[发明专利]一种汽车电池托盘用6系铝合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种汽车电池托盘用6系铝合金及其制备方法和应用，通过对合金成份及热处理工艺调整，使得挤压生产时的挤压变形抗力更小且成品强度等性能更加优异。经实际生产验证，与现有的6061铝合金相比，本发明提供的汽车电池托盘用6系铝合金在进行挤压生产时，其平均主缸压力降低5个百分点以上，而时效后的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、硬度均更为优异，能够更好地满足汽车电池托盘产品生产。调整后的铝合金成份为：按照重量百分比Si:0.7%~0.8%，Fe:≤0.15%，Cu:0.03%~0.08%，Mn：0.08%~0.13%，Mg：0.6%～0.7%，Cr：≤0.05%，Zn：≤0.05%，Sn：0.05%~0.10%，Ti：≤0.03%，单个杂质≤0.05%，杂质合计≤0.15%，余量为Al。

技术领域

本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种低挤压变形抗力的中高强度汽车电池托盘用6系铝合金。

背景技术

因为铝合金具备重量轻（钢铁的1/3）、不生锈、不易腐蚀、易回收使用的特点，同时铝可以通过加工硬化或者热处理提高强度，从而实现高的强度-重量比；铝合金加工性能好，适合于铸造、挤压、冲压、锻造和机械加工等不同的生产工艺；铝合金也可以添加不同合金元素及通过热处理工艺，获得不同程度的强化；铝合金表面易于形成致密的氧化膜而耐蚀性能良好；铝合金还具有良好的导电性和导热性，且无磁性等特点；另外，铝合金具有非常优秀的可回收再生性。所以铝合金材料在船舶与交通轻量化的制造应用中开始逐步壮大发展。

其中，6系Al-Mg-Si合金因为具备中高强度，易生产复杂截面，而且具有非常优秀的可回收再生性，在轻量化方面的应用越来越广泛。特别在汽车轻量化领域，近90%的车用铝合金可以再生，同时实践表明汽车上每应用1kg的铝合金可以替代2kg的钢材。目前，6系铝合金在新能源车用方面主要用于电池托盘外壳、天窗导轨、车架、防撞梁、门槛等部件，而其中又以电池托盘外壳的要求最为严格。因为其承担了对内部电池模组的承重及保护作用，还需要配合水冷系统对内部温度进行调节，同时因为体积大，需要尽可能进行轻量化设计减轻其重量增加车辆续航。但也是因为这些要求，电池托盘外壳的截面结构设计一般很复杂，多的甚至有10个以上的内部空腔结构，而且材料壁厚不均，生产难度大。

现有技术中，市场上主流的电池托盘型材都采用6061合金生产，但6061合金因为其Mg含量高，且还有一定的Cu含量，挤压变形抗力大，生产复杂断面型材效率很低，耐腐蚀性一般，而且其含Cr元素，容易在铸造过程形成偏析，进而导致材料不同位置再结晶差异，产生局部晶粒恶化的不良缺陷，影响产品疲劳强度等性能。

因此通过成份及热处理工艺开发优化，开发新的适合电池托盘产品使用的6系铝合金是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挤压变形抗力较小且成品强度足够、适合汽车电池托盘产品生产的铝合金。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种汽车电池托盘用6系铝合金的制造方法，其特征在于，主要包括如下制备步骤：1）铝合金成份配置，按照如下重量百分比配制铝合金原料：Si:0.7%~0.8%，Fe:≤0.15%，Cu:0.03%~0.08%，Mn：0.08%~0.13%，Mg：0.6%～0.7%，Cr：≤0.05%，Zn：≤0.05%，Sn：0.05%~0.10%，Ti：≤0.03%，单个杂质≤0.05%，杂质合计≤0.15%，余量为Al；2）铸造铝合金铸锭，将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中熔解为铝液，再将铝液铸造为铝合金铸锭；3）均质化处理，将铸造后的铝合金铸锭置于均质炉内，使用540~560℃均质化处理5~8h后冷却；4）刷棒或剥皮处理，将均质后的铝合金铸锭表面进行表面刷棒或剥皮处理；5）挤压成型，将刷棒或剥皮好的铝合金铸锭进行分段加热，铝合金铸锭头端加热温度控制在460℃-520℃，铝合金铸锭尾端加热温度控制在420℃-480℃，加热完成后放入挤压机进行挤压成型；6）淬火冷却，冷却速度大于等于300℃/分钟；7）时效处理，挤压型材在放置2个星期内进行人工时效，时效温度为170℃-180℃，时效保温5-6小时。