QC-7模具铝精密注塑模具的耐腐蚀改性技术

　　QC-7 模具铝合金全面技术分析

　　一、材料概况

　　QC-7（又称Al-Zn-Mg-Cu系合金）是美国Kaiser Aluminum公司研发的高性能模具铝合金，专为精密模具制造而优化。相比7075铝合金，QC-7在抗应力腐蚀性、加工稳定性和热稳定性方面有显著提升。

　　QC-7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 。

　　QC-7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)

　　QC-7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.

　　QC-7应用：

　　硬铝模QC-7：在硬度和机械强度方面，它是硬铝模QC-7系列中性能为的铝合金。不仅适合于制造大批量注塑模以及特大批量吹塑、热成型等模，而且还适合于要求高机械强度的机器和机械零件。有优良的加工特性。

　　硬铝模QC-7：适用于生产小批量和中等批量的注塑模，大批量吹塑和热成型模。特别适合于进行焊接修理。

　　硬铝模QC-7：适合于制造RI型低压鞋模。有优良的加工特性(断屑性)。

　　硬铝模QC-7：适用于制造注塑、吹塑、热成型、薄膜和可扩张聚苯乙烯的原型模。特别适合于进行焊接修理。

　　三、关键物理性能

　　1. 基础物理参数

　　密度：2.83 g/cm³

　　熔点范围：475-635℃

　　热导率：134 W/(m·K)（25℃）

　　线膨胀系数：23.2×10⁻⁶/K（20-100℃）

　　电阻率：53 nΩ·m

　　2. 典型力学性能（T652状态）

　　抗拉强度：560-590 MPa

　　屈服强度：505-530 MPa

　　伸长率：9-11%

　　硬度：150-165 HB

　　冲击韧性：28-32 J/cm²

　　四、突出特性

　　1. 热稳定性优势

　　在200℃长期工作温度下强度保持率>85%

　　热变形系数比7075低20%（ΔL/L<0.1% @150℃）

　　2. 加工性能

　　切削性：比7075提高15-20%

　　抛光性：可达Ra 0.025μm（#8000砂纸镜面抛光）

　　EDM加工：电蚀速率比普通模具钢快30%

　　3. 特殊性能

　　抗应力腐蚀：优于7075（3.5倍寿命）

　　疲劳强度：10⁷次循环下达到220MPa

　　五、热处理工艺

　　标准热处理流程（T652）：

　　固溶处理：

　　温度：470±5℃

　　时间：1.5h/25mm厚度

　　冷却：水淬（水温20-40℃）

　　双级时效：

　　一级时效：105℃×8h

　　二级时效：155℃×18h

　　特殊热处理变种：

　　T73状态：牺牲10%强度换取优抗应力腐蚀性

　　T76状态：平衡强度与耐蚀性

　　六、典型应用领域

　　1. 高端模具制造

　　光学透镜模具（相机/AR镜片，表面粗糙度<5nm）

　　微电子封装模具（BGA/CSP封装）

　　医疗器械模具（精密导管、微创器械）

　　2. 工业装备

　　航空航天工装（复合材料成型模具）

　　汽车轻量化模具（碳纤维部件热压模）

　　精密仪器基座（三坐标测量机平台）

　　3. 特殊应用

　　半导体晶圆夹具

　　高能激光反射镜基体

　　空间望远镜结构件

　　七、加工技术指南

　　1. 切削加工参数

　　工艺转速(RPM)进给(mm/齿)切深(mm)刀具推荐

　　精铣8000-120000.05-0.120.1-0.3PCD刀具

　　钻孔3000-50000.08-0.15-TiAlN涂层钻头

　　车削2000-35000.1-0.20.3-1.0CVD涂层刀片

　　2. 表面处理方案

　　硬质阳极氧化：膜厚25-50μm，硬度≥500HV

　　微弧氧化：生成50-80μm陶瓷层，耐温900℃

　　化学镀镍：10-30μm，表面粗糙度Ra≤0.1μm

　　八、材料对比分析

　　特性6

　　比强度★★★★★★★★★☆★★★☆☆

　　热稳定性★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆

　　加工性★★★★☆★★★☆☆★★★★★

　　耐蚀性★★★★☆★★☆☆☆★★★★★

　　成本系数1.81.00.6

　　九、使用注意事项

　　应力消除：

　　粗加工后需进行190-210℃×4h去应力退火

　　精密零件推荐冷冻处理（-196℃×2h）

　　腐蚀防护：

　　高湿度环境必须表面处理

　　避免与铜、钢直接接触（电偶腐蚀风险）

　　焊接要点：

　　推荐使用5356焊丝

　　焊后需重新固溶处理

　　十、典型应用案例

　　某国际光学公司：

　　用于8K超高清镜头模具

　　实现Ra 0.8nm镜面效果

　　寿命达200万次以上

　　新能源汽车电池盒模具：

　　尺寸稳定性±0.01mm/1000次

　　耐温180℃持续工作

　　航天器太阳翼基板：

　　在-100℃~+150℃极端环境保持稳定

　　比传统材料减重35%

　　十一、选材建议

　　QC-7特别适用于以下需求场景： ✔ 要求高强度+高热稳定性的精密模具 ✔ 需要超精密抛光的光学级模具 ✔ 在温度交变环境下工作的工装夹具 ✔ 长寿命要求的精密成型模具（>100万次）

　　该材料代表了当前模具铝合金的高性能水平，是替代模具钢实现轻量化的优选方案。