5系合金的杂质元素

郭敦顒回答：

铝合金中的杂质元素成分及其测定，一般用化学分析法。

按国家标准——

中华人民共和国国家标准《变形铝及铝合金化学成分》

GBT3190—1996

的规定：

332 常规分析可用国家标准规定的方法也可用其他准

确可靠的方法。有争议时必须采用GBT6987或双方另行商定

的方法作仲裁分析。

333 第一次分析结果不合格允许进行第二次分析并

以第二次分析结果作为生产厂出厂、验收的判定依据。

其它测定方法介绍如下资料：

http://www.doc88.com/p-7945940575285.html

光电直读光谱法同时测定铝合金中的杂质元素

在铝合金中存在Ca，Pb，Sn等杂质元素熔点高低不一，结构不同，与铝形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。Ca在铝中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物。和Si形成CaSi而减小了硅的固溶量，可提高工业纯铝的导电性能。CaSi2使铝合金不能热处理强化。Ca不但影响合金熔体的流动性和易造成缩松等缺陷，并且对延伸率，抗拉强度等力学性能也有较大影响，因此必须尽可能降低Ca的含量以提高力学性能。去除Ca可以用

C12

或

C2C16

进行处理。

铝合金：以纯铝为基加入一种或几种其他元素所构成的合金。含镁4.5％的铝合金可轧制成0.35毫米厚的带材，大量用于制造啤酒和饮料的瓶罐。铝合金在-253℃的低温下，其强度和塑性较在室温中均有提高。铝合金分两大类：一为铸造铝合金，有铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系合金。二为变形铝合金，其中又分为两类：热处理不强化型铝合金，有铝锰系、铝镁系合金；热处理强化型铝合金，有铝镁硅系、铝铜镁系、铝铜镁锌系等。铝合金化学成分: 硅、镁、铁、铜、锰、锌、铬、钛、其它铝合金的发展纯铝的导电、导热和耐蚀性能良好，主要用作导电、导热材料，但强度低，不宜作结构材料。铝可与许多化学元素形成合金以改善性能。铝合金比重轻，比强度接近合金钢，比刚度超过钢，塑性好，铸造和可切削性也较好，适宜制造重量轻的结构部件，因此成为航空工业不可缺少的材料，在交通运输、建筑、轻工、化工、仪表机械等部门，在家用器具方面也得到广泛应用。铝及某些铝合金用阳极氧化等法处理，通过着色工艺，生成各种颜色（见铝的氧化着色），广泛作包装、装饰材料使用。铁和硅是铝合金的主要杂质。铁和铝形成FeAl3和多种金属化合物。在铸造合金中，硅、铁作为合金添加剂加入到某些铝合金中时，会形成更多的 FeAl3等化合物，当它们呈片状存在时,使合金塑性降低,耐蚀性变差。在变形的Al-Mg系合金中,铁和硅也损害合金的强度、塑性和抗蚀性。所以在硬铝合金中还应控制铁和硅的相对含量。

一、颗粒吸附成因分析1、挤压型材表面出现的颗粒状毛刺分为四种：1)、空气尘埃吸附，燃煤铝棒加热炉产生的灰尘、铝屑、油污及水份凝结成颗粒附着在热的型材表面。2)、铝棒中的杂质，如：精炼不充分遗留的金属夹杂物和非金属夹杂物。3)、时效炉内的灰尘附着。4)、铝棒中的缺陷及成分中的β相AlFeSi在高温下析出，使金属塑性降低，抗拉强度降低，产生颗粒状毛刺。2、原因1)、铝棒质量的影响由于高温铸造，铸造速度快，冷却强度大，造成合金中的β相AlFeSi不能及时转变为球状α相AlFeSi，由于β相AlFeSi在合金中呈现针状组织，硬度高、塑性差，抗拉强度很低，在高温挤压时不仅会诱发挤压裂纹，而且会产生颗粒状毛刺，这种毛刺不易清理，手感强烈，颗粒附近常伴随有蝌蚪状拖尾，在金相显微镜下观察，呈现灰褐色，成分中富含铁元素。铝棒中的杂质影响，铝棒在熔铸过程中，精炼不充分，泥土、精炼剂、覆盖剂以及粉末涂料和氧化膜夹杂等混入棒中，这些物质在挤压过程中，使金属的塑性和抗拉强度显著降低，极易产生颗粒状毛刺。棒的组织缺陷常见的有疏松、晶粒粗大、偏析、光亮晶粒等，所有这些铸棒缺陷有一个共同点，就是与铸棒基体焊合不好，造成了基体流动的不连续性，在挤压过程中，夹渣极易从基体中分离出来，通过模具的工作带时，粘附在入口端，形成粘铝，并不断被流动的金属拉出，极易产生颗粒状毛刺。2)、模具的影响在挤压生产中，模具是在高温高压的状态下工作的，受压力和温度的影响，模具产生弹性变形。模具工作带由开始平行于挤压方向，受到压力后，工作带变形成为喇叭状，只有工作带的刃口部分接触型材形成的粘铝，类似于车刀的刀屑瘤。在粘铝的形成过程中，不断有颗粒被型材带出，粘附在型材表面上，造成了"吸附颗粒"。随着粘铝的不断增大，模具产生瞬间回弹，就会形成咬痕缺陷。若粘铝堆积较多，不能被型材拉出，模具瞬间回弹时粘铝不脱落，就会形成型材的表面粗糙、亮条、型材撕裂、堵模等问题。模具的粘铝现象见图1。我们现在使用的挤压模具基本是平面模，在铸棒不剥皮的情况下，铸棒表面及内在的杂质堆积在模具内金属流动的死区，随着挤压铸棒的推进及挤压根数的增多，死区的杂质也在不断的变化，有一部分被正常流动的金属带出，堆积在工作带变形后的空间内。有的被型材拉脱，形成了颗粒状毛刺。因此，模具是造成颗粒状毛刺的关键因素。另外工模具表面的粗糙度越高、工作带表面的硬度越低，也是造成粘铝，形成颗粒状毛刺原因之一。3)、挤压工艺的影响挤压中发现，挤压工艺参数的选择正确与否也是影响颗粒状毛刺的重要因素。经过现场观察，挤压温度、挤压速度过快颗粒毛刺就越多，原因温度高、速度快，型材流动速度增加模具变形的程度增加，金属的流动加快，金属的变形抗力相对减弱，更易形成粘铝现象；对大的挤压系数来说，金属的变形抗力相对增加了，死区相对增大，提高了形成粘铝的条件，形成"吸附颗粒"的概率增加；铸棒加热温度与模具温度之差过大，也易造成颗粒状毛刺问题。4)、空气中的尘埃、水、油污等强烈附着于铝型材表面，原因是热的铝型材遇到灰尘后粘附，发生化学反应并产生胶状物质，在时效过程中又与炉中的灰尘结合，生成较大的颗粒状毛刺，在随后的氧化、电泳、喷涂过程中不易清除。二、减少颗粒状毛刺的措施1、提高铝棒质量，从源头抓起，对于表面质量要求高的型材，铸棒过程中要清洗炉膛，优选原料和辅料，如喷涂型材再制品禁止进入，选用优质铝锭等，加强铸造工艺过程控制，防止铸造缺陷等，提高金属高温塑性，减少发生颗粒状毛刺的几率。2、狠抓模具质量，优化模具结构设计，较少死区金属流入，提高模具强度和刚度，减少模具挤压形变，采取合理的氮化工艺，提高工作带硬度和提高抛光质量，减少金属粘附。3、优化工艺参数，不同的铝合金成分和型材断面，根据铝合金挤压原理，采用合理的挤压工艺温度，对挤压速度进行分段控制，减少棒温和模温的温度差，增大挤压筒与棒温差，可以进一步减少死区金属流入和铸棒表面金属氧化物和夹杂流入，从而减少夹渣和毛刺的出现。4、对所有工作现场采取“5S”现场管理，提高环境质量，对铸棒表面清理，较少灰渣灰尘附着，杜绝"跑冒滴漏"，及时清理型材表面的灰尘，尽可能减少灰尘附着。

答：

≤0.35 铝 Al .1(杂质) 锌 Zn：≤0、线收缩.600 铁(金属型铸造)： 0.0-10ZL104铝合金.15(杂质) 锡 Sn 化.ZL102等合金.17-0(金属型铸造)≤1：0合金耐蚀性.25(杂质) 钛+稀土 Ti+Zr：杂质总.000- 0切削加工性焊接性般种高强度铝合金材料:(砂型铸造)≤1：硅 Si .01(杂质) 铅 Pb、气密性高.01(杂质) 注.5 镁 Mg： 0热处理强化：0.2-0：8.5 锰 Mn；形针孔倾向较熔炼工艺较复杂热裂倾向.900 铜 Cu 其强度高于ZL101.1：≤0该合金铸造性能：余量铁(砂型铸造)：≤0.000- 0：≤0

正式浇铸前必须对铝液进行精炼除渣除气，由于熔化多使用石墨坩埚炉或碳化硅坩埚炉，所以精炼时不建议加入溶剂，以免腐蚀坩埚，最好的精炼除渣除气工艺是采用旋转除气机通过通入惰性气体例如氮气、氩气（最佳）等，将铝液中的杂质及氢气除去，完成除渣除气后要用K模检验除渣效果，并用测氢仪检测含氢量，达到要求后再投入浇铸使用。

不能理解楼主的杂质是什么意思。

因为不同的铝合金有不同的牌号。也就是千系。

如1***以纯铝为主。

2***中含铜。

3***中含锰。

4***中含镁。

5***中含硅。

6***中含镁和硅。

7***中含锌。

看楼主所用的铝合金是用来做什么的。。

硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。

镁(Mg)

铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。

铁(Fe)

杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。

镍(Ni) 和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响

锰(Mn)

能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- P+o { T*T fX

Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。

锌(Zn)

若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。

铬(Cr)

铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。

钛(Ti)

在合金中只需微量可使机械性能提高，但导电率却下降。Al-Ti系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%，如有硼存在可以减少。

在铝合金中有时还存在钙(Ca)，铅(Pb)，锡(Sn)等杂质元素。这些元素由于熔点高低不一，结构不同，与铝(Al)形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。钙(Ca)在铝中固溶度极低，与铝(Al)形成CaAl4化合物， 钙(Ca)能改善铝合金切削性能。铅(Pb)，锡(Sn)是低熔点金属，它们在铝(Al)中固溶度不大，降低合金强度，但能改善切削性能。

锌合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响

铝(Al)

它是主要成份，有改善机械性能，提高流动性的作用，能防止铁(Fe)的侵蚀和腐蚀。超过4.5%会变脆，低于3.5%强度，硬度会降低，流动性变差。

铜(Cu)

铜(Cu)含量超过1.25%可以明显增加合金的强度与硬度。但Al-Cu的析出，压铸铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定。

镁(Mg)

为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁(Mg)，镁(Mg)的含量超过了规定值，就会使流动性变差，并且也容易产生热脆性，冲击值也降低。

铅(Pb) 锡(Sn) 镉(Cd)

铅(Pb)含量的增加可以降低锌(Zn)的硬度，增加锌(Zn)的溶解度，但是在含铝(Al):o _l S%E

的锌合金中，铅(Pb)，锡(Sn)，镉(Cd)任意一种超过规定量，都会产生腐蚀。这种腐蚀是不规则的，经过某段时间以后才产生，而且在高温，高湿气氛下，腐蚀得特

铁(Fe)

铁(Fe)虽然能明显提高锌(Zn)的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中，铁(Fe)来自铁坩埚，鹅颈管和熔化用具，固溶于锌(Zn)，铝(Al)所带的铁(Fe)是极微量的，超过了固溶限的铁(Fe) 会以FeAl3 结晶出来。(Fe)所造成的缺陷多生成渣滓以FeAl3的化合物浮起。铸件变脆，机加工性能变差。铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。

101A铝合金化学成分：硅 Si ：6.5～7.5

镁 Mg：0.25～0.45

钛 Ti:0.08-0.20

铝 Al ：余量

铁(砂型铸造)： 0.000～ 0.200

铁(金属型铸造)： 0.000～ 0.200 铜 Cu ：≤0.1(杂质)

锰 Mn：≤0.10(杂质)

锌 Zn：≤0.1(杂质)

锆 Zr：≤0.20(杂质)

锡 Sn ：≤0.01(杂质)

铅 Pb：≤0.03(杂质)

注：杂质总和:(砂型铸造)≤0.7(金属型铸造)≤0.7

相当于美标A356