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高强度铝合金替代铜与锌的技术经济分析

新闻来源: 发布时间:2017.06.28 浏览量:
现时铜与锌都大幅涨价,行内人士都不约而同地寻找替代品。而对于水暧器材与装饰行业,以及其它机电制造行业,用高强度变形铝合金代替铜与锌,不但具有工业技术可行性,更会带来很好的经济效益。 

1. 从综合机械性能看高强度变形铝合金对铜合金、锌合金的替代 
1.1抗拉强度的对比

用量最多最广铜合金为HPb59-1黄铜,其抗拉强度为370-450Mpa。而锌合金的抗拉强度则只有250-320Mpa。 
由于变形铝合金,如LD2-2(6070)、LD10(2014)、LD30(6061)、LD31(6063)、LY12(2024、2124)、LY16(2219)、LC4(7075)的抗拉强度在310-570Mpa之间。 
对照下表可知,2024与2124牌号的抗拉强度恰好与黄铜的相对应,而6061变形铝合金的抗拉强度为310Mpa,可与锌合金相对。 

1.2硬度方面

HPb59-1的硬度一般大于HB80,与6061的硬度HB95差不多,而2024、2124的硬度则大于HB135。 
压铸锌合金的硬度为HB80-95,与6061的硬度HB95差不多。 

1.3延伸率方面

HPb59-1挤压材的延伸率为10-16%,铸态的要比这个数值低,与6061、7075硬铝合金的10-12%相当。 
压铸锌合金的延伸率只有1-2%,非常低。随便一种变形铝合金都要比它高得多。 

1.4抗腐蚀、阳极氧化与表面装饰处理比较

与铝合金相比,黄铜与锌基合金的抗腐蚀性能差距较大,未加表面处理时,后者装饰性很不好,所以一般都需要用其它的表面处理方式如电镀等进行保护或装饰。 
现时铝合金的镀装饰铬技术十分成熟,生产成本与铜、锌的镀装饰铬差不多。 
变形铝合金经阳极氧化后,不但具有极好的抗腐蚀性,而且也有很好的装饰性。由于铝合金阳极氧化比镀铬成本更低,这种装饰性表面的竞争优势,使得它有不错的市场份额。 

1.5焊接性能与成形工艺特点

变形铝合金的另一个特点是可以焊接,这个性能是传统所有的铸造铝合金与铜、锌合金所不能比拟的。但变形铝合金一定要求要消除内部的气孔,所以,其成形工艺要求是挤或锻。 
典型铝合金的机械性能(Typical Mechanical Properties) 
典型铝合金的机械性能(Typical Mechanical Properties)

铝合金牌号及状态 拉伸强度(25°C MPa) 屈服强度(25°C MPa) 硬度500kg力10mm球 延伸率1.6mm(1/16in)厚度 
5052-H112 175 195 60 12 
5083-H112 180 211 65 14 
6061-T651 310 276 95 12 
7050-T7451 510 455 135 10 
7075-T651 572 503 150 11 
2024-T351 470 325 120 20 

2 经济性的简单分析 
因铜合金比重为铝合金的3倍,其单价是铝合金3.3倍,单位成本则为3.33×3=10倍。如能用变形铝合金代替铜合金,可降低成本80%,其效益无可比拟。
而锌的比重为铝合金的2倍,现时锌的售价约为铝的1.5倍高,单位成本2×1.5=3倍。用变形铝合金代替锌,可节约成本近一半。 
用变形铝合金生产不锈钢类装饰制品,其生产成本也可降一半,有相近的意义。 

3. 高强度变形铝合金毛坯的生产工艺 
由于我国连铸连锻技术取得了显著的进步,运用“挤压压铸模锻机”,不但能生产出压铸件结构一样复杂的变形铝合金毛坯,其车间成本相近,且生产出来的锻 压毛坯,表面光洁度达到7级,内部金相为破碎组织,比传统铸造方法,还具有更好更高的综合机械性能。现已生产出包括极限运动摩托车、踏板车等高端装饰与耐 冲击性产品,出口欧美等市场。 
因此,使用变形铝合金替代传统的铸造铝合金、铜合金、锌合金生产毛坯,其技术经济性都是完全可行的。 
从市场反馈的信息看,这已成为一种潮流与趋势了。