烘烤涂装硬化性优异的铝合金板的制作方法_2

文档序号:9742783阅读:来源:国知局
-Si系侣合金板中,上述 的原子集合体(团簇)与固溶的Mg、Si量的平衡也会大幅影响BH性及BH处理后的强度。即,本 发明的第2实施方式基于W下见解:通过控制在满足上述规定条件的原子集合体中含有的 Mg、Si原子和在基质中存在的Mg、Si的比例,从而可W提高烘烤涂装前的强度,并且可W提 高邮生。
[0053] 另外,同时还发现:包含Sn的Al-Mg-Si系侣合金板中,若过大的团簇在BH处理时生 长,则导致尺寸过大,反而使BH性降低,并且导致BH处理前的强度过高,加工性劣化。即,还 发现:为了在不使加工性劣化的前提下提高BH性,而存在最佳尺寸的团簇。还发现:上述特 定的原子集合体的尺寸的分布状态虽然重要,但是上述特定的原子集合体的平均尺寸即当 量圆直径的平均半径对BH性产生较大影响。即,为了提高包含Sn的Al-Mg-Si系侣合金板的 BH性,在提高BH性方面需要使上述特定的原子集合体的当量圆直径的平均半径为特定的范 围即1.20nmW上且1.50nmW下。
[0054] 另外,发现:与本发明的第3实施方式相关,包含Sn的Al-Mg-Si系侣合金板中,如上 述所述,即使为相同的团簇,也会因其组成而使对BH性的影响不同,Si原子富集的团簇会对 BH性造成不良影响,另一方面,Mg原子富集的团簇会促进BH性。运是本实施方式的观点,因 此,在本实施方式中,W使利用3DAP测定的团簇中上述原子间的相互距离小的团簇变多的 方式进行控制,并且为了使该团簇中Mg的原子数大的团簇的比例变多而进行控制,从而提 高邮生。
[0055] <本发明的第1实施方式中的团簇>
[0056] W下,对本发明的第1实施方式中的团簇进行说明。
[0057] (本实施方式的团簇规定)
[0058] W下,对本实施方式的团簇的规定进行具体说明。
[0059] 本实施方式对团簇进行规定的侣合金板如上所述,是在社制后实施了固溶及泽火 处理、再加热处理等一系列调质后的板,其为利用冲压成形等成形加工为面板之前的板(在 烘烤涂装硬化处理等人工时效硬化处理之前的板)。但是,被冲压成形为上述汽车面板等 时,大多数的情况是在制造板后于室溫下放置1~4个月左右的较长时间。因此,优选:即使 是经过该长期室溫放置后的板的组织状态,也成为本实施方式中规定的组织。对于运一点, 在长期室溫经时后的特性成为问题的情况下,由于预想到100天左右的室溫经时后特性没 有变化,组织也没有变化,因而更优选对于进行充分的室溫经时的、实施上述一系列调质后 且经过100天W上之后的板的组织和特性进行调查及评价。
[0060] (本实施方式的团簇的定义)
[0061] 而且,利用Ξ维原子探针电场离子显微镜对室溫放置前的、实施了上述固溶及泽 火处理等调质后的Al-Mg-Si系侣合金板的任意的板厚中央部的组织进行测定。作为在该被 测定的组织中存在的团簇,在本实施方式中,首先,该团簇含有总计10个W上的Mg原子或Si 原子中的任一者或两者。予W说明,该原子集合体所含的Mg原子、Si原子的个数越多越好, 其上限没有特别规定,但若从制造极限出发,则该团簇所含的Mg原子、Si原子的个数的上限 大概为10000个左右。
[0062] 在上述专利文献2中,该团簇含有总计30个W上的Mg原子或Si原子的中任一者或 两者。但是,本实施方式如上所述因为较小尺寸的团簇阻碍BH性,所W将其限制得很少。因 此,为了将此应该限制的较小尺寸的团簇在可测定的范围内加 W控制,而与上述专利文献3 同样地规定为含有总计10个W上的Mg原子和Si原子中的任一者或两者。
[0063] 在本实施方式中,与上述专利文献2、3同样,还将无论W运些团簇中所含的Mg原子 或Si原子中的任一个原子作为基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的任一个原子 彼此的距离为〇.75nmW下的原子集合体作为本实施方式中规定的(满足本实施方式的规 定)原子集合体(团簇)。该彼此的距离为〇.75nm是为了使Mg、Si彼此的原子间的距离接近, 保障在长期的室溫时效后的低溫短时间内具有BH性提高效果的大尺寸的团簇的数密度,反 之,限制小尺寸的团簇,将数密度控制得很小而规定的数值。本发明人等迄今为止对于通过 低溫且短时间化的条件的车体涂装烘烤处理也能发挥高BH性的侣合金板与原子水平的集 合体的关系进行了详细地研究,结果实验性地表明:上述定义所规定的原子集合体的数密 度大,是发挥高BH性的组织形态。因此,原子间的距离为0.75nm的技术性含义虽不十分清 楚,但其是用于严密地保证发挥高BH性的原子集合体的数密度所需要的,并为此而规定的 数值。
[0064] 本实施方式中规定的团簇,虽然含有Mg原子和Si原子二者的情况最多,但也包括 含有Mg原子但不含Si原子的情况、或者含有Si原子但不含Mg原子的情况。另外,并不限制为 只由Mg原子或Si原子构成,除此之外,还W非常高的概率含有A1原子。
[0065] 此外,根据本实施方式中作为对象的、包含Sn的Al-Mg-Si系侣合金板的成分组成 不同,作为合金元素、杂质而包含的Sn、Fe、Mn、化、吐、21'、¥、11、化或4旨等原子被包含于团簇 中,必然会产生利用3DAP分析对运些其他原子进行计数的情况。但是,即使运些其他原子 (来自合金元素、杂质)包含于团簇中,若与Mg原子、Si原子的总数相比,则仍为少的水平。因 此,即使在此种其他原子被包含于团簇中的情况下,满足上述规定(条件)的团簇也会作为 本实施方式的团簇而与仅由Mg原子、Si原子构成的团簇同样发挥功能。因此,本实施方式所 规定的团簇如果满足上述规定,则另外含有何种原子都可W。
[0066] 另外,本实施方式的所谓"无论W其中包含的Mg原子或Si原子中的任一个原子为 基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的任一个原子之间的相互距离均为〇.75mmW 下"是指:团簇中存在的全部Mg原子、Si原子在其周围至少具有1个彼此的距离在0.75nmW 下的Mg原子、Si原子。
[0067] 在本实施方式的团簇中的原子之间的相互距离的规定中,无论W其中所含的Mg原 子或Si原子中的任一个原子为基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的全部原子的 距离也可W分别不全为〇.75nmW下,相反,也可W分别全部为0.75皿W下。换言之,距离超 过0.75皿的其他Mg原子、Si原子也可W相邻,只要在特定的(成为基准的)Mg原子或Si原子 的周围满足该规定距离(间隔)的其他的Mg原子或Si原子最低为1个即可。
[0068] 而且,满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子存在1个时,满足距离的条 件的、应该被计数的Mg原子或Si原子的数量包含特定的(成为基准)Mg原子或Si原子在内为 2个。另外,满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子有2个时,满足距离的条件的、 应该被计数的Mg原子或Si原子的数量包含特定的(成为基准的)Mg原子或Si原子在内为3 个。
[0069] W上说明的团簇是通过前述及详情后述的社制后的调质中的固溶和高溫下的泽 火停止后的溫度保持处理而生成的团簇。即,本实施方式的团簇是通过固溶及高溫下的泽 火停止后的溫度保持处理而生成的原子集合体,是含有总计10个W上的Mg原子或Si原子中 的任一者或两者、无论W其所包含的Mg原子或Si原子中的任一个原子作为基准,成为该基 准的原子与相邻的其他原子中的任一个原子之间的相互距离均为〇.75nmW下的团簇。
[0070] 迄今为止,据报道:人工时效或烘烤涂装处理中促进使强度上升的GP区或护相的 析出的团簇如上所述为Mg/Si团簇,该团簇在固溶及泽火处理后利用50~150°C的热处理来 形成。与此相对,在人工时效处理或烘烤涂装处理中抑制GP区或护相的析出的团簇为Si富 集团簇,该团簇在固溶泽火后利用室溫保持(室溫时效)来形成(例如记载于里:轻金属 vol.56、第595页)。
[0071] 但是,本发明人等对人工时效处理时或烘烤涂装处理时的强度与团簇的关系进行 了详细地分析,结果发现:人工时效处理时或烘烤涂装处理时的与强度有关的组织因子并 非团簇的种类(组成)而是利用板的调质处理所生成的团簇的尺寸的分布状态。另外,该团 簇的尺寸的分布状态也是通过利用如上所述的定义进行分析而首次明确了其与人工时效 处理时或烘烤涂装热处理时的强度的对应。
[0072] 与此相对,上述利用室溫保持(室溫时效)形成的团簇即使是利用Ξ维原子探针电 场离子显微镜进行测定的原子集合体,也具有超出上述本实施方式的规定的原子的个数、 团簇的数密度。因此,本实施方式的团簇(原子集合体)的规定也为如下规定:与上述利用室 溫保持(室溫时效)形成的团簇相区别,并且防止消耗掉在该团簇中所添加(含有)的Mg、Si。
[0073] (团簇的密度)
[0074] W上说明的本实施方式中所定义的团簇或满足前提条件的团簇为W2.5 X 1023个/ 上、20.ΟΧΙΟ23个/VW下的平均数密度包含的团簇。若该团簇的平均数密度过少于2.5 Χ 1023个/V,则在长时间的室溫经时中新生成过小的团簇,引起ΒΗ性的降低及加工性的劣 化。另一方面,若过多于20.ΟΧΙΟ23个/V,贝化Η处理前的强度过高,结果使加工性劣化。
[0075] 若本实施方式中所定义的团簇平均数密度小,则意味着:该团簇自身的形成量不 充分,消耗掉大量在上述利用室溫时效形成的团簇中所添加(含有)的Mg、Si。因此,即使具 有促进GP区或护相的析出、且提高BH性的效果,在长期的室溫放置(室溫时效)后,BH性的提 高在0.2%屈服强度下也会停留在W往的30~40M化左右。因此,在此种条件下,无法得到更 高的所需BH性。
[0076] (本实施方式团簇的尺寸分布规定)
[oow] W存在上述一定量(平均数密度W上)的本实施方式中所定义的团簇为前提,为了 提高BH性,本实施方式如上所述那样使满足运些条件的原子集合体的当量圆直径的平均半 径为1.15nmW上且1.45nmW下,并且该当量圆直径的半径的标准偏差为0.45nmW下。
[0078] 原子集合体的当量圆直径的平均半径E(r):
[0079] 满足上述前提条件的原子集合体的当量圆直径的平均半径E(r)(皿)WE(r) = (l/ η) Σγ来表示。在此,η为满足上述前提条件的原子集合体的个数。R为满足上述前提条件的 各个原子集合体的当量圆直径的半径(nm)。
[0080] 首先,满足上述前提条件的原子集合体的尺寸本身在提高BH性方面是重要的。上 述当量圆直径的平均半径E(r)过小的原子集合体(团簇)会在BH处理时(人工时效硬化处理 时)消失,在该BH时抑制对提高强度效果高的β"或护等中间析出物的析出,阻碍BH性。另一 方面,当量圆直径的平均半径E(r)过大的原子集合体(团簇)也会在ΒΗ处理W前(临近或事 先)的时刻因室溫时效而已经成为β"或护等中间析出物而析出,但是会使BH前的强度过高, 阻碍冲压成形性、弯曲加工性。另外,若在ΒΗ处理之前的时刻已经成为β"或护等中间析出物 而析出,则在Β邸寸会抑制新的β"或护等中间析出物析出,还是会阻碍ΒΗ性。另外,上述β"、护 均为中间析出相且均为Mg2Si,但是晶体结构(原子的排列方式)不同,不易区分表现,因此 在无法使用的情况下,0'称为化rime,β"称为朗oub 1 e prime。
[0081] 与此相对,在满足上述前提条件的原子集合体中,其尺寸W当量圆直径的平均半 径E(r)计为1.15nmW上且1.45nmW下的范围的原子集合体在该BH时会成为对提高强度效 果高的(有助于提高强度)β"或护等中间析出物而析出。因此,在冲压成形、弯曲加工的阶段 具有强度低、加工性好、在ΒΗ后强度开始变高的特性。因此,上述规定的原子集合体的尺寸 W当量圆直径的平均半径E(r)计为1.15nmW上且1.45nmW下。
[0082] 原子集合体的当量圆直径的标准偏差曰:
[0083] 另外,满足上述前提条件的原子集合体的当量圆直径的标准偏差0由上述当量圆 直径的平均半径E(r)W〇2=(l/n)I[r-E(r)] 2来表示。
[0084] 满足上述前提条件的原子集合体的尺寸、即当量圆直径的平均半径E(r)也是重要 的,满足上述前提条件的特定的原子集合体的平均尺寸即当量圆直径的平均半径E(r)的标 准偏差也会作为原子集合体的尺寸的分布状态而对BH性产生较大影响。即,为了提高BH性, 在提高BH性方面需要使上述特定的原子集合体的当量圆直径的平均半径为特定的范围即 1.15nmW上且1.45nmW下、并且该当量圆直径的半径的标准偏差较小,为0.45nmW下。
[0085] 为了提高BH性,上述特定的原子集合体的尺寸并非从小到大存在大幅偏差,最好 仅生产最佳尺寸的团簇。上述当量圆直径的平均半径为1.15nmW上且1.45皿W下、且该当 量圆直径的半径的标准偏差为〇.45nmW下是指仅生成此种最佳尺寸的团簇。由此,在本实 施方式中,即使当在长时间的室溫保持后进行车体涂装烘烤处理的情况下,也可W进一步 提高Al-Mg-Si系侣合金板的BH性。
[0086] 在本实施方式中,通过上述规定的原子集合体的、当量圆直径的平均半径和该当 量圆直径的半径的标准偏差两者来规定上述规定的原子集合体的尺寸分布,从而增加上述 规定的原子集合体中的、尺寸类似的原子集合体(团簇)的数量或比例。由此,即使当在长时 间的室溫保持后进行车体涂装烘烤处理的情况下,也会使Al-Mg-Si系侣合金板的BH性进一 步提局。
[0087] 即使是上述规定的团簇,若阻碍BH性的、尺寸小的团簇较多,则上述规定中当量圆 直径的平均半径也变小为不足1.15nm。另外,当量圆直径的半径的标准偏差超过0.45nm而 变大。
[0088] 另一方面,即使是本实施方式中规定的团簇,若阻碍BH性的、尺寸大的团簇较多, 则上述规定中当量圆直径的平均半径超过1.45nm而变大。另外,当量圆直径的半径的标准 偏差超过0.45nm而变大。
[0089] 当量圆直径的平均半径过小的原子集合体(团簇)在BH处理时(人工时效硬化处理 时)消失,在该BH时抑制对提高强度效果高的(有助于提高强度)β"或护等中间析出物的析 出,阻碍ΒΗ性。另一方面,当量圆直径的平均半径过大的原子集合体(团簇)也会在ΒΗ处理之 前的时刻因室溫时效而已经成为β"或护等中间析出物而析出,ΒΗ前的强度过高而阻碍弯曲 加工性。另外,若在ΒΗ处理之前的时刻已经成为β"或护等中间析出物而析出,则在Β邸寸抑制 新的β"或护等中间析出物析出,还是会阻碍ΒΗ性。
[0090] <本发明的第2实施方式中的团簇>
[0091] 接着,对本发明的第2实施方式中的团簇进行说明。
[0092] (本实施方式的团簇规定)
[0093] W下,对本实施方式的团簇的规定进行具体说明。
[0094] 本实施方式对团簇进行规定的侣合金板如上所述为热社板、冷社板等社制板,其 是指实施了固溶处理及泽火处理等调质后且利用冲压成形等成形加工为面板之前的板(被 烘烤涂装硬化处理等人工时效硬化处理之前的板)。但是,被成形为上述汽车构件等时,大 多数的情况是在制造板后于室溫下放置0.5~4个月左右的较长时间。因此,优选:即使是经 过该长期室溫放置后的板的组织状态,也成为本发明中规定的组织。对于运一点,在长期室 溫经时后的特性成为问题的情况下,由于预想到100天左右的室溫经时后特性没有变化,组 织也没有变化,因而更优选对于进行充分的室溫经时的、实施上述一系列调质后且经过100 天W上之后的板的组织和特性进行调查及评价。
[0095] (本实施方式的团簇的定义)
[0096] 利用Ξ维原子探针电场离子显微镜对此种侣合金板的任意板厚中央部的组织进 行测定。作为在该被测定的组织中存在的团簇,在本实施方式中,首先,该团簇含有总计10 个W上的Mg原子或Si原子中的任一者或两者。予W说明,该原子集合体所含的Mg原子、Si原 子的个数越多越好,其上限没有特别规定,但若从制造极限出发,则该团簇所含的Mg原子、 Si原子的个数的上限大概为10000个左右。
[0097] 在上述专利文献2中,该团簇含有总计30个W上的Mg原子或Si原子的中任一者或 两者。但是,本实施方式如上所述因为较小尺寸的团簇阻碍BH性,所W将其限制得很少。因 此,为了将此应该限制的较小尺寸的团簇在可测定的范围内加 W控制,而与上述专利文献3 同样地规定为含有总计10个W上的Mg原子和Si原子中的任一者或两者。
[0098] 在本实施方式中,与上述专利文献2、3同样,还将无论W运些团簇中所含的Mg原子 或Si原子中的任一个原子作为基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的任一个原子 彼此的距离为〇.75nmW下的原子集合体作为本实施方式中规定的(满足本实施方式的规 定)原子集合体(团簇)。该彼此的距离为〇.75nm是为了使Mg、Si彼此的原子间的距离接近, 保障具有室溫时效后的BH性提高效果的大尺寸的团簇的数密度,反之,限制小尺寸的团簇, 将数密度控制得很小而规定的数值。本发明人等迄今为止对于通过车体涂装烘烤处理能够 发挥高BH性的侣合金板与原子水平的集合体的关系进行了详细地研究,结果实验性地表 明:上述定义所规定的原子集合体的数密度大,是发挥高BH性的组织形态。因此,原子间的 距离为〇.75nm的技术性含义虽不十分清楚,但其是用于严密地保证发挥高BH性的原子集合 体的数密度所需要的,并为此而规定的数值。
[0099] 本实施方式中规定的团簇,虽然含有Mg原子和Si原子二者的情况最多,但也包括 含有Mg原子但不含Si原子的情况、或者含有Si原子但不含Mg原子的情况。另外,并不限制为 只由Mg原子或Si原子构成,除此之外,还W非常高的概率含有A1原子。
[0100] 此外,根据本实施方式中作为对象的、包含Sn的Al-Mg-Si系侣合金板的成分组成 不同,作为合金元素、杂质而包含的Sn、Fe、Mn、化、吐、21'、¥、11、化或4旨等原子被包含于团簇 中,必然会产生利用3DAP分析对运些其他原子进行计数的情况。但是,即使运些其他原子 (来自合金元素、杂质)包含于团簇中,若与Mg原子、Si原子的总数相比,则仍为少的水平。因 此,即使在此种其他原子被包含于团簇中的情况下,满足上述规定(条件)的团簇也会作为 本实施方式的团簇而与仅由Mg原子、Si原子构成的团簇同样发挥功能。因此,本实施方式所 规定的团簇如果满足上述规定,则另外含有何种原子都可W。
[0101] 另外,本实施方式的所谓"无论W其中包含的Mg原子或Si原子中的任一个原子为 基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的任一个原子之间的相互距离均为〇.75mmW 下"是指:团簇中存在的全部Mg原子、Si原子在其周围至少具有1个彼此的距离在0.75nmW 下的Mg原子、Si原子。
[0102] 在本实施方式的团簇中的原子之间的相互距离的规定中,无论W其中所含的Mg原 子或Si原子中的任一个原子为基准,成为该基准的原子与相邻的其他原子中的全部原子的 距离也可W分别不全为〇.75nmW下,相反,也可W分别全部为0.75皿W下。换言之,距离超 过0.75皿的其他Mg原子、Si原子也可W相邻,只要在特定的(成为基准的)Mg原子或Si原子 的周围满足该规定距离(间隔)的其他的Mg原子或Si原子最低为1个即可。
[0103] 而且,满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子存在1个时,满足距离的条 件的、应该被计数的Mg原子或Si原子的数量包含特定的(成为基准)Mg原子或Si原子在内为 2个。另外,满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子有2个时,满足距离的条件的、 应该被计数的Mg原子或Si原子的数量包含特定的(成为基准的)Mg原子或Si原子在内为3 个。
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