提高6xxx系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高6xxx系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方法，屬于鋁合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的方法是在6xxx系鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為50～150℃的爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3～20℃/h，降溫至40℃以下。本發(fā)明的方法工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，能有效改善6xxx系鋁合金汽車(chē)板的自然時(shí)效穩(wěn)定性及烘烤硬化性能，使其適用于作為汽車(chē)車(chē)身用鋁合金板材。
【專(zhuān)利說(shuō)明】提高6xxx系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱 處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指汽車(chē)用鋁合金車(chē)身板材料的熱處理方 法，尤其是提高6XXX系鋁合金車(chē)身板烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性能的熱處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)輕量化是汽車(chē)的發(fā)展方向之一，鋁合金由于具有比強(qiáng)度高、可加工性能好、焊 接性能和抗蝕性優(yōu)良、沖擊韌性高及可以高速擠壓成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的各種型材等特點(diǎn)，在節(jié)能 減排和碰撞安全性方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 汽車(chē)車(chē)身板用鋁合金以6XXX系合金為主。6XXX系鋁合金的高強(qiáng)度需要人工時(shí)效 才能獲得。6XXX系鋁合金汽車(chē)車(chē)身板從鋁加工廠出廠時(shí)應(yīng)進(jìn)行固溶淬火處理，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸，相 當(dāng)于在室溫放置較長(zhǎng)時(shí)間才在汽車(chē)廠進(jìn)行沖壓成形及烤漆（相當(dāng)于人工時(shí)效）。6XXX系鋁 合金固溶處理淬火后在室溫下自然停放往往對(duì)其后的成形性有不利的影響，即有明顯的室 溫停放效應(yīng)。另一方面，T4狀態(tài)的6xxx系鋁合金沖壓成車(chē)身構(gòu)件后，經(jīng)過(guò)170?205 °C烤 漆處理，由于烤漆時(shí)間較短（一般小于30mi n)，不僅不能發(fā)揮合金的時(shí)效硬化潛力，而且 還可能發(fā)生回歸現(xiàn)象，造成鋁合金車(chē)身經(jīng)烤漆加熱后不能獲得時(shí)效強(qiáng)化。
[0004] 為推動(dòng)6XXX系鋁合金板材在轎車(chē)車(chē)身構(gòu)件上的廣泛應(yīng)用，必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn) 題：其一是提高自然時(shí)效穩(wěn)定性，即在沖壓成型前具有良好的成形性；其二是合金板材沖 壓成型后在170°C?205°C之間時(shí)效30分鐘，其屈服強(qiáng)度有顯著提高（即提高烘烤硬化 性），達(dá)到產(chǎn)品要求。如果采用適當(dāng)?shù)念A(yù)時(shí)效手段減輕鋁合金板材的室溫停放效應(yīng)，不僅能 使鋁合金保持良好的成形性，還能提高合金的烘烤硬化性。
[0005] 汽車(chē)板生產(chǎn)主要工藝路線為：熔煉一鑄造一均勻化一預(yù)熱一熱軋一冷軋一（中間 退火）一冷軋一固溶淬火一預(yù)時(shí)效。目前，對(duì)6XXX系鋁合金汽車(chē)板的預(yù)時(shí)效處理制度有幾 種：
[0006] (1)6XXX系鋁合金經(jīng)固溶水淬至室溫后，馬上進(jìn)行恒溫預(yù)時(shí)效，通常采用高溫短時(shí) 或低溫長(zhǎng)時(shí)，即：預(yù)時(shí)效處理制度170?210°C /10?60s，或70?130°C /0? 2?12h ;
[0007] (2)6xxx系錯(cuò)合金經(jīng)固溶后水淬至60?120°C，然后緩慢冷卻。
[0008] 上述預(yù)時(shí)效處理制度雖然能一定程度提高合金的烘烤硬化性能，然而工藝上還具 有一些缺點(diǎn)，采用高溫短時(shí)預(yù)時(shí)效處理的方法，效率雖高，但時(shí)間太短實(shí)際生產(chǎn)中不容易控 制；采用低溫長(zhǎng)時(shí)預(yù)時(shí)效處理效率低，不利于實(shí)際生產(chǎn)；而采用固溶水淬至所需的預(yù)時(shí)效 溫度，進(jìn)而再保溫或者降溫，控制淬火后的溫度在實(shí)際生產(chǎn)中不便于實(shí)施。除此，上述方法 還存在自然時(shí)效穩(wěn)定性較短的問(wèn)題，不能長(zhǎng)時(shí)間保持烘烤硬化性能。
[0009] 中國(guó)專(zhuān)利（CN 101545083 B)也公開(kāi)了一種提高6XXX系鋁合金加工成形性和烘烤 硬化特性的熱處理方法，是將鋁合金薄板固溶淬火處理后在1小時(shí)內(nèi)進(jìn)行120°C _180°C的 熱處理，處理時(shí)間5分鐘-30分鐘；然后在一天內(nèi)接著進(jìn)行50°C -80°C的熱處理，處理時(shí)間 1小時(shí)-10小時(shí)。能夠較好地提高烘烤硬化性能，且時(shí)效穩(wěn)定性交好，能保持烘烤硬化性能 3、4個(gè)月，但其熱處理的工序較耗費(fèi)工時(shí)，生產(chǎn)效率不高。
[0010] 本發(fā)明旨在結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，提供一種工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高的熱處理方法，改 善6XXX系鋁合金汽車(chē)板的自然時(shí)效穩(wěn)定性及烘烤硬化性能，使其適用于作為汽車(chē)車(chē)身用 鋁合金板材。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)國(guó)內(nèi)6系鋁合金車(chē)身板生產(chǎn)需要解決的問(wèn)題，通過(guò) 改善預(yù)時(shí)效處理制度，獲得具有優(yōu)良自然時(shí)效穩(wěn)定性及烘烤硬化性能的6系鋁合金汽車(chē) 板。
[0012] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0013] 提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方法，是在6 XXX系 鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為50?150°C的爐內(nèi)，保溫不超過(guò) 20min后降溫，降溫速率3?20°C /h，降溫至40°C以下。
[0014] 進(jìn)一步地，上述提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方 法，是在6xxx系鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為80?120°C的 爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3?10 C /h，降溫至40 C以下。
[0015] 進(jìn)一步地，上述提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方 法，是在6xxx系錯(cuò)合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為80?100°C的 爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3?10 C /h，降溫至40 C以下。
[0016] 所述6xxx系鋁合金是指6016、6111和6022鋁合金。
[0017] 本發(fā)明能在所有汽車(chē)車(chē)身用鋁合金板材上實(shí)施，以國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用的抗腐蝕優(yōu)良的 6016合金薄板為研究對(duì)象，6016鋁合金的成分按質(zhì)量比為：SiL 0-1. 5%，MgO. 25-0. 6%，C u〈0. 2 %，F(xiàn)e〈0. 5 %，Mn〈0. 2 %，Zn〈0. 2 %，Ti〈0. 1 %，Cr〈0. 1 %，其余為 Al。
[0018] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 1、本發(fā)明的方法轉(zhuǎn)移時(shí)間長(zhǎng)，符合工廠實(shí)際情況便于自動(dòng)化操作；采用溫度較低 且有較寬溫度處理范圍，易于實(shí)現(xiàn)，可以節(jié)省能源和設(shè)備投資；工序簡(jiǎn)單，能夠提高生產(chǎn)效 率，降低能耗。
[0020] 2、6xxx系鋁合金板材固溶后經(jīng)本方法處理后，烘烤硬化性能得到改善，加工性能 提高，使烘漆后的產(chǎn)品強(qiáng)度明顯升高。更為關(guān)鍵的是經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法預(yù)熱處理，以及控制預(yù) 熱后冷卻的降溫速度，其自然時(shí)效穩(wěn)定性能得到提高，使鋁合金板材的烘烤硬化性能保持 時(shí)間大大延長(zhǎng)，可到六個(gè)月以上。鋁合金板材自然條件下放置很長(zhǎng)時(shí)間后仍具有良好的加 工性能和烤漆強(qiáng)化性能，這有利于產(chǎn)品出口創(chuàng)匯，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
[0021] 采用本發(fā)明熱處理方法生產(chǎn)的鋁合金板材在沖壓前具有較低屈服強(qiáng)度和較高的 塑性，有利于沖壓成型，而烘烤硬化后屈服強(qiáng)度大于200MPa，滿足汽車(chē)板抗沖擊的要求，可 廣泛適用于對(duì)汽車(chē)車(chē)身用鋁合金板材的工藝處理，促進(jìn)鋁合金板材替代鋼板減輕車(chē)體重 量，從而在取得良好的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)節(jié)約能源減少排放量。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施例所用鋁合 金樣品均為汽車(chē)車(chē)身板鋁合金6016,其化學(xué)成分統(tǒng)一為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：Sil. 20%， Mg0.42%，CuO. 015%，F(xiàn)eO. 2%，MnO. 051 %，ZnO. 15%，TiO. 05%，CrO. 05%，其余為鋁。
[0023] 本發(fā)明提供的提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方 法，是在6xxx系鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)入溫度為50? 150°C的爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫至40°C以下，降溫速率3?20°C /h。經(jīng)過(guò)處理，其 烘烤硬化性能得到顯著提高，且自然時(shí)效穩(wěn)定性也得到明顯改善，滿足汽車(chē)車(chē)身板抗沖擊 的要求。
[0024] 本發(fā)明通過(guò)預(yù)熱處理工藝使得材料中的強(qiáng)化相的尺寸適中，使其既可為T(mén)4P狀態(tài) 提供適中的強(qiáng)度，又可在隨后的烤漆過(guò)程中不發(fā)生溶解從而繼續(xù)長(zhǎng)大，使得材料的烘烤硬 化性得到充分發(fā)揮?？刂祁A(yù)熱后的降溫速率，從而控制析出相的形成速率、長(zhǎng)大速率，以及 基體中溶質(zhì)原子的消耗，可以有效抑制合金在自然時(shí)效過(guò)程中形成尺寸較小的GP區(qū)，使得 合金在自然時(shí)效過(guò)程中保持性能穩(wěn)定。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 6016鋁合金鑄錠經(jīng)均勻化處理后，熱軋并冷軋至I. Omm的薄板；薄板經(jīng)過(guò) 535°C /5min固溶處理后快速水淬至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為50°C的氣墊爐內(nèi)保溫， 保溫Imi n后空冷降溫至40°C以下，隨后自然時(shí)效一周、一個(gè)月、兩個(gè)月、六個(gè)月后，進(jìn)行 175°C /30min烘烤實(shí)驗(yàn)，試樣烘烤前后力學(xué)性能如表1所示。
[0027] 表I 50°C預(yù)時(shí)效、空冷試樣烘烤硬化性能
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處理方法，其特征在于：在 6xxx系錯(cuò)合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為50?150°C的爐內(nèi)，保 溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3?20°C /h，降溫至40°C以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處 理方法，其特征在于：在6xxx系鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為 80?120°C的爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3?10°C /h，降溫至40°C以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高6XXX系鋁合金烘烤硬化性能及自然時(shí)效穩(wěn)定性的熱處 理方法，其特征在于：在6xxx系鋁合金板材固溶處理并淬火至室溫后20min內(nèi)，進(jìn)入溫度為 80?100°C的爐內(nèi)，保溫不超過(guò)20min后降溫，降溫速率3?10°C /h，降溫至40°C以下。
【文檔編號(hào)】C22F1/04GK104451477SQ201410674546
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】任月路, 徐燕萍, 朱玉濤, 黃程毅, 曾光, 樂(lè)永康 申請(qǐng)人:廣西南南鋁加工有限公司