PRODAX铝合金硬度模具的激光表面强化技术

　　PRODAX圆棒铝合金综合技术报告

　　核心特性

　　PRODAX是一种专为高端工业应用开发的创新型铝合金材料，具有以下突出特性：

　　超高精度稳定性

　　热膨胀系数：19.5±0.5×10⁻⁶/℃（20-100℃）

　　时效后尺寸变化率：<0.02%/1000h

　　残余应力：<50MPa（经特殊应力消除工艺）

　　zhuoyue机械性能组合

　　抗拉强度：400±20MPa

　　屈服强度：370±15MPa

　　延伸率：13±2%

　　硬度：175±10HB

　　疲劳极限：180MPa（10⁷次循环）

　　特种加工性能

　　切削力系数：仅为钢的30%

　　表面粗糙度：可达Ra0.1μm（精加工）

　　刀具寿命：提高3-5倍（相比传统铝合金）

　　典型应用领域

　　精密模具制造

　　光学元件注塑模具（镜片、导光板等）

　　微结构压印模具（特征尺寸<50μm）

　　高光洁度包装模具（Ra<0.05μm）

　　半导体装备

　　晶圆处理机械臂（变形量<1μm/300mm）

　　真空腔室结构件（放气率<10⁻⁹Pa·m³/s）

　　光刻机辅助框架（热变形<0.1μm/℃）

　　医疗设备

　　医疗影像设备滑环（转速>100rpm）

　　手术机器人关节部件（100万次循环寿命）

　　高精度放射治疗头（定位精度0.1mm）

　　深度技术参数

　　PRODAX化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 g：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 n：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　PRODAX力学性能

　　抗拉强度(σb ) ：170～305Pa

　　条件屈服强度 σ0.2 (Pa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/c3。

　　弹性模量：平均拉伸和压缩力：72.4GPa(10.5×106psi);压缩比拉伸的模量大。

　　刚性模量：27.5GPa(4×106psi)

　　PRODAX热处理规范：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120in;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10in或10～30in;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　热处理工艺

　　固溶处理

　　温度：530±5℃

　　时间：2h/25mm厚度

　　冷却速率：>100℃/s（水淬）

　　多级时效

　　阶段：110℃×6h

　　第二阶段：160℃×10h

　　第三阶段：190℃×4h

　　加工技术指南

　　切削参数优化

　　工序刀具材料切削速度(m/min)进给(mm/rev)切深(mm)

　　粗车硬质合金300-4000.2-0.32-3

　　精车PCD800-10000.05-0.10.1-0.3

　　铣削陶瓷1500-20000.03-0.050.5-1

　　表面处理方案

　　微弧氧化

　　膜厚：50-80μm

　　硬度：≥1500HV

　　耐蚀性：1000h盐雾试验9级

　　纳米复合镀层

　　镀层：Ni-P-SiC

　　厚度：10-15μm

　　摩擦系数：0.08-0.12

　　质量管控要点

　　熔炼控制

　　氢含量：<0.1ml/100g Al

　　夹杂物：<20μm（大尺寸）

　　无损检测

　　超声波检测：符合ASTM B594

　　X射线探伤：灵敏度2-2T

　　尺寸检测

　　圆度：≤0.005mm/100mm

　　直线度：≤0.01mm/m

　　典型应用案例

　　智能手机中框压铸模

　　使用寿命：80万次（普通模具30万次）

　　尺寸稳定性：±0.005mm/100次压铸

　　晶圆传输机械手

　　重复定位精度：±0.01mm

　　重量减轻：40%（相比不锈钢方案）

　　高精密光学调整架

　　热漂移：<0.1μm/℃

　　固有频率：>500Hz

　　该材料通过独特的合金设计和工艺控制，在精密制造领域实现了传统铝合金无法达到的性能水平，特别适合对尺寸稳定性和加工精度有严苛要求的应用场景。