【扩大铝应用】全铝轮椅舒适、方便又经济

随着全球人口老龄化问题越来越突出，银发经济成为热词，为相关产品和服务带来了发展机遇。其中，轮椅是老年人生活必需品，市场前景尤为广阔，并有望成为铝行业新的消费增长点。

铝材具有诸多优点。第一，资源丰富。其储量占地壳总质量的8.8%以上，是储量最大的金属。第二，密度低。铝是最常用的轻金属，密度为2.7g/cm3，只有铁的密度的34.3%，因此，在同等强度时，铝合金结构件的质量往往比钢结构件轻45%以上。第三，抗腐蚀性能强，能保持亮丽的白色。第四，表面处理性能良好，能被“涂”上各种各样的色彩。第五，铝结构在设计使用期内不需要维护，不像钢结构那样，每隔几年就得维护一次。第六，铝材料具有极强的可回收性，除极少量的机械性损耗外，几乎没有化学性损失，而且其回收再生总能耗仅相当于原铝提取总能耗的约5%，有利于推动可持续发展。

因此，在制造老人轮椅时，除齿轮等必须使用钢材料以及车圈、坐垫和靠背等必须使用非金属材料的部件外，椅架等其余约70%以上的部件均可用铝合金挤压材制造。所谓全铝轮椅，并不是指所有的零部件都是铝质的，而是指在确保轮椅完全符合技术标准并且安全、舒适的前提下，凡是可用铝合金制造的零部件都是铝质的。

表1  6063型合金的化学成分（质量%）

表2  6061型铝合金的化学成分（质量%）

表3  6061合金与6N61合金的性能比较

若要制造轮椅中强度不高的工件，宜使用6063合金制造。全世界75%以上的建筑铝材都是采用此合金生产的。6063型合金是Al-Mg-Si系合金，可热处理强化，强度中等，可焊性、抗蚀性、挤压性能优秀，淬火敏感性低，其化学性成分如表1所示。T6状态材料的抗拉强度为250MPa、屈服强度为219MPa、伸长率为12%。6063合金只可用于制造强度不高的工件。

若要制造强度高一些的工件，则宜使用6061型合金。6061型合金为了提高强度，加入了约0.25%的Cu，同时，为了抵消Cu对抗蚀性的不良影响，加入了约0.2%的Cr。该种合金淬火敏感性高，挤压后须进行重新固溶处理，并在室温水中淬火，才能实现高的强度，其化学成分如表2所示。6061-T6合金的典型力学性能为：抗拉强度316MPa，屈服强度281MPa，伸长率12%。

如果设计者认为6061合金的强度仍然无法满足强度需求，可使用6N61合金，其生产工艺和价格与6061合金的相当，但各项性能比6061合金略胜一筹。

如果6N61合金的性能还不能满足设计要求，建议选用7003合金。这是一种独特的日本合金，中国捷安特轻合金科技（昆山）有限公司不但用此合金批量生产各种挤压材，还用所产材料制造轮椅。

7003合金可焊性良好，钎焊性能尚可，成型性能优秀，表面处理性能优良，可挤压性能优秀，能轻松地生产薄壁大型材。7003合金在美国铝业协会注册的成分（质量%）为：Si0.30，Fe0.35，Cu0.20，Mn0.30，Mg0.50～1.0，Cr0.20，Zn5.0～6.5，Ti0.20，Zr0.05～0.25，其他杂质单个0.05、合计0.15。7003合金的合金化元素不多，含量也不高，因此有极好的成形加工性能，是一种用于生产管、棒、型材的专业合金。

7003合金室温典型力学性能为：抗拉强度360MPa，屈服强度325MPa，伸长率18%，布氏硬度HB=90，横断面收缩率72.3%。经过表面处理后有相当好的抗蚀性。

此外，含Sc的高强度铝合金可以作为备选合金。Sc是铝最好的晶粒细化剂。向铝合金中添加＜0.5%的Sc，就能显著提高铝合金的综合性能，特别是力学性能和抗蚀性。例如，在NaCl-HCl溶液中试验24个小时后，7046合金和含Sc的7046合金的蚀坑深度分别为0.082mm和0.037mm。

作者：王祝堂