN 111575548 A 说 明 书 2/5 页 B、将熔铸后的铝合金铸锭进行三级均匀化处理,均匀化工艺为:500℃/2h 560℃/ 6h 500℃/2h; C、将均匀化后铝合金铸锭在500℃进行热粗轧,粗轧道次为17个,最大压下量 35mm,中间坯厚度35~45mm,然后进行四连轧精轧,四个道次压下量分别为33%~40%~ 37%~34%,获得8mm厚度热轧卷,打卷温度275~300℃; D、将热轧卷放入箱式炉进行退火,退火温度330~380℃,退火时间4h; E、冷轧:将热轧后的铝合金卷材冷轧至1.0mm,依次经过8.0mm、5 .3mm、3 .7mm、 2.6mm、1.8mm、1.0mm,其中在冷轧至2.6mm时的铝合金卷材在450℃退火20s; F、将冷轧后的铝合金卷材进行固溶处理,以5℃/s的升温速率快速升温至530℃保 温10s后进行水淬,以25~35℃/s的降温速率降至150℃,然后风冷至室温; G、将固溶淬火后铝合金卷材经过酸洗钝化后进行预时效,即加热至85~105℃后 打卷,然后转移至箱式炉,由风机控制冷却速率,以3.5℃/h的速率降温至30℃出炉。 进一步,步骤A中铝合金原料采用工业纯铝、工业纯Mg、工业纯Zn、中间合金Al-Si、 中间合金Al-Cu、中间合金Al-Fe、中间合金Al-Mn。 进一步,步骤A中铝合金原料熔炼温度为700~760℃,熔化过程中开启电磁搅拌并 扒渣,精炼温度为710~750℃,使用Cl-Ar混合气体进行精炼并扒渣,期间进行取样检测,成 分符合则通过深床过滤设备后进行铸造,获得6系铝合金铸锭。 进一步,步骤F固溶淬火所使用的加热炉为气垫式加热炉。 本发明的有益效果在于: 1、6系汽车板极易产生罗平线问题,在后期涂装时暴露,影响产品质量。出现罗平 线的原因就是材料中出现了强烈的织构,从而表现出各向异性,在成形时产生沿轧制方向 的条纹,并在涂装时显现。本专利通过合金元素的控制,通过Cu元素的加入,以及Cu、Mg、Si 原子质量比的控制,在时效序列中除了Mg2Si相外,还生成了Q’相,即AlxCu2Mg9Si12-x亚稳相, 其会与再结晶织构产生强烈影响,从而改善织构分布。同时通过控制热轧压下量与终轧温 度,获得的主要是Brass、S和Copper织构,以及少量的再结晶织构R。随后的两次退火工艺和 合适的冷轧道次相结合,使得Cube和R-Cube织构组分逐步增加。在最终经过连续退火后,各 个典型织构组分的分布都较为弥散,没有明显的织构聚集现象,从而获得最优的织构组合。 2、本发明从成分和工艺两方面考虑,通过调控合金各元素组分和织构组织,获得 综合性能优良的6系铝合金材料,不论从成型性能还是烤漆强化性能,抑或是表面质量均优 于现在常用的6016汽车板材料,非常适合用于制作形状复杂的汽车板外板,可加快汽车轻 量化进程,并对其他领域高综合性能铝合金的生产与开发具有一定的指导作用。 通过本发明6系铝合金汽车外板制备方法生产的6系铝合金板材,具有高表面质 量、高成型性、良好的烤漆硬化性等综合指标,适宜用做汽车外板材料。 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并 且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和 获得。 4 CN 111575548 A 说 明 书 3/5 页 附图说明 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优 选的详细描述,其中: 图1为本发明6系铝合金汽车外板的工艺流程图; 图2(a)为实施例所制备铝合金汽车外板的表面形貌图; 图2(b)为对比例所制备铝合金汽车外板的表面形貌图。
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