HOKOTOL铝合金用于超精密光学透镜模具的抛光工艺

　　HOKOTOL 圆棒铝合金：日本高耐热模具合金深度解析

　　材料基本背景

　　HOKOTOL是日本轻金属株式会社（Nippon Light Metal）开发的专用模具铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系合金，特别针对高温工况下的模具应用优化。

　　HOKOTOL化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：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

　　HOKOTOL力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152Pa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331Pa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317Pa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：光滑无缺口试件在R·R·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　核心特性

　　1. zhuoyue的热性能

　　高温强度：200°C下保持≥80%室温强度

　　热疲劳抗力：热循环寿命是SKD61模具钢的3-5倍

　　热稳定性：长期在150-180°C工作不变形

　　2. 机械性能

　　室温强度：抗拉强度520-550MPa（T6状态）

　　硬度：HRC 18-22（经特殊处理可达HRC 25）

　　韧性：冲击值≥25J/cm²（优于传统模具钢）

　　3. 特殊优势

　　切削性：切削阻力比钢模低40-50%

　　散热效率：热导率190-210W/(m·K)

　　轻量化：密度2.8g/cm³（仅为钢的35%）

　　典型应用领域

　　1. 高端模具制造

　　镁合金压铸模：笔记本外壳、汽车仪表盘模具

　　精密注塑模：光学镜片、导光板生产

　　橡胶硫化模：轮胎模具、密封件模具

　　2. 特殊工业应用

　　半导体设备：晶圆载具、热处理夹具

　　食品机械：高温灭菌装置部件

　　3D打印：金属粉末成型模仁

　　3. 汽车工业

　　发动机周边：涡轮壳体模具

　　新能源车：电池壳体压铸模

　　传动系统：变速箱部件锻造模

　　材料成分（典型wt%）

　　元素含量范围功能作用

　　Zn5.5-6.5%主要强化元素

　　Mg2.0-2.8%形成MgZn₂相

　　Cu1.5-2.2%提高耐热性

　　Ni0.3-0.8%高温稳定化

　　Fe≤0.25%严格控制

　　Si≤0.20%杂质控制

　　热处理工艺

　　标准T6处理：

　　固溶：475°C×8h → 水淬（60°C/s冷却速率）

　　时效：140°C×16h + 160°C×8h（双级时效）

　　特殊RRA处理：

　　回归再时效工艺，实现强度与耐蚀性平衡

　　模具专用处理：

　　表面深冷处理（-196°C×2h）提高耐磨性

　　加工技术指南

　　1. 机加工参数

　　text复制代码粗加工：- 转速：1500-1800rpm   - 进给：0.15-0.20mm/齿   - 切削深度：3-5mm   精加工：- 转速：2500-3000rpm   - 进给：0.05-0.08mm/齿   - 切削深度：0.3-0.5mm

　　2. 表面处理选项

　　硬质阳极氧化：膜厚50-80μm，硬度HV1200

　　DLC涂层：摩擦系数<0.1，耐温600°C

　　化学镀镍：15-25μm，均匀防腐

　　3. 焊接修复工艺

　　推荐使用4047焊丝（Al-Si系）

　　预热温度：180-200°C

　　层间温度控制：<150°C

　　与传统模具材料对比

　　特性HOKOTOLSKD61H13铜合金

　　密度(g/cm³)2.87.87.78.9

　　热导率(W/mK)2002528160

　　热膨胀系数(x10⁻⁶/°C)23121117

　　切削效率★★★★★★★★★★★★

　　模具寿命(次)200,000100,00080,000150,000

　　成本系数3.51.00.84.2

　　使用维护要点

　　温度管理：

　　工作前需预热至120-150°C（梯度升温）

　　停机时需缓冷（>30°C/min降温速率）

　　保养周期：

　　每5万模次检查型腔尺寸

　　每10万模次抛光

　　长期停用需涂防锈油

　　配套设计：

　　建议与碳化钨导套配合使用

　　冷却水道设计间距应为壁厚的3-5倍

　　HOKOTOL铝合金代表了模具材料技术的新发展方向，特别适合现代高效率、高精度、长寿命的模具需求。虽然初始成本较高，但其综合使用寿命和生产效率可显著降低单件成本，在高端制造领域具有的优势。