專利名稱：用于超塑成形的鋁合金板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于超塑成形的鋁合金板。特別地，本發(fā)明涉及一種用于超塑成形的鋁合金板，其表面質量在成形時不會受到損害，從而提供了質量得到改進的成形產(chǎn)品，在成形過程中模具和材料之間發(fā)生滑動時，該鋁合金板還呈現(xiàn)出很好的耐刮傷性。
背景技術：
在鋁合金板的超塑成形過程中，一般通過氣壓對鋁合金板進行大量塑性變形而在高溫形成鋁合金板。超塑成形方法適合各種產(chǎn)品的小規(guī)模生產(chǎn)，因為鋁合金板可在加工板的時候一次做成復雜的形狀，而且模具和制造設備比冷壓成形法便宜。
近些年，通過優(yōu)化成形條件和設備，超塑成形的循環(huán)時間縮短了。因此超塑成形也被用于汽車外板的大規(guī)模生產(chǎn)。由于超塑成形是高溫處理，一般將像氮化硼(BN)或石墨這樣的潤滑劑涂在目標鋁合金板上，以防止鋁合金板粘在模具或壓條部分(bead portion)上。
然而，在大規(guī)模形成要求高表面質量的部件或產(chǎn)品時，由于模具和材料板之間的滑動而導致即使采用潤滑劑也不可避免地出現(xiàn)刮傷。由于模具上沉積了潤滑劑而使表面質量受到損害。且，自動施用潤滑劑也很難做到。因此，不可避免地降低了效率，增加了成本。
為了改善冷壓可成形性，有人提出了一種方法，即在鋁材料表面形成陽極氧化物膜，并且在陽極氧化物膜上形成諸如聚氨酯樹脂的有機樹脂膜，該有機樹脂膜中分散著如聚烯烴蠟的潤滑劑微粒(見JP-A-8-187818)。然而，將這個方法應用在鋁合金板的超塑成形時，并不能得到足夠好的效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明是通過對表面處理、脫模性(releasability)、模具和材料板之間的滑動而引起的刮傷以及其他解決上述與鋁合金板有關的現(xiàn)有技術的問題之間的關系所進行的實驗和研究而得到的，所述現(xiàn)有技術的問題是與超塑成形大規(guī)模產(chǎn)品或對成形的產(chǎn)品要求高表面質量有關的問題。本發(fā)明的一個目的在于提供一種可超塑成形的鋁合金板，該板無需在模具上涂潤滑劑即可成形，并且具有良好的脫模性，由于避免了模具和鋁合金板之間發(fā)生滑動而產(chǎn)生的刮傷，該板的表面質量沒有由于在模具上沉積的潤滑劑而受到損害，從而改善了成形產(chǎn)品的質量和工作效率，并降低了制造成本。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種表面具有水合氧化物膜的超塑成形鋁合金板。
本發(fā)明的第二方面提供了一種表面具有雙層膜的超塑成形鋁合金板，該雙層膜包括氫氧化鋁膜和水合氧化物膜。
在上述超塑成形鋁合金板中，在一個表面上形成的膜所具有的厚度可以為10μm或10μm以下。
在上述超塑成形鋁合金板中，鋁合金板可以是5000系鋁合金板或6000系鋁合金板。
本發(fā)明提供了一種超塑成形鋁合金板，該板無需在模具上涂潤滑劑即可成形，并且具有良好的脫模性，避免了由于模具和板之間發(fā)生滑動而產(chǎn)生刮傷，該板的表面質量沒有由于在模具上沉積的潤滑劑而受到損害，從而改善了成形產(chǎn)品的質量和工作效率，并降低了制造成本。
具體實施例方式
本發(fā)明可用于能夠進行超塑成形的鋁合金板。特別地，本發(fā)明用于5000系鋁合金或6000系鋁合金時非常有效。
不能熱處理的5000系鋁合金在軟化狀態(tài)下具有最高的強度，被廣泛用作超塑成形材料。在5000系鋁合金中，5083合金、5182合金、5052合金等可適用于本發(fā)明中而達到本發(fā)明的效果。
6000系鋁合金具有烘烤硬化性，而且可以比5000系鋁合金更薄。因此，6000系鋁合金廣泛用作汽車外板材料，而且6000系鋁合金的超塑成形也已用于實踐當中。
在本發(fā)明中，在超塑成形鋁合金板表面上形成水合氧化物膜。該水合氧化物膜為一水軟鋁石膜(boehmite film)或拜耳石膜(bayerite film)。形成水合氧化物膜的方法不限，例如，可以通過將鋁合金板浸在溫度為約50℃或50℃以上的中性液體中(例如自來水或純水)，或浸在含有氨等的弱堿性溶液中，或將鋁合金板暴露在飽和蒸汽下形成水合氧化物膜。
當在鋁合金板表面上形成氫氧化鋁膜，然后在氫氧化鋁膜上形成上述水合氧化物膜之后，所得的雙層膜提供了更多的穩(wěn)定效果。氫氧化鋁膜可以是例如通過已知的堿溶液對鋁合金表面進行堿腐蝕而形成。術語“鋁合金表面”意為至少是在超塑成形過程中與模具接觸的表面。
在一個表面上形成的膜的厚度優(yōu)選為10μm或以下。如果在一個表面上形成的膜的厚度超過10μm，在超塑成形過程中，膜會大量破裂，很容易分離。由此，這樣的膜不能達到效果。在一個表面上形成的膜的厚度更優(yōu)選為0.1-3μm。
水合氧化物膜或包括水合氧化物膜和氫氧化鋁膜的雙層膜避免了鋁合金和模具在成形之后的粘結，因此無需在鋁合金板表面使用用于防止鋁合金板與模具或凸緣相互粘結的如BN或石墨的潤滑劑，因此避免了由于沉積了潤滑劑而使表面質量受到損害。另外，通過形成上述膜也避免了由于模具和板之間發(fā)生滑動而產(chǎn)生的刮傷。
實施例本發(fā)明以下用實施例和對比例來描述。請注意，下列實施例僅舉例說明本發(fā)明的一個具體實施方式

。本發(fā)明并非僅限定于以下實施例。
在鋁合金板(韌度O，厚度1.5mm)的表面上形成水合氧化物膜或含水合氧化物膜和氫氧化鋁膜的雙層膜，如表1所示。水合氧化物膜是通過將鋁合金板浸在95℃的自來水中而形成，氫氧化鋁膜是通過堿性洗劑腐蝕鋁合金板而形成。通過調節(jié)成膜的處理時間而調節(jié)膜的厚度。
洗滌其上形成上述膜的鋁合金板，做成10個試樣對應每個試樣號。每個試樣放在一個超塑成形機內，在500℃、9atm氮氣下超塑成形6分鐘，得到長250mm、寬250mm，高(深度)80mm的棱柱形面板(panel)。
根據(jù)下列方法研究從模具上的脫模性和成形面板表面上有沒有刮傷。表1表示每個試樣上形成的膜和在一個表面上形成的膜的厚度，表2表示表面上有沒有刮傷和脫模性的結果。
脫模性如果成形產(chǎn)品很容易用金屬筷子從模具上除去而沒有粘在模具上，則用“優(yōu)”表示，如果成形產(chǎn)品沒有變形，則用“良”表示，如果成形產(chǎn)品由于粘結在模具上而變形，則用“差”表示。
表面刮傷如果目測沒有觀察到模具和板之間發(fā)生滑動而產(chǎn)生的刮傷，或者刮傷深度為1μm或1μm以下，則用“優(yōu)”表示，如果刮傷深度為3μm以下，則用“良”表示，如果刮傷深度為3μm或3μm以上，則用“差”表示。
表1

表2

注意成形后試樣4出現(xiàn)破裂。
如表2所示，本發(fā)明的試樣1-3和5-9表現(xiàn)出優(yōu)異的脫模性。在試樣1-3和5-9中，目測沒有觀察到表面刮傷，或者只能觀察到很小的表面刮傷。對于試樣4，在超塑成形過程后，該具有高厚度的膜發(fā)生破裂。試樣10未形成膜，表現(xiàn)出不良的脫模性并產(chǎn)生表面刮傷。試樣11涂有現(xiàn)有技術所用的BN，未形成膜，表現(xiàn)出良好的脫模性，但是產(chǎn)生了表面刮傷。
顯然，根據(jù)上述教導，可對本發(fā)明進行多種修飾和調整。因此可以理解為，在本發(fā)明的權利要求范圍內，本發(fā)明并不限于在此特別陳述的方法也可進行實施。
權利要求
1.一種用于超塑成形的鋁合金板，其表面具有水合氧化物膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于超塑成形的鋁合金板，其中一個表面上所形成的膜的厚度為10μm或10μm以下。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于超塑成形的鋁合金板，其中鋁合金板是5000系鋁合金板或6000系鋁合金板。
4.一種用于超塑成形的鋁合金板，其表面具有雙層膜，所述雙層膜包括氫氧化鋁膜和水合氧化物膜。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于超塑成形的鋁合金板，其中一個表面上所形成的膜的厚度為10μm或10μm以下。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的用于超塑成形的鋁合金板，其中鋁合金板是5000系鋁合金板或6000系鋁合金板。
全文摘要
在超塑成形鋁合金板表面上形成水合氧化物膜。該超塑成形鋁合金板無需在模具上涂潤滑劑即可成形，并且具有良好的脫模性，避免了由于模具和板之間發(fā)生滑動而產(chǎn)生的刮傷。
文檔編號B32B33/00GK1924090SQ200610125
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權日2005年8月30日
發(fā)明者內田秀俊, 長井康禮, 渡邊貴道, 風間仁, 橫山鎮(zhèn), 齋藤和也 申請人:住友輕金屬工業(yè)株式會社, 本田技研工業(yè)株式會社