專利名稱：制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法和擠制型材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種制備鋁擠制型材的方法，尤指一種可擠制成形包含數(shù)種不 同系列鋁合金的鋁系復(fù)合材料擠制型材工藝設(shè)計。
背景技術(shù)：
鋁系合金因具有較鐵系金屬重量輕以及良好的易加工性等特點，目前已被 廣泛應(yīng)用于如型材等物品的原料。以鋁擠制型材為例，其將鋁系合金預(yù)制成一 定長度的圓柱狀鋁錠，再將該鋁錠預(yù)熱至未熔融的可塑性，再透過擠制成形機 以擠制成形手段使可塑性鋁錠通過模具的模穴，而制成預(yù)定形狀的鋁擠制型材產(chǎn)品?，F(xiàn)有的鋁擠制型材產(chǎn)品的制造，是選用單一種類的鋁系合金作為原料，該鋁系合金因受合金本身的限制，如 一種鋁系合金具有良好的耐蝕性，其強度 不高，若以此鋁系合金制造成鋁擠型材產(chǎn)品，即存在有支持力不足的問題；相 反地，另一鋁系合金具有高強度時，即不具耐蝕性，若制造成鋁擠型材產(chǎn)品時， 即不適用于海水或工業(yè)環(huán)境等。于是，目前已知鋁擠制型材產(chǎn)品因具備耐蝕性 或高強度中的其中一種材料特性，無法兼具耐蝕性和高強度等兩種不同的材料 特性，造成該鋁擠制型材產(chǎn)品的使用受一定限制。為了彌補前述鋁擠制型材產(chǎn)品無法兼具耐蝕性和高強度的缺點，目前一般 作法是使用高強度的鋁系合金擠制型材產(chǎn)品，再以電鍍或表面涂覆手段等在該 型材表面形成耐蝕性的包覆體，但該包覆體與鋁擠制型材間是異質(zhì)物質(zhì)接合， 造成兩者間不易長久維持固著狀態(tài)，故此，仍無法有效克服該鋁擠制形材產(chǎn)品 無法兼具耐蝕性和高強度的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，通過該 設(shè)計可克服目前鋁系合金擠制型材無法兼具多種不同材質(zhì)特性的問題。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材方法包括 提供至少二種不同材質(zhì)的鋁系合金；自上述鋁系合金中，擇其一作為芯材；自上述鋁系合金中，至少擇其與芯材為不同材質(zhì)的鋁系合金加工成形為中空的外覆體，且結(jié)合于該芯材外側(cè)，制成鋁合金錠； 對該鋁合金錠施以加熱至可塑性；以及以擠制成形手段將該被加熱至可塑性的鋁合金錠擠制成內(nèi)外層包含二種不 同材質(zhì)的鋁系合金的復(fù)層式長條擠制型材產(chǎn)品。本發(fā)明所提供的鋁系復(fù)合材料的擠制型材是利用前述方法所制成，該擠制 型材包括一芯材以及包覆固結(jié)于該芯材外側(cè)的至少一外覆體，該芯材與其外側(cè) 的外覆體為不同材質(zhì)的鋁系合金。本發(fā)明上述方法制得的鋁系復(fù)合材料的擠制型材，其可為實心棒狀或為空 心管狀。本發(fā)明通過前述方法和擠制型材結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其特點在于本發(fā)明至少二 種不同材質(zhì)的鋁系合金結(jié)合為一體，再擠制形成復(fù)層式的擠制型材產(chǎn)品，使其 可依產(chǎn)品設(shè)計需要選用數(shù)種不同材質(zhì)鋁系合金復(fù)合為 一體，同時利用該鋁系合 金先結(jié)合為復(fù)層式鋁合金錠，再透過加熱和高壓擠制成形步驟，使該成形后的 復(fù)層式^^制型材產(chǎn)品中內(nèi)外層不同材質(zhì)鋁系合金間的接面產(chǎn)生共晶結(jié)合狀態(tài)而 穩(wěn)固地結(jié)合一體，使其彼此間可以長久維持固著狀態(tài)。本發(fā)明所述的復(fù)層式為復(fù)數(shù)層式樣，是指二層或二層以上的多層式結(jié)構(gòu)。


圖1:本發(fā)明的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材方法的流程圖；圖2:在本發(fā)明的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法中，芯材與一層包
覆體結(jié)合成鋁合金錠的示意圖；圖3:利用本發(fā)明制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法所成形的棒狀復(fù)層 式長條l齊制型材產(chǎn)品的示意圖。 附圖標(biāo)號1——鋁合金錠 2——擠制型材產(chǎn)品10——鋁合金4t的芯材11——鋁合金錠的外覆體20——芯材 21——外覆體具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明的實施范圍。有關(guān)本發(fā)明制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法的具體實施例，請配合參 閱圖l所示，該方法包括以下步驟提供至少二種不同材質(zhì)的鋁系合金，該鋁系合金可分別選自世界通用的美 國鋁合金協(xié)會制定的AA規(guī)格中的5系列和7系列任一系列的鋁系合金，或選 自該5系列和7系列兩種不同系列的鋁系合金，其中5系列以選用5051、 5052、 5056、 5083、 5086、 5456等鋁系合金為佳，前述各種5系列鋁系合金主要成份 包括有鋁(Al)和鎂(Mg)等金屬元素，其具有極佳的耐蝕性和良好的熔接性等材 質(zhì)特性，對海水和工業(yè)環(huán)境的耐蝕性強，至于7系列則以選用7001、 7005、 7046、 7050、 7055、 7075等鋁系合金為佳，前述各式7系列鋁合金主要成份包括有鋁 (Al)、鋅(Zn)、鎂(Mg)和銅(Cu)等金屬元素，其具有高強度等材質(zhì)特性，以7075 鋁系合金為例，其硬度可達(dá)150kg/mm2 (勃式硬度)、最高剪斷強度為 34.0kg/mm2、最高引張強度58.5kg/mm2;自上述鋁系合金中，擇其一作為芯材；自上述鋁系合金中，至少擇一與芯材不同材質(zhì)的鋁系合金加工成形為中空 的外覆體，如圖2所示，所述的鋁合金錠的外覆體11形成中央貫通狀的形體， 且結(jié)合于該鋁合金錠的芯材10外側(cè)，制成一粗圓柱狀的鋁合金錠1;對鋁合金錠施以加熱至未熔融的可塑性；以及
以擠制成形手段將該被加熱至可塑性的鋁合金錠擠制成內(nèi)外層包含至少兩種不同材質(zhì)鋁系合金的復(fù)層式長條擠制型材產(chǎn)品2。本發(fā)明以前述方法所制成的長條擠制型材2可為實心棒狀(如圖3所示) 或空心管狀,其斷面形狀依產(chǎn)品的設(shè)計而定，其中該擠制型材2包括一芯材20 以及至少一層外覆體21包覆固結(jié)合于該芯材20外側(cè)，該外覆體21與該芯材 20為不同材質(zhì)的鋁系合金，該外覆體21為二層(含)以上，即二層或二層以 上時，相鄰的二層外覆體21為不同材質(zhì)的鋁系合金。前述中設(shè)于芯材20外表的外覆體21為一層時，該芯材20與其外表直接包 覆的外覆體21可選用兩種不同系列(5系列和7系列)的鋁系合金，如該芯材 20選用5系列鋁系合金，該外覆體21選用7系列鋁系合金，此組芯材20與外 覆體21組合成的鋁合金擠制型材即具有內(nèi)層高強度鋁系合金、外層高耐蝕性的 鋁系復(fù)合材料，適用于外表需要耐蝕的棒狀等擠制型材；當(dāng)該芯材20選用7系 列鋁系合金，該外覆體21選用5系列鋁系合金，此組芯材20與外覆體21組合 成的鋁合金擠制型材即具有外層高強度鋁系合金、內(nèi)層高耐蝕性的鋁系復(fù)合材 料，適用于內(nèi)部需要耐蝕的管狀等擠制型材。此外，該鋁系合金擠制型材中，當(dāng)設(shè)于該芯材20外表包覆的外覆體21具 有二層(含)以上，該芯材20與其外表直接包覆的外覆體21可為兩種不同系 列(5系列和7系列)的鋁系合金，相鄰二層外覆體為不同材料的鋁系合金，其中 可為相同系列但不同組成份的鋁系合金，或可為不同系列的鋁系合金等；另該 芯材20以及外覆體21的材料的選用，以及該外覆體21厚度的厚薄，則依該擠 制型材產(chǎn)品設(shè)計所需的材質(zhì)特性而定。本發(fā)明通過前述制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材方法和擠制型材設(shè)計，其主 要使二種不同材質(zhì)的鋁系合金結(jié)合為 一體，再擠制成形為 一復(fù)層式的擠制型材產(chǎn)品，其中的方法設(shè)計使該不同材質(zhì)的鋁系合金分別制成芯材和外覆體，再結(jié) 合成鋁合金錠，因分別制成長度短、外徑大的對象，故使芯材易于置入該外覆 體內(nèi)；更重要的是，本發(fā)明利用該鋁系合金先結(jié)合為復(fù)層式鋁合金錠，再透過 加熱和高壓擠制成形步驟，使該成形后的復(fù)層式擠制型材產(chǎn)品中內(nèi)外層不同材 質(zhì)鋁系合金間的接面產(chǎn)生共晶結(jié)合狀態(tài)而穩(wěn)固地結(jié)合一體，使其彼此間可以長 久維持固著狀態(tài)。此外，本發(fā)明還可選用5系列及7系列鋁系合金，該二系列鋁系合金的主要 成份中均含有鋁(Al)和鎂(Mg)，故該二系列的鋁系合金的金屬元素組成成分較 為接近，當(dāng)該鋁系合金結(jié)合成復(fù)層式鋁合金錠后，經(jīng)加熱至未熔融的可塑性， 再通過高壓擠制成復(fù)層式擠制型材產(chǎn)品，可令其內(nèi)外層不同系列的鋁系合金間 的接面因組成分相近而更能產(chǎn)生共晶結(jié)合的固結(jié)效果，同時也讓該擠制型材產(chǎn) 品結(jié)合了 5系列鋁系合金的耐蝕性，以及7系列鋁系合金的高強度等雙重材料特 性，而提供材料性質(zhì)更為優(yōu)異的擠制型材產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 一種制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其步驟包括提供至少二種不同材質(zhì)的鋁系合金；自上述鋁系合金中，擇其一作為芯材；自上述鋁系合金中，至少擇其與芯材為不同材質(zhì)的鋁系合金加工成形為中空的外覆體，且結(jié)合于該芯材外側(cè)，制成鋁合金錠；對該鋁合金錠施以加熱至可塑性；以及以擠制成形手段將該被加熱至可塑性的鋁合金錠擠制成內(nèi)外層包含二種不同材質(zhì)的鋁系合金的復(fù)層式長條擠制型材產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中所提供 的至少二種不同材質(zhì)的鋁系合金選自美國鋁合金協(xié)會制定的AA規(guī)格中的5系 列和7系列鋁系合金中的任一 系列。
3. 如權(quán)利要求1所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中所提供 的至少二種不同材質(zhì)鋁系合金系分別選自美國鋁合金協(xié)會制定的AA規(guī)格中的5 系列和7系列鋁系合金。
4. 如權(quán)利要求3所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中設(shè)于該 芯材外側(cè)包覆的外覆體為一層，該芯材選用7系列鋁系合金，該外覆體選用5 系列鋁系合金。
5. 如權(quán)利要求3所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中設(shè)于該 芯材外側(cè)包覆的外覆體為一層，該芯材選用5系列鋁系合金，該外覆體選用7 系列鋁系合金。
6. 如權(quán)利要求3所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中設(shè)于該 芯材外側(cè)包覆的外覆體為二層或二層以上，該芯材選用7系列鋁系合金，直接 包覆于該芯材的外覆體選用5系列鋁系合金，相鄰二層外覆體為不同材料的鋁 系合金。
7、 如權(quán)利要求3所述的制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法，其中設(shè)于該 芯材外側(cè)包覆的外覆體為二層或二層以上，該芯材選用5系列鋁系合金，該直接包覆于該芯材的外覆體選用7系列鋁系合金，相鄰二層外覆體為不同材料的鋁系合金。
8、 一種鋁系復(fù)合材料的擠制型材，其采用權(quán)利要求1至7任一項所述的方 法所制成，該4齊制型材包括一芯材以及包覆固結(jié)于該芯材外側(cè)的至少一外覆體， 該芯材與該外覆體為不同材質(zhì)的鋁系合金。
9、 如權(quán)利要求8所述的鋁系復(fù)合材料的擠制型材，其中該擠制型材為實心 棒狀。
10、 如權(quán)利要求8所述的鋁系復(fù)合材料的擠制型材，其中該擠制型材為空 心管狀。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備鋁系復(fù)合材料的擠制型材的方法和擠制型材，包括提供至少兩種不同材質(zhì)的鋁系合金，自上述鋁系合金中，擇其一作為芯材；自上述鋁系合金中，至少擇其與芯材為不同材質(zhì)的鋁系合金加工成形為中空的外覆體，且結(jié)合于該芯材外側(cè)，制成鋁合金錠；再對鋁合金錠施以加熱至可塑性，然后擠制成形手段將該被加熱至可塑性的鋁合金錠擠制成內(nèi)外層包含二種不同材質(zhì)的鋁系合金的復(fù)層式長條擠制型材產(chǎn)品，藉此兩種不同材質(zhì)的鋁系合金復(fù)合固結(jié)為一體，使擠制型材產(chǎn)品結(jié)合該不同材質(zhì)鋁系合金的材料特性，令該產(chǎn)品內(nèi)外層鋁系合金間呈固結(jié)狀態(tài)。
文檔編號B21C23/22GK101209465SQ20061017141
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者陳志成 申請人:環(huán)麒鋼鋁合金股份有限公司