CN101209465A - 制备铝系复合材料的挤制型材的方法和挤制型材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备铝系复合材料的挤制型材的方法和挤制型材，包括：提供至少两种不同材质的铝系合金，自上述铝系合金中，择其一作为芯材；自上述铝系合金中，至少择其与芯材为不同材质的铝系合金加工成形为中空的外覆体，且结合于该芯材外侧，制成铝合金锭；再对铝合金锭施以加热至可塑性，然后挤制成形手段将该被加热至可塑性的铝合金锭挤制成内外层包含二种不同材质的铝系合金的复层式长条挤制型材产品，藉此两种不同材质的铝系合金复合固结为一体，使挤制型材产品结合该不同材质铝系合金的材料特性，令该产品内外层铝系合金间呈固结状态。
Description
技术领域
本发明提供一种制备铝挤制型材的方法，尤指一种可挤制成形包含数种不同系列铝合金的铝系复合材料挤制型材工艺设计。
背景技术
铝系合金因具有较铁系金属重量轻以及良好的易加工性等特点，目前已被广泛应用于如型材等物品的原料。以铝挤制型材为例，其将铝系合金预制成一定长度的圆柱状铝锭，再将该铝锭预热至未熔融的可塑性，再透过挤制成形机以挤制成形手段使可塑性铝锭通过模具的模穴，而制成预定形状的铝挤制型材产品。
现有的铝挤制型材产品的制造，是选用单一种类的铝系合金作为原料，该铝系合金因受合金本身的限制，如：一种铝系合金具有良好的耐蚀性，其强度不高，若以此铝系合金制造成铝挤型材产品，即存在有支持力不足的问题；相反地，另一铝系合金具有高强度时，即不具耐蚀性，若制造成铝挤型材产品时，即不适用于海水或工业环境等。于是，目前已知铝挤制型材产品因具备耐蚀性或高强度中的其中一种材料特性，无法兼具耐蚀性和高强度等两种不同的材料特性，造成该铝挤制型材产品的使用受一定限制。
为了弥补前述铝挤制型材产品无法兼具耐蚀性和高强度的缺点，目前一般作法是使用高强度的铝系合金挤制型材产品，再以电镀或表面涂覆手段等在该型材表面形成耐蚀性的包覆体，但该包覆体与铝挤制型材间是异质物质接合，造成两者间不易长久维持固着状态，故此，仍无法有效克服该铝挤制形材产品无法兼具耐蚀性和高强度的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备铝系复合材料的挤制型材的方法，通过该设计可克服目前铝系合金挤制型材无法兼具多种不同材质特性的问题。
为达成上述目的，本发明提供的制备铝系复合材料的挤制型材方法包括：
提供至少二种不同材质的铝系合金；
自上述铝系合金中，择其一作为芯材；
自上述铝系合金中，至少择其与芯材为不同材质的铝系合金加工成形为中空的外覆体，且结合于该芯材外侧，制成铝合金锭；
对该铝合金锭施以加热至可塑性；以及
以挤制成形手段将该被加热至可塑性的铝合金锭挤制成内外层包含二种不同材质的铝系合金的复层式长条挤制型材产品。
本发明所提供的铝系复合材料的挤制型材是利用前述方法所制成，该挤制型材包括一芯材以及包覆固结于该芯材外侧的至少一外覆体，该芯材与其外侧的外覆体为不同材质的铝系合金。
本发明上述方法制得的铝系复合材料的挤制型材，其可为实心棒状或为空心管状。
本发明通过前述方法和挤制型材结构的设计，其特点在于：本发明至少二种不同材质的铝系合金结合为一体，再挤制形成复层式的挤制型材产品，使其可依产品设计需要选用数种不同材质铝系合金复合为一体，同时利用该铝系合金先结合为复层式铝合金锭，再透过加热和高压挤制成形步骤，使该成形后的复层式挤制型材产品中内外层不同材质铝系合金间的接面产生共晶结合状态而稳固地结合一体，使其彼此间可以长久维持固着状态。
本发明所述的复层式为复数层式样，是指二层或二层以上的多层式结构。
附图说明
图1：本发明的制备铝系复合材料的挤制型材方法的流程图；
图2：在本发明的制备铝系复合材料的挤制型材的方法中，芯材与一层包覆体结合成铝合金锭的示意图；
图3：利用本发明制备铝系复合材料的挤制型材的方法所成形的棒状复层式长条挤制型材产品的示意图。
附图标号：
1--铝合金锭 2--挤制型材产品
10--铝合金锭的芯材 11--铝合金锭的外覆体
20--芯材 21--外覆体
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。
有关本发明制备铝系复合材料的挤制型材的方法的具体实施例，请配合参阅图1所示，该方法包括以下步骤：
提供至少二种不同材质的铝系合金，该铝系合金可分别选自世界通用的美国铝合金协会制定的AA规格中的5系列和7系列任一系列的铝系合金，或选自该5系列和7系列两种不同系列的铝系合金，其中5系列以选用5051、5052、5056、5083、5086、5456等铝系合金为佳，前述各种5系列铝系合金主要成份包括有铝(Al)和镁(Mg)等金属元素，其具有极佳的耐蚀性和良好的熔接性等材质特性，对海水和工业环境的耐蚀性强，至于7系列则以选用7001、7005、7046、7050、7055、7075等铝系合金为佳，前述各式7系列铝合金主要成份包括有铝(Al)、锌(Zn)、镁(Mg)和铜(Cu)等金属元素，其具有高强度等材质特性，以7075铝系合金为例，其硬度可达150kg/mm2(勃式硬度)、最高剪断强度为34.0kg/mm2、最高引张强度58.5kg/mm2；
自上述铝系合金中，择其一作为芯材；
自上述铝系合金中，至少择一与芯材不同材质的铝系合金加工成形为中空的外覆体，如图2所示，所述的铝合金锭的外覆体11形成中央贯通状的形体，且结合于该铝合金锭的芯材10外侧，制成一粗圆柱状的铝合金锭1；
对铝合金锭施以加热至未熔融的可塑性；以及
以挤制成形手段将该被加热至可塑性的铝合金锭挤制成内外层包含至少两种不同材质铝系合金的复层式长条挤制型材产品2。
本发明以前述方法所制成的长条挤制型材2可为实心棒状(如图3所示)或空心管状，其断面形状依产品的设计而定，其中该挤制型材2包括一芯材20以及至少一层外覆体21包覆固结合于该芯材20外侧，该外覆体21与该芯材20为不同材质的铝系合金，该外覆体21为二层(含)以上，即二层或二层以上时，相邻的二层外覆体21为不同材质的铝系合金。
前述中设于芯材20外表的外覆体21为一层时，该芯材20与其外表直接包覆的外覆体21可选用两种不同系列(5系列和7系列)的铝系合金，如：该芯材20选用5系列铝系合金，该外覆体21选用7系列铝系合金，此组芯材20与外覆体21组合成的铝合金挤制型材即具有内层高强度铝系合金、外层高耐蚀性的铝系复合材料，适用于外表需要耐蚀的棒状等挤制型材；当该芯材20选用7系列铝系合金，该外覆体21选用5系列铝系合金，此组芯材20与外覆体21组合成的铝合金挤制型材即具有外层高强度铝系合金、内层高耐蚀性的铝系复合材料，适用于内部需要耐蚀的管状等挤制型材。
此外，该铝系合金挤制型材中，当设于该芯材20外表包覆的外覆体21具有二层(含)以上，该芯材20与其外表直接包覆的外覆体21可为两种不同系列(5系列和7系列)的铝系合金，相邻二层外覆体为不同材料的铝系合金，其中可为相同系列但不同组成份的铝系合金，或可为不同系列的铝系合金等；另该芯材20以及外覆体21的材料的选用，以及该外覆体21厚度的厚薄，则依该挤制型材产品设计所需的材质特性而定。
本发明通过前述制备铝系复合材料的挤制型材方法和挤制型材设计，其主要使二种不同材质的铝系合金结合为一体，再挤制成形为一复层式的挤制型材产品，其中的方法设计使该不同材质的铝系合金分别制成芯材和外覆体，再结合成铝合金锭，因分别制成长度短、外径大的对象，故使芯材易于置入该外覆体内；更重要的是，本发明利用该铝系合金先结合为复层式铝合金锭，再透过加热和高压挤制成形步骤，使该成形后的复层式挤制型材产品中内外层不同材质铝系合金间的接面产生共晶结合状态而稳固地结合一体，使其彼此间可以长久维持固着状态。
此外，本发明还可选用5系列及7系列铝系合金，该二系列铝系合金的主要成份中均含有铝(Al)和镁(Mg)，故该二系列的铝系合金的金属元素组成成分较为接近，当该铝系合金结合成复层式铝合金锭后，经加热至未熔融的可塑性，再通过高压挤制成复层式挤制型材产品，可令其内外层不同系列的铝系合金间的接面因组成分相近而更能产生共晶结合的固结效果，同时也让该挤制型材产品结合了5系列铝系合金的耐蚀性，以及7系列铝系合金的高强度等双重材料特性，而提供材料性质更为优异的挤制型材产品。
Claims (10)
1.一种制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其步骤包括：
提供至少二种不同材质的铝系合金；
自上述铝系合金中，择其一作为芯材；
自上述铝系合金中，至少择其与芯材为不同材质的铝系合金加工成形为中空的外覆体，且结合于该芯材外侧，制成铝合金锭；
对该铝合金锭施以加热至可塑性；以及
以挤制成形手段将该被加热至可塑性的铝合金锭挤制成内外层包含二种不同材质的铝系合金的复层式长条挤制型材产品。
2.如权利要求1所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中所提供的至少二种不同材质的铝系合金选自美国铝合金协会制定的AA规格中的5系列和7系列铝系合金中的任一系列。
3.如权利要求1所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中所提供的至少二种不同材质铝系合金系分别选自美国铝合金协会制定的AA规格中的5系列和7系列铝系合金。
4.如权利要求3所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中设于该芯材外侧包覆的外覆体为一层，该芯材选用7系列铝系合金，该外覆体选用5系列铝系合金。
5.如权利要求3所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中设于该芯材外侧包覆的外覆体为一层，该芯材选用5系列铝系合金，该外覆体选用7系列铝系合金。
6.如权利要求3所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中设于该芯材外侧包覆的外覆体为二层或二层以上，该芯材选用7系列铝系合金，直接包覆于该芯材的外覆体选用5系列铝系合金，相邻二层外覆体为不同材料的铝系合金。
7.如权利要求3所述的制备铝系复合材料的挤制型材的方法，其中设于该芯材外侧包覆的外覆体为二层或二层以上，该芯材选用5系列铝系合金，该直接包覆于该芯材的外覆体选用7系列铝系合金，相邻二层外覆体为不同材料的铝系合金。
8.一种铝系复合材料的挤制型材，其采用权利要求1至7任一项所述的方法所制成，该挤制型材包括一芯材以及包覆固结于该芯材外侧的至少一外覆体，该芯材与该外覆体为不同材质的铝系合金。
9.如权利要求8所述的铝系复合材料的挤制型材，其中该挤制型材为实心棒状。
10.如权利要求8所述的铝系复合材料的挤制型材，其中该挤制型材为空心管状。
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