CN107740014A - 一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铝合金汽车板处理工艺技术领域，公开了一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法，将6000系铝合金汽车板在540℃×30min条件下进行固溶处理，在水中进行淬火处理；将固溶—淬火态的6000系铝合金汽车板先用液氮将其温度降低到‑194℃左右；将温度降到‑194℃的6000系铝合金汽车板储存在‑80℃的液氮恒温箱中。本发明深冷处理相当于在温度很低的状态下进行自然时效，可以延迟团簇的形成和转换时间，形成较少的GP区或者延迟GP区向β"相的转变，抑制其自然时效的作用，提高其烘烤硬化值。

Description

一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法
技术领域
本发明属于铝合金汽车板处理工艺技术领域，尤其涉及一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法。
背景技术
汽车轻量化是当前汽车发展方向之一，尤其是汽车车身铝合金板材的应用正在快速发展。6000系铝合金是一类中强高度铝合金，具有比强度高、可加工性能好、焊接性能和抗蚀性优良、冲击韧性高等一系列宝贵的综合性能，在现代汽车工艺中得到广泛的应用。6000系铝合金汽车板材料的成分一般为Si：0.75％～0.10％；Fe：0.15％～0.23％；Cu：0.005％～0.30％；Mn：0.50％～0.70％；Mg：0.5％～0.7％；Cr：0.005％～0.02％；Zn：0.005％～0.02％；Ti：0.01％～0.025％；余量为Al。铝合金汽车板从出厂到供货会有一定长的时间，在这段期间合金会发生自然时效，使其强度增加，成形性能变差并降低了其烘烤硬化能力，不利于汽车板的冲压成形以及烤漆之后需要汽车板具有更好的抗凹陷想能。目前用得比较多的方法是通过添加Er、Sn等稀土元素来抑制自然时效；还有通过预时效、预拉伸或预时效+预拉伸的耦合来抑制自然时效。这些方法虽然都能抑制自然时效带来的不利影响和提高烤漆硬化值，但是都很难控制，并且操作麻烦。例如添加稀土元素需要在熔铸前进行相图计算，而且并不是添加稀土元素就能抑制自然时效，添加稀土元素的量需要反复尝试，直到得到一个非常合理的元素范围，这也增加了工作量且提高了经济成本，再者，稀土元素的价格一般都比较贵，这对于工程化大批量生产不经济划算；采用预时效或者预拉伸实验需要需要控制好温度和时间，并且时效需要时效炉，预拉伸需要拉伸机，在操作上比较麻烦。在现有技术当中，铝合金汽车板在处理过程中还没有通过深冷处理来抑制铝合金汽车板的自然时效并提高其烘烤硬化能力的工艺，目前有通过深冷处理方法来消除制品的内应力，可以稳定铝合金在低温环境下的尺寸，提高尺寸稳定性，防止在使用过程中产生卡轴的现象；还有通过电极深冷处理方法来提高铝合金电阻点焊电极工作寿命的。但是目前几乎没有通过深冷处理的方法来抑制铝合金自然时效过程带来的负面影响的工艺。这一方法的实施，可以有效的解决铝合金板材在室温存储中自然时效的不利影响，是板材保持良好的冲压成形性能，并且在烤漆后板材具有良好的强度，使汽车用铝合金板材具有优异的抗凹陷性能，这样也是提高的汽车使用者的安全，将交通事故的危险降低。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中铝合金汽车板在处理过程中还没有通过深冷处理来抑制铝合金汽车板的自然时效并提高其烘烤硬化能力的工艺。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法。
本发明是这样实现的，一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法，所述抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法将固溶-淬火态的6000系铝合金汽车板先用液氮温度降低到-194℃；储存在-80℃的液氮恒温箱中。能够使铝合金板材处理一种极低的能量状态，内部原子不活跃，进而延迟团簇的形成和转换时间，形成较少的GP区或者延迟GP区向β"相的转变，从而来抑制其自然时效的作用。
进一步，所述液氮降温之前需要将6000系铝合金汽车板在固熔炉中进行540℃×30min处理，首先等固溶炉的温度升到540℃后将试样放入炉中，此时炉子显示的温度会先降低然后上升，最后平稳至540℃，然后开始计时30min，时间到后立马将样品放入冷水中淬火，此时转移时间不超过30s。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的6016铝合金汽车板。
在现有的生产中，因为工厂一般都缺少时效炉、拉伸机等设备，所以不会对铝合金板材进行预处理，板材一般都是固溶淬火(T4态)后直接停放一段时间直到下次厂家出货，经过自然时效的合金形成了具有一定热稳定性的Cluster(1)，使合金强度硬度增加。随着停放时间越长，溶质原子、空位等通过扩散形成的GP区越多越稳定，造成基体中空位和溶质原子的浓度降低，当GP区中的空位和基体中的空位浓度达到平衡，之后的烘烤过程中不能再提供比基体更高的空穴浓度，GP区中的某些溶质原子和空位又回到基体中，形成以β为核心的主要析出物，使得铝合金的强度、硬度降低，时效硬化性能减弱，并且烤漆之后不会有更多的GP区或者β"相核心转换成强度最高的β"相，所以，烤漆性能也不好，无法满足汽车性能的使用要求。本发明深冷处理相当于在温度很低的状态下进行自然时效，这样可以延迟团簇的形成和转换时间，形成较少的GP区或者延迟GP区向β"相的转变，从而来抑制其自然时效的作用，并提高其烘烤硬化值。并且深冷处理的方法所需要的设备简单且容易操作，能更好的提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的深冷处理和未深冷处理的时间-硬度曲线图。
图3是本发明实施例提供的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的烤漆前后深冷处理和未深冷处理的硬度对比图。
图4是本发明实施例提供的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的烤漆前后深冷处理和未深冷处理的屈服强度对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法包括以下步骤：
S101：将6000系铝合金汽车板在540℃×30min条件下进行固溶处理，然后马上在水中进行淬火处理；
S102：将固溶—淬火态的6000系铝合金汽车板先用液氮将其温度降低到-194℃左右；
S103：将温度降到-194℃的6000系铝合金汽车板储存在-80℃的液氮恒温箱中。
在本发明的优选实施例中：将6000系铝合金汽车板在固熔炉中进行540℃×30min处理，首先等固溶炉的温度升到540℃后将试样放入炉中，此时炉子显示的温度会先降低然后上升，最后平稳至540℃，然后开始计时30min，时间到后立马将样品放入冷水中淬火，此时转移时间不超过30s。
下面结合实验对本发明的应用效果作详细的描述。
将冷轧至1mm的6016铝合金板材进行固溶处理，固溶条件为540℃×30min，然后马上在水中进行淬火处理。将处理后的板材进行硬度测试，然后再取样一部分6016板材作为对比不进行深冷处理，连续测其两周的硬度并且在模拟烤漆之前测其拉伸性能，最后在185℃×20min条件下进行模拟烤漆处理，测其硬度值和拉伸性能。另外剩下的板材先冷却至-194℃左右，然后将其储存在-80℃的液氮恒温箱中。一周后将处于低温的6016板材取出直至恢复到室温，深冷处理的6016板材进行连续两周的硬度测试，在模拟烤漆之前测其拉伸性能，然后在185℃×20min进行模拟烤漆处理后测其硬度值和拉伸性能。整理比较两组样品各个阶段的硬度值和拉伸性能。
硬度测试结果如图2所示，未经深冷处理的实例样品开始时和深冷处理的实例样品开始前三天的硬度变化趋势几乎一致，三天以后深冷处理的样品的硬度增加明显变缓，并两周后硬度增幅要比未进行深冷处理的样品小。这说明深冷处理能够抑制自然时效对合金产生的不利影响，并且合金在烤漆之前保持较好的冲压性能。图3是深冷处理的样品(T4S)和未经深冷处理的样品(T4)烤漆前后的硬度增幅图，我们可以明显的看到经过深冷处理的样品在烤漆之后硬度增幅比未深冷处理的大，说明深冷处理能够提高6016合金的烤漆硬化值，使合金作为汽车车身板具有良好的抗凹陷性能。
拉伸测试结果如图4所示，未深冷处理的试样在烤漆之前的屈服强度125.2MPa，烤漆之后的屈服强度为139.1MPa，达不到汽车板材的使用标准，而经过深冷处理的试样在烤漆之前的屈服强度104.5MPa，烤漆之后的屈服强度为212.3MPa，具有良好的力学性能，符合汽车板材的使用要求。说明深冷处理过后的试样能够抑制自然时效对板材力学性能带来的不利影响，并且能够提高烤漆强化的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法，其特征在于，所述抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法将固溶-淬火态的6000系铝合金汽车板先用液氮温度降低到-194℃；储存在-80℃的液氮恒温箱中。
2.如权利要求1所述的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法，其特征在于，所述液氮降温之前需要将6000系铝合金汽车板在540℃×30min条件下进行固溶处理，在水中进行淬火处理。
3.如权利要求2所述的抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法，其特征在于固熔炉中进行540℃×30min处理，固溶炉的温度升到540℃后将试样放入炉中，平稳至540℃，开始计时30min，时间到后立马将样品放入冷水中淬火，转移时间不超过30s。
4.一种利用权利要求1～3任意一项所述抑制铝合金汽车板自然时效的深冷处理方法的6016铝合金汽车板。
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