烘烤涂裝硬化性優(yōu)異的鋁合金板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及Al-Mg-Si系鋁合金板。本發(fā)明中所謂的鋁合金板是指，熱軋板、冷軋 板等軋制板，是實施了固溶處理以及淬火處理等調(diào)質(zhì)后的、烘烤涂裝硬化處理前的鋁合金 板。另外，在以下的記載中，還將鋁稱為A1。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，考慮到地球環(huán)境等，汽車等車輛的輕量化的社會要求越來越高。為了響應(yīng) 該要求，作為汽車面板，尤其是發(fā)動機罩、車門、車頂?shù)却笮蛙嚿砻姘澹ㄍ饷姘?、?nèi)面板）的 材料，除了鋼板等鋼鐵材料外，成形性和烘烤涂裝硬化性優(yōu)異的、更輕的鋁合金材的應(yīng)用正 在增加。
[0003] 其中，汽車的發(fā)動機罩、擋泥板、車門、車頂、行李箱蓋等面板構(gòu)造體的、外面板 (外板）或內(nèi)面板（內(nèi)板）等面板正在研宄使用薄壁且作為高強度鋁合金板的Al-Mg-Si系 的AA至JIS 6000系（以下，也僅稱為6000系）鋁合金板。
[0004] 該6000系鋁合金板必須含有Si、Mg，尤其過剩Si型的6000系鋁合金具有Si/Mg 的質(zhì)量比為1以上的組成，并具有優(yōu)異的時效硬化性。因此，在沖壓成形或彎曲加工時通過 低屈服強度化確保成形性，并且通過成形后的面板的涂裝烘烤處理等的、人工時效（硬化） 處理時的加熱，進行時效硬化，從而屈服強度提高，具有可以確保作為面板的必要的強度的 烘烤涂裝硬化性（以下，也稱為bake hard性=BH性、烘烤硬化性）。
[0005] 另外，6000系鋁合金板與Mg量等合金量多的其他的5000系鋁合金等相比，合金元 素量較少。因此，在將所述6000系鋁合金板的廢料作為鋁合金熔化材料（熔化原料）再利 用時，容易得到原來的6000系鋁合金鑄塊，再循環(huán)性也優(yōu)異。
[0006] 僅為這樣的6000系鋁合金板，BH后的強度水平也尚不充分，為了完成利用薄壁的 輕量化而需要進一步的高強度化。即，作為汽車的骨架部件或者構(gòu)造部件的中間立柱等立 柱類、側(cè)臂等車臂類、或者保險桿加強組件、車門防撞（door beam)等增強材料中，在以薄板 的狀態(tài)使用時存在BH后的強度不足的課題。這與在汽車以外的骨架部件和構(gòu)造部件中以 薄板使用時的情況也相同。
[0007] 一直以來，關(guān)于抑制6000系鋁合金的BH性的提高以及室溫時效，提出各種方案。 例如，在專利文獻1中，提出一種在固溶以及淬火處理時，通過使冷卻速度階段性地變化， 來抑制制造后在室溫下的強度變化而獲得BH性的方案。另外，在專利文獻2中，提出一種 在固溶以及淬火處理后，在60分鐘以內(nèi)，在50~150°C的溫度下保持10~300分鐘，由此， 得到BH性和形狀凍結(jié)性的方案。另外，在專利文獻3中，提出一種在固溶以及淬火處理時， 通過規(guī)定第一段的冷卻溫度與之后的冷卻速度，得到BH性和形狀凍結(jié)性的方案。
[0008] 另外，在專利文獻4中，提出一種通過固溶淬火后的熱處理來提高BH性的方案。在 專利文獻5中，提出一種通過DSC (Differential scanning calorimetry，差示掃描量熱測 定）法的吸熱峰值規(guī)定引起的BH性提高的方案。在專利文獻6中也同樣提出一種通過DSC 的放熱峰值規(guī)定引起的BH性提高的方案。但是，這些專利文獻1~6對于直接影響6000 系鋁合金板的BH性的團簇（原子的集合體），只不過是間接地類推其舉動的文獻。
[0009] 相對于此，在專利文獻7中，直接測定影響6000系鋁合金板的BH性的團簇（原子 的集合體），進行規(guī)定的試驗。即，在通過100萬倍的透過型電子顯微鏡分析6000系鋁合金 板的組織時所觀察到的團簇（原子的集合體）之內(nèi)，將當(dāng)量圓直徑為1~5nm的范圍的團 簇的平均數(shù)密度規(guī)定在4000~30000個/ μ m2的范圍，BH性優(yōu)異，抑制了室溫時效。
[0010] 另外，專利文獻8中，通過后述的3DAP直接測定與BH性顯著相關(guān)的所述團簇，發(fā) 現(xiàn)了 Mg原子和Si原子為特定關(guān)系的團簇與BH性之間相關(guān)。而且，還發(fā)現(xiàn)：通過增加滿足 這些條件的原子的集合體的數(shù)密度，即使在室溫時效后實施車體涂裝烘烤處理的情況下， 也能夠發(fā)揮高BH性。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0012] 專利文獻
[0013] 專利文獻1 :日本特開2000-160310號公報
[0014] 專利文獻2 :日本專利第3207413號公報
[0015] 專利文獻3 :日本專利第2614686號公報
[0016] 專利文獻4 :日本特開平4-210456號公報
[0017] 專利文獻5 :日本特開平10-219382號公報
[0018] 專利文獻6 :日本特開2005-139537號公報
[0019] 專利文獻7 :日本特開2009-242904號公報
[0020] 專利文獻8 :日本特開2012-193399號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 發(fā)明所要解決的問題
[0022] 然而，根據(jù)這些專利文獻7、8,烘烤涂裝后的屈服強度也是不足230MPa左右，在要 求鋁合金板的薄壁化的情況下，BH性、BH后的強度不充分。
[0023] 這是因為，這些現(xiàn)有技術(shù)對于原子的集合體（團簇）停留在類推了特性、利用DSC 測定的間接舉動，或者控制利用TEM觀察來評價的比較大的原子的集合體的大小、數(shù)密度。 即，這些現(xiàn)有技術(shù)并沒有詳細評價原子的集合體，因而導(dǎo)致原子集合體的致密控制并不充 分。
[0024] 鑒于這樣的課題，本發(fā)明的目的在于，通過更詳細地評價組織中的原子的集合體， 提供即使是室溫時效后的車體涂裝烘烤處理也能夠發(fā)揮高BH性的6000系鋁合金板。
[0025] 用于解決問題的方法
[0026] 為了達成該目的，本發(fā)明的烘烤涂裝硬化性優(yōu)異的鋁合金板的主旨在于，其為以 質(zhì)量％計含有Mg :0. 2~2. 0%、Si :0. 3~2. 0%、余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的 Al-Mg-Si系鋁合金板，其中，通過三維原子探針電場離子顯微鏡測定的全部的Mg原子和Si 原子的個數(shù)之和設(shè)為隊_1;另一方面，作為通過該三維原子探針電場離子顯微鏡測定的原 子的集合體，包含總計10個以上的Mg原子或Si原子中任一者或兩者，并且無論以其中的 Mg原子或Si原子中任一個原子作為基準(zhǔn)，滿足該作為基準(zhǔn)的原子與相鄰的其他原子之中 的任一個原子之間的距離均為〇.75nm以下的條件，滿足所述這些條件的全部原子集合體 中所含有的、將全部的Mg原子和Si原子的個數(shù)之和設(shè)為Ncdustw時，該N dustOT相對于所述 Ntotal的比例（N cluster/NtQtal) X 100 為 10% 以上且 30% 以下。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 本發(fā)明中，特別是提高了烘烤涂裝前的強度的同時，提高了 BH性。相對于此，上述 現(xiàn)有技術(shù)中，為了確保烘烤涂裝前的原材料板對所述汽車面板的壓制成形性，特別是減低 了烘烤涂裝前的強度的同時，提高了烘烤涂裝中的強度增加（BH性）。
[0029] 然而，由此，即使烘烤涂裝前的強度降低，烘烤涂裝中的強度增加（BH性）也當(dāng)然 具有限制和制約。因此，BH后的屈服強度是完全不足230MPa左右，在要求鋁合金板的薄壁 化時，為了用于所述汽車或者汽車以外的骨架部件或者構(gòu)造部件、增強材料，BH性即BH后 的強度并不充分。
[0030] 不過，另一方面，為了提高烘烤涂裝前的強度，若進行室溫時效，則BH性會降低， 因而產(chǎn)生無法提高烘烤涂裝后的強度（BH性）的矛盾。
[0031] 為了消除該矛盾、提高烘烤涂裝前的強度的同時提高BH性，本發(fā)明中，控制如上 所述進行了限定的原子的集合體（團簇）中存在的Mg和Si的總量（總計量）。換言之，若 確保如上所述進行了限定的原子的集合體（團簇）中存在的Mg原子和Si原子的總量，與 固溶于基質(zhì)的Mg和Si的總計量的平衡，則能夠提高烘烤涂裝前的強度的同時，提高BH性。
[0032] 就6000系鋁合金板中所含的Mg和Si而言，作為除了本發(fā)明中限定的原子的集合 體和在基質(zhì)中的固溶以外的形態(tài)，還存在被包含于比限定更粗大的原子的集合體、或者更 粗大的析出物或金屬間化合物中的可能性。相對于此，若控制如上所述進行了限定的原子 的集合體（團簇）中存在的Mg和Si的總計量與固溶于基質(zhì)的Mg和Si的總計量的平衡， 貝IJ還會引起由Mg和Si導(dǎo)致的粗大原子的集合體、或者更粗大的析出物或金屬間化合物自 身的減少。
[0033] 由于這些復(fù)合效果，本發(fā)明中，能夠提供即使提高烘烤涂裝前的強度，也能夠發(fā)揮 更高的BH性的系鋁合金板。
【具體實施方式】
[0034] 以下，對于本發(fā)明的實施方式，按照要件進行具體說明。
[0035] 團簇（原子的集合體）：
[0036] 首先，對于本發(fā)明所述的團簇的意思進行說明。本發(fā)明所稱的團簇是指由后述的 3DAP測定的原子的集合體（團簇），在以下的記載中主要表現(xiàn)為團簇。在6000系鋁合金 中，公知在固溶以及淬火處理后，在進行室溫保持或者在50~150°C的熱處理中，Mg、Si形 成被稱為團簇的原子的集合體。但是，通過室溫保持和在50~150°C的熱處理中生成的團 簇，其舉動（性質(zhì)）完全不同。
[0037] 通過室溫保持形成的團簇在之后的人工時效或烘烤涂裝處理中，抑制使強度上升 的GP區(qū)域或β '相的析出。另一方面，以50~150°C形成的團簇（或Mg/Si團簇）相反表 現(xiàn)出促進GP區(qū)域或β '相的析出（例如，山田等著：輕金屬vol. 51，第215頁中所述）。
[0038] 順便說一下，在所述專利文獻7中，在其0021~0025段中記載著，這些團簇一直 以來通過比熱測定或3DAP(三維原子探針）等而被解析。而且，同時記載著：在基于3DAP 的對團簇的解析中，通過觀察，即使證實團簇自身的存在，甚至本發(fā)明所規(guī)定的所述團簇的 尺寸或數(shù)密度也不明或只是限定上可測定。
[0039] 確實，在6000系鋁合金中，一直以來都進行通過3DAP (三維原子探針）對所述團 簇進行解析的嘗試。但是，如所述專利文獻7記載的那樣，即使證實團簇自身的存在，該團 簇的尺寸或數(shù)密度也不明。這是因為，不清楚由3DAP測定的原子的集合體（團簇）之中的 哪個原子簇與BH性有較大相關(guān)性，不清楚與BH性有較大相關(guān)性的原子的集合體是哪一個。
[0040]