JP2019531404A - 濃灰色の陽極酸化アルミニウム - Google Patents
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Abstract
陽極酸化されたときに自然な濃灰色を有する合金を含む、アルミニウム合金およびアルミニウムシートが本明細書で提供される。これらの合金は、陽極酸化プロセスとは別の吸収着色プロセスまたは電解着色プロセスを必要とせずに濃灰色着色を達成する。また、そのようなアルミニウム合金を製造する方法も本明細書で提供される。【選択図】図１Ａ
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年８月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／３７５，９３２号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本出願は、２０１６年８月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／３７５，９３２号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
陽極酸化アルミニウム合金シート、特に濃灰色の陽極酸化アルミニウム合金シートが本明細書に記載される。
濃灰色は、陽極酸化品質（「ＡＱ」）建築用シートなどの特定の陽極酸化アルミニウム製品において望ましい特性である。陽極酸化プロセスは、アルミニウム合金表面を酸化アルミニウムに変換する電気化学的プロセスである。酸化アルミニウムは表面上の適所に形成されるので、それは下にあるアルミニウム基板と完全に一体化される。陽極酸化プロセスによって生成される表面酸化物層は、純粋な場合、陽極酸化シートが光沢のある薄い灰色を有するように、透明で無色であり得る高秩序構造である。表面酸化物層はまた多孔質であり、陽極酸化プロセスの後におよび／またはそれとは別に処理することによって、さらなる着色を受けやすい。従来の着色陽極酸化合金は、追加の吸収着色プロセスまたは電解着色プロセスによって着色され、着色されない合金と比較して着色合金の製造コストが増加する。
本発明の網羅された実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この概要は、本発明の様々な態様の高レベルの概説であり、以下の詳細な説明の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介している。この概要は、特許請求された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、明細書全体、任意のまたは全ての図面、および各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
陽極酸化されたときに濃灰色を有するアルミニウム合金が本明細書で提供される。これらの合金は、陽極酸化プロセスとは別の吸収着色プロセスまたは電解着色プロセスを必要とせずに、濃灰色着色を達成する。合金は、所望の色を達成するために別の着色プロセスを必要とする従来の陽極酸化アルミニウム合金よりも経済的および環境問題における利点を有する。
一例では、陽極酸化したときに自然な濃灰色を有するアルミニウム合金が本明細書に記載されている。いくつかの例では、アルミニウム合金は、最大０．４０重量％のＦｅ、最大０．２５重量％のＳｉ、最大０．２重量％のＣｒ、２．０重量％〜３．２重量％のＭｇ、０．８重量％〜１．５重量％のＭｎ、最大０．１重量％のＣｕ、最大０．０５重量％のＺｎ、最大０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む。本出願を通して、全ての元素は合金の総重量に基づく重量百分率（重量％）で記載されている。場合によっては、アルミニウム合金は、最大０．０５重量％〜０．２重量％のＦｅ、０．０３重量％〜０．１重量％のＳｉ、最大０．０５重量％のＣｒ、２．５重量％〜３．２重量％のＭｇ、０．８重量％〜１．３重量％のＭｎ、最大０．０５重量％のＣｕ、最大０．０５重量％のＺｎ、最大０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む。
別の例では、分散質を含むアルミニウムシートを調製する方法が本明細書に記載されている。いくつかの例では、この方法は、アルミニウム合金を鋳造してインゴットを形成することと、インゴットを均質化して均質化インゴットを形成することと、均質化インゴットを熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成することと、熱間圧延中間生成物を冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することと、冷間圧延中間生成物を中間焼鈍して中間焼鈍生成物を生成することと、中間焼鈍生成物を冷間圧延して冷間圧延シートを生成することと、冷間圧延シートを焼鈍して分散質を含む焼鈍シートを形成することと、を含み、合金は２ｘｘｘ、３ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または７ｘｘｘ系合金である。
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明から明らかになろう。
徹底した微細構造および冶金分析に基づいて設計された着色陽極酸化基材を提供する合金およびプロセスが本明細書に記載されている。一般に、従来のアルミニウム合金基材上の陽極酸化層はほぼ透明であり、陽極酸化層の表面および母材表面の両方からの光反射率のために、陽極酸化基材は濃色の光沢のある薄灰色の金属色を示す。本発明の方法に従って製造された合金製品では、本明細書に記載の陽極酸化合金の通常透明な陽極酸化酸化物層内の微細金属間粒子分散質（あるいは沈殿物と呼ばれる）は、それが母材の表面に達する前に陽極酸化層を通過する際に光を遮断することによって陽極酸化材料の色に影響を及ぼす。合金組成およびプロセスパラメータを制御することによって、陽極酸化層内の特定の分散質の数密度が最大になる。これらの分散質は、追加の着色プロセスなしに、陽極酸化基材に濃灰色を与える。
本明細書に開示されている合金および方法は、既知の濃色陽極酸化シートと比較して著しく少ない加工およびコストで製造することができる濃色陽極酸化シートを提供する。本明細書に記載の方法は、濃色陽極酸化材料の現在の製造において必要とされる従来の吸着または電解着色工程を排除する。本明細書に記載の方法は、同様の着色製品を製造する従来の方法よりも副生物が少ないこととなり、環境に優しい。
いくつかの例において、本明細書に記載の陽極酸化アルミニウムシートは濃灰色を有する。陽極酸化アルミニウムシートの色は、ＣＩＥ ｌａｂ １９３１規格および／またはＡＳＴＭ Ｅ３１３−１５（２０１５）による比色測定によって定量することができる。いくつかの例では、陽極酸化アルミニウムシートは、ＣＩＥ ｌａｂ １９３１規格による測定で、６０未満、５５未満、または５０未満のＬ＊値を有する。いくつかの例では、陽極酸化シートは、ＡＳＴＭ Ｅ３１３−１５（２０１５）による測定で、３５未満、３０未満、または２５未満のホワイトバランスを有する。
定義および説明
本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」および「本発明」という用語は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題の全てを広く参照することが意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。
本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」および「本発明」という用語は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題の全てを広く参照することが意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。
本明細書では、ＡＡ番号によって、および「系」または「５ｘｘｘ」などの他の関連する呼称によって識別される合金に言及する。アルミニウムおよびその合金の命名および識別に最も一般的に使用される番号指定システムの理解に関しては、両方ともＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって出版されている、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。
本明細書で言及されるアルミニウム合金は、合金の総重量に基づいた重量百分率（重量％）でその元素組成について記載される。各合金のある特定の例では、残部はアルミニウムであり、不純物の合計に関する最大重量％は０．１５重量％である。
本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」または「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数および複数の言及を含む。
本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃の温度を含み得る。
本明細書で開示されるすべての範囲は、その中に含まれる任意およびすべての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（およびそれらを含む）任意およびすべての部分範囲、すなわち、１の最小値またはそれ以上、例えば、１〜６．１で始まり、１０の最大値またはそれ以下、例えば、５．５〜１０で終わるすべての部分範囲を含むと考慮されるべきである。
合金
本明細書に記載の濃色陽極酸化アルミニウム合金シートは、任意の適切なアルミニウム合金から調製することができる。最終的な陽極酸化品質と色は合金の組成によって異なる。いくつかの例では、本明細書に記載の方法で使用されるアルミニウム合金は、２ｘｘｘ、３ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または７ｘｘｘ系の合金である。
本明細書に記載の濃色陽極酸化アルミニウム合金シートは、任意の適切なアルミニウム合金から調製することができる。最終的な陽極酸化品質と色は合金の組成によって異なる。いくつかの例では、本明細書に記載の方法で使用されるアルミニウム合金は、２ｘｘｘ、３ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または７ｘｘｘ系の合金である。
非限定的で例示的なＡＡ２ｘｘｘ系合金としては、ＡＡ２００１、Ａ２００２、ＡＡ２００４、ＡＡ２００５、ＡＡ２００６、ＡＡ２００７、ＡＡ２００７Ａ、ＡＡ２００７Ｂ、ＡＡ２００８、ＡＡ２００９、ＡＡ２０１０、ＡＡ２０１１、ＡＡ２０１１Ａ、ＡＡ２１１１、ＡＡ２１１１Ａ、ＡＡ２１１１Ｂ、ＡＡ２０１２、ＡＡ２０１３、ＡＡ２０１４、ＡＡ２０１４Ａ、ＡＡ２２１４、ＡＡ２０１５、ＡＡ２０１６、ＡＡ２０１７、ＡＡ２０１７Ａ、ＡＡ２１１７、ＡＡ２０１８、ＡＡ２２１８、ＡＡ２６１８、ＡＡ２６１８Ａ、ＡＡ２２１９、ＡＡ２３１９、ＡＡ２４１９、ＡＡ２５１９、ＡＡ２０２１、ＡＡ２０２２、ＡＡ２０２３、ＡＡ２０２４、ＡＡ２０２４Ａ、ＡＡ２１２４、ＡＡ２２２４、ＡＡ２２２４Ａ、ＡＡ２３２４、ＡＡ２４２４、ＡＡ２５２４、ＡＡ２６２４、ＡＡ２７２４、ＡＡ２８２４、ＡＡ２０２５、ＡＡ２０２６、ＡＡ２０２７、ＡＡ２０２８、ＡＡ２０２８Ａ、ＡＡ２０２８Ｂ、ＡＡ２０２８Ｃ、ＡＡ２０２９、ＡＡ２０３０、ＡＡ２０３１、ＡＡ２０３２、ＡＡ２０３４、ＡＡ２０３６、ＡＡ２０３７、ＡＡ２０３８、ＡＡ２０３９、ＡＡ２１３９、ＡＡ２０４０、ＡＡ２０４１、ＡＡ２０４４、ＡＡ２０４５、ＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０５６、ＡＡ２０６０、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７０、ＡＡ２０７６、ＡＡ２０９０、ＡＡ２０９１、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２１９６、ＡＡ２２９６、ＡＡ２０９７、ＡＡ２１９７、ＡＡ２２９７、ＡＡ２３９７、ＡＡ２０９８、ＡＡ２１９８、ＡＡ２０９９、およびＡＡ２１９９が挙げられる。
アルミニウム合金製品として使用するための非限定的で例示的なＡＡ３ｘｘｘ系合金としては、ＡＡ３００２、ＡＡ３１０２、ＡＡ３００３、ＡＡ３１０３、ＡＡ３１０３Ａ、ＡＡ３１０３Ｂ、ＡＡ３２０３、ＡＡ３４０３、ＡＡ３００４、ＡＡ３００４Ａ、ＡＡ３１０４、ＡＡ３２０４、ＡＡ３３０４、ＡＡ３００５、ＡＡ３００５Ａ、ＡＡ３１０５、ＡＡ３１０５Ａ、ＡＡ３１０５Ｂ、ＡＡ３００７、ＡＡ３１０７、ＡＡ３２０７、ＡＡ３２０７Ａ、ＡＡ３３０７、ＡＡ３００９、ＡＡ３０１０、ＡＡ３１１０、ＡＡ３０１１、ＡＡ３０１２、ＡＡ３０１２Ａ、ＡＡ３０１３、ＡＡ３０１４、ＡＡ３０１５、ＡＡ３０１６、ＡＡ３０１７、ＡＡ３０１９、ＡＡ３０２０、ＡＡ３０２１、ＡＡ３０２５、ＡＡ３０２６、ＡＡ３０３０、ＡＡ３１３０、およびＡＡ３０６５が挙げられる。
非限定的で例示的なＡＡ５ｘｘｘ系合金としては、ＡＡ５１８２、ＡＡ５１８３、ＡＡ５００５、ＡＡ５００５Ａ、ＡＡ５２０５、ＡＡ５３０５、ＡＡ５５０５、ＡＡ５６０５、ＡＡ５００６、ＡＡ５１０６、ＡＡ５０１０、ＡＡ５１１０、ＡＡ５１１０Ａ、ＡＡ５２１０、ＡＡ５３１０、ＡＡ５０１６、ＡＡ５０１７、ＡＡ５０１８、ＡＡ５０１８Ａ、ＡＡ５０１９、ＡＡ５０１９Ａ、ＡＡ５１１９、ＡＡ５１１９Ａ、ＡＡ５０２１、ＡＡ５０２２、ＡＡ５０２３、ＡＡ５０２４、ＡＡ５０２６、ＡＡ５０２７、ＡＡ５０２８、ＡＡ５０４０、ＡＡ５１４０、ＡＡ５０４１、ＡＡ５０４２、ＡＡ５０４３、ＡＡ５０４９、ＡＡ５１４９、ＡＡ５２４９、ＡＡ５３４９、ＡＡ５４４９、ＡＡ５４４９Ａ、ＡＡ５０５０、ＡＡ５０５０Ａ、ＡＡ５０５０Ｃ、ＡＡ５１５０、ＡＡ５０５１、ＡＡ５０５１Ａ、ＡＡ５１５１、ＡＡ５２５１、ＡＡ５２５１Ａ、ＡＡ５３５１、ＡＡ５４５１、ＡＡ５０５２、ＡＡ５２５２、ＡＡ５３５２、ＡＡ５１５４、ＡＡ５１５４Ａ、ＡＡ５１５４Ｂ、ＡＡ５１５４Ｃ、ＡＡ５２５４、ＡＡ５３５４、ＡＡ５４５４、ＡＡ５５５４、ＡＡ５６５４、ＡＡ５６５４Ａ、ＡＡ５７５４、ＡＡ５８５４、ＡＡ５９５４、ＡＡ５０５６、ＡＡ５３５６、ＡＡ５３５６Ａ、ＡＡ５４５６、ＡＡ５４５６Ａ、ＡＡ５４５６Ｂ、ＡＡ５５５６、ＡＡ５５５６Ａ、ＡＡ５５５６Ｂ、ＡＡ５５５６Ｃ、ＡＡ５２５７、ＡＡ５４５７、ＡＡ５５５７、ＡＡ５６５７、ＡＡ５０５８、ＡＡ５０５９、ＡＡ５０７０、ＡＡ５１８０、ＡＡ５１８０Ａ、ＡＡ５０８２、ＡＡ５１８２、ＡＡ５０８３、ＡＡ５１８３、ＡＡ５１８３Ａ、ＡＡ５２８３、ＡＡ５２８３Ａ、ＡＡ５２８３Ｂ、ＡＡ５３８３、ＡＡ５４８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８６、ＡＡ５０８７、ＡＡ５１８７、およびＡＡ５０８８が挙げられる。
非限定的で例示的なＡＡ７ｘｘｘ系合金としては、ＡＡ７０１１、ＡＡ７０１９、ＡＡ７０２０、ＡＡ７０２１、ＡＡ７０３９、ＡＡ７０７２、ＡＡ７０７５、ＡＡ７０８５、ＡＡ７１０８、ＡＡ７１０８Ａ、ＡＡ７０１５、ＡＡ７０１７、ＡＡ７０１８、ＡＡ７０１９Ａ、ＡＡ７０２４、ＡＡ７０２５、ＡＡ７０２８、ＡＡ７０３０、ＡＡ７０３１、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３５、ＡＡ７０３５Ａ、ＡＡ７０４６、ＡＡ７０４６Ａ、ＡＡ７００３、ＡＡ７００４、ＡＡ７００５、ＡＡ７００９、ＡＡ７０１０、ＡＡ７０１１、ＡＡ７０１２、ＡＡ７０１４、ＡＡ７０１６、ＡＡ７１１６、ＡＡ７１２２、ＡＡ７０２３、ＡＡ７０２６、ＡＡ７０２９、ＡＡ７１２９、ＡＡ７２２９、ＡＡ７０３２、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３４、ＡＡ７０３６、ＡＡ７１３６、ＡＡ７０３７、ＡＡ７０４０、ＡＡ７１４０、ＡＡ７０４１、ＡＡ７０４９、ＡＡ７０４９Ａ、ＡＡ７１４９、ＡＡ７２４９、ＡＡ７３４９、ＡＡ７４４９、ＡＡ７０５０、ＡＡ７０５０Ａ、ＡＡ７１５０、ＡＡ７２５０、ＡＡ７０５５、ＡＡ７１５５、ＡＡ７２５５、ＡＡ７０５６、ＡＡ７０６０、ＡＡ７０６４、ＡＡ７０６５、ＡＡ７０６８、ＡＡ７１６８、ＡＡ７１７５、ＡＡ７４７５、ＡＡ７０７６、ＡＡ７１７８、ＡＡ７２７８、ＡＡ７２７８Ａ、ＡＡ７０８１、ＡＡ７１８１、ＡＡ７１８５、ＡＡ７０９０、ＡＡ７０９３、ＡＡ７０９５、およびＡＡ７０９９が挙げられる。
いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の濃色陽極酸化アルミニウム合金シートを提供するのに有用なアルミニウム合金は、最大約０．４０重量％のＦｅ、最大約０．２５重量％のＳｉ、最大約０．２重量％のＣｒ、約２．０重量％〜約３．２重量％のＭｇ、約０．８重量％〜約１．５重量％のＭｎ、最大約０．１重量％のＣｕ、最大約０．０５重量％のＺｎ、最大約０．０５重量％のＴｉ、および最大約０．１５重量％の総不純物、ならびにＡｌとしての残部の組成を有するものを含む。例えば、濃灰色を有する陽極酸化アルミニウムとして使用するためのアルミニウム合金は、最大約０．０５重量％〜約０．２０重量％のＦｅ、約０．０３重量％〜約０．１重量％のＳｉ、最大約０．０５重量％のＣｒ、約２．５重量％〜約３．２重量％のＭｇ、約０．８重量％〜約１．３重量％のＭｎ、最大約０．０５重量％のＣｕ、最大約０．０５重量％のＺｎ、最大約０．０５重量％のＴｉ、および最大約０．１５重量％の総不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む。いくつかの例では、アルミニウム合金は、最大約０．３０重量％のＦｅ、最大約０．１３重量％のＳｉ、最大約０．０７重量％のＣｒ、約２．０重量％〜約２．７５重量％のＭｇ、約０．８０重量％〜約１．５重量％のＭｎ、最大約０．０５重量％のＣｕ、最大約０．０５重量％のＺｎ、最大約０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む。いくつかの例では、アルミニウム合金は、約０．１重量％のＦｅ、約０．０６重量％のＳｉ、約０．００５重量％のＣｒ、約２．７４重量％のＭｇ、約１．１３重量％のＭｎ、約０．０２４重量％のＣｕ、約０．００５重量％のＺｎ、約０．００５重量％のＴｉ、および０．１５重量％以下の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む。いくつかの例では、アルミニウムシートは、本明細書に記載のアルミニウム合金のうちのいずれか１つを含む。
いくつかの非限定的な例において、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜０．４％（例えば、約０．０５重量％〜約０．２０重量％）の量の鉄（Ｆｅ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、または約０．４％の、Ｆｅを含み得る。場合によっては、Ｆｅは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例において、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜約０．２５％（例えば、約０．０３％〜約０．１％）の量のケイ素（Ｓｉ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、または約０．２５％のＳｉを含み得る。場合によっては、Ｓｉは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜約０．２％（例えば、約０．００１％〜約０．１５％）の量のクロム（Ｃｒ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、または約０．２％のＣｒを含み得る。いくつかの場合において、Ｃｒは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて約２．０％〜約３．２％（例えば、約２．５％〜約３．２％）の量のマグネシウム（Ｍｇ）を含む。いくつかの例では、合金は、約２．０％、約２．１％、約２．２％、約２．３％、約２．４％、約２．５％、約２．６％、約２．７％、約２．７５％、約２．８％、約２．９％、約３．０％、約３．１％、または約３．２％のＭｇを含み得る。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて約０．８％〜約１．５％（例えば、約０．８％〜約１．３％）の量のマンガン（Ｍｎ）を含む。いくつかの例において、合金は、約０．１％、約０．２％、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、または約１．３％のＭｎを含み得る。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜約０．１％（例えば、０％〜約０．０５％）の量の銅（Ｃｕ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、または約０．１％のＣｕを含み得る。場合によっては、Ｃｕは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜約０．０５％の量の亜鉛（Ｚｎ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、または約０．０５％のＺｎを含み得る。場合によっては、Ｚｎは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金は、合金の総重量に基づいて０％〜約０．０５％の量のチタン（Ｔｉ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、または約０．０５％のＴｉを含み得る。場合によっては、Ｔｉは合金中に存在しない（すなわち、０％）。全て重量％で表した。
任意選択で、本明細書に記載の合金組成物は、不純物と呼ばれることもある他の微量元素を、それぞれ０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量でさらに含み得る。これらの不純物としては、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。したがって、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｇａ、またはＣａは、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量で合金中に存在してもよい。いくつかの場合において、全ての不純物の合計は０．１５％を超えない（例えば、０．１０％）。全て重量％で表した。合金の残りの割合はアルミニウムである。
以下にさらに記載されるように、本明細書に記載される合金は、シートとして調製され得、そして陽極酸化され得る。従来の合金の陽極酸化プロセスによって生成された表面酸化物層は、純粋であるときには透明で無色であり得る高秩序構造である。これとは対照的に、本明細書に記載の合金は、陽極酸化プロセス中に形成される酸化物層の内側に維持される微細金属間粒子（例えば分散質または沈殿物）を基材中に形成するように設計されている。
金属間粒子は、２種以上の元素、例えば２種以上のＡｌ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、および／またはＭｇを含む。金属間粒子としては、Ａｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ３Ｔｉ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌｘ（Ｍｎ、Ｆｅ）、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ａｌ３、Ｎｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、ＭｇＺｎ３、Ｍｇ２Ａｌ３、Ａｌ３２Ｚｎ４９、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎが挙げられるが、これらに限定されない。多くの金属間粒子はアルミニウムを含有するが、アルミニウムを含有しない金属間粒子、例えばＭｇ２Ｓｉも存在する。金属間粒子の組成および特性は、さらに以下に記載される。
いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、様々な重量パーセントの相Ａｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、およびＡｌ６Ｍｎ、Ｍｇ２Ｓｉを含む。金属間化合物粒子表示中の元素がイタリック体で示されている場合、その元素は粒子中に主として存在する元素である。表記（Ｆｅ、Ｍｎ）は、元素がＦｅもしくはＭｎ、またはその２つの混合物であり得ることを示す。表記（Ｆｅ、Ｍｎ）は、粒子が元素Ｍｎよりも元素Ｆｅを多く含むことを示し、表記（Ｆｅ、Ｍｎ）は、粒子は元素Ｆｅよりも元素Ｍｎを多く含むことを示す。
各相の重量パーセントは、以下に詳述するように、アルミニウム合金シートを調製するための方法において使用されるさまざまな焼鈍温度で異なる。より高い重量パーセントのＡｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）および／またはＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ粒子を有する合金は、より濃色の自然な陽極酸化色を有する。いくつかの例では、アルミニウム合金は、４００℃で少なくとも１．５重量％のＡｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）および／またはＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉを含む（例えば、少なくとも１．０％の、少なくとも１．２５％の、少なくとも１．５％の、または少なくとも１．７５％の、全て重量％）。いくつかの例では、アルミニウム合金は、５００℃で少なくとも２．０重量％のＡｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）および／またはＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉを含む（例えば、少なくとも２．０％の、少なくとも２．２％の、または少なくとも２．４％の、全て重量％）。
いくつかの例では、濃灰色を有するアルミニウムシートは、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも１個の分散質（例えば、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも１個の分散質、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも２個の分散質、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも４個の分散質、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも１０個の分散質、または２５平方マイクロメートル当たり少なくとも２０個の分散質）の密度で分散質を含む。
いくつかの例では、分散質は、任意の方向に５０ナノメートルを超える平均寸法を有する。本明細書の目的のために、「任意の方向」は、高さ、幅、または深さを意味する。例えば、分散質は、５０ナノメートル超、１００ナノメートル超、２００ナノメートル超、または３００ナノメートル超の平均粒径を有することができる。いくつかの例では、分散質は、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、および／またはＭｇのうちの１つ以上を含む。いくつかの例では、分散質は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ分散質を含む。いくつかの例では、分散質は、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎの１つ以上を含む。いくつかの例では、分散質は、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ３Ｔｉ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌｘ（Ｍｎ、Ｆｅ）、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ａｌ３、Ｎｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、ＭｇＺｎ３、Ｍｇ２Ａｌ３、Ａｌ３２Ｚｎ４９、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎの１つ以上を含む。
いくつかの例では、アルミニウムシートは１０ミクロン〜５０ミクロンの粒度を有する。例えば、アルミニウムシートは、１５ミクロン〜４５ミクロン、１５ミクロン〜４０ミクロン、または２０ミクロン〜４０ミクロンの粒度を有することができる。
調製方法
アルミニウムシートを製造する方法もまた本明細書に記載されている。いくつかの例では、方法はアルミニウムを鋳造することと、アルミニウムを均質化することと、均質化アルミニウムを熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成することと、熱間圧延中間生成物を冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することと、冷間圧延中間生成物を中間焼鈍して中間焼鈍生成物を生成することと、中間焼鈍生成物を冷間圧延して冷間圧延シートを生成することと、冷間圧延シートを焼鈍して焼鈍シートを形成することと、を含む。いくつかの例では、方法は、焼鈍アルミニウムシートを（例えば、酸浴または塩基浴中で）エッチングすることと、焼鈍アルミニウムシートを陽極酸化することとをさらに含む。
アルミニウムシートを製造する方法もまた本明細書に記載されている。いくつかの例では、方法はアルミニウムを鋳造することと、アルミニウムを均質化することと、均質化アルミニウムを熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成することと、熱間圧延中間生成物を冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することと、冷間圧延中間生成物を中間焼鈍して中間焼鈍生成物を生成することと、中間焼鈍生成物を冷間圧延して冷間圧延シートを生成することと、冷間圧延シートを焼鈍して焼鈍シートを形成することと、を含む。いくつかの例では、方法は、焼鈍アルミニウムシートを（例えば、酸浴または塩基浴中で）エッチングすることと、焼鈍アルミニウムシートを陽極酸化することとをさらに含む。
いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、直接冷却（ＤＣ）プロセスを用いてインゴットに鋳造することができる。得られたインゴットは任意に皮むき（ｓｃａｌｐ）できる。いくつかの例では、本明細書に記載の合金は、連続鋳造（ＣＣ）プロセスで鋳造することができる。鋳造生成品は次にさらなる加工工程にかけることができる。いくつかの例では、加工工程は、均質化工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、任意の中間焼鈍工程、冷間圧延工程、および最終焼鈍工程をさらに含む。以下に記載される加工工程は、ＤＣプロセスから調製されるインゴットに使用される加工工程を例示する。
本明細書に記載の均質化工程は、単一均質化工程または２段階均質化プロセスであり得る。第１の均質化工程は準安定相をマトリックス中に溶解させそしてミクロ構造の不均一性を最小にする。インゴットを加熱して、約２〜２４時間で５００〜５５０℃のピーク金属温度を達成させる。いくつかの例では、インゴットは、約５１０℃〜約５４０℃、約５１５℃〜約５３５℃、または約５２０℃〜約５３０℃の範囲のピーク金属温度に達するように加熱される。ピーク金属温度に達するまでの加熱速度は、１時間当たり約３０℃〜１時間当たり約１００℃までであり得る。次いで、インゴットを、第１段階中の一定時間、均熱にする（ｓｏａｋ）（すなわち、示した温度に保持される）。いくつかの例では、インゴットを最大５時間（例えば、最大１時間、最大２時間、最大３時間、最大４時間）で均熱にする。例えば、インゴットを、約５１５℃、約５２５℃、約５４０℃、または約５５０℃の温度で１時間〜５時間（例えば、１時間、２時間、３時間、４時間、または５時間））均熱にすることができる。
存在する場合には第２の均質化工程において、インゴット温度を、その後の加工の前に約４８０℃〜５５０℃の温度に低下させる。いくつかの例では、インゴット温度をその後の加工の前に約４５０℃〜４８０℃の温度に低下させる。例えば、第２段階では、インゴットを約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、または約４８０℃の温度に冷却し、一定時間均熱にすることができる。いくつかの例では、インゴットを指定された温度で、最大８時間で（例えば、３０分〜８時間）均熱にする。例えば、インゴットは、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、または約４８０℃の温度で３０分〜８時間均熱にすることができる。
第２の均質化工程に続いて、熱間圧延工程を実施することができる。熱間圧延工程は、熱間逆転ミル操作および／または熱間タンデムミル操作を含むことができる。熱間圧延工程は、約２５０℃〜約４５０℃（例えば、約３００℃〜約４００℃または約３５０℃〜約４００℃）の範囲の温度で実施することができる。熱間圧延工程では、インゴットを１０ｍｍゲージ以下（例えば、３ｍｍ〜８ｍｍゲージ）の厚さに熱間圧延することができる。例えば、インゴットは、８ｍｍ以下のゲージ、７ｍｍ以下のゲージ、６ｍｍ以下のゲージ、５ｍｍ以下のゲージ、４ｍｍ以下のゲージ、または３ｍｍ以下のゲージに熱間圧延することができる。任意には、熱間圧延工程は最大１時間の期間実施することができる。任意には、熱間圧延工程の終わりに（例えば、タンデムミルから出ると）、アルミニウムシートをコイル状にして熱間圧延コイルを生成する。
熱間圧延コイルは、次に冷間圧延工程を受けることができる熱間圧延シートに伸ばすことができる。熱間圧延シート温度は、約２０℃〜約２００℃（例えば、約１２０℃〜約２００℃）の範囲の温度に下げることができる。冷間圧延工程は、最終ゲージ厚さが約１．０ｍｍ〜約３ｍｍ、または約２．３ｍｍとなるように一定期間実施することができる。任意には、冷間圧延工程を最大約１時間（例えば、約１０分〜約３０分）の期間にわたって実施することができ、シートをコイル巻きして冷間圧延コイルを生成することができる。
任意選択で、冷間圧延コイルは次に中間焼鈍工程を受けることができる。中間焼鈍工程は、約３００℃〜約４００℃（例えば、約３００℃、３０５℃、３１０℃、３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃、３４５℃、３５０℃、３５５℃、３６０℃、３６５℃、３７０℃、３７５℃、３８０℃、３８５℃、３９０℃、３９５℃、または４００℃）のピーク金属温度までコイルを加熱することを含み得る。中間焼鈍工程の加熱速度は、毎分約２０℃から毎分約１００℃（例えば、毎分約４０℃、毎分約５０℃、毎分約６０℃、または毎分約８０℃）であり得る。中間焼鈍工程は、約２時間以下（例えば、約１時間以下）の期間にわたって実施することができる。例えば、アニール処理工程は、約３０分〜約５０分の期間にわたって実施することができる。
中間焼鈍工程の後に、任意に別の冷間圧延工程を続けることができる。この冷間圧延工程は、最終ゲージ厚さが約０．５ｍｍ〜約２ｍｍ、約０．７５〜約１．７５ｍｍ、約１〜約１．５ｍｍ、または約１．２７ｍｍとなるような時間にわたって実施することができる。任意には、冷間圧延工程は、最大約１時間（例えば、約１０分〜約３０分）の期間にわたって実施することができる。
次いで、冷間圧延コイルは焼鈍工程を受けることができる。焼鈍工程は、冷間圧延コイルを約１８０℃〜約３５０℃のピーク金属温度に加熱することを含むことができる。アニーリング工程のための加熱速度は、毎時約１０℃〜毎時約１００℃であり得る。アニーリング工程は、最大４８時間以下（例えば、１時間以下）の期間にわたって実施することができる。例えば、アニーリング工程は、３０分〜５０分の期間にわたって実施することができる。
アニーリング工程に続いて陽極酸化工程の前に、アルミニウムシートをエッチングすることができる。アルカリエッチングまたは酸性エッチングを含む任意の既知のエッチングプロセスを使用することができる。一例として、アルカリエッチングプロセスは、水酸化ナトリウム（例えば、１０％水酸化ナトリウム水溶液）を用いて行われ、続いてスマット除去プロセスが行われる。別の例として、酸性エッチングプロセスは、リン酸、硫酸、またはこれらの組み合わせを用いて行われ得る。例えば、酸性エッチングプロセスは、７５％のリン酸および２５％の硫酸を用いて高温で実施することができる。本明細書中で使用される場合、高温とは、室温より高い温度（例えば、４０℃超、５０℃超、６０℃超、７０℃超、８０℃超、９０℃超、例えば９９℃）を指す。エッチング工程中、バルクアルミニウムマトリックスおよび金属間粒子／分散質は溶解する。エッチングプロセスに応じて、エッチング面の程度および均一性を変えることができる。
エッチング工程の後、本明細書に記載のアルミニウムシートは陽極酸化される。いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウムシートは、アルミニウムを電解質溶液中に置き、その溶液に直流電流を通すことによって陽極酸化される。いくつかの例では、電解質溶液は、塩酸、硫酸、クロム酸、リン酸、および／または有機酸を含むがこれらに限定されない酸性溶液である。陽極酸化はアルミニウム合金上に酸化物表面層を形成する。いくつかの例では、アルミニウムシートは酸化物表面層を含む。
使用法
本明細書に記載の材料は、陽極酸化シート中の高品質濃灰色が顧客によって要求される、建築品質用途ならびに他の装飾用途、例えば、装飾パネル、道路標識、電化製品、家具、宝飾品、アートワーク、ボートおよび自動車部品、さらには家電製品において特に有用である。
本明細書に記載の材料は、陽極酸化シート中の高品質濃灰色が顧客によって要求される、建築品質用途ならびに他の装飾用途、例えば、装飾パネル、道路標識、電化製品、家具、宝飾品、アートワーク、ボートおよび自動車部品、さらには家電製品において特に有用である。
以下の実施例は、本発明をさらに説明するのに役立つが、同時にそのいかなる限定も構成しない。それどころか、本明細書の説明を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱することなくそれら自体を当業者に示唆し得る様々な実施形態、変更および均等物に頼ることができることを明確に理解されたい。以下の実施例に記載されている研究の間、特記しない限り、従来の手順に従った。説明のために、手順のいくつかを以下に説明する。
実施例１
表１に詳述された組成を有する本発明の合金シートおよび３つの比較合金シートを調製した。インゴットを約６５０℃で鋳造し、このインゴットを５２５℃で１時間未満の均熱時間で均質化し、均質化インゴットを２５０〜４５０℃で１０分間熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成し、そして熱間圧延中間生成物を１５０〜１８０℃で１０分間冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することによってシートを生成した。
表１に詳述された組成を有する本発明の合金シートおよび３つの比較合金シートを調製した。インゴットを約６５０℃で鋳造し、このインゴットを５２５℃で１時間未満の均熱時間で均質化し、均質化インゴットを２５０〜４５０℃で１０分間熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成し、そして熱間圧延中間生成物を１５０〜１８０℃で１０分間冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することによってシートを生成した。
実施例２
実施例１に記載した合金４ならびに比較合金１および２のアルミニウムシートを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）で撮像した。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ比較合金１および比較合金２のＳＴＥＭ像である。図１Ｃは、合金４のＳＴＥＭ像である。合金４は、比較合金よりもはるかに高い密度の分散質を示した。合金３は、合金１および２よりも低い密度の分散質を有していたので、図にしなかった。
実施例１に記載した合金４ならびに比較合金１および２のアルミニウムシートを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）で撮像した。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ比較合金１および比較合金２のＳＴＥＭ像である。図１Ｃは、合金４のＳＴＥＭ像である。合金４は、比較合金よりもはるかに高い密度の分散質を示した。合金３は、合金１および２よりも低い密度の分散質を有していたので、図にしなかった。
実施例３
実施例１に記載したように調製した比較合金１および２ならびに合金４のシートを１０％水酸化ナトリウム溶液でアルカリエッチングし、１０マイクロメートル（μｍ）の陽極酸化層厚さに陽極酸化した。得られた陽極酸化層の断面を高分解能走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮像した。比較合金１および２ならびに合金４のＳＥＭ画像をそれぞれ図２Ａ〜２Ｃに示す。図２Ａに示されるように、これらの実施例の合金中の微粒子は、Ａｌ６ＦｅおよびＭｇ２Ｓｉであった。合金４からの陽極酸化アルミニウムシートは、かなり濃色の灰色を有し、多くの分散質が目に見える（図２Ｃ参照）のに対し、２つの比較陽極酸化アルミニウム合金シートは、薄灰色およびより少ない分散質を有する（図２Ａ〜２Ｂ参照）。
実施例１に記載したように調製した比較合金１および２ならびに合金４のシートを１０％水酸化ナトリウム溶液でアルカリエッチングし、１０マイクロメートル（μｍ）の陽極酸化層厚さに陽極酸化した。得られた陽極酸化層の断面を高分解能走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮像した。比較合金１および２ならびに合金４のＳＥＭ画像をそれぞれ図２Ａ〜２Ｃに示す。図２Ａに示されるように、これらの実施例の合金中の微粒子は、Ａｌ６ＦｅおよびＭｇ２Ｓｉであった。合金４からの陽極酸化アルミニウムシートは、かなり濃色の灰色を有し、多くの分散質が目に見える（図２Ｃ参照）のに対し、２つの比較陽極酸化アルミニウム合金シートは、薄灰色およびより少ない分散質を有する（図２Ａ〜２Ｂ参照）。
実施例４
Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃソフトウェア（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ Ｓｏｆｔｗａｒｅ、Ｉｎｃ．、ＭｃＭｕｒｒａｙ、ＰＡ）による熱力学的モデリングを用いて、比較合金１〜２（それぞれ図３Ａおよび３Ｂ参照）および合金４（図３Ｃ参照）の平衡相変態挙動を計算した。）。所定の合金組成の各温度での平衡相をＣＡＬＰＨＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）技術によって計算した。各線は特定の相を表す。線１：液体、線２：Ａｌマトリックス、線３：Ａｌ６Ｍｎ、線４：Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、線５：Ｍｇ２Ｓｉ、線６：ＡｌＣｕＭｎ、線７：ＡｌＣｕＭｇ、線８：Ａｌ８Ｍｇ５、線９：Ａｌ１２Ｍｎ。モデリングの結果は、Ａｌ６Ｍｎ分散質の量（線３）が合金４の中で最も多いことを示す（図３Ｃ）。理論に拘束されることを意図しないが、比較合金に比べ本発明の合金のより高いＭｎ含有量は、本発明の合金酸化物層中により高い濃度のＡｌ６Ｍｎ分散質をもたらし、それが入射光の散乱をもたらす。
Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃソフトウェア（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ Ｓｏｆｔｗａｒｅ、Ｉｎｃ．、ＭｃＭｕｒｒａｙ、ＰＡ）による熱力学的モデリングを用いて、比較合金１〜２（それぞれ図３Ａおよび３Ｂ参照）および合金４（図３Ｃ参照）の平衡相変態挙動を計算した。）。所定の合金組成の各温度での平衡相をＣＡＬＰＨＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）技術によって計算した。各線は特定の相を表す。線１：液体、線２：Ａｌマトリックス、線３：Ａｌ６Ｍｎ、線４：Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、線５：Ｍｇ２Ｓｉ、線６：ＡｌＣｕＭｎ、線７：ＡｌＣｕＭｇ、線８：Ａｌ８Ｍｇ５、線９：Ａｌ１２Ｍｎ。モデリングの結果は、Ａｌ６Ｍｎ分散質の量（線３）が合金４の中で最も多いことを示す（図３Ｃ）。理論に拘束されることを意図しないが、比較合金に比べ本発明の合金のより高いＭｎ含有量は、本発明の合金酸化物層中により高い濃度のＡｌ６Ｍｎ分散質をもたらし、それが入射光の散乱をもたらす。
上に引用されたすべての特許、刊行物、および要約は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な目的を達成するために記載されている。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることが認識されるべきである。以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することのない、これらの多くの改変およびその適合は、当業者には容易に明らかであろう。
Claims (18)
- 約最大０．４０重量％のＦｅ、最大０．２５重量％のＳｉ、最大０．２重量％のＣｒ、２．０重量％〜３．２重量％のＭｇ、０．８重量％〜１．５重量％のＭｎ、最大０．１重量％のＣｕ、最大０．０５重量％のＺｎ、最大０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む、アルミニウム合金。
- 前記アルミニウム合金が、０．０５重量％〜０．２重量％のＦｅ、０．０３重量％〜０．１重量％のＳｉ、最大０．０５重量％のＣｒ、２．５重量％〜３．２重量％のＭｇ、０．８重量％〜１．３重量％のＭｎ、最大０．０５重量％のＣｕ、最大０．０５重量％のＺｎ、最大０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
- 少なくとも１．５重量％のＡｌ６Ｍｎおよび／またはＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉを含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
- 請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム合金を含む、アルミニウムシート。
- 前記アルミニウム合金シートが酸化物表面層を含む、請求項４に記載のアルミニウムシート。
- 前記アルミニウム合金シートが、ＡＳＴＭ Ｅ３１３−１５（２０１５）による測定で３５未満のホワイトバランスを有する、請求項４に記載のアルミニウムシート。
- ２５平方マイクロメートル当たり少なくとも２個の分散質の密度で分散質をさらに含む、請求項４に記載のアルミニウムシート。
- 前記分散質が、任意の方向に５０ナノメートルを超える平均寸法を有する、請求項７に記載のアルミニウムシート。
- 前記分散質が、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ３Ｔｉ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌｘ（Ｍｎ、Ｆｅ）、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ａｌ３、Ｎｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、ＭｇＺｎ３、Ｍｇ２Ａｌ３、Ａｌ３２Ｚｎ４９、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎのうちの１つ以上を含む、請求項８に記載のアルミニウムシート。
- 前記分散質が、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉを含む、請求項８に記載のアルミニウムシート。
- 前記分散質が、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、およびＡｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎのうちの１つ以上を含む、請求項８に記載のアルミニウムシート。
- １０ミクロン〜５０ミクロンの粒径を含む、請求項５〜１１のいずれかに記載のアルミニウムシート。
- 分散質を含むアルミニウムシートを調製する方法であって、前記方法は、
アルミニウム合金を鋳造してインゴットを形成することと、
前記インゴットを均質化して均質化インゴットを形成することと、
前記均質化インゴットを熱間圧延して熱間圧延中間生成物を生成することと、
前記熱間圧延中間生成物を冷間圧延して冷間圧延中間生成物を生成することと、
前記冷間圧延中間生成物を中間焼鈍して中間焼鈍生成物を生成することと、
前記中間焼鈍生成物を冷間圧延して冷間圧延シートを生成することと、
前記冷間圧延シートを焼鈍して、分散質を含むアルミニウムシートを形成することと、を含み、
前記アルミニウム合金は、２ｘｘｘ、３ｘｘｘ、５ｘｘｘ、または７ｘｘｘ系の合金を含む、方法。 - 前記アルミニウムシートを陽極酸化することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記アルミニウム合金が、最大０．４０重量％のＦｅ、最大０．２５重量％のＳｉ、最大０．２重量％のＣｒ、２．０重量％〜３．２重量％のＭｇ、０．８重量％〜１．５重量％のＭｎ、最大０．１重量％のＣｕ、最大０．０５重量％のＺｎ、最大０．０５重量％のＴｉ、および最大０．１５重量％の不純物、ならびにＡｌとしての残部を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
- 前記分散質が、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌｘ（Ｆｅ、Ｍｎ）、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３、Ａｌ３Ｔｉ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）２Ｓｉ３、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ７Ｃｒ、Ａｌｘ（Ｍｎ、Ｆｅ）、Ａｌ１２（Ｍｎ、Ｆｅ）３Ｓｉ、Ａｌ３、Ｎｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、ＭｇＺｎ３、Ｍｇ２Ａｌ３、Ａｌ３２Ｚｎ４９、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ６Ｍｎのうちの１つ以上を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
- 前記アルミニウムシートが、ＡＳＴＭ Ｅ３１３−１５（２０１５）による測定で３５未満のホワイトバランスを有する、請求項１３または１４に記載の方法。
- 前記分散質が、２５平方マイクロメートル当たり少なくとも２個の分散質の密度で前記アルミニウムシート中に存在する、請求項１３または１４に記載の方法。
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- 2019-02-10 SA SA519401070A patent/SA519401070B1/ar unknown
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