铝铜合金固溶工艺（CMF实验室）

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。目前铝合金是应用最多的合金，随着人类对铝合金认识的逐步深入，铝合金的应用范围及加工工艺也必然得以拓展和提高。

一、铝合金理化性质

1. 物质特性

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。

2.物质结构

纯铝的密度小，大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。

添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度。这样使得其“比强度”胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

3.铝合金分类

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：

1） 形变铝合金

形变铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

2） 铸造铝合金

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金，共晶硅铝合金，单共晶硅铝合金，铸造铝合金在铸态下使用。

二、铝合金表面处理工艺

铝型材表面处理主要分为：喷砂（形成哑光珍珠银面）、抛光（形成镜面）、拉丝（形成类似缎面效果）、阳极氧化（覆盖一层氧化膜）、高光切削等。

1. 喷沙（喷丸）

利用高速砂流的冲击作用清理和粗化金属表面的过程。这种方法的铝件表面处理能够使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。喷砂的目的是用来克服和掩盖铝合金在机械加工过程中产生的一些缺陷以及满足客户对产品外观的一些特殊要求。有玻璃砂、钨砂等，呈现不同感觉。类似毛玻璃的粗燥质感，细的砂型同样可以表现出高档的产品。

2.抛光

利用机械、化学或电化学的方法，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。抛光工艺主要分为：机械抛光、化学抛光、电解抛光。铝件采用机械抛光 电解抛光后能接近不锈钢镜面效果，给人以高档简约、时尚未来的感觉。

1） 机械抛光

机械抛光是依靠非常细小的抛光粉的磨削、滚压作用，除去试样磨面上的极薄一层金属。如果抛光前磨面上留有较深的磨痕，仅采用机械抛光是难以去除的。因为若将磨痕抛掉，势必要加浓抛光液，加长时间或加重抛光时所施加的压力，导致磨面表层金属流动和扰乱，试样磨面变形层加厚，使一些合金中的晶相脱落。

2） 化学抛光

化学抛光是靠化学试剂的化学浸蚀作用对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。化学抛光设备简单，能够处理细管、带有深孔及形状复杂的零件，生产效率高。化学抛光可作为电镀预处理工序，也可在抛光后辅助以必要的防护措施直接使用。化学抛光是在不供电情况下产生抛光效果，其抛光原理与利用电流作用的电解抛光在本质上没有太大差别。

3.拉丝

金属拉丝是反复用砂纸将铝板刮出线条的制造过程。拉丝可分为直纹拉丝、乱纹拉丝、旋纹拉丝、螺纹拉丝。金属拉丝工艺 ，可以清晰显现每一根细微丝痕，从而使金属哑光中泛出细密的发丝光泽，产品兼备时尚和科技感。

1）分类

a.直纹拉丝

指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。具有刷除铝板外表划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板外表进行连续水平直线磨擦获取。改变不锈钢刷的钢丝直径，可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷光机或擦纹机上加工制得。制取原理：采用两组同向旋转的差动轮，上组为快速旋转的磨辊，下组为慢速转动的胶辊，铝或铝合金板从两组辊轮中经过，被刷出细腻的断续直纹。

b.十字纹拉丝

一般在刷光机或擦纹机上加工制得。铝或铝合金板从两组辊轮中经过，铝板表面被压出的十字纹路。

c.乱纹拉丝

高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的外表要求较高。

d.波纹拉丝

一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，铝或铝合金板表面磨刷，得出波浪式纹路。

e.旋纹拉丝

也称旋光，采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光油膏，对铝或铝合金板外表进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工。

f.螺纹拉丝

用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子边沿成 60 度左右的角度，另外做一个装有固定铝板压茶的拖板，拖板上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹竞度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动，铝板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。

2）工艺流程

拉丝铝板是反复用砂纸将铝板刮出线条的制造过程，其工艺主要流程分为脱酯、沙磨机、水洗3个部分。在铝板拉丝制程中，阳极处理之后的特殊的皮膜技术，可以使铝板表面生成一种含有该金属成分的皮膜层，清晰显现每一根细微丝痕，从而使金属哑光中泛出细密的发丝光泽。越来越多的铝板产品的金属外壳都使用了金属拉丝工艺，以起到美观，抗侵蚀的作用。使产品兼备时尚和科技的元素。这也是该工艺备受欢迎的原因之一。

4.高光切削

1）高光切削原理

高光切削的原理是：金刚石刀具锋利，硬度高，加工出的表面极为平整、光洁度高，而且排屑容易，切削时刀刃处无切屑积累，确保切削表面光亮。高光加工严格说不属于预处理，而是后加工，高光加工的零件由于光泽度高，配以粗细刀纹，利用折光原理，可以大大增强装饰效果。

2）高光切削介绍

高光切削是在CNC机床应用刀具进行快速切削使标牌及其他装饰件产生出高光亮面的工艺。切削过程中由于发热会使铝表面产生一层氧化膜，保护加工面长期保持光亮。

3）高光切削的几个特点：

a.高光切削的加工设备：精雕机（小型CNC）。

b.高光切削的加工原理：将天然钻石刀粒装夹固定在高速旋转（一般转速为20000转/分）的精雕机主轴上去切削零件，刀具是沿事先编好的程序固定运动的，最后在产品的表面产生局部的高亮区。

c.高光切削适合加工的材料：铝材，铜材，不锈钢。

d.加工不同材料的区别：

精雕机加工铝材时，其光亮度是最光的，且对刀具的磨损是最少的；

精雕机加工铜材时，其光亮度是比较光的，且对刀具的磨损次之；

精雕机加工不锈钢时，其光亮度是呈灰色哑光的，且对刀具的磨损是最大的。

e.此外，精雕机除了做高光（倒C角）之外，还可以锣高亮的字和走3D弧面的3D高光面。

f.加工的刀刃角度有 30°、45°、60°、75°、90°、130°、140°、 160°等。

5.阳极氧化

以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理， 利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程, 称为铝及铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米———几百个微米的氧化膜。比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。

为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环，而阳极氧化技术是目前应用最广且最成功的。

阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克/平方毫米，良好的耐热性 ，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K ，优良的绝缘性 ，耐击穿电压高达2000V ，增强了抗腐蚀性能 ，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。

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