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铝合金
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  铝合金的分类  

    目前应用于压铸方面的合金以铝合金数量占多。取其具有质轻和良好的耐蚀性与机械性能、以及良好的热传导等物理性质。铝合金可以分为加工材和铸造材,在加工材中又可分为热处理型铝合金材料和非热处理型铝合金材料两大类。压铸铝合金是属于铸造材,而一般惯常用的铝合金因为是透过压铸工艺加工成产品,所以并不适合再作热处理。

1.铝-硅(al-si)系列
    一般的铝硅合金如adc1适用于大型、薄壁及形状复杂的制品。其硅(si)元素含量在共晶点附近,使铸件熔液流动性变好,具有优良的铸造性,耐蚀性佳,热传导率高,热膨胀和比重少(2.65g/cm3)等优点。但耐热脆性不佳,易生脆相,阳极氧化性也不好,若铸造条件不适当,则熔液流动性缓慢。

2.铝-硅-铜(al-si-cu)系列
    adc12合金是在al-si合金添加铜(cu)合金元素,属最广泛使用的代表性压铸铝合金,其铸造性和机械性能优良,但耐腐蚀性较差。

3.铝-硅-镁(al-si-mg)系列
    adc3铝合金是在al-si合金内添加mg、fe等合金元素,具优良的机械性能,耐蚀性及铸造性良好,但当铁(fe)含量少于1.0%时易与金属模粘合,是普遍使用的合金。另外adc5及adc6合金,又称为铝-镁(al-mg)合金,具有更加强度、耐蚀性及切削性,是铝合金之中效果最优良的。但由于其凝固收缩量及热膨胀系数大,故此类合金铸造性欠佳。另外由于流动性也欠佳,容易产生粘模现象及研磨后失去金属光泽, 故较适合于阳极氧化处理,另不纯物如铁(fe)、硅(si)等皆会影响其表面外观。

   不同国家对压铸铝合金都有不同的称呼,例如axxx是美国型号,adcxx是日本型号,lmxx是英国型号,ylxxx是中国型号。

压铸铝合金 特性及应用
a356,lm25 具良好致密性、流动性、抗热裂性及耐腐蚀性。  
主要用于制造承受高负荷的大尺寸金属件,如传动机匣、汽缸体等。
adc3,a360,lm9 具良好耐腐蚀性、流动性高及高抗热裂性能,易于压铸。
adc10,a380,lm24 机械特性高,适用于家具配件,如吸尘机、汽车配件及马达箱等。
adc12,lm2 具良好加工及电镀特性。
   
  铝合金的成份  

si(硅)
为压铸合金的主要成分,也是显著改善其流动性的重要元素。随着si含量的增加,抗拉强度及硬度会增加但延伸率则下降。

cu(铜)
铝合金内固相溶铜量,使机械性质变佳,最高强度是在4~6%铜含量,切削性也佳,但会影响压铸铝合金的抗耐蚀能力。

mg(镁)
adc5、adc6及a360为含镁元素(mg)耐蚀性合金。其al-mg合金的凝固范围很大,但易生热裂脆性的现象。在某些合金中镁被视为不纯物,如al-si-mg系列中会生成脆性的mg2si化合物;少部分mg2si化合物会有硬化效果,但含量太高也会造成低温脆性,固规定其含量要在0.3%以下,美国则严格规定在0.1%以下。

fe(铁)
铁元素易形成夹杂物,会以针状feal3之有害物释出,但由于压铸的冷却速率很快,铸件组织细致,不纯物影响较不敏感,因此一般压铸铝锭会含约0.9%的铁,避免造成金属粘模的现象,也以免因大量的铁元素(fe)产生金属间化合物造成铸件上的硬点。

ni(镍)
镍和铜元素一样,随着其含量的增加,硬度、抗拉强度越高,而耐蚀性则变差,故可改善高温抗拉强度。

mn(锰)
添加在含铜硅的铝合金,可改善其高温强度,但若过量,会有al-si-fe-mn的四元化合物生成,导致铸件上出现硬点。al-mn合金流动性佳,适用于需耐蚀的制品,适当的锰含量还可以减少粘模的情况出现。

zn(锌)
锌蚀造成高温脆性的原因,jis规定需在1.0%以下,而国外规定添加量容许在3%以下。当添加量保持在1.0%以下时,压铸件出现龟裂现象较少。

   
  压铸铝合金的表面处理  
 

1.阳极氧化
同时具备功能性及装饰性表层,大部分阳极氧化铝合金件薄涂层厚度约为2μm~25μm。
而高耐用性及高抗磨损的铝合金铸件则有25μm~75μm表层厚度。铝合金氧化层可以加工染上
各种颜色,而且氧化层时非导电性的,所以可以安全使用于不同的电器产品配件上。

2.磷化/铬化
磷化是一种很有用的非金属及较薄的涂层,通过磷化合物会于金属表面形成置换层,一
般会应用于钢材、锌合金、铝合金等制品上,使制品处理后能提高耐腐蚀性及耐磨性。铬化
膜是目前耐蚀能力最好的铝转化膜,所以可以作为铝合金件表面的单一涂层。

3.微弧氧化

使用高电压于铝合金件上生成陶瓷化表面膜,涂层硬度及耐磨性极高,而且耐蚀性及绝
缘性能都比阳极氧化更佳。
微弧氧化膜由三组形成:
第一层是附着铝表面的薄膜,厚度约为3~5μm。
第二层是氧化膜的主要部分,厚度约150~250μm。主层硬度高而且孔隙率很小,致密度
非常高。
第三层是最后的表面层。这一层是比较松散及粗糙的,所以处理后一般会加工除去,直
接在主层上使用。

※铝合金微弧氧化与阳极氧化比较

性能 微弧氧化膜 硬质阳极氧化膜
最大厚度μm ~300 50~80
显微硬度hv 1500~2500 300~500
击穿电压
均匀性 内外表面均匀 尖位表面均匀性较低
孔隙率
耐磨性
盐雾测试 一般
粗糙度 一般
热冲击

※微弧氧化技术的应用:

——航空配件:气动组件、密封配件。
——汽车配件:活塞、喷嘴。 bitmap
——家庭用品:水龙头、电熨斗。
——电子仪器:仪表、电绝缘配件。
   
  压铸铝合金标准对照1  

国际标准成份

元素

a356(%)

a360(%)

a380(%)

adc10(%)

adc12(%)

lm12(%)

lm5(%)

lm24(%)

si

6.5-7.5

9.0-10.0

7.5-9.5

7.5-9.5

9.6-12.0

9.0-11.5

0.3max

7.5-9.5

fe

0.20max

1.3max

1.3max

1.3max

1.3max

1.0max

0.6max

1.3max

cu

0.20max

0.6max

3.0-4.0

2.0-4.0

1.5-3.5

0.7-2.5

0.1max

3.0-4.0

mn

0.10max

0.35max

0.50max

0.5max

0.50max

0.5max

0.3-0.7

0.5max

mg

0.25-0.45

0.40-0.6

0.10max

0.3max

0.3max

0.30max

3.0-6.0

0.30max

ni

——

0.50max

0.50max

0.5max

0.5max

0.5max

0.1max

0.5max

zn

0.10max

0.50max

3.0max

1.0max

1.0max

2.0max

0.1max

3.0max

sn

——

0.15max

0.35max

0.3max

0.3max

0.2max

0.05max

0.2max

pb

——

——

——

——

——

0.3max

0.05max

0.3max

ti

0.20max

——

——

——

——

0.2max

0.2max

0.2max

al

余量

余量

余量

余量

余量

余量

余量

余量

   
  压铸铝合金标准对照2  

欧洲国家标准

美国

日本

bs

1490-1988

iso

3522-1984

en

1706-1998

nf a

57-102

din

1725-1986

uni

astmb

85/aa

saej

jis h

5302

lm0

al 99.5

-

a5

-

uni 3950

150

452

-

lm2

al-si10cu2fe

ac-46100

a-s9u3-y4

-

uni 5076

384

-

adc 12

lm4

al-si5cu3

ac-45200

a-s5u3

g-alsi6cu4

uni 3052

319

383

ac 2a

lm5

al-mg5si1/al-mg6

ac-51300

ag6

g-almg5

uni 3058

514

326

ac 7a

lm6

al-si12/al-si12fe

ac-44100

as13

g-alsi12

uni 4514

a413

320

ac 3a

lm9

al-si10mg

ac-43400

a-s10g

g-alsi10mg

uni 3045

a360

-

ac 4a

lm12

al-cu10si2mg

-

a-u10g

-

uni 3041

222

309

-

lm13

al-si12cu/al-si12cufe

ac-48000

a-s12un

-

uni 3050

336

340

ac 8a

lm16

al-si5cu1mg

ac-45300

a-s4ug

-

uni 3600

355

321

ac 4d

lm20

al-si12cu/al-si12cufe

ac-47000

a-s12-y4

g-alsi12(cu)

uni 5079

a413

322

adc 1

lm21

al-si6cu4

ac-45000

a-s5u2

g-alsi6cu4

uni 7369/4

308

305

ac 2a

lm22

al-si5cu3

ac-45400

a-s5u

g-alsi6cu4

uni 3052

319

326

ac 2a

lm24

al-si8cu3fe

ac-46500

a-59u3a-y4

g-alsi8cu3

uni 5075/3601

a580

326

adc 10z

lm25

al-si7mg

ac-42000

a-57g

g-alsi7mg

uni 3599

a356

306

ac 4c

lm26

al-si9cu3mg

-

a-57u3g

-

uni 3050

332

323

-

lm27

al-si5cu3

ac-46600

-

-

uni 7369

-

332

ac 2b

lm28

al-si19cumgni

-

-

-

uni 6251

-

-

ac 9b

lm29

al-si23cumgni

-

-

-

uni 6251

-

-

-

lm30

al-si17cu4mg

-

-

-

-

390

-

adc 14

lm31

al-zn5mg

ac-71000

a-z5g

-

uni 3602

712

-

-

   
  压铸铝合金的化学成分1  

合金牌号

成 份

ansi

astm

uns

除铝以外的其他成分

360.0

sg100b

a03600

9.0-10.0

2.0

0.6

0.35

0.40-0.60

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

a360.0

sg100a

a13600

9.0-10.0

1.3

0.6

0.35

0.40-0.60

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

380.0

sc84b

a03800

7.5-9.5

2.0

3.0-4.0

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

a380.0

sc84a

a13800

7.5-9.5

1.3

3.0-4.0

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

383.0

sc102a

a03830

9.5-11.5

1.3

2.0-3.0

0.50

0.10

0.30

3.0

0.15

-

0.50

余量

384.0

sc114a

a03840

10.5-12.0

1.3

3.0-4.5

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

390.0

sc174a

a03900

16.0-18.0

1.3

4.0-5.0

0.10

0.45-0.65

-

0.10

-

0.20

0.20

余量

b390.0

sc174b

a23900

16.0-18.0

1.3

4.0-5.0

0.50

0.45-0.65

0.10

1.5

-

0.10

0.20

余量

392.0

s19

a03820

18.0-20.0

1.5

0.40-0.80

0.20-0.60

0.80-1.20

0.50

0.50

0.30

0.20

0.50

余量

413.0

s129

a04130

11.0-13.0

2.0

1.0

0.35

0.10

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

a413.0

s12a

a14130

11.0-13.0

1.3

1.0

0.35

0.10

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

c433.0

s5c

a34430

4.5-6.0

2.0

0.6

0.35

0.10

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

518.0

g8a

a05180

0.35

1.8

0.25

0.35

7.5-8.5

0.15

0.15

0.25

-

0.25

余量

360.0

sg100b

a03600

9.0-10.0

2.0

0.6

0.35

0.40-0.60

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

a360.0

sg100a

a13600

9.0-10.0

1.3

0.6

0.35

0.40-0.60

0.50

0.50

0.15

-

0.25

余量

380.0

sc84b

a03800

7.5-9.5

2.0

3.0-4.0

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

a380.0

sc84a

a13800

7.5-9.5

1.3

3.0-4.0

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

383.0

sc102a

a03830

9.5-11.5

1.3

2.0-3.0

0.50

0.10

0.30

3.0

0.15

-

0.50

余量

384.0

sc114a

a03840

10.5-12.0

1.3

3.0-4.5

0.50

0.10

0.50

3.0

0.35

-

0.50

余量

390.0

sc174a

a03900

16.0-18.0

1.3

4.0-5.0

0.10

0.45-0.65

-

0.10

-

0.20

0.20

余量

b390.0

sc174b

a23900

16.0-18.0

1.3

4.0-5.0

0.50

0.45-0.65

0.10

1.5

-

0.10

0.20

余量

   
  压铸铝合金的化学成份2  

序号

合金牌号

化学成份

合金代号

1

yzalsi12

yl102

10.0-13.0

s0.6

s0.6

s0.05

s1.2

-

-

s0.3

-

-

余量

2

yzalsi10mg

yl104

8.0-10.5

s0.3

0.2-0.5

0.17-0.30

s1.0

-

-

s0.3

s0.05

s0.01

余量

3

yzalsi12cu2

yl108

11.0-13.0

1.0-2.0

0.3-0.5

0.4-1.0

s1.0

s0.05

-

s1.0

s0.05

s0.01

余量

4

yzalsi9cu4

yl112

7.5-9.5

3.0-4.0

s0.5

s0.3

s1.2

s0.5

-

s1.2

s0.1

s0.1

余量

5

yzalsi1cu3

yl113

9.6-12.0

1.5-3.5

s0.5

s0.3

s1.2

s0.5

-

s1.0

s0.1

s0.1

余量

6

yzalsi17cu5mg

yl117

16.0-18.0

4.0-5.0

s0.5

0.45-0.65

s1.2

s0.1

s0.1

s1.2

-

-

余量

7

yzalmg5si1

yl302

0.8-1.3

s0.1

0.1-0.4

4.5-5.5

s1.2

-

s0.2

s0.2

-

-

余量

   
  压铸铝合金的应用及技术标准  

合金系列

国别

合金牌号

w

标准规范

si

cu

mg

fe

al

al-si 系

中国

yl102

10.0-13.0

<0.6

<0.05

<1.2

余量

gb/t15115-94

日本

adc1

11.0-13.0

<1.0

<0.30

<1.2

余量

jish5302-82

美国

413

11.0-13.0

<1.0

<0.35

<2.0

余量

astmb85-82

俄罗斯

aj12

10.0-13.0

<0.6

<0.10

<1.5

余量

toct2685-82

德国

alsi12

11.0-13.5

<0.10

<0.05

<1.0

余量

din1725

al-si-mg 系

中国

yl104

8.0-10.5

<0.30

0.17-0.30

<1.0

余量

gb/t15115-94

日本

adc3

9.0-10.0

<0.60

0.40-0.60

<1.3

余量

jish5302-82

美国

360

9.0-10.0

<0.60

0.40-0.60

<2.0

余量

astmb85-82

俄罗斯

aj14

8.0-10.5

<0.10

0.17-0.30

<1.0

余量

toct2685-82

德国

alsi10mg

9.0-11.0

<0.10

0.20-0.50

<1.0

余量

din1725

al-si-cu 系

中国

yl112

7.5-9.5

3.0-4.0

<0.30

<1.2

余量

gb/t15115-94

 

yl113

9.6-12.0

1.5-3.5

<0.30

<1.2

余量

 

日本

adc10

7.5-9.5

2.0-4.0

<0.30

<1.3

余量

jish5302-82

 

adc12

9.6-12.0

1.5-3.5

<0.30

<1.3

余量

 

美国

380

7.5-9.5

3.0-4.0

<0.10

<1.3

余量

astmb85-82

 

383

9.5-11.5

2.0-3.0

<0.10

<1.3

余量

 

俄罗斯

aj16

4.5-6.0

2.0-3.0

<0.10

<1.5

余量

toct2685-82

德国

alsi8cu3

7.5-9.5

2.0-3.5

<0.30

<1.3

余量

din1725

al-mg 系

中国

yl302

0.80-1.30

<0.10

4.5-5.5

<1.2

余量

gb/t15115-94

日本

adc3

<0.30

<0.20

4.0-8.5

<1.8

余量

jish5302-82

美国

518

<0.35

<0.25

7.0-8.5

<1.8

余量

astmb85-82

德国

almg9

<0.50

<0.05

7.0-10.0

<1.0

余量

din1725

   
  铝合金铸造特性比较  

铝合金

砂型铸造

重力铸造

低压铸造

高压铸造

流动性

抗热裂性

耐腐蚀性

adc12

g

g

g

e

g

e

f

lm5

f

f

f

f

f

f

e

a360

g

g

-

g

g

e

g

a380

f

f

f

e

g

e

f

a356.2

e

e

e

g

g

e

e

性能表现排序: e- 优 > g-良 > f-可

   
  压铸铝合金机械性能  

通用牌号

a356

a360

a380

adc12

lm2

lm5

lm24

密度

2.67

2.68

2.76

2.68

2.74

2.65

2.79

熔点

557-613

557-596

538-593

515-582

525-570

580-642

520-580

热传导率

151

113

109

96.2

100

138

96.3

抗拉极限

234

317

324

310

300

170-280

320

伸长率

3.5

3.5

3.5

3.5

1-3

5

1-3

热容量

0.963

0.963

0.963

0.963

0.963

0.963

0.963

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