JP7058751B2 - 表面の特性を改善させた金属製造物及びその製造方法 - Google Patents

表面の特性を改善させた金属製造物及びその製造方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年３月１４日出願の米国仮特許出願第６２／６４２，６３６号の利益を主張するものであり、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して冶金術に関し、より具体的には金属表面科学に関する。
連続鋳造された金属は、鋳造法に起因する表面の欠陥や、成形中の熱処理からも影響を被る。表面の欠陥のない連続鋳造金属製造物を製造することが所望される場合がある。
本発明の対象の実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲によって定められる。この概要は、本発明の様々な態様の高レベルの概要であり、以下の詳細な説明のセクションでさらに説明される概念の一部を紹介している。この概要は、クレームされている主題の主要な特徴または重要な特徴を特定することは意図されておらず、クレームされている主題の範囲を決定する上で隔離するのに用いられることも意図されていない。主題は、明細書全体、任意のまたはすべての図面、及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。
ここでは、アルミニウム合金製造物について説明する。場合によっては、アルミニウム合金製造物は、幅を有する第１の表面を含み、第１の表面は、平均して、第１の表面の幅全体にわたって１平方センチメートル（ｃｍ２）当たり５０以下の滲出を含む。滲出は、複数の金属間粒子（例えば、複数の鉄含有金属間粒子）であり得る。任意選択で、平均して、各滲出は、約５０μｍ～約３００μｍの直径を有する。滲出は、第１の表面からアルミニウム合金製造物の内部へと約１０μｍから約１００μｍの深さまで延びることができる（例えば、約１０μｍから約３０μｍ）。アルミニウム合金製造物は、１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、２ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または８ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金であることができる。
本明細書には、金属ストリップを製造する方法も記載されている。この方法は、溶融金属を提供することと、連続的に鋳造して溶融金属から鋳造金属品を形成することと、金属ストリップを製造するために鋳造後に鋳造金属品を少なくとも約３５０℃の熱間圧延温度で約１０ｍｍ以下のゲージまで熱間圧延することと、を含み、熱間圧延ステップは、鋳造金属品の少なくとも約５０％の厚さの減少を生じさせる。任意選択に、熱間圧延温度は、約４５０℃～約６００℃である。鋳造金属品は鋳造金属シートであり得る。場合によっては、鋳造金属シートは、アルミニウム合金シート（例えば、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート）を含む。上述のように、アルミニウム合金シートの第１の表面は、幅を有し、第１の表面は、平均して、第１の表面の幅にわたって１ｃｍ２当たり５０以下の滲出を含むことができる。任意選択で、平均して、各滲出は約５０μｍ～約３００μｍの直径を有し、場合によっては、滲出は鉄含有金属間粒子を含む。
本明細書にさらに記載されているのは、本明細書に記載されている金属ストリップを製造する方法に従って作られた金属製造物である。金属製造物は、幅を有する第１の表面を有するアルミニウム合金基板を含むことができ、第１の表面は、平均して、第１の表面の幅にわたって１ｃｍ２当たり５０以下の滲出を有する。任意選択で、平均して、各滲出は約５０μｍ～約３００μｍの直径を有し、場合によっては、滲出は鉄含有金属間粒子を含む。
また、一対の可動対向鋳造面、一対の可動対向鋳造面間の鋳造キャビティ、及び溶融金属インジェクタノズルを有する溶融金属インジェクタを有する連続鋳造システムも本明細書に記載されている。場合によっては、溶融金属インジェクタノズルの上面または底面の最遠位端は、一対の可動対向鋳造面の少なくとも１つの可動鋳造面から約１．４ｍｍ以下の垂直方向の距離で配置されている。例えば、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端と、一対の可動対向鋳造面における少なくとも１つの可動鋳造面との間の垂直方向の距離は、約１．０ｍｍ以下である。一対の可動対向鋳造面は、一対の可動対向ベルト、対向ブロック、または対向ロールであり得る。溶融金属インジェクタノズルを、一対の可動対向鋳造面から１．４ｍｍ以下の距離に配置すると、鋳造溶融金属シートの表面に存在する滲出の数を減らすのに役立ち得る。
本明細書では、金属物品を連続的に鋳造する方法も説明する。この方法は、溶融金属を提供することと、溶融金属インジェクタノズルから一対の可動対向鋳造面の間に画定される鋳造キャビティに溶融金属を連続的に注入して連続鋳造金属品を形成することと、を含む。溶融金属インジェクタノズルの上面または底面の最遠位端は、連続鋳造金属品の表面に存在する滲出の数を最小限に抑えるために、一対の可動対向鋳造面の少なくとも１つの可動鋳造面から約１．４ｍｍ以下（例えば、約１．０ｍｍ以下）の垂直方向の距離に配置できる。任意選択で、一対の可動対向鋳造面は、一対の可動対向ベルト、対向ロール、または対向ブロックである。この方法は、鋳造キャビティの出口から連続鋳造金属シートを引き出すことをさらに含むことができる。連続鋳造金属シートは、アルミニウム合金シート（例えば、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート）であり得る。本明細書には、金属物品を連続的に鋳造する方法に従って作られた金属製造物も記載されている。
非限定的な例の以下の詳細な説明を考慮すると、他の目的、態様、及び利点が明らかになる。
表面に滲出を含むアルミニウム合金製造物の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真である。 アルミニウム合金製造物の表面での滲出のＳＥＭ顕微鏡写真である。 アルミニウム合金製造物の表面でのメニスカスの振動の跡のデジタル画像である。 アルミニウム合金製造物の表面でのメニスカスの振動の跡に沿った滲出の形成を示す顕微鏡写真である。 比較用の冷間圧延アルミニウム合金製造物の表面の欠陥のデジタル画像である。 例示的な熱間圧延アルミニウム合金製造物の表面を示すデジタル画像を含む。 比較用の冷間圧延法によって作られたアルミニウム合金と、例示的な熱間圧延法によって作られたアルミニウム合金との表面の欠陥を比較するデジタル画像を含む。 （パネルＡ～Ｃ）には、例示的な熱間圧延アルミニウム合金の表面の欠陥を示すデジタル画像が含まれている。図７のパネルＡは低倍率のデジタル画像である。図７のパネルＢ及びＣは、図７のパネルＡに示されている領域の高倍率のデジタル画像である。 （パネルＡ～Ｃ）には、例示的な熱間圧延金属の表面の欠陥を示すデジタル画像が含まれている。図８のパネルＡは低倍率のデジタル画像である。図８のパネルＢ及びＣは、図８のパネルＡに示されている領域の高倍率のデジタル画像である。 可動鋳造面からの溶融金属インジェクタノズルの距離を示す概略図である。
本明細書で提供されるのは、望ましい表面特性を有する連続鋳造アルミニウム合金製造物及び製造物の表面の欠陥を低減及び／または排除するシステム及び方法である。連続鋳造プロセス中に、溶融金属が一対の可動対向鋳造面に接触すると、溶融金属は局所的に冷却及び収縮し、一対の可動対向鋳造面から引き離される。溶融金属が一対の可動対向鋳造面から引き離されると、アルミニウムマトリックスの粒の周りに局所的な再溶融が発生し得る。再溶融により、溶融金属と合金元素が粒の周囲から漏れることがあり、及び／または粒をアルミニウムマトリックス表面から少なくとも部分的に浸出させ、突出した合金元素（つまり、金属間粒子）の領域を作り出し得る。複数のこれらの金属間粒子（例えば、金属間粒子のクラスター）は、本明細書では滲出と呼ばれる。
さらに、金属の連続鋳造により、金属の表面に見えるメニスカスの振動の跡が生じる可能性がある。具体的には、一対の可動対向鋳造面間の空間に溶融金属を注入することにより、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端と一対の可動対向鋳造面との間の空間にメニスカスを生じることができる。場合によっては、メニスカスが振動するときに固化している溶融金属の表面に様々な温度の勾配を惹起できる振動をメニスカスが経て、金属の表面にメニスカスの振動の跡ができることがある。いくつかの例では、滲出が選択的にメニスカスの振動の跡に沿って形成される。滲出は、その後の加工中に鋳造アルミニウム合金または他の金属製造物の表面に残る可能性があり、それにより、アルミニウム合金製造物が最終的なゲージに加工されるときに、表面の欠陥を作成する。場合によっては、大きな滲出（例えば、直径が約１００μｍを超える）は、最終的なゲージに加工した後のアルミニウム合金または他の金属製造物の表面の品質という点で重大な問題になることがある。滲出は、アルミニウムマトリックスとは異なる化学組成を有することが可能であり、異なる電気化学ポテンシャルを有することが可能である。一部の態様では、滲出は、金属（例えば、アルミニウム）マトリックスに対して陽極であり得る。後続の表面処理（例えば、酸エッチング）は、滲出を選択的に溶解し、その結果、金属の表面に欠陥が生じる。他のいくつかの態様では、後続の表面処理は、金属マトリックスを選択的に溶解し、金属の表面に欠陥を残す可能性がある。本明細書に記載されるシステム及び方法は、製造物の表面の欠陥を低減し、従来の連続鋳造方法に従って作られた製造物と比較して、優れた表面特性を有する連続鋳造アルミニウム合金製造物をもたらす。
定義及び説明
本明細書で使用される場合、「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、この特許出願のすべての主題及び以下の特許請求の範囲を広く示すことを意図している。これらの用語を含む言明は、本明細書で説明されている主題を制限するもの、または以下の特許請求の範囲の意味や範囲を制限するものではないと理解されるべきである。
この説明では、「シリーズ」または「６ｘｘｘ」などのアルミニウム業界の名称で識別される合金について言及がなされている。アルミニウム及びその合金の命名と識別で最も一般的に使用される番号指定システムを理解するには、「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。どちらもアルミニウム協会によって発行されたものである。
本明細書で使用する場合、文脈上明らかに別段に示されている場合を除き、「ある１つの（ａ）」、「ある１つの（ａｎ）」及び「この（ｔｈｅ）」の意味には、単数形と複数の言及が含まれる。
本明細書に開示されるすべての範囲は、その中に組み込まれるあらゆる副次的な範囲を包含するものと理解されたい。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（１と１０も含む）のあらゆる副次的範囲、すなわち、１以上の最小値、例えば、１～６．１で始まり、１０以下の最大値、例えば、５．５～１０で終わるすべての副次的範囲を含むと見なされるべきである。
本明細書で使用される場合、「板」は、概して約１５ｍｍを超える厚さを有する。例えば、板は、１５ｍｍ超、２０ｍｍ超、２５ｍｍ超、３０ｍｍ超、３５ｍｍ超、４０ｍｍ超、４５ｍｍ超、５０ｍｍ超、または１００ｍｍ超という厚さを有するアルミニウム製造物を言及し得る。
本明細書で使用される場合、「シェート」（シート板とも称する）は、概して、約４ｍｍ～約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェートは、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、または１５ｍｍの厚さを有することができる。
本明細書で使用される場合、「シート」は、概して、約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム製造物を指す。例えば、シートは、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
本明細書で使用される場合、「鋳造金属品」、「鋳造物品」などの用語は交換可能であり、直接冷却鋳造（直接冷却同時鋳造を含む）または半連続鋳造、連続鋳造（例えば、ツインベルトキャスター、ツインロールキャスター、ブロックキャスター、またはその他任意の連続キャスターの利用を含む）、電磁鋳造、ホットトップキャスティング、またはその他の鋳造方法により製造される製造物を言及する。
アルミニウム合金製造物
ここでは、アルミニウム合金製造物を含む、所望の表面特性を有する金属製造物について説明する。他の特性の中でも、本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物は、金属間粒子の分散により均一な表面を示す。本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物の金属間粒子は、拡散性が高く、クラスター化が少ないため、表面の縞が最小限の優れた最終的なアルミニウム合金製造物が得られる。
アルミニウム合金製造物は、任意の適切な組成を有することができる。非限定的な例において、アルミニウム合金製造物は、１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、２ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または８ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金を含むことができる。
非限定的な例として、アルミニウム合金製造物として使用するための例示的なＡＡ１ｘｘｘシリーズの合金はＡＡ１１００、ＡＡ１１００Ａ、ＡＡ１２００、ＡＡ１２００Ａ、ＡＡ１３００、ＡＡ１１１０、ＡＡ１１２０、ＡＡ１２３０、ＡＡ１２３０Ａ、ＡＡ１２３５、ＡＡ１４３５、ＡＡ１１４５、ＡＡ１３４５、ＡＡ１４４５、ＡＡ１１５０、ＡＡ１３５０、ＡＡ１３５０Ａ、ＡＡ１４５０、ＡＡ１３７０、ＡＡ１２７５、ＡＡ１１８５、ＡＡ１２８５、ＡＡ１３８５、ＡＡ１１８８、ＡＡ１１９０、ＡＡ１２９０、ＡＡ１１９３、ＡＡ１１９８、及びＡＡ１１９９を含み得る。
非限定的な例として、アルミニウム合金製造物として使用するための例示的なＡＡ２ｘｘｘシリーズの合金は、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、及びＡＡ２１９９を含み得る。
非限定的な例として、アルミニウム合金製造物として使用するための例示的なＡＡ３ｘｘｘシリーズの合金は、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、及びＡＡ３０６５を含み得る。
非限定的な例として、アルミニウム合金製造物として使用するための例示的なＡＡ４ｘｘｘシリーズの合金は、ＡＡ４００４、ＡＡ４１０４、ＡＡ４００６、ＡＡ４００７、ＡＡ４００８、ＡＡ４００９、ＡＡ４０１０、ＡＡ４０１３、ＡＡ４０１４、ＡＡ４０１５、ＡＡ４０１５Ａ、ＡＡ４１１５、ＡＡ４０１６、ＡＡ４０１７、ＡＡ４０１８、ＡＡ４０１９、ＡＡ４０２０、ＡＡ４０２１、ＡＡ４０２６、ＡＡ４０３２、ＡＡ４０４３、ＡＡ４０４３Ａ、ＡＡ４１４３、ＡＡ４３４３、ＡＡ４６４３、ＡＡ４９４３、ＡＡ４０４４、ＡＡ４０４５、ＡＡ４１４５、ＡＡ４１４５Ａ、ＡＡ４０４６、ＡＡ４０４７、ＡＡ４０４７Ａ、及びＡＡ４１４７を含み得る。
アルミニウム合金製造物として使用するための非限定的な例示的なＡＡ５ｘｘｘシリーズの合金は、アルミニウム合金製造物が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、及びＡＡ５０８８を含み得るものとして使用するためのＡＡ５ｘｘｘシリーズの合金を含み得る。
アルミニウム合金製造物として使用するための非限定的な例示的なＡＡ６ｘｘｘシリーズの合金は、ＡＡ６１０１、ＡＡ６１０１Ａ、ＡＡ６１０１Ｂ、ＡＡ６２０１、ＡＡ６２０１Ａ、ＡＡ６４０１、ＡＡ６５０１、ＡＡ６００２、ＡＡ６００３、ＡＡ６１０３、ＡＡ６００５、ＡＡ６００５Ａ、ＡＡ６００５Ｂ、ＡＡ６００５Ｃ、ＡＡ６１０５、ＡＡ６２０５、ＡＡ６３０５、ＡＡ６００６、ＡＡ６１０６、ＡＡ６２０６、ＡＡ６３０６、ＡＡ６００８、ＡＡ６００９、ＡＡ６０１０、ＡＡ６１１０、ＡＡ６１１０Ａ、ＡＡ６０１１、ＡＡ６１１１、ＡＡ６０１２、ＡＡ６０１２Ａ、ＡＡ６０１３、ＡＡ６１１３、ＡＡ６０１４、ＡＡ６０１５、ＡＡ６０１６、ＡＡ６０１６Ａ、ＡＡ６１１６、ＡＡ６０１８、ＡＡ６０１９、ＡＡ６０２０、ＡＡ６０２１、ＡＡ６０２２、ＡＡ６０２３、ＡＡ６０２４、ＡＡ６０２５、ＡＡ６０２６、ＡＡ６０２７、ＡＡ６０２８、ＡＡ６０３１、ＡＡ６０３２、ＡＡ６０３３、ＡＡ６０４０、ＡＡ６０４１、ＡＡ６０４２、ＡＡ６０４３、ＡＡ６１５１、ＡＡ６３５１、ＡＡ６３５１Ａ、ＡＡ６４５１、ＡＡ６９５１、ＡＡ６０５３、ＡＡ６０５５、ＡＡ６０５６、ＡＡ６１５６、ＡＡ６０６０、ＡＡ６１６０、ＡＡ６２６０、ＡＡ６３６０、ＡＡ６４６０、ＡＡ６４６０Ｂ、ＡＡ６５６０、ＡＡ６６６０、ＡＡ６０６１、ＡＡ６０６１Ａ、ＡＡ６２６１、ＡＡ６３６１、ＡＡ６１６２、ＡＡ６２６２、ＡＡ６２６２Ａ、ＡＡ６０６３、ＡＡ６０６３Ａ、ＡＡ６４６３、ＡＡ６４６３Ａ、ＡＡ６７６３、Ａ６９６３、ＡＡ６０６４、ＡＡ６０６４Ａ、ＡＡ６０６５、ＡＡ６０６６、ＡＡ６０６８、ＡＡ６０６９、ＡＡ６０７０、ＡＡ６０８１、ＡＡ６１８１、ＡＡ６１８１Ａ、ＡＡ６０８２、ＡＡ６０８２Ａ、ＡＡ６１８２、ＡＡ６０９１、及びＡＡ６０９２を含み得る。
アルミニウム合金製造物として使用するための非限定的な例示的なＡＡ７ｘｘｘシリーズの合金は、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、７２０４、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、及びＡＡ７０９９を含み得る。
非限定的な例として、アルミニウム合金製造物として使用するための例示的なＡＡ８ｘｘｘシリーズの合金は、ＡＡ８００５、ＡＡ８００６、ＡＡ８００７、ＡＡ８００８、ＡＡ８０１０、ＡＡ８０１１、ＡＡ８０１１Ａ、ＡＡ８１１１、ＡＡ８２１１、ＡＡ８１１２、ＡＡ８０１４、ＡＡ８０１５、ＡＡ８０１６、ＡＡ８０１７、ＡＡ８０１８、ＡＡ８０１９、ＡＡ８０２１、ＡＡ８０２１Ａ、ＡＡ８０２１Ｂ、ＡＡ８０２２、ＡＡ８０２３、ＡＡ８０２４、ＡＡ８０２５、ＡＡ８０２６、ＡＡ８０３０、ＡＡ８１３０、ＡＡ８０４０、ＡＡ８０５０、ＡＡ８１５０、ＡＡ８０７６、ＡＡ８０７６Ａ、ＡＡ８１７６、ＡＡ８０７７、ＡＡ８１７７、ＡＡ８０７９、ＡＡ８０９０、ＡＡ８０９１、及びＡＡ８０９３を含み得る。
アルミニウム合金製造物は、滲出という形で最小の表面の欠陥を有する幅を有する第１の表面を含む。上述のように、滲出は、アルミニウムマトリックスの粒の周りから漏れる複数の金属間粒子（例えば、金属間粒子のクラスター）である。アルミニウム合金製造物は、第１の表面の幅全体で、１平方センチメートル（ｃｍ２）当たり平均約５０以下の滲出を含む。例えば、開示されたアルミニウム合金製造物の表面は、１ｃｍ２当たり約４５以下の滲出、１ｃｍ２当たり約４０以下の滲出、約１ｃｍ２当たり約３５以下の滲出、１ｃｍ２当たり約３０以下の滲出、１ｃｍ２当たり約２５以下の滲出、１ｃｍ２当たり約２０以下の滲出、１ｃｍ２当たり約１５以下の滲出、１ｃｍ２当たり約１０以下の滲出、または１ｃｍ２当たり約５以下の滲出という平均値を含む。いくつかの例では、滲出は第１の表面に存在しない。
場合によっては、第１の表面の幅に金属間粒子または滲出が均一に配置されている。本明細書で使用する場合、金属間粒子及び／または滲出の分散に関連する「均一に配置された」とは、金属間粒子が表面の幅内に均一に分散していることを意味する。これらの場合、表面の幅の領域当たりの粒子数は、平均して領域全体で比較的一定したものである。本明細書で使用する場合、金属間粒子及び／または滲出の分散に関連する「比較的一定」とは、幅の第１の領域にある粒子数が、幅の第２の領域にある粒子数と最大で約２０％異なり得る（例えば、最大約１５％、最大約１０％、最大約５％、または最大約１％）ことを意味する。
他の場合では、第１の表面の幅は、金属間粒子または滲出で不定に配置されている。本明細書で使用される場合、金属間粒子及び／または滲出の分散に関連して「不定に配置された」とは、金属間粒子または滲出が、表面の幅内に均一には分散していないことを意味する。例えば、表面の第２の領域に存在する金属間粒子の数と比較して、より多くの金属間粒子が表面の第１の領域に存在し得る。均一に配置されているか、不定に配置されているかに関係なく、いくつかの例では、第１の表面の幅全体の平均をとると、第１の表面には１ｃｍ２当たり５０以下の滲出が含まれる。
場合によっては、各滲出のサイズは、第１の表面の幅全体で平均して直径約５０μｍから約３００μｍである。例えば、滲出は、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１１０μｍ、約１２０μｍ、約１３０μｍ、約１４０μｍ、約１５０μｍ、約１６０μｍ、約１７０μｍ、約１８０μｍ、約１９０μｍ、約２００μｍ、約２１０μｍ、約２２０μｍ、約２３０μｍ、約２４０μｍ、約２５０μｍ、約２６０μｍ、約２７０μｍ、約２８０μｍ、約２９０μｍ、約３００μｍ、またはその間の任意の箇所で平均直径を有することができる。
一部の非限定的な例では、滲出は、複数の鉄含有金属間粒子を含むことができる。いくつかのさらなる例では、滲出はケイ素含有金属間粒子であり得る。金属間粒子は、アルミニウムマトリックスとは組成が異なる可能性があり、したがって、アルミニウムマトリックスとは異なる電気化学ポテンシャルを有する可能性がある。アルミニウム合金の組成に基づいて、金属間粒子がアルミニウムマトリックスに対して陽極であることができ、またはアルミニウムマトリックスが金属間粒子に対して陽極であることができる。
滲出は、第１の表面からアルミニウム合金製造物の内部の中へと、特定の深さまで延びることができる。任意選択で、深さは約１０μｍから約１００μｍ（例えば、約１０μｍから約３０μｍ）である。例えば、深さは約１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍ、６５μｍ、７０μｍ、７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、９５μｍ、１００μｍ、またはその間の任意の箇所であり得る。
アルミニウム合金製造物は、任意の適切なゲージを有することができる。例えば、アルミニウム合金製造物は、約０．５ｍｍ～約２００ｍｍ（例えば、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、約２０ｍｍ、約２５ｍｍ、約３０ｍｍ、約３５ｍｍ、約４０ｍｍ、約４５ｍｍ、約５０ｍｍ、約５５ｍｍ、約６０ｍｍ、約６５ｍｍ、約７０ｍｍ、約７５ｍｍ、約８０ｍｍ、約８５ｍｍ、約９０ｍｍ、約９５ｍｍ、約１００ｍｍ、約１１０ｍｍ、約１２０ｍｍ、約１３０ｍｍ、約１４０ｍｍ、約１５０ｍｍ、約１６０ｍｍ、約１７０ｍｍ、約１８０ｍｍ、約１９０ｍｍ、約２００ｍｍ、またはその間の任意の箇所）のゲージを有するアルミニウム合金板、アルミニウム合金シェート、またはアルミニウム合金シートであり得る。
鋳造と加工の方法及びシステム
ここで説明するアルミニウム合金製造物は、連続鋳造（ＣＣ）プロセスを使用して鋳造できる。ＣＣプロセスは、ツインベルトキャスター、ツインロールキャスター、またはブロックキャスターの使用を含み得るが、これらに限定されない。
任意選択で、上記の鋳造は、本明細書に記載されるような連続鋳造システムを使用して行われ得る。連続鋳造システムは、一対の可動対向鋳造面（例えば、可動対向ベルト）、一対の可動対向鋳造面間の鋳造キャビティ、及び溶融金属インジェクタを含むことができる。溶融金属インジェクタは、溶融金属が溶融金属インジェクタを出て鋳造キャビティに注入されることができる端部開口部を有することができる。端部開口部は、本明細書では、溶融金属インジェクタノズルと呼ばれる。溶融金属インジェクタノズルの最遠位端は、溶融金属が溶融金属インジェクタノズルとの接触を失う箇所である。
場合によっては、以下で説明するように、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端を一対の可動対向鋳造面から離れた距離に配置すると、メニスカスの振動の跡の間隔が狭くなり得る。メニスカスの振動の跡の間にある間隔は、一部には、可動鋳造面の少なくとも１つからのインジェクタの高さ、鋳造速度、及びメニスカスの振動の周波数（場合によっては約１００～約１５０Ｈｚの間）に起因する。溶融金属インジェクタノズルの最遠位端と可動鋳造面の少なくとも１つとの間の距離を本明細書に記載される距離まで減少させると、メニスカスの跡の間にある間隔が減少し、それにより、滲出の形成が低減する。
図９は、溶融金属インジェクタと可動鋳造面の１つとの配置を示す概略図である。図９に示すように、溶融金属がインジェクタとの接触を失う溶融金属インジェクタノズルの最遠位端は、ステップの高さとしてラベル付けされたベルトから垂直方向の距離に配置される。
いくつかの例では、システム内の溶融金属インジェクタノズルは、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端が、一対の可動対向鋳造面の可動鋳造面の少なくとも１つから約１．４ｍｍ以下の垂直方向の距離（時にステップの高さとも呼ばれる）になるように構成及び配置される。図９は、上側可動鋳造面（図９で上部ベルトと呼ばれる）とインジェクタの間の垂直方向の距離ｄ１と、下側可動鋳造面（図９で下部ベルトと呼ばれる）とインジェクタの間の垂直方向の距離ｄ２を示している。場合によっては、垂直方向の距離ｄ２は、一対の可動対向鋳造面の下側可動鋳造面の表面から、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端の下部外面（つまり、溶融金属がインジェクタノズルとの接触を失う所）まで測定される。場合によっては、垂直方向の距離ｄ１は、一対の可動対向鋳造面の上側可動鋳造面の表面から、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端の上部外面（つまり、溶融金属がインジェクタノズルとの接触を失う所）まで測定される。場合によっては、溶融金属がインジェクタノズルとの接触を失う、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端の上部外面は、溶融金属の上部メニスカスが形成し始める箇所である。場合によっては、溶融金属がインジェクタノズルとの接触を失う、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端の下部外面が、溶融金属の下部メニスカスが形成し始める箇所である。
上記のように、垂直方向の距離ｄ１及びｄ２の一方または両方は、約１．４ｍｍ以下であり得る。例えば、距離ｄ１及びｄ２の一方または両方は、約１．０ｍｍ以下であり得る。場合によっては、距離ｄ１及びｄ２の一方または両方は、約０．０１ｍｍから約１．４ｍｍ（例えば、約０．０５ｍｍから約１．０ｍｍまたは約０．１ｍｍから約０．８ｍｍ）であり得る。例えば、距離ｄ１及びｄ２の一方または両方は、約１．４ｍｍ以下、約１．３ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、約１．１ｍｍ以下、約１．０ｍｍ以下、約０．９ｍｍ以下、約０．８ｍｍ以下、約０．７ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２ｍｍ以下、または約０．１ｍｍ以下であり得る。場合によっては、距離ｄ１とｄ２の一方または両方が０ｍｍになることがある。換言すれば、溶融金属インジェクタノズルの最遠位端は、一対の可動対向鋳造面の可動鋳造面の少なくとも１つに接触することができる。垂直方向の距離ｄ１は、必ずしもそうである必要はないが、垂直方向の距離ｄ２と同じであってもよい。
溶融金属インジェクタノズルの最遠位端を可動鋳造面の少なくとも１つから約１．４ｍｍ以下の距離に配置することを含む、本明細書で説明する鋳造システムを使用すると、アルミ合金製造物の表面の中での滲出の形成とメニスカスの振動の跡のレベルが低下する結果になり得る。一部の非限定的な例では、溶融金属インジェクタノズルと鋳造表面の少なくとも１つとの間の垂直方向の距離を短くすることによってメニスカスの振動の跡を排除する（またはメニスカスの振動の跡間の間隔を最小化する）と、鋳造されるアルミニウム合金の表面に生じる滲出の量を低減させることができる。場合によっては、１ｃｍ２当たりの滲出の平均数を約５０以下に減らすことができる。例えば、１ｃｍ２当たりの滲出の平均数は、約５０以下、約４５以下、約４０以下、約３５以下、約３０以下、約２５以下、約２０以下、約１５以下、約１０以下、約５以下、約１以下、またはその間のどこかに減らすことができる。一部の態様では、鋳造アルミニウム合金の表面には滲出がない。
場合によっては、一対の可動対向鋳造面から離れた距離に溶融金属インジェクタのノズルを配置することにより、振動の跡を除去すること、または振動の跡の間の間隔を狭めることが実現できる。それは、ノズルがより遠くの距離に配置される場合には別様に形成されるメニスカスの振動の跡同士の間の距離の要素である。例えば、溶融金属インジェクタのノズルを、一対の可動対向鋳造面の少なくとも一方から約１．４ｍｍの距離に配置することにより、平均で各メニスカスの振動の跡間の間隔が約１．４ｍｍのメニスカスの振動の跡を実現できる。溶融金属インジェクタのノズルを、一対の可動対向鋳造面の少なくとも一方から約１．０ｍｍの距離に配置することにより、平均で各メニスカスの振動の跡間の間隔が約１．０ｍｍのメニスカスの振動の跡を実現できる。溶融金属インジェクタのノズルを、対向する一対の可動鋳造面の少なくとも一方から約０．５ｍｍの距離に配置すると、各メニスカスの振動の跡間の間隔が平均で約０．５ｍｍのメニスカスの振動の跡が実現され、そのためメニスカスの振動の跡の出現を低減または排除する。
いくつかの例では、金属物品を連続的に鋳造する方法は、上記のシステムを使用することを含む。この方法は、本明細書に記載されるように溶融金属を提供すること、及び連続的に鋳造された金属物品を形成するために溶融金属インジェクタから鋳造キャビティに連続的に溶融金属を注入することを含む。この方法はまた、鋳造キャビティの出口から、連続鋳造金属シートなどの連続鋳造金属品を引き出すことを含むことができる。
次に、連続鋳造物品は、当業者に公知の任意の手段によって加工することができる。任意選択で、シートを作るために加工ステップを使用できる。そのような加工ステップは、均質化及び熱間圧延を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの非限定的な例では、以下でより詳細に説明するように、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金などの連続鋳造アルミニウム合金を熱間圧延して最終的なゲージにすることができる。加工は冷間圧延ステップなしで実行できる（つまり、連続鋳造物品は冷間圧延なしで最終的なゲージまで圧延できる）。場合によっては、連続鋳造アルミニウム合金を最終的なゲージまで熱間圧延すると、滲出に関連する金属間粒子が広がることにより、滲出の有害な影響を軽減または排除できる。金属間粒子の拡散により、発生する可能性のあるいずれかの局部的な腐食を低減できる。
この方法は、任意選択で、鋳造後に鋳造金属品を焼き入れするステップを含むことができる。鋳造金属品は、焼き入れステップで約３００℃以下の温度に冷却できる。例えば、鋳造金属品は、約２９０℃以下、約２８０℃以下、約２７０℃以下、約２６０℃以下、約２５０℃以下、約２４０℃以下、約２３０℃以下、約２２０℃以下、約２１０℃以下、約２００℃以下、約１９０℃以下、約１８０℃以下、約１７０℃以下、約１６０℃以下、約１５０℃以下、約１４０℃以下、約１３０℃以下、約１２０℃以下、約１１０℃以下、または約１００℃以下の温度に冷却することができる。鋳造金属品は、鋳造直後またはその後の短時間のうちに（例えば、約１０時間以内、約９時間以内、約８時間以内、約７時間以内、約６時間以内、約５時間以内、約４時間以内、約３時間以内、約２時間以内、約１時間以内、または約３０分以内に）焼き入れすることができる。鋳造金属品は、任意選択で鋳造及び／または焼き入れ後にコイル状にして保管することができる。
次に、コイル状または非コイル状の鋳造金属品を特定の温度に再加熱することができる。場合によっては、鋳造金属品を約４００℃以上の温度に再加熱することができる。例えば、鋳造金属品は、約４１０℃以上、約４２０℃以上、約４３０℃以上、約４４０℃以上、約４５０℃以上、約４６０℃以上、約４７０℃以上、約４８０℃以上、約４９０℃以上、約５００℃以上、約５１０℃以上、約５２０℃以上、約５３０℃以上、または約５４０℃以上の温度に再加熱することができる。
この方法はまた、鋳造金属品を熱間圧延するステップを含む。任意選択で、熱間圧延ステップは、鋳造直後に行うことができる。任意選択で、熱間圧延ステップは、再加熱の直後または焼き入れの直後に行うことができる。熱間圧延温度は、少なくとも約３５０℃にすることができる。例えば、熱間圧延温度は、少なくとも約３６０℃、少なくとも約３７０℃、少なくとも約３８０℃、少なくとも約３９０℃、少なくとも約４００℃、少なくとも約４１０℃、少なくとも約４２０℃、少なくとも約４３０℃、少なくとも約４４０℃、少なくとも約４５０℃、少なくとも約４６０℃、少なくとも約４７０℃、少なくとも約４８０℃、少なくとも約４９０℃、または少なくとも約５００℃であり得る。場合によっては、熱間圧延温度は、約４００℃～約６００℃（例えば、約４２５℃～約５７５℃、約４５０℃～約５５０℃、約４５０℃～約６００℃、または約４７５℃～約５２５℃）であり得る。場合によっては、熱間圧延温度は約３５０℃～約６００℃になり得る。任意選択で、熱間圧延温度は、アルミニウム合金の再結晶温度であり得る。
熱間圧延ステップ中、鋳造金属品のゲージの厚さが減少する。１ｃｍ２当たりの滲出または欠陥の数は、熱間圧延ステップの間のゲージの減少率に比例して減少する。場合によっては、熱間圧延中の厚さ減少の総量は少なくとも約５０％であり得る。例えば、熱間圧延ステップは、鋳造金属品の厚さを少なくとも約５５％、少なくとも約６０％、少なくとも約６５％、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、または少なくとも約８５％低減させ得る。場合によっては、ゲージの厚さの減少は５０％になり得る。場合によっては、製造物は、製造物の最終的なゲージが約１０ｍｍ以下、約９ｍｍ以下、約８ｍｍ以下、約７ｍｍ以下、約６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１ｍｍ、または約０．５ｍｍ以下である金属シートであり得る。
使用方法
本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物は、自動車の用途や他の航空機、鉄道などの用途といった輸送の用途に使用できる。例えば、アルミニウム合金製造物を使用して、アウターパネル、インナーパネル、サイドパネル、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（Ａピラー、Ｂピラー、及びＣピラーなど）、インナーフード、アウターフード、またはトランクリッドパネルなどの自動車構造部品を作ることができる。本明細書に記載のアルミニウム合金製造物及び方法は、航空機または鉄道車両の用途にも使用でき、例えば、外部及び内部パネルを作ることができる。
本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物及び方法は、電子機器の用途にも使用できる。例えば、本明細書に記載されているアルミニウム合金製造物及び方法は、携帯電話やタブレットコンピュータを含む電子デバイス用のハウジングを作るために使用され得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製造物は、陽極酸化された良質のシートや材料を作るために使用できる。
実例
以下で使用されている場合、一連の実例へのいずれかの参照は、それらの各実例への参照と分離するものとして理解されたい（例えば、「実例１～４」は「実例１、２、３、または４」として理解されたい）。
実例１は、幅を含む第１の表面を含むアルミニウム合金製造物であり、前記第１の表面は、前記第１の表面の前記幅にわたって１平方センチメートル（ｃｍ２）当たり平均５０以下の滲出を含み、前記滲出は複数の金属間粒子を含む。
実例２は、実例１のアルミニウム合金製造物であり、前記滲出は、約５０μｍ～約３００μｍの平均直径を有する。
実例３は、実例１または２のアルミニウム合金製造物であり、前記滲出は、前記第１の表面から前記アルミニウム合金製造物の内部へと約１０μｍから約１００μｍの深さまで延びている。
実例４は、実例１～３のいずれかのアルミニウム合金製造物であり、前記滲出は、複数の鉄含有金属間粒子を含む。
実例５は、実例１～４のいずれかのアルミニウム合金製造物であり、前記アルミニウム合金製造物は、１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、２ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または８ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金を含む。
実例６は、実例１～５のいずれかのアルミニウム合金製造物であり、メニスカスの振動の跡をさらに含む。
実例７は、実例６のアルミニウム合金製造物であり、前記アルミニウム合金製造物における前記メニスカスの振動の跡間の平均間隔は、約１．４ｍｍ以下である。
実例８は、金属ストリップを製造する方法であり、溶融金属を提供すること、連続的に鋳造して前記溶融金属から鋳造金属品を形成すること、及び金属ストリップを製造するために鋳造後に前記鋳造金属品を少なくとも約３５０℃の熱間圧延温度で約１０ｍｍ以下のゲージまで熱間圧延することと、を含み、前記熱間圧延ステップは、前記鋳造金属品の少なくとも約５０％の厚さの減少を生じさせる。
実例９は実例８の方法であり、前記熱間圧延温度は約４５０℃から約６００℃である。
実例１０は実例８または９の方法であり、前記鋳造金属品が鋳造金属シートである。
実例１１は、実例１０の方法であり、前記鋳造金属シートは、アルミニウム合金シートを含む。
実例１２は、実例１１の方法であり、前記アルミニウム合金シートは、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シートを含む。
実例１３は、実例１１または１２の方法であり、前記アルミニウム合金シートの第１の表面が幅を含み、前記第１の表面は、前記第１の表面の前記幅全体にわたって１ｃｍ２あたり５０以下の滲出である滲出の量の平均を含む。
実例１４は、実例１３の方法であり、前記滲出は、約５０μｍから約３００μｍの平均直径を有する。
実例１５は、実例１３または１４の方法であり、前記滲出は鉄含有金属間粒子を含む。
実例１６は、実例８～１５のいずれかの方法に従って作られた金属製造物である。
実例１７は、実例１６の金属製造物であり、前記金属製造物は、幅を含む第１の表面を有するアルミニウム合金基材を含み、前記第１の表面は、前記第１の表面の前記幅全体で１ｃｍ２当たり平均５０以下の滲出を含む。
実例１８は、実例１７の金属製造物であり、前記滲出は、約５０μｍから約３００μｍの平均直径を有する。
実例１９は、実例１７または１８の金属製造物であり、前記滲出は鉄含有金属間粒子を含む。
実例２０は、連続鋳造システムであり、一対の可動対向鋳造面、前記一対の可動対向鋳造面の間の鋳造キャビティ、溶融金属インジェクタノズルを備えた溶融金属インジェクタを含み、前記溶融金属インジェクタノズルの上面または底面の最遠位端は、前記一対の可動対向鋳造面の少なくとも１つの可動鋳造面から約１．４ｍｍ以下の垂直方向の距離に配置される。
実例２１は、実例２０の連続鋳造システムであり、前記溶融金属インジェクタノズルの前記最遠位端と前記少なくとも１つの可動鋳造面との間の前記垂直方向の距離は、約１．０ｍｍ以下である。
実例２２は、実例２０または２１の連続鋳造システムであり、前記一対の可動対向鋳造面が一対の可動対向ベルトである。
実例２３は、金属物品を連続的に鋳造する方法であり、溶融金属を提供すること、及び溶融金属インジェクタノズルから、一対の可動対向鋳造面の間に画定された鋳造キャビティに前記溶融金属を連続的に注入して、連続鋳造金属品を形成することを含み、前記溶融金属インジェクタノズルの上面または底面の最遠位端は、前記一対の可動対向鋳造面の少なくとも１つの可動鋳造面から約１．４ｍｍ以下の垂直方向の距離に配置される。
実例２４は、実例２３の方法であり、前記溶融金属インジェクタノズルの前記最遠位端と前記少なくとも１つの可動鋳造面との間の前記垂直方向の距離が、約１．０ｍｍ以下である。
実例２５は、実例２３または２４の方法であり、前記一対の可動対向鋳造面は、一対の可動対向ベルトである。
実例２６は、実例２３～２５のいずれかの方法であり、前記鋳造キャビティの出口から前記連続鋳造金属品を引き出すことをさらに含み、前記連続鋳造金属品は鋳造金属シートである。
実例２７は、実例２６の方法であり、前記鋳造金属シートが、アルミニウム合金シートを含む。
実例２８は、実例２７の方法であり、前記アルミニウム合金シートは、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シートを含む。
実例２９は、実例２３～２８のいずれかの方法に従って作られた金属製造物である。
実例３０は、実例２９の金属製造物であり、前記金属製造物は、幅を含む第１の表面を含み、前記第１の表面は、前記第１の表面の前記幅にわたって１ｃｍ２当たり平均５０以下の滲出を含み、前記滲出は、複数の鉄含有金属間粒子を含む。
実例３１は、実例３０の金属製造物であり、前記滲出は、約５０μｍ～約３００μｍの平均直径を有する。
実例３２は、実例３０の金属製造物であり、メニスカスの振動の跡をさらに含む。
実例３３は、実例３２の金属製造物であり、前記アルミニウム合金製造物における前記メニスカスの振動の跡間の平均間隔は、約１．４ｍｍ以下である。
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。むしろ、本発明の精神から逸脱することがなければ、当業者に対して本明細書の記載の読後に示唆し得る、様々な実施形態、修正、及び等価物に頼ってもよいことを、明確に理解するべきである。以下の実施例に記載されている研究の間、特に明記しない限り、従来の手順に従っていた。手順の一部が、説明のために以下で記載されている。
実施例１：鋳放しの原料における滲出とメニスカスの振動の跡
６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金が、従来の連続鋳造方法を使用して鋳造され、製造物の表面の中に滲出を含むアルミニウム合金製造物が提供された。図１Ａは、さらに何らかの加工をする前のアルミニウム合金の滲出１００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。図１Ｂは、滲出１００の高倍率のＳＥＭ顕微鏡写真である。金属間粒子１２０の排除が、粒子１３０の周りで明らかである。
図２は、アルミニウム合金表面２００におけるメニスカスの振動の跡２１０を示す、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金表面２００のデジタル画像である。図３は、メニスカスの振動の跡２１０及び滲出１００を示す顕微鏡写真である。図３に示すように、滲出１００は、選択的にメニスカスの振動の跡２１０に沿って形成される。
実施例２：圧延プロセス
連続鋳造とそれに続く冷間圧延を使用して作られたアルミニウム合金の表面の欠陥を、連続鋳造とそれに続く冷間圧延ステップなしの最終的なゲージまでの熱間圧延を使用して作られたアルミニウム合金の表面の欠陥と比較した。滲出１００は、冷間圧延された材料に相当の量で存在した。図４は、比較用の冷間圧延された６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金の表面４００のデジタル画像である。冷間圧延されたアルミニウム合金の表面は、滲出の外観を向上させるために直接陽極酸化させた。比較用の冷間圧延アルミニウム合金表面は、複数の黒い縞４１０を含む。黒い縞４１０は、冷間圧延の最中に存在し、比較用の冷間圧延アルミニウム合金の表面４００に圧延された円形の欠陥（例えば、滲出１００）の結果である。
図５は、冷間圧延ステップなしで最終的なゲージまで熱間圧延されたアルミニウム合金表面における、金属間化合物の広がりによる滲出の欠陥の減少を示す一連のデジタル画像を示している。アルミニウム合金の表面は、滲出の外観を向上させるために直接陽極酸化させた。図５のパネルＡは、連続鋳造され、約４５０℃の温度に予熱され、約３５０℃の温度まで冷却され、約３５０℃の温度で熱間圧延されたアルミニウム合金の熱間圧延アルミニウム合金表面のデジタル画像である。冷間圧延された材料と比較して、最小限の数の黒い縞４１０が、熱間圧延されたアルミニウム合金表面全体にわたって見える。図５のパネルＢは、連続鋳造され、約５００℃の温度に予熱され、約３５０℃の温度まで冷却され、約３５０℃の温度で熱間圧延されたアルミニウム合金の熱間圧延アルミニウム合金表面のデジタル画像である。冷間圧延された材料と比較して、最小限の数の黒い縞４１０が、熱間圧延されたアルミニウム合金表面全体にわたって見える。さらに、高温への予熱と熱間圧延により、表面の欠陥が減少した。図５のパネルＣは、連続鋳造され、約５４０℃の温度に予熱され、約３５０℃の温度まで冷却され、約３５０℃の温度で熱間圧延されたアルミニウム合金の熱間圧延アルミニウム合金表面のデジタル画像である。冷間圧延された材料と比較して、最小限の数の黒い縞４１０が、熱間圧延されたアルミニウム合金表面全体にわたって見える。その上、さらなる高温への予熱と熱間圧延により、表面の欠陥がいっそう減少した。図５のパネルＤは、連続鋳造され、約５００℃の温度に予熱され、約５００℃の温度に維持され、約５００℃の温度で熱間圧延されたアルミニウム合金の熱間圧延アルミニウム合金表面のデジタル画像である。黒い筋４１０は、熱間圧延アルミニウム合金表面には見えない。高温での熱間圧延により、表面の欠陥が最小限またはまったくないアルミニウム合金表面が提供された。
図６は、連続鋳造アルミニウム合金を最終的なゲージまで熱間圧延すると、熱間圧延中に金属間化合物が広がるため、連続鋳造アルミニウム合金の表面に存在する滲出１００に関連する欠陥を低減または排除できることをさらに示す一連の顕微鏡写真である。アルミニウム合金は、５００℃の温度で２ｍｍのゲージまで熱間圧延され、ゲージの総削減量は８０％に達した。図６のパネルＡ及び図６のパネルＢは、高温での熱間圧延が黒い縞４１０の数及び強度を減少させることができることを示している。金属間粒子１２０は、より拡散する（すなわち、十分に分散する）ことができ、高温で熱間圧延された連続鋳造アルミニウム合金の表面に少ない滲出をもたらす。比較用の冷間圧延アルミニウム合金を図６のパネルＣ及び図６のパネルＤに示す。比較用の冷間圧延アルミニウム合金を２ｍｍのゲージまで冷間圧延し、８０％の合計のゲージの削減を表す。黒い縞４１０がより多く存在しており、より大きい。金属間粒子１２０は、冷間圧延アルミニウム合金の表面で凝集することが示されている。
実施例３：粒子分布
図７及び図８は、本明細書に記載されるような例示的な６ｘｘｘアルミニウムシートの鋳放しの表面を示すデジタル画像を含む。図７にアルミ合金シートの上面、図８に底面を示す。図７のパネルＡ及び図８のパネルＡは、表面の７．６２ｃｍｘ７．６２ｃｍ（３インチｘ３インチ）のセクションを示す低倍率デジタル画像である。図７のパネルＢ及びＣ、及び図８のパネルＢ及びＣは、それぞれのパネルＡのセクションの２．５４ｃｍｘ２．５４ｃｍ（１インチｘ１インチ）セクションを示す高倍率デジタル画像である。図に示されるように、本明細書に記載される熱間圧延アルミニウムシートは、第１の表面の幅から取られたスナップショットにおいて、平均して、１平方ｃｍ２当たり５０未満の滲出を含む。
上で引用されているすべての特許及び出版物及び要約は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態が、本発明の様々な目的を実現させる中で説明されてきた。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を認識されたい。以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することがない、その多数の修正及び適応が、当業者に容易に明らかになる。

Claims (13)

  1. アルミニウム合金製造物であって、
    幅を有して成る第１の表面；および
    メニスカスの振動の跡を有して成り、
    前記第１の表面が、前記第１の表面の前記幅にわたって１平方センチメートル（ｃｍ２）当たり平均５０個以下の滲出を有して成るか、または滲出を有さず、
    前記滲出が、複数の金属間粒子を有して成る、
    アルミニウム合金製造物。
  2. 前記滲出が、５０μｍから３００μｍまでの平均直径を有する、請求項１に記載のアルミニウム合金製造物。
  3. 前記滲出が、前記第１の表面から前記アルミニウム合金製造物の内部へと１０μｍから１００μｍの深さまで延びている、請求項１または２に記載のアルミニウム合金製造物。
  4. 前記滲出が、複数の鉄含有金属間粒子を有して成る、請求項１～３のいずれかに記載のアルミニウム合金製造物。
  5. 前記アルミニウム合金製造物の前記メニスカスの振動の跡の間の平均間隔が１．４ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれかに記載のアルミニウム合金製造物。
  6. 金属ストリップを製造する方法であって、
    溶融金属を提供することと、
    連続的に鋳造して前記溶融金属から鋳造金属品を形成することと、
    鋳造後に少なくとも３５０℃の熱間圧延温度で前記鋳造金属品を熱間圧延して、金属ストリップを製造することと、を含んで成り、
    前記連続鋳造ステップが、溶融金属インジェクタノズルから一対の可動対向鋳造面の間に画定される鋳造キャビティに溶融金属を注入して連続鋳造金属品を形成することを含んで成り、
    前記溶融金属インジェクタノズルの最遠位端が前記一対の可動対向鋳造面の可動鋳造面の少なくとも１つから１．４ｍｍ以下の垂直方向の距離になるように、前記溶融金属インジェクタノズルが構成及び配置され、
    前記熱間圧延ステップが前記鋳造金属品の少なくとも５０％の厚さの減少を生じさせる、
    方法。
  7. 前記熱間圧延温度が３５０℃～６００℃である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記鋳造金属品が、アルミニウム合金シートであって、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シート、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金シートである、請求項６または７に記載の方法。
  9. 前記アルミニウム合金シートの第１の表面が幅を有して成り、前記第１の表面が、前記第１の表面の前記幅にわたって１ｃｍ２あたり５０個以下の滲出の量の平均を有して成るか、または滲出を有さない、請求項８に記載の方法。
  10. 前記鋳造金属品が、鋳造後に１０ｍｍ以下のゲージに熱間圧延される、請求項６～９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記滲出が、５０μｍから３００μｍまでの平均直径を有する、請求項９に記載の方法。
  12. 前記滲出が鉄含有金属間化合物粒子を有して成る、請求項９または１１に記載の方法。
  13. 前記鋳造金属品を焼き入れするステップ、次いで前記連続鋳造ステップの後かつ前記熱間圧延ステップの前に前記鋳造金属品を再加熱するステップをさらに含んで成る、請求項６～１２のいずれかに記載の方法。
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