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1、純 鋁 錠 ： 鋁 為 存 在 於 地 表 裏，除 鐵 (Fe) 外 含 量 居 第 二 位 之 金 屬 元 素 ， 自 電 解 法 發 明 後 ， 人 類 從 地 表 取 得 鋁 礬 土， 提 煉 出 高 純 度 ( 99.7% 以上) 的 鋁 ， 是 為 純 鋁 錠 。 如 直 接 用 於 鑄 造 對 于 鑄 件 韌 性 雖 佳 但 不 具 強 度 ， 物 理 性 能 不 佳 。 鋁 合 金 錠： 是 以 純 鋁 及 回 收 鋁 為 原 料 ， 依 照 國 際 標 准 或 特 殊 要 求 添 加 其 他 元 素 ， 如 ： 珪 (Si)、銅 (Cu) 、 鎂 (Mg) 、 鐵 (Fe) ，
2、改 善 純 鋁 在 鑄 造 性，化 學 性 及 物 理 性 的 不 足 調 配 出 來 的 合 金 。 適 用 於 鑄 造 並 能 使 鑄 件 有 好 的 表 現 。 以 下 對 几 個 主 要 元 素 略 作 說 明 ：硅 (Si)硅 (Si )是 改 善 流 動 性 能 的 主 要 成 份。從 共 晶 到 過 共 晶 都 能 得 到 最 好 的 流 動 性 。 但 結 晶 析 出 的 硅 (Si) 易 形 成 硬 點，使 切 削 性 變 差，所 以 一 般都 不 讓 它 超 過 共 晶 點 。 另 外，硅 (Si) 可 改 善 抗 拉 強 度、硬 度、切 削 性 以 及 高 溫 時 強 度
3、，而使 延 伸 率 降 低 。銅 (Cu)在 鋁 合 金 中 固 溶 進 銅 (Cu) ， 机 械 性 能 可 以 提 高 ， 切 削 性 變 好 。 不 過 ， 耐 蝕 性 降 低 ， 容 易 發 生熱 間 裂 痕 。 作 為 雜 質 的 銅 (Cu) 也 是 這 樣 。鎂 (Mg)鋁 鎂 合 金 的 耐 蝕 性 最 好 ， 因 此ADC5、ADC6是 耐 蝕 性 合 金 ， 它 的 凝 固 範 圍 很 大 ， 所 以 有 熱 脆 性 ， 鑄 件 易 產 生 裂 紋，難 以 鑄 造。作 為 雜 質 的 鎂 (Mg) ， 在AL-Cu-Si 這 种 材 料 中，Mg2Si 會 使 鑄 件 變
4、脆 ， 所 以 一 般 標 准 在 0.3% 以 內。鐵 (Fe)雜 質 的 鐵 (Fe) 會 生 成 FeAl3 的 針 狀 結 晶 ， 由 于 壓 鑄 是 急 冷 ， 所 以 析 出 的 晶 体 很 細 ， 不 能 說 是 有 害 成 份 。 含 量 低 于 0.7 % 則 有 不 易 脫 模 的 現 象，所 以 含 鐵 (Fe) 0.8 1.0 % 反 而 好 壓 鑄 。 含 有 大 量 的鐵 (Fe) ，會 生 成 金 屬 化 合 物，形 成 硬 點。并 且 含 鐵 (Fe) 量 過 1.2 % 時 ， 降 低 合 金 流 動 性 ， 損 害 鑄 件的 品 質 ， 縮 短 壓 鑄 設
5、備 中 金 屬 組 件 的 壽 命 。鎳 (Ni)和 銅 (Cu) 一 樣 ， 有 增 加 抗 拉 強 度 和 硬 度 的 傾 向 ， 對 耐 蝕 性 影 響 很 大 。 想 要 改 善 高 溫 強 度 耐 熱 性，有 時 就 加 入 鎳 (Ni)，但 在 耐 蝕 性 及 熱 導性 方 面 有 降 低 的 影響 。錳 (Mn)能 改 善 含 銅 (Cu) ， 含 硅 (Si) 合 金 的 高 溫 強 度 。 若 超 過 一 定 限 度 ， 易生 成 Al - Si - Fe - Mn 四 元 化 合 物 ， 容 易 形 成 硬 點 以 及 降 低 導 熱 性 。 錳 (Mn) 能 阻 止 鋁
6、合 金 的再 結 晶 過 程，提 高 再 結 晶 溫 度 ， 并 能 顯 著 細 化 再 結 晶 晶 粒 。 再 結 晶 晶 粒 的 細 化 主 要 是 通 過 MnAl6 化 合 物 彌 散 質點 對 再 結 晶 晶 粒 長 大 起 阻 礙 作 用 。 MnAl6 的 另 一 作 用 是 能 溶 解 雜 質 鐵 (Fe)，形 成(Fe，Mn)Al6 減 小 鐵 的 有 害 影 響 。 (Mn) 是 鋁合 金的 重 要 元 素， 可 以 單 獨 加 入 Al - Mn 二 元 合 金，更 多 的 是 和 其 他 錳 合 金 元 素 一 同 加 入 ， 因 此 大 多 鋁 合 金 中 均 含 有
7、 錳 (Mn) 。鋅 (Zn)若 含 有 雜 質 鋅 (Zn)，高 溫 脆 性 大，但 与 汞 (Hg) 形 成 強 化 HgZn2 對 合 金 產 生 明 顯 強 度 作 用。JIS 中 規 定 在 1.0 % 以 內 ， 但 外 國 標 准 有 到 3 % 的 ， 這 里 所 講 的 當 然 不 是 合 金 成 份 的 鋅 (Zn) ， 而 是 以 雜 質 鋅 (Zn) 的 角 色 來 說 ， 它 有 使 鑄 件 產 生 裂 紋 的 傾 向 。鉻 (Cr)鉻 (Cr) 在 鋁中 形 成 (CrFe)Al7 和 (CrMn)Al12 等 金 屬 間 化 合 物，阻 礙 再 結 晶 的 形 核
8、 和 長 大 過 程，對 合 金 有 一 定 的 強 化 作用 ， 還 能 改 善合 金 韌 性 和 降 低 應 力 腐 蝕 開 裂 敏 感 性 。 但 會 增 加 淬 火 敏 感 性 。鈦 (Ti)在 合 金 中 只 需 微 量 可 使 机 械 性 能 提 高 ， 但 導 電 率 卻 下 降。 Al - Ti 系 合 金 產 生 包 晶 反 應 時，鈦 (Ti) 的 臨 界 含 量 約 為 0.15 % ， 如 有 硼 存 在 可 以 減 少 。在 鋁 合 金 中 有 時 還 存 在 鈣 (Ca) ， 鉛 (Pb)，錫 (Sn) 等 雜 質 元 素 。 這 些 元 素 由 于 熔 點 高 低
9、 不 一 ， 結 構不 同 ， 与 鋁 (Al) 形 成 的 化 合 物 亦 不 相 同，因 而 對 鋁 合 金 性 能 的 影 響 各 不 一 樣。鈣 (Ca) 在 鋁 中 固 溶 度 极 低 ，与 鋁 (Al) 形 成 CaAl4 化 合 物 ， 鈣 (Ca) 能 改 善 鋁 合 金 切 削 性 能。鉛 (Pb)， 錫 (Sn) 是 低 熔 點 金 屬，它 們 在 鋁 (Al) 中 固 溶 度 不 大 ，降 低 合 金 強 度，但 能 改 善 切 削 性 能 。世 界 最 初 採 用 廢 鋁 料 為 原 料 生 產 鋁 合 金 錠 是 在 年 美 國 之 U . S . Reduction
10、 Co. 其 後 西 歐 及 日 本 各 國 亦 陸 續 興 起 此 項 工 業 。 當 時 之 生 產 設 備 只 採 用 鐵 坩 鍋 熔 製 ， 不 但 回 收 率 低 劣 ， 亦 無 規 格 標 準 可 供 遵 循 ， 故 品 質 參 差 極 大 ， 只 限 於 家 庭 器 具 使 用 。 直 至 年 二 次 大 戰 後 ，拜 軍 需 航 器 開 發 之 賜 ， 鋁 合 金 技 術 無 論 在 熔 煉 爐 之 改 進 以 及 熔 製 技 術 產 品 品 質 之 提 升 上 ， 均 有 長 足 之 進 步 ， 二 次 鋁 合 金 錠 也 因 此 為 業 界 廣 泛 使 用 ， 舉 凡 ：汽
11、 機 車、電 器、電 腦、機 械、家 庭 五 金 等 ， 目 前 均 大 量 使 用 二 次 鋁 合 金 錠 來 作 為 原 材 料 。 在 此世 界 資 源 逐 漸 稀 少 ， 能 源 日 漸 耗 竭 的 時 代 ， 因 鋁 有 極 容 易的 再 生 性 ， 故 使 用 二 次 鋁 合 金 錠 ， 不 僅 節 約 能 源 亦 形 成 良好 的 資 源 再 回 收 鏈，是 既 環 保 又 經 濟 的 選 擇 。 純 鋅 ： 是 經 過 開 采 提 煉 出 高 純 度 鋅 含 量 的 有 色 金 屬 。如 直 接 用 于 鑄 造 對 于 鑄 件 韌 性 雖 佳 但 不 具 強 度 ， 物 理 性
12、 能不 佳 。 鋅 合 金 錠 ： 是 以 純 鋅 為 原 料 ， 依 照 國 際 標 准 或 特 殊 要 求 添 加 其 他 元 素 ， 改 善 純 鋅 在 鑄 造 性，化 學 性 及 物 理 性 的 不 足 調 配 出 來 的 合 金 。 适 用 于 鑄 造 并 能 使 鑄 件 有 好 的 表 現 。以 下 對 幾 個 主 要 元 素 略 作 說 明 ：鋁 (Al)它 是 主 要 成 份，有 改 善 机 械 性 能，提 高 流 動 性 的 作 用，能 防 止 鐵 (Fe)的 侵 蝕 和 腐 蝕。超 過4.5%會 變 脆，低 於3.5% 強 度，硬 度 會 降 低，流 動 性 變 差 。銅
13、(Cu)銅 (Cu) 含 量 超 過 1.25 % 可 以 明 顯 增 加 合 金 的 強 度 与 硬 度。但 Al - Cu 的 析 出，壓 鑄 鑄 后 會 收 縮，繼 而 轉 為 膨 脹 ， 使 鑄 件 尺 寸 不 穩 定 。鎂 (Mg)為 抑 制 晶 粒 間 的 腐 蝕 而 加 入 少 量 的 鎂 (Mg) ， 鎂 (Mg) 的 含 量 超 過 了 規 定 值 ，就 會 使 流 動 性 變 差，并 且 也 容 易 產 生 熱脆 性，沖 擊 值 也 降 低。鉛 (Pb) 錫 (Sn) 鎘 (Cd)鉛 (Pb) 含 量 的 增 加 可 以 降 低 鋅 (Zn) 的 硬 度 ， 增 加 鋅 (
14、 Zn ) 的 溶 解 度，但是 在 含 鋁 (Al) 的 鋅 合 金 中，鉛 (Pb)，錫 (Sn)，鎘 (Cd) 任 意 一 种 超 過 規 定 量， 都 會 產 生 腐 蝕 。 這 种 腐 蝕 是 不 規 則 的 ， 經 過 某 段 時 間 以 后 才 產 生 ， 而 且 在 高 溫 ， 高 濕 氣 氛 下 ， 腐 蝕 得 特 別 快 。 鐵 (Fe)鐵 (Fe) 雖 然 能 明 顯 提 高 鋅 (Zn) 的 再 結 晶 溫 度，減 緩 再 結 晶 的過 程，但 是 在 壓 鑄 熔 煉 當 中，鐵 (Fe) 來 自 鐵 坩 堝， 鵝 頸 管和 熔 化 用 具 ， 固 溶 于 鋅 (Zn)
15、 ， 鋁 (Al) 所 帶 的 鐵 (Fe) 是 極 微 量 的 ， 超 過 了 固 溶 限的 鐵 (Fe) 會 以 FeAl3 結 晶 出 來。鐵 (Fe) 所 造成 的 缺 陷 多 生 成 渣 滓 以 FeAl3 的 化 合 物 浮 起。鑄 件 變 脆，机 加 工 性 能 變 差。鐵 的 流 動 性 會 影 響 鑄 件 表 面 的 光 滑 度 。鑄 件 之 缺 陷 种 類 繁 多 其 原 因 亦 甚 复 雜 ， 如 ： 鑄 造 溫 度，鑄 造 前 之 除 气，除 渣 處 理 不 完 全 而 形 成 存 气 量 過 高或 非 金屬 介 在 物 之 混 入 以 及 回 爐 料 添 加 比 例 再 精 煉，輔 料 配 方，模 具 設 計 及 壓 鑄 工 藝等 等。 有 關 溫 度 、輔 料 及 常 見 的 鑄 件 缺 陷 及 改 善 建 議 如 下：澆 注 溫 度：指 鋁 液 澆 入 壓 室 至 填 充 型 腔 時 的 平 均 溫 度。鋁 合 金 壓 鑄 時 的 各 合 金 澆 注 溫 度 見 下 表：鋁 合 金 澆 注 溫 度 ( C )鑄 件 壁 厚 3 mm簡 單 件複 雜 件簡 單 件複 雜 件鋁 硅 合 金610 6506
