CN105925858A - 一种铝合金薄板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车车身用6016系铝合金薄板及其生产方法。铝合金薄板的化学成分及质量百分比为：Si 1.0～1.5％，Fe 0～0.50％,Cu 0～0.20％，Mn 0～0.20％，Mg 0.25～0.60％，Cr 0～0.10％，Zn 0～0.10％，Ti 0～0.10％，余量为Al。本发明通过配料→熔炼→转炉→炉侧精炼→静置→铸造→锯切→铣面→铸锭均匀化处理→热轧→中间退火→冷轧→电火花毛化处理→冷轧成品→固溶淬火→拉矫→Ti/Zr钝化→预时效→成品卷材。本发明能为用户提供高品质的车身用薄板，提高冲压时成品率，降低汽车厂家成本，改善铝合金板材的成形性和烘烤硬化性，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于铝合金板材生产的技术领域，尤其涉及一种汽车车身用6016系铝合金薄板及其生产方法。
背景技术
节能减排、汽车轻量化已成全球趋势。经几十年汽车轻量化材料的研究和发展，人们逐渐认为6016(Al-Mg-Si系)合金是作为汽车车身板的最佳铝合金材料。它不但具有综合力学性能及成形性能，而且是热处理可强化铝合金，在烘烤硬化(BH)性能比其他系铝合金的好。作为汽车外板，它必须具有合金材料的抗凹痕性、成形性、时效稳定性、表面光鲜性及烧烤硬化性能。
CN104561681A汽车车身用6016铝合金薄板及其生产方法专利中所叙述的一种生产方法，通过熔炼及铸造、铣面、热轧、冷轧、热处理工艺步骤，提高了铝合金板材的HB前伸长率和HB后屈服强度，提高冲压时成品率，降低汽车广家成本，改善铝合金板材的成形性和烘烤破化性。但是这种板材只能作汽车内板或低廉的汽车外板用。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺点，提供一种汽车车身用6016系铝合金薄板及其生产方法。
本发明采取如下技术方案：
一种铝合金薄板，其特征在于，所述铝合金薄板的化学成分及质量百分比为：Si1.0～1.1％，Fe 0.16～0.22％,Cu 0.12～0.16％，Mn 0.08～0.12％，Mg 0.45～0.45％，Cr0～0.10％，Zn 0～0.10％，Ti 0～0.10％，余量为Al。它与ASTM B209M 或GB/T3190公布的标称化学成分相比(如表1)，主要成分控制更严格，综合提高了抗凹痕性、成形性、时效稳定性、表面光鲜性及烧烤硬化性能。
表1 标称成分与本发明化学成分比较
一种如上述铝合金薄板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：配料→熔炼→转炉→炉侧精炼→静置→铸造→锯切→铣面→铸锭均匀化处理→热轧→中间退火→冷轧→电火花毛化处理→冷轧成品→固溶淬火→拉矫(永久变形率)→Ti/Zr钝化→预时效→成品卷材。
根据上述的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)熔炼及铸造：按铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，在720℃～750℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar+Cl2混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间，在熔体温度700℃～710℃条件下经在线处理，浇注成铝合金铸锭；
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面；
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到480℃～570℃，保温8～26h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为330℃～350℃；
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材在380℃～390℃，2h中问退火后，再将铝合金板由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经电火花毛化1.0mm；
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃～570℃固浴处理，总加热时间为90～110秒，立即进行水冷，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫，永久变形率：0.5％～1.0％，Ti/Zr钝化、预时效处理，预时效处理条件为120℃～180℃，保温lmin～2min。
根据上述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的熔体净化采用多级联合熔体净化技术，即：从原铺材料选配开始，经熔炼、熔体炉内混合气体精炼、在线多级串联SNIF除气、双级陶瓷过滤、加盖流槽预热干燥防污染等多种工艺措施，使熔体中的气体、夹渣排除，得到较纯洁熔体的工艺技术。
根据上述的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)中的Ti/Zr钝化膜重:2.0mg/m2≤Ti≤8.0mg/m2；在线预时效处理制度为145℃/1min。
本发明的有益效果：
1.本发明生产方法中在熔体熔炼铸造过程中，熔体净化采用多级联合熔体净化技术，使铸锭冶金质量达到高纯化的水平，使铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜50K/kg。产品的成形性能及力学性能更优异。
2.本发明生产方法中采用中间退火工艺，可以改善带材的卷取性能，而且可改善热轧组织的不均匀性对材料表面性能的不利影响，还可以控制铝合金固溶处理后的显微组织，在一定程度上提高成形性能(横向塑性应变比r值)。
3.本发明生产方法中采用EDT毛化处理及Ti/Zr钝化处理，可使板材表面更具吸附性和涂漆后光鲜性。
4.本发明生产方法中固溶淬火及预时效处理，能有效地消除产品因自然时效使烤漆硬化不佳的影响。
5.本发明是一种完整的汽车车身用6016铝合金薄板生产方法，能为用户提供高品质的车身用薄板，提高冲压时成品率，降低汽车厂家成本，改善铝合金板材的成形性和烘烤硬化性，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。
具体实施方式
本发明公开了一种铝合金薄板，其化学成分及质量百分比为：Si 1.0～1.1％，Fe0.16～0.22％,Cu 0.12～0.16％，Mn 0.08～0.12％，Mg 0.45～0.45％，Cr 0～0.10％，Zn0～0.10％，Ti 0～0.10％，余量为Al。。本发明的生产方法包括：配料→熔炼→转炉→炉侧精炼→静置→铸造→锯切→铣面→铸锭均匀化处理→热轧→中间退火→冷轧→电火花毛化处理→冷轧成品→固溶淬火→拉矫(永久变形率)→Ti/Zr钝化→预时效→成品卷材。
下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
一种汽车车身用6016合金薄板，其化学成分及质量百分比如表1。
表1 该合金成分实测值(wt％)
实例1～4之一任意所述的汽车车身用6016铝含金薄板的生产方法之一，包括以下步骤：
(1)熔炼及铸造：按实例1～4任意所述的铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，其中，固体料占30％，一、二级废料45％，其余为电解液。在720-760℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化(720℃)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar+Cl2混合气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置30min，在熔体温度700～710℃条件下 经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理，浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]＝0.085ml/100gAl；Na＝2PPm；Ca＜4PPm；渣＝24K/kg
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560℃/24h+，480℃/2h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为339℃。
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材在380℃/2h中问退火后，再将铝合金板由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经EDT毛化1.0mm。
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃固浴处理，总加热时间为96秒，立即进行水冷(室温)，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫，永久变形率：0.6％，Ti/Zr钝化膜重(TZ＝6.03mg/m2每面)，预时效处理145℃，保温70秒。
实例1～4之一任意所述的汽车车身用6016铝含金薄板的生产方法之二，包括以下步骤：
(1)熔炼及铸造：按实例1～4任意所述的铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，其中，固体料占40％，一、二级废料45％，其余为电解液。在720-760℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化(720℃)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置30min，在熔体温度700～710℃条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理，浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]＝0.097ml/100gAl；Na＝2PPm；Ca＜4PPm；渣＝28K/kg
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560℃ /8h+，480℃/2h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为350℃。
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材在380℃/2h中问退火后，再将铝合金板由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经EDT毛化1.0mm。
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃固浴处理，总加热时间为90秒，立即进行水冷(室温)，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫，永久变形率:0.8％，Ti/Zr钝化膜重(TZ＝6.11mg/m2每面)，预时效处理150℃，保温60秒。
实例1～4之一任意所述的汽车车身用6016铝含金薄板的生产方法之三，包括以下步骤：
(1)熔炼及铸造：按实例1～4任意所述的铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，其中，固体料占45％，一、二级废料40％，其余为电解液。在720-760℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化(720℃)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧(Ar95％+Cl25％)混合气体精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置35min，在熔体温度700～710℃条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理，浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]＝0.0802ml/100gAl；Na＝2PPm；Ca＜4PPm；渣＝20K/kg
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560℃/24h+，480℃/2h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为355℃。
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材在380℃/2h中问退火后，再将铝合金板由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经EDT毛化1.0mm。
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃固浴处理，总加热时 间为90秒，立即进行水冷(室温)，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫，永久变形率：0.8％，Ti/Zr钝化膜重(TZ＝6.09mg/m2每面)，预时效处理160℃，保温50秒。
实例1～4之一任意所述的汽车车身用6016铝含金薄板的生产方法之四，包括以下步骤：
(1)熔炼及铸造：按实例1～4任意所述的铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，其中，固体料占45％，一、二级废料40％，其余为电解液。在720-760℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化(720℃)后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧(Ar95％+Cl25％)混合气体精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置35min，在熔体温度700～710℃条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI+50PPI)、晶粒细化)处理，浇注成铝合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；[H]＝0.0755ml/100gAl；Na＝2PPm；Ca＜4PPm；渣＝22K/kg
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面。
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到560℃/24h+，480℃/2h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为346℃。
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经EDT毛化1.0mm。
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃固浴处理，总加热时间为90秒，立即进行水冷(室温)，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫(永久变形率：0.8％)，Ti/Zr钝化膜重(TZ＝6.15mg/m2每面)，预时效处理150℃，保温60秒。
实例1～4所述的汽车车身用6016铝含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板上取横向样，在室温下，按用户要求检测铝合金薄板的力学性能(T4P)。其 结果如表2所示。可见，增加固体投料，可明显减少渣含量；采用中间退火，可增加横向塑性应变比r值。
实例1～4所述的汽车车身用6016铝含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板上取横向样，在室温下放置60天，按用户要求检测铝合金薄板的力学性能。其结果如表3所示。可见，性能稳定性较好。
实例1～4所述的汽车车身用6016铝含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板，在室温下放置60天后从薄板上取横向样，经2％永久变形，再185℃保温20min热处理；按用户要求检测铝合金薄板(T64)的力学性能。其结果如表4所示。
表2 在室温下放置7天，铝合金薄板(T4P)的力学性能检测结果
表3 在室温下放置60天，合金薄板(T4P)的力学性能检测结果
表4 在室温下放置60天，合金薄板(T64)的力学性能检测结果
。
Claims (5)
1.一种铝合金薄板，其特征在于，所述铝合金薄板的化学成分及质量百分比为：Si 1.0～1.5％，Fe 0～0.50％,Cu 0～0.20％，Mn 0～0.20％，Mg 0.25～0.60％，Cr 0～0.10％，Zn 0～0.10％，Ti 0～0.10％，余量为Al。
2.一种如权利要求1所述的铝合金薄板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：配料→熔炼→转炉→炉侧精炼→静置→铸造→锯切→铣面→铸锭均匀化处理→热轧→中间退火→冷轧→电火花毛化处理→冷轧成品→固溶淬火→拉矫→Ti/Zr钝化→预时效→成品卷材。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)熔炼及铸造：按铝合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，在720℃～750℃的条件下熔炼铝合金原材料，铝合金原材料50％～60％熔化为铝液时，开启电磁搅拌，当铝合金原材料全部熔化后，加入成分添加剂，并进行扒渣、调整成分、转移熔体到保温炉，进行炉侧Ar+Cl2混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，熔体静置适当时间，在熔体温度700℃～710℃条件下经在线处理，浇注成铝合金铸锭；
(2)铣面：将步骤(1)铝合金铸锭切头切尾，铣面；
(3)热轧：将步骤(2)处理后的铝合金铸锭在步进式推进炉中加热到480℃～570℃，保温8～26h，然后在1+5热连轧至厚度3.0mm铝合金卷，终轧温度为330℃～350℃；
(4)冷轧：将步骤(3)得到的铝合金卷材在380℃～390℃，2h中问退火后，再将铝合金板由3.0mm经4道次冷轧至1.05mm，再经电火花毛化1.0mm；
(5)热处理：将步骤(4)得到的铝合金薄板在560℃～570℃固浴处理，保温时间为90～110秒，立即进行水冷，3min内温度降至60℃以下，接着进行拉矫，永久变形率：0.5％～1.0％，Ti/Zr钝化、预时效处理，预时效处理条件为120℃～180℃，保温lmin～2min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的熔体净化采用多级联合熔体净化技术。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)中的Ti/Zr钝化膜重:2.0mg/m2≤Ti≤8.0mg/m2；在线预时效处理制度为145℃/1min。
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