TW440609B - 6XXX series aluminium alloy and methods of manufacturing an extruded product and a forged product from the same - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4406 09 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明是關於6Χχχ系列鋁合金·處理此合金的方法和 設計此合金的方法。 此6ΧΧΧ鋁合金是包含鎂（Mg)和矽（Si)之鋁基合金 ，其中Mg和Si各自存在童通常在0.2到1.5重置百分比的範 圍中。 6xxx系列鋁合金廣泛地被使用在需要中-高強度且有良 好的成形性，熔接性和可擠壓性的應用上。那些應用包括 廣泛的範圍如建築的/結構的/電的應用。一般此6xxx合 金是澆鑄成一錠料然後擠壓成小圓棒或其他的形狀或鍛造 (由擠壓物或錠料）成較大的組件。 在6χχχ系列合金中沈澱硬化的傳統理論指出變硬的發 生是Mg2Si遵照下列順序沈澱與成長而來的： i) 在老化之前於延遲間形成矽原子聚簇； ii) 在加熱至老化溫度時形成GPI區域； iii) f’Mg2Si沈澉夥成GPII區域； iv) 經由泠”至沒’的轉換，其卢’成長的量依溫度和時間而定 ，形成沈澱物；以及 v) 如果過老化發生，形成3’Mg2Si沈澱。 由於該傳統理論，在6xxx合金中彤成沈澱的Mg和Si的 比例大約爲2 (在原子量基上），以產生以Mg和Si平衡的 合金 '己進行標準實施例驗以計算加入6xxx合金的Mg和Si 的相對量使得該合金包含之Mg: Si的原子重量比爲2: 在一些例證中，可知設計6xxx合金含有過量的Si以增 加其強度而不需形成平衡的合金。在此例中，不是以Mg2Si 3 — 本紙張尺度適用t國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） 1! II ^ HP1.H - ΙΙΛί--- 1. Γ-: - - I - 1 ~—I— J— ! ... I fji (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 440609 A7 B7 五、發明説明（2 ) 本發明是關於6xxx系列鋁合金，處理此合金的方法和 設計此合金的方法。 此6χΧΧ鋁合金是包含鎂（Mg)和矽CSi)之鋁基合金 ，其中Mg和Si各自存在量通常在0.2到1.5重量百分比的範 圍中。 6?£ XX系列銀合金廣泛地被使用在需要中-高強度且有良 好的成形性*熔接性和可擠壓性的應用上。那些應用包括 廣泛的範圍如建築的/結構的/電的應用。一般此6XXX合 金是澆鑄成一錠料然後擠壓成小圓棒或其他的形狀或鍛造 (由擠壓物或錠料）成較大的組件。 在6xxx系列合金中沈灘硬化的傳統理論指出變硬的發 生是Mg2Si遵照下列順序沈澱與成長而來的： i) 在老化之前於延遲間彤成矽原子聚簇： ii) 在加熱至老化溫度時形成GPI區域； iii) 沒”Mg2Si沈澱形成GPII區域； iv) 經由沒”至/5’的轉換，其/9’成長的量依溫度和時間而定 ，形成沈澱物：以及 v) 如果過老化發生，彤成A’Mgji沈澱。 由於該傳統理論，在6xxx合金中彤成沈澱的Mg和Si的 比例大約爲2 (在原子量基上），以產生以Mg和Si平衡的 合金，已進行標準實施例驗以計算加入6xxx合金的Mg和Si 的相對量使得該合金包含之Mg: Si的原子重量比爲2: 1» 在一些例證中，可知設計6xxx合金含有過量的Si以增 加其強度而不需形成平衡的合金。在此例中，不是以Mg2Si 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - - nl^i !-1 I::— ^^^1 ^1^1. r-^n n^— In ^^^1 HI I tuf HE n- If , 1 {請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標举局員工消費合作社印製 '4406 0 9 A? B7 五、發明説明（3 ) 沈澱或不形成介金屬的任一 Si可自由的形成其他的相，如 與其他元素形成沈澱，其具辭增加強度的效果。該過量Si 的量是可變的以產生所需的強化效果一添加Si的限制通常 由如添加Si在可擠壓性上的效果等因素所決定。 該6xxx合金的其他合金元素的添加和熱處理順序也可 由Mg2Si的沈澱作用加以預測。舉例來說•錳（Μη)可加 入合金中，以產生一作爲非均質成核基與增加形成沒’Mg2Si 棒的機會的錳分佈。這可顯著增加擠壓之流動應力，但也 增加晶界楔鎖水準，因此而降低甚或抑制再結晶且生成粗 晶粒帶。 有相當廣泛的不同選擇可以加工6xxx合金的澆鋳錠料 以製造最終擠壓或鍛造的產品。 由例子中可知，將6xxx系列錠料均質化使得在澆鑄錠 料的晶界中可溶解最大量的Mg和Si作爲介金屬，而產生一 過飽和的固體溶液，其在冷卻時可產生均勻的介金届與 Mg2Si的沈澱。它也打破澆鑄結構而轉換成鋁鐵矽介金屬》 如此可導致該擠出物的流動應力與最終性質有較大的一致 性，且允許機械性質的完全發展。一般而言是使用較慢的 冷卻速度，如100-200°CM、時。 而且知道在擠壓前使用感應熱加熱錠料可很快地加熱 到所需的溫度。一般使用氣體加熱可使熱錠達到約300°C ’ 而使用感應熱可完全加熱錠料至擠壓溫度。 以感應熱如此快速加熱無法使β 'Mg2Si沈澱物生長， 因此對於擠壓可提供一較好的分佈。流動應力也因此而顯 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X 297公釐） nj I . : I I* I -- - -I—./Jf - - -] (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -丨丨線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4406 09 A7 ___B7__ 五、發明説明（4 ) 著降低。同樣地，當實質上使用比較低的造錠溫度也可維 持相同的性質，同時也允許使用較快的擠出速度。 此外，可知後擠製淬火速率是依據被擠壓的合金而改 變。合金的一個令人想要的特徵是它有低的淬火敏感性， 意即在慢速冷卻實可達到全部的性質。這好處是可將扭曲 減到最少、性質更一致而且不需要淬火裝置。 在合金選擇、均質化、錠料加熱與淬火上已有一定程 度的經驗，而且在普遍使用的合金系統的邊界裡面也有相 當大的最適化經驗。 由例子、經驗，例如在均質化後建議使用逐步冷卻、 慢慢的冷卻和快速的冷卻。 6χχχ系列中數個合金的典型的合金規格如表1所提供： 表1 :數個6ΧΧχ系列鋁合金的典型的合金規格。從”鋁標 準，資料和設計鍛造產品"澳洲旳鋁會議。 :合金 組成（wt% 矽 鐵' 輒 m- 鎂. 絡 祥· 軚 6060 .3-.6 .1— * 3 .1 .1 .35-.6 ,05 .15 .1 6063 • 2— . 6 .35 .1 .1 .45-.9 ,1 .1 .1 6061 .4-.8 .8-1.2 .25 .15 6082 .7-1.3 .5 .1 .4-.1 .6-1.2 .25 .2 .1 6101 .3-.7 .5 .1 .03 .35-.8 .03 .1 6262 .4-,8 • Ί .15-.4 .15 .8-1-2 .04-.14 .25 .15 6351 *7-1,3 .5 .1 .4-.8 .4-.8 - .2 *2 在上述表中•除非指出其範圍，所述之量是最大的濃度 最近已發現，那些6χχχ系列合金的老化硬化不是因Mg2Si 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2! 0 X四7公釐） I--、---^---裝---ί 丨 l· 丨訂------Ι.Φ. !ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 440609 A7 ___B7 五、發明説明（5 ) 沈澱而發生一先前已被工業界完全接受一而是經由MgSi的 沈澱而發生。 所發現的MgSi沈澱機制包括召’ MgSi沈澱物以Mg : Si比 例爲1(原子量基），而不是先前所相信的2成核與生長，而 且包含下列各項順序： i) Mg和Si原子分開形成聚族； ii) Mg和Si原子的共聚簇在低溫老化期間Mg: Si比例增加 最後到達1 ; iii) Mg : Si比例接近1之未知結構的小沈澱物生成； iv) 這些沈澱物以比例1的形式轉換成/5” MgSi ;以及 v>在老化的下一步驟中，Mg和Si以比例1生成召’和 上述發現的一結果是目前那些依傳統的理論所產生的 商品化6xxx合金，它們在Mg和Si上是平衡的，亦即Mg和Si 是以Mg2Si夥式沈澱，但事實上是不平衡的。 而且重要地，本案申請人已經發現具較好性質的6χχΧ 合金，其關於Mg和Si是平衡的，如同申請者現在的了解一 樣。其有利的性質包括如可擠壓性、可鍛性、導電率、強 度、和機械加工性。 依據本發明它可提供含有Mg和Si之6χχ?ί系列鋁合金， 且該Mg和Si可用以形成MgSi沈獗物，在原子量基上Mg和 Si的比例介於0.8 : 1和1.2 : 1之間。 —般了解對任一給定6xxx系列鋁合金中，其用以形成 Mg/Si沈澱物的Mg和Si的量將少於這些元素加入合金成分 的總量。理由是因爲存在於溶液中的Mg和Si總是成一比例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X297公釐） I -—ί I ‘ i I i ! (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ^^^^1 unfc , * - I _ J L^n .^—1« ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) (一般是相當小），且該Mg和Si部分將與其它加入該合 金中的元素如鐵（Fe)和銅（Cu)形成沈澱。 此處也可瞭解有Mg和Si的6xxx系列鋁合金可有效地形 成MgSi沈澱物，對Mg和Si而言其比例是在0.8 : 1和I·2 : 1 之間且是一平衡合金，同時遵照該發現的MgSi沈澱作用機 制。 較適當的Mg:Si比例是在〇.9 : 1.和1·1 : 1之間β 它特別地適當的Mg:Si比例是1 : 1。 依據本發明它也可提烘一包含下述步驟由6xxx系列鋁 合金製造一擠壓產品的方法： i) 澆鑄一含上述的Mg和Si之6xxx系列鋁合金的錠料； ii) 由該錠料擠製成最後產品的形狀；和 iii) 加熱處理該擠出的定形產品以沈澱MgSi。 該熱處理步驟可能是任何適當的熱處理。 依據本發明它也可提供一包含下述步驟由6χχΧ系列鋁 合金製造一鍛造產品的方法： i)澆鑄一含上述的Mg和Si之6χχχ系列鋁合金的錠料； Π)由該錠料鍛造成最後產品的形狀：和 iii)加熱處理該合金以沈獗MgSi。 該熱處理步驟可能是任何適當的熱處理。 在前一段落所述.的方法包含由錠料擠製中間產物的形 狀和其後鍛造該最終的定形產品。 爲了要調查本發明，申請者進行一系列的實驗並且用 電腦模擬，其中8個6xxx系列鉬合金，如表2和3所列。其他 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ----^----1--裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n 1ί4 4 4 06 0 9 A7 B7 五、發明説明（7 ) 的6xxx鋁合金I、J和K之Mg濃度爲〇.48wt%，Si濃度則分別 爲〇·8、1.0和lJwt%，而其它元素的濃度的大小列於表2。 表2 :合金組成： A B 1- c D E F G Η Α1 'w-m 平衡 平衡 平i 平衝. 平衡 平衡 平衡._ Si 0.39 0.53 0.27 0.40 0,49 0,77 Q.S2 0.84 Mg 0.48 0.70 0.49 0.72 0*47 0.74 0.48 0.67 Ti 0.016 0.020 0.009 0.012 0.014 0.020 0.015 0,028 Fe 0,12 0.15 0.10 0.12 0.13 0.22 0.12 0,12 其他. 0.05 最大 0.05 最大 0.05 l=T 取X 0,05 最大 0.05 最大 0.05 取X 0.05 最大 0.05 最大 表3是那些合金的加工條件和後序熱處理的一個摘要= 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製

表3 :加工條件' 加工步驟 附註. 澆鋳 • VDC (垂直方向冷却）清鑲錄料 •直徑i78nim錠料 均質化 •在570CE止均質化2小時^ •均質化後化後，由機械© 削使錠料有徑降至127mm : 預熱 •預熱錠料 溫度450¾ 擠虛 •利用880US Cheng Hua壓格： '濟慮 •擠壓比（1:56) 截面大小：40mmX6nMH •模頭&容器 溫度：430°C •擠壓物出口速度20-40米/分 熱處理 s T4 * T5 Φ TG I.--"--------一-Γ—.^------J.——Ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張又度適用中國國家榇準（CNS ) Μ規格（2ΙΟΧ 297公釐） -9- 4Λ〇β 〇9 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 當MgSi的量增加，實驗工作的建立一般在性質上有所 改善。如圖1抗張強度與由實驗工作所衍導的MgSi wt%圖 中即可說明。降伏強度和MgSi wt%間的關係遵循一相似的 趨勢。 藉由選擇合金的成分而形成一遵照所發現的MgSi沈 瀨機制的”平衡的”合金以獲得最適宜的性質的實驗工作 也被建立。 第2圖是對於有Mg濃度爲0.4Swt%的合金A,C，E，I,m K的實驗工作所得的抗張強度與Si濃度的曲線圖。這些合金 的樣品受到T4、T5和T6的熱處理序列’並且量測該合金的 抗張強度同時對Si濃度做圖。 對於每一熱處理序列，圖2中顯示增加Si濃度可明顯提 高抗張強度，直到所測試的合金成分到達依據所發現的 MgSi沈澱機制的”平衡的”合金的濃度，其Si濃度大小爲 0.5-0.6%。且當Si濃度再增加時在抗張強度僅少量的增加 。換句話說，此實驗工作證實一平衡合金的彩成對於抗張 強度有明顯的貢獻，但是再提高抗張強度上過量的Si並沒 有明顯的效果。這是一相當重要的發現，因爲在許多應用 上由一平衡合金即可獲得足夠的抗張性質，因此不需過置 的Si*而且含有高量Si之合金的擠壓困難將被避免。 '大體上而言*此實驗工作證實在許多例子中所發現的 MgSi沈澱機制可以降低先前製備時所添加的合金元素的水 準，而不置於降低該合金的性質，在許多例子中可改良那 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^——^—^1 n I ^^^1 ^n\l J VI —^n --SJ^^^1 nn ^^^1 In —1 ^^^1J· - -- J 二 —J— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 44 06。9 A7 ___________B7_ 五、發明説明（9 ) 些性質。關於後者，一般增加合金元素會降低合金之可擠 壓性和導電率。那是最小化合金元素添加量所伴隨的一重 要優點。 在其他的實驗工作中，申請者發現遵照所發現的沈澱 機制的平衡合金較過量Si濃度之合金有更好的耐平均溫度 和高溫》 本發明有廣泛的應用範圍包括，但不是限制，下列各 項應用： 1)通用合金 表4列出根據本發明基於發現的MgSi沈澱機制所得的 通用合金6xxx系列銘合金的Mg和Si含量。 平衡 鎂 0.37-0.44 __ 0.56-0.63 0.53-0.64 0.75-0*84 0.70-0.83 0.92-1,07 0.86-1*00 1.10-1,29 因此，在進一步的観點上’本發明提供合金成分包含 鎂：0.37-0.44 砂：0.56-0.63 鐵：0.2最大 銅：0.1最大 錳：0.1最大 鉻：G.05最大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210x297公楚:） -----IrI:>>裝II — I-訂------—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 440609 A7 B7 五、發明説明（10 ) 鋅：0.15最大 鈦：0.1最大 其餘：鋁和附帶的雜質。 另一方面，本發明提供合金成分包含： ϋ ： 0.53-0.64 石夕：0.75-0.84 鐵：0.2最大 銅：0.1最大 猛：0.1最大 鉻：0.05最大 鋅：0.15最大 鈦：0.1最大 其餘：鋁和附帶的雜質。 經濟部中央操準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一方面，本發明提供合金成分包含： 鎂：0.70-0.83 石夕：0.92-1.07 鐵：0.2最大 銅：0.1最大 猛：0.1最大 絡：0.05最大 鲜：0.15最大 欽：0.1最大 其餘：鋁和附帶的雜質。 另一方面，本發明提供合金成分包含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2i〇X 297公釐） -12- gM 06〇9 A7 B7 五、發明説明（11 ) 鎮：0.86-1.00 W : 1-10-1.20 鐵：0.2最大 銅：_〇.1最大 鍾：0.1最大 鉻：0.05最大 鋅：0.15最大 紘：最大 其餘：鋁和附帶的雜質。 2)導電合金 傳統上這些合金是過老化的以確保所有的Mg和Si由基 材上沈澱出來形成0Mg2Si 〇藉由基材可最大化導電率《然 而，爲補償因過老化所造成的性質損失，需有較大的區段 以維持強度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基於目前對老化硬化程序的了解，對於爲什麼以半相 干其佔有與不相干卢根似的體積）.進行的尖峰老化條 件所得產物無法具有與過老化者一樣低的電阻係數仍不了 解。使用此發現的MgSi機制，明顯的那個Mg2Si”平衡”合 金有過量的Mg，其在尖峰老化條件下仍存留於基材中且會 降低導電率。 依照發現的MgSi沈澱機制使用適當的平衡合金，不在 需要過老化以確保所有的Mg和Si由溶液中析出一該尖峰老 化條件可符合此要求。可使用較小的區段而由此條件提供 較高的強度，舉例來說較輕的電纜需要較少的柱或較小的 各纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 13- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 4>4·〇6 Q 9 A7 B7 ___ 五、發明説明（12 ) 地下管。 因此，由另一方面而言本發明提供合金成分包含： i)在Mg/Si共縱座標圖中，Mg和Si濃度是在共縱座標 的區域之內，由直線連接該共縱座標軸：

Mg Si 0.35 0.48 0.36 0.35 0.58 0.37 0.44 0.7 0.38 0.58 0.7 ；和 U)下列各項元素： 鐵： 0.1-0.2 銅： 0.1最大 鑑· 0.3最大 鉻： 0.3最大 鋅： 0.1最大 硼： 0.06最大 其餘：鋁和附帶的雜質（個別最大0.05，總和最大0.1) 3)自由切削合金 合金6262被設計作爲一帶有鉛和鉍的Mg2Si”平衡的” 合金以增加它的機械加工性。這些添加物的效能會因硬化 Bi2Mg3顆粒損失鉍而降低。因爲該合金被認爲是平衡的 Mg2Si，生成有害的B^Mgs的結構被認爲是不可避免的。 不過*根據發現的MgSi沈澱作用機制，事實上在合 金裡有過量的Mg。因此藉由減少Mg含量，可避免生成Bi2Mg3 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - -- -I - 1 -I- I. ~TH —^^1 » - m ^^^1 n^i m、一ml n I m· m. t E n^l (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A 7 B7 五、發明説明（13 ) 而改良機械加工性。此外’對相同的機械加工性而言可使 用較低的Pb/Bi添加量，如此對周圍環境較友好且較易做 再循環》 4)含銅添加物之髙強度合金 銅的添加已知可以6xxx合金的強度。 由於腐蝕問題，加在Si過量的Mg2Si合金（6351，6082)中 的銅置不大於0.1%。不過，事實上因爲這些合金是接近平 衡的MgSi，AlCuMg的強化效果並不瞭解。此銅可能形成 粗的沈獗物而降低耐腐蝕性。 因此，藉由添加較多的Mg可加添較多的銅以提高強度 而沒有有害的腐蝕效應。 爲了更進一步調查本發明在含銅加添物的高強度合金 上的應用，申請者針對3個6061合金進行一連串的實驗，合 金成分表列於表5。 表5 : 6061合金 元素 B A C 鋁. 平衡 Bal Bal 矽. 0.70 0.62 O.dO 鐵 0.19 0.20 0.20 銅1 0*35 0*25 0.30 锰 0.01 0.13 0.01 鎂， 1*06 0.87 0.80 0*05 0.11 0.05 鈦 0*02 0,02 0 + 015 那些合金有可用作沈澱成MgSi的Mg和Si之比例，基於 原子量’由合金A至合金C遞減。 合金A和B是商業化有用的合金。合金C被選擇作爲以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0x297公釐） ' -15- ----^--1---裝----- t 丨訂------.；線— T (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（14 ) 所發現的MgSi機制爲基礎的平衡的合金。 該6061合金是被均質化，鍛造成3個不同的零件，且受 到T6熱處理。 該合金的抗張強度和硬度性質是在該T6熱處理後才量 測。表6是結果的摘要。 表6 : 6061合金性質 A B C 零件1. 118維克(相當於 HRH 110)UTS 325Mpa 126維克(相當於 HRH>110)UTS 352Mpa 零件2 109維克（相當於 HRH 108)美國 306Moa 120維克(相當於 HRH 110)UTS 345Mpa 零件3 113維克（相當於 HRH 109) ( 表6結果顯示合金C >依據該發現的MgSi機制是平衡的 ’其抗張強度和硬度性質較傳統的合金A和B爲佳。 注意上述可見本發明也提供加工6xxx系列鋁合金的方 法。程序的可變性可藉由使用適當的選擇Mg : Si比以供應 在加工條件中對後來的處理較不敏感的材料而降低。爲了 要完全了解這一現象和該發現的MgSi機制的其它好處，至 少應使用一個下列的合金處理圖表： 1.後均質化淬火速率。需較'快的淬火速率（意即> 400 °C/小時），以避免該MgSi沈澱物成長過大。而錠料在擠壓 前加熱和擠壓過程中該MgSi的完全再溶解是相當重要的。 本紙蒗尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--^---^---Μ - --^^--„--"訂------i·^--..----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •16- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（15 ) 這若沒有發生，在老化時此Mg和Si的最大可能量無法用以 彫成該強化的沈澱MgSi且該MgSi平衡改變，使得此平銜的 好處不能夠完全了解。 2. 錠料預熱技術。一迅速的（也就是感應法）加熱速 率是需要的以避免在擠壓期間該後均質化Mg2Si沈澱物粗化 而使它們不能再溶解。 3. 有改良擠壓性和擠出速度的進一步的利益的一個可 能的技術是在該Mg2Si和MgSi固溶線溫度（也就是說上至 500t)加熱該錠料，藉此完全溶解任何殘留的MgSi，而且 允許該錠料冷卻至所需的擠壓溫度。依據本發明，上述的 那些程序可以應用在所有的6xxx系列合金》 因此，本發明也提供下列各項： a) 處理6xxx系列鋁合金的方法，包含均質熱處理、接著由 該均質溫度迅速的淬火一最好該迅速的淬火使用超過400 °C/小時的冷卻速率； b) —包含6xxx系列鋁合金之擠壓原料的擠壓方法，包含快 速地加熱該原料以避免在該原料與擠壓該原料時後均質 化MgiSi沈澱物的粗化：和 c) 一含有Mg和Si的6xxx系列鋁合金之擠壓原料的擠壓方法 ，包含在該Mg2Si和MgSi固溶線溫度以上加熱該合金，且 允許該原料冷卻至該擠壓溫度並擠壓該原料。 上述（b)和（<〇中該原料最好是一錠料。 本發明也提供一用以測定在6χΧχ系列鋁合金裡Mg和 Si的最適含量，其包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〗〇X297公釐） m· l^i ί J.H ^^^^1 d— ^^^^1 rm IK HD fflm n^i m^i 1.* - ι* (請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- '巍在0 6 〇 9 B7 五、發明説明（16 ) a) 準備多個含有不同Mg和Si量的合金測試樣品： b) 遵照使用者的熱處理記錄加熱處理該測試樣品： c) 分析該測試樣品以決定其中所含的Mg2Si和MgSi的量； d) 引導測試該樣品以決定該測試樣品的一個或多個機械性 質； e) 分析由上述步驟（c)和（d)所得結果並發展一 Mg和Si 含量的模式並根據上述步驟（c)和（d)所得結果之分析 以發展一6xxx合金之熱處理參數，且該沈澱順序包括MgSi 的沈澱，用以預測一由熱處理方法處理之給定的6xxx合金 〇 另一方法可包括發展一模型，從該模型決定在一特別 的應用時，應映機械性質的需求，合金中所需之Mg和Si的 量。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 - I^Li I - i mi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 計算對於特定合金的最適化Mg和Si的量之程序包含許 多可用於決定在沈澱強化上Mg和Si的有效水平之技術。這 些是：掃瞄式電子顯微鏡（TEM)、示差掃瞄卡計（DSC )或示差熱分析（DTA)、導電率或硬度。然後藉由選擇 適當的合金的組成並這些資料能以以最大化其性質與可擠 壓性。 它也可能基於對一押出樣品的分析與其伴隨的熱（加 工）歷史而產生一合金規格。該TEM工作（與原子探針場 離子顯微鏡（APFIM)結果相關）將被用於決定MS2Si和 MgSi的量。DSC/DTA可輔已區分這些沈獗物之間的差別 。在基材中Mg (或Si)的量可經由導電率測試識別之。在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） »13 ~ 90. 3. A7 B7 五、發明説明（） 第86109448號專利再審查案說明書修正頁修正日期:90年3月 這些合金和加工上此資料將被用以發展沈澱作用和微結構 ”藍圖”。然後對該合金做修正以最適化在操作上的可擠壓 性和機械性質，利用藍圖的知識可用以預測其最終結構、計 算合金和加工變數。 此APFIM關連是必需的，因爲TEM本身不能區別MS2Si 和MgSi，意即TEM的結果分析需要基於來自APFIM的結果來 做解釋。 來自TEM、DSC/DTA、導電率和硬度試驗的結果所做 的解釋不是直接的。基於MgSi沈澱作用機制的知識和加 工的影響如何，他將可把押出物的分析轉換成合金規格。 從這些選項，可預期的是它能藉由調整該鋁的該熱歷史 和微結構|而發展出在鍛造應用上不同的較佳的合金以最符 合鍛造程序。値得讚賞的是，除了那些明確地描述之外這裡 所敘述的本發明那易於變化和修正。可瞭解的本發明包含那 些落於它的精神和範圍裡面的所有的變化和修正。 圖式簡要說明 第1圖係抗張強度相對於由實驗工作所衍生之MgSi Wt%的關係圖。 第2圖係張力性質相對於由具有〇.48wt%Mg濃度之合 金A、C、E、I、J與K之實驗工作所衍生的Si濃度關係圖。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS〉A4说格（210X297公釐} (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 'I,—.訂 事' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19-

Claims (1)

1. 9 ο 6 ο Λ 4 m % 沏080808 經濟邹智慧財產局員工消費合作钍印製 六、申請專利範圍 第86109448號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正曰期：90年3月 1. 一種6XXX系列銘合金，該合金含有範圍在〇·2至1 5重量 百分比之Mg與範圍在〇_2至1.5重量百分比之Si，其特徵 在於’該可有效地形成MgSi沈澱物之Mg與Si的存在量， 以原子量為準，該Mg : Si的比例係在0.8 : 1與1.2 : 1之 間。 2·如申請專利範圍第1項之合金，其中該Mg: Si的比例介 於0.9 : 1與l，i : 1之間。 如申靖專利範圍第2項之合金，其中該Mg : Si的比例係1 :1 〇 ’如申請專利範圍第1、2或3項之合金，其中該組成包含 下列元素’以重量百分比計： 鎂：0.37-0.44 矽：0.56-0.63 鐵：至多0.2 銅：至多0.1 錳：至多0.1 鉻：至多0.05 鋅：至多0.15 鈦：至多0.1 ^ 其餘：鋁和附帶的雜質。 如申凊專利範圍第1、2或3項之合金，其中該組成包含 下列疋素’以重量百分比計： 張尺度適用中國國家標準（CNs―規格⑽，7公以 ,-----------11¾ · %---"I ---f 訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 鎂： 0.53-0.64 石夕： 0.75-0.84 鐵： 至多〇·2 銅： 至多0.1 猛： 至多0.1 鉻： 至多0.05 鋅： 至多0.15 鈦： 至多0.1 其餘：鋁和附帶的雜質。 6.如在申請專利範圍第1、2或3項之合金，其中該組成包 含： i)在Mg/Si共縱座標圊中，Mg和Si濃度是在共縱座 標的區域之内，由直線連接該共縱座標軸： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Mg 0.35 0.35 0.44 0.58 ii)下列各項元素 鐵 0.1-0.2 銅 至 多 0.1 猛 至 多 0.3 鉻 至 多 0.3 鋅 至 多 0.1 Si 0.48 0.58 0.7 0.7 ;及 ，以重量百分比計： • 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經^部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 硼：至多0.06 其餘：鋁和附帶的雜質（個別至多〇·〇5，總和至 多 0_1)。 7·如申請專利範圍第1、2或3項之合金，其係使用於由 6ΧΧΧ系列銘合金製造撥壓產品的方法，該方法包含下 列步驟： i) 澆鑄該如申請專利範圍第1、2或3項所界定之 含有Mg與Si之6XXX系列銘合金的旋料； ii) 由該錠料擠製成最後產品的形狀；及 iii) 加熱處理該擠出的定形產品以沈澱MgSi。 8. 如申請專利範圍第1、2或3項之合金，其係使用於由 6XXX系列紹合金製造鍛造產品的方法，該方法包含下 列步驟： i) 澆鑄該如申請專利範圍第1、2或3項所界定之 含有Mg與Si之6XXX系列鋁合金的錠料； ii) 由該錠料鍛造成最後產品的形狀；及 iii) 加熱處理該合金以沈澱MgSi。 9. 如申請專利範圍第8項之合金，其中該方法進一步包括 由該錠料擠壓一中間產品形狀及其後鍛造該最終產品 形狀的步碌。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .22- ------------獻 ％---------^—訂--------一線} (請先閲讀背面Μ注意事項存瑱寫本貢)