铝合金 4045
铝合金 4045 简介
铝合金 4045 是一种高硅铝合金，主要作为钎焊铝换热器和汽车散热器中的覆层材料使用。其约 10% 的硅含量赋予了材料优异的可追溯性、良好的耐腐蚀性以及热稳定性。虽然通常不作为独立的结构用合金，但在多层复合结构中至关重要，尤其是在要求钎焊接头精确、一致且具备良好导热性能的应用中。
铝合金 4045 在 CNC 加工 中主要用于钎焊板材或复合板材的二次加工，广泛应用于换热、HVAC 以及汽车热管理系统。
铝合金 4045 的化学、物理及机械性能
化学成分（典型值）
元素 | 成分范围（质量百分比） | 主要作用 |
|---|---|---|
铝 (Al) | 余量 | 提供导热性和成形性的基体金属 |
硅 (Si) | 9.0–11.0 | 增强钎焊性能和导热性 |
铁 (Fe) | ≤0.80 | 残余元素 |
铜 (Cu) | ≤0.30 | 残余元素 |
锰 (Mn) | ≤0.05 | 残余元素 |
镁 (Mg) | ≤0.05 | 残余元素 |
锌 (Zn) | ≤0.10 | 残余元素 |
其他 | ≤0.15（总量） | 综合残余元素 |
物理性能
性能 | 典型值 | 测试标准/条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.68 g/cm³ | ASTM B311 |
熔化范围 | 570–600°C | ASTM E299 |
导热系数 | 135 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
电导率 | 38% IACS（20°C） | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 23.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 875 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 70 GPa | ASTM E111 |
机械性能（覆层态或退火态）
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 90–120 MPa | ASTM E8/E8M |
屈服强度（0.2%） | 35–60 MPa | ASTM E8/E8M |
延伸率 | ≥18% | ASTM E8/E8M |
硬度 | 30–40 HB | ASTM E10 |
疲劳强度 | 较低 | ASTM E466 |
冲击韧性 | 中等 | ASTM E23 |
铝合金 4045 的关键特性
优异的钎焊性能： 高硅含量降低了熔点，有助于形成均匀的钎焊接头，非常适合用于换热器和 HVAC 部件的覆层材料。
复合层中的良好耐腐蚀性： 与 3003 或 4343 等芯材结合时，4045 可提供牺牲阳极保护，特别适用于散热器和冷凝器系统。
出色的导热性能： 135 W/m·K 的导热系数使其在紧凑型 CNC 加工冷却通道和散热鳍片中具备高效散热能力。
柔软且易于成形： 具有良好的延展性，适合成形、弯曲或缩口加工，特别适用于热管理组件中的小半径结构。
不适用于高强度应用： 由于抗拉强度和硬度较低，通常用于覆层或钎焊层，而非承载结构件。
铝合金 4045 的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
材料柔软且易粘刀： 在高切削压力下容易堵刀或产生涂抹现象。
边缘变形： 薄壁或无支撑区域在精加工过程中容易发生变形。
硅含量具有一定磨蚀性： 会加剧未涂层刀具的磨损。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 推荐方案 | 原因说明 |
|---|---|---|
刀具材料 | DLC 或 TiAlN 涂层硬质合金刀具 | 抵抗硅元素引起的磨损 |
刀具几何形状 | 锋利前角、最小后角 | 有助于平稳切削和顺畅排屑 |
切削速度 | 200–300 m/min | 在保持表面质量的同时减少热量积聚 |
进给量 | 0.10–0.20 mm/rev | 保持尺寸公差和表面平整度 |
冷却方式 | 微量润滑或轻度浇注 | 防止粘刀并辅助冷却 |
铝合金 4045 切削参数（符合 ISO 513）
加工工序 | 速度 (m/min) | 进给 (mm/rev) | 切削深度 (mm) | 冷却液压力 (bar) |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 200–250 | 0.15–0.20 | 1.5–2.5 | 25–35（微量润滑） |
精加工 | 250–300 | 0.05–0.10 | 0.2–0.8 | 30–50（微量/浇注） |
铝合金 4045 CNC 零件的表面处理
阳极氧化： 由于硅含量高，处理难度较大，可能出现颜色不均，需要进行预处理以获得均匀外观。
粉末喷涂： 兼具耐用性和抗紫外性能，常见涂层厚度为 60–100 µm。
电解抛光： 受合金成分限制，应用较少，但可用于特定尺寸的精细抛光。
钝化处理： 常作为前处理步骤，用于提高涂层附着力和抗氧化能力。
拉丝处理： 有效用于涂层或标识前的表面准备，典型表面粗糙度 Ra 0.8–1.6 µm。
阿洛丁涂层： 提高导电性和表面防护性能，常用于 HVAC 和电子外壳。
UV 涂层： 保护可视面板，防止刮擦和表面老化。
清漆涂层： 提升外观效果并增强耐腐蚀性，适用于外观件或外露部件。
铝合金 4045 的行业应用
汽车行业： 用于散热器管、冷凝器板和中冷器面板，对可追溯性和耐腐蚀性要求较高。
HVAC 与冷却系统： 换热器翅片和冷却板，广泛应用于空调和制冷设备。
电子与电力系统： CNC 加工组件中的被动散热器和热扩散板。
食品加工设备： 用于需要钎焊铝结构完整性的传热板和密封通道。
工业机械： 用于高导热基板的精密加工覆层板材。
