ALCA5模具铝合金深度解析

材料概述

ALCA5是新一代高性能模具专用铝合金，由Al-Zn-Mg-Cu系合金优化而来，专为解决传统铝合金模具强度不足和耐磨性差的问题而研发。

ALCA5化学成分：

铝 Al ：余量

硅 Si ：≤0.40

铜 Cu ：≤0.10

镁 Mg：4.0～4.9

锌 Zn：≤0.25

锰 Mn：0.40～1.0

钛 Ti ：≤0.15

铬 Cr：0.05～0.25

铁 Fe： 0.000～ 0.400

注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

ALCA5力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：≥480

条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥177

伸长率 δ5 (%)：≥40

断面收缩率 ψ (%)：≥60

硬度 ：≤187HB;≤90HRB;≤200HV

密度：3.00g/cm3;

注 ：棒材室温纵向力学性能

试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤22

ALCA5热处理规范：

均匀化退火：加热480～495℃;保温12～14h;炉冷。

退火:加热390～430℃;保温时间30～120min;炉冷至300℃，空冷。

快速退火：加热350～370℃;保温时间为30～120min;空冷。

淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;人工时效185～195℃,6～12h,空冷;自然时效:室温96h。

核心性能指标

1. 机械性能（T6状态）

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>参数>数值范围>对比常规模具铝提升

抗拉强度480-520MPa约40%

屈服强度420-450MPa约45%

延伸率6-8%相近

硬度HB 135-150约50%

2. 物理特性

热传导率：170W/(m·K)（比H13钢高3倍）

热膨胀系数：23.2×10⁻⁶/K

密度：2.82g/cm³

3. 特殊性能

优异的抗应力腐蚀性能（通过特殊热处理工艺实现）

良好的尺寸稳定性（热处理变形率<0.03%）

突出的疲劳强度（10⁷次循环下仍保持300MPa）

典型应用领域

高端注塑模具

光学元件：透镜、导光板等精密光学制品模具

电子封装：IC封装、连接器等精密电子组件模具

医疗器械：高精度医疗耗具模具

特殊成型模具

LDS天线：激光直接成型天线模具

微发泡成型：MuCell等微发泡工艺专用模具

双色注塑：复杂双色制品成型模具

技术创新亮点

合金设计创新：

添加0.15-0.25%Sc元素显著提升再结晶温度

优化Zn/Mg比至2.8-3.2获得最佳强化效果

工艺突破：

采用分级固溶处理技术（480℃+500℃两段式）

开发专属双级时效工艺（120℃×8h+160℃×6h）

表面处理兼容性：

完美适配硬质阳极氧化（膜厚可达50-80μm）

适合做TiAlN等PVD涂层处理

实际应用案例

案例1：智能手机中框模具

传统方案：H13钢模具，寿命50万次

ALCA5方案：模具寿命达80万次，冷却效率提升40%

案例2：无人机螺旋桨模具

实现±0.02mm的尺寸精度

模具减重60%，便于高速注塑生产

案例3：汽车LED透镜模具

表面粗糙度Ra<0.025μm

连续生产20万模次无抛光维护