[发明专利]包覆汽车板产品

说明书

技术领域

本发明涉及主要意欲用于汽车应用的复合铝板。该板产品包含6XXX系列铝合金的芯和至少一层另一种6XXX系列铝合金的包覆层。

背景技术

在汽车生产中铝板材料的使用已经确立多年。取决于汽车设计者对具体组件的特别要求，使用不同合金的范围。在某些应用中，期望材料具有高强度。然而其它的应用需要更高的可成型性，并且在此情况下，可认为强度是不重要的。还存在对材料在冲击下容易形变的期望，例如万一与行人碰撞，这种材料可以具有更低的强度。

对于汽车板使用者，可成型性意指两个要求。存在板由于其厚度的可成型性，该可成型性通常涉及板的本体成形。第二是该板可以围绕极小半径(tight radius)弯曲的程度。后者的要求对于一些汽车部件是重要的，其中板本身向后弯曲生成安装于底层支撑板的机构。这种向后弯曲被称为卷边，并且能够以这种方式围绕极小半径弯曲而没有破裂的板被称为具有良好的可卷边性。

一般地用于这种目的的铝合金是来自6XXX系列合金，即其主要合金元素是Mg和Si的那些合金，或来自5XXX系列合金，其中主要合金元素是Mg。为了理解最常用于命名和识别铝及其合金的数字命名系统，请参见“ International Alloy Designations and Chemical Composition Limits For Wrought Aluminum and Wrought Al

在许多应用中，期望材料容易成形，而且还在烤漆处理后，显现充分的机械强度。6XXX系列合金由于其时效响应(ageing response)特别适于此。在过去15至20年已经进行了大量的工作来理解在这些合金中的时效过程和存在以使得所谓的烤漆响应性(paint-bake response)(PBR)最大化的各种工序，所述烤漆响应性是从供货(as-supplied)(下文中称为T4)状态至成形和烘烤硬化后的最终(下文中称为T8)状态的拉伸性能的差异。

众所周知，较低的T4屈服强度和减少的铁含量会促进改进可成型性，特别是卷边性能。较低的屈服强度与形变的容易性相关。即，较低的屈服强度意指板可以用较低的工作载荷成形。伸长率与形变程度相关。低屈服强度可以通过减少合金中的溶质含量实现，但是较低的溶质含量通常降低烤漆响应性。一种此类合金是以Anticorodal-170(下文中称为AC170)的名称销售的。从EP1685268中已知另一种合金，其中该合金以避免显著的时效硬化这样的方式固溶热处理(solution heat treated)。这两种中，根据EP1685268的合金具有更低的溶质含量并具有优异的可卷边性。另一方面，AC170(与高强度合金如AA6111相比还具有相对低的溶质含量)与来自EP1685258的合金相比具有稍差的可卷边性但是具有时效硬化。另一方面，由于合金时效硬化，AC170的可卷边性随着时间而劣化，特别是当卷边之前预应变(prestrained)时。

如上所述，通常在机械强度和可卷边性之间存在折中。尽管可卷边性是本发明的关注点，但是如果材料能够在烤漆期间时效硬化至一定程度，其对于汽车设计者是有用的。这允许设计者通过厚度降低来优化减轻重量。还期望在交付给汽车制造商的板中机械性能随时间保持相对稳定。这是因为，板交付后，在该板用于车体部件的生产之前可能有一些延迟。例如，如果在此期间(可能是几个月)可卷边性改变，板的使用者可能会发现其较不利于他们的制造方法。可选择的，板可以在较早时期成形为底板(panel)或罩(hood)，而仅在日后与其它的组件连接。其中连接的方法包括卷边，期望卷边性能几乎不随间隔的时间而变化。

1987年9月12日公开的日本专利申请JP62-207642提出用5XXX系列合金包覆层包覆6XXX系列合金芯，尽管包覆层所要求的组成范围包括或重叠一些6XXX系列合金。该公布教导了在包覆层中Si含量超过0.5重量％是不期望的，因为其会降低可成型性。在该产品中6XXX系列和5XXX系列合金的混合使其几乎不利于再循环。该公布没有提及包覆板产品的卷边性能。

6XXX系列合金与1XXX和3XXX系列合金的结合公开于US2006-0185816中。特别是生产了常规组成的合金AA6111芯与常规AA3003或AA3104包覆层的结合。该复合结构提供了与整体式(monolithic)AA6111相比可成型性上的改进。没有公开卷边性能。