一种铝合金薄板及其生产方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
-种错合金薄板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于侣合金板材生产的技术领域，尤其设及一种汽车车身用6016系侣合金 薄板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 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(A1-Mg-Si系)合金是作为汽车车身板的最佳侣合金材料。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侣合金，在烘烤硬化(BH)性能比其他系侣合金 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。
[0003] CN104561681A汽车车身用6016侣合金薄板及其生产方法专利中所叙述的一种生 产方法，通过烙炼及铸造、锐面、热社、冷社、热处理工艺步骤，提高了侣合金板材的皿前伸 长率和皿后屈服强度，提高冲压时成品率，降低汽车广家成本，改善侣合金板材的成形性和 烘烤破化性。但是运种板材只能作汽车内板或低廉的汽车外板用。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术中的缺点，提供一种汽车车身用6016系侣合金薄板及其生产 方法。
[0005] 本发明采取如下技术方案：
[0006] -种侣合金薄板，其特征在于，所述侣合金薄板的化学成分及质量百分比为：Si 1.0~l.l%，Fe0.16~0.22%，Cu0.12~0.16%，Mn0.08~0.12%，Mg0.45~0.45%，Cr 0~0.10%，2110~0.10%，1'10~0.10%，余量为41。它与451]\182091 或68/"13190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。
[0007] 表1标称成分与本发明化学成分比较 [000引
[OOUV J 一巧观上化巧曾金簿恢的生广万法，具特化巧十，所化万法包巧：配科^裕烁^巧 炉^炉侧精炼^静置^铸造^银切^锐面^铸锭均匀化处理^热社^中间退火^冷社^ 电火花毛化处理^冷社成品^固溶泽火^拉矫(永久变形率)^Ti/Zr纯化^预时效^成品 卷材。
[0010] 根据上述的方法，其特征在于，所述方法包括：
[0011] (1)烙炼及铸造:按侣合金薄板的化学成分及质量百分比准备原材料，在72(TC~ 750°C的条件下烙炼侣合金原材料，侣合金原材料50 %~60 %烙化为侣液时，开启电磁揽 拌，当侣合金原材料全部烙化后，加入成分添加剂，并进行化渣、调整成分、转移烙体到保溫 炉，进行炉侧Ar+C12混合气精炼，成分合格及铸造准备充分后，烙体静置适当时间，在烙体 溫度700°C~710°C条件下经在线处理，诱注成侣合金铸锭；
[0012] (2)锐面:将步骤(1)侣合金铸锭切头切尾，锐面；
[0013] (3)热社：将步骤（2)处理后的侣合金铸锭在步进式推进炉中加热到480°C~570 °C，保溫8~26h，然后在1巧热连社至厚度3. Omm侣合金卷，终社溫度为330°C~350°C ;
[0014] (4)冷社:将步骤(3)得到的侣合金卷材在380°C~390°C，化中问退火后，再将侣合 金板由3.Omm经4道次冷社至1.05mm，再经电火花毛化1 .Omm;
[001引（5)热处理:将步骤(4)得到的侣合金薄板在560°C~570°C固浴处理，总加热时间 为90~110秒，立即进行水冷，3min内溫度降至60°C W下，接着进行拉矫，永久变形率:0.5 % ~1.0%，Ti/Zr纯化、预时效处理，预时效处理条件为120°C~180°C，保溫Imin~2min。
[0016] 根据上述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的烙体净化采用多级联合烙体净化技 术，即：从原铺材料选配开始，经烙炼、烙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，使烙体中的气体、夹渣排除，得到 较纯洁烙体的工艺技术。
[0017] 根据上述的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)中的TiAr纯化膜重:2.0mg/m2《 11《8.〇111旨/1112;在线预时效处理制度为145171111山。
[001引本发明的有益效果：
[0019] 1.本发明生产方法中在烙体烙炼铸造过程中，烙体净化采用多级联合烙体净化技 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]《0.1 ml/ 100gAl;Na<2P化;化<4P化;渣<50K/kg。产品的成形性能及力学性能更优异。
[0020] 2.本发明生产方法中采用中间退火工艺，可W改善带材的卷取性能，而且可改善 热社组织的不均匀性对材料表面性能的不利影响，还可W控制侣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HI)。
[0021] 3.本发明生产方法中采用抓T毛化处理及Ti/Zr纯化处理，可使板材表面更具吸附 性和涂漆后光鲜性。
[0022] 4.本发明生产方法中固溶泽火及预时效处理，能有效地消除产品因自然时效使烤 漆硬化不佳的影响。
[0023] 5.本发明是一种完整的汽车车身用6016侣合金薄板生产方法，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，改善侣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】
[0024] 本发明公开了一种侣合金薄板，其化学成分及质量百分比为：Si 1.0~1.1% ,Fe 0.16~0.22%，Cu0.12~0.16%，Mn0.08~0.12%，Mg0.45~0.45%，Cr0~0.10%，Zn O~0.10%，Ti O~0.10 %，余量为Al。。本发明的生产方法包括:配料一烙炼一转炉一炉侧 精炼^静置^铸造^银切^锐面^铸锭均匀化处理^热社^中间退火^冷社^电火花毛 化处理^冷社成品^固溶泽火^拉矫(永久变形率)^Ti/Zr纯化^预时效^成品卷材。
[0025] 下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
[0026] -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。
[0027] 表1该合金成分实测值(wt%)
[OfPRl
[0029] 实例1~4之一任意所述的汽车车身用6016侣含金薄板的生产方法之一，包括W下 步骤：
[0030] (1)烙炼及铸造:按实例1~4任意所述的侣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°C的条件下烙 炼侣合金原材料，侣合金原材料50 %~60 %烙化为侣液时，开启电磁揽拌，当侣合金原材料 全部烙化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行化渣、调整成分、转移烙体到保溫炉，进行炉 侧Ar+C12混合气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，烙体静置30min，在烙体溫度700 ~710°C条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI巧OPPI)、晶粒细化)处理，诱注成侣合金 铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；阳]=0.0851111/100旨41;化=2??111;〔日<4??111;渣= 24K/kg
[0031] (2)锐面:将步骤(1)侣合金铸锭切头切尾，锐面。
[0032] (3)热社:将步骤(2)处理后的侣合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/24h+， 480°C/2h，然后在1巧热连社至厚度3. Omm侣合金卷，终社溫度为339°C。
[0033] (4)冷社:将步骤(3)得到的侣合金卷材在380°C/2h中问退火后，再将侣合金板由 3. Omm经4道次冷社至1.05mm，再经邸T毛化1.0mm。
[0034] (5)热处理:将步骤(4)得到的侣合金薄板在560°C固浴处理，总加热时间为96秒， 立即进行水冷(室溫），3min内溫度降至60°CW下，接着进行拉矫，永久变形率:0.6%，Ti/Zr 纯化膜重(TZ = 6.03mg/m2每面），预时效处理145°C，保溫70秒。
[0035] 实例1~4之一任意所述的汽车车身用6016侣含金薄板的生产方法之二，包括W下 步骤：
[0036] (1)烙炼及铸造:按实例1~4任意所述的侣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°C的条件下烙 炼侣合金原材料，侣合金原材料50 %~60 %烙化为侣液时，开启电磁揽拌，当侣合金原材料 全部烙化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行化渣、调整成分、转移烙体到保溫炉，进行炉 侧Ar气精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，烙体静置30min，在烙体溫度700~710°C 条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI巧OPPI)、晶粒细化)处理，诱注成侣合金铸锭。铸 锭冶金质量满足：晶粒度1 级；[扣=0. 097ml/100gAl;Na = 2PRH; Ca<4PRii;渣=28K/kg
[0037] (2)锐面:将步骤(1)侣合金铸锭切头切尾，锐面。
[0038] (3)热社：将步骤(2)处理后的侣合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C /化+， 480°C/2h，然后在1巧热连社至厚度3. Omm侣合金卷，终社溫度为350°C。
[0039] (4)冷社:将步骤(3)得到的侣合金卷材在380°C/2h中问退火后，再将侣合金板由 3. Omm经4道次冷社至1.05mm，再经邸T毛化1.0mm。
[0040] (5)热处理:将步骤(4)得到的侣合金薄板在560°C固浴处理，总加热时间为90秒， 立即进行水冷(室溫），3min内溫度降至60°CW下，接着进行拉矫，永久变形率:0.8%，Ti/Zr 纯化膜重(TZ = 6. llmg/m2每面），预时效处理150°C，保溫60秒。
[0041] 实例1~4之一任意所述的汽车车身用6016侣含金薄板的生产方法之=，包括W下 步骤：
[0042] (1)烙炼及铸造:按实例1~4任意所述的侣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°C的条件下烙 炼侣合金原材料，侣合金原材料50 %~60 %烙化为侣液时，开启电磁揽拌，当侣合金原材料 全部烙化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行化渣、调整成分、转移烙体到保溫炉，进行炉 侧(Ar95 % +C125 % )混合气体精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，烙体静置35min，在 烙体溫度700~710 °C条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI巧OPPI )、晶粒细化)处理，诱 注成侣合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；阳]=0.0802ml/100gAl;化=2P化;化< 4PRH;渣= 20K/kg
[0043] (2)锐面:将步骤(1)侣合金铸锭切头切尾，锐面。
[0044] (3)热社:将步骤(2)处理后的侣合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/24h+， 480°C/2h，然后在1巧热连社至厚度3. Omm侣合金卷，终社溫度为355°C。
[0045] (4)冷社:将步骤(3)得到的侣合金卷材在380°C/2h中问退火后，再将侣合金板由 3. Omm经4道次冷社至1.05mm，再经邸T毛化1.0mm。
[0046] (5)热处理:将步骤(4)得到的侣合金薄板在560°C固浴处理，总加热时间为90秒， 立即进行水冷(室溫），3min内溫度降至60°CW下，接着进行拉矫，永久变形率:0.8%，Ti/Zr 纯化膜重(TZ = 6.09mg/m2每面），预时效处理160°C，保溫50秒。
[0047] 实例1~4之一任意所述的汽车车身用6016侣含金薄板的生产方法之四，包括W下 步骤：
[0048] (1)烙炼及铸造：按实例1~4任意所述的侣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°C的条件下烙 炼侣合金原材料，侣合金原材料50 %~60 %烙化为侣液时，开启电磁揽拌，当侣合金原材料 全部烙化(720°C)后，加入成分添加剂，并进行化渣、调整成分、转移烙体到保溫炉，进行炉 侧(Ar95 % +C125 % )混合气体精炼(STAS)，成分合格及铸造准备充分后，烙体静置35min，在 烙体溫度700~710 °C条件下经在线(SNIF除气、CCF过滤(30PPI巧OPPI)、晶粒细化)处理，诱 注成侣合金铸锭。铸锭冶金质量满足：晶粒度1级；阳]=0.0755ml/100gAl;化=2P化;化< 4PRH;渣= 22K/kg
[0049] (2)锐面:将步骤(1)侣合金铸锭切头切尾，锐面。
[0050] (3)热社：将步骤(2)处理后的侣合金铸锭在步进式推进炉中加热到560°C/24h+， 480°C/2h，然后在1巧热连社至厚度3. Omm侣合金卷，终社溫度为346°C。
[0051 ] (4)冷社:将步骤(3)得到的侣合金卷材由3. Omm经4道次冷社至1.05mm，再经邸T毛 化1.0mm。
[0052] (5)热处理:将步骤(4)得到的侣合金薄板在560°C固浴处理，总加热时间为90秒， 立即进行水冷(室溫），3min内溫度降至60°C W下，接着进行拉矫(永久变形率:0.8%) ,Ti/ Zr纯化膜重(TZ = 6.15mg/m2每面），预时效处理150°C，保溫60秒。
[0053] 实例1~4所述的汽车车身用6016侣含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板上 取横向样，在室溫下，按用户要求检测侣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。
[0054] 实例1~4所述的汽车车身用6016侣含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板上 取横向样，在室溫下放置60天，按用户要求检测侣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。
[0055] 实例1~4所述的汽车车身用6016侣含金薄板的任意之一的生产方法生产薄板，在 室溫下放置60天后从薄板上取横向样，经2%永久变形，再185°C保溫20min热处理;按用户 要求检测侣合金薄板(T64)的力学性能。其结果如表4所示。
[0056] 表2在室溫下放置7天，侣合金薄板(T4P)的力学性能检测结果
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[0059]表3在室溫下放置60天，合金薄板(T4P)的力学性能检测结果
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【主权项】
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 O~0.50%，Cu O~0.20%，Mn O~0.20%，Mg 0.25~0.60%，Cr O~0.10%， 2110~0.10%，110~0.10%，余量为八1。2. -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-热乳-中间退 火-冷乳-电火花毛化处理-冷乳成品-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 °C~750 °C 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+C12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 °C~710°C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) 热乳: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°C~570°C，保 温8~26h，然后在1+5热连乳至厚度3. Omm铝合金卷，终乳温度为330°C~350°C ; (4) 冷乳:将步骤(3)得到的铝合金卷材在380°C~390°C，2h中问退火后，再将铝合金板 由3.Omm经4道次冷乳至1.05mm，再经电火花毛化I .Omm; (5) 热处理:将步骤(4)得到的铝合金薄板在560°C~570°C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 °C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°C~180°C，保温Imin~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T i / Z r钝化膜重： 2.〇11^/1112<1';^8.〇11^/1112;在线预时效处理制度为145°〇/1111；[11。
【文档编号】C22C1/02GK105925858SQ201610411418
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】吕正风, 张华 , 孟凡林, 孙学明, 陶志民, 曹零勇, 房洪杰, 盛光英, 辛涛
【申请人】山东南山铝业股份有限公司, 烟台南山学院