专利名称：：铝复合薄板材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及铝复合薄板材料形式的汽车车身薄板，其中包覆薄板(cladsheet)施加于芯部材料的至少一侧。
背景技术：
：所提到的复合材料在现有技术中是公知的，例如国际专利申请WO-01/02165中。在这样的复合材料中，芯部材料(其显著决定复合材料的最大组分)主要决定复合材料的整体机械性能，例如复合材料的强度。而包覆薄板(其因此只决定了复合材料的小部分，从而对其机械性能具有次要的重要性)与复合材料周围的环境接触，因而将决定化学活性，例如很大程度上决定复合材料的腐蚀性能。作为根据现有技术的铝复合材料的例子可以提到，首先是钎焊薄板，其典型具有AA3xxx系列的铝合金作为芯部材料(例如AA3003)，并在其一侧或者两侧具有AA4xxx系列铝合t例如AA4045或AA4343)作为包覆薄板，以及用于航空用途的薄板(芯部材料包含AA2xxx系列的铝合金，包覆薄板典型包含AA1000-系列的铝合金)，例如铝衣合金(Alclad)2024-1230。通常开发这些公知的复合材料用于特定用途和用于实现特定的要求。美国专利US6，329，075-B1公开了一种铝合金复合薄板，其具有高强度的芯部材料以及一个或多个电导率大于芯部材料的包覆层，以便在换热器应用中获得改良的性能。芯部材料由选自AA3000、AA6000以及AA8000-系列铝合金的合金制成，并且该芯部合金具有小于50%IACS的电导率，而包覆层选自AA1000和AA7000系列的铝合金同时具有大于50%IACS的电导率。该复合材料用于钎焊应用并且可以按任何形式制造波紋状散热翼片坯体、管材、联管箱(header)或适合于钎焊的任何其它形状。国际专利申请W0-98/24571公开了一种通过复合流铸造获得的多层金属复合产品。该产品包含优选为铝合金的芯部，该芯部的至少一侧上具有与芯部结合的中间层和与该中间层结合的包覆层。根据产品的应用，形成该复合产品外表面的包覆层可以是用于钎焊薄板的铝钎焊合金、用以获得镜面状表面光洁度的AAlxxx系列合金、或者含锌的铝合金、或者锌或锌合金以提高耐腐蚀性。在下文中应理解，所有的铝合金命名均是指2006年铝业协会出版的铝标准和数据以及注册记录中的铝业协会命名，除非另外指出。对于本发明，"薄板产品，，指的是厚度超过0.lSmm至2.5mm的具有剪切边、切割边、或者锯开边的轧制产品形式。对于本发明，"汽车车身薄板"或者"ABS"指的是用于汽车车身应用的铝合金薄板，特别是外部面板、内部面板和结构部件。对于合金组成或者优选合金组成的任何描述，提到的所有百分比都是指重量百分比，除非另外指出。发明概述本发明的目的是提供一种上述类型的改良铝复合材料，设计该铝复合材料用作汽车车身薄板。本发明涉及铝复合薄板材料形式的汽车车身薄板，本发明满足或者超过了这个和其它目的以及另外的优点，其中向芯部材料的至少一侧施加包覆薄板，并且其中芯部材料由AA6xxx系列合金构成，并且其中该包覆薄板包含具有小于3.6重量y。Mg的AA5xxx系列合金。优选实施方案详述本发明提供了铝复合薄板材料形式的汽车车身薄板，其中包覆薄板施加于芯部材料的至少一侧，并且其中芯部材料由AA6xxx系列合金构成，其中包覆薄板包含具有小于3.6重量。/。Mg的AA"xx系列合金。迄今为止，车辆中使用的面板(也称为汽车车身薄板或ABS)确实只使用了一种铝合金(因此将所述面板定义为非包覆或非复合体系)。通常，AA5xxx系列铝合金用于内部面板应用，而AA6xxx系列铝合金用于外部面板或者结构应用。虽然通过改变合金的化学组成能够获得宽广的机械性能变化，但并非所有的可能性均可用于实践中。对于车辆中的应用，由于腐蚀性能造成的限制，这些可能性尤其受到限制。例如在AA5xxx系列铝合金中提高Mg-水平的确增强了可成形性和强度，但同时腐蚀性能(尤其是所谓的晶间腐蚀)恶化。同样地，在AA6xxx系列铝合金中，增加Cu-水平会不利地导致增加的涂漆面腐蚀敏感性(尤其是所谓的丝状腐蚀)，该腐蚀敏感性使得这些组合物在汽车车身薄板应用中(内部面板、外部面板和结构应用)的使用受到限制。因此，虽然技术人员可能希望在铝薄板中增加Mg-和Cu-水平以提高机械性能，但是随后的化学性质尤其是耐腐蚀性的降低不允许这样做。根据本发明，芯部薄板材料的性能与对复合材料表面的要求无关。因此，可以选择芯部材料以便尽可能满足机械要求，而可以选择包覆薄板以便满足与环境相互作用方面的要求。已经找到一种可以满足这些要求的芯部材料与包覆薄板的组合并由此形成铝复合薄板材料，该芯部材料是AA6xxx系列中的铝合金，该包覆薄板是AA5xxx系列中的铝合金，所述AA5xxx系列具有小于3.6重量。/。Mg。此外，在车辆中，发生汽车车身薄板的胶粘结合，这受特定要求控制(虽然没有航空领域中那样严格)。尽管非复合体系需要适当的表面预处理，然而根据本发明的复合薄板材料似乎不需要这样的表面预处理以获取足够的耐久性，因为通过选择该包覆层已经提供了这种耐久性。然而作为来自AA6xxx系列的铝芯部合金的实例，尤其可以提到铝合金AA6016。其它适合的AA6xxx系列的芯部合金是具有至多1.1重量％、且优选至多0.9重量％的Cu含量的那些合金，特别是AA6111、AA6013、AA6022和AA6056系列合金。这些合金因为它们的特殊性质因而非常适合汽车领域中的预期用途，这些特殊性质本身是为技术人员所熟知的。芯部包覆有具有小于3.6重量。/。Mg的AA5xxx系列铝合金，特别用以获得良好的抗晶间腐蚀性，尤其适合的合金选自AA5754、AA5051A或AA5018系列合金。依照本发明的复合薄板产品可以仅包含施加于芯部材料仅一侧上的一个包覆薄板。在另一种实施方案中，包覆薄板施加于芯部材料两侧。结果，复合材料表现优秀的均衡性能，即强度和可成形性相对于腐蚀性能、凹痕抗力以及巻边性能。虽然可以按许多方式(主要受具体用途和同时的要求影响)改变铝复合材料的尺寸，然而对于作为汽车车身薄板的应用，芯部材料的厚度是约0.5-2mm，优选为^0.7-1.3nmi，且最优选为约l迈m。一个或多个包覆薄板通常比芯部薄板薄得多，每个包覆薄板构成复合薄板总厚度的约1-25%。包覆层更典型构成复合薄板总厚度的约1-12%。另一方面，本发明涉及汽车车身面板和由本发明的复合薄板材料形式的汽车车身薄板制成的汽车结构部件。另一方面，本发明涉及一种生产铝复合材料的方法，其中包覆薄板施加于芯部材料的至少一侧。根据本发明，芯部材料包含来自AA6xxx系列中的铝合金，并且其中所限定的包覆薄板通过辊压接合附着于芯部材料，以实现芯部薄板和包覆层之间的所需冶金接合。这样的辊压接合处理非常经济并且产生表现出所需性能的非常有效的复合薄板材料。当然，辊压接合处理可以伴随有若干附加的处理步骤，例如决定复合薄板材料形式的汽车车身薄板最终性能的退火。当根据本发明执行这样的辊压接合处理来生产薄板材料时，优选芯部材料和包覆薄板两者在辊压结合期间经历厚度减小。例如，芯部材料最初可以为约400mm厚的坯块，两侧上具有最初约24mm厚的包覆薄板。辊压接合之后，芯部材料的最终宽度是约lmm，而包覆层的最终厚度是例如约60nm或约40|am。注意，复合薄板产品的最初尺寸和最终尺寸将由辊压接合处理的细节以及最终薄板产品的所需性能两者决定。可以按不同方式执行辊压接合处理。例如，辊压接合处理有可能包括热轧和冷轧。此外，辊压接合处理可以是单步处理或者多步处理，其中在连续的轧制步骤期间材料被压下(gaugedown)。然后可以通过其它的处理步骤将不同的轧制步骤分开，例如退火步骤、加热步骤、冷却步骤等等。在根据本发明的另一实施方案中，所限定的包覆薄板通过铸造技术附着于芯部材料，例如EP-1638715中所公开的技术，通过引用将该专利并入本文。如上文所述以及权利要求中所述，依照本发明的铝复合材料适合用作车辆中的汽车车身薄板。从AA6xxx系列中选择芯部材料导致优秀的机械性能，因为这些性能主要由芯部薄板决定，并且这些性能至少相当于用于该应用的标准工业薄板合金。对根据本发明的铝复合薄板材料试样进行的测试进一步表明在包覆薄板厚度和机械性能之间没有大的相关性，从而证实如上文所述的芯部材料C整体性质与对包覆薄板的要求不相关。下面将参照本发明的非限制性实施方案来说明本发明。实施例1以工业规模制造两种薄板产品并将其处理成处于T4P状态的lmm薄板产品。所述两种薄板产品是棵AA6016合金以及两侧包覆有AA5051A合金的AA6016合金。AA6016用于汽车车身薄板应用。包覆薄板产品的芯部具有与棵薄板产品相同的热历程(thermalhistory)，例如两者都经受过560t:下10小时的均匀化处理。4吏用如下的常用辊压接合操作来制造包覆薄板产品热轧包覆产品到7.5mm的中间厚度，且其中热轧机的出口温度是约300X:，然后冷轧到lmm的最终厚度。包覆薄板总厚度为lmm并且每个包覆层的厚度为40jam。AA6016和AA5051A的精确合金组成列于表1中。所有产品均在560。C下进行固溶热处理然后淬火，并在1小时内再次加热到约80X:，随后通过旋管冷却到室温，然后在两周后当处于所谓的T4P-状态时在室温下测试其强度、总伸长率和巻边性能。在模拟成形和烤漆循环之后测量强度、抗晶间腐蚀性和凹痕抗力，由此T4P-状态下的产品进一步经受2%的冷伸展，随后在1851C下热处理20分钟。通过平巻边试验对均处在T4P状态的棵薄板产品和包覆薄板产品进行测试以获得其巻边性能(如ASTM规范E290-97A中所包括，以0.0mm的弯曲半径将试样弯曲180°)随后进行视觉评价。根据下列等级给出得分等级"5"表示没有可见缺陷，"4"表示轻微的表面粗糙化，"3"表示严重的表面粗糙化，"2"表示小的表面裂紋，而"1"表示连续的表面裂紋，并由此使用进一步的亚等级例如3%、3'/2和3、根据关于拉伸测试的ASTM规范EN10002,评价棵AA6016薄板产品和包覆有AA5051A的AA6016的机械性能。在所述的T4P-状态下以及在模拟的成形和烤漆循环之后测定拉伸性能。模拟的成形和烤漆循环之后根据欧洲规范ASTMG110-92测量抗晶间腐蚀性("IGC)，且结果表示为以ym计的渗透深度。另外在模拟的成形和烤漆循环之后测量静态凹痕抗力，其中将产品固定并随后用半径63.5mm的钢制压头(indentor)以2mm/min的速度加载，从而由力-位移曲线，确定作为产生0.lmm深的压痕需要的力(以N计)的静态凹痕抗力F。.lnn。测试结果列于表2。表l.AA6016和AA5051A的合金组成，以重量％计，余量为铝和不可避免的杂质。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2:棵AA6016合金薄板以及包覆AA5051A的合金薄板的测试结果。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>此外，非常有利的是已发现通过施用限定lj^xxx系列包覆层完全抑制了对皱紋状变形(roping)的敏感性，然^^知的是用于汽车车身薄板应用的棵6xxx系列合金对这种不利的现象敏感。当根据本发明的薄板产品用于汽车外部车身面板时，这是特别有利的。由表2的结果可以看出尽管根据本发明的薄板产品的凹痕抗力略微降低，然而可成形性保持不变，而耐腐蚀性显著改善并且巻边性能改善。在本实施例中，在生产中出于实用原因在芯部合金的两侧进行包覆，但是技术人员显然清楚可以通过仅使用一个包覆薄板或者包覆层来获得同样的益处。该实施例说明了本发明的原理，即可以通过提供合适的包覆层来改善适于汽车车身薄板的AA6000系列合金的巻边性能，由此还获得耐腐蚀性的显著改善，然而仍受益于芯部薄板的有利特性，例如其强度、可成形性、烤漆响应和凹痕抗力。同样非常重要的是，AA6000芯部合金不再对皱紋状变形敏感。本发明并不限于上述实施方案，而是可以在所附权利要求所限定的发明范围内广泛变化。权利要求1.铝复合薄板材料形式的汽车车身薄板，其中包覆薄板施加于芯部材料的至少一侧，并且其中芯部材料由AA6xxx系列合金构成，且其中包覆薄板由具有小于3.6重量％Mg的AA5xxx系列合金构成。2.根据权利要求1所述的薄板材料，其中芯部材料是还包含至多1.1%、且优选至多0.9%的Cu的AA6xxx系列合金。3.根据权利要求1或2所述的薄板材料，其中芯部材料由选自AA6016、AA6022、AA6056、AA6013和AA6111系列合金的铝合金构成。4.根据权利要求1至3任一项所迷的薄板材料，其中包覆薄板包含选自AA5754、AA5051A和AA5018的铝合金。5.根据权利要求1至4任一项所述的薄板材料，其中芯部材料具有0.5-2mm的厚度。6.根据权利要求5所述的薄板材料，其中芯部材料具有0.7-1.3mm的厚度。7.根据权利要求1至6任一项所迷的薄板材料，其中复合薄板材料由仅一侧上具有包覆薄板的芯部材料构成。8.根据权利要求1至6任一项所述的薄板材料，其中复合薄板材料由薄板两表面上均具有包覆薄板的芯部薄板构成。9.根据权利要求8所述的薄板材料，其中复合薄板材料由薄板两表面上均具有包覆薄板的芯部薄板构成，并且其中两表面上的包覆薄板由相同的AA5000系列合金制成。10.根据权利要求1至9任一项所述的薄板材料，其中一个或两个包覆薄板的厚度是复合薄板材料总厚度的1-25%。11.根据权利要求1至9任一项所述的薄板材料，其中一个或两个包覆薄板的厚度是复合薄板材料总厚度的2-12%。12.汽车车身面板，其是由权利要求1-11任一项所述的汽车车身薄板制成。全文摘要本发明涉及铝复合薄板材料形式的汽车车身薄板，其中包覆薄板施加于芯部材料的至少一侧，且其中芯部材料由AA6xxx系列合金构成，并且其中包覆薄板包含具有小于3.6重量％Mg的AA5xxx系列合金。文档编号B32B15/01GK101432133SQ200780015726公开日2009年5月13日申请日期2007年4月19日优先权日2006年5月2日发明者M-J·德哈斯,P·德斯梅特申请人:阿莱利斯铝业迪弗尔私人有限公司