包覆汽車板產(chǎn)品的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請日為2009年8月11日、申請?zhí)枮镃N200980131346.2,發(fā)明名稱為包覆 汽車板產(chǎn)品的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及主要意欲用于汽車應(yīng)用的復(fù)合鋁板。該板產(chǎn)品包含6XXX系列鋁合金的 芯和至少一層另一種6XXX系列鋁合金的包覆層。
【背景技術(shù)】
[0003 ]在汽車生產(chǎn)中鋁板材料的使用已經(jīng)確立多年。取決于汽車設(shè)計(jì)者對具體組件的特 別要求，使用不同合金的范圍。在某些應(yīng)用中，期望材料具有高強(qiáng)度。然而其它的應(yīng)用需要 更高的可成型性，并且在此情況下，可認(rèn)為強(qiáng)度是不重要的。還存在對材料在沖擊下容易形 變的期望，例如萬一與行人碰撞，這種材料可以具有更低的強(qiáng)度。
[0004] 對于汽車板使用者，可成型性意指兩個(gè)要求。存在板由于其厚度的可成型性，該可 成型性通常涉及板的本體成形。第二是該板可以圍繞極小半徑(tight radius)彎曲的程 度。后者的要求對于一些汽車部件是重要的，其中板本身向后彎曲生成安裝于底層支撐板 的機(jī)構(gòu)。這種向后彎曲被稱為卷邊，并且能夠以這種方式圍繞極小半徑彎曲而沒有破裂的 板被稱為具有良好的可卷邊性。
[0005] -般地用于這種目的的鋁合金是來自6XXX系列合金，即其主要合金元素是Mg和Si 的那些合金，或來自5XXX系列合金，其中主要合金元素是Mg。為了理解最常用于命名和識別 錯(cuò)及其合金的數(shù)字命名系統(tǒng)，請參見"International Alloy Designations and Chemical Composition Limits For Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloyss(鍛制錯(cuò)和 煅制錯(cuò)合金的國際合金命名和化學(xué)組成限定)"，由Aluminum Association(錯(cuò)業(yè)協(xié)會）出 版，2001年1月修訂。
[0006] 在許多應(yīng)用中，期望材料容易成形，而且還在烤漆處理后，顯現(xiàn)充分的機(jī)械強(qiáng)度。 6XXX系列合金由于其時(shí)效響應(yīng)(ageing response)特別適于此。在過去15至20年已經(jīng)進(jìn)行 了大量的工作來理解在這些合金中的時(shí)效過程和存在以使得所謂的烤漆響應(yīng)性(paint-bake response) (PBR) 最大化的各種工序，所述烤漆響應(yīng)性是從供貨 (as-supplied) (下文 中稱為T4)狀態(tài)至成形和烘烤硬化后的最終(下文中稱為T8)狀態(tài)的拉伸性能的差異。
[0007] 眾所周知，較低的T4屈服強(qiáng)度和減少的鐵含量會促進(jìn)改進(jìn)可成型性，特別是卷邊 性能。較低的屈服強(qiáng)度與形變的容易性相關(guān)。即，較低的屈服強(qiáng)度意指板可以用較低的工作 載荷成形。伸長率與形變程度相關(guān)。低屈服強(qiáng)度可以通過減少合金中的溶質(zhì)含量實(shí)現(xiàn)，但是 較低的溶質(zhì)含量通常降低烤漆響應(yīng)性。一種此類合金是以Anticorodal⑩_17〇(下文中 稱為AC170)的名稱銷售的。從EP1685268中已知另一種合金，其中該合金以避免顯著的時(shí)效 硬化這樣的方式固溶熱處理（solution heat treated)。這兩種中，根據(jù)EP1685268的合金 具有更低的溶質(zhì)含量并具有優(yōu)異的可卷邊性。另一方面，AC170(與高強(qiáng)度合金如AA6111相 比還具有相對低的溶質(zhì)含量）與來自EP1685258的合金相比具有稍差的可卷邊性但是具有 時(shí)效硬化。另一方面，由于合金時(shí)效硬化，AC170的可卷邊性隨著時(shí)間而劣化，特別是當(dāng)卷邊 之前預(yù)應(yīng)變(prestrained)時(shí)。
[0008] 如上所述，通常在機(jī)械強(qiáng)度和可卷邊性之間存在折中。盡管可卷邊性是本發(fā)明的 關(guān)注點(diǎn)，但是如果材料能夠在烤漆期間時(shí)效硬化至一定程度，其對于汽車設(shè)計(jì)者是有用的。 這允許設(shè)計(jì)者通過厚度降低來優(yōu)化減輕重量。還期望在交付給汽車制造商的板中機(jī)械性能 隨時(shí)間保持相對穩(wěn)定。這是因?yàn)椋褰桓逗?，在該板用于車體部件的生產(chǎn)之前可能有一些延 遲。例如，如果在此期間（可能是幾個(gè)月）可卷邊性改變，板的使用者可能會發(fā)現(xiàn)其較不利于 他們的制造方法。可選擇的，板可以在較早時(shí)期成形為底板(pane 1)或罩(hood)，而僅在日 后與其它的組件連接。其中連接的方法包括卷邊，期望卷邊性能幾乎不隨間隔的時(shí)間而變 化。
[0009] 1987年9月12日公開的日本專利申請JP62-207642提出用5XXX系列合金包覆層包 覆6XXX系列合金芯，盡管包覆層所要求的組成范圍包括或重疊一些6XXX系列合金。該公布 教導(dǎo)了在包覆層中Si含量超過0.5重量％是不期望的，因?yàn)槠鋾档涂沙尚托?。在該產(chǎn)品中 6XXX系列和5XXX系列合金的混合使其幾乎不利于再循環(huán)。該公布沒有提及包覆板產(chǎn)品的卷 邊性能。
[0010] 6XXX系列合金與1XXX和3XXX系列合金的結(jié)合公開于US2006-0185816中。特別是生 產(chǎn)了常規(guī)組成的合金AA6111芯與常規(guī)AA3003或AA3104包覆層的結(jié)合。該復(fù)合結(jié)構(gòu)提供了與 整體式(monolithic )AA6111相比可成型性上的改進(jìn)。沒有公開卷邊性能。
[0011] W007/128391公開了一種復(fù)合產(chǎn)品，其包含芯中的6XXX系列合金與包覆層中的 6XXX系列合金的結(jié)合。盡管要求保護(hù)寬范圍，說明書僅包含2個(gè)實(shí)施例，其中芯合金是 AA6016或AA6111，并且包覆層是AA6005A。復(fù)合產(chǎn)品的卷邊性能比單獨(dú)的整體式芯合金的卷 邊性能要好，盡管沒有報(bào)道卷邊性能如何隨時(shí)間變化。
[0012] JP2000-129382也公開了將含Cu的6XXX系列合金用不含Cu的6XXX系列合金的另一 層包覆。通過伸長率測量了可成型性一本體可成型性而不是可卷邊性的程度的度量標(biāo)準(zhǔn)。
[0013] 這些現(xiàn)有技術(shù)公開內(nèi)容中沒有暗示芯和包覆層中的合金的結(jié)合在預(yù)應(yīng)變之后還 提供極良好的卷邊特性，可卷邊性在時(shí)效之后保持優(yōu)良，同時(shí)還顯示出在烤漆期間顯著的 時(shí)效硬化的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)異的卷邊性能的鋁合金包覆產(chǎn)品，其 中所述卷邊性能在自然時(shí)效和預(yù)應(yīng)變的相當(dāng)長時(shí)間之后保持優(yōu)異，并且其能夠時(shí)效硬化。
[0015] 該目的是通過包含以下項(xiàng)（1)的特征的包覆汽車板產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方案分別在以下項(xiàng)(2)-(16)中陳述。
[0016] (1)-種汽車包覆板產(chǎn)品，其包含芯層和至少一層包覆層，其中所述芯包含以下以 重量％計(jì)的組成的合金：
[0017]
[0018] 其它元素(或雜質(zhì))各自〈0.05,并且總計(jì)〈0.15
[0019] 余量的鋁
[0020] 和所述至少一層包覆層包含以下以重量％計(jì)的組成的合金：
[0021]
[0022]
[0023]其它元素(雜質(zhì))各自〈0.05,并且總計(jì)〈0.15 [0024] 余量的鋁。
[0025] (2)根據(jù)項(xiàng)（1)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于所述產(chǎn)品包含兩層包覆層，在所述 芯層的每一側(cè)面上具有一層包覆層。
[0026] (3)根據(jù)項(xiàng)（2)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于所述兩層包覆層是相同組成的包覆 層。
[0027] (4)根據(jù)項(xiàng)（1)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述至少一層包覆層中Mg含量為 0·4_0·6 〇
[0028] (5)根據(jù)項(xiàng)（1)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述至少一層包覆層中Mg含量為 約0.5〇
[0029] (6)根據(jù)項(xiàng)（1)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述至少一層包覆層中Si含量為 0·4 _0·6 〇
[0030] (7)根據(jù)項(xiàng)（1)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述至少一層包覆層中Si含量為 約0.5 〇
[0031] (8)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述芯層中Mg含量為 0·5 _0·7 〇
[0032] (9)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述芯層中Mg含量為 約0.6 〇
[0033] (10)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述芯層中Si含量為 0·5 _0·7 〇
[0034] (11)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于在所述芯層中Si含量為 約0.6 〇
[0035] (12)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于根據(jù)ASTM 290C測量的 在6個(gè)月自然時(shí)效后的彎曲因子為低于0.3。
[0036] (13)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于根據(jù)ASTM 290C測量的 在12個(gè)月自然時(shí)效后的彎曲因子為低于0.3。
[0037] (14)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于根據(jù)ASTM 290C測量的 在6個(gè)月自然時(shí)效后的彎曲因子為低于0.25。
[0038] (15)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于根據(jù)ASTM 290C測量的 在12個(gè)月自然時(shí)效后的彎曲因子為低于0.25。
[0039] (16)根據(jù)前述項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的包覆板產(chǎn)品，其特征在于烤漆響應(yīng)性大于75MPa。
[0040] 這里廣泛使用的術(shù)語"板"意圖包括有時(shí)稱為"板材(plate)"或"箱"的厚度以及介 于板材和箱之間的板厚度(sheet gauges)。
[0041] 以與在權(quán)利要求中實(shí)現(xiàn)的方式限定合金組成的理由給出如下。所有的值以重量％ 計(jì)。
[0042] Mg:在芯層中Mg含量設(shè)定為0.45-0.8。優(yōu)選，Mg含量為0.5-0.7，更優(yōu)選約0.6。在至 少一層包覆層中Mg含量設(shè)定為0.3-0.7。優(yōu)選，在該包覆層中Mg含量為0.4-0.6，更優(yōu)選約 0.5〇
[0043] Si :在芯和包覆層兩者中Si含量設(shè)定為0.45-0.7。優(yōu)選，在芯層中Si含量為0.5-〇. 7，最優(yōu)選約0.6。在至少一層包覆層中Si含量是在0.3-0.7之間。優(yōu)選，在至少一層包覆層 中Si含量為0.4-0.6,最優(yōu)選約0.5。
[0044] Mg和Si主要結(jié)合為Mg2Si，時(shí)效硬化后賦予強(qiáng)度改進(jìn)。使較少的Mg或Si以及達(dá)到的 時(shí)效硬化最小化，對于芯合金組成，這確定了每一元素的下限為0.45。然而，Mg和Si的上限 含量收到限定，這是因?yàn)檫^量的Si通常對于可成型性是不利的，特別是相對于板的最小無 裂紋彎曲半徑。因此，Mg和Si含量是以為了得到期望的強(qiáng)化作用并防止在材料中大量的過 量Si的方式平衡。
[0045] Fe:在芯和至少一層包覆層兩者中鐵含量設(shè)定為小于0.35。眾所周知鐵含量對最 小無裂紋彎曲半徑有顯著影響。Fe通常不溶于鋁，但是作為第二相成分存在，如AlFe(Mn)Si 相，常常位于晶粒邊界處。在彎曲時(shí)，裂紋起始于成分界面處并且擴(kuò)散。因此，認(rèn)為低Fe含量 和優(yōu)選含鐵相的精細(xì)分布改進(jìn)板產(chǎn)品的彎曲特性。
[0046] Cu:在芯層中Cu含量設(shè)定為0.05-0.25。添加在該范圍之內(nèi)的Cu提供了除僅從 Mg2Si沉積得到的之外的額外的加強(qiáng)。不希望在至少一層包覆層中Cu太多，因?yàn)槠浣档途磉?性能并使腐蝕性能、特別是絲狀腐蝕惡化。在至少一層包覆層中Cu含量至多0.20,但是優(yōu)選 不添加 Cu至包覆層，以致因此該量為相當(dāng)?shù)碾s質(zhì)量。
[0047] Μη:在芯層中Μη含量設(shè)定為0.05-0.3。在至少一層包覆層中Μη含量設(shè)定為小于 0.15。優(yōu)選，在至少一層包覆層中Μη含量小于0.10。在芯合金中錳有助于烘烤硬化強(qiáng)度，并 且有助于控制晶粒大小和熱處理的板的韌性。然而，在至少一層包覆層中過多的量，增加了 以非期望的方式與Μη結(jié)合的含F(xiàn)e顆粒的尺寸，因此不利地影響根據(jù)本發(fā)明的板產(chǎn)品的可彎 曲性。
[0048] 其它的元素例如但不限于211、附、11、8、(>和￥可以以痕量元素或