铝及铝合金材料的质量要求
( 一)铝
铝具有良好的导电性，导热性和耐蚀性，比重小，易于压力加工成各 种型材，无低温脆性，对光和热的反射率大，其机械强度比铜低，但比强度 大，且资源丰富，是广泛推广使用的导电材料。
l . 导电用铝的品种、成分和性能
导电用铝通常选用含铝量在 99 . 5% 以上的工业纯铝，其化学成分参 见表 l - l2。
导电用铝的性能和主要工艺参数见表 l - l3。
2 . 影响铝性能的主要因素
(l)杂质的影响。铝的物理和机械等性能随纯度而异，如 99 . 5%铝的
导电率为 6l% IACs，99 . 996%高纯铝的导电率达 65% IACs。铁和硅是导 电用铝的主要杂质，其含量与相对比例对铝的物理、机械和工艺性能等有 显著的影响。
铁和硅可稍提高铝的抗拉强度，但降低其塑性。铁和硅在铝中，除以 A13 Fe 和 si 存在 外，还 形 成 硬 而 脆 的 三 元 化 合 物 a(Fe·si·A1) 相、β ( Fe. si. A1)相。a相对铝的塑性影响比 β相小。在铁、硅含量之和为 0 . 2%
~ 0 . 5%的导电用铝中，为改善加工性能，防止热轧时开裂，铁的含量应大 于硅，使铝中杂质主要形成 a相。铁除了能细化晶粒外，还可缩小凝固时 的结晶温度范围，减少铸造时产生裂纹的倾向。
表 l - l2 导电用铝的化学成分
铝牌号 | 代 号 | 杂质含量(%，不大于) | 含铝量 (%，不小于) | ||||
铁 | 硅 | 铁 + 硅 | 铜 | 总和 | |||
特一号铝 | A1 - 00 | 0 . l4 | 0 . l3 | 0 . 26 | 0 . 0l0 | 0 . 30 | 99 .7 |
特二号铝 | A1 - 0 | 0 . 25 | 0 . l8 | 0 . 36 | 0 . 0l0 | 0 . l0 | 99 . 6 |
一 号 铝 | A1 - l | 0 . 30 | 0 . 22 | 0 .45 | 0 . 0l5 | 0 . 50 | 99 . 5 |
表 l - l3 导电用铝的性能和主要工艺参数
熔点 密度 比热容 热导率(导热系数) 线胀系数 电阻率
电阻温度系数
屈服强度 抗拉强度
延伸率
硬度 HB 浇注温度 热加工： 热轧温度 热挤温度 锻造温度 退火温度 | (℃) 20℃(kg/m3 ) 20℃(J/kg·K) 20℃(W/m·K) 20 ~ l00℃(l0 - 6 ℃) 20℃(l0 - 8Q·m) 20℃(l0 - 3/ ℃) (Pa) (Pa)
(%) (Pa) (℃) (℃) (℃) (℃) (℃) |
软态 硬态 软态 硬态 软态 软态 半硬态 硬态 软态 硬态 硬态
达到软态 达到半硬态 | 658 2703 92l 22l 23 2 . 80 * 2 . 8264 * 4 . 07 * 4 . 03 * (3 ~ 4) × l07 (7 ~ 9 . 5) × l07 (9 . 5 ~ l4) × l07 (l5 ~ l8) × l07 20 ~ 40 大于 0 . 5 (35 ~ 45) × l07 670 ~ 730
440 ~ 490 400 ~ 480 350 ~ 450 350 ~ 450 240 ~ 260 |
(2)冷变形的影响。铝经冷变形后，引起冷作硬化。冷变形度达 90% 以上时，抗拉强度可提高到 180 牛/毫米2，导电率只降低约 1 . 5% 1ACs。控 制冷变形度或退火工艺可获得硬、半硬和软等不同机械性能的制品。
(3)温度的影响。铝在熔点以下，电阻和温度基本上呈线性关系。铝 在低温时，抗拉强度、疲劳强度、硬度和弹性模量增高，延伸率和冲击值也 增高，无低温脆性，适于作低温导体。
由于铝的蠕变极限和抗拉强度与温度有关，铝的长期使用工作温度 不宜超过 90℃，短时使用工作温度不宜超过 120℃。
3 . 铝的耐蚀性
铝在室温下极易生成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止铝 的进一步氧化，并可阻止其他因素对铝的腐蚀。氧化膜的连续性与铝中 的杂质及铝表面的粗糙程度有关，如连续性不好，就会降低铝的耐蚀性。 使用环境对铝的耐蚀性也影响很大。
(1)杂质对耐蚀性的影响。铝的纯度对耐蚀性有显著影响，如纯度 99%的铝在稀盐酸中的溶解度比 99 . 95%的铝要大 50 倍。导电用铝中的 杂质除铁、硅外，还含有少量的铜，铜对铝的耐蚀性影响较大。杂质对铝 的耐蚀性影响见表 1 - 14。
表 1 - 14 在电解液中杂质对铝的耐蚀性影响程度
杂 质 | 海 水 | HC1(10%) | H2 s04 (20%) | HN03 (25%) | Na0H(稀) |
Cu | 2 | 4 | 3 | 3 | 3 |
Fe | 2 | 4 | 2 | 2 | 3 |
si | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 |
Zn | 2 | 3 | 1 | 1 | 1 |
Mg | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Mn | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 |
注：1 - 耐蚀性好；2 - 稍有腐蚀；3 - 明显腐蚀；4 - 严重腐蚀。
铝的含铁量大于 0 . 1%时，其腐蚀速度比 99 . 998%高纯度铝大 160 倍。 硅对铝的耐蚀性影响与铝中含铁量有关，当铝中不含铁时，影响不大；当 铁、硅同时存在时，形成 C(Fe·si·A1)相，则显著降低铝的耐蚀性。铜对铝 的耐蚀性影响比铁和硅严重，铝中含 0 . 1%铜的腐蚀速度比含 0 . 1%铁的 大 10 倍。
(2)使用环境条件对铝的腐蚀作用。铝在通常的大气中有良好的耐 蚀性。但如大气中含有大量的二氧化硫或硫化氢、酸、碱等气体时，在潮 湿的气候条件下，铝表面形成电解液，引起电化学腐蚀。大气中如有大量
尘埃及非金属夹杂物沉积在铝表面，也易引起腐蚀。
在沿海地区大气中盐雾所含的氯离子凝集在铝的表面，易在表面的 杂质和缺陷周围引起局部腐蚀，形成孔洞的沟洼。因此，需要采用较高纯 度的铝，或采取特殊防腐措施。
盐酸蒸汽对铝也发生类似氯离子的腐蚀作用。硝酸和碱类蒸汽能引 起铝的严重腐蚀。
铝在大部分有机酸(除甲酸和草酸外)和氨水中是相当稳定的，但在 各种无机酸(浓硝酸除外)，汞盐、卤化物和碱类等溶液中，均会引起强烈 腐蚀。
