KR20170090437A - 새로운 6xxx 알루미늄 합금을 연속 주조하는 방법, 및 그로부터 제조된 제품 - Google Patents

새로운 6xxx 알루미늄 합금을 연속 주조하는 방법, 및 그로부터 제조된 제품 Download PDF

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Abstract

특성들의 개선된 조합을 갖는 새로운 6xxx 알루미늄 합금 스트립이 개시된다. 새로운 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 적어도 제1 압연 스탠드 및 제2 압연 스탠드를 통해 인라인에서 목표 두께로 압연된다. 한 가지 접근법에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 0.8 내지 1.25 중량%의 Si, 0.2 내지 0.6 중량%의 Mg, 0.5 내지 1.15 중량%의 Cu, 0.01 내지 0.2 중량%의 망간, 0.01 내지 0.2 중량%의 철; 0.30 중량% 이하의 Ti; 0.25 중량% 이하의 Zn;0.15 중량% 이하의 Cr; 및 0.18 중량% 이하의 Zr을 함유할 수 있다.

Description

새로운 6xxx 알루미늄 합금을 연속 주조하는 방법, 및 그로부터 제조된 제품{METHODS OF CONTINUOUSLY CASTING NEW 6XXX ALUMINUM ALLOYS, AND PRODUCTS MADE FROM THE SAME}
6xxx 알루미늄 합금은, 규소와 마그네슘을 가져서 침전물 규화마그네슘 (Mg2Si)을 생성하는 알루미늄 합금이다 합금 6061은 수 십 년간 다양한 응용에 사용되어 왔다. 그러나, 6xxx 알루미늄 합금의 하나 이상의 특성을, 다른 특성은 저하시키지 않으면서 개선하는 것은 힘들다. 자동차 응용의 경우, (전형적인 페인트 베이킹 열 처리 후에) 높은 강도와 함께 양호한 성형성을 갖는 시트가 바람직할 것이다.
본 발명은 (i) 연속-주조 알루미늄 합금 스트립을 공급 원료로서 제공하는 단계; (ii) 공급 원료를 적어도 2개의 스탠드를 통해 인라인(in-line)에서 필요한 두께로, 선택적으로 최종 제품 게이지(gauge)로 압연 (예를 들어, 열간 압연 및/또는 냉간 압연)하는 단계를 포함하는 연속 인라인 순서로 6xxx 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다. 압연 후에, 공급 원료는 (iii) 용체화 열처리(solution heat-treating)되고 (iv) 담금질(quenching)될 수 있다. 용체화 열처리 및 담금질 후에, 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 (v) (예를 들어, 페인트 베이킹을 통해) 인공 시효(artificially aging)될 수 있다. 선택적인 추가적인 단계에는 오프라인(off-line) 냉간 압연 (예를 들어, 용체화 열처리 직전 또는 직후), 텐션 레벨링(tension leveling) 및 권취(coiling)가 포함된다. 이 방법은 특성들의 개선된 조합 (예를 들어, 강도와 성형성의 개선된 조합)을 갖는 알루미늄 합금 스트립을 생성한다.
도 1을 참조하면, 6xxx 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 한 가지 방법이 나타나 있다. 이 실시 형태에서는, 연속-주조 알루미늄 6xxx 알루미늄 합금 스트립 공급 원료(1)를 선택적으로 전단 및 트리밍 스테이션(2)에 통과시키고, 용체화 열처리 전에 선택적으로 트리밍한다 (8). 스트립은 T4 또는 T43 템퍼(temper)를 가질 수 있다. 가열 단계 및 후속 담금질 단계의 온도는 원하는 템퍼에 따라 달라질 것이다. 다른 실시 형태에서, 담금질은 흐름도의 임의의 단계들 사이에, 예를 들어, 주조(1)와 전단 및 트리밍(2) 사이에 일어날 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 압연(6)에 뒤이은 오프라인 냉간 가공 또는 용체화 열처리 후에 권취가 일어날 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제조 방법은 주조 단계를 용체화 단계로서 이용할 수 있으며, 따라서, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된, 공동 소유의 미국 특허 출원 공개 제2014/0000768호에 기재된 바와 같이, 어떠한 용체화 열처리 또는 어닐링(annealing)도 부재할 수 있다. 일 실시 형태에서, 알루미늄 합금 스트립은 담금질 후에 권취된다. (예를 들어, T4 또는 T43 템퍼의) 권취된 제품이 (예를 들어, 성형된 자동차 패널과 같은 성형된 자동차 부분/부품을 제조하는 데 사용하기 위해) 고객에게 출하될 수 있다. 고객은 성형품을 페인트 베이킹하고/하거나 달리 열처리하여 (예를 들어, 인공 시효시켜), (예를 들어, 하기에 기재된 바와 같이, 근사 피크 강도(near peak strength) T6 템퍼일 수 있는, T6 템퍼의) 최종 템퍼링된 제품을 성취할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "어닐링"은 (예를 들어, 성형성을 개선하기 위해) 금속의 회수 및/또는 재결정화가 일어나게 하는 가열 공정을 지칭하다. 알루미늄 합금을 어닐링하는 데에 사용되는 전형적인 온도는 500 내지 900℉의 범위이다.
또한 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "용체화 열처리"는 합금화 원소의 제2 상 입자(second phase particle)가 적어도 부분적으로 고용체로 용해되도록 (예를 들어, 제2 상 입자를 완전히 용해시키도록) 금속을 고온에서 유지하는 야금 공정을 지칭한다. 용체화 열처리에 사용되는 온도는 일반적으로, 어닐링에 사용되는 온도보다 높지만, 합금의 용융 개시점보다 낮고, 예를 들어 905℉ 내지 최대 1060℉의 범위의 온도이다. 일 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 950℉ 이상이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 960℉ 이상이다. 또 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 970℉ 이상이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 980℉ 이상이다. 또 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 990℉ 이상이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 1000℉ 이상이다. 일 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 1050℉ 이하이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 1040℉ 이하이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리 온도는 1030℉ 이하이다. 일 실시 형태에서, 용체화 열처리는 적어도 950° 내지 1060℉의 온도에서 수행된다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리는 960° 내지 1060℉의 온도에서 수행된다. 또 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리는 970° 내지 1050℉의 온도에서 수행된다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리는 980° 내지 1040℉의 온도에서 수행된다. 또 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리는 990° 내지 1040℉의 온도에서 수행된다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리는 1000° 내지 1040℉의 온도에서 수행된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "공급 원료"는 스트립 형태의 알루미늄 합금을 지칭한다. 본 발명의 실시에 이용되는 공급 원료는 당업자에게 잘 알려진 다수의 연속 주조 기술에 의해 제조될 수 있다. 스트립을 제조하는 바람직한 방법은 와트-마이어(Wyatt-Mair) 및 해링턴(Harrington)에게 허여된 미국 특허 제5,496,423호에 기재되어 있다. 다른 바람직한 방법은, 둘 모두 본 발명의 출원인에게 양도된, 미국 특허 출원 제10/078,638호 (현 미국 특허 제6,672,368호) 및 미국 특허 출원 제10/377,376호에 기재된 바와 같다. 전형적으로, 주조 스트립은, 원하는 계속되는 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라, 약 43 내지 254 cm (약 17 내지 100 인치)의 폭을 가질 것이다.
도 2는 추가적인 가열 및 압연 단계가 수행되는 다수의 대안적인 실시 형태 중 하나를 위한 장치를 개략적으로 나타낸다. 금속이 노(furnace; 80)에서 가열되고, 용융된 금속은 용융기 홀더(melter holder; 81, 82) 내에 유지된다. 용융된 금속은 트로핑(troughing; 84)을 통과하고 탈기(degassing; 86) 및 여과(88)에 의해 추가로 준비된다. 턴디시(tundish; 90)는 용융된 금속을, 벨트 주조기로서 예시되지만 이에 한정되지 않는 연속 주조기(92)로 공급한다. 주조기(92)로부터 나오는 금속 공급 원료(94)는 에지 트리밍 및 횡방향 절단을 위한 선택적인 전단(96) 및 트리밍(98) 스테이션을 통과하여 이동한 후에, 압연 온도의 조정을 위해 선택적인 담금질 스테이션(100)으로 간다.
담금질(100) 후에, 공급 원료(94)는 압연 밀(102)을 통과하는데, 그로부터 중간 두께로 나온다. 이어서, 공급 원료(94)는 추가적인 열간 밀링 (압연)(104) 및 선택적으로 냉간 밀링 (압연)(106, 108)을 거쳐 원하는 최종 게이지에 도달한다. 냉간 밀링 (압연)은 도시된 바와 같이 인라인에서 또는 오프라인에서 수행될 수 있다.
임의의 다양한 담금질 장치가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 전형적으로, 담금질 스테이션은, 액체 또는 기체 형태 중 어느 하나인 냉각 유체를 뜨거운 공급 원료 상에 분무하여 그의 온도를 급속히 감소시키는 스테이션이다. 적합한 냉각 유체에는 물, 공기, 액화 가스, 예를 들어 이산화탄소 등이 포함된다. 담금질은, 뜨거운 공급 원료의 온도를 급속히 감소시켜 고용체로부터의 합금화 원소의 실질적인 침전을 방지도록 수행되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 스테이션(100)에서의 담금질은, 공급 원료가 연속 주조기로부터 나올 때, 공급 원료의 온도를 850 내지 1050℉의 온도로부터 원하는 압연 온도 (예를 들어, 열간 또는 냉간 압연 온도)로 감소시킨다. 일반적으로, 공급 원료는 원하는 합금 또는 템퍼에 따라 100 내지 950℉의 범위의 온도로 담금질 스테이션(100)을 빠져나올 것이다. 물 분무 또는 공기 담금질이 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 담금질은 공급 원료의 온도를 900 내지 950℉로부터 800 내지 850℉로 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 공급 원료는 600 내지 900℉의 범위의 온도로 담금질 스테이션(51)을 빠져나올 것이다.
열간 압연(102)은 전형적으로 400 내지 1000℉, 바람직하게는 400 내지 900℉, 더욱 바람직하게는 700 내지 900℉의 범위 이내의 온도에서 수행된다. 냉간 압연은 전형적으로 주위 온도 내지 400℉ 미만의 온도에서 수행된다. 열간 압연하는 경우, 스트립이 압연 동안 롤에 의해 냉각될 수 있기 때문에, 열간 압연 스탠드의 출구에서의 스트립의 온도는 100 내지 800℉, 바람직하게는 100 내지 550℉일 수 있다.
본 발명의 적어도 2개의 압연 스탠드를 포함하는 압연 단계에 의해 영향을 받는 두께 감소 정도는 필요한 최종 게이지 또는 중간 게이지에 도달하도록 의도되며, 그 중 어느 하나는 목표 두께일 수 있다. 하기 실시예에 나타난 바와 같이, 2개의 압연 스탠드를 사용하는 것은 특성들의 예상치 못한 개선된 조합을 용이하게 한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의(as-cast) (주조) 두께를 15% 내지 80%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 스트립의 주조된 그대로의 (주조) 게이지는, 적어도 2개의 압연 스탠드에 걸쳐 적절한 총 감소를 달성하여 목표 두께를 달성하도록 조정될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 이상만큼 감소시킬 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 이상만큼 감소시킬 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 이상만큼 감소시킬 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 이상만큼 감소시킬 수 있다. 임의의 이들 실시 형태에서, 제1 열간 압연 스탠드 + 적어도 제2 열간 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 75% 이하만큼 감소시킬 수 있다. 임의의 이들 실시 형태에서, 제1 열간 압연 스탠드 + 적어도 제2 열간 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 65% 이하만큼 감소시킬 수 있다. 임의의 이들 실시 형태에서, 제1 열간 압연 스탠드 + 적어도 제2 열간 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 60% 이하만큼 감소시킬 수 있다. 임의의 이들 실시 형태에서, 제1 열간 압연 스탠드 + 적어도 제2 열간 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 55% 이하만큼 감소시킬 수 있다.
한 가지 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
다른 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 20% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 20% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 20% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 20% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 20% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
다른 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 25% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
다른 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 30% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
다른 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 35% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
다른 접근법에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 내지 75%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 내지 70%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 내지 65%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 내지 60%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드 + 적어도 제2 압연 스탠드의 조합은 주조된 그대로의 (주조) 두께를 40% 내지 55%만큼 감소시켜 목표 두께를 달성한다.
제1 압연 스탠드와 관련하여, 일 실시 형태에서, 주조 두께로부터 중간 두께로의, 1 내지 50%의 두께 감소가 제1 압연 스탠드에 의해 달성된다. 일 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 5 내지 45%만큼 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 10 내지 45%만큼 감소시킨다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 11 내지 40%만큼 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 12 내지 35%만큼 감소시킨다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 12 내지 34%만큼 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 13 내지 33%만큼 감소시킨다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 14 내지 32%만큼 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 15 내지 31%만큼 감소시킨다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 16 내지 30%만큼 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 제1 압연 스탠드는 주조된 그대로의 (주조) 두께를 17 내지 29%만큼 감소시킨다.
제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 1 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 수학을 사용하여, 숙련자는, 목표 두께를 달성하는 데 필요한 총 감소 및 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 감소의 양에 기초하여, 적절한 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합) 감소를 선택할 수 있다.
(1) 목표 두께 = 주조-게이지 두께 * (제1 스탠드에 의한 감소 (%)) * (제2 스탠드 및 임의의 후속 스탠드(들)에 의한 감소 (%))
(2) 목표 두께를 달성하기 위한 총 감소 = 제1 스탠드 감소 + 제2 (또는 그 이상의) 스탠드 감소
일 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 5 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 10 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 15 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 20 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 25 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 30 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 35 내지 70%의 두께 감소를 달성한다. 다른 실시 형태에서, 제2 압연 스탠드 (또는 제2 압연 스탠드 + 임의의 추가적인 압연 스탠드의 조합)는 제1 압연 스탠드에 의해 달성되는 중간 두께에 비해 40 내지 70%의 두께 감소를 달성한다.
공급 원료는 일반적으로 적합한 압연 두께 (예를 들어, 1.524 내지 10.160 mm (0.060 내지 0.400 인치))를 갖는 제1 압연 스테이션 (본 명세서에서 때때로 "스탠드"로 지칭됨)으로 들어간다. 적어도 2개의 압연 스탠드 후의 스트립의 최종 게이지 두께는 0.1524 내지 4.064 mm (0.006 내지 0.160 인치)의 범위일 수 있다. 일 실시 형태에서, 적어도 2개의 압연 스탠드 후의 스트립의 최종 게이지 두께는 0.8 내지 3.0 mm (0.031 내지 0.118 인치)의 범위일 수 있다.
가열기(112)에서 수행되는 가열은 완성된 제품에 요구되는 합금 및 템퍼에 의해 결정된다. 한 가지 바람직한 실시 형태에서, 공급 원료는 상기에 기재된 용체화 열처리 온도에서, 인라인에서 용체화 열처리될 것이다. 가열은, 합금의 용체화를 보장하기에 충분하지만 알루미늄 합금의 용융을 개시하지 않는 온도 및 시간으로 수행된다. 용체화 열처리는 T 템퍼의 생성을 촉진한다.
다른 실시 형태에서, 압연 (예를 들어, 열간 압연) 후에, 최종 게이지에 도달하는 추가적인 냉간 압연 전에, 어닐링이 수행될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 공급 원료는 적어도 2개의 스탠드를 통한 압연, 어닐링, 냉간 압연, 선택적으로 트리밍, 인라인 또는 오프라인의 용체화 열처리, 및 담금질을 통해 진행된다. 추가적인 단계에는 텐션 레벨링 및 권취가 포함될 수 있다.
유사하게, 스테이션(100)에서의 담금질은 최종 제품에 필요한 템퍼에 따라 좌우될 것이다. 예를 들어, 용체화 열처리된 공급 원료는 70 내지 250℉로, 바람직하게는 100 내지 200℉로 담금질, 바람직하게는 공기 및/또는 물 담금질된 후에 권취될 것이다. 다른 실시 형태에서, 용체화 열처리된 공급 원료는 70 내지 250℉로, 바람직하게는 70 내지 180℉로 담금질, 바람직하게는 공기 및/또는 물 담금질된 후에 권취될 것이다. 바람직하게는, 스테이션(100)에서의 담금질은 물 담금질 또는 공기 담금질 또는 조합된 담금질이며, 이때, 물을 우선 적용하여 스트립의 온도를 라이덴프로스트(Leidenfrost) 온도 (다수의 알루미늄 합금에 대해 약 550℉)보다 약간 높게 만들고 이어서 공기 담금질을 계속한다. 이러한 방법은 물 담금질의 신속한 냉각 이점과 제품에서 고품질 표면을 제공하며 뒤틀림(distortion)을 최소화할 공기 분사(airjet)의 저응력 담금질을 조합할 것이다. 열처리된 제품의 경우, 약 250℉ 이하의 출구 온도가 바람직하다.
어닐링된 제품은 110 내지 720℉로 담금질, 바람직하게는 공기 담금질 또는 물 담금질된 후에 권취될 수 있다. 어닐링은 예시된 바와 같이 인라인에서, 또는 배치식 어닐링을 통해 오프라인에서 수행될 수 있음이 이해될 수 있다.
본 발명의 공정이, 일 실시 형태에서, 목표 두께에 도달하기 위한 2-스탠드 압연 (예를 들어, 열간 압연 및/또는 냉간 압연)의 단일 단계를 갖는 것으로서 이제까지 기재되었지만, 다른 실시 형태가 고려되며, 적절한 목표 두께에 도달하기 위해 임의의 적합한 수의 열간 및 냉간 압연 스탠드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 얇은 게이지를 위한 압연 밀 배열은 열간 압연 단계 후에, 필요한 대로 열간 및/또는 냉간 압연 단계를 포함할 수 있다.
공급 원료(94)는 이어서 선택적으로 트리밍되고 (110), 이어서 가열기(112)에서 용체화 열처리된다. 가열기(112)에서의 용체화 열처리 후에, 공급 원료(94)는 선택적으로 프로파일 게이지(113)를 통과하고, 선택적으로 담금질 스테이션(114)에서 담금질된다. 생성된 스트립은 x-선(116, 118) 및 표면 검사(120)를 거치고, 이어서 선택적으로 권취된다. 용체화 열처리 스테이션은 최종 게이지에 도달한 후에 배치될 수 있고, 그 후에 담금질 스테이션이 배치될 수 있다. 필요하다면, 중간체 어닐링을 위해 그리고 용질을 용액 중에 유지하기 위해 추가적인 인라인 어닐링 단계 및 담금질이 압연 단계들 사이에 배치될 수 있다.
용체화 열처리 및 담금질 후에, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은, 예를 들어, T4 또는 T43 템퍼로 자연 시효될(naturally aged) 수 있다. 일부 실시 형태에서, 자연 시효 후에, 권취된 새로운 6xxx 알루미늄 합금 제품은 추가적인 가공을 위해 고객에게 출하된다.
임의의 자연 시효 후에, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 석출 경화 석출물(precipitation hardening precipitate)을 나타내도록 인공 시효될 수 있다. 인공 시효는 하나 이상의 승온 (예를 들어, 93.3℃ 내지 232.2℃ (200℉ 내지 450℉))에서 하나 이상의 기간 동안 (예를 들어, 수 분 내지 수 시간 동안) 새로운 6xxx 알루미늄 합금을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 인공 시효는 새로운 6xxx 알루미늄 합금의 페인트 베이킹을 포함할 수 있다 (예를 들어, 알루미늄 합금이 자동차 응용에 사용되는 경우). 인공 시효는 선택적으로 페인트 베이킹 전에 (예를 들어, 새로운 6xxx 알루미늄 합금을 자동차용 부품으로 성형한 후에) 수행될 수 있다. 필요한 대로/적절한 대로, 임의의 페인트 베이킹 후의 추가적인 인공 시효가 또한 완료될 수 있다. 일 실시 형태에서, 최종 6xxx 알루미늄 합금 제품은 T6 템퍼이며, 이는 최종 6xxx 알루미늄 합금 제품이 용체화 열처리, 담금질, 및 인공 시효되었음을 의미한다. 인공 시효는 피크 강도로의 시효를 반드시 필요로 하지는 않지만, 인공 시효는 피크 강도, 또는 근사 피크 시효 강도 (근사 피크 시효는 피크 강도로부터 10% 범위 이내를 의미함)를 달성하도록 완료될 수 있다.
조성
임의의 적합한 6xxx 알루미늄 합금은 본 명세서에 기재된 새로운 방법에 따라 가공될 수 있다. 일부 적합한 6xxx 알루미늄 합금에는, 본 명세서에 참고로 포함된, 알루미늄 협회(Aluminum Association) 문서 "가공 알루미늄 및 가공 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 명칭 및 화학 조성 한도(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)" (2015년 1월)에 의해 정의된 바와 같은, 합금 6101, 6101A, 6101B, 6201, 6201A, 6401, 6501, 6002, 6003, 6103, 6005, 6005A, 6005B, 6005C, 6105, 6205, 6305, 6006, 6106, 6206, 6306, 6008, 6009, 6010, 6110, 6110A, 6011, 6111, 6012, 6012A, 6013, 6113, 6014, 6015, 6016, 6016A, 6116, 6018, 6019, 6020, 6021, 6022, 6023, 6024, 6025, 6026, 6027, 6028, 6031, 6032, 6033, 6040, 6041, 6042, 6043, 6151, 6351, 6351A, 6451, 6951, 6053, 6055, 6056, 6156, 6060, 6160, 6260, 6360, 6460, 6460B, 6560, 6660, 6061, 6061A, 6261, 6361, 6162, 6262, 6262A, 6063, 6463, 6463A, 6763, 6963, 6064, 6064A, 6065, 6066, 6068, 6069, 6070, 6081, 6181, 6181A, 6082, 6082A, 6182, 6091, 및 6092가 포함된다.
일 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.8 내지 1.25 중량%의 Si, 0.2 내지 0.6 중량%의 Mg, 0.5 내지 1.15 중량%의 Cu, 0.01 내지 0.20 중량%의 망간, 및 0.01 내지 0.3 중량%의 철을 함유하는 고-규소 6xxx 합금이다.
규소 (Si)가 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에, 일반적으로 0.80 중량% 내지 1.25 중량% Si의 범위로 포함된다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 1.00 중량% 내지 1.25 중량%의 Si를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 1.05 중량% 내지 1.25 중량%의 Si를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 1.05 중량% 내지 1.20 중량%의 Si를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 1.05 중량% 내지 1.15 중량%의 Si를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 1.08 중량% 내지 1.18 중량%의 Si를 포함한다.
마그네슘 (Mg)이 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에, 일반적으로 0.20 중량% 내지 0.60 중량% Mg의 범위로 포함된다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.20 중량% 내지 0.45 중량%의 Mg를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.25 중량% 내지 0.40 중량%의 Mg를 포함한다.
구리 (Cu)가 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에, 일반적으로 0.50 중량% 내지 1.15 중량% Cu의 범위로 포함된다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.60 중량% 내지 1.10 중량%의 Cu를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.65 중량% 내지 1.05 중량%의 Cu를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.70 중량% 내지 1.00 중량%의 Cu를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.75 중량% 내지 1.00 중량%의 Cu를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.75 중량% 내지 0.95 중량%의 Cu를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.75 중량% 내지 0.90 중량%의 Cu를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.80 중량% 내지 0.95 중량%의 Cu를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.80 중량% 내지 0.90 중량%의 Cu를 포함한다.
철 (Fe)이 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에, 일반적으로 0.01 중량% 내지 0.30 중량% Fe의 범위로 포함된다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.01 중량% 내지 0.25 중량%의 Fe를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.01 중량% 내지 0.20 중량%의 Fe를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.07 중량% 내지 0.185 중량%의 Fe를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.09 중량% 내지 0.17 중량%의 Fe를 포함한다.
망간 (Mn)이 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에, 일반적으로 0.01 중량% 내지 0.20 중량% Mn의 범위로 포함된다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.02 중량% 이상의 Mn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.04 중량% 이상의 Mn을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이상의 Mn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.06 중량% 이상의 Mn을 포함한다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.18 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.16 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.14 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.02 중량% 내지 0.08 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.04 중량% 내지 0.18 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 내지 0.16 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 내지 0.14 중량%의 Mn을 포함한다.
티타늄 (Ti)이 선택적으로 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에 0.30 중량% Ti 이하의 양으로 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.01 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 증가된 내부식성이 중요한 실시 형태의 경우, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.06 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.07 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.08 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.09 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.10 중량% 이상의 Ti를 포함한다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.25 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.21 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.18 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.15 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.12 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.01 중량% 내지 0.30 중량%의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 내지 0.25 중량%의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.06 중량% 내지 0.21 중량%의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.07 중량% 내지 0.18 중량%의 Ti를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.08 중량% 내지 0.15 중량%의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.09 중량% 내지 0.12 중량%의 Ti를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 약 0.11 중량%의 Ti를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 6xxx 고-규소 알루미늄 합금은 티타늄이 부재할 수 있거나, 또는 0.01 내지 0.04 중량%의 Ti를 포함할 수 있다.
아연 (Zn)이 선택적으로 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에 0.25 중량% Zn 이하의 양으로 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.20 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.15 중량% 이하의 Zn을 포함한다.
크롬 (Cr)이 선택적으로 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에 0.15 중량% Cr 이하의 양으로 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.10 중량% 이하의 Cr을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.07 중량% 이하의 Cr을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이하의 Cr을 포함한다.
지르코늄 (Zr)이 선택적으로 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금에 0.18 중량% Zr 이하의 양으로 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.14 중량% 이하의 Zr을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.11 중량% 이하의 Zr을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.08 중량% 이하의 Zr을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이하의 Zr을 포함한다.
상기에 언급된 바와 같이, 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금의 잔부는 알루미늄 및 기타 원소이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "기타 원소"에는 상기에서 확인된 원소 이외에 주기율표의 임의의 다른 금속 원소, 즉 알루미늄 (Al), Ti, Si, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, 및 Zr 이외에 임의의 원소가 포함된다. 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금은 각각 0.10 중량% 이하의 임의의 기타 원소를 포함할 수 있으며, 이들 기타 원소의 총 합계량은 새로운 알루미늄 합금 내에서 0.30 중량%를 초과하지 않는다. 일 실시 형태에서, 이들 기타 원소의 각각은, 개별적으로, 알루미늄 합금 내에서 0.05 중량%를 초과하지 않고, 이들 기타 원소의 총 합계량은 알루미늄 합금 내에서 0.15 중량%를 초과하지 않는다. 다른 실시 형태에서, 이들 기타 원소의 각각은, 개별적으로, 알루미늄 합금 내에서 0.03 중량%를 초과하지 않고, 이들 기타 원소의 총 합계량은 알루미늄 합금 내에서 0.10 중량%를 초과하지 않는다.
달리 명시되는 경우를 제외하고, 원소의 양을 언급할 때 "최대"라는 표현은 그러한 원소 조성이 선택적이며 그러한 특정 조성 성분의 0의 양을 포함함을 의미한다. 달리 명시되지 않는다면, 모든 조성 백분율은 중량 퍼센트 (중량%)이다. 하기 표는 새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금의 일부 비제한적인 실시 형태를 제공한다.
새로운 고-규소 6xxx 알루미늄 합금의 실시 형태
(모든 값은 중량% 단위임)
Figure pct00001
특성
상기에 언급된 바와 같이, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 특성들의 개선된 조합을 실현할 수 있다. 일 실시 형태에서, 특성들의 개선된 조합은 강도와 성형성의 개선된 조합과 관련된다. 일 실시 형태에서, 특성들의 개선된 조합은 강도, 성형성 및 내부식성의 개선된 조합과 관련된다.
6xxx 알루미늄 합금 제품은, ASTM B557에 따라 측정할 때, 자연 시효 상태에서, 100 내지 200 MPa의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 예를 들어, 용체화 열처리, 선택적인 응력 제거(stress relief) (예를 들어, 1 내지 6% 신장), 및 자연 시효 후에, 6xxx 알루미늄 합금 제품은 T4 또는 T43 템퍼 중 하나에서와 같이 100 내지 200 MPa의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. T4 또는 T43 템퍼에서의 자연 시효 강도는 30일의 자연 시효 시에 측정되는 것이다.
일 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 130 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 135 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 140 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 145 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 150 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 155 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 160 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 165 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T4 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 170 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다.
일 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 110 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 115 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 120 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 125 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 130 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 135 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 140 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 145 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, T43 템퍼의 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 150 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다.
6xxx 알루미늄 합금 제품은, ASTM B557에 따라 측정할 때, 인공 시효 상태에서, 160 내지 350 MPa의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 예를 들어, 용체화 열처리, 선택적인 응력 제거 (예를 들어, 1 내지 6% 신장), 및 인공 시효 후에, 새로운 6xxx 알루미늄 합금 제품은 160 내지 350 MPa의 근사 피크 강도를 실현할 수 있다. 일 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 165 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다 (예를 들어, 근사 피크 강도로 시효되는 경우). 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 170 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 175 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 180 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 185 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 190 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 195 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 200 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 205 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 210 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 215 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 220 MPa 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 225 MPa 이상 또는 그보다 더 큰 수치 이상의 인장 항복 강도 (LT)를 실현할 수 있다.
일 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 ISO 12004-2:2008 표준에 따라 측정할 때 1.0 mm의 게이지에서 28.0 내지 35.0 (Engr%)의 FLDo를 실현하며, 이때 ISO 표준은 돔의 정점으로부터 펀치 직경의 15%를 초과하여 이격된 파괴(fracture)가 유효한 것으로 간주되도록 수정된다. 일 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 28.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 29.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 29.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 30.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 30.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 31.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 31.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 32.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 32.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 33.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 33.5 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 33.0 (Engr%) 이상의 FLDo를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 34.5 (Engr%) 이상 또는 그보다 더 큰 수치 이상의 FLDo를 실현한다.
새로운 6xxx 알루미늄 합금은 ISO 표준 11846(1995) (방법 B)에 따라 시험할 때 양호한 내입계부식성(intergranular corrosion resistance)을 실현할 수 있으며, 예를 들어 350 마이크로미터 이하의 침습 깊이 측정치(depth of attack measurement)를 실현할 수 있다 (예를 들어, 상기에 정의된 바와 같은 근사 피크 시효 상태에서). 일 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 340 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 330 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 320 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 310 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 300 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 290 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 280 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 270 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 260 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 250 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 240 마이크로미터 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 230 마이크로미터 이하의 또는 그보다 더 작은 수치 이하의 침습 깊이를 실현할 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 특성들의 개선된 조합을 실현할 수 있다. 특성들의 개선된 조합은 새로운 6xxx 알루미늄 합금의 독특한 미세구조 때문일 수 있다. 예를 들어, 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 제2 상 입자의 개선된 분산물을 포함할 수 있다. "제2 상 입자"는, 예를 들어 철, 구리, 망간, 규소, 및/또는 크롬을 함유하는 구성 입자 (예를 들어, Al12[Fe,Mn,Cr]3Si; Al9Fe2Si2)이다. 이들 제2 상 입자의 클러스터로의 응집 / 번칭(bunching)은 합금의 특성, 예를 들어 성형성에 해로운 것으로 밝혀졌다. 제2 상 입자 클러스터의 수는 이미지 분석 기술을 사용하여 결정될 수 있다. 이어서, 이들 제2 상 입자 클러스터의 개수 밀도가 결정될 수 있다. 큰 클러스터 개수 밀도는, 제2 상 입자가 합금 내에서 덜 응집됨을 나타내며, 이는 성형성 및/또는 강도에 유리할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 6xxx 알루미늄 합금과 관련된 일부 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 4300개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. "평균 제2 상 입자 클러스터 밀도"는 하기에 기재된 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도 측정 절차에 따라 결정된다. 일 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 4400개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 4500개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6AAS는 4600개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6AAS는 4700개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6AAS는 4800개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6AAS는 4900개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6AAS는 5000개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5100개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5200개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5300개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5400개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5500개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5600개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5700개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5800개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 5900개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6000개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6100개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6200개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6300개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6400개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6500개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6600개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6700개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6800개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 6900개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7000개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7100개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7200개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7300개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7400개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7500개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7600개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7700개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7800개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다. 다른 실시 형태에서, 6xxx 알루미늄 합금은 7900개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현한다.
제2 상 입자 클러스터 개수 밀도 측정 절차
1. SEM 이미징을 위한 합금의 제조
합금의 종방향 (L-ST) 샘플을, 240 그릿에서 시작하여 320 그릿, 400 그릿, 및 최종적으로 600 그릿의 종이로 진전되는 점진적으로 더 미세한 그릿의 종이를 사용하여 (예를 들어, 약 30초 동안) 연마한다. 연마 후에, 이 샘플을 일련의 (a) 3 마이크로미터 몰 클로스(mol cloth) 및 3 마이크로미터 다이아몬드 현탁액, (b) 3 마이크로미터 실크 클로스 및 3 마이크로미터 다이아몬드 현탁액, 및 최종적으로 (c) 1 마이크로미터 실크 클로스 및 1 마이크로미터 다이아몬드 현탁액을 사용하여 클로스로 (예를 들어, 약 2 내지 3분 동안) 폴리싱한다. 폴리싱 동안, 적절한 오일계 윤활제가 사용될 수 있다. SEM 검사 전의 최종 폴리싱은 0.05 마이크로미터 콜로이드 실리카를 사용하여 (예를 들어, 약 30초 동안) 수행하며, 마지막에 물로 헹군다.
2. SEM 이미지 수집
JSM 시리온(Sirion) XL30 FEG SEM, 또는 비견되는 FEG SEM을 사용하여, (상기 섹션 1에 따라) 금속조직학적으로 제조된 종방향 (L-ST) 섹션의 표면에서 20개의 후방산란된 전자 이미지를 캡쳐한다. 이미지 크기는 250X의 배율에서 1296 픽셀 x 968 픽셀이어야 한다. 픽셀 치수는 x = 0.195313 μm, y = 0.19084 μm이다. 5.0 mm의 작동 거리 및 5의 스폿(spot) 크기에서 가속 전압은 5 ㎸이다. 콘트라스트는 97로 설정하고 휘도는 56으로 설정한다. 이미지 수집은 8-비트 디지털 그레이 레벨 이미지 (0은 흑색이고, 255는 백색임)를 산출할 것이며, 매트릭스는 평균 그레이 레벨이 약 55이고 표준 편차가 약 +/- 7이다.
3. 제2 상 입자의 구별
관심 제2 상 입자의 평균 원자 번호는 매트릭스 (알루미늄 매트릭스)보다 커서, 제2 상 입자는 이미지 표현에서 밝게 나타날 것이다. 입자를 구성하는 픽셀은 (평균 매트릭스 그레이 레벨) + 5 x (표준 편차) (예를 들어, 상기의 수를 사용하면 55 + 5*7 = 90)보다 큰 그레이 레벨을 갖는 임의의 픽셀로서 정의된다. 평균 매트릭스 그레이 레벨 및 표준 편차는 각각의 이미지에 대해 계산한다. 픽셀 치수는 x = 0.195313 μm, y = 0.19084 μm이다. (평균 매트릭스 그레이 레벨) + 5 x (표준편차) (임계치)보다 높은 모든 픽셀은 백색 (255)으로 되고 임계치 [(평균 매트릭스 그레이 레벨) + 5 x (표준 편차)]이거나 그보다 낮은 모든 픽셀은 흑색 (0)으로 되도록 그레이 레벨 이미지를 구별함으로써 이진 이미지(binary image)를 생성한다.
4. 단일 백색 픽셀의 스크랩핑(Scrapping)
8 방향 중 하나에서 다른 백색 픽셀에 인접하지 않은 임의의 개별 백색 픽셀을 이진 이미지로부터 제거한다.
5. 확장 시퀀스(Dilation Sequence)
하기에 나타낸 3개의 구조 요소를 사용하여 각각의 이진 이미지 내의 백색 픽셀을 확장시킨다.
Figure pct00002
단일 확장을 위해 원래의 이진 이미지에 제1 구조 요소를 적용하고 (새로운 이미지 A), 이어서 단일 확장을 위해 원래의 이진 이미지에 제2 구조 요소를 적용하고 (새로운 이미지 B), 3개의 확장을 위해 원래의 이진 이미지에 제3 구조 요소를 적용한다 (새로운 이미지 C). 이어서, 새로운 이미지 A 내지 C를 합하는데, 이때 3가지 이미지 내의 임의의 상응하는 픽셀이 255의 그레이 레벨을 갖는 경우, 합쳐진 이미지 내의 임의의 픽셀이 255로 설정되도록 한다. 이러한 합쳐진 이미지가 "최종 이미지"가 된다. 출발 이미지로서 "최종 이미지"를 사용하여 상기에 기재된 공정을 반복하여, 총 5개의 확장 시퀀스에 대해 반복한다. 최종 확장 시퀀스를 완료한 후에, 생성되는 이미지에서 255의 그레이 레벨을 갖는 영역을 클러스터로서 측정한다.
7. 클러스터 측정
생성되는 이미지에서 255의 그레이 레벨을 갖는 영역을 클러스터로서 계수한다. (이미지 에지에 닿는 것이 아니라) 전체가 측정 프레임 내에 있는 물체만 계수한다. 각각의 이미지 내의 클러스터의 수를 계수하고 이어서 이미지 면적으로 나누어, 그 이미지에 대한 클러스터 개수 밀도를 구한다. 이어서, 20개의 이미지의 클러스터 개수 밀도로부터 20개의 이미지에 대한 중위 클러스터 개수 밀도를 계산한다. 이어서, 합금 샘플을 600 그릿 종이로 재연마하고, 이어서 단계 1에 따라 다시 폴리싱하고, 그 후에 단계 2 내지 단계 7을 반복하여 제2 중위 클러스터 개수 밀도를 구한다. 이어서, 제1 시편 및 제2 시편으로부터의 중위 클러스터 개수 밀도를 평균하여 합금에 대한 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 구한다.
** 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도 측정 절차의 끝 **
본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금 스트립 제품은 다양한 제품 응용에 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 공정에 의해 제조되는 새로운 6xxx 알루미늄 합금 제품은 특히 자동차 응용, 예를 들어 클로저 패널(closure panel) (예를 들어, 특히 후드, 펜더(fender), 도어, 지붕, 및 트렁크 뚜껑), 및 화이트 바디(body-in-white) (예를 들어, 필러(pillar), 보강재) 응용에 사용된다.
도 1은 본 발명의 가공 단계의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 추가적인 실시 형태이다. 더 미세한 최종 게이지에 도달하기 위해 이러한 라인에는 4개의 압연 밀이 장착된다.
도 3은 실시예 1 합금에 대한 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 2 합금에 대한 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 특허 출원의 실시예 5에 따른 제2 상 입자 클러스터를 나타내는 합금 A1의 현미경 사진이고, 도 5b는 합금 C1의 현미경 사진이다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명을 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
열처리 가능한 6xxx 알루미늄 합금을 본 발명의 방법 및 통상적인 방법에 의해 인라인에서 가공하였다. 용융물의 분석은 다음과 같았다:
[표 1]
Figure pct00003
합금의 잔부는 알루미늄 및 피할 수 없는 불순물이었다.
합금을 3.683 내지 3.759 mm (0.145 내지 0.148 인치)의 두께로 연속 주조하고, 2.057 내지 2.261 mm (0.081 내지 0.089 인치)의 중간 게이지로 1 단계로 열간 압연한 후에 (공기 냉각한 합금 A2N을 제외하고) 물 담금질하고, 이어서, 1.0 mm (약 0.039 인치)의 최종 게이지로 냉간 압연함으로써 인라인에서 가공하였다. 이어서, 이들 샘플을 T43 템퍼로 가공하였다. 이어서, FLDo (Engr% 단위로 측정) 및 ASTM B557에 따른 LT 방향에서의 인장 항복 강도 (TYS) (MPa 단위로 측정)를 측정하여 샘플의 성능을 평가하였다. FLDo 값은, 돔의 정점으로부터 펀치 직경의 15% 초과만큼 이격된 파괴를 유효한 것으로 간주한 점을 제외하고는, ISO 12004-2:2008 규정에 따라 시험하였다. 샘플을 모의 자동 페인트 베이킹 사이클 ("페인트 베이킹" 또는 "PB")을 거치게 한 후에 TYS를 시험하였다. 구체적으로, 2% 예비신장(prestretch)을 부여하고 이어서 샘플을 약 338℉에서 약 20분 동안 침지함으로써(2% PS + 338℉/20분) 페인트 베이킹 사이클에 대한 반응을 평가하였고; 338℉에서 20분은 침지에 대한 것이며 온도 상승 또는 하강 기간을 포함하지 않는다. 시험 결과의 예가 하기 표 2에 요약되어 있다. "제1 표준 HR 감소 (%)"는 제1 열간 압연 스탠드를 통한 합금 두께의 퍼센트 감소를 제공한다. "HR 후 냉각"은 열간 압연 후에 수행되는 냉각의 유형을 제공한다. "Ga (mm)"는 최종 게이지를 제공한다. "SHT 담금질"은 용체화 열처리에 사용되는 담금질의 유형을 제공한다.
[표 2]
Figure pct00004
표 2의 데이터는 또한 도 3에 제시되어 있다. 합금 A2N의 특성은 합금 A2의 특성과 실질적으로 겹치기 때문에, 합금 A2N의 특성은 도 3에 제시되어 있지 않다.
실시예 2
열처리 가능한 알루미늄 합금을 본 발명의 방법 및 통상적인 방법에 의해 인라인에서 가공하였다. 용융물의 분석은 다음과 같았다:
[표 3]
Figure pct00005
합금의 잔부는 알루미늄 및 피할 수 없는 불순물이었다.
합금 B1 및 합금 B3을 직접 냉각 주조(direct chill casting)에 의해 생성하고 통상적으로 가공하였다. 합금 B1은 T43 템퍼를 달성하도록 가공하였고, 합금 B3은 T4 템퍼를 달성하도록 가공하였다. 3.759 내지 4.978 mm (0.148 내지 0.196 인치)의 두께로 연속 주조하여 합금 B2 및 B4를 생성하고 열간 및 냉간 압연에 의해 인라인에서 가공하였다. 합금 B2는 오직 하나의 열간 압연 스탠드만 사용하여 압연한 반면, 합금 B4는 하나의 열간 압연 스탠드 및 하나의 냉간 압연 스탠드를 사용하였다. 압연 후에, 합금 B2를 물 담금질하였다. 합금 B4를 열간 압연 스탠드와 냉간 압연 스탠드 사이에서 물 담금질하였다. 합금 B2는 T43 템퍼를 달성하도록 가공하였고, 합금 B4는 T4 템퍼를 달성하도록 가공하였다. 이어서, FLDo (Engr% 단위로 측정) 및 ASTM B557에 따른 LT 방향에서의 인장 항복 강도 (TYS) (MPa 단위로 측정)를 측정하여 샘플의 성능을 평가하였다. FLDo 값은, 돔의 정점으로부터 펀치 직경의 15% 초과만큼 이격된 파괴를 유효한 것으로 간주한 점을 제외하고는, ISO 12004-2:2008 규정에 따라 시험하였다. 실시예 1에 따라, 2% 예비신장된 샘플을 약 338℉에서 약 20분 동안 침지함으로써(2% PS+338℉/20분), 샘플을 모의 자동 페인트 베이킹 사이클 ("페인트 베이킹" 또는 "PB")을 거치게 한 후에 TYS를 시험하였다. 시험 결과의 예가 하기 표 4에 요약되어 있다. "제1 표준 HR 감소 (%)"는 제1 열간 압연 스탠드를 통한 합금 두께의 퍼센트 감소를 제공한다. "HR 후 냉각"은 제1 스탠드에서의 열간 압연 후에 수행되는 냉각의 유형을 제공한다. "게이지 (mm)"는 최종 게이지를 제공한다. "SHT 담금질"은 용체화 열처리에 사용되는 담금질의 유형을 제공한다.
[표 4]
Figure pct00006
나타낸 바와 같이, 합금 B1 내지 합금 B3과 비교할 때 합금 B4는 강도 및 성형성의 훨씬 더 우수한 조합을 달성한다. 다수 (2개 이상)의 열간 압연 스탠드를 사용하는 경우에 합금 B4는 유사한 특성을 달성할 것으로 여겨진다. 표 4의 데이터는 또한 도 4에 제시되어 있다.
실시예 3
합금 A1 내지 합금 A4 및 합금 B4의 (침습 깊이에 의해 측정되는) 내입계부식성을 ISO 표준 11846(1995) (방법 B)에 따라 측정하였고, 그 결과가 하기 표 5에 나타나 있다. 합금 A1 내지 합금 A4는 T43 템퍼였고 합금 B4는 T4 템퍼였으며, 그 후에 모든 합금을 근사 피크 강도로 인공 시효시켰다. 하기 표 5에 나타난 바와 같이, 합금 B4는 합금 A1 내지 합금 A4에 비해 실질적으로 개선된 내입계부식성을 실현하였다.
[표 5]
Figure pct00007
합금 B4는 합금 A1 내지 합금 A4에 비해 실질적으로 개선된 내입계부식성을 실현하였다.
합금 B1, 합금 B3, 및 합금 B4에 대해 사상 부식(filiform corrosion) 시험을 또한 수행하였다. 합금 B1 및 합금 B3과 비교할 때 합금 B4는 훨씬 더 우수한 내사상부식성을 실현하였다.
실시예 4
3가지 추가적인 열처리 가능한 알루미늄 합금을 본 발명의 방법에 의해 인라인에서 가공하였다. 용융물의 분석은 다음과 같았다:
[표 6]
Figure pct00008
합금의 잔부는 알루미늄 및 피할 수 없는 불순물이었다.
합금 C1을 4.572 mm (0.180 인치)의 두께로 연속 주조하였고, 합금 C2 및 합금 C3을 3.429 내지 3.454 mm (0.135 내지 0.136 인치)의 두께로 연속 주조하였다. 합금 C1을, 3.785 mm (0.149 인치)의 중간 게이지로의 제1 스탠드 열간 압연 (17% 감소) 및 3.150 mm (0.124 인치)의 다른 중간 게이지로의 제2 스탠드 열간 압연 (17% 감소)을 갖는 2 단계로 열간 압연하여 인라인에서 가공하였다. 이어서, 합금 C1을 1.500 mm (0.059 인치)의 최종 게이지로 냉간 압연하였고 (52.4% 냉간 가공), 합금 C2를, 2.616 mm (0.103 인치)의 중간 게이지로의 제1 스탠드 열간 압연 (24% 감소), 및 1.500 mm (0.059 인치)의 최종 게이지로의 제2 스탠드 열간 압연 (42% 감소)을 갖는 2단계로 열간 압연하여 인라인에서 가공하였다. 합금 C3을, 2.591 mm (0.102 인치)의 중간 게이지로의 제1 스탠드 열간 압연 (25% 감소) 및 1.500 mm (0.059 인치)의 최종 게이지로의 제2 스탠드 열간 압연 (42% 감소)을 갖는 2 단계로 열간 압연하여 인라인에서 가공하였다. 합금 C2 및 합금 C3은 냉간 압연하지 않았다. 압연 후에, 합금 C1 내지 합금 C3을 T4 템퍼로 가공하였다.
이어서, FLDo (Engr% 단위로 측정) 및 ASTM B557에 따른 LT 방향에서의 인장 항복 강도 (TYS) (MPa 단위로 측정)를 측정하여 합금 C1 내지 합금 C3의 성능을 평가하였다 FLDo 값은, 돔의 정점으로부터 펀치 직경의 15% 초과만큼 이격된 파괴를 유효한 것으로 간주한 점을 제외하고는, ISO 12004-2:2008 규정에 따라 시험하였다.
[표 7]
Figure pct00009
실시예 5
적용가능한 대로, T4 또는 T43 템퍼의 합금 A1 내지 합금 A4, 합금 B4 및 합금 C1 내지 합금 C3의 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 상기에 기재된 "제2 상 입자 클러스터 개수 밀도 측정 절차"에 따라 측정하였고, 그 결과가 하기 표 8에 나타나 있다.
[표 8]
Figure pct00010
나타난 바와 같이, 강도와 성형성의 개선된 조합을 갖는 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 일반적으로 클러스터 개수 밀도가 크다. 상기에 기재된 바와 같이, 제2 상 입자의 클러스터로의 응집 / 번칭은 합금의 성형성 특성에 해로울 수 있다. 큰 클러스터 개수 밀도는, 제2 상 입자가 합금 내에서 덜 응집 / 번칭됨을 나타내며, 이는 성형성에 유리할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 각각 두 합금, A1 및 C1에 대한 클러스터를 나타내는 현미경 사진이다. 나타난 바와 같이, 합금 C1은 제2 상 입자의 응집 / 번칭이 훨씬 더 적다.
실시예 6
상기 예시 합금 중 다양한 합금에 대해 L, LT 및 45° 방향에서의 R값을 측정하였고, 그 결과가 하기 표 9에 나타나 있다.
[표 9]
Figure pct00011
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "R 값"은 소성 변형률 비(plastic strain ratio), 또는 식 r 값 = εw/εt에 의해 정의되는 바와 같이 두께 진변형률에 대한 폭 진변형률의 비이다. R 값은 신장계(extensometer)를 사용하여 종방향 변형률을 측정하면서 인장 시험 동안 신장계를 사용하여 폭 변형률 데이터를 모아서 측정한다. 이어서, 소성 길이 및 폭 진변형률을 계산하고, 부피가 일정한 것으로 가정하여 두께 변형률을 결정한다. 이어서, 인장 시험으로부터 얻은 소성 폭 진변형률 대 소성 두께 진변형률 플롯의 기울기로서 R 값을 계산한다. "델타 R"은 하기 식 1에 기초하여 계산한다:
[식 1]
델타 R = 절대값 [(r_L + r_LT -2*r_45)/2]
여기서, r_L은 알루미늄 합금 제품의 종방향에서의 R 값이고, r_LT은 알루미늄 합금 제품의 횡방향에서의 R 값이고, r_45는 알루미늄 합금 제품의 45° 방향에서의 R 값이다.
나타난 바와 같이, 본 발명의 합금 (B4, C1-C3)은 본 발명이 아닌 합금보다 훨씬 더 낮은 델타 R을 실현하며, 이는 본 발명의 합금이 본 발명이 아닌 합금보다 더 등방성인 특성을 가짐을 의미한다. 일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.10 이하의 델타 R을 실현한다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.09 이하의 델타 R을 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.08 이하의 델타 R을 실현한다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.07 이하의 델타 R을 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.06 이하의 델타 R을 실현한다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 이하의 델타 R을 실현한다. 또 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 새로운 6xxx 알루미늄 합금은 0.04 이하의 또는 그보다 더 작은 수치 이하의 델타 R을 실현한다.
본 발명의 특정 실시 형태가 예시를 위해 상기에 기재되어 있지만, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 벗어남이 없이 본 발명의 상세 사항의 수많은 변화가 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. (a) 소정 주조 두께를 갖는 6xxx 알루미늄 합금 스트립 ("6AAS")을 연속 주조하는 단계;
    (b) 상기 6AAS를 목표 두께로 압연하는 단계로서, 상기 압연하는 단계는 상기 6AAS를 적어도 2개의 압연 스탠드를 통해 인라인(in-line)에서 상기 목표 두께로 압연하는 단계를 포함하고, 상기 압연하는 단계는 상기 적어도 2개의 압연 스탠드를 통해 상기 주조 두께를 15% 내지 80%만큼 감소시켜 상기 목표 두께를 달성하는 단계를 포함하고;
    (ii) 상기 6AAS의 주조 두께는 제1 압연 스탠드에 의해 1% 내지 50%만큼 감소되어, 중간 두께를 생성하고;
    (iii) 상기 6AAS의 중간 두께는 적어도 제2 압연 스탠드에 의해 1% 내지 70%만큼 감소되는, 압연 단계; 및
    (c) 상기 압연 단계 (b) 후에, 상기 6AAS를 인라인 또는 오프라인(offline)에서 용체화 열처리(solution heat-treating)하는 단계; 및
    (d) 단계 (c)에서 상기 6AAS를 용체화 열처리한 후에, 상기 6AAS를 담금질(quenching)하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 압연 스탠드는 열간 압연 스탠드인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 압연 스탠드 및 제2 압연 스탠드는 열간 압연 스탠드인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 압연 스탠드는 열간 압연 스탠드인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 압연 스탠드는 냉간 압연 스탠드인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 압연 스탠드 및 제2 압연 스탠드는 냉간 압연 스탠드인, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 제2 압연 스탠드는 냉간 압연 스탠드인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 압연 단계 (b)에는 어떠한 어닐링(annealing) 처리도 부재하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 6AAS는 700 내지 1000℉의 온도에서 상기 제1 스탠드로 들어가는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 6AAS는 400 내지 800℉의 온도에서 제2 스탠드로 들어가는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 담금질 단계 후에, 상기 6AAS를 권취된 제품으로서 출하하는 단계로서, 상기 권취된 제품은 T4 또는 T43 템퍼(temper)인, 단계;
    상기 권취된 제품으로부터 성형품을 제조하는 단계; 및
    상기 성형품을 페인트 베이킹(paint baking)하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6AAS는 0.8 내지 1.25 중량%의 Si, 0.2 내지 0.6 중량%의 Mg, 0.5 내지 1.15 중량%의 Cu, 0.01 내지 0.20 중량%의 망간, 0.01 내지 0.3 중량%의 철; 0.30 중량% 이하의 Ti; 0.25 중량% 이하의 Zn; 0.15 중량% 이하의 Cr; 및 0.18 중량% 이하의 Zr을 함유하며, 잔부는 알루미늄 및 불순물인, 방법.
  13. 0.1524 내지 4.064 mm의 두께를 갖는 6xxx 알루미늄 합금 스트립 ("6AAS")으로서,
    상기 6AAS는 0.8 내지 1.25 중량%의 Si, 0.2 내지 0.6 중량%의 Mg, 0.5 내지 1.15 중량%의 Cu, 0.01 내지 0.20 중량%의 Mn, 0.01 내지 0.3 중량%의 Fe; 0.30 중량% 이하의 Ti; 0.25 중량% 이하의 Zn; 0.15 중량% 이하의 Cr; 및 0.18 중량% 이하의 Zr로 본질적으로 이루어지며, 잔부는 알루미늄 및 불순물이고;
    상기 6AAS는 4300개 클러스터/㎟ 이상의 평균 제2 상 입자 클러스터 개수 밀도를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금 스트립.
  14. 제13항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 0.10 이하의 델타 R을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금 스트립.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, T6 템퍼의 상기 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 160 내지 350 MPa의 종방향 인장 항복 강도를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금 스트립.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, T4 템퍼의 상기 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 100 내지 200 MPa의 종방향 인장 항복 강도를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금 스트립.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금 스트립은 28.0 내지 35.0 (Engr%)의 FLDO을 실현하고, 상기 FLDo은 1.0 mm의 게이지(gauge)에서 측정되는, 6xxx 알루미늄 합금 스트립.
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