[發(fā)明專利]一種高強度鋁合金無縫管材

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810012344.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN110004337A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 吳佩芳;林俊雄;邱建仁;洪衛(wèi)朋
• 申請（專利權）人: 杰出材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;F16L9/02
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

本發(fā)明公開了一種高強度鋁合金無縫管材，其特征在于：以質量％計，所述鋁合金含有Si：0.7～0.9％，Cu：1.2～1.8％，Mg：0.8～1.2％，其余為Al及不可避免的雜質。本發(fā)明的鋁合金可同時兼具有高強度、容易塑性加工、固溶水淬后容易矯直整型以達精密尺寸、耐腐蝕及避免刮痕等優(yōu)點，從而可大幅提高本發(fā)明的實用性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別涉及一種用于鋁合金無縫管的鋁合金材料。

背景技術

鋁合金無縫管在自行車或汽機車的車架或零組件中具有重要且廣泛的應用，以避震型車架管件例如避震型前叉管件(suspension fork，即與前叉肩蓋(fork crown)緊配之管件)為例，采用高強度鋁合金管及表面進行硬陽處理，藉以減重并提升耐磨特性以符合受力及滑動的結構需求，已成為業(yè)界的主流與趨勢。請參閱圖1所示，其展示了一種現有可用于制作如上述所述的前叉管件的典型制程：首先將一鋁合金無縫管經擠型(擠管)制成一無縫擠型管，退火后再經抽制(抽管)成為較薄及較精密的管件，接下來再對管件施予固溶水淬及時效熱處理，最后再通過NC加工(數控加工)、研磨(外徑)及搪磨(內徑)等程序對管件進行加工以達到精密尺寸的要求，并進行必要的硬陽處理以提升管件的耐磨性能，從而完成前叉管件的制造流程。一般而言，前叉管通常需符合表面應達到滑動件的低表面粗度(如Ra值應在0.05～0.25μm的范圍內)及高精密尺寸(如外徑(O.D)誤差在±0.03mm以內，內徑(I.D)誤差在±0.05mm以內)等結構上的要求。

在現有技術中，具有高強度特性的7xxx系鋁合金(如7075或7050鋁合金)是自行車車架管材或避震型前叉管件的主流材料之一，然而，當實際考慮上述的前叉管制程時，采用7xxx系鋁合金的問題即逐一浮現：首先，7xxx系鋁合金在擠型、抽管等無縫管制程的加工性明顯劣于其他系列的鋁合金(如6xxx系鋁合金)，即存在有不易進行塑性加工的問題；其次，7xxx系鋁合金在固溶水淬后一段時間其強度會大幅提升，如此將更不易對固溶水淬后所造成的尺寸變形問題進行矯直整型作業(yè)；此外，7xxx系鋁合金在NC加工、研磨與搪磨等階段容易產生腐蝕問題，使硬陽處理后的產品良率受到限制，如此可見7xxx系鋁合金實際上并非是避震型前叉管件的理想材料。

在容易塑性加工的6xxx系鋁合金方面，Alcoa公司發(fā)展出著名的6013鋁合金，其經T6處理后，降伏強度(Yield Strength)可達317MPa，相似或接近于2024-T3鋁合金，是高強度鍛型鋁合金中很重要的發(fā)展，然而，此一鋁合金在強度上仍不能與一般的7xxx系鋁合金相比。

美國專利US5571347號公開了一種高強度的6xxx系鋁合金，典型的代表如6069鋁合金，測試顯示其降伏強度可達52ksi(358MPa)以上，然此專利文獻僅是以擠制后的棒、型材及熱處理等條件來測試，在上述條件下，此種6069鋁合金中所添加的V、Be及Sr等元素容易維持未再結晶的組織而有強化的效果，若考慮前叉管的精密尺寸要求及常有不等厚的管材尺寸(例如與肩蓋緊配的一端較厚)，需要以抽制來制作產品的情況，此時，由于抽制加工容易在熱處理后產生再結晶而弱化強度，因此，雖然此種鋁合金在擠管及T6處理后的降伏強度有些參數可達到55ksi(379MPa)，且在需要焊接的車架產業(yè)有重要應用，但仍較少被應用于前叉管上。

此外，業(yè)界也有推出一種高硅含量的6066無縫管，其為增加Si的含量來提升合金強度，通常此種鋁合金的Si含量大于1.2wt％，此種高硅含量的6066鋁合金若應用于前叉管制程，在擠型、抽管的加工性將明顯優(yōu)于高強度的7xxx系鋁合金，在固溶及時效熱處理階段也更容易矯直整型以達精密尺寸，硬陽處理也較無腐蝕問題，然而，此種鋁合金容易產生富含Si成分的介金屬顆粒(intermetallic compound)，如此一來，在擠管等作業(yè)時該等介金屬顆粒即容易粘附在模具上而對管件造成刮痕，從而導致在后續(xù)的NC加工等作業(yè)中，特別是管材的內徑表面將不易搪磨至符合滑動件所要求的低表面粗度，此一技術問題也限制了此種高硅含量的6066鋁合金在前叉管上的應用。