通项公司完善无铅环保型易切削铝合金产品系列

无铅环保型易切削铝合金

近日，通项公司通过不断引进无铅环保型易切削铝合金产品，在无铅环保型铜合金和不锈钢的基础上，进一步扩展了无铅“Lead-Free”系列产品库存，符合RoHS指令及ELV指令的规定，各种规格满足客户的需求。

目前在库的无铅环保型易切削铝合金牌号包括2011A、6020、6020A、6020B、X6020-T8、6012A、6021、6023、STANAL-32、AlMgSiSnBi、AlMgSi1Sn1Bi、CB-56、CB-156、KE6、GT-209、KA62等。

易切削铝合金在切削加工时产生的粉末细微，不会因粉末附着于切削工具而对产品造成伤害。且粉末自身排出性良好，适合高速自动切削，因此被广泛运用于各种汽车零部件、电机零部件以及精密机械零部件。

根据RoHS指令及ELV指令，铅等特定有害物质的使用受限，传统的含铅易切削铝合金如2011、6262、6012已不符合广大客户的要求，因此急需引进含铅量低于限值的铝合金。

Sn、Bi微合金化技术替代有毒Pb开发易切削铝合金的技术原理是：2xxx合金中通过添加Sn、Bi形成低熔点组织组成物Sn、Bi、SnBi来保证合金的易切削性，而弥散分布的CuAl2则保证合金的综合力学性能，6xxx合金中通过添加Sn、Bi形成低熔点组织组成物Mg2Sn、Sn、Mg2Bi2、Bi来保证合金的易切削性，而弥散分布的Mg2Si则保证合金的综合力学性能。

用微量Sn来取代Pb，在传统2011合金的基础上设计开发了2011A合金，经热处理工艺优化后，2011易切削铝合金固溶-冷拉后的最佳时效热处理工艺为170℃／8h，在此工艺条件下，合金棒材的抗拉强度为471MPa，屈服强度为378MPa，延伸率为10.1％；Sn、Bi微合金化的无铅易切削2011A合金固溶-冷拉后的最佳时效热处理工艺为160℃／6h，在此工艺条件下，合金棒材的抗拉强度为473Mpa，屈服强度为391Mpa，延伸率为11.2％，合金的抗拉强度与2011合金相当，而屈服强度和延伸率分别提高13Mpa和1.1％，综合力学性能优于2011合金；而晶间腐蚀实验和现场切削实验表明2011A合金的耐腐蚀性能与2011合金相当，而切削性能比2011合金好。

与2011合金相比，2011A合金在170℃时效时达到峰值的时间减少大约2／3，这是因为合金中Sn的加入影响了合金的时效过程，压缩GP区和θ″的形成，促进θ′相的形核，从而使得合金在相同温度下达到峰值强度的时间缩短，而且Sn能够细化CuAl2相，阻止其长大。

在传统6262合金的基础上，用Sn或者Sn和Bi来取代6262合金中的Pb和Bi，设计了6020、6020A、6020B三种易切削合金，经热处理工艺优化后，无铅易切削6020铝合金固溶-冷拉后的最佳时效热处理工艺为170℃／6h。在此工艺条件下，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为351MPa、336MPa和13.5％；无铅易切削6020A铝合金固溶-冷拉后的最佳时效热处理工艺为170℃／6h。在此工艺条件下，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为314MPa、286MPa和12.8％，无铅易切削6020B铝合金固溶-冷拉后的最佳时效热处理工艺为170℃／10h。在此工艺条件下，合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为348MPa、339MPa和12.5％，T8状态下，三种合金的力学性能都达到或者优于含铅6262合金；切削性能研究表明，6020A合金的切削性能比6262合金稍好，而6020合金与之相当，而6020B合金稍差。

6020合金经过挤压后Mg2Sn主要以六方形式存在，固溶以后即转变为立方结构，这是因为Mg2Sn的六方结构是一种亚稳态结构，容易向稳态的立方结构转变。6)在在Al-Mg-Si合金中，Bi更加容易与Mg生成Mg3Bi2，而阻止或者延缓强化相Mg2Si的生成，会减少其强化的效果。

X6020-T8铝合金是种无铅的、具有高力学性能的及切削性能最好的铝合金，它有极好的抗蚀性、阳极化处理性能以及钎焊焊接性能。这种合金的切屑细、表面光度高、切削速度高。它的化学成分为0.4%~0.9%Si, 0.5%Fe, 0.3%~0.9% Cu, 0.35%Mn, 0.6%~1.2%Mg, 0.15%Cr, 0.15%Ti和0.9%~1.5%Sn. 在T8状态下合金的拉伸强度为280MPa, 长度为5cm的试棒的延伸率为10%. 这种合金的典型应用包括汽缸制动活塞、连接器、传动阀门以及液压系统部件。

CB-56和CB-156合金的A1-Cu系无铅易切削铝合金，其力学性能与2011合金大体相当，抗拉强度达420Mpa，屈服强度为320Mpa，延伸率为14%。可切削性能与耐腐蚀性能也与 2011相当甚至稍好。可以取代传统含Pb的2011易切削铝合金。

采用了调整传统合金元素含量的相对水平来改善切削性能的方法，特别考虑了调整Si, Mn, Fe和Ni的含量，KE6合金中含有多余的Si，在切削加工的过程中，由于切屑应力的引入使得Si的周围产生了流体应变，破碎的Si粒子加速了裂缝在切屑上的扩展，使得合金具有良好的切削加工特性，其切削性能与6262合金相当，可以用于ABS制动部件，OA部件以及其它的精加工部件。

GT-209无铅易切削铝合金，用来替代含铅的GT-09，GT-109易切削铝合金，它既不含有害的铅，又保持了原有合金的特性，切屑细碎，有很好的可切削性能，可在数控机床上切削加工汽车、电机、机械等的精密零件。经用户使用，证明新合金的可切削性和耐腐蚀性与传统的含铅的6262合金的相同，机械性能也与6262相当，抗拉强度达310Mpa，屈服强度为270Mpa，延伸率为14%。

用Sn来取代Pb的KA62合金，此种合金注册于1998年。研究了Sn、Bi含量和热处理工艺对合金性能的影响，指出Sn、 Bi含量的最佳范围分别为0.15~O.25，0.2~0.8。这种合金有类似于6262合金的性能。