CN118932226A - 一种低表面波纹度铝合金板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金板材生产技术领域，提供了一种低表面波纹度铝合金板材，包括：所述铝合金板材的合金成分为：Si：0.85～1.20％，Fe：0.10～0.20％，Cu：0.06～0.16％，Mn：0.10～0.16％，Mg：0.35～0.40％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，其它杂质元素≤0.15％，其余为Al。借此，本发明通过合理配比各元素的成分，改善了板材的微观组织，抑制了表面PLC缺陷及表面橘皮缺陷，显著降低了表面波纹度的数值，使其能够符合汽车板材的技术标准的要求。本发明还提供了一种铝合金板材的制备方法，通过控制粗轧后的中间板的温度，使粗轧过程中的温度降低，抑制晶粒的长大，进而减少轧制后的相似取向的晶粒簇聚集，最终减轻或避免表面形成罗平纹缺陷。

Description

一种低表面波纹度铝合金板材及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金板材生产技术领域，尤其涉及一种低表面波纹度铝合金板材及其制备方法。

背景技术

随着环保、能耗及成本等标准的提高，车企取消了涂装过程中的中涂工艺流程，使表面的漆膜厚度降低。也因此基材表面形貌的起伏结构更容易在涂漆的表面呈现。也因此进一步提高了对板材表面波纹度的要求。

板材的生产要经过轧制、拉伸等工序，产生塑形变形；还要经过热处理以及表面处理等工序。这些工序都会影响到板材最终的表面波纹度。

通常，影响板材表面波纹度的因素包括：溶质原子气团的钉扎作用导致板材表面出现PLC缺陷、粗大晶粒带来的表面橘皮缺陷，以及织构的“条带”状聚集分布导致的板材表面出现罗平纹缺陷等。多种因素叠加导致板材最终的表面波纹度值较高，影响喷漆后的表面质量。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述缺陷，本发明主要提供一种低表面波纹度铝合金板材，解决铝合金板材的生产过程中的多种表面缺陷因素，造成的表面波纹度较高的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种低表面波纹度铝合金板材，包括：所述铝合金板材的合金成分为：

Si：0.85～1.20％，Fe：0.10～0.20％，Cu：0.06～0.16％，Mn：0.10～0.16％，Mg：0.35～0.40％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，其它杂质元素≤0.15％，其余为Al。

根据本发明的低表面波纹度铝合金板材，所述铝合金板材为6xxx系铝合金。

根据本发明的低表面波纹度铝合金板材，其它杂质元素由多种元素组成，其中任意一种的杂质元素的含量不超过0.05％。

根据本发明的低表面波纹度铝合金板材，所述铝合金板材的合金成分还包括Ti≤0.10％。

一种所述的铝合金板材的制备方法，包括如下步骤：

S1，热轧，包括粗轧和精轧；具体的：

粗轧，对铝合金铸锭进行17～25道次的轧制，制得厚度为45～60mm的中间板；控制中间板的温度范围为：370～400℃；

精轧，将中间板轧制成厚度为4.0～6.0mm的板材，并将其卷成热轧卷；控制卷取温度为：340～360℃；

S2，冷轧；

将热轧卷轧制成厚度为0.85～1.2mm的板材；冷轧总加工率应控制在75～80％；

S3，固溶热处理；

板材在545～565℃，保温10～40s，之后进行水冷；冷却速度为：35～50℃/s；

S4，预时效；

板材加热至60～100℃，之后空冷却至室温，制得成品。

根据本发明的制备方法，所述铝合金铸锭在热轧前，进行锯切铣面处理；之后铸锭进行均匀化处理：在535～555℃，保温8～12小时。

根据本发明的制备方法，所述预时效步骤之前，对板材进行进行表面处理；具体的：

板材浸入槽液中进行酸碱洗及钝化表面处理；刻蚀量不少于0.5g/m²；将板材上凸起的部分侵蚀掉，降低表面波纹度的数值。

根据本发明的制备方法，所述槽液中：游离氟浓度为300～800ppm。

根据本发明的制备方法，所述冷轧步骤所使用的冷轧辊的峰值密度(Rpc)≥90cm^-1，表面粗糙度Ra≤0.25μm。

根据本发明的制备方法，所述制备方法制得的铝合金板材，进行变形量为5％的预拉伸；检测结果如下：

抗拉强度：190～310MPa，屈服强度：90～135MPa，延伸率≥24％，烘烤后的屈服强度：≥200MPa。表面波纹度≤0.35μm，表面罗平等级为1级或2级。

综上，本发明的低表面波纹度铝合金板材，通过合理配比各元素的成分，改善了板材的微观组织，抑制了表面PLC缺陷及表面橘皮缺陷，显著降低了表面波纹度的数值，使其能够符合汽车板材的技术标准的要求。本发明还提供了一种铝合金板材的制备方法，通过控制粗轧后的中间板的温度，使粗轧过程中的温度降低，抑制晶粒的长大，进而减少轧制后的相似取向的晶粒簇聚集，最终减轻或避免表面形成罗平纹缺陷。

附图说明

图1是本发明的实施例的金相组织示意图；

图2是本发明的对比例的金相组织示意图

图3是本发明的实施例的表面罗平纹相貌图；

图4是本发明的对比例的表面罗平纹相貌图；

附图中：

图1是对所有实施例的试样进行金相观测并采集图片后，选取的典型图片，图中的晶粒尺寸为32μm；

图2是对所有对比例的试样进行金相观测并采集图片后，选取的典型图片，图中的晶粒尺寸为41μm；

图3是对所有实施例的试样的表面罗平纹相貌进行检测并评级后，选取的典型图片，图中的表面罗平等级为2级；

图4是对所有对比例的试样的表面罗平纹相貌进行检测并评级后，选取的典型图片，图中的表面罗平等级为4级；

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种低表面波纹度铝合金板材，包括：所述铝合金板材的合金成分为：

Si：0.85～1.20％，Fe：0.10～0.20％，Cu：0.06～0.16％，Mn：0.10～0.16％，Mg：0.35～0.40％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，其它杂质元素≤0.15％，其余为Al。

优选的，本发明的铝合金板材的成分为6xxx系铝合金。

可选的，本发明的其它杂质元素由多种元素组成，其中任意一种的杂质元素的含量不超过0.05％。

与现有的铝合金的成分相比，本发明的提高了Si元素的含量，并相应的降低了Mg元素的含量；作为起强化作用的两种元素，本发明的成分配比可以满足铝合金的强度要求，同时降低Mg元素可以弱化溶质原子气团的钉扎作用，从而抑制板材表面出现PLC缺陷。

同时发明提高了Mn元素的含量，增加合金中含有Mn元素的弥散相粒子的数量，进而抑制晶粒的长大，减弱或消除因晶粒粗大导致的表面橘皮缺陷。

作为一种实施例，本发明的铝合金板材的合金成分还包括Ti≤0.10％，起到细化晶粒的作用，进一步抑制表面橘皮缺陷，同时优化铝合金板材的机械性能。

本发明的Cu含量为：0.06～0.16％，可以提高铝合金板材的常温及烘烤硬化强度；同时限定Cu含量不超过0.16％，避免降低铝合金板材的耐腐蚀性能。

本发明的铝合金板材，通过合理配比各元素的成分，改善了板材的微观组织，抑制了表面PLC缺陷及表面橘皮缺陷，显著降低了表面波纹度的数值，使其能够符合汽车板材的技术标准的要求。

本发明还提供了一种所述的铝合金板材的制备方法，包括如下步骤：

S1，热轧，包括粗轧和精轧；具体的：

粗轧，对铝合金铸锭进行17～25道次的轧制，制得厚度为45～60mm的中间板；控制中间板的温度范围为：370～400℃；

精轧，将中间板轧制成厚度为4.0～6.0mm的板材，并将其卷成热轧卷；控制卷取温度为：340～360℃；

作为一种实施方式，本发明的铝合金铸锭在热轧前，进行锯切铣面处理；之后铸锭进行均匀化处理：在535～555℃，保温8～12小时。

S2，冷轧；

将热轧卷轧制成厚度为0.85～1.2mm的板材；冷轧总加工率应控制在75～80％；

进一步的，为保障板材的表面质量，本发明的冷轧步骤所使用的冷轧辊的峰值密度(Rpc)≥90cm^-1，表面粗糙度Ra≤0.25μm；

通常，在粗轧时铝合金的晶粒受热长大；轧制过程中，粗大晶粒沿轧制方向拉长。晶粒再结晶后，形成相似取向的晶粒簇聚集。板材在进过冲压变形后，容易在表面形成罗平纹缺陷。

本发明通过控制粗轧后的中间板的温度，使粗轧过程中的温度降低，抑制晶粒的长大，进而减少轧制后的相似取向的晶粒簇聚集，最终减轻或避免表面形成罗平纹缺陷。

本发明还通过控制冷轧的总加工率，使其不低于75％，有利于再结晶晶粒的细化，降低前述的晶粒簇聚集效应，从而控制罗平纹的出现。

S3，固溶热处理；

板材在545～565℃，保温10～40s，之后进行水冷；冷却速度为：35～50℃/s；

S4，预时效；

板材加热至60～100℃，之后空冷却至室温，制得成品。

作为一种实施例，本发明的预时效步骤之前，对板材进行进行表面处理；具体的：

板材浸入槽液中进行酸碱洗及钝化表面处理；刻蚀量不少于0.5g/m²；将板材上凸起的部分侵蚀掉，降低表面波纹度的数值；

进一步的，槽液中：游离氟浓度为300～800ppm；

发明人利用本发明的制备方法制得的铝合金板材，并采集多个试样进行变形量为5％的预拉伸，模拟冲压变形。之后对预拉伸后的试样进行了多项检测，检测结果如下：

抗拉强度：190～310MPa，屈服强度：90～135MPa，延伸率A≥24％，烘烤后的屈服强度：BHYS≥200MPa。表面波纹度(Wsa)≤0.35μm，表面罗平等级为1级或2级。检测结果符合铝合金汽车外板力学性能的要求。

为了进一步阐本发明的技术效果，发明人选用六种不同成分的铝合金铸锭，利用前述制备方法制得铝合金板材，之后对板材进行变形量为5％的预拉伸处理，得到若干实施例和对比例试样。最后检测并记录各试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率、烘烤后的屈服强度、表面波纹度(Wsa)、表面罗平等级以及晶粒尺寸等。

每种成分的铝合金铸锭，分别制得一个实施例试样和一个对比例试样。实施例和对比例的区别在于，实施例的工艺参数在前述制备方法所限定的范围之内；对比例的某项工艺参数超出前述制备方法所限定的范围。

此外，发明人还选定了第七种成分的铝合金铸锭，制作两个对比例的试样，通过改变表面处理的参数，验证表面处理工艺对板材最终的表面质量的影响。

各实施例及对比例的铝合金的成分见表1。各实施例和对比例的工艺参数及检测结果见表2。检测标准为：

抗拉强度：190～310MPa，屈服强度：90～135MPa，延伸率A≥24％，烘烤后的屈服强度：BHYS≥200MPa。表面波纹度(Wsa)≤0.35μm，表面罗平等级不超过2级。

注：表2中，对比例所采用的超范围的工艺参数以及超出标准的检测结果用下划线标示，方便识别。

表1各实施例和对比例所使用的铝合金的成分

试样编号	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti	Al
										实施例1，对比例1	0.86	0.15	0.08	0.12	0.38	0.03	0.01	0.02	余量
实施例2，对比例2	1.19	0.18	0.12	0.13	0.37	0.04	0.01	0.02	余量
										实施例3，对比例3	0.98	0.16	0.09	0.13	0.40	0.02	0.01	0.02	余量
实施例4，对比例4	0.96	0.15	0.10	0.15	0.35	0.02	0.01	0.02	余量
										实施例5，对比例5	1.03	0.15	0.13	0.10	0.39	0.03	0.01	0.02	余量
实施例6，对比例6	1.01	0.17	0.08	0.16	0.38	0.03	0.01	0.02	余量
										对比例7和8	1.05	0.18	0.09	0.14	0.37	0.02	0.01	0.02	余量

表2各实施例和对比例的工艺参数及检测结果

参见图3，从检测结果看，通过本发明的制备方法所制得的板材，其力学性能、表面波纹度及表面质量均符合要求。再结合图1，微观组织方面，晶粒细化且分布均匀，具有较好的强度及塑形。

结合图2和图4，各个对比例工艺步骤虽然与实施例相同，但是部分工艺参数超出限定，因此检测结果出现了一项或多项不合格。并且部分对比例试样的晶粒粗大，表面出现明显的罗平纹缺陷。

综上所述，本发明提供了一种低表面波纹度铝合金板材，通过合理配比各元素的成分，改善了板材的微观组织，抑制了表面PLC缺陷及表面橘皮缺陷，显著降低了表面波纹度的数值，使其能够符合汽车板材的技术标准的要求。本发明还提供了一种铝合金板材的制备方法，通过控制粗轧后的中间板的温度，使粗轧过程中的温度降低，抑制晶粒的长大，进而减少轧制后的相似取向的晶粒簇聚集，最终减轻或避免表面形成罗平纹缺陷。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种低表面波纹度铝合金板材，其特征在于，包括：所述铝合金板材的合金成分为：

Si：0.85～1.20％，Fe：0.10～0.20％，Cu：0.06～0.16％，Mn：0.10～0.16％，Mg：0.35～0.40％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，其它杂质元素≤0.15％，其余为Al。

2.如权利要求1所述的低表面波纹度铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材为6xxx系铝合金。

3.如权利要求1所述的低表面波纹度铝合金板材，其特征在于，其它杂质元素由多种元素组成，其中任意一种的杂质元素的含量不超过0.05％。

4.如权利要求1所述的低表面波纹度铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材的合金成分还包括Ti≤0.10％。

5.一种如权利要求1～4任意一项所述的铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，热轧，包括粗轧和精轧；具体的：

粗轧，对铝合金铸锭进行17～25道次的轧制，制得厚度为45～60mm的中间板；控制中间板的温度范围为：370～400℃；

精轧，将中间板轧制成厚度为4.0～6.0mm的板材，并将其卷成热轧卷；控制卷取温度为：340～360℃；

S2，冷轧；

将热轧卷轧制成厚度为0.85～1.2mm的板材；冷轧总加工率应控制在75～80％；

S3，固溶热处理；

板材在545～565℃，保温10～40s，之后进行水冷；冷却速度为：35～50℃/s；

S4，预时效；

板材加热至60～100℃，之后空冷却至室温，制得成品。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸锭在热轧前，进行锯切铣面处理；之后铸锭进行均匀化处理：在535～555℃，保温8～12小时。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预时效步骤之前，对板材进行进行表面处理；具体的：

板材浸入槽液中进行酸碱洗及钝化表面处理；刻蚀量不少于0.5g/m²。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述槽液中：游离氟浓度为300～800ppm。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧步骤所使用的冷轧辊的峰值密度(Rpc)≥90cm^-1，表面粗糙度Ra≤0.25μm。

10.如权利要求6～9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法制得的铝合金板材，进行变形量为5％的预拉伸；检测结果如下：

抗拉强度：190～310MPa，屈服强度：90～135MPa，延伸率≥24％，烘烤后的屈服强度：≥200MPa。表面波纹度≤0.35μm，表面罗平等级为1级或2级。