CN111085561A

CN111085561A - 一种汽车内饰件用镜面铝板带材及其制备方法

Info

Publication number: CN111085561A
Application number: CN201911381398.7A
Authority: CN
Inventors: 高崇; 吴永福; 王森; 刘辉; 吴广奇; 赵丕植
Original assignee: China Aluminum Material Application Institute Co ltd; Chalco He'nan Luoyang Aluminum Processing Co ltd
Current assignee: China Aluminum Material Application Institute Co ltd; Chalco He'nan Luoyang Aluminum Processing Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: CN111085561B

Abstract

本发明提供了一种汽车内饰件用镜面铝板带材及其制备方法，该铝材制备步骤如下：熔铸、均匀化及加热一体热处理、热轧、冷轧、镜面轧制和成品退火。所述铝材金属组织中的晶粒尺寸细小、织构分布随机，且第二相分布均匀。其表面无底纹缺陷，呈镜面效果，粗糙度≤0.02μm，光泽度≥750GU；抗拉强度100‑130MPa，屈服强度≥70MPa，延伸率≥30%。该铝材各项性能指标均满足汽车内饰件的使用要求。

Description

一种汽车内饰件用镜面铝板带材及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种汽车内饰件用镜面铝板带材及其制备方法。

背景技术

8000 系铝合金作为一种 Al-Fe 合金，由于其具有价格低，质量轻，耐热性好，导电性能优良等特点逐渐进入人们的视野并被广泛利用于包装，建筑和机电领域。镜面铝是指通过轧制技术使表面呈现镜面效果的高反射率的铝板，被广泛应用于各类高档民用产品的外观结构件，具有良好的应用前景。近几年，乘用车市场竞争越发激烈，车辆的优美外观成为各车企吸引消费者和增加销量的重要手段，对车辆内外装饰用镜面铝的需求不断增加。

高档镜面铝可以使产品表面光洁、光亮，又能增添时尚艺术感和科技感，满足人们的审美需求，在国外得到了广泛的应用，但是在我国还处于初级阶段，具有极大的发展空间。近年来，各车企均大量的采用镜面铝用于外观结构件，如中控台、车标、高档灯饰等产品，其对材料的表面光泽度要求极高。而镜面铝表面底纹缺陷严重限制其在汽车装饰产品上的应用。

底纹缺陷是指镜面铝表面沿轧制方向随机分布的明暗相间的条纹，在与光源一定角度下清晰可见。底纹一般宽度＜5mm，长度可达几十个毫米。

轧制镜面铝板带材的典型技术路线如下：铸造扁锭→锯切和铣面→均匀化热处理→热轧→冷轧→镜面轧制→清洗→版型拉娇→退火处理→开板成型→成品。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车内饰件用镜面铝板带材及其制备方法，所述镜面铝板带材表面无底纹缺陷，呈镜面效果，光泽度≥750GU，成形性能优良，满足汽车内饰件对镜面铝板带材的使用要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其步骤包括（1）熔铸；（2）热处理；（3）热轧；（4）冷轧；（5）镜面加工；（6）成品退火；

在步骤（2）中，对熔铸所得铝合金铸锭首先进行均匀化热处理，然后进行加热热处理；

在步骤（3）中，热轧过程分为热轧初始阶段、热轧稳定阶段和热轧末尾阶段，在热轧初始阶段，单道次压下率为5%~10%，在热轧稳定阶段，单道次压下率为10%~25%，在热轧末尾阶段，单道次压下率为30%~50%，热轧开轧温度440~480℃，终轧温度≤280℃；

在步骤（4）中，冷轧过程压下率≥90%；

在步骤（5）的镜面加工过程中轧辊表面粗糙度≤0.01μm，单道次冷轧率5%~20%；

在步骤（6）中，成品退火温度270℃~340℃，保温1h~36h。

在步骤（1）中铸锭的浇铸温度690±5℃，铸锭稳定生产速度为50mm/min，冷却水温度≤30℃。

在步骤（2）的均匀化热处理中，将铝合金铸锭缓慢升温至600~640℃，并保温时间10~30h；在加热热处理中，所述铝合金铸锭的温度为480℃~560℃，保温时间2~12h。

所述均匀化热处理中，所述铝合金铸锭的升温速率为10-30℃/h。

铝合金铸锭经步骤（2）的热处理后，含Fe第二相的数量≥600个，平均直径≤1.0μm，面积占比≥1.0%，含Fe第二相在晶界处呈棒状，且断续分布，长度≤10μm，含Fe第二相在晶内呈球形，且弥散分布，直径≤5μm。

热轧后，热轧板材组织中Copper织构、S织构和Brass织构的面积占比总和≥30%，再结晶立方织构面积占比≤3%。

冷轧后用于镜面加工的铝合金坯料的抗拉强度为200~240MPa，屈服强度为160~210MPa，延伸率≥3.0%，无表面色差。

所述步骤（5）镜面加工后所得镜面铝合金的表面光泽度≥800GU。

步骤（1）中熔铸所得的铝合金铸锭属于8000系铝合金，其成分按照重量组份为：Fe：1.20 ~ 1.60％、Si：≤0.25％、Cu：≤0.08％、Mn：0.20～0.60％、Mg：≤0.05％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.10％，余量为Al。

一种汽车内饰件用镜面铝板带材，该镜面铝板带材由所述的制备方法加工而成，镜面铝板带材表面的光泽度≥750GU，粗糙度≤0.02μm，抗拉强度100-130MPa，屈服强度≥70MPa，延伸率≥30%，金属组织中的晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸≤10μm。

本发明每个步骤处理工艺的原理如下：

对于热处理工艺，本发明可以促进铸锭组织中晶界处含Fe第二相发生部分回溶，形成断续分布状态，铸锭塑性变形提高，后续热轧、冷轧及镜面轧制时表面缺陷减少，产品合格率提高；还可促进铸锭组织中晶内的含Fe第二相球形及弥散析出，再结晶形核质点数量增加，后续再结晶热处理时，晶粒细小和均匀分布，镜面铝合金表面光泽度及合格率显著提高。

对于热轧工艺，发明人经研究发现，8000系镜面铝表面底纹缺陷是由于成品板材表面立方织构沿轧制方向偏聚分布形成的。立方织构面积占比与热轧终轧温度密切相关，温度越低立方织构占比越少；而立方织构分布均匀性主要取决于晶粒分布的均匀性，越细小、均匀的晶粒组织，越有利于立方织构均匀分布。本发明的热轧板材组织中以轧制织构为主，再结晶立方织构面积占比较低，小于或等于3%，且随机分布，实现镜面铝表面无底纹缺陷，色泽均匀，满足汽车装饰件对表面质量的需求。

对于成品退火，本发明可以通过调控铝合金晶粒尺寸大小来影响铝合金成形性能，因为铝合金中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可以有效阻止位错的运动，并产生位错塞积强化。细化晶粒尺寸既能提高铝合金的强度，又能提高塑性和韧性。本发明中，进行成品退火处理后铝材表面光泽度不低于750GU，高于常规镜面铝热处理方法制备铝材（光泽度约为700GU），抗拉强度100-130MPa，屈服强度≥70MPa晶粒尺寸≤10μm，延伸率达到30%以上。

因此，与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的汽车内饰件用镜面铝板带材制备方法，通过调控热轧工艺和冷轧工艺，促进晶粒细小和织构随机分布，实现镜面铝表面无底纹缺陷，色泽均匀，满足汽车装饰件对表面质量的需求。

本发明提供的汽车内饰件用镜面铝板带材制备方法，通过调控熔铸工艺和热处理工艺，促进镜面铝中第二相尺寸细小和弥散分布，实现产品质量稳定化，满足汽车装饰件对力学性能的需求。

本发明提供的汽车内饰件用镜面铝板带材制备方法，通过调控镜面轧制工艺和成品退火工艺，降低铝材表面粗糙度和铝材组织中的立方织构占比，实现镜面铝表面高的光泽度，满足汽车装饰件对表面光泽度的需求。

附图说明

图1为实施例1中8014铝合金铸锭经630℃热处理的Fe第二相SEM图。

图2为实施例2中8014镜面铝合金经610℃热处理的Fe第二相SEM图。

图3为未经热处理的8014镜面铝合金铸锭中含Fe第二相SEM图。

图4为实施例1中8014镜面铝热轧板中立方织构占比的分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

以下实施例中，所用铝合金材料为8014铝合金，其成分按照重量组份为：Fe：1.20~ 1.60％、Si：≤0.25％、Cu：≤0.08％、Mn：0.20～0.60％、Mg：≤0.05％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.10％，余量为Al。

实施例1：一种汽车内饰件用镜面铝板带材制备方法，包括以下步骤：

（1）熔铸，采用半连续铸造的方法，浇铸温度为690±5℃，铸锭稳定生产速度为50mm/min，冷却水温度≤30℃，得到的铸锭厚度为500~650mm；

（2）热处理，采用均匀化和加热一体化热处理，首先将所得的铝合金铸锭缓慢升温至630℃，升温速率为30℃/h，然后保温处理16h；然后降温至500℃，保温10h，进行加热热处理；

（3）热轧，热轧过程分为热轧初始阶段、热轧稳定阶段和热轧末尾阶段，在热轧初始阶段，开轧温度为480℃，单道次压下率为5%~10%；当板材厚度达到280mm左右时，进入热轧稳定阶段，此时需要增大压下率使其达到10%~25%；当板材厚度达到50mm左右时，进入热轧末尾阶段，要更进一步增大压下率，使其达到30%~50%；热轧完成后，板材厚度达到7mm，温度280℃；

（4）冷轧，对经热轧后的板材进行压下率≥90%的冷轧，使得板材厚度从7mm减薄到1.2mm，以进一步细小晶粒尺寸，为后续镜面加工提供一定强度的坯料；

（5）镜面加工，镜面加工时总压下率≥20%，单道次压下率为10%，轧制道次为3个，轧制速度60m/min，所得板材的表面光泽度为855GU，厚度为0.73mm；

（6）成品退火，上一步处理后的板材以20℃/h的速度缓慢升温至300℃，保温23h后空冷，清洗后获得符合力学性能要求的的镜面铝板带材，同时保证表面光泽度满足要求。

本实施例1中，铝合金铸锭经步骤（2）的热处理后，铸锭中第二相分布如图1所示，铝合金铸锭中含Fe第二相（直径＞0.5μm）的数量707个，面积占比为1.10%；含Fe第二相在晶内呈球形均匀弥散分布，平均直径0.92μm，最大直径4.62μm；在晶界处呈棒状断续分布，最大长度7.07μm。

本实施例1中，铝合金铸锭经热轧后，热轧板材组织如图4所示，其中以轧制织构为主，Copper织构18.8%、S织构10.3%和Brass织构2.2%，其面积占比总和为31.3%，再结晶立方（Cube）织构面积占比为2.3%，且立方织构沿轧制方向分布比较均匀。

本实施例1中，冷轧后用于镜面加工的铝合金坯料的抗拉强度为200~240MPa，屈服强度为160~210MPa，延伸率≥3.0%，无表面色差。

在本实施例1中，在进行镜面加工时，润滑对轧制铝材影响较大，当润滑不足时，轧辊和铝材之间缺乏形成基本油膜层所必需的油分子，会造成干摩擦，导致铝材粗糙度增大，光泽度降低；当润滑充分时，轧辊和铝材之间油膜厚度过厚，变形区内油膜的“隔蔽效应”使得轧辊表面粗糙度无法传达到铝板表面受阻，同样会导致铝材表面光泽度降低。

本发明采用清江石化85#基础油和中铝润滑10#和12#添加剂组合成润滑介质，中铝润滑10#和12#添加剂按照体积比1:3进行配比制成与基础油混合的添加剂，再按照5%的体积比在清江石化85#基础油中加入所配制的添加剂，制成镜面加工所需要的润滑油。

在本实施例1中，板材经成品退火处理后，成品铝材表面光泽度≥750GU，晶粒组织的尺寸为8.1μm，抗拉强度100-130MPa，屈服强度≥70MPa，延伸率为30.6%，具有良好的成形性能，满足汽车内饰件成形性能的应用要求。

实施例2：（1）熔铸，采用半连续铸造的方法，浇铸温度为690±5℃，铸锭稳定生产速度为50mm/min，冷却水温度≤30℃，得到的铸锭厚度为500~650mm；

（2）热处理，采用均匀化和加热一体化热处理，首先将所得的铝合金铸锭缓慢升温至610℃，升温速率为30℃/h，然后保温处理10h；然后降温至510℃，保温4h，进行加热热处理；

（3）热轧，热轧过程分为热轧初始阶段、热轧稳定阶段和热轧末尾阶段，在热轧初始阶段，开轧温度为440℃，单道次压下率为5%~10%；当板材厚度达到280mm左右时，进入热轧稳定阶段，此时需要增大压下率使其达到10%~25%；当板材厚度达到50mm左右时，进入热轧末尾阶段，要更进一步增大压下率，使其达到30%~50%；热轧完成后，板材厚度达到7mm，温度250℃；

（5）镜面加工，镜面加工时总压下率≥20%，单道次压下率为5%，轧制道次为5个，轧制速度20m/min，所得板材的表面光泽度为825GU，厚度为0.77mm；

（6）成品退火，上一步处理后的板材以30℃/h的速度缓慢升温至270℃，保温10h后空冷，清洗后获得符合力学性能要求的的镜面铝板带材，同时保证表面光泽度满足要求。

本实施例2中，铝合金铸锭经步骤（2）的热处理后，铸锭中第二相分布如图2所示，铝合金铸锭中含Fe第二相（直径＞0.5μm）的数量410个，面积占比为0.64%；含Fe第二相在晶内呈球形弥散分布，且较为均匀，平均直径0.96μm，最大直径3.12μm；在晶界处呈棒状断续分布，最大长度5.69μm。

本实施例2中，铝合金铸锭经热轧后，热轧板材组织中以轧制织构为主，Copper织构10.2%、S织构13.8%和Brass织构7.8%，其面积占比总和为31.8%，再结晶立方织构面积占比为1.4%，且立方织构沿轧制方向分布比较均匀。

在本实施例2中，板材经成品退火处理后，成品铝材表面光泽度≥750GU，晶粒组织的尺寸为7.2μm，延伸率为31.5%，抗拉强度100-130MPa，屈服强度≥70MPa，具有良好的成形性能，满足汽车内饰件成形性能的应用要求。

除了上述的实施例外，发明人在实施例1的基础上，将步骤（6）成品退火中温度控制在320-340℃，保温时间1h，最后所制备的铝板材的延伸率仍可达到30%以上，能够满足汽车内饰件成形性能的应用要求。

在实施例1的基础上，针对步骤（2），控制均匀化热处理的温度为600℃，保温时间为30h，加热热处理的温度为480℃，保温时间为12h；或者控制均匀化热处理的温度为640℃，保温时间为20h，加热热处理的温度为560℃，保温时间为2h；在这两个实施例中，处理后的铝合金铸锭也可以达到本发明的技术效果：含Fe第二相在晶内呈球形弥散分布，在晶界处呈棒状断续分布，均可满足后续的加工需要。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其步骤包括（1）熔铸；（2）热处理；（3）热轧；（4）冷轧；（5）镜面加工；（6）成品退火；其特征在于，在步骤（2）中，对熔铸所得铝合金铸锭首先进行均匀化热处理，然后进行加热热处理；在步骤（3）中，热轧过程分为热轧初始阶段、热轧稳定阶段和热轧末尾阶段，在热轧初始阶段，单道次压下率为5%~10%，在热轧稳定阶段，单道次压下率为10%~25%，在热轧末尾阶段，单道次压下率为30%~50%，热轧开轧温度440~480℃，终轧温度≤280℃；在步骤（4）中，冷轧过程压下率≥90%；在步骤（5）的镜面加工过程中轧辊表面粗糙度≤0.01μm，单道次冷轧率5%~20%；在步骤（6）中，成品退火温度270℃~340℃，保温1h~36h。

2.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中铸锭的浇铸温度690±5℃，铸锭稳定生产速度为50mm/min，冷却水温度≤30℃。

3.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，在步骤（2）的均匀化热处理中，将铝合金铸锭缓慢升温至600~640℃，并保温时间10~30h；在加热热处理中，所述铝合金铸锭的温度为480℃~560℃，保温时间2~12h。

4.根据权利要求3所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，均匀化热处理中，所述铝合金铸锭的升温速率为10-30℃/h。

5.根据权利要求3所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，铝合金铸锭经步骤（2）的热处理后，含Fe第二相的数量≥600个，平均直径≤1.0μm，面积占比≥1.0%，含Fe第二相在晶界处呈棒状，且断续分布，长度≤10μm，含Fe第二相在晶内呈球形，且弥散分布，直径≤5μm。

6.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，热轧后，热轧板材组织中Copper织构、S织构和Brass织构的面积占比总和≥30%，再结晶立方织构面积占比≤3%。

7.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，冷轧后用于镜面加工的铝合金坯料的抗拉强度为200~240MPa，屈服强度为160~210MPa，延伸率≥3.0%，无表面色差。

8.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，步骤（5）镜面加工后所得镜面铝合金的表面光泽度≥800GU。

9.根据权利要求1所述的一种汽车内饰件用镜面铝板带材的制备方法，其特征在于，步骤（1）中熔铸所得的铝合金铸锭属于8000系铝合金，其成分按照重量组份为：Fe：1.20 ~1.60％、Si：≤0.25％、Cu：≤0.08％、Mn：0.20～0.60％、Mg：≤0.05％、Zn：≤0.05％、Ti：≤0.10％，余量为Al。

10.一种汽车内饰件用镜面铝板带材，其特征在于，该镜面铝板带材由权利要求1~9任一项所述的制备方法加工而成，镜面铝板带材表面的光泽度≥750GU，粗糙度≤0.02μm，抗拉强度100-130MPa，屈服强度≥70MPa，延伸率≥30%，金属组织中的晶粒尺寸细小，平均晶粒尺寸≤10μm。