一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材及其制备方法，该铝合金板带材至少一侧表面上带有1层含锆和钛至少1种以上的氧化膜，锆和钛的合计含量按金属锆和金属钛计为：2

【技术实现步骤摘要】
一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材及其制备方法


[0001]本专利技术属于用于汽车车身的铝合金板带材
，具体涉及一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材及其制备方法。

技术介绍

[0002]汽车轻量化是目前节能减排的重点措施。钢质车身重量大，不利于车身减重和节能减排。铝合金密度约为钢材的三分之一，铝合金板如应用于包括外板（车门、发动机罩、后备箱外板）、内板（车门、发动机罩、后备箱内板）和结构件，在保证车身刚度满足设计要求的前提下，可减重约30%，减重效果明显，是汽车轻量化设计和制造的首选材料。
[0003]但是，由于冲压成形性偏低和制造成本较高等问题，目前铝合金板还不能完全代替钢材，两者被同时用做汽车零部件的情况很多。为了防止铝合金与钢材连接时产生接触腐蚀，有必要给铝合金表面附上一层高耐久性的氧化膜。对于这层氧化膜来说，既要求它与其下的铝板带材有很好的接合强度，还要求它本身具有较好的耐腐蚀性。而这层氧化膜的性能与其下面的铝合金内部组织、表面涂膜处理前的铝板带材的表面质量好坏有着密切的关系。因此，为了获得性能良好的氧化膜，必须对铝合金板带材的内部组织结构，以及表面质量进行严格的管控。另一方面，作为车身零部件，往往有着复杂的形状要求。这就要求其基材的铝合金板带材必须具有良好的冲压成形性。而且，在保证了良好成形性的前提下，为了能提高零部件抵抗外界的碰撞破坏的能力，还要求铝合金板带材具有尽可能高的强度。
[0004]但是，前述的各项所需性能之间，往往存在着复杂的因果关系，很难同时让它们都达到最好的水平。因此，为了获得前述的性能良好的氧化膜,良好的冲压成形性，尽可能高的强度，就必须对从合金成分、加工热处理工艺、到最后的表面涂膜处理的各种制造条件，实施严格的综合管理。现存技术还不能满足这个要求。例如，专利CN103255323B从提高强度及冲压成形性的角度，提供了一种车身用铝合金板材的制造方法，但没有给铝合金表面附加氧化膜。而专利CN110117785A从提高铝合金的耐蚀性的角度，提供了一种无铬无磷氧化膜的制备方法。但它并不是为车身用铝合金板带材设计的，而且不适合对车身用板带材表面进行连续快速大量的塗膜处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材及其制备方法，具体为汽车车身用的具有表面保护膜的铝合金板带材及其连续快速大量的制造方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：具有表面保护膜的铝合金板带材，其至少一侧表面上附有一层含锆和钛至少一种以上的氧化膜，此氧化膜中锆和铁的合计含量，换算成金属锆和金属钛后在2
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8mg/m2范围内。且此铝合金板带材化学成分质量百分比为：小于0.30%的Si，小于0.40%的Fe，0.005
‑
0.40%的Cu，3.50
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6.50%的Mg，0.05
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0.40%的Mn，0.005
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0.15%的Cr，0.005
‑
0.40%的Zn，其余为Al和其他不可避免的杂质元素。此带有表面氧化膜的铝合金板带材的抗拉强度≥
240MPa，屈服强度在90
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150MPa之间，延伸率≥24%，晶粒平均直径≤50μm，圆换算直径大于5μm的金属间化合物粒子的数量少于270个/mm2。
[0007]进一步地，含锆和钛的表面氧化膜：铝合金板带材表面的含锆及钛的氧化膜的作用是提供良好的耐蚀性和耐久性。其表面氧化膜中锆和钛的含量，换算为金属锆和金属钛后一定要保证在2
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8mg/m2范围内。如果含量偏低，则表面氧化膜的厚度不够，耐蚀性及耐久性无法满足车身板带材的要求。如果含量偏高，则表面氧化膜会变脆易开裂。既得不到满足车身板要求的耐蚀性及耐久性，又会因用料多造成制造成本増加。
[0008]进一步地， Si含量小于0.30%。少量的Si是以固溶状态存在于铝中的，有一定的提高强度作用。同时，固溶于基体的Si，有偏聚于晶界抑制晶粒粗大的效果。但含量过多，则Si会作为单独粒子析出。若材料中Fe含量较多，Si会与Fe一起形成AlFeSi金属间化合物粒子。无论是哪种形式的粒子，因其物理化学性质与铝基体是不同，所以在表面涂膜处理时，暴露在表面的这些粒子，无法像周围的铝基体那样形成氧化膜，成为氧化膜的缺陷，破坏了铝板带材表面氧化膜的质量，导致耐蚀性与耐久性降低。严重时这些粒子会从表面脱落，留下一微小孔洞，耐腐蚀性降低。为减少这些负面效果，可把添加量控制在0.15%以下。
[0009]进一步地，Fe含量小于0.40%。Fe少量固溶于铝中，绝大部分以AlFe金属间化合物粒子形式存在。固溶于铝基体的Fe有提高强度的效果。A1Fe金属间化合物粒子较软，少量存在时不会对铝合金板带材的力学性能造成太大影响。在退火热处理时，这些AlFe粒子能成为再结晶晶核，促进晶粒细化。若Fe含量大于0.40%，则AlFe金属间化合物粒子会太多，会使表面涂膜处理时生成的氧化膜中的缺陷较多。当材料中同时有较多Si存在时，如前所述，它会与Fe一起形成AlFeSi金属间化合物粒子。这种粒子较脆，它不但能成为表面涂膜时生成的氧化膜缺陷，还会导致铝合金板带材的成形性下降。为进一步减少这些负面效果，可把Fe的添加量控制在0.20%以下。
[0010]进一步地，Cu含量在0.005
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0.40%范围内。少量添加的Cu一般是固溶在铝中的，能提高铝合金板带材的强度。同时，固溶于基体的Cu，有偏聚于晶界，抑制再结晶时的晶粒粗大的效果。若Cu含量低于0.005%时，会使前述正面效果不足的风险加大。另一方面，固溶的Cu在提高铝合金板带的强度的同时，会降低材料的塑性变形能力，导致冲压成形时的成品率下降。此外，偏聚于晶界的Cu过多时，诱发晶间腐蚀的风险加大。若它的含量超过0.40%，前述的负面效果将会加大到无法忽略的水平。为进一步抑制这种负面影响，可把它的含量进一步限制在0.25%以下。
[0011]进一步地，Mg含量在3.50
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6.50%范围内。Mg是主要的添加合金元素，它有同时提高强度和延伸率的作用。若Mg含量低于3.50%时，会使铝合金板带材的抗拉强度和屈服强度偏低于本专利的要求范围。另一方面， Mg在增加材料强度的同时，会导致材料的塑性变形能力有所降低。当它的含量超过6.50%时，热轧与冷轧时的变形抗力变得太大，轧制过程中昜诱发铝合金板带材的边部开裂。此外，若材料中有较多Fe、Cu存在时，会使铸造时出现粗大的AlFeCuMg金属间化合物粒子的风险加大。这些粗大的AlFeCuMg金属间化合物粒子不但与前述的AlFeSi粒子一样，会成为表面涂膜处理时生成的氧化膜的缺陷，还会在铝合金板带材进行包边成形时成为裂纹形核点，使包边成形时出现表面裂纹的趋势变大。为减少这些负面影响，可把添加量控制在6.0%以下。
[0012]进一步地，Mn含量在0.05
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0.40%范围内。在铸锭中，大部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐久性的汽车车身用铝合金板带材，其特征在于：该铝合金板带材至少一侧表面上带有1层含锆和钛至少1种以上的氧化膜，此氧化膜中锆和钛的合计含量按金属锆和金属钛计为：2
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8mg/m2；该铝合金板带材化学成分质量百分比为：小于0.30%的Si，小于0.40%的Fe，0.005
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0.40%的Cu，3.50
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6.50%的Mg， 0.05～0.40%的Mn，0.005
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0.15%的Cr，0.005
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0.40%的Zn，其余为Al和其他不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的高耐久性的汽车车身用铝合金板带材，其特征在于：所述高耐久性的汽车车身用铝合金板带材的抗拉强度≥240MPa，屈服强度为90
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150MPa，延伸率≥24%，晶粒平均直径≤50μm，圆换算直径大于5μm的金属间化合物粒子的数量少于270个/mm2。3.一种如权利要求1
‑
2任一项所述的高耐久性的汽车车身用铝合金板带材的制备方法，其特征在于：按各成分比例称取原料，采用半连续铸造法铸造成扁平大锭，经均匀化、热轧、冷轧、中间退火处理、二次冷轧、连续快速退火热处理、拉伸矫直后，实施表面涂膜处理，得到高耐久性的汽车车身用铝合金板带材。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述均匀化处理是在500℃下保温10h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：周青华，黄瑞银，冉继龙，高作文，丁力群，吴建新，刘贤强，罗富鑫，
申请(专利权)人：中铝东南材料院福建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：