高強度鋁合金替代銅與鋅的技術經濟分析

現時銅與鋅都大幅漲價，行內人士都不約而同地尋找替代品。而對于水曖器材與裝飾行業，以及其它機電制造行業，用高強度變形鋁合金代替銅與鋅，不但具有工業技術可行性，更會帶來很好的經濟效益。 

1. 從綜合機械性能看高強度變形鋁合金對銅合金、鋅合金的替代 
1.1抗拉強度的對比

用量最多最廣銅合金為HPb59-1黃銅，其抗拉強度為370-450Mpa。而鋅合金的抗拉強度則只有250-320Mpa。 
由于變形鋁合金，如LD2-2（6070）、LD10（2014）、LD30（6061）、LD31（6063）、LY12（2024、2124）、LY16（2219）、LC4（7075）的抗拉強度在310-570Mpa之間。 
對照下表可知，2024與2124牌號的抗拉強度恰好與黃銅的相對應，而6061變形鋁合金的抗拉強度為310Mpa，可與鋅合金相對。 
1.2硬度方面

HPb59-1的硬度一般大于HB80，與6061的硬度HB95差不多，而2024、2124的硬度則大于HB135。 
壓鑄鋅合金的硬度為HB80-95，與6061的硬度HB95差不多。 
1.3延伸率方面

HPb59-1擠壓材的延伸率為10-16%，鑄態的要比這個數值低，與6061、7075硬鋁合金的10-12%相當。 
壓鑄鋅合金的延伸率只有1-2%，非常低。隨便一種變形鋁合金都要比它高得多。 
1.4抗腐蝕、陽極氧化與表面裝飾處理比較

與鋁合金相比，黃銅與鋅基合金的抗腐蝕性能差距較大，未加表面處理時，后者裝飾性很不好，所以一般都需要用其它的表面處理方式如電鍍等進行保護或裝飾。 
現時鋁合金的鍍裝飾鉻技術十分成熟，生產成本與銅、鋅的鍍裝飾鉻差不多。 
變形鋁合金經陽極氧化后，不但具有極好的抗腐蝕性，而且也有很好的裝飾性。由于鋁合金陽極氧化比鍍鉻成本更低，這種裝飾性表面的競爭優勢，使得它有不錯的市場份額。 
1.5焊接性能與成形工藝特點

變形鋁合金的另一個特點是可以焊接，這個性能是傳統所有的鑄造鋁合金與銅、鋅合金所不能比擬的。但變形鋁合金一定要求要消除內部的氣孔，所以，其成形工藝要求是擠或鍛。 
典型鋁合金的機械性能(Typical Mechanical Properties) 
典型鋁合金的機械性能(Typical Mechanical Properties)

鋁合金牌號及狀態 拉伸強度(25°C MPa) 屈服強度(25°C MPa) 硬度500kg力10mm球 延伸率1.6mm(1/16in)厚度 
5052-H112 175 195 60 12 
5083-H112 180 211 65 14 
6061-T651 310 276 95 12 
7050-T7451 510 455 135 10 
7075-T651 572 503 150 11 
2024-T351 470 325 120 20 

2 經濟性的簡單分析 
因銅合金比重為鋁合金的3倍，其單價是鋁合金3.3倍，單位成本則為3.33×3=10倍。如能用變形鋁合金代替銅合金，可降低成本80%，其效益無可比擬。

而鋅的比重為鋁合金的2倍，現時鋅的售價約為鋁的1.5倍高，單位成本2×1.5=3倍。用變形鋁合金代替鋅，可節約成本近一半。 
用變形鋁合金生產不銹鋼類裝飾制品，其生產成本也可降一半，有相近的意義。 

3. 高強度變形鋁合金毛坯的生產工藝 
由于我國連鑄連鍛技術取得了顯著的進步，運用“擠壓壓鑄模鍛機”，不但能生產出壓鑄件結構一樣復雜的變形鋁合金毛坯，其車間成本相近，且生產出來的鍛 壓毛坯，表面光潔度達到7級，內部金相為破碎組織，比傳統鑄造方法，還具有更好更高的綜合機械性能?，F已生產出包括極限運動摩托車、踏板車等高端裝飾與耐 沖擊性產品，出口歐美等市場。 
因此，使用變形鋁合金替代傳統的鑄造鋁合金、銅合金、鋅合金生產毛坯，其技術經濟性都是完全可行的。 
從市場反饋的信息看，這已成為一種潮流與趨勢了。