铝合金常识

月夜儿

1 铝合金的分类和编号
1.1 分类： 展伸材料分非热处理合金及热处理合金
  1.1.1 非热处理合金： 纯铝—1000系，铝锰系合金—3000系，铝硅系合金—4000系，铝镁系合金—5000系。
  1.1.2 热处理合金： 铝铜镁系合金—2000系，铝镁矽系合金—6000系，铝锌镁系合金—7000系。
1.2 合金编号 ： 我国目前通用的是美国铝业协会〈Aluminium Association〉的编号。
    兹举例说明如下： 1070-H14(纯铝)
                    2017-T4(热处理合金)
                    3004-H32(非热处理合金)
  1.2.1 第一位数：表示主要添加合金元素。
          1：纯铝
          2：主要添加合金元素为铜
          3：主要添加合金元素为锰或锰与镁
          4：主要添加合金元素为硅
          5：主要添加合金元素为镁
          6：主要添加合金元素为硅与镁
          7：主要添加合金元素为锌与镁
          8：不属於上列合金系的新合金
  1.2.2 第二位数： 表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金 。
          0：表原合金
          1：表原合金经第一次修改
          2：表原合金经第二次修改
  1.2.3 第三及四位数：
           纯铝：表示原合金
           合金：表示个别合金的代号
   ＂-″：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的鍊度符号
    -Hn ：表示非热处理合金的鍊度符号
    -Tn ：表示热处理合金的鍊度符号

2 铝及铝合金的热处理
2.1 鍊度符号 ： 若添加合金元素尚不足於完全符合要求，尚须藉冷加工、淬水、时效 处理及软烧等处理，以获取所需要的强度及性能。这些处理的过程称之为调质，调质的结果便是鍊度。

    鍊度符号 定 义
    F      制造状态的鍊度  无特定鍊度下制造的成品，如挤压、热轧、锻造品等。
    H112   未刻意控制加工硬化程度的制造状态成品，但须保证机械性质。
    O      软烧鍊度   完全再结晶而且最软状态。如系热处理合金，则须从软烧温度缓慢冷却，完全防止淬水效果。
    H      加工硬化的鍊度
    H1n：施以冷加工而加工硬化者
    H2n：经加工硬化后再施以适度的软烧处理
    H3n：经加工硬化后再施以安定化处理
      n以1~9的数字表示加工硬化的程度
      n=2 表示1/4硬质
      n=4 表示1/2硬质
      n=6 表示3/4硬质
      n=8 表示硬质
      n=9 表示超硬质
    T
    T1： 高温加工冷却后自然时效。挤型从热加工后急速冷却，再经常温十效硬化处理。亦可施以不影响强度的矫正加工，这种调质适合於热加工后冷却便有淬水效果的合金如：6063。
    T3： 溶体化处理后经冷加工的目的在提高强度、平整度及尺寸精度。
    T36： T3经6%冷加工者。
    T361： 冷加工度较T3大者。
    T4： 溶体化处理后经自然时效处理。
    T5： 热加工后急冷再施以人工时效处理。
人工时效处理的目的在提高材料的机械性质及尺寸的安定性适用於热加工冷却便有淬水效果的合金如：6063。
    T6： 溶体化处理后施以人工时效处理。 此为热处理合金代表性的热处理，无须施以冷加工便能获得优越的强度。於溶体化处理后为提高尺寸精度或矫正而施以冷加工，如不保证更高的强度时，亦可当作是T6鍊度。
    T61： 溶体化处理后施以温水淬水再经人工时效处理，温水淬水的目的在防止发生变形。
    T7： 溶体化处理后施以安定化处理(亦及人工时效处理的温度或时间较T6处理高或长)。 其目的在改善耐硬力腐蚀裂及防止淬水时发生变形。
    T7352： 溶体化处理后除去残余应力再施以过时效处理(亦及人工 时效处理的温度或时间较T6处理高或长)。 目的在改善耐硬力腐蚀裂。於溶体化处理后施以1~5%永久变形的压缩加工，以消除残余应力。
    T8： 溶体化处理后施以冷加工再施以人工时效处理，冷加工时断面减少率为3%及6% 各为T83 及T86。
    T9： 溶体化处理后人工时效处理，最后施以冷加工，最后冷加工 的目的在增加强度。
2.2 软烧处理：
  2.2.1 目的：展伸用材料包括压延用材料，挤压用材料及锻造用材料，通常其制造程序为：
             铸造→热加工→冷加工→材料成品
    在热加工或冷加工的过程中，材料发生加工硬化的情况，使强度变大或导致加工硬化的情况，使强度变大或导致加工性减低。为消除这些加工硬化，於冷加工前，中或后所施的热处理即为软烧处理，其目的在使材料具有使用上所需要的程度。
  2.2.2 分类：
   2.2.2.1 由於软烧条件的不同而分：
    部分软烧： 仅消除部份加工硬化，处理温度在再结晶温度以下，实际温度则 视强度而定，强度愈高则处理温度较低。
    完全软烧： 处理温度在材料的再结晶温度或稍高使材料发生再结晶而完全消除加工硬化，亦使强度达到最低的状态。
   2.2.2.2 软烧处里就时机而分：
    中间软烧： 再冷加工开始之前或冷加工过程中，所加的软烧处理，通常为完全软烧，其目的在恢复其加工性，使接下去的加功能较顺利，及控制其组织状态，俾能适合於最终成品的要求。
    最终软烧： 主要目的再调整成品最后的强度水准亦即调整鍊度。

3 加工常识
3.1 铝合金成型加工通常出现之缺陷、缺陷原因、改善对策
    ● 胚料有瑕疵
      1）空心壳壁或凸缘之龟裂。              1）滚动缺陷(摺叠)。      1）改善品质管制。
      2）起耳状物。                         2）机械性质太过平均。     2）退火(如不致生晶粒生长)。
    ●工具有瑕疵
      1）引伸一开始，空心壳之底部即被撕裂 。  1）冲头或模之圆角太小。       1）加大冲头或模之圆角。
      2）引伸末了，空心壳之底部方被撕裂。     2）引伸比太大，冲头未对准模孔中心。  2）增加中间引伸，选用品质较佳之材料；若为方形空心壳则增加转角之冲模间隙。
      3）引伸刮痕。                         3）润滑不佳，工具表面之情况不佳(已磨耗)。  3）使用特殊引伸用黄油(材料必须经磷酸盐处理或镀铜)，再光制工具表面(镀铬)，选用不易产生刮痕之材料。
      4）成品边缘有锯齿形，壳表面有皱纹。     4）模圆角太大，冲模间隙太大。 4）再轮模或更换引伸模具
    ●工具或机器之调整不常瑕疵
      1）凸缘上有皱纹。                      1）胚料架压力太小。          1）增加胚料架之压力。
      2）成品之一边有抓伤或其他痕迹，而工具表明面显之痕迹。      2）冲头未对准模孔中心，或倾斜一角度，而造成磨损。          2）再轮磨或重新校准模具
      3）壳壁太粗，尤其是矩形深引伸成型成品为然。  3）胚料架压力太小，或模之圆角太大。  3）增加胚料架之压力，或於模与胚料架间制一加强之隆起。
      4）壳线有压平之皱纹或龟裂。             4）胚料架压力太小，或冲模间隙太大。    4）更换模具。
3.2 硫酸阳极处理通常出现之缺陷、缺陷原因、改善对策
   ●工作物件局部位置电击烧伤或穿孔
     1）工作物和阴极接触发生短路。     1）放置工作物於处理槽内时，注意与阴极之距离 ，避免发生接触。
     2）工作物彼此之间接触发 生短路。  2）加大工作物间距离 。
     3）工作物件和夹具接触不良。       3）夹具使用前须加以清洗，与工作物间须夹紧。
   ●氧化膜极疏松，用手就可擦掉
     1）电解液温度太高。      1）设法降低温度，例如进行搅拌或开动冷却设备，并控制温度差在±2℃ 内。
     2）氧化处理时间太久。    2）缩短氧化时间。
     3）工作电流密度太高。    3）降低电流密度。
   ●氧化膜带红色斑点或整个表面或局部表面发红
     1）导电棒和夹具之间的接 触不好令铜沉积在铝表 面。   1）改善导电棒与夹具的接 触，材质改用铝材。
     2）接触中断，如导电中断                            2）加强氧化过程的检验。
   ●氧化膜暗淡不够光亮或烧焦现象
     1）工作物件在槽中长时间 无给电，或断电后又给电。    1）经常检查纠正与电器维修严格管制处理时程。
     2）硫酸溶液内溶存的铝业增加导致氧化膜的透明性变差，最后发生烧焦现象。   
       2）检验处理液中的铝量。 ①硫酸液中含铝量以1gm/l 左右为宜.② 新液则添加12~13 gm/l 的硫酸铝。
   ●氧化膜有黑斑或黑条纹
     1）电解液中有悬浮的杂质                      1）清理表面悬浮杂质。
     2）工作物件表面有油污渍或其它污染物。         2）彻底纠正除油液成份；确实执行前处理。
     3）电解液中含铜和铁杂质太多。                 3）分析后除去并定期更新 部份电解液。
     4）电解后工作物未洗乾净就进行封孔。           4）电解后工作物要立即清洗乾净，避免处理液或杂质残留於氧化膜表面
   ●氧化膜局部表面被腐蚀
     1）氧化后氧化膜上的电解液未洗乾净。           1）加强氧化后的洗涤。
     2）深凹处藏有电解无洗乾净。                   2）均加强氧化后的洗涤。
     3）电解液无洗乾净就进行封孔处理。             3）均加强氧化后的洗涤。
   ●经重铬酸钾填充后氧化膜色淡而发白
     1）溶液温度低，填充时间短。 1）改正不适宜条件。
     2）SO4-2含量太高。 2）检查和校正SO4-2成份。
     3）氧化膜太薄。 3）增加氧化处理时间。
   ●氧化膜厚薄不均
     1）工作物表面附有污染物未清理乾净。           1）前处理须彻底将表面洗 净。
     2）处理槽内溶液搅拌不够                      2）加强搅拌作用。
     3）电流密度过高。                            3）一般硫酸液阳极处理的电流密度以1~2A/dm2为宜。
   ●无色的工作物件经热水填充处理易沾上手印，水印，膜层发白
     1）封孔的温度和时间不够                      1）按适宜条件进行。
     2）PH值不当                                 2）调整PH值。
     3）溶液氢氧化铝太多。                        3）更换用水。
3.3 铬酸阳极处理通常出现之缺陷、缺陷原因、改善对策
   ●工作物件被烧伤
     1）零件和夹具间的接触不良。                  1）夹紧改进接触。
     2）零件和阴极接触，零件之间彼此接触。         2）设法消除避免接触。
     3）电压太高。                               3）降低电压。
   ●零件被腐蚀成深坑
     1）电解液中 CrO3 含量低。                    1）调整增加之。
     2）铝本身有缺陷，合金成份不均匀。             2）更换材料。
   ●氧化膜薄，具发白现象
    1）夹具和导电棒之接触不良。                    1）改善接触条件。
    2）氧化时间短。                               2）加强氧化时间。
    3）电流密度小。                               3）调整电流密度。
   ●氧化膜上有粉末
    1）电解液温度高。                             1）调整之。
    2）电流密度大。                               2）调整之。
   ●膜层发黑
    1）工作物件上的抛光膏无洗乾净。                1）加强氧化前的洗涤。
    2）原铝材料本身有问题。                        2）更换原材料。
   ●氧化膜发红
    1）表面准备不好。                             1）改善准备工作。
    2）导电棒和零件夹具间接处不良。                2）改善接触条件。
3.4 硬质阳极处理通常出现之缺陷、缺陷原因、改善对策
   ●氧化膜的厚度不够
    1）氧化的时间太短。                           1）增加氧化时间。
    2）电流密度太低。                             2）加大电流密度。
    3）氧化的面积计算不正确                       3）正确计算零件面积。
   ●氧化膜层硬度不够高
    1）溶液温度高。                              1）降低电解液温度。
    2）电流密度太大。                            2）降低电流密度。
    3）膜层厚度太厚。                            3）缩小氧化时间。
   ●氧化膜被击穿并烧坏工作物件
    1）铝合金中含铜量高。                        1）更换原材料。
    2）工作物件散热不好。                        2）加强电解液搅动和冷却
    3）工作物件和挂具接触不良。                  3）设法使接触良好。
    4）氧化时给电太急。                          4）注意改善作业过程。