KR102164377B1 - 높은 강도와 심미감을 갖는 알루미늄 합금 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변적인 범위의 합금 원소를 포함하는 알루미늄 합금을 제공한다. 다양한 양태에서, 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비는 4:1 내지 7:1의 범위이다. 본 발명은 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금을 포함하는 물품을 제조하기 위한 방법을 추가로 포함한다.

Description

높은 강도와 심미감을 갖는 알루미늄 합금{ALUMINUM ALLOYS WITH HIGH STRENGTH AND COSMETIC APPEAL}
우선권
본 출원은 2013년 9월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "높은 강도와 심미감을 갖는 알루미늄 합금(Aluminum Alloys with High Strength and Cosmetic Appeal)"인 미국 가출원 제61/884,860호 및 2014년 9월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "높은 강도와 심미감을 갖는 알루미늄 합금"인 미국 가출원 제62/047,600호의 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익을 주장하며, 이들 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서에 기재된 실시예는 일반적으로 알루미늄 합금에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시예는 전자 디바이스용 인클로저(enclosure)를 포함하는 응용을 위한 높은 강도와 심미감(Cosmetic Appeal)을 갖는 알루미늄 합금에 관한 것이다.
상업적인 알루미늄 합금, 예컨대 6063 알루미늄 (Al) 합금은 전자 디바이스용 인클로저를 제조하기 위해 사용되어 왔다. 그러나, 6063 알루미늄 합금은 전자 디바이스용 인클로저로 사용될 경우 쉽게 움푹 패일(denting) 수 있는 상대적으로 낮은 항복 강도(yield strength), 예를 들어, 약 214 MPa를 갖는다. 높은 항복 강도를 가져 쉽게 패이지 않는 합금을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 전자 디바이스는 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 기기 윈도우(instrument window), 가전 제품 스크린 등을 포함할 수 있다.
많은 상업적인 7000 시리즈 알루미늄 합금은 항공 우주 응용을 위해 개발되었다. 일반적으로, 7000 시리즈 알루미늄 합금은 높은 항복 강도를 갖는다. 그러나, 상업적인 7000 시리즈 알루미늄 합금은 전자 디바이스용 인클로저를 제조하는 데 사용할 때 심미적으로 매력적이지 않다. 예를 들어, 상업적인 7000 알루미늄 합금은 통상적으로 지르코늄 (Zr) 및 구리 (Cu)를 함유하여, 합금을 강화시킨다. Cu가 합금을 강화시키지만, Cu를 함유하는 알루미늄 합금은 통상적으로 양극산화(anodizing)된 후, 누르스름한 색을 보인다. 누르스름한 색은 심미적으로 매력적이지 않다. 도 1은 Cu를 함유한 상업적인 알루미늄 합금으로 제조한 합금의 이미지를 도시한다. 합금은 누르스름한 색이다.
전자 디바이스용 인클로저의 심미감은 매우 중요하다. 높은 항복 강도는 움푹 패이는 것의 저지를 돕는 데 또한 중요하다. 상업적인 합금 (예를 들어, 2000, 6000 또는 7000 시리즈 합금)은 양극산화 및 블라스팅(blasting)후, 높은 항복 강도 및 무채색과 같은 심미감을 달성하지 못한다.
높은 강도와 개선된 심미감을 갖는 알루미늄 합금을 개발하는 것이 여전히 필요하다.
본 명세서에 기재된 양태 및 실시예는 높은 강도와 개선된 심미감을 갖는 알루미늄 합금을 제공할 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명은 Zn 4.0 내지 10.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.50 wt% 및 Zr 0 내지 0.10 wt%를 포함하고, 잔여물은 알루미늄과 부수적인 불순물인 알루미늄 합금에 관한 것이다.
다양한 양태에서, 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1일 수 있다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.25 내지 6.25 wt% 및 Mg 0.75 내지 1.50 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.75 내지 6.25 wt% 및 Mg 0.75 내지 1.50 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 5.00 내지 5.65 wt% 및 Mg 1.00 내지 1.10 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 5.40 내지 5.60 wt% 및 Mg 0.90 내지 1.10 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 5.40 내지 5.65 wt% 및 Mg 1.30 내지 1.50 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 6.40 내지 6.60 wt% 및 Mg 1.30 내지 1.50 wt%를 포함한다.
다양한 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.25 내지 6.25 wt% 및 Mg 0.75 내지 1.50 wt%를 포함한다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 10.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.20 wt% 및 Zr 0 내지 0.10 wt%를 포함하고, Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1 이다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 10.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.20 wt% 및 Zr 0 내지 0.10 wt%를 포함하고, Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1 이다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.01 wt% 및 Zr 0 내지 0.01 wt%를 포함하고, Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1 이다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.50 wt% 및 Zr 0 내지 0.10 wt%를 포함한다. 소정 추가의 양태에서, 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1일 수 있다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.20 wt% 및 Zr 0 내지 0.10 wt%를 포함한다. 소정 추가의 양태에서, 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1일 수 있다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.01 wt% 및 Zr 0 내지 0.01 wt%를 포함하고, 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1 이다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 Zn 5.25 내지 5.75 wt%, Mg 1.0 내지 1.4 wt%, Cu 0 내지 0.01 wt% 및 Zr 0 내지 0.010 wt%를 포함한다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금을 생성하는 방법이 제공된다. 본 방법은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%, Mg 0.5 내지 2.0 wt%, Cu 0 내지 0.01 wt% 및 Zr 0 내지 0.01 wt%를 포함하는 용융물을 형성하는 단계를 포함한다. 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비는 4:1 내지 7:1의 범위이다. 본 방법은 또한 용융물을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 냉각된 합금을 승온으로 가열하고 소정 기간 동안 승온에서 유지함으로써 균질화시키는 단계를 추가로 포함한다.
부가적인 실시예 및 특징은 이하의 설명에서 부분적으로 상술되며, 부분적으로는 본 명세서의 심사 시에 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백해지거나, 본 명세서에서 논의된 실시예의 실행에 의해 학습될 수 있다. 특정 실시예의 특징 및 이점에 관한 추가적 이해는 본 개시 내용의 일부를 형성하는 명세서의 나머지 부분 및 도면을 참조하는 것에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 추가의 비제한적인 양태가 도면 및 설명을 참조로 하여 설명된다.
도 1은 0.2% 이상의 양의 Cu를 함유한 알루미늄 합금으로 제조한 맥북(MacBook)의 이미지를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Al-Zn-Mg 합금에 대한 마그네슘 (Mg) 대 아연 (Zn))의 조성물 공간(omposition space)을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Zr을 함유하는 알루미늄 합금의 긴 결정립(long grain) 구조를 나타낸 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 Zr 무함유(Zr-free) 알루미늄 합금의 미세 결정립(fine grain) 구조를 나타낸 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상이한
Figure 112020028515647-pat00001
칭(quenching) 방법을 사용하여, 6063 알루미늄 합금과 비교하여 본 명세서에 개시된 샘플 합금의 경도를 도시한다.
본 개시 내용은 하기 설명된 도면과 결합되어 취해진 하기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 참조하여 이해될 수 있다. 분명히 보여지는 명확성을 위하여, 다양한 도면에서의 소정의 요소는 일정한 비율로 도시되지 않을 수 있거나, 개략적으로 또는 개념적으로 표현될 수 있거나, 그렇지 않으면 실시예의 소정 물리적 구성과 정확하게 일치하지 않을 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 특허 출원은 다양한 실시예에서, 증가된 경도, 개선된 심미감 및/또는 더욱 효율적인 프로세싱 파라미터를 갖는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금에 관한 것이다. Al 합금은 원소들의 다양한 wt% 뿐만 아니라 특정 특성들로 설명될 수 있다. 본 명세서에 기재된 합금의 모든 설명에 있어서, 합금의 wt% 균형은 Al과 부수적인 불순물임이 이해될 것이다.
일부 양태에서, 비정질 합금을 갖는 조성물은 소량의 부수적인 불순물을 포함할 수 있다. 불순물 원소는, 예를 들어, 가공 및 제조의 부산물로서 존재할 수 있다. 불순물은 약 2 wt% 이하, 약 1 wt% 이하, 약 0.5 wt% 이하 또는 약 0.1 wt% 이하일 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명은 280 MPa 이상의 높은 인장 항복 강도를 갖는 알루미늄 합금을 제공한다. 추가의 양태에서, 본 발명은 350 MPa 이상의 인장 항복 강도를 갖는 알루미늄 합금을 제공한다. 합금은 합금을 강화하는 아연 (Zn) 및 마그네슘 (Mg)을 포함한다.
아연 및 마그네슘
합금은 Zn과 Mg의 첨가로 강화될 수 있다. Zn 및 Mg은 MgZn2로 침전되어 합금에서 제2 MgZn2 상(phase)을 형성한다. 이러한 제2 MgZn2 상은 석출경화(precipitation strengthening)에 의해 합금의 강도를 증가시킬 수 있다. 다양한 양태에서, MgZn2 침전물은 본 명세서에 기재된 바와 같은 빠른
Figure 112020028515647-pat00002
칭 및 후속적인 열 처리를 포함하는 프로세스로부터 생성될 수 있다.
합금의 항복 강도는 Zn 함량을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 응력 부식 균열(stress corrosion cracking)에 대한 저항성은 Zn 함량의 증가에 따라 감소할 수 있다. Zn 함량은 설계된 내응력 부식성(stress corrosion resistance) 및 설계된 항복 강도에 따라 달라질 수 있다. 합금의 높은 항복 강도는 낮은 내부식성과 균형을 유지(trade off)할 수 있다. 예를 들어, 높은 내부식성 합금의 Zn 함량은 응용에 따라 낮은 내부식성 합금의 것보다 더 낮을 수 있다. 높은 강도 합금이 상대적으로 낮은 내응력 부식성을 갖는 변형에서, Zn 함량은 높은 내부식성 합금보다 더 높을 수 있다.
합금에서 Zn 및 Mg의 양은 모든 이용가능한 Mg 및 Zn을 사용하여 합금에서 MgZn2를 형성하도록 화학량론적 양에서 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, Zn 및 Mg은 MgZn2 외에 과량의 Mg 또는 Zn이 존재하지 않도록 하는 몰 비이다. 다양한 실시예에서, 일부 과량의 Zn 또는 Mg이 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 합금은 10.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 9.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 9.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 8.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 8.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 7.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 7.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.0 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.5 wt% 미만의 Zn을 포함한다.
일부 실시예에서, 합금은 4.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 7.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 7.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 8.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 8.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 9.0 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 9.5 wt% 초과의 Zn을 포함한다.
일부 실시예에서, 합금은 Zn 4.0 내지 8.0 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Zn 4.25 내지 6.25 wt%를 갖는다. 일부 실시예에서, 합금은 6.25 wt% 미만의 Zn을 갖는다. 일부 실시예에서, 합금은 5.25 내지 5.75 wt% 범위의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.25 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.00 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.75 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.65 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.55 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.45 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.35 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.25 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.00 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.75 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.75 wt% 미만의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.50 wt% 미만의 Zn을 포함한다.
일부 실시예에서, 합금은 4.25 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.50 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 4.75 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.00 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.25 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.35 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.45 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.55 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.65 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 5.75 wt% 초과의 Zn을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 6.00 wt% 초과의 Zn을 포함한다.
일부 실시예에서, 합금은 MgZn2 입자 또는 침전물이 Al 내에 형성되고, 분포되어, 합금을 강화할 수 있도록 Mg에 대한 Zn(Zn/Mg)의 중량비를 약 11:2로 설계할 수 있다. 일부 실시예에서, Zn/Mg 중량비는 4:1 내지 7:1의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 Zn/Mg의 비를 유지하는 것은 과량의 Zn를 감소시켜, 합금의 내응력 부식성을 개선할 수 있다.
일부 실시예에서, 합금은 Mg 0.5 내지 2.0 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 2.0% 미만의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Mg 0.75 내지 1.50 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Mg 1.00 내지 1.10 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 2.0% 미만의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 1.75% 미만의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 1.5% 미만의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 1.0% 미만의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.5% 초과의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.75% 초과의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 1.0% 초과의 Mg을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 1.5% 초과의 Mg을 포함한다.
구리
합금은 합금이 누르스름한 색을 나타내지 않도록 구리 (Cu)가 없을 수 있다. 이에 따라 합금은 양극산화 후 무채색을 가짐으로써, 더욱 심미적으로 매력적이다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 "Cu를 제거하거나," "Cu가 없거나," 또는 Cu가 0 wt%인 합금은 Cu의 자연적으로 발생한 존재비보다 많은 Cu의 양을 합금 내에 함유하지 않는다는 것을 의미함을 이해할 것이다.
다양한 실시예에서, 본 명세서에 개시된 합금은 Cu를 감소시키거나 Cu가 없이 설계되어, 양극산화 후 바람직하지 않은 누르스름한 색을 감소 및/또는 제거시킬 수 있다. 합금 내의 Cu 및/또는 Zr 원소의 제거 또는 감소로 인한 합금의 항복 강도의 손실을 보상하기 위해 합금의 Zn 및 Mg 함량을 증가시킬 수 있다.
7xxx Al 합금 내의 Cu의 존재는 합금의 항복 강도를 증가할 수 있지만, 심미감에 유해한 영향을 줄 수 있다. 특정 메커니즘 또는 작용 모드에 국한되기를 바라지 않으면서, Cu는 Mg2Zn 입자에 안전성을 제공할 수 있다. 합금 내의 Cu의 양은 본 명세서에 기재된 양일 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명의 다양한 합금에 있어서, 0.01 wt% 이하, 대안적으로 0.05 wt% 및 대안적으로 0.15 wt% 이하의 Cu의 존재는 본 명세서에 기재된 바와 같은 L* a* b* 스케일 상의 무채색을 잃지 않으면서 항복 강도의 증가를 제공한다.
다양한 양태에서, Cu의 첨가는 합금 내의 Zn의 필요성을 감소시킨다. Cu의 wt%가 증가할수록, Zn의 양은 감소될 수 있다. 또한, 임의의 이론 또는 작용 모드에 국한되기를 바라지 않으면서, 본 발명의 합금 내의 Cu의 존재는 Mg2Zn 안정성의 증가를 제공한다. Al 합금이 본 명세서에 기재된 바와 같은 무채색을 가지도록 (예를 들어, L*a*b* 값에 관한), 이러한 합금 내의 Cu의 양은 0.01 wt% 이하, 0.10 wt% 이하 또는 0.15 wt% 이하이다.
일부 실시예에서, 합금은 Cu 0 내지 0.01 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.01 wt% 미만의 Cu를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0 wt% 초과의 Cu를 포함한다.
일부 양태에서, 합금은 0.30 wt% 미만의 Cu를 가질 수 있다. 일부 양태에서, 합금은 0.20 wt% 미만의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.10 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.05 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.04 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.03 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.02 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다. 다양한 양태에서, 합금은 0.01 wt% 초과의 양의 Cu를 가질 수 있다.
다양한 실시예에서, 합금의 항복 강도는 275 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 280 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 300 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 320 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 330 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 340 mPA 이상이다. 소정 실시예에서, 합금의 항복 강도는 350 mPA 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 350 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 360 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 370 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 380 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 390 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 400 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 410 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 420 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 430 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 440 MPa 이상이다. 일부 실시예에서, 합금의 항복 강도는 450 MPa 이상이다.
철
다양한 양태에서, 본 명세서에 기재된 합금에서 Fe의 wt%는 종래의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금의 것보다 더 낮을 수 있다. Fe 레벨을 개시된 양으로 제어함으로써, 양극산화 처리 후 합금은 덜 어둡게 보이며(즉, 밝은 색상을 가짐), 더 적은 조대(coarse) 입자 결함을 가질 수 있다. Fe (및 Si)의 감소는 조대 입자의 부피 분율을 감소시켜, 양극산화 후, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 심미적 품질, 예를 들어, 선영성(distinctness of image: "DOI") 및 탁도를 개선한다.
Fe의 wt%는 합금의 미세 결정립 구조 유지에 도움을 줄 수 있다. 소량의 Fe을 갖는 합금도 양극산화 후 무채색을 갖는다.
일부 변형에서, 합금은 0.30 wt% 이하의 Fe을 갖는다. 일부 변형에서, 합금은 0.25 wt% 이하의 Fe을 갖는다. 일부 변형에서, 합금은 0.20 wt% 이하의 Fe을 갖는다. 추가의 변형에서, Fe는 0.12 wt% 이하이다. 일부 실시예에서, 합금은 0.10 wt% 이하의 Fe을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.08 wt% 이하의 Fe을 포함한다. 일부 변형에서, 합금은 0.06 wt% 이하의 Fe을 포함한다.
일부 실시예에서, 합금은 0.04 wt% 초과의 Fe을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.06 wt% 초과의 Fe을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.08 wt% 초과의 Fe을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.10 wt% 초과의 Fe을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Fe 0.04 내지 0.25 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Fe 0.04 내지 0.12 wt%를 포함한다. 이러한 Fe의 wt%는 미세 결정립 구조의 유지를 가능하게 한다.
지르코늄
종래의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 Zr을 포함하여, 합금의 경도를 증가시킨다. 종래의 7xxx 시리즈 합금 내의 Zr의 존재는 합금에서 섬유상 결정립 구조(fibrous grain structure)를 생성하고, 합금의 결정립 구조를 팽창하지 않으면서 합금의 재가열을 가능하게 한다. 본 명세서에 개시된 합금에서, Zr의 감소 또는 부재는 샘플로부터 샘플로의 낮은 평균 결정립 종횡비에서 놀라운 결정립 구조의 제어를 가능하게 한다. 게다가, 합금 내의 Zr의 감소 또는 제거는 완제품에서 긴 결정립(elongated grain) 구조 및/또는 줄무늬 선(streaky line)을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예에서, Al 합금은 또한 Zr 무함유일 수 있다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 "Zr을 제거하거나" "Zr이 없는" 합금은 합금 내에 Zr의 자연적으로 발생한 존재비보다 많은 Zr의 양을 함유하지 않는다는 것을 의미함을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 합금은 Zr 0 내지 0.001 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.001 wt% 미만의 Zr을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0 wt% 초과의 Zr을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.01 wt% 이하의 Zr을 가질 수 있다. 추가의 실시예에서, 합금은 0.02 wt% 이하의 Zr을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 합금은 0.10 wt% 이하의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.08 wt% 이하의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.06 wt% 이하의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.05 wt% 미만의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.04 wt% 미만의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.03 wt% 미만의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.02 wt% 미만의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.01 wt% 미만의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.01 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.02 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.03 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.04 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.05 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.06 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 합금은 0.08 wt% 초과의 Zr을 가질 수 있다.
합금은 또한 가혹한 환경에서 매력적인 심미적 외관을 유지하도록 돕는 우수한 내부식성을 가질 수 있다.
합금은 또한 전자 디바이스의 방열을 돕는 150 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 합금은 고용체에 의해 강화될 수 있다. Zn 및 Mg은 합금에서 가용성일 수 있다. 고용체 강화는 순 금속의 강도를 개선할 수 있다. 이러한 합금화 기술에서, 하나의 원소의 원자, 예를 들어, 합금 원소는 다른 원소, 예를 들어, 기재 금속(base metal)의 결정질 격자(crystalline lattice)에 첨가될 수 있다. 합금 원소는 매트릭스에 포함되어, 고용체를 형성한다.
본 명세서에 개시된 합금 내의 Zr 및 Fe의 wt% 농도는 결정립 구조의 제어를 제공한다. 종래의 7xxx 시리즈 Al 합금에서, 결정립 크기는 압출 후 열 처리 동안 증가할 수 있다. 더 큰 Zr 농도를 가진 종래의 7xxx 합금에서, 결정립 인플레이션은 더욱 섬유상이고 가시적인 결정립을 생성하여, 심미적으로 허용가능하지 않은 부조화를 생성할 수 있다. 이러한 결정립은 본 명세서에 개시된 다양한 합금의 범위 (예를 들어, 1.0:0.80 내지 1.0:1.2)를 벗어난 종횡비를 갖는다. 또한, 생성된 합금은 항복 강도, 경도 및/또는 심미감이 부족할 수 있다.
Zr이 없고, 0.10 wt% 이상의 Fe을 가진 다양한 6063 Al 합금은 제조 동안에 제어된 결정립 크기를 가능하게 한다. 다양한 이러한 6063 합금에서, 0.08 wt%의 Fe은 예측할 수 없이 큰 결정립 크기를 초래한다. 본 명세서에 개시된 합금에서, 낮은 Fe wt%와 조합되어 감소되거나 제거된 Zr은 결정립 크기 제어를 가능하게 한다.
철 및 규소
개시된 합금은 종래의 합금 비해 항복 강도 및 경도의 증가와 함께 개선된 밝기와 투명도를 제공한다. 종래의 7xxx Al 합금에서, 높은 Fe 및/또는 Si wt%는 좋지 못한 양극산화 및 심미감을 초래할 수 있다. 본 명세서에 개시된 합금에서, 낮은 Fe 및 Si은 양극산화 후 투명도를 저해하는 함유물(inclusion)이 더 적게 야기한다. 결과적으로, 본 명세서에 기재된 합금은 개선된 투명도를 갖는다.
일부 실시예에서, 합금은 0.20 wt%이하의 Si을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 Si 0.03 내지 0.05 wt%를 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.05 wt% 미만의 Si을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.04 wt% 미만의 Si을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.03 wt% 초과의 Si을 포함한다. 일부 실시예에서, 합금은 0.04 wt% 초과의 Si을 포함한다.
다양한 다른 양태에서, 본 명세서에 개시된 Al 합금은 Ag을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 합금은 0.01 wt% 초과의 Ag을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, Al 합금은 0.1 wt% 이하의 Ag을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, Al 합금은 0.2 wt% 이하의 Ag을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, Al 합금은 0.3 wt% 이하의 Ag을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, Al 합금은 0.4 wt% 이하의 Ag을 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, Al 합금은 0.5 wt% 이하의 Ag을 포함할 수 있다.
다양한 추가의 실시예에서, 추가의 원소가 원소 당 0.050 wt%를 초과하지 않는 양으로 합금에 추가될 수 있다. 이러한 원소의 예에는 Ca, Sr, Sc, Y, La, Ni, Ta, Mo, W, Co의 하나 이상이 포함된다. 원소 당 0.050 wt% 또는 원소 당 0.100 wt%를 초과하지 않는 추가의 원소에는 Li, Cr, Ti, Mn, Ni, Ge, Sn, In, V, Ga, 및 Hf가 포함된다.
색상, 광택 및 탁도를 포함하는 심미감의 평가에 표준 방법을 사용할 수 있다. 광택은 광이 반사될 때 "빛나" 보이는 표면의 인식을 말한다. 광택 단위 (GU)는 ISO 2813 및 ASTM D523을 포함하는 국제 표준에서 정의된다. 이는 굴절률이 1.567로 알려진 고도로 연마된 흑색 유리 표준으로부터 반사된 광의 양에 의해 결정된다. 표준을 100의 경면 광택 값으로 지정하였다. 탁도는 고광택 표면의 표면 상에 보이는 희부연 후광(halo) 또는 탁한 빛(bloom)을 말한다. 탁도를 ASTM E430에 기재된 각도 공차(angular tolerance)를 사용하여 계산한다. 기기는 자연 탁도 값 (HU) 또는 Log 탁도 값 (HULOG)을 나타낼 수 있다. 탁도가 0인 고광택 표면은 높은 콘트라스트(contrast)를 갖는 깊은 반사 이미지(deep reflection image)를 갖는다. 명칭이 시사하는 바와 같이, DOI (선영성)은 ASTM D5767에 기초한 코팅 표면에서 반사 이미지의 선명도(sharpness)의 함수이다. 오렌지 필(Orange peel), 질감(texture), 유동(flow out) 및 다른 파라미터는 고광택 품질이 점점 더 중요해지고 있는 코팅 응용에서 평가될 수 있다. 광택, 탁도 및 DOI의 측정은 로포인트(Rhopoint) IQ와 같은 시험 장비에 의해 수행될 수 있다.
본 개시내용의 알루미늄 합금을 사용함으로써, 항복 강도와 경도를 유지하면서 양극산화된 층을 통해 보여지는 결함을 줄임으로써 탁도는 놀랍게 낮으면서 높은 광택 및 높은 선영성을 제공하였다.
높은 항복 강도는 또한 Al 합금의 낮은 열 전도성과 균형을 유지할 수 있다. 일반적으로, Al 합금은 순수 Al보다 낮은 열 전도성을 갖는다. 더 큰 강화를 위해 더 높은 합금 함량을 가진 합금은 더 적은 강화를 위해 감소된 합금 함량을 가진 합금보다 낮은 열 전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 7xxx 시리즈 합금은 130 W/mK 초과의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 140 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 150 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 160 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 170 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 180 W/mK 이상의 열 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 개질 7xxx 합금은 140 W/mK 미만의 열 전도성을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 합금은 190 내지 200 W/mK의 열 전도성을 가질 수 있다. 합금은 약 130 내지 200 W/mK의 열 전도성을 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 합금은 약 150 내지 180 W/mK의 열 전도성을 가질 수 있다. 상이한 전자 디바이스에 대해 설계된 열 전도성과 설계된 항복 강도는 핸드헬드 디바이스, 휴대용 디바이스 또는 데스크톱 디바이스 같은 디바이스의 종류에 따라 달라질 수 있다.
표 1은 상업적인 7000 시리즈 Al 합금 및 6063 Al 합금에 비교하여 Cu 무함류 알루미늄 합금 (예를 들어, 0.01 wt% 미만의 Cu를 가지는 합금)의 예시적인 합금 조성물 및 항복 강도를 열거한다. 샘플 합금 1 내지 14는 0.01 wt% 미만의 Cu를 갖는 Al 합금의 예이다. 합금의 인장 항복 강도를 시험하였다. Mg에 대한 Zn의 중량비 및 이들 합금의 색상을 또한 표 1에 열거한다.
[표 1]
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표 1에서 각 합금의 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 상업적인 Al 6063 합금은 Zn 0.01 wt% 미만, Mg 0.47 내지 0.55 wt%, Si 0.37 내지 0.44 wt% 및 Fe 0.12 wt%를 포함하고, 측정된 항복 강도가 약 214 MPa이다. 상업적인 6063 Al 합금은 350 MPa의 측정 항복 강도, 및 Zn과 Mg 함량이 증가한 다른 모든 합금보다 항복 강도가 현저하게 낮다.
샘플 합금 1은 Zn 5.5 wt%, Mg 1.0 wt%를 포함하고, 항복 강도가 약 350 MPa이다. 샘플 합금 2는 Zn 5.5 wt%, Mg 1.2 wt%를 포함하고, 항복 강도가 약 360 MPa이다. Mg 함량을 샘플 합금 1의 1.0 wt%에서 샘플 합금 2의 1.2 wt%로 증가함으로써, 항복 강도가 350 MPa에서 360 MPa로 약간 증가한다. 이는 더 높은 Mg 함량이 항복 강도를 증가할 수 있음을 시사한다.
다른 변형에서, 합금은 Zn 5.40 내지 5.60 wt% 및 Mg 0.90 내지 1.10 wt%를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 0.9 내지 1.1 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함할 수 있고, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이다. 추가의 실시예에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 1.1 내지 1.3 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함할 수 있고, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이다. 다양한 추가의 실시예에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 0.9 내지 1.3 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함할 수 있고, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이다.
일부 실시예에서, 합금은 합금을 강화할 수 있는 은 (Ag)을 포함할 수 있다. 샘플 합금 3 내지 6의 항복 강도는 350 MPa 내지 415 MPa 범위이다.
샘플 합금 4는 Zn 5.5 wt%, Mg 1.8 wt%, Ag 0.3 wt%를 포함하고, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이며, 항복 강도가 4개의 샘플 합금 3 내지 6 중 가장 높은 415 MPa이다. 샘플 합금 5는 Zn 4.5 wt%, Mg 1.8 wt%, Ag 0.3 wt%를 포함하고, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물이며, 항복 강도가 4개의 샘플 합금 3 내지 6 중 두 번째로 높은 380 MPa이다. 샘플 합금 4와 5를 비교하면, Mg 및 Ag의 함량은 변하지 않고 유지되는 반면, Zn 함량은 샘플 합금 5의 4.5 wt%에서 샘플 합금 4의 5.5 wt%로 증가하여, 항복 강도가 380 MPa에서 415 MPa로 증가한다. 이는 더 높은 Zn 함량이 합금의 항복 강도를 증가시킬 수 있음을 시사한다.
샘플 합금 3은 Zn 5.5 wt%, Mg 1.0 wt% 및 Ag 0.3 wt%를 포함하고, 항복 강도가 약 360 MPa인 반면, 샘플 합금 6은 Zn 4.5 wt%, Mg 1.6 wt% 및 Ag 0.3 wt%를 포함하고, 항복 강도가 약 350 MPa이다. 이는 더 낮은 Zn 함량 (예를 들어, 4.5 wt%)과 더 높은 Mg 함량 (예를 들어, Mg 1.6 wt%)이 조합되거나 더 낮은 Mg 함량 (예를 들어, 1.0 wt%)과 더 높은 Zn 함량 (예를 들어, 5.5 wt%)의 조합이 합금의 항복 강도를 증가시킬 수 있음을 시사한다.
샘플 합금 3을 샘플 합금 1과 비교하면, Ag 0.3 wt%의 첨가는 항복 강도를 350 MPa에서 360 MPa로 약간 증가시킨다. 이는 Ag이 합금의 항복 강도를 증가시킬 수 있다는 것을 시사한다.
다른 변형에서, 합금은 Zn 5.40 내지 5.60 wt%, Mg 0.9 내지 1.1 wt%, Ag 0.2 내지 0.4 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 4.4 내지 4.6 wt%, Mg 1.7 내지 1.9 wt%, Ag 0.2 내지 0.4 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 4.4 내지 4.6 wt%, Mg 1.7 내지 1.9 wt%, Ag 0.2 내지 0.4 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다.
샘플 합금 7은 Zn 5.5 wt%, Mg 1.4 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 350 MPa이다. 샘플 합금 8 Zn 6.2 wt%, Mg 1.7 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 380 MPa이다. 샘플 합금 8과 샘플 합금 7을 비교하면, Zn과 Mg 함량을 증가시켜 항복 강도가 30 MPa에서 380 MPa로 증가한다.
또한, 샘플 합금 9는 Zn 6.7 wt%, Mg 1.7 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 390 MPa이다. 샘플 합금 9와 샘플 합금 8을 비교하면, Zn 함량은 0.5 wt% 만큼 약간 증가하여, 그 결과 합금의 항복 강도가 10 MPa로 약간 증가한다.
추가의 변형에서, 합금은 Zn 5.40 내지 5.60 wt% 및 Mg 1.30 내지 1.50 wt%를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 1.3 내지 1.5 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.01 내지 0.03 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 6.1 내지 6.3 wt%, Mg 1.6 내지 1.8 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.01 내지 0.03 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 6.6 내지 6.8 wt%, Mg 1.6 내지 1.8 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.01 내지 0.03 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다.
샘플 합금 10은 Zn 6.5 wt%, Mg 1.4 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 360 MPa이다. 샘플 합금 11은 Zn 7.5 내지 8.1 wt%, Mg 1.7 내지 1.8 wt%를 포함하고, 항복 강도가 약 470 MPa이다. 샘플 합금 11과 샘플 합금 10을 비교하면, 더 높은 Zn 함량 (예를 들어, Zn 7.5 내지 8.1 wt%)은 합금의 항복 강도를 약간 증가시킨다.
추가의 변형에서, 합금은 Zn 6.40 내지 6.60 wt% 및 Mg 1.30 내지 1.50 wt%를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 6.4 내지 6.6 wt%, Mg 1.3 내지 1.5 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.04 내지 0.06 wt% 및 Fe 0.05 내지 0.07 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 7.5 내지 8.1 wt%, Mg 1.6 내지 1.9 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.05 내지 0.07 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다.
샘플 합금 12은 Zn 5.5 wt%, Mg 1.4 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 350 MPa이며, 이는 샘플 합금 7의 것과 유사하지만 Zn 및 Mg 함량은 동일하다. Si의 불순물 레벨은 약간 상이하지만 (샘플 합금 7에 대해 0.03 wt% 대 샘플 합금 12에 대해 0.05 wt%), 항복 강도는 불순물의 이러한 차이에 영향을 받지 않는다.
샘플 합금 13은 Zn 5.5 wt%, Mg 1.4 wt%, Zr 0.12 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 400 MPa이다. 샘플 합금 13과 샘플 합금 12를 비교하면, Zr 0.12 wt%의 첨가는 합금의 항복 강도를 약간 증가시킨다. 이는 합금의 항복 강도에 대한 Zr의 임팩트가 Zn, Mg 또는 Ag 보다 현저하게 더 높을 수 있음을 입증한다.
샘플 합금 14는 Zn 7.5 wt%, Mg 1.7 wt%를 포함하고, 항복 강도는 샘플 합금 11과 유사하게 약 470 MPa이다. 이들의 Zn 및 Mg 함량이 유사하기 때문에 이러한 결과는 놀랍지 않다.
추가의 변형에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt% 및 Mg 1.3 내지 1.5 wt%를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 1.3 내지 1.5 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.04 내지 0.06 wt% 및 Fe 0.07 내지 0.12 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.4 내지 5.6 wt%, Mg 1.3 내지 1.5 wt%, Zr 0.11 내지 0.15 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.04 내지 0.06 wt% 및 Fe 0.07 내지 0.12 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 7.4 내지 7.6 wt%, Mg 1.6 내지 1.8 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.04 내지 0.06 wt% 및 Fe 0.07 내지 0.09 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다.
샘플 합금 15는 Zn 5.45 wt%, Mg 1.05 wt%, Cu 0.05 wt%, Si 0.03 wt%, Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 항복 강도는 약 350 MPa이다. 샘플 합금 16은 Zn 5.35 wt%, Mg 1.05 wt%, Cu 0.10 wt%, Si 0.03 wt%, Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 항복 강도는 약 350 MPa이다. 샘플 합금 17은 Zn 5.25 wt%, Mg 1.05 wt%, Cu 0.15 wt%, Si 0.03 wt%, Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 항복 강도는 또한 약 350 MPa이다. 샘플 합금 18은 Zn 5.10 wt%, Mg 1.05 wt%, Cu 0.20 wt%를 포함하며, 항복 강도는 또한 약 350 MPa이다. 샘플 합금 19는 Zn 5.50 wt%, Mg 1.05 wt%, 0.01 wt% 미만의 Cu, Si 0.03 wt%, Fe 0.04 내지 0.08 wt%를 포함하며, 항복 강도는 또한 약 350 MPa이다.
다른 변형에서, 합금은 Zn 5.00 내지 5.65 wt% 및 Mg 1.00 내지 1.10 wt%를 포함할 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.35 내지 5.55 wt%, Mg 0.95 내지 1.15 wt%, Cu 0.025 내지 0.075 wt%, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.03 내지 0.10 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.22 내지 5.42 wt%, Mg 0.95 내지 1.15 wt%, Cu 0.075 내지 0.125 wt%, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.03 내지 0.10 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.12 내지 5.32 wt%, Mg 0.95 내지 1.15 wt%, Cu 0.125 내지 0.175 wt%, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.03 내지 0.10 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다. 다른 변형에서, 합금은 Zn 5.00 내지 5.20 wt%, Mg 0.95 내지 1.15 wt%, Cu 0.15 내지 0.25 wt%, Si 0.02 내지 0.04 wt% 및 Fe 0.03 내지 0.10 wt%를 포함하며, 잔여물은 Al과 부수적인 불순물일 수 있다.
Al-Zn-Mg 합금은 상업적인 7000 시리즈 알루미늄 합금과 본 명세서에 논의된 다양한 양태에서 상이하다. 상업적인 7000 시리즈 알루미늄 합금은 통상적으로 Zr 및 Cu를 포함하여 합금을 강화시킨다. 예를 들어, 상업적인 Al 합금 7003, 7005 및 7108는 모두 0.05 wt% 내지 0.25 wt% 범위의 Zr을 포함한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 합금 7003은 Zr 0.05 내지 0.25 wt%를 포함하고, 합금 7005는 Zr 0.08 내지 0.20 wt%를 포함하며, 합금 7108은 Zr 0.12 내지 0.25 wt%를 포함한다. 반대로, Zr 무함유이거나 더 낮은 양의 Zr을 갖는 본 발명의 다양한 합금은 블라스팅된 표면에 줄무늬 선이 없는 합금일 수 있다.
다양한 실시예에서, 합금은 실질적으로 Cu 무함유일 수 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 샘플 합금 1 내지 14는 Cu를 0.01 wt% 미만으로 제한한다. 합금 내의 Cu의 양이 더 적을수록 양극산화된 표면이 상업적인 7000 시리즈 Al 합금보다 더욱 무채색이 되도록 도울 수 있다. 반대로, 상업적인 Al 합금 7003, 7005 및 7108는 모두 0.05 wt% 내지 0.2 wt% 범위의 양의 Cu를 포함한다. 예를 들어, 표 1에 나타낸 바와 같이, 합금 7003은 0.20 wt% 미만의 Cu를 포함하고, 합금 7005는 0.10 wt% 미만의 Cu를 포함하며, 합금 7108은 0.05 wt% 미만의 Cu를 포함한다.
또한, 합금은 상업적인 7000 시리즈 알루미늄 합금보다 더 낮은 불순물 레벨의 Fe을 가질 수 있다. 합금 내의 Fe 함량의 감소는 양극산화 전후에 심미적 외관을 손상시킬 수 있는 조대 2차 입자 수를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 반대로, 상업적인 합금은 본 발명의 합금보다 더 높은 Fe 불순물을 가진다 예를 들어, 표 1에 나타낸 바와 같이, 합금 7003은 0.35 wt% 미만의 Fe을 포함하고, 합금 7005는 0.40 wt% 미만의 Fe을 포함하며, 합금 7108은 0.10 wt% 미만의 Fe을 포함한다. 얻어진 DOI 및 Log 탁도는 본 명세서에 기재된 합금에서 실질적으로 개선된다.
샘플 합금 1, 7, 8 및 10 내지 13과 같은 대부분의 샘플 합금은 무채색이다. 무채색은 합금 내의 Cu의 존재의 제한으로 인해 발생할 수 있다.
표 1에 나타낸 바와 같이, Zr 0.12 wt%를 갖는 샘플 합금 13을 제외한 샘플 합금 1 내지 12 및 14는 모두 Zr을 배제한다. 적은 양의 Zr의 존재는 샘플 합금 13의 무채색에 영향을 주지 않지만, 결정립 구조에 영향을 줄 수 있어, 줄무늬 선을 초래할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 높은 강도 Al-Zn-Mg 합금에 대한 조성물 공간 (Mg 대 Zn)을 예시하는 그래프를 도시한다. 일부 실시예에서, Mg 및 Zn의 조성물 공간은 0으로부터 이다. Zr 첨가는 재결정을 억제하고, 바람직하지 않은 양극산화된 심미감을 일으킬 수 있는 긴 결정립 구조를 생성한다. 도 3은 Zr을 함유한 알루미늄 합금의 긴 결정립 구조를 나타낸 이미지이다. 긴 결정립 구조는 도 1에 나타낸 바와 같은 줄무늬 선을 야기할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 Zr 무함유 알루미늄 합금의 미세 결정립 구조를 나타낸 이미지이다. 도 4에 나타낸 미세 결정립 구조는 줄무늬 선을 야기하지 않는다.
일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.5 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.4 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.3 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.2 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.1 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.05 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.04 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.03 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.02 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1.01 이하이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 1:1 이다.
일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.5:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.6:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.7:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.8:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.9:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.95:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.96:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.97:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.98:1 이상이다. 일부 양태에서, 합금의 평균 결정립 종횡비는 0.99:1 이상이다.
또한 합금은 상업적인 7000 시리즈 Al 합금과 비교하여 감소된 불순물 레벨의 Si (예를 들어, 0.03 wt%)를 갖는다. Si 레벨의 감소는 합금 내의 더욱 높은 Si 함량을 갖는 합금보다 심미적으로 매력적인 양극산화된 표면을 제공하도록 도울 수 있다. 반대로, 표1에 나타낸 바와 같이, 상업적인 합금 7003은 0.30 wt% 미만의 Si을 포함하고, 상업적인 합금 7005은 0.35 wt% 미만의 Si을 포함하며, 상업적인 합금 7108은 0.10 wt% 미만의 Si을 포함한다.
Zn 및 Mg 함량을 증가시킴으로써, 합금의 항복 강도는 상업적인 7000 시리즈 합금보다 더 높을 수 있다. 상업적인 7000 시리즈 Al 합금의 Zn 및 Mg 함량은 달라질 수 있지만, 항복 강도는 350 MPa 근처로 유사하다. 구체적으로, 합금 7003은 Zn 5.0 내지 6.5 wt%, Mg 0.5 내지 1.0 wt%를 포함한다. 290 MPa의 인장 항복 강도가 상업적인 7003 합금에 대해 보고되었다. 상업적인 합금 7005은 Zn 4.0 내지 5.0 wt%, Mg 1.0 내지 1.8 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 345 MPa이다. 상업적인 합금 7108은 Zn 4.5 내지 5.5 wt%, Mg 0.7 내지 1.4 wt%를 포함하고, 항복 강도는 약 350 MPa이다.
프로세싱 방법
일부 실시예에서, 합금을 위한 용융물은 표 1에 나타낸 바와 같은 조성물을 포함하는 합금을 가열함으로써 제조될 수 있다. 용융물은 실온으로 냉각된 후, 합금은 균일화, 압출 성형, 단조(forging), 시효(aging) 및/또는 다른 형성, 또는 용체화 처리(solution heat treatment) 기술 등의 다양한 열 처리를 거친다.
합금에 있어서, MgZn2 상은 결정립 내에 그리고 결정립계(grain boundary) 모두에 있을 수 있다. MgZn2 상은 합금의 약 3 vol% 내지 약 6 vol%를 구성할 수 있다. MgZn2은 개별 입자 및/또는 연결된 입자로 형성될 수 있다. 다양한 열 처리를 이용하여, 연결된 입자 보다는 개별 입자로서의 MgZn2의 형성을 유도한다. 다양한 양태에서, 개별 입자는 연결 입자보다 더 우수한 강화를 일으킬 수 있다.
일부 실시예에서, 냉각된 합금을 승온으로, 예를 들어, 500℃로 가열하고 소정 기간 동안, 예를 들어, 약 8시간 동안 승온에서 유지함으로써 균질화할 수 있다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 열 처리 조건 (예를 들어, 온도와 시간)이 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 균질화는 고온 침지(soaking)를 소정 기간 동안 승온에서 사용하는 프로세스를 말한다. 균질화는 일부 합금에서 자연적인 결과로서 고형화를 일으킬 수 있는 화학적 또는 야금학적(metallurgical) 분리를 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 고온 침지는 체류 시간(dwell time), 예를 들어, 약 4시간 내지 약 48시간 동안 수행된다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 열 처리 조건 (예를 들어, 온도와 시간)이 달라질 수 있음을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 균질화된 합금은 열간가공(hot-working), 예를 들어, 압출될 수 있다. 압출은 금속이 다이 오리피스를 통해 가소적으로 유동(flow plastically)하도록 힘을 가함으로써 금속 잉곳 또는 빌렛(billet)을 균일한 단면의 길이들(lengths)로 변환하기 위한 프로세스이다.
일부 실시예에서, 열간가공된 합금은 소정 기간, 예를 들어, 2 시간 동안 450℃ 초과의 승온에서 용체화 처리될 수 있다. 용체화 처리는 합금의 강도를 변경할 수 있다.
용체화 처리 후, 합금은 제1 기온 및 시간에서, 예를 들어, 약 5시간 동안 100℃에서 시효되고, 이어서, 제2 기간 동안 제2 온도, 예를 들어, 약 9시간 동안 150℃로 가열된 후, 물로
Figure 112020028515647-pat00004
칭될 수 있다. 시효는 승온에서의 열 처리이며, MgZn2 침전물을 형성하는 침전 반응을 유도할 수 있다. 일부 실시예에서, 시효는 제1 기간 동안 제1 온도에서, 이어서 제2 기간 동안 제2 온도에서 수행될 수 있다. 단일 온도 열 처리는 또한, 예를 들어, 24 시간 동안 120℃에서 사용될 수 있다. (예를 들어, 온도 및 시간). 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 열 처리 조건 (예를 들어, 온도와 시간)이 달라질 수 있음을 이해할 것이다.
추가의 실시예에서, 합금에 용체화 처리와 시효 열 처리 사이에 응력 제거 처리(stress-relief treatment)를 임의로 수행할 수 있다. 응력 제거 처리는 합금의 스트레칭(stretching), 합금의 압축 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 합금은 양극산화될 수 있다. 양극산화는 알루미늄 합금을 보호하는 데 가장 일반적으로 사용되는 금속을 위한 표면 처리 프로세스이다. 양극산화는, 금속 부품의 표면 상에 자연적인 산화층의 두께를 증가시키는 데 사용되는 전해 패시베이션 프로세스(electrolytic passivation process)이다. 양극산화는 내부식성 및 내마모성을 증가시키고, 페인트 프라이머(paint primer) 및 접착제(glue)에 대하여 나금속(bare metal) 보다 더 우수한 접착력을 제공할 수도 있다. 양극산화된 필름은 또한 심미적 효과를 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어, 이는 반사된 광에 간섭 효과를 더할 수 있다.
일부 실시예에서, 합금은 전자 디바이스용 인클로저를 형성할 수 있다. 인클로저는 블라스팅된 표면 마무리를 가지거나 줄무늬 선이 부재하도록 설계될 수 있다. 블라스팅은 표면 마무리 프로세스, 예를 들어, 거친 표면의 평활화(smoothing) 또는 매끄러운 표면의 조면화(rougehning)이다. 블라스팅은 고압 하에 연마 재료의 스트림을 표면에 강제적으로 추진시킴으로써(forcibly propelling) 표면 재료를 제거할 수 있다.
본 명세서에 기재된 Al 합금은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 색상, 경도 및 강도와 같은 특성을 유지하면서, 종래의 7xxx 시리즈 Al 합금 보다 빠른 프로세싱 파라미터를 제공한다. 상술한 바와 같이, 개시된 합금은 무채색과 함께, Zr의 부재 또는 감소된 양으로 인해 기존의 상업적인 7xxx 시리즈 합금과 상이하다. 높은 압출 생산성과 낮은
Figure 112020028515647-pat00005
칭 민감도는 Zr 결정립 미세화의 감소를 가능하게 하고, 후속 열 처리가 필요하지 않다.
본 명세서에 개시된 7xxx Al 합금은 6063 합금의 것보다 작지만 이에 근접하는 압출 속도를 갖는다. Al 합금의 압출 시간은 종래의 7xxx Al 합금의 것보다 현저하게 높다. 일부 양태에서, 본 개시내용의 합금의 압출 속도는 6063 (T5) 합금의 프로세싱 시간의 70% 이상이다. 일부 양태에서, 개시된 합금의 압출 속도는 6063 (T5) 합금의 프로세싱 시간의 75% 이상이다. 다른 추가의 양태에서, 개시된 합금의 압출 속도는 6063 (T5) 합금의 프로세싱 시간의 80% 이상이다.
개시된 Al 합금은 프레스에서
Figure 112020028515647-pat00006
칭가능하고(press-quenchable) 압출 후 열 처리를 필요로 하지 않는다. 더 높은 양의 Zr을 갖는 종래의 7xxx Al 합금은 보통 프레스로부터 제거되어 재가열해야 한다. 추가적인 재가열 프로세싱 단계를 겪지 않음으로써, 본 개시내용의 합금은 종래의 Al 합금에 비하여 제조 시간에서의 상당한 이점과 심미적 품질을 갖는다.
추가로, 개시된 Al 합금은 6063 합금보다
Figure 112020028515647-pat00007
칭에 덜 민감하다. 그 결과, 개시된 Al 합금은 합금의 특성(예를 들어, 강도 및 경도)을 저하시키기 전에 종래의 7xxx 시리즈 합금보다 더 느리게 냉각시킬 수 있다. 개시된 Al 합금 및 이로부터 형성된 부품은 더 우수한 압출 및 개선된 최종 부품 편평도(flatness)를 가지면서, 더 느리게 냉각될 수 있다.
일 예에서, 샘플 합금 12로부터 생성된 부품은 샘플 합금 1 (6063 합금)로부터 생성된 것보다 30% 개선된 편평도와 더 적은
Figure 112020028515647-pat00008
칭 왜곡을 나타냈다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 샘플 합금 12의 경도는 25° 수조에서 수냉할 경우 140 HV에 근접하고, 65℃ 수조에서
Figure 112020028515647-pat00009
칭할 경우에도 강제 공랭(forced air cooling)에 의해 또는 공기 냉각(air cooling)에 의해 130 HV 초과로 유지하였다. 그에 비해, 유사한 방법으로 냉각될 경우 6063 Al 합금은 100 HV를 결코 초과하지 않았다. 샘플 합금 12는 6063 Al 합금에 비해 팬(fan) 및 공기 냉각된 합금에 의한 왜곡의 감소를 나타냈다(데이터는 도시하지 않음). 합금의 왜곡의 감소는 더 얇고 더 복잡한 부품을 기계 가공함에 있어서 상당한 이점을 제공한다. 요약하면, 본 발명의 7xxx Al 합금은 6063 Al 합금 및 상업적인 7xxx 시리즈 Al 합금보다 훨씬 큰 프로세싱 윈도우(processing window)를 가지면서, 강도, 경도, 편평도 및 심미적 품질의 개선을 또한 가능하게 한다.
다양한 종래의 7xxx 시리즈 Al 합금은 본 개시내용의 합금에 대해 기재된 색상 범위를 벗어난 황색을 가지며/가지거나 압출 속도가 소정 6063 (T5) 합금의 프로세싱 시간의 20% 미만 및 대안적으로 10% 미만이다. 더 높은 압출 속도는 사실상 생산 능력을 증가를 의미한다. 다른 7xxx 시리즈 Al은 종종 압출 후 추가의 열 처리를 초래한다. 합금이 추가의 열 처리 단계 없이 프레스에서
Figure 112020028515647-pat00010
칭될 수 있는 경우의 증가된 압출 시간은 본 발명의 합금의 더욱 빠른 제조를 제공한다.
추가의 다양한 양태에서, 합금은 본 명세서에 기재된 바와 같은 압출 속도 및/또는 무채색을 가지면서, 인장 항복 강도가 300 MPa 이상이다.
색상, 광택 및 탁도를 포함하는 심미감의 평가에 표준 방법을 사용할 수 있다.
색상
입사광이 백색 광원이라고 가정하면, 물체의 색상을 흡수되지 않고 반사되거나 투과되는 광의 파장으로 결정할 수 있다. 물체의 시각적 외관은 광 반사 또는 투과에 따라 변할 수 있다. 부가적 외관 속성(appearance attribute)은 특히 광택이 나는, 빛나는, 흐릿한(dull), 투명한, 희부연(haze) 등과 같이 일반적으로 지칭되는 반사된 광 또는 투과된 광의 방향 휘도 분포(directional brightness distribution)에 기초할 수 있다. 색상 및 외관 측정에 대한 ASTM 표준(ASTM Standards on Color & Appearance Measurement) 또는 특히, ASTM D523 (광택), ASTM D2457 (플라스틱의 광택), ASTM E430 (고광택 표면의 광택, 탁도) 및 ASTM D5767 (DOI)를 포함하는 고광택 표면의 광택 측정을 위한 ASTM E-430 표준 시험 방법(ASTM E-430 Standard Test Methods for Measurement of Gloss of High-Gloss Surfaces)에 기초하여 정량적인 평가를 수행할 수 있다. 광택, 탁도 및 DOI의 측정은 로포인트 IQ와 같은 시험 장비에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 색상은 L*, a* 및 b* 파라미터에 의해 정량화될 수 있고, 여기서, L*은 광 휘도(brightness)를 나타내고, a*는 적색에서 녹색 사이의 색상을 나타내며, b*는 청색에서 황색 사이의 색상을 나타낸다. 예를 들어, 높은 b* 값은 금빛 황색이 아닌 매력적이지 않은 누르스름한 색상을 시사한다. 0에 가까운 a* 및 b* 값은 무채색을 시사한다. 낮은 L* 값은 어두운 휘도를 시사하는 반면, 높은 L* 값은 큰 휘도를 시사한다. 색상 측정을 위해, 엑스-라이트 컬러(X-Rite Color) i7 XTH, 엑스-라이트 컬러아이(Coloreye) 7000과 같은 시험 장비를 사용할 수 있다. 이들 측정은 광원, 관측자 및 L* a* b* 색상 스케일에 대한 CIE/ISO 표준을 따른다. 예를 들어, 표준은 하기를 포함한다: (a) ISO 11664-1:2007(E)/CIE S 014-1/E:2006: ISO/CIE 공동 표준 (Joint ISO/CIE Standard): 비색법(Colorimetry) ― 파트 1: CIE 표준 비색 관측자(CIE Standard Colorimetric Observers); (b) ISO 11664-2:2007(E)/CIE S 014-2/E:2006: ISO/CIE 공동 표준: 비색법 ― 파트 2: 비색법을 위한 CIE 표준 광원, (c) ISO 11664-3:2012(E)/CIE S 014-3/E:2011: ISO/CIE 공동 표준: 비색법 ― 파트 3: CIE 3자 극치(Tristimulus Values); 및 (d) ISO 11664-4:2008(E)/CIE S 014-4/E:2007: ISO/CIE 공동 표준: 비색법 ― 파트 4: CIE 1976 L* a* b* 색 공간(Colour Space).
본 명세서에 기재된 바와 같이, 합금으로부터의 Cu의 감소 또는 제거는 무채색을 가진 합금을 제공한다. 본 명세서에 기재된 합금은 Mg2Zn을 포함하여, 합금에 추가의 항복 강도를 제공한다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 합금은 무채색 및 0.8 내지 1.2 범위의 낮은 종횡비를 갖는다. 적어도 부분적으로 본 명세서에 기재된 합금 조성으로부터 초래된 무채색에 대응하는 L*a*b*가 본 명세서에 기재되어 있다.
다양한 양태에서, 본 명세서에 개시된 합금의 L*은 85 이상이다. 일부 경우에는, 합금의 L*은 90 이상이다.
본 명세서에 개시된 합금은 무채색이다. 무채색은 0에 가까운 소정 값 이상으로 벗어나지 않는 a* 및 b*를 말한다. 다양한 양태에서, a*는 -0.5 이상이다. 다양한 양태에서, a*는 -0.25 이상이다. 다양한 양태에서, a*는 0.25 이하이다. 다양한 양태에서, a*는 0.5 이하이다. 추가의 양태에서, a*는 -0.5 내지 0.5 이다. 추가의 양태에서, a*는 -0.25 내지 0.25 이다.
다양한 양태에서, b*는 -2.0 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -1.75 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -1.50 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -1.25 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -1.0 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -0.5 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 -0.25 이상이다. 다양한 양태에서, b*는 1.0 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 1.25 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 1.50 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 1.75 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 2.0 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 0.5 이하이다. 다양한 양태에서, b*는 0.25 이하이다. 추가의 양태에서, b*는 -1.0 내지 1.0 이다. 추가의 양태에서, b*는 -0.5 내지 0.5 이다.
인장 시험을 위한 시험 기구, 시험 시편 및 시험 절차를 포함하는 ASTM E8을 통해 합금의 항복 강도를 결정할 수 있다.
샘플링 시험 방법, 시편의 종류, 시편 제조, 시험 환경 및 알루미늄 합금의 SCC에 대한 감수성(susceptibility)를 결정하기 위한 노출 방법을 포함하는 ASTM G47을 통해 합금에 대한 내응력 부식성 시험을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 합금은 전자 디바이스용 인클로저를 형성할 수 있다. 인클로저는 블라스팅된 표면 마무리를 가지거나 줄무늬 선이 부재하도록 설계될 수 있다. 블라스팅은 표면 마무리 프로세스, 예를 들어, 거친 표면의 평활화 또는 매끄러운 표면의 조면화이다. 블라스팅은 고압 하에 연마 재료의 스트림을 금속 표면에 강제적으로 추진시킴으로써 표면 재료를 제거할 수 있다.
다양한 실시예에서, 합금은 하우징 또는 전자 디바이스의 다른 부품, 예를 들어, 디바이스의 하우징 또는 케이싱의 부품으로서 사용될 수 있다. 디바이스는 임의의 소비자 전자 디바이스, 예를 들어, 휴대폰, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 및/또는 휴대용 음악 플레이어를 포함할 수 있다. 디바이스는 디지털 디스플레이, 모니터, 전자책 단말기, 휴대용 웹 브라우저 및 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이의 부품일 수 있다. 디바이스는 또한 휴대용 DVD 플레이어, DVD 플레이어, 블루레이 디스크 플레이어, 비디오 게임 콘솔 또는 휴대용 음악 플레이어와 같은 음악 플레이어를 포함하는 엔터테인먼트 디바이스일 수 있다. 디바이스는 또한 이미지, 비디오, 사운드의 스트리밍을 제어하는 디바이스의 부품일 수 있거나, 전자 디바이스용 원격 조정기일 수 있다. 합금은 하드 드라이버 타워 하우징 또는 케이싱, 랩톱 하우징, 랩톱 키보드, 랩톱 트랙 패드, 데스크톱 키보드, 마우스 및 스피커와 같은, 컴퓨터 또는 이의 부속물의 부품일 수 있다. 합금은 또한 손목시계 또는 시계와 같은 디바이스에 적용될 수 있다.
수 개의 실시예들이 설명되었지만, 다양한 변형, 선택적인 제조 및 균등물이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 이용될 수 있다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 인식될 것이다. 또한, 다수의 잘 알려진 프로세스 및 요소는 본 명세서에 개시된 실시예를 불필요하게 애매하게 하는 것을 회피하도록 설명되지 않았다. 따라서, 상술된 설명은 공보의 범위를 제한하는 것으로 인정되지 않아야 한다.
본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 현재 개시된 실시예들이 예를 통해 교시하고 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 상기 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 주제는 제한적인 측면에서가 아니라 일례로서 해석되어야 한다. 이하의 청구범위는 본 명세서에 설명된 포괄적인 특징과 특정한 특징 뿐만 아니라 언어의 문제로서 그 사이에 속할 수 있는 본 방법 및 시스템의 범위의 모든 명세서를 포함하도록 해석된다.

Claims (15)

  1. 알루미늄 합금으로서,
    Zn 4.5 내지 6.5 wt%,
    Mg 0.9 내지 1.5 wt%,
    Cu 0 내지 0.05 wt%,
    Zr 0 내지 0.05 wt%,
    Fe 0.04 내지 0.12 wt%,
    Si 0 내지 0.10 wt%를 포함하고,
    잔여물은 알루미늄과 부수적인 불순물이며,
    상기 합금은 3 내지 6 vol% MgZn2를 가지고,
    상기 합금은 1.0 내지 1.3의 평균 결정립 종횡비(grain aspect ratio)를 가지며;
    상기 합금의 열 전도성이 130 W/mK 보다 크고, 상기 합금의 항복 강도(yield strength)가 적어도 280 MPa인, 알루미늄 합금.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합금의 Mg에 대한 Zn의 wt% 비가 4:1 내지 7:1인, 알루미늄 합금.
  3. 제1항에 있어서,
    Cu가 0 내지 0.04 wt%인, 알루미늄 합금.
  4. 제1항에 있어서,
    Zr가 0 내지 0.04 wt%인, 알루미늄 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    Zn가 5.00 내지 5.65 wt%이고,
    Mg가 1.00 내지 1.10 wt%인 알루미늄 합금.
  6. 제1항에 있어서,
    Zn가 5.40 내지 5.60 wt% 이고,
    Mg가 0.90 내지 1.10 wt%인, 알루미늄 합금.
  7. 제1항에 있어서,
    Zn가 5.40 내지 5.65 wt% 이고,
    Mg가 1.30 내지 1.50 wt%인, 알루미늄 합금.
  8. 제1항에 있어서,
    Mg가 1.30 내지 1.50 wt%인, 알루미늄 합금.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 합금은 1.0 내지 1.2의 결정립 종횡비를 가지는, 알루미늄 합금.
  10. 제1항에 있어서, Zn가 4.7 내지 6.0 wt%이고 Mg가 1 내지 1.3 wt%인, 알루미늄 합금.
  11. 제1항에 있어서, Zn가 5.0 내지 5.65 wt%이고 Mg가 1.0 내지 1.10 wt%인, 알루미늄 합금.
  12. 제1항에 있어서, Zn가 5.25 내지 5.75 wt%인, 알루미늄 합금.
  13. 제1항에 있어서, 상기 합금이 Ag 0.3 wt% 이하를 더 포함하는, 알루미늄 합금.
  14. 제1항에 있어서, 상기 합금의 항복 강도가 적어도 350 MPa인, 알루미늄 합금.
  15. 제1항의 합금을 포함하는 물품.
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