鋁合金基本常識

 1.分類展伸材料分非熱處理合金及熱處理合金
 
1.1 非熱處理合金: 純鋁─1000系,鋁錳系合金─3000系,鋁矽系合金─4000系,鋁鎂系合金─5000系。
1.2 熱處理合金: 鋁銅鎂系合金─2000系,鋁鎂矽系合金─6000系,鋁鋅鎂系合金─7000系。
 
 2.合金編號:我國目前通用的是美國鋁業協會〈Aluminium Association〉的編號。茲舉
        例說明如下:1070-H14(純鋁)
               5052-H32(非熱處理合金)
               6061-T6(熱處理合金)
 
 2.1第一位數:
表示主要添加合金元素。
          1:純鋁
          2:主要添加合金元素為銅
          3:主要添加合金元素為錳或錳與鎂
          4:主要添加合金元素為矽
          5:主要添加合金元素為鎂
          6:主要添加合金元素為矽與鎂
          7:主要添加合金元素為鋅與鎂
          8:不屬於上列合金系的新合金


 2.2第二位數:
表示原合金中主要添加合金元素含量或雜質成分含量經修改的
                合金。
          0:表原合金
          1:表原合金經第一次修改
          2:表原合金經第二次修改


 2.3第三及四位數:

           純鋁:表示原合金
           合金:表示個別合金的代號
          〝-〞:後面的Hn或Tn表示加工硬化的狀態或熱處理狀態的鍊度符號
           -Hn :表示非熱處理合金的鍊度符號
           -Tn :表示熱處理合金的鍊度符號


鋁及鋁合金的熱處理

 1.鍊度符號: 若添加合金元素尚不足於完全符合要求,尚須藉冷加工、淬水、時效  
  處理及退火等處理,以獲取所需要的強度及性能。這些處理的過程稱
  之為調質,調質的結果便是鍊度。
 
鍊度符號
定  義
F
製造狀態的鍊度
無特定鍊度下製造的成品,如擠壓、熱軋、鍛造品等。
H112
未刻意控制加工硬化程度的製造狀態成品,但須保證機械性質。
O
退火鍊度
完全再結晶而且最軟狀態。如係熱處理合金,則須從退火溫度緩慢冷卻,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:經加工硬化後再施以適度的退火處理
H3n:經加工硬化後再施以安定化處理
n以1~9的數字表示加工硬化的程度
n=2 表示1/4硬質
n=4 表示1/2硬質
n=6 表示3/4硬質
n=8 表示硬質
n=9 表示超硬質
T
T1: 高溫加工冷卻後自然時效。擠型從熱加工後急速冷卻,再經常溫十效硬化處理。亦可施以不影響強度的矯正加工,這種調質適合於熱加工後冷卻便有淬水效果的合金如:6063。
T3: 溶體化處理後經冷加工的目的在提高強度、平整度及尺寸精度。
T36: T3經6%冷加工者。
T361: 冷加工度較T3大者。
T4: 溶體化處理後經自然時效處理。
T5: 熱加工後急冷再施以人工時效處理。
人工時效處理的目的在提高材料的機械性質及尺寸的安定性適用於熱加工冷卻便有淬水效果的合金如:6063。
T6: 溶體化處理後施以人工時效處理。
此為熱處理合金代表性的熱處理,無須施以冷加工便能獲得優越的強度。於溶體化處理後為提高尺寸精度或矯正而施以冷加工,如不保證更高的強度時,亦可當作是T6鍊度。
T61: 溶體化處理後施以溫水淬水再經人工時效處理,溫水淬水的目的在防止發生變形。
T7: 溶體化處理後施以安定化處理(亦及人工時效處理的溫度或時間較T6處理高或長)。
其目的在改善耐硬力腐蝕裂及防止淬水時發生變形。
T7352: 溶體化處理後除去殘餘應力再施以過時效處理(亦及人工 時效處理的溫度或時間較T6處理高或長)。
目的在改善耐硬力腐蝕裂。於溶體化處理後施以1~5%永久變形的壓縮加工,以消除殘餘應力。
T8: 溶體化處理後施以冷加工再施以人工時效處理,冷加工時斷面減少率為3%及6% 各為T83 及T86。
T9: 溶體化處理後人工時效處理,最後施以冷加工,最後冷加工 的目的在增加強度。
 
 2.退火處理:
  2.1目的:
展伸用材料包括壓延用材料,擠壓用材料及鍛造用材料,通常其製造程序為:
熔鑄→熱加工→冷加工→材料成品
在熱加工或冷加工的過程中,材料發生加工硬化的情況,使強度變大或導致加工硬化的情況,使強度變大或導致加工性減低。為消除這些加工硬化,於冷加工前,中或後所施的熱處理即為退火處理,其目的在使材料具有使用上所需要的程度。
2.2分類:
由於退火條件的不同而分:
2.2.1  部分退火: 僅消除部份加工硬化,處理溫度在再結晶溫度以下,實際溫度則 視強度而定,強度愈高則處理溫度較低。

2.2.2  完全退火:
處理溫度在材料的再結晶溫度或稍高使材料發生再結晶而完全消除加工硬化,亦使強度達到最低的狀態。
退火處裡就時機而分:
2.2.3  中間退火: 再冷加工開始之前或冷加工過程中,所加的退火處理,通常為完全退火,其目的在恢復其加工性,使接下去的加功能較順利,及控制其組織狀態,俾能適合於最終成品的要求。
2.2.4  最終退火: 主要目的再調整成品最後的強度水準亦即調整鍊度。

加工常識

 1.鋁合金成型加工通常出現之缺陷:
 
缺 陷
原 因
改 善 對 策
 ● 胚料有瑕疵
1.空心殼壁或凸緣之龜裂 1.滾動缺陷(摺疊) 1.改善品質管制
2.起耳狀物 2.機械性質太過平均 2.退火(如不致生晶粒生長)
工具有瑕疵    
1.引伸一開始,空心殼之
 底部即被撕裂 。
1.衝頭或模之圓角太小。 1.加大衝頭或模之圓角。
2.引伸末了,空心殼之底
 部方被撕裂。
2.引伸比太大,衝頭未對準模孔中心。 2.增加中間引伸,選用品質較佳之材料;若為方形空心殼則增加轉角之衝模間隙。
3.引伸刮痕。 3.潤滑不佳,工具表面之情況不佳(已磨耗)。 3.使用特殊引伸用黃油(材料必須經磷酸鹽處理或鍍銅),再光製工具表面(鍍鉻),選用不易產生刮痕之材料。
4.成品邊緣有鋸齒形,殼
 表面有皺紋。
4.模圓角太大,衝模間隙太大。 4.再輪模或更換引伸模具
 ● 工具或機器之調整不常瑕疵
1.凸緣上有皺紋。 1.胚料架壓力太小。 1. 增加胚料架之壓力。
2. 成品之一邊有抓傷或其他痕跡,而工具表明面顯之痕跡。 2. 衝頭未對準模孔中心,或傾斜一角度,而造成磨損。 2. 再輪磨或重新校準模具
3. 殼壁太粗,尤其是矩形深引伸成型成品為然。 3. 胚料架壓力太小,或模之圓角太大。 3. 增加胚料架之壓力,或於模與胚料架間製一加強之隆起。
4. 殼線有壓平之皺紋或龜裂。 4. 胚料架壓力太小,或衝模間隙太大。 4. 更換模具。
 
 2.硫酸陽極處理通常出現之缺陷:
 
缺 陷
原 因
改 善 對 策
工作物件局部位置電擊燒傷或穿孔 1. 工作物和陰極接觸發生
 短路。
1. 放置工作物於處理槽內
 時,注意與陰極之距離
 ,避免發生接觸。
2. 工作物彼此之間接觸發
 生短路。
2. 加大工作物間距離 。
3. 工作物件和夾具接觸不
 良。
3. 夾具使用前須加以清洗
 ,與工作物間須夾緊。
氧化膜極疏鬆,用手就可擦掉 1. 電解液溫度太高。 1. 設法降低溫度,例如進
 行攪拌或開動冷卻設備
 ,並控制溫度差在±2℃
 內。
2. 氧化處理時間太久。 2. 縮短氧化時間。
3. 工作電流密度太高。 3. 降低電流密度。
氧化膜帶紅色斑點或整個表面或局部表面發紅 1. 導電棒和夾具之間的接
 觸不好令銅沉積在鋁表
 面。
1. 改善導電棒與夾具的接
 觸,材質改用鋁材。
2. 接觸中斷,如導電中斷 2. 加強氧化過程的檢驗。
氧化膜暗淡不夠光亮或燒焦現象 1. 工作物件在槽中長時間
 無給電,或斷電後又給
 電。
1. 經常檢查糾正與電器維
 修嚴格管制處理時程。
2. 硫酸溶液內溶存的鋁業
 增加導致氧化膜的透明
 性變差,最後發生燒焦
 現象。
2. 檢驗處理液中的鋁量。
2.1 硫酸液中含鋁量以1gm/l
  左右為宜。
2.2 新液則添加12~13 gm/l
  的硫酸鋁。
氧化膜有黑斑或黑條紋

1. 電解液中有懸浮的雜質

1. 清理表面懸浮雜質。
2. 工作物件表面有油汙漬
 或其它污染物。
2. 徹底糾正除油液成份;
 確實執行前處理。
3. 電解液中含銅和鐵雜質
 太多。
3. 分析後除去並定期更新
 部份電解液。
4. 電解後工作物未洗乾淨
 就進行封孔。
4. 電解後工作物要立即清
 洗乾淨,避免處理液或
 雜質殘留於氧化膜表面
氧化膜局部表面被腐蝕 1. 氧化後氧化膜上的電解
 液未洗乾淨。
1. 加強氧化後的洗滌。
2. 深凹處藏有電解無洗乾
 淨。
2. 均加強氧化後的洗滌。
3. 電解液無洗乾淨就進行
 封孔處理。
3. 均加強氧化後的洗滌。
經重鉻酸鉀填充後氧化膜色淡而發白 1. 溶液溫度低,填充時間
 短。
1. 改正不適宜條件。
2. H2SO4含量太高。 2. 檢查和校正H2SO4成份。
3. 氧化膜太薄。 3. 增加氧化處理時間。
氧化膜厚薄不均 1. 工作物表面附有污染物
 未清理乾淨。
1. 前處理須徹底將表面洗
 淨。
2. 處理槽內溶液攪拌不夠
2. 加強攪拌作用。
3. 電流密度過高。 3. 一般硫酸液陽極處理的
 電流密度以1~2A/dm2
 宜。
無色的工作物件經熱水填充處理易沾上手印,水印,膜層發白 1. 封孔的溫度和時間不夠 1. 按適宜條件進行。
2. PH值不當 2. 調整PH值。
3. 溶液氫氧化鋁太多。 3. 更換用水。
 
 3.鉻酸陽極處理通常出現之缺陷:
 
缺  陷
原  因
改 善 對 策
工作物件被燒傷 1. 零件和夾具間的接觸不良。 1. 夾緊改進接觸。
2. 零件和陰極接觸,零件之間彼此接觸。 2. 設法消除避免接觸。
3. 電壓太高。 3. 降低電壓。
零件被腐蝕成深坑 1. 電解液中 CrO3 含量低。 1. 調整增加之。
2. 鋁本身有缺陷,合金
成份不均勻。
2. 更換材料。
氧化膜薄,具發白現象 1. 夾具和導電棒之接觸不良。 1. 改善接觸條件。
2. 氧化時間短。 2. 加強氧化時間。
3. 電流密度小。 3. 調整電流密度。
氧化膜上有粉末 1. 電解液溫度高。 1. 調整之。
2. 電流密度大。 2. 調整之。
膜層發黑 1. 工作物件上的拋光膏無洗乾淨。 1. 加強氧化前的洗滌。
2. 原鋁材料本身有問題。 2. 更換原材料。
氧化膜發紅 1. 表面準備不好。 1. 改善準備工作。
2. 導電棒和零件夾具間接處不良。 2. 改善接觸條件。
 
 4.硬質陽極處理通常出現之缺陷:
 
缺  陷
原  因
改 善 對 策
 氧化膜的厚度不夠 1. 氧化的時間太短。 1. 增加氧化時間。
2. 電流密度太低。 2. 加大電流密度。
3. 氧化的面積計算不正確 3. 正確計算零件面積。
 氧化膜層硬度不夠高 1. 溶液溫度高。 1. 降低電解液溫度。
2. 電流密度太大。 2. 降低電流密度。
3. 膜層厚度太厚。 3. 縮小氧化時間。

 氧化膜被擊穿並燒壞
 工作物件

1. 鋁合金中含銅量高。 1. 更換原材料。
2. 工作物件散熱不好。 2. 加強電解液攪動和冷卻
3. 工作物件和掛具接觸不良。 3. 設法使接觸良好。
4. 氧化時給電太急。 4. 注意改善作業過程。