CN101168828A - 改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，6022铝合金板材固溶水淬后，在1h内进行预热处理，处理温度为60℃～200℃，处理时间在2min～30min。其烘烤硬化性得到显著提高，冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性有利于冲压成型，而烘烤硬化后屈服强度大于200MPa，满足汽车板抗冲击的要求，适用于对汽车车身用铝合金板材的工艺处理。

Description

改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法
技术领域
本发明具体涉及一种改善低Cu含量6022铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，属于铝合金热处理技术领域。
背景技术
当前，能源、环保、安全是当今世界汽车工业面临的三大课题，汽车轻量化是降低能耗、提高汽车燃油经济性、减少环境污染的有效途径。铝合金材料由于具有比强度高、耐腐蚀，抗冲击性能好，易表面着色，良好的加工成形性以及极高的再回收、再生性等一系列优良特性，成为汽车轻量化最理想的材料。由于轿车车身约占总车重量的40％，近年来车身铝化倍受关注。可热处理的6xxx系铝合金被认为是用作汽车车身板最有前途的合金，其在汽车制造的过程中只有在烤漆后才得到最后的强度。因此，6xxx系铝合金同时具有固溶状态(T4状态)下好的成形性能和时效状态(T6或T8)下提高的强度。
一般来说，汽车板用6xxx铝合金在冲压成型前的强度不应超过140MPa，最好不超过130MPa、延伸率应大于24％以利于冲压成型；而烤漆后为满足抗冲击性能的要求，屈服强度应大于200MPa。同时6xxx系汽车板在固溶后通常要在室温放置一个月以后才能进行冲压成型及烤漆，在室温放置所产生的自然时效将降低烘烤硬化效果。常用的汽车板用6xxx系铝合金为6111、6016、6022。其中高Cu的6111-T4合金经烤漆(180℃×20min)后屈服强度可达210MPa，而低Cu的6016-T4及6022-T4合金经烤漆(180℃×20min)后屈服强度一般低于170MPa，一般需高温烤漆(＞200℃)，否则难以满足汽车面板的使用要求，而低温短时烤漆将是发展趋势。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，旨在有效解决目前低Cu含量6022铝合金汽车板烤漆后强度低等问题，使材料能满足汽车板对抗冲击性能的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，针对牌号为6022的Cu含量较低的铝合金，经均匀化处理、热轧并冷轧至(0.8～1.2)mm的薄板，薄板经过(520～560)℃×(1～2)h固溶，室温下冷却后用于汽车板材，其特征在于：上述工艺处理过程中在固溶处理工序之后，增加热处理工艺，即6022铝合金板材固溶水淬后，在1h内进行预热处理，处理温度为60℃～200℃，处理时间在2min～30min。
进一步地，上述的改善铝合金汽车板烘烤硬化性的预热处理工艺，将6022铝合金板材固溶水淬后，1h内在100℃～175℃进行预热处理。
更进一步地，上述的改善铝合金汽车板烘烤硬化性的预热处理工艺，将6022铝合金板材经过550℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行140℃×5min的热处理。
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：
本发明预热处理工艺在6022铝合金板材固溶处理后1h内进行，固溶处理后的6022板材在60～200℃保温2～30min，其烘烤硬化性得到显著提高，其冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性有利于冲压成型，而烘烤硬化后屈服强度大于200MPa，满足汽车板抗冲击的要求，可广泛适用于对汽车车身用铝合金板材的工艺处理，经济效益和社会效应显著，应用前景看好。
具体实施方式
本发明针对现有技术低Cu含量的6xxx系铝合金汽车板烤漆后强度较低，难以满足汽车板对抗冲击性能的要求，而提出一种能改善低Cu含量的6022铝合金汽车板烤漆硬化性的预热处理工艺。
以已经应用于生产汽车车身外板的6022铝合金薄板为研究对象，所研究合金的成分以质量百分比为：Si 0.8～1.5wt％，Fe 0.05～0.20wt％，Cu0.01～0.11wt％，Mn 0.02～0.10wt％，Mg 0.45～0.7wt％，Cr 0.1wt％，Zn0.25wt％，Ti 0.15wt％，余量为Al。
本发明预热处理工艺在6022铝合金板材固溶处理后1h内进行，固溶处理后的6022板材在60～200℃保温2～30min，其烘烤硬化性得到显著提高，最佳温度条件是100～175℃。其冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性有利于冲压成型，而烘烤硬化后屈服强度大于200MPa，满足汽车板抗冲击的要求。
通过预热处理工艺使得材料中的强化相的尺寸适中，使其既可为T4P状态提供适中的强度，又可在随后的烤漆过程中不发生溶解从而继续长大，使得材料的烘烤硬化性得到充分发挥。
实施例1
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1.0mm的薄板；薄板经过550℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行60℃×5min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例2
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1.1mm的薄板。薄板经过520℃×1h固溶处理后水淬，1h内在在油浴炉内进行100℃×30min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例3
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1.0mm的薄板。薄板经过550℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行140℃×5min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例4
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至0.9mm的薄板。薄板经过530℃×2h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行140℃×10min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例5
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至0.8mm的薄板。薄板经过545℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行140℃×30min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例6
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1mm的薄板。薄板经过560℃×1.5h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行175℃×2min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例7
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1.2mm的薄板。薄板经过535℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行200℃×10min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例8
6022铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1.1mm的薄板。薄板经过545℃×1.5h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行200℃×30min的热处理，再在室温下停放1个月后进行拉伸试验。模拟175℃×30min的烤漆加热处理是在油浴炉中进行的。
实施例1～8所示的6022薄板预处理后室温放置1个月以及烤漆后的性能指标同未经本发明工艺处理的6022合金薄板烤漆前后性能进行作比较，详细见表1。
表1
实施例                   烤漆前                   烤漆后
    Rp0.2     Rm   A     Rp0.2   Rm     A
    1     129     263   29.4     180   259     25.5
    2     118     253   29.4     210   275     25.3
    3     118     255   26.3     208   289     24.3
    4     130     264   26.6     220   289     27.2
    5     125     263   29.3     210   296     25.8
    6     121     261   27.4     201   289     23.6
    7     205     315   18.8     294   336     17.6
    8     269     327   16.3     312   344     13.0
    比较例     150     255   26     170   275     26.0
由表1可见，经本发明工艺处理后的6022合金薄板冲压前的屈服强度较低，有利于冲压成形，而烤漆后的强度明显得到提高。
综上表明，本发明预热处理工艺能有效的提高6022合金烤漆后的强度，同时冲压前材料的强度较低，有利于冲压成型，有利于进一步挖掘铝合金时效硬化的潜力，更好地促进汽车生产厂广泛采用铝合金板材来替代钢板生产汽车车身冲压件，满意的实现节能减排的目的，产生了极为显著的社会经济效益，值得在业内推广应用。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，针对牌号为6022的Cu含量较低的铝合金，经均匀化处理、热轧并冷轧至薄板，薄板经过固溶处理，室温下冷却后用于汽车板材，其特征在于：上述工艺处理过程中在固溶处理工序之后，增加热处理工艺，即6022铝合金板材固溶水淬后，在1h内进行预热处理，处理温度为60℃～200℃，处理时间在2min～30min。
2.根据权利要求1所述的改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，其特征在于：将6022铝合金板材固溶水淬后，1h内在100℃～175℃进行预热处理。
3.根据权利要求1所述的改善低Cu含量铝合金汽车板材烘烤硬化性能的方法，其特征在于：将6022铝合金板材经过550℃×1h固溶处理后水淬，1h内在油浴炉内进行140℃×5min的热处理。
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