KR20190078660A - 접합용 알루미늄 합금 제품 제조 방법 - Google Patents

접합용 알루미늄 합금 제품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 방법들은, 알루미늄 합금(AA) 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하고 선택적으로 유도 가열된 AA 제품을 담금질하는 것을 포함하는, 제조 단계를 포함한다. 제조 단계 후, 본 방법들은 접촉 단계 및 접합 단계 중 하나를 포함한다. 접촉 단계는 AA 제품의 적어도 일부분을 탈산화제 및 관능화 용액 중 하나와 접촉시키는 것을 포함하고, 이때 제조 및 접합 단계 사이에서 본 방법은 AA 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다. 접합 단계는 AA 제품의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합해서, 접합된-상태의 AA 제품을 생성하는 것을 포함하고, 이때 제조 및 접합 단계 사이에서 본 방법은 AA 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다. 본 방법들은 구조적 접착제 접합 응용예들을 위한 AA 제품을 생산하는데 사용될 수 있다.

Description

접합용 알루미늄 합금 제품 제조 방법
본 발명은 접합용 알루미늄 합금 제품 제조 방법에 관한 것이다.
알루미늄 합금 제품은 자동차 산업을 포함한 여러 산업에서 사용된다. 일부 예에서, 알루미늄 합금은 다른 재료에 접착제로 구조적으로 접합될 필요가 있다.
전체 내용이 참조로 본원에 포함되는, 미국 특허공개 제2016/0319440호에 의해 예시되는, 공지된 공정에서, 열처리된 알루미늄 합금 제품 공급 스톡(예를 들어, 시트 제품)는 공지된 방법을 사용하여 처리될 수 있다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 공지된 방법은 a) 알루미늄 합금 시트 또는 코일의 표면에 세정제를 적용하는 단계를 포함한다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 방법은, b) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 산성용액으로 식각하는 단계를 포함한다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 방법은, c) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 탈이온수로 헹구는 단계를 포함한다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 방법은, d) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면에 산성 유기 인 화합물 용액에 적용하는 단계를 포함한다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 방법은, e) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 탈이온수로 헹구는 단계를 포함한다. 미국 특허공개 제2016/0319440호의 방법은 f) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 건조시키는 단계를 포함한다.
이하에서 설명되는 바와 같이, 예시를 통해, 본원에 개시된 시스템 및 방법은 적어도 상기한 a) 및 b)가 없는 상태에서 미국 특허공개 제2016/0319440호의 공지된 방법을 완료하도록 제공한다.
일 실시예에서, 방법은 (a) 표면 탈산화를 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 유도 히터로, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 것을 포함하고, 여기서 유도 가열은 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 선택적으로 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 방법은 (b) 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 탈산화제와 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 제조 (a)와 접촉 (b) 단계들 사이에서, 상기 방법은 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
일 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서, 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다.
일 실시예에서, 상기 접촉 단계 (b) 후에, 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 세정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 접촉 단계 (b) 후에 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성시키는 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 조인트 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트(single-lap-joint) 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002 (10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성한다.
일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 6xxx 알루미늄 합금 제품에서 T4-템퍼 또는 T4-템퍼 변이체를 제공하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 시트 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 시트 제품은 유도 가열 및 선택적 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지(gauge)를 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 단조 제품은 대칭 단조 또는 성형된 단조일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 주조 제품은 대칭 주조 또는 성형된 주조일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 제조된(additively manufactured) 부분이다.
일 실시예에서, 방법은 (a) 관능화 용액으로 처리하기 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 유도 히터로, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 것을 포함하고, 여기서 유도 가열은 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 선택적으로 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 방법은 (b) 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 관능화 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서, 상기 방법은 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
일 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서, 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다.
일 실시예에서, 상기 관능화 용액은 인 함유 유기산을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 접촉 단계 (b)는 관능화된 알루미늄 합금 제품을 생성하는 것을 용이하게 한다. 상기 실시예에서, 상기 방법은 상기 접촉 단계 (b) 후에 관능화된-상태의 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합해서, 접합된 알루미늄 합금 제품을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 조인트 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트(single-lap-joint) 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002 (10)에 따라 45 SDT 사이클 완료를 달성한다.
일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 6xxx 알루미늄 합금 제품의 T4-템퍼 또는 T4-템퍼 변이체를 제공하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 시트 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 시트 제품은 유도 가열 및 선택적 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지(gauge)를 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 단조 제품은 대칭 단조 또는 성형된 단조일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 주조 제품은 대칭 주조 또는 성형된 주조일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 제조된(additively manufactured) 부분이다.
일 실시예에서, 방법은 (a) 접합용 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 유도 히터로, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 것을 포함하고, 여기서 유도 가열은 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조 단계 (a)는 선택적으로 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 방법은 상기 제조 단계 (a) 후에 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성시키는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 상기 방법은 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서, 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
일 실시예에서, 상기 제조 단계 (a) 후에 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 제조 단계 (a) 후에 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 세정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 조인트 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트(single-lap-joint) 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002 (10)에 따라 45 SDT 사이클 완료를 달성한다.
일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품이다. 일 실시예에서, 유도 가열은 6xxx 알루미늄 합금 제품의 T4-템퍼 또는 T4-템퍼 변이체를 제공하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품은 시트 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 시트 제품은 유도 가열 및 선택적 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지(gauge)를 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 단조 제품은 대칭 단조 또는 성형된 단조일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품이다. 상기 실시예에서, 상기 주조 제품은 대칭 주조 또는 성형된 주조일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 제조된(additively manufactured) 부분이다.
도면들은 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 발명의 예시적인 실시예를 포함하고, 다양한 물체 및 특징부를 도시한다. 또한, 도면들에 나타낸 임의의 측정, 사양 등은 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항은 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 당업자가 본 발명을 다양하게 적용하도록 교시하기 위한 대표적인 기초로서만 해석되어야 한다.
개시된 이점 및 개선들 중에서, 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 상세한 실시예가 본원에 개시된다; 그러나, 개시된 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있는 본 발명의 단지 예시적인 것임을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예와 관련하여 주어진 예들 각각은 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다.
명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, 다음의 용어들은 문맥상 달리 언급하지 않는 한, 본원에서 명시적으로 연관된 의미를 취한다. 본원에서 사용된 바와 같은 "일 실시예에서" 및 "일부 실시예에서"는 반드시 동일한 실시예(들)를 지칭하지는 않지만, 동일한 실시예(들)를 지칭할 수도 있다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같은 "다른 실시예에서" 및 "일부 다른 실시예에서"는 반드시 다른 실시예를 지칭하지는 않지만, 다른 실시예를 지칭할 수도 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고 쉽게 조합될 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 용어, "또는"은, 포괄적인 "또는" 연산자이며, 문맥상 달리 언급하지 않는 한 "및/또는"이라는 용어와 동등하다. 용어 "기초한"은 배타적이지 않으며, 문맥상 달리 언급하지 않는 한, 설명되지 않은 추가 인자들에 기초할 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐, "한" 및 "하나의"의 의미는 복수의 참조를 포함한다. "내"의 의미는 "내" 및 "위"를 포함한다.
도 1은 유도 열처리 방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1의 유도 열처리 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 장치의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 도 1의 유도 열처리 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 유도 가열된, 용융된 연욕(lead bath) 가열된, 및 공기로(air furnace) 가열 샘플에 대한 Mg2Si (부피%) 대 용체화 열처리 온도의 그래프이다.
도 5는 접합용 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 종래 기술의 방법의 흐름도이다.
도 6은 알루미늄 합금 제품의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 8은 도 7의 제조 및 접촉 단계의 일 실시예의 흐름도이다.
도 9a는 도 7 및 도 8의 방법에 따라 제조된 유도 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 샘플의 표면 산화물 층에 대한 X-선 광전자 분광학(XPS) 분석의 그래프이다.
도 9b는 종래의 연속 열처리로를 사용하여 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 샘플의 표면 산화물에 대한 XPS 분석 결과의 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 11은 도 10의 제조 및 접촉 단계의 일 실시예의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 도 12의 제조 및 접합 단계의 일 실시예의 흐름도이다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 추가로 설명될 것이며, 여기에서 유사한 구조들은 여러 보기 전체에 걸쳐 유사한 번호로 지칭된다. 나타낸 도면들은 반드시 실제 축적을 갖는 것은 아니며, 대신 본 발명의 원리를 예시할 때 강조된다. 또한, 일부 특징부는 특정 구성 요소의 상세를 나타내도록 과장될 수 있다.
알루미늄 합금 제품의 유도 가열
본원에서 사용되는, 용어 "어닐링(anneal)"은 금속의 재결정화가 일어나도록 유발하는 가열 과정을 나타낸다. 일부 실시예에서, 어닐링은 적어도 부분적으로, 가용성 성분 입자의 크기 및 어닐링 온도에 기초한 가용성 성분 입자의 용해를 더 포함할 수 있다. 실시예들에서, 알루미늄 합금을 어닐링하는 데 사용되는 온도는 약 600 내지 900μ의 범위이다.
또한 본원에서 사용되는, 문구 "용체화 열처리"는 합금 원소들의 2차 상 입자들이 고용체(solid solution)로 용해되도록 유발하기 위해 고온에서 금속이 유지되는 야금 과정을 나타낸다. 용체화 열처리에서 사용되는 온도는 일반적으로 어닐링 시 사용되는 것보다 높고, 알루미늄 합금의 경우 최대 약 1100μ 범위이다. 그런 다음, 이 조건은 제어된 석출(시효(aging))에 의해 최종 제품을 강화하기 위한 목적으로 금속을 담금질함으로써 유지된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 일 실시예에서, 용어 "공급 스톡(feedstock)"은 직접 냉경 주조(chill casting)와 같은 비-연속 주조 공정을 이용한 알루미늄 합금 잉곳 주조를 지칭한다. 본 발명의 실시에 사용된 공급 스톡은 잉곳 주조를 위해 본 기술분야의 숙련된 자들에게 공지된 임의의 주조 기법에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 공급 스톡은 선택적으로 가열 전에 다음 단계 중 하나 이상을 선택적으로 거칠 수 있다: 전단가공, 트리밍, 담금질, 열간 및/또는 냉간 압연, 및/또는 권취. 일부 실시예에서, 잉곳은 최종 미리 결정된 게이지에 도달할 때까지 열간 및/또는 냉간 압연되어 공급 스톡을 형성한 다음 권취된 공급 스톡을 형성하도록 권취된다.
또 다른 실시예에서, 용어 "공급 스톡"은 연속적으로 주조하는 것을 사용하여 생산된 알루미늄 합금 스트립을 지칭할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공급 스톡은 미국특허 제5,515,908호; 제6,672,368호; 및 제7,125,612호에 기재된 방법을 사용하여 생산된 비철 합금 스트립이며, 이들 각각은 본 발명의 양수인에게 양도되고 그 전문이 참고로 원용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 공급 스톡은 임의의 적절한 두께일 수 있고, 일반적으로 시트 게이지(sheet gauge)(0.006 인치 내지 0.249 인치) 또는 박판 게이지(0.250 인치 내지 0.400 인치)를 가지며, 즉 0.006 인치 내지 0.400 인치 범위의 두께를 갖는 "스트립" 형태로 압연될 수 있다. 일 실시예에서, 스트립은 적어도 0.040 인치의 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 스트립은 불과 0.320 인치의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 스트립은 0.04 내지 0.2 인치 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 스트립은 0.03 내지 0.15 인치 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 스트립은 0.02 내지 0.30 인치 범위의 두께를 갖는다. 일부 실시예에서, 스트립은 두께가 0.1 내지 0.3 인치 범위인 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 원하는 연속된 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라 최대 약 90인치의 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 원하는 연속된 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라 최대 약 80인치의 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 원하는 연속된 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라 최대 약 70인치의 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 원하는 연속된 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라 최대 약 60인치의 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 스트립은 원하는 연속된 가공 및 스트립의 최종 용도에 따라 최대 약 50인치의 폭을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "용해"는 하나 이상의 성분이 용체화 열처리 동안 고용체로 진입하게 하는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "용해"의 양은 열처리된 제품 내의 가용성 2차 상 입자들의 부피%에 기초하여 결정된다. 따라서, 더 높은 "용해"는 열처리된 제품 내의 가용성 2차 상 입자의 더 낮은 부피%에 대응하고, 더 낮은 "용해"는 열처리된 제품 내의 가용성 2차 상 입자의 더 높은 부피%에 대응한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "온도" 또는 "가열 온도"는 평균 온도, 최대 온도, 또는 최소 온도를 지칭할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "온도"는 가열된 제품의 온도 및/또는 가열 장치의 온도 - 예컨대 용융된 연욕(lead bath)의 온도 또는 공기로(air furnace)의 온도를 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 문구 "6xxx 알루미늄 합금" 등은 알루미늄 합금이 알루미늄 협회(Aluminum Association)에 등록된 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 및 그의 미등록 변이체를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "가열 지속시간" 및 "체류 시간"은 합금을 가열하는 것의 시작과 합금을 담금질하는 것의 시작 사이에서 경과된 시간을 의미한다. 실시예들에서, 가열 지속시간은 가열 시간 및 대기 시간 모두를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은, 잉곳을 수득하는 단계; 여기서 상기 잉곳은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이며; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계; 및 공급 스톡을 담금질해서 T 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함하고; 여기서 상기 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도에서 수행되고; 여기서 상기 유도 가열 단계의 충분한 가열 온도는 비교예 제품에서 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 달성하는 데 필요한 충분한 가열 온도보다 작으며; 그리고 여기서 상기 비교예 제품은 동일한 조성을 가지고, 상기 비교예 제품이 유도 가열 대신에 공기로를 사용하여 가열되는 것을 제외하고는 상기 열처리된 제품과 동일한 방법 단계들을 거친다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 온도는 930 내지 975μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 지속시간은 10 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 온도는 930 내지 950μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 지속시간은 40 내지 70초이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 열간 압연 또는 냉간 압연 단계 후에, 공급 스톡을 권취하는 단계를 더 포함한다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 유도 가열 단계 전에 권취된 공급 스톡을 권취해제하는 단계를 더 포함한다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 템퍼는 T4 템퍼이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 수득 단계는 직접 냉경 주조를 사용하여 상기 잉곳을 주조하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 6022 알루미늄 합금이다.
또 다른 실시예에서, 상기 방법은, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 잉곳을 수득하는 단계; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계; 및 공급 스톡을 담금질해서 W 또는 T4 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함하고; 여기서 상기 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도에서 수행되고; 여기서 상기 유도 가열 단계의 충분한 가열 온도는 비교예 제품에서 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 달성하는 데 필요한 충분한 가열 온도보다 작으며; 그리고 여기서 상기 비교예 제품은 동일한 조성을 가지고, 상기 비교예 제품이 유도 가열 대신에 연욕을 사용하여 가열되는 것을 제외하고는 상기 열처리된 제품과 동일한 방법 단계들을 거친다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 온도는 950 내지 985μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계의 가열 지속시간은 10 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 온도는 960 내지 985μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 충분한 가열 지속시간은 40 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열간 압연 또는 냉간 압연 단계 후에, 공급 스톡을 권취한다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 유도 가열 단계 전에 권취된 공급 스톡을 권취해제하는 단계를 더 포함한다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 템퍼는 T4 템퍼이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 수득 단계는 직접 냉경 주조를 사용하여 상기 잉곳을 주조하는 단계를 포함한다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 6022 알루미늄 합금이다.
일 실시예에서, 상기 방법은, 잉곳을 수득하는 단계; 여기서 상기 잉곳은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이며; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계; 및 공급 스톡을 담금질해서 T 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함하고; 여기서 상기 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도에서 수행되고; 여기서 상기 유도 가열 단계의 충분한 가열 온도는 비교예 제품에서 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 달성하는 데 필요한 충분한 가열 온도보다 작으며; 그리고 여기서 상기 비교예 제품은 동일한 조성을 가지고, 상기 비교예 제품이 유도 가열 대신에 공기로를 사용하여 가열되는 것을 제외하고는 상기 열처리된 제품과 동일한 방법 단계들을 거친다.
일 실시예에서, 상기 방법은, 잉곳을 수득하는 단계; 여기서 상기 잉곳은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이며; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계; 및 공급 스톡을 담금질해서 T 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함하고; 여기서 상기 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도에서 수행되고; 여기서 상기 유도 가열 단계의 충분한 가열 온도는 비교예 제품에서 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 달성하는 데 필요한 충분한 가열 온도보다 작으며; 그리고 여기서 상기 비교예 제품은 동일한 조성을 가지고, 상기 비교예 제품이 유도 가열 대신에 연욕을 사용하여 가열되는 것을 제외하고는 상기 열처리된 제품과 동일한 방법 단계들을 거친다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 잉곳을 수득하는 단계; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계; 및 공급 스톡을 담금질해서 T4 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함하고; 여기서 상기 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.05% 미만의 Mg2Si 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간에서 수행되고; 여기서 상기 충분한 가열 온도는 930 내지 975μ이고, 상기 충분한 가열 지속시간은 10 내지 70초이다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 본 발명자들은, 용융된 연욕에서의 열처리 또는 공기로에서의 열처리와 같은 본 기술분야에 공지된 다른 열처리 방법과 비교하여, 더욱 낮은 온도 및/또는 더욱 낮은 지속시간에서의 잉곳 주조 제품의 유도 열처리가, 다른 열처리 방법에 비해서 가용성 2차 상 입자들의 용해가 동일하거나 개선된 열처리된 제품을 야기한다는 것을 발견하였다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 본 발명은 오프-라인 또는 인라인 공정에서 알루미늄 합금 공급 스톡을 열처리하는 방법에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 본 발명은 오프-라인 공정에서 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 본 발명은 오프-라인 공정에서 공급 스톡을 가열하는 방법에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 방법은, 연욕에서의 가열과 공기로에서 가열과 같은 다른 열처리 방법들보다 더 낮은 온도로 더 짧은 지속시간 동안 유도 가열하는 것에 의해 원하는 특성을 갖는 T (열처리된) 템퍼의 알루미늄 합금 스트립을 제조하는 데 사용된다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 본 발명은 인라인 또는 오프-라인 공정에서 알루미늄 합금 열처리된 제품을 제조하는 방법이며, 상기 방법은 잉곳을 수득하는 단계; 상기 잉곳을 열간 압연 또는 냉간 압연 중 적어도 하나를 해서 공급 스톡을 형성하는 단계; 공급 스톡을 유도 가열하는 단계 및 공급 스톡을 담금질해서 T 템퍼를 갖는 열처리된 제품을 형성하는 단계를 포함한다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 잉곳을 수득하는 단계를 포함한다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 상기 수득 단계는 직접 냉경 주조(chill casting)와 같은 비연속 주조 공정을 이용하여 잉곳을 주조하는 것을 포함한다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 AA6022, AA6111, AA6016, AA6061, AA6013, AA6063, 및 AA6055로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 가열은 유도 가열을 사용하여 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열은 횡속 유도 가열("TFIH")을 위해 구성된 적어도 하나의 히터를 사용하여 수행된다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 제1 온도에서 수행되는 유도 가열 단계 동안의 용해는 동일한 온도에서 공기로를 사용하는 가열의 용해보다 크다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 제1 온도에서 수행되는 유도 가열 단계 동안의 용해는 동일한 온도에서 용융된 연욕을 사용하는 가열의 용해보다 크다.
본원에 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도에서 수행된다. 본원에 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간에서 수행된다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 930 내지 975μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 940 내지 975μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 950 내지 975μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 960 내지 975μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 970 내지 975μ이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 930 내지 970μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 930 내지 960μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 930 내지 950μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 930 내지 940μ이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 940 내지 970μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 950 내지 960μ이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 940 내지 975μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 975μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 960 내지 975μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 970 내지 975μ및 10초 내지 70초이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 970μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 960μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 950μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 940μ및 10초 내지 70초이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 940 내지 970μ및 10초 내지 70초이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 960μ및 10초 내지 70초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 20초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 30초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 40 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 50초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 60초 내지 70초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 60초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 50초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 40초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 30초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 10초 내지 20초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 20초 내지 60초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 930 내지 975μ및 30초 내지 50초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 950 내지 985μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 960 내지 985μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 970 내지 985μ이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 950 내지 970μ이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도는 950 내지 960μ이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 985μ및 10초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 960 내지 985μ및 10초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 970 내지 985μ및 10초 내지 70초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 970μ및 10초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 960μ및 10초 내지 70초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 985μ및 10초 내지 50초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 985μ및 10초 내지 30초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 985μ및 30초 내지 70초다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품이 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖도록 충분한 가열 온도 및 충분한 가열 지속시간은 950 내지 985μ및 50 내지 70초다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.3% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.3% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.2% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.2% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.15% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.15% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.1% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.1% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.05% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품에 대한 제2 충분한 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 0.05% 미만의 Mg2Si 입자의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 Mg2Si 입자들을 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx, 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.3% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품의 충분한 제2 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.3% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.2% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품의 충분한 제2 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.2% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.15% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품의 충분한 제2 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.15% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품의 충분한 제2 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.1% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 용융된 연욕 열처리된 제품의 충분한 제2 가열 온도보다 적다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 5xxx 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금으로부터 선택되고, 0.05% 미만의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 유도 열처리된 제품에 대한 제1 충분한 가열 온도는, 동일한 부피%의 가용성 2차 상 입자들의 부피%를 갖는 공기로 열처리된 제품에 대한 충분한 제2 가열 온도보다 적다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx, 및 8xxx 시리즈 알루미늄 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx, 및 8xxx 시리즈 알루미늄 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 2xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 4xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 5xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 8xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 AA2x24 (AA2024, AA2026, AA2524), AA2014, AA2029, AA2055, AA2060, AA2070, 및 AA2x99 (AA2099, AA2199)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 2xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
일부 실시예에서, 알루미늄 합금은 AA5182, AA5754, 및 AA5042로 이루어진 그룹으로부터 선택된 5xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 알루미늄 합금은 AA7x75 (AA7075, AA7175, AA7475), AA7010, AA7050, AA7150, AA7055, AA7255, AA7065, 및 AA7085로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 7xxx 시리즈 알루미늄 합금이다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 600μ 내지 1100μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 700μ 내지 1100μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 800μ 내지 1100μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서 유도 가열 단계는 900μ 내지 1100μ의 온도에서 수행된다. 유도 가열 단계는 1000μ 내지 1100μ의 온도에서 수행된다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 600μ 내지 1000μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 600μ 내지 900μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 유도 가열 단계는 600μ 내지 800μ의 온도에서 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서 유도 가열 단계는 600μ 내지 700μ의 온도에서 수행된다.
본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 담금질은 액체 분무, 기체, 액체 후 기체, 및/또는 기체 후 액체를 이용하여 수행된다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품은 T 템퍼를 갖는 스트립이다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품은 T4의 템퍼를 갖는다. 본원에서 설명되는 하나 이상의 실시예에서, 열처리된 제품은 실온에서 T4 템퍼에 도달할 수 있다.
공기로 열처리 및 용융된 연욕 열처리는 당업계에 공지되어 있다. 공기로 열처리 및 용융된 연욕 열처리의 일례가 아래에 상세히 설명되어 있다.
Mg2Si 입자의 부피% 계산 절차
다음은 열처리된 제품 내의 Mg2Si 입자의 부피%를 계산하기 위한 절차이다:
단계 1. 주사 전자 현미경 촬영용 제품 준비
240 그릿(grit) 다음에 320, 400, 및 600 그릿 종이에서 시작하여 더 미세한 그릿 종이를 점진적으로 사용하여 제품의 길이방향(L-ST) 샘플들을 약 30초 동안 접지시킨다. 　 연삭 후, 샘플을 (a) 3μm 몰 천 및 3μm 다이아몬드 현탁액, (b) 3μm 실크 천 및 3μm 다이아몬드 현탁액, 및 (c) 1μm 실크 천 및 1μm 다이아몬드 현탁액의 순서를 이용하여 천 위에 약 2-3분 동안 연마시킨다. 연마 동안, 적절한 오일계 윤활제를 사용할 수 있다. SEM 검사 전에 약 30초 동안 0.05μm 콜로이드 실리카를 사용하여 최종 연마를 실시한 다음, 물 하에서 최종 헹굼한다. 　
단계 2. SEM 화상 수집
FEI XL30 FEG SEM, 또는 비교할만한 FEG SEM을 사용하여 금속조직학적으로 제조한(상기, 단계 1 마다) 길이방향(L-ST) 섹션들의 중심(T/2) 및 사분위 두께(T/4) 둘 다에서 최소 16개의 후방 산란된 전자 화상을 캡처한다. 화상 크기는 1000X 배율에서 2048픽셀 x 1600 픽셀이다. 픽셀 치수는 x = 0.059μm, y = 0.059μm이다. 가속 전압은 7.5mm의 작업 거리와 5의 스폿 크기에서 7.5Kv이다. 명암 및 밝기는 8-비트 디지털 이미지의 평균 매트릭스 회색 레벨이 약 128이고 가장 어두우며 가장 밝은 상이 각각 0(흑색) 및 255(백색)이도록 설정한다.
단계 3. 　 2차 상 입자의 판별
평균 매트릭스 회색 레벨 및 표준 편차를 각 화상에 대해 계산한다. 관심있는 2차 상 입자의 평균 원자 번호는 매트릭스(알루미늄 매트릭스)보다 작아서, 2차 상 입자들은 화상 표현에서 어둡게 보일 것이다. 입자를 구성하는 픽셀은 평균 매트릭스 회색 레벨에서 3.5 표준 편차를 뺀 것보다 작은 (<) 회색 레벨을 가진 임의의 픽셀로 정의된다. 이 임계 회색 레벨을 임계값으로 정의한다. 흑색 레벨 화상을 판별하여 임계값보다 낮은 모든 픽셀을 백색인 것(255)으로 만들고 임계값보다 높은 모든 픽셀을 흑색인 것(0)으로 만들어서 이진 화상을 생성한다.
단계 4. 　 작은 입자 제거
4개 이하의 픽셀을 갖는 임의의 백색 입자를 그것의 색상을 배경 색(흑색)으로 변경하여 이진 화상으로부터 제거한다.
단계 5. Mg2Si 입자의 부피% 계산:
각각의 화상이 단지 흑색과 백색 픽셀로 변환되면, 입자들의 면적 분률을 총 픽셀 수로 나눈 백색 픽셀들의 총 수로서 계산한다. 이 분률을 단일 위치에 대해 각 화상에 대해 계산하고, 그런 다음 평균화된다. 그런 다음, 주어진 샘플에 대한 총 면적 분률(AF)을 T/2 및 T/4에서 면적 분률의 가중 평균으로서 계산하고, 이때 T/4 수는 샘플에서 두 번 발생하기 때문에 두 번 가중된다. 그런 다음 면적 분률은 100을 곱하여 퍼센트로 변환된다. 다음 식 (I)에 기초하여 제품 내 Mg2Si 입자의 부피%를 결정한다:
(I) Mg2Si 입자(부피%) = 100*(AFT/2 + 2*AFT/4)/3
AF = #WhitePixels / #TotalPixels
도 1은 오프-라인 열처리를 포함하는 본 발명의 방법의 일 실시예의 흐름도이다. 일부 실시예에서, 도 2는 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 일 실시예의 개략도이다. 일부 실시예에서, 도 3은 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 일 실시예의 개략도이다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 도 1에 설명되는 공정을 포함한다. 일부 실시예에서, 공급 스톡(20)은 도 1에 설명되는 하기 공정 단계들 중 하나 이상을 거치는 비-연속적으로 주조된 -- 예를 들어, 직접 냉경 주조된 -- 알루미늄 합금 잉곳(1)으로부터 형성된다: 하나 이상의 전단 및 트림 스테이션을 통과하는 단계(2), 온도 조정을 위한 선택적인 담금질(4), 하나 이상의 열간 또는 냉간 압연 및/또는 냉간 압연 단계(6), 트리밍(8) 및 권취(10)하여 공급 스톡을 형성하는 단계(20).
일부 실시예에서, 권취된 공급 스톡은 하기 단계들 중 하나 이상을 거치게 된다: 권취해제(30)한 다음 용체화 열처리 단계(40), 적절한 담금질 단계(42) 및 선택적인 권취(44)하여 T 템퍼 스트립을 생산하는 단계(46). 일부 실시예에서, 용체화 열처리 단계(40)는 본원에서 설명되는 가열 방법, 온도 범위 및 가열 지속시간을 사용하여 수행된다. 또 다른 실시예들에서, 상기 방법은 인라인 열처리를 포함하고, 따라서 도 1의 적어도 권취 단계(10) 및 권취해제 단계(30)를 제거한다.
일부 실시예에서, 유도 가열을 이용하여 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 공급 스톡은 도 2에 도시된 바와 같이 수평 열처리 유닛에서 처리된다. 도 2는 알루미늄 기술 '86, ed. T. Sheppard, The Inst. Metals, 1986, pp. 818-825에서, R.C.J. Ireson로부터 채택된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 권취된 공급 스톡을 권취해제하기 위한 언코일러(202)의 사용을 포함한다. 일부 실시예에서, 권취해제된 공급 스톡은 그런 다음 핀치 롤(204), 전단(206), 트리머(208), 및 결합기(210)에 공급된다. 일부 실시예에서, 공급 스톡은 그런 다음 브라이들(bridle, 212), 루퍼(looper, 214), 및 다른 브라이들(216)에 공급된다. 일부 실시예에서, 결과적인 공급 스톡은 그런 다음 TFIH를 위해 구성된 하나 이상의 유도 히터(218)에 공급된다. 일부 실시예에서, 가열된 공급 스톡은 그런 다음 침지(220), 담금질(222) 및 건조기(224)를 거친다. 일부 실시예에서, 건조된, 가열된 공급 스톡은 그런 다음 브라이들(226), 레벨러(228), 및 다른 브라이들(230)에 공급된다. 일부 실시예에서, 공급 스톡은 그런 다음 루퍼(232), 브라이들(234)에 공급된 다음, 전단(236), 트리머(238), 예비-에이징 단계(240)를 거친 다음, 코일러(242)를 통해 실행하여 권취된 스트립을 형성한다.
일부 실시예에서, 담금질(222)은 액체 분무, 기체, 액체 후 기체, 및/또는 기체 후 액체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 예비-에이징 단계는 유도 가열, 적외선 가열, 머플로(muffle furnace) 또는 액체 분무를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 예비-에이징 유닛은 코일러(242) 전에 위치된다. 일부 실시예에서, 인공 에이징은 후속 작업들(예컨대 페인트 베이크 사이클)의 일부 또는 오븐 내의 별도의 단계로 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 유도 가열을 이용하여 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 일 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 열처리 '81, The Metals Society, 1983, pp. 3-9.에서 R. Waggott 외로부터 채택된다. 일부 실시예에서, 상기 장치 또는 방법은 스티치(stitcher, 302), TFIH를 위해 구성된 인덕터(304), 침지로(306), 담금질(308), 에어 나이프(310) 및 장력 레벨링 라인 제1 브라이들(312)을 포함한다.
비제한적인 실시예 1
이 예에서, 표 1에 설명되는 조성을 갖는 6022 알루미늄 합금을, 0.148인치 두께로 잉곳 주조, 열간 압연하고, 권취시켰다.
Figure pct00001
그런 다음, 권취된 열간 압연 제품을 0.043인치 두께로 냉간 압연하고 재권취시켰다. 그런 다음, 냉간 압연된 코일로부터의 샘플들을 아래에 설명되는 3가지 용체화 열처리 방법 중 하나를 실시하였다:
용융된 연욕(lead bath): 표 2에 설명되는 가열 지속시간 동안, 샘플을 표 3에 설명되는 온도에서 액체 연욕에 담갔다. 　 그런 다음, 샘플을 욕에서 제거하고 즉시 실온 수조에 담금질시켰다. 　 표 3에 명시된 온도는 열전쌍에 의해 측정되는 액체 납의 온도를 나타낸다. 　 또한 샘플의 온도가 열전쌍 측정값으로부터 결정되었고, 이들 측정값에 기초하여, 5초의 가열 시간 및 25초의 대기 시간에 기초하여 30초의 총 가열 지속시간이 결정되었다.
공기로: 표 2에 설명되는 가열 지속시간 동안 샘플을 표 3에 설명되는 특정 온도에서 표준 공기로 내부에 놓았다. 　 그런 다음 샘플을 로에서 제거하고 즉시 실온 수조에 담금질시켰다. 　 명시된 온도는 열전쌍에 의해 측정되는 로 내부의 공기 온도를 나타낸다. 　 또한 샘플의 온도가 열전쌍 측정값으로부터 결정되었고, 이들 측정값에 기초하여, 120초의 가열 시간 및 240초의 대기 시간에 기초하여 360초의 총 가열 지속시간이 결정되었다.
유도 가열: 샘플을 도 2에 설명되는 횡속 가열 공정을 통해 실행하였다. 그런 다음 유도 가열 공정으로부터 시트가 빠져나올 때 표준 복사율 기술을 사용하여 시트의 온도를 결정하였다. 유도 가열 구역의 길이 및 유도 가열 공정에서 샘플을 공급하는 속도에 기초하여 가열 지속시간 및 대기 시간을 계산하였다. 이 계산에 기초하여, 19-32초의 가열 시간 및 22-35초의 대기 시간에 기초하여 41-67초의 총 가열 지속시간을 결정하였다.
모든 샘플(용융된 연욕, 공기로 및 유도 가열)을 T4 템퍼로 열처리하였다. 그런 다음 상기에서 설명한 "Mg2Si 입자 부피% 계산 절차"를 이용하여 열처리된 샘플들에 대해 Mg2Si 입자들의 부피%을 측정하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.
Figure pct00002
Figure pct00003
도 4는 표 3의 용체화 열처리 온도(μ및 Mg2Si(부피%) 데이터를 그래프로 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유도 가열된 샘플들은 용융된 연욕이나 공기로를 사용하여 가열된 샘플들에 비해 더 낮은 온도에서 더 큰 Mg2Si 용해(즉, 열처리된 제품 내 Mg2Si의 더 낮은 부피%)를 달성하였다. 따라서, 유도 열처리는 용융된 연욕용 또는 공기로 열처리 방법보다 더 효과적이었다.
이제 도 5를 참조하면, 미국 특허 공개 제2016/0319440호에 의해 예시되어 있는 공지된 공정에서는, (예를 들어, 본원에 개시된 유도 가열 방법을 사용하여) 열처리된 알루미늄 합금 제품 공급 스톡(예를 들어, 시트 제품)을 공지된 방법(500)을 사용하여 처리할 수 있다. 공지된 방법(500)은 a) 알루미늄 합금 시트 또는 코일의 표면에 세정제를 적용하는 단계를 포함한다. 공지된 방법(500)은 b) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 산성 용액으로 식각하는 단계를 포함한다. 공지된 방법(500)은 c) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 탈이온수로 헹구는 단계를 포함한다. 공지된 방법(500)은 d) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면에 산성 유기 인 화합물 용액을 적용하는 단계를 포함한다. 공지된 방법(500)은 e) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 탈이온수로 헹구는 단계를 포함한다. 공지된 방법(500)은 f) 알루미늄 시트 또는 코일의 표면을 건조시키는 단계를 포함한다.
예로서 도 7 내지 도 13을 참조하여, 이하에서 설명되는 바와 같이, 개시된 시스템 및 방법은 도 5를 참조하여 상기에서 도시되고 설명되는 바와 같이, 적어도 단계 a) 및 b)의 부재 시에 공지된 방법(500)을 완료하도록 제공한다.
이제 도 6을 참조하면, 개시된 유도 가열 단계, 그리고, 선택적으로, 유도 가열-후 담금질 단계를 완료한 후에, 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)은 상부에 표면 산화물층(602)을 갖는 알루미늄 합금 매트릭스(606)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 표면 산화물층(602)은 알루미늄 합금 매트릭스(606)와 표면 산화물층(602) 사이의 계면(618)에 근사한 평면에서 시작하여 형성된다. 표면 산화물층(602)은 알루미늄 산화물(예를 들어, AlO) 서브층(608) 및 마그네슘 산화물(예를 들어, MgO) 서브층(610)을 포함할 수 있다. 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)의 표면 산화물층(602)은 일반적으로 템퍼에 따라, 유도 가열된-상태의 두께(604), 일반적으로 5nm 내지 60nm 두께를 갖는다. 유도 가열된-상태의 표면 산화물층(602)이 일반적으로 균일한 것으로 도시되어 있지만, 유도 가열된-상태의 표면 산화물층(602)은 일반적으로 불균일한 표면형태를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "제2 물질"은 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분이 접합되어, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 형성하는 물질을 의미한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품의 제1 부분이고, 제2 물질은 동일한 알루미늄 합금 제품의 제2 부분이다. 한 실시예에서, 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 제1 알루미늄 합금 제품 조각에 존재하고, 제2 물질은 제2 물질 조각의 적어도 제2 부분이다. 일 실시예에서, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품과 동일한 조성을 갖는다. 다른 실시예에서, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품과 상이한 조성을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "표면 탈산화(surface deoxidization)" 및 "표면 산화물 처리 단계(surface oxide treating steps)"는 알루미늄 합금 제품의 표면 산화물층의 적어도 일부분을 제거하는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "식각", "식각된", 및 "식각하는"은, 상기 표면을 준비해서 후속 전처리의 적용을 수용하도록 알루미늄 시트 또는 코일의 표면에 산성 용액을 적용하는 것을 의미한다. 공지된 실시예에서(예를 들어, 도 5에 도시된), 식각은 알루미늄- 및 마그네슘-풍부 산화물, 밀폐된 오일 또는 파편을 포함하는, 느슨하게 접착하는 산화물을 표면으로부터 제거된다. 일 실시예에서, "식각", "식각된", 및 "식각하는"은 미국 특허 공개 제2016/0319440호에 제공된 정의(들)를 취한다.
본원에서 사용되는 바와 같이 "적층 가공"은 "Standard Terminology for Additively Manufacturing Technologies(적층 가공 기술에 대한 표준 용어)"라는 제목의 ASTM F2792-12A에 정의된, "절삭 가공 방법론과는 반대로, 3D 모델 데이터로부터 물체를 제조하기 위해 보통 한층 한층씩 재료를 결합하는 공정"을 의미한다. 이러한 재료는 ASTM F2792-12A에 기재된 임의의 적절한 적층 가공 기술, 예컨대 특히, 바인더 제트분사, 방향성 에너지 증착, 재료 압출, 재료 제트분사, 분말 베드 융합, 또는 시트 적층을 통해 제조될 수 있다. 적층 제조 공정은 ASTM F2792-12A에 의해 정의된 바와 같이 적어도 부분적으로 "첨가식 시스템"으로 구현된다.
표면 탈산화에 의한 알루미늄 합금 제품 제조
일 실시예에서, 그리고 이제 도 7 및 도 8을 참조하면, 방법(700)은 (a) 표면 탈산화를 위해 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600))을 제조하는 단계(702)를 포함한다. 일 실시예에서(예를 들어, 방법(800)), 제조 단계 (a)는 유도 히터로, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡의 적어도 일부분을, 유도 가열하는 것(802)을 포함한다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 시트 제품이다. 일 실시예에서, 시트 제품은 유도 가열(802) 단계 및 선택적으로 담금질(804) 단계 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 단조 제품이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 대칭 단조이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 성형된 단조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 주조 제품이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 대칭 주조이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 성형된 주조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 적층 가공된 부분이다.
일 실시예에서, 유도 히터는 횡속 유도 히터(TFIH)를 포함한다. 일 실시예에서, 유도 가열(802) 단계는 실질적으로 전술한 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이 수행된다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802)의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802)의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802) 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802) 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802) 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802) 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(802) 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 유도 가열(802)은 알루미늄 합금 제품(600)을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 제조(702) 단계는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(804)하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 제조 단계(702)는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(804)하는 것을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 담금질(804) 단계는 제조 단계(702)에 선택적으로 포함된다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(802) 단계는 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 어닐링을 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 O-템퍼에 있다.
다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(802) 단계는 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 용체화 열처리를 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T43-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4E32-템퍼에 있다.
상기 실시예에서, 방법(700)은 접촉(704) 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조(702) 단계 후에 접촉(704) 단계가 수행될 수 있다. 상기 실시예에서, 접촉(704) 단계는 유도 가열된 그리고 선택적으로 담금질된 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 탈산화제와 접촉시키는 단계(704)를 포함할 수 있다. 방법(800)에서, 제조(702)와 접촉(704) 단계 사이에서, 상기 방법(800)은 알루미늄 합금 제품(800)의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
일 실시예에서, 제조(702) 단계와 접촉(704) 단계 사이에서 상기 개시된 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다. 일 실시예에서, 접촉(704) 단계 후에, 상기 개시된 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다. 일 실시예에서, 상기 방법(800)은, 제조(702) 단계와 접촉(704) 단계 사이에서 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 세정하는(806) 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법(800)은 접합(808) 단계를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 접합(808) 단계는 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분에 접착식 접합제를 적용하는 단계(807), 및 이어서 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합(1106)하여, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 접합(808) 단계는 소정의 시간 및/또는 소정의 온도에서 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)의 접착식 접합제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함하고, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 상기 적용된 및/또는 경화된 접착식 접합제를 통해 제2 물질에 접착식으로 접합된 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함할 수 있다.
방법(800)의 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)이 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 접합된 알루미늄 합금 제품(600)은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클을 완료하는데, 이는 그 전체가 참고로 본원에 원용된다. 일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
비제한적인 실시예 2
상기 개시된 방법의 일 실시예에 따른 표면 탈산화를 위해 제조된 알루미늄 합금 제품의 접착식 접합 반응을 ASTM D1002(10)에 따라 응력 내구성 시험(SDT)에 의해 평가하였으며, 이때 단일-겹침-조인트 시편은 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 가졌다. 0.059 인치 게이지 6022 알루미늄 합금 시트 제품의 두 개의 생산 로트로부터 각각 하나의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 용체화 열처리하였다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 이들 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 연속 주조 기술을 사용하여 제조하였다. 이들 6022 알루미늄 합금 시트를 18초의 유도 가열 체류 시간을 가지고 유도 히터를 통해 처리하였으며 시트 상의 피크 금속 온도(PMT)가 970μ으로 측정되었다. 대조적으로, 종래의 연속 열처리(CHT) 로를 사용하여 용체화 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 PMT는 일반적으로 1040-1060μ이다.
유도 히터를 빠져나올 때, 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품의 2개의 생산 로트 각각을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질하였다. 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품이 T4 템퍼에 도달한 후, 이들 시트의 기계적 특성을 측정하였으며, CHT 처리된 재료에서 수득한 것과 동등하거나 더 양호한 것으로 확인되었다. 다음으로, 유도 가열되고 담금질된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품을 170μ에서 6초 동안 탈산화제의 산성 용액과 접촉시켰다. 그런 다음, 이러한 탈산화된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품을 권취하였다.
2개의 6 인치 x 4 인치 크기 조각(4인치 치수가 압연 방향에 있음)을 탈산화된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 코일의 2개의 생산 로트 각각으로부터 제거하였다. 2개의 조각을 사용하여, 이들 2개의 생산 로트 각각에 대한 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 0.5인치의 접합된 결합부 겹침으로 제조하였다.
접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 이들 2개의 생산 로트의 4개의 단일-겹침-조인트 시편 각각을 표준 장력 시험 장비를 사용하여 초기 접합 전단 강도에 대해 시험하였다. 다음으로, 4개의 단일-겹침-조인트 시편의 이 2 세트의 각각을 1080psi 전단 응력을 결합부에 적용하도록 설계된 개별 응력 링에서 순환 SDT를 실시하였다. 각 사이클은 실온에서 5% Nacl 용액에 15분 침지 후, 105분 공기 건조하는 것으로 구성되었으며, 그 후 링과 시편을 50°C 및 90% 상대 습도 챔버에 22시간 동안 두었다. 따라서, 각 사이클의 지속시간은 24시간이었다. 2개의 시편 세트 각각에 대해, 각각의 사이클 후 접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 검사하였고, 파단을 기록하였고, 실패한 시편을 시험 챔버로부터 제거하였다. 2 세트의 시편 각각에 대해, 접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편의 2세트의 모든 시편의 접합은 SDT를 통과하기 위해 45회의 사이클을 완료해야 했다.
SDT 프로토콜을 수행한 후, 전술한 바와 같이, 모든 단일-겹침-조인트 시편을 표준 장력 시험 장비를 사용하여 잔류 접합 전단 강도에 대해 시험하였다. 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 위해, 실패 모드를 결정하고 기록하였다. 얻어진 결과를 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라서 유도 가열 및 담금질된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 표면을 제조한 후에 제조된 참조 단일-겹침-조인트 시편들의 결과와 비교하였다. 참조 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 위에서 논의된 절차에 따라 제조하였다.
접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회의 사이클을 완료하였다. 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험의 결과가 하기 표 4에 나타나 있다. "샘플 1"은 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 제1 생산 로트를 표시하고, "샘플 2"는 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 제2 생산 로트를 표시한다.
Figure pct00004
표 4에서, 상기에서, 실패 모드 표시자 "coh"는 접합 실패가 접합 접착제(glue)의 실패로 인한 것임을 표시한다. 실패 모드 표시자 "adh"은 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 완전한 실패로 인한 것임을 표시한다. 실패 모드 표시자 "part adh"은 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 부분 실패로 인한 것임을 표시한다. 또한, 표 4에서, 상기에서, 잔류 대 초기 접합 전단 강도에 대해 계산된 백분율(%) 값이 100% 보다 큰 경우라면, 그럼에도 불구하고 100%이 표시되었다.
초기 접합 전단 강도와 비교할 때, 표 4에 나타난 모든 경우에 있어서, SDT 프로토콜 동안 강도가 최소한으로 또는 전혀 손실되지 않았음을 알게 되었다. 45 BDT 사이클을 완료하고 초기 강도의 80%보다 큰 잔류 강도를 나타냄으로써, 상기 개시된 방법에 따라 이들 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품을 제조한 후 시험한 이들 접합은 알루미늄 합금 6022에서 자가 적용에 대한 구조적 접착제 접합 요건을 쉽게 충족시켰다. 유사하게, 상기 개시된 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금 6016-T4에 대하여 양호한 초기 및 잔류 접합 전단 강도 결과가 또한 예상된다. 합금의 접합은 SDT 시험에서 이미 100회 넘는 사이클을 완료되었다.
예언적 실시예(Prophetic Example) 3
0.059 인치 게이지 6022 알루미늄 합금 시트 제품의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 용체화 열처리한다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 직접 냉경 (DC) 주조 잉곳 압연 기술을 사용하여 제조한다. 이 6022 알루미늄 합금 시트를 9초의 유도 가열 체류 시간을 가지고 유도 히터를 통해 처리하며 시트 상의 PMT가 1020μ으로 측정된다. 대조적으로, 종래의 연속 열처리(CHT) 로를 사용하여 용체화 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 PMT는 일반적으로 1040-1060μ이다.
유도 히터를 빠져나올 때, 이 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질한다. 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품이 T4 템퍼에 도달한 후, 이들 시트의 기계적 특성을 측정하며, CHT 처리된 재료에서 수득한 것과 동등하거나 더 양호한 것으로 확인된다. 다음으로, 2개의 6 인치 x 4 인치 크기 조각(4인치 치수가 압연 방향에 있음)을 이 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 코일로부터 제거한다. 2개의 조각의 각각을 150μ 탈이온수에서 8초 동안 세척해서 이전 단계들로부터의 윤활제 및 기타 오염물을 제거한다.
다음으로, 이 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 조각을 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라 제조하고, 여기서 산성 유기 인 화합물이 150μ에서 유지되고 및 상기 시트 표면을 8초 동안 접촉해서 시트 제품의 표면 상에 관능화된 층을 생성한다. 이들 4개의 조각을 참조 샘플로서 표시한다. 상기 개시된 방법의 일 실시예에 따르면, 다른 4개의 조각을 관능화 단계 없이 (즉, 시트 표면을 산성 유기 인 화합물과 접촉시키는 단계 없이) 제조한다. 이들 다른 4개의 조각을 발명 샘플로서 표시한다.
참조 및 발명예 샘플로부터 제조된 단일-겹침-전단 시편들의 접착제 접합 반응을 비제한적인 실시예 2를 참조하여 전술한 기술에 의해 SDT에서 평가한다. 참조 및 발명예 샘플 모두에 있어서, 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회 사이클을 완료한다. 임의의 특정 이론이나 메커니즘에 구속되지 않고, 본 예언적 실시예 3의 결과는, 상기 개시된 방법의 이 실시예가 도 5의 공지된 방법에 따라 제조된 금속보다 접착제 접합에서 수행할 뿐만 아니라 더욱 양호한 표면을 생성한다는 것을 나타낸다.
예언적 실시예 4
예언적 실시예 3에 대해 전술한 결과를 이해하기 위해, 예언적 실시예 3의 유도 가열된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 발명 샘플의 표면 산화물을 X-선 광전자 분광법(XPS)에 의해 분석한다. 유도 가열 기반 방법은 CHT 기반 기법으로부터 야기되는 표면 산화물 두께와 비교하여, 유도 열처리 동안 표면 상에 훨씬 더 얇은 산화물을 생성한다는 것을 발견하였다. 이 표면 산화물은 동일한 알루미늄 합금의 CHT 처리된 금속 상에 보통 존재하는 전형적인 10nm 이상의 표면 산화물층 두께와 비교할 때, 단지 5.4nm 두께이다.
XPS 분석은 유도 가열된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 본 발명 샘플에서 그리고 CHT-열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 샘플에서 수행된다. XPS 분석에 앞서, 그리고 접착식 접합제와 샘플들을 접촉하고 후속하는 접합 단계를 수행하는 것을 제외하고, CHT 샘플은 예언적 실시예 3에서 참조 샘플에 대해 상술한 것과 동일한 방식으로 제조된다. 유도 열처리된 발명 샘플을 예언적 실시예 3에서 본 발명 샘플에 대해 상술한 것과 동일한 방식으로 제조한다. XPS 분석 결과가 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다.
도 9a는 전술한 유도 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 발명 샘플의 표면 산화물층에 대한 XPS 분석 결과의 그래프이다. 도 9b는 전술한 CHT 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 샘플의 표면 산화물에 대한 XPS 분석 결과의 그래프이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 그래프들 각각에서, 산소 및 알루미늄 금속 곡선의 교차점은 각각의 표면 산화물층의 평균 두께로서 취해진다. 저 마그네슘 함량의 더 얇은 산화물이 양호한 접착식 접합 반응을 위해 바람직한 표면을 제공한다는 것이 본 산업에서 수용된다. 실제로, 상기 개시된 유도 가열 기반 방법에 의해 생성된 5.4nm 두께 산화물은 열수 세척, 세정, 산 식각/탈산화 및 관능화 단계들과 같은 기술들의 조합에 의한 표면 제조 후, 동일한 합금의 CHT-처리된 금속의 산화물의 두께에 많은 방식으로 필적할 만하다. 금속 표면에서의 산화물의 마그네슘 함량은 12-14 원자%이며, 또한 CHT에 의해 처리된 샘플에서 발견되는 15-17 원자% 보다 낮다. 임의의 특정 이론이나 메커니즘에 구속되지 않고, 접합 시험에 대한 XPS 데이터는, 표면 산화물층에서의 이러한 마그네슘 수준이 접합 내구성에 긍정적인 효과를 갖는다는 것을 나타냈다.
비제한적인 실시예 5
0.063 인치 게이지 5754 알루미늄 합금 시트 제품의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 어닐링하였다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 5754 알루미늄 합금 시트 제품을 0.063 인치 게이지로 열간 및 온간 압연하였다. 5754 알루미늄 합금 시트를 유도 히터를 통해 18초의 체류 시간 동안 처리하였으며 시트 상의 PMT가 950μ으로 측정된다.
유도 히터를 빠져나올 때, 유도 가열된 5754 알루미늄 합금 시트 제품을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질하였다. 다음으로, 유도 가열되고 담금질된 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 170μ에서 6초 동안 탈산화제의 산성 용액과 접촉시켰다. 그런 다음, 탈산화된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 권취하였다.
탈산화된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 단일-겹침-조인트 시편을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 준비하였다. 순환하는 BDT 프로토콜과, 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 수행하였다. 접합된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편의 접합은 SDT를 통과하기 위해 45회의 사이클을 완료해야 했다.
초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 위해, 실패 모드를 결정하고 기록하였다. 얻어진 결과를 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라서 유도 가열 및 담금질된 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 표면을 제조한 후에 제조된 참조 단일-겹침-조인트 시편들의 결과와 비교하였다. 참조 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 위에서 논의된 절차에 따라 제조하였다.
접합된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회의 사이클을 완료하였다. 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험의 결과가 하기 표 5에 나타나 있다.
Figure pct00005
표 5에서, 상기에서, 실패 모드 표시자 "adh"은 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 완전한 실패로 인한 것임을 표시한다. 초기 접합 전단 강도와 비교할 때, 표 5에, 상기에서, 나타난 모든 경우에 있어서, SDT 프로토콜 동안 강도가 최소한으로 손실되었음을 알게 되었다. 45 BDT 사이클을 완료하고 초기 강도의 80%보다 큰 잔류 강도를 나타냄으로써, 상기 개시된 방법에 따라 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 제조한 후 시험한 이들 접합은 알루미늄 합금 5754에서 자가 적용에 대한 구조적 접착제 접합 요건을 쉽게 충족시켰다.
관능화 용액으로 처리하기 위한 알루미늄 합금 제품 제조
일 실시예에서, 그리고 이제 도 10 및 도 11을 참조하면, 방법(1000)은 관능화 용액으로 처리하기 위한 알루미늄 합금 제품(600)을 제조하는 단계(1002)를 포함한다. 일 실시예에서(예를 들어, 방법(1100)), 제조(1002) 단계는 유도 히터로, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡의 적어도 일부분을 유도 가열하는 것(1102)을 포함한다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 시트 제품이다. 일 실시예에서, 시트 제품은 유도 가열(1102) 단계 및 선택적으로 담금질(1104) 단계 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 상기 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 상기 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 단조 제품이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 대칭 단조이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 성형된 단조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 주조 제품이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 대칭 주조이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 성형된 주조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 적층 가공된 부분이다.
일 실시예에서, 유도 히터는 횡속 유도 히터(TFIH)를 포함한다. 일 실시예에서, 유도 가열(1102)은 전술한 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이 실질적으로 수행된다. 일 실시예에서, 유도 가열(1102) 단계 동안 유도 히터를 통한 알루미늄 합금 제품(600)의 선 속도는 100 내지 200피트/분이다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102)의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102)의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102) 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102) 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102) 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102) 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1102) 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 유도 가열(1102)은 알루미늄 합금 제품(600)을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 제조(1002) 단계는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(1104)하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 제조 단계(1002)는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(1104)하는 것을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 담금질(1104) 단계는 제조 단계(1002)에 선택적으로 포함된다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(1102) 단계는 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 어닐링을 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 O-템퍼에 있다.
다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(1102) 단계는 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 용체화 열처리를 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T43-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4E32-템퍼에 있다.
상기 실시예에서, 방법(1000)은 접촉(1004) 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조(1002) 단계 후에 접촉(1004) 단계가 수행될 수 있다. 상기 실시예에서, 접촉(1004) 단계는 유도 가열된 그리고 선택적으로 담금질된 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 관능화 용액과 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 방법(1000)에서, 제조(1002)와 접촉(1004) 단계 사이에서, 상기 방법(1000)은 알루미늄 합금 제품(600)의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다. 일 실시예에서, 제조 단계(1002)와 접촉 단계(1004) 사이에서 상기 방법(1000)은 어떠한 표면 세척 및 식각 처리도 없다.
일 실시예에서, 상기 관능화 용액은 인 함유 유기산을 포함한다. 일 실시예에서, 접촉 단계(1004)는 관능화된 알루미늄 합금 제품(600)을 생성하는 것을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 방법(1100)은 접합(1106) 단계를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 접합(1106) 단계는 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분에 접착식 접합제를 적용하는 단계(1107), 및 이어서 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합(1106)하여, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 접합(1106) 단계는 소정의 시간 및/또는 소정의 온도에서 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)의 접착식 접합제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함하고, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 상기 적용된 및/또는 경화된 접착식 접합제를 통해 제2 물질에 접착식으로 접합된 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함할 수 있다. 방법(1100)에서, 제조(1102)와 접합(1104) 단계 사이에서, 상기 방법(1100)은 알루미늄 합금 제품(600)의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
방법(1000)의 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)이 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성한다. 일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
예언적 실시예 6
0.059 인치 게이지 6022 알루미늄 합금 시트 제품의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 용체화 열처리한다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 이 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 직접 냉경 (DC) 주조 잉곳 압연 기술을 사용하여 제조한다. 이 6022 알루미늄 합금 시트를 9초의 유도 가열 체류 시간 동안 유도 히터를 통해 처리하며 시트 상의 PMT가 1020μ으로 측정된다. 대조적으로, 종래의 연속 열처리(CHT) 로를 사용하여 용체화 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 PMT는 일반적으로 1040-1060μ이다.
유도 히터를 빠져나올 때, 이 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질한다. 유도 가열된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품이 T4 템퍼에 도달한 후, 이들 시트의 기계적 특성을 측정하며, CHT 처리된 재료에서 수득한 것과 동등하거나 더 양호한 것으로 확인된다. 다음으로, 2개의 6 인치 x 4 인치 크기 조각(4인치 치수가 압연 방향에 있음)을 이 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 코일로부터 제거한다. 2개의 조각의 각각을 150μ 탈이온수에서 8초 동안 세척해서 이전 단계들로부터의 윤활제 및 기타 오염물을 제거한다.
다음으로, 이 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 조각을 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라 제조하고, 여기서 산성 유기 인 화합물이 150μ에서 유지되고 및 상기 시트 표면을 8초 동안 접촉해서 시트 제품의 표면 상에 관능화된 층을 생성한다. 이들 4개의 조각을 참조 샘플로서 표시한다.
상기 개시된 방법의 일 실시예에 따르면, 다른 4개의 조각은 도 5의 공지된 방법의 식각 단계 없이 (즉, 시트 표면을 산성 용액과 접촉시키는 단계 없이) 제조된다. 이들 다른 4개의 조각을 발명 샘플로서 표시한다. 발명 샘플은 미국 특허 제5,463,804호 및 미국 특허 출원공개 제2016/0319440호에 개시된 바와 같이, 관능화된 층을 생성하기 위해 인 함유 유기산(PCOA)과 접촉되며, 이는 그 전문이 본원에 참고로 원용된다.
참조 및 발명예 샘플로부터 제조된 단일-겹침-전단 시편들의 접착제 접합 반응을 비제한적인 실시예 2를 참조하여 전술한 기술에 의해 SDT에서 평가한다. 참조 및 발명예 샘플 모두에 있어서, 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회 사이클을 완료한다. 임의의 특정 이론이나 메커니즘에 구속되지 않고, 본 예언적 실시예 6의 결과는, 상기 개시된 방법의 이 실시예가 도 5의 공지된 방법에 따라 제조된 금속보다 접착제 접합에서 수행할 뿐만 아니라 더욱 양호한 표면을 생성한다는 것을 나타낸다.
접합용 알루미늄 합금 제품 제조
일 실시예에서, 그리고 이제 도 12 및 도 13을 참조하면, 방법(1200)은 접합용 알루미늄 합금 제품(600)을 제조하는 단계(1202)를 포함한다. 일 실시예에서(예를 들어, 방법(1300)), 제조(1202) 단계는 유도 히터로, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡의 적어도 일부분을 유도 가열하는 것(1302)을 포함한다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 시트 제품이다. 일 실시예에서, 시트 제품은 유도 가열(1302) 단계 및 선택적으로 담금질(1304) 단계 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 상기 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 압출된 제품이다. 또 다른 실시예에서, 상기 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 단조 제품이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 대칭 단조이다. 일 실시예에서, 단조 제품은 성형된 단조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600) 공급 스톡은 주조 제품이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 대칭 주조이다. 한 실시예에서, 주조 제품은 성형된 주조이다. 또 다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 적층 가공된 부분이다.
일 실시예에서, 유도 히터는 횡속 유도 히터(TFIH)를 포함한다. 일 실시예에서, 유도 가열(1302)은 전술한 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이 실질적으로 수행된다. 일 실시예에서, 유도 가열(1302) 단계 동안 유도 히터를 통한 알루미늄 합금 제품(600)의 선 속도는 100 내지 200피트/분이다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현한다. 일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1302) 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1302) 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1302) 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1302) 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현한다. 또 다른 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 유도 가열(1302) 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현한다.
일 실시예에서, 유도 가열(1302)은 알루미늄 합금 제품(600)을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 제조(1202) 단계는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(1304)하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 제조 단계(1202)는 유도 가열된 알루미늄 합금 제품(600)을 담금질(1304)하는 것을 포함하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 담금질(1304) 단계는 제조 단계(1202)에 선택적으로 포함된다.
일 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(1302) 단계는 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 어닐링을 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 5xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 O-템퍼에 있다.
다른 실시예에서, 수용된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)이고, 유도 가열(1302) 단계는 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)의 용체화 열처리를 달성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T43-템퍼에 있다. 또 다른 실시예에서, 유도 가열된 6xxx 알루미늄 합금 제품(600)은 T4E32-템퍼에 있다.
상기 실시예에서, 방법(1200)은 접합(1204) 단계를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 제조(1202) 단계 후에 접합(1204) 단계가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 접합(1204) 단계는 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분에 접착식 접합제를 적용하는 단계(1305), 및 이어서 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합(1204)하여, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실시예에서, 접합(1204) 단계는 소정의 시간 및/또는 소정의 온도에서 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)의 접착식 접합제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1200)에서, 제조(1202)와 접합(1204) 단계 사이에서, 상기 방법(1200)은 알루미늄 합금 제품(600)의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
일 실시예에서, 제조(1202)와 접합(1204) 단계 사이에서 상기 방법(1200)은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없다. 일 실시예에서, 방법(1200)은, 제조(1202)와 접합(1204) 단계 사이에서 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분을 세정하는(1306) 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 일부분은 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함한다. 상기 실시예에서, 제2 물질은 알루미늄 합금 제품(600)의 적어도 제2 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 상기 적용된 및/또는 경화된 접착식 접합제를 통해 제2 물질에 접착식으로 접합된 알루미늄 합금 제품(600)의 제1 부분을 포함할 수 있다.
방법(1200)의 일 실시예에서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)이 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품(600)은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성한다. 일 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%이다. 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%이다. 또 다른 실시예에서, 45 SDT 사이클을 완료한 후 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%이다.
비제한적인 실시예 7
상기 개시된 방법의 일 실시예에 따른 표면 탈산화를 위해 제조된 알루미늄 합금 제품의 접착식 접합 반응을 ASTM D1002(10)에 따라 응력 내구성 시험(SDT)에 의해 평가하였으며, 이때 단일-겹침-조인트 시편은 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 가졌다. 0.059 인치 게이지 6022 알루미늄 합금 시트 제품의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 용체화 열처리하였다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 연속 주조 기술을 사용하여 제조하였다. 이들 6022 알루미늄 합금 시트를 18초의 유도 가열 체류 시간 동안 유도 히터를 통해 처리하였으며 시트 상의 피크 금속 온도(PMT)가 970μ으로 측정되었다. 대조적으로, 종래의 연속 열처리(CHT) 로를 사용하여 용체화 열처리된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 PMT는 일반적으로 1040-1060μ이다.
유도 히터를 빠져나올 때, 유도 가열된 6022 알루미늄 합금 시트 제품을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질하였다. 유도 가열된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품이 T4 템퍼에 도달한 후, 이들 시트의 기계적 특성을 측정하였으며, CHT 처리된 재료에서 수득한 것과 동등하거나 더 양호한 것으로 확인되었다.
2개의 6 인치 x 4 인치 크기 조각(4인치 치수가 압연 방향에 있음)을 유도 가열 및 담금질된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품 코일로부터 제거하였다. 2개의 조각을 사용하여, 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 0.5인치의 접합된 결합부 겹침으로 제조하였다. 이 접합 단계 전에, 그리고 유도 가열 및 담금질 단계 후에, 8개 조각들 중 어느 것에도 표면 산화물 처리 단계를 수행하지 않았다.
유도 가열 및 담금질된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 단일-겹침-조인트 시편을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 준비하였다. 순환하는 BDT 프로토콜과, 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 수행하였다. 접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편의 접합은 SDT를 통과하기 위해 45회의 사이클을 완료해야 했다.
초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 위해, 실패 모드를 결정하고 기록하였다. 얻어진 결과를 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라서 유도 가열 및 담금질된 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 표면을 제조한 후에 제조된 참조 단일-겹침-조인트 시편들의 결과와 비교하였다. 참조 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 위에서 논의된 절차에 따라 제조하였다.
접합된-상태의 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회의 사이클을 완료하였다. 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험의 결과가 하기 표 6에 나타나 있다.
Figure pct00006
표 6에서, 상기에서, 실패 모드 표시자 "coh"는 접합 실패가 접합 접착제(glue)의 실패로 인한 것임을 표시한다. 실패 모드 표시자 "adh"은 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 완전한 실패로 인한 것임을 표시한다. 실패 모드 표시자 "most adh"는 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 광범위한 변동으로 인한 것임을 표시한다. 또한, 표 6에서, 상기에서, 잔류 대 초기 접합 전단 강도에 대해 계산된 백분율(%) 값이 100% 보다 큰 경우라면, 그럼에도 불구하고 100%이 표시되었다. 초기 접합 전단 강도와 비교할 때, 표 6에, 상기에서, 나타난 모든 경우에 있어서, SDT 프로토콜 동안 강도가 최소한으로 손실되었음을 알게 되었다. 45 BDT 사이클을 완료하고 초기 강도의 80%보다 큰 잔류 강도를 나타냄으로써, 상기 개시된 방법에 따라 6022-T4 알루미늄 합금 시트 제품을 제조한 후 시험한 이들 접합은 알루미늄 합금 6022에서 자가 적용에 대한 구조적 접착제 접합 요건을 쉽게 충족시켰다.
비제한적인 실시예 8
0.063 인치 게이지 5754 알루미늄 합금 시트 제품의 코일을 권취해제하고 나서 횡속 유도 히터를 사용하여 어닐링하였다. 이러한 권취해제 및 유도 가열 단계에 앞서, 5754 알루미늄 합금 시트 제품을 0.063 인치 게이지로 열간 및 온간 압연하였다. 5754 알루미늄 합금 시트를 유도 히터를 통해 18초의 체류 시간을 가지고 처리하였으며 시트 상의 PMT가 950μ으로 측정된다.
유도 히터를 빠져나올 때, 유도 가열된 5754 알루미늄 합금 시트 제품을 150μ의 온도에서 탈이온수를 사용하여 담금질하고 권취하였다. 다음으로, 유도 가열되고 담금질된 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 170μ에서 6초 동안 탈산화제의 산성 용액과 접촉시켰다. 이어서 유도 가열되고 퀀칭된 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 권취하였다.
5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 단일-겹침-조인트 시편을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 준비하였다. 순환하는 BDT 프로토콜과, 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 비제한적인 실시예 2에 대해 전술한 절차에 따라 수행하였다. 접합된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편의 접합은 SDT를 통과하기 위해 45회의 사이클을 완료해야 했다.
초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험을 위해, 실패 모드를 결정하고 기록하였다. 얻어진 결과를 도 5를 참조하여 전술한 공지된 방법에 따라서 유도 가열 및 담금질된 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 표면을 제조한 후에 제조된 참조 단일-겹침-조인트 시편들의 결과와 비교하였다. 참조 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 위에서 논의된 절차에 따라 제조하였다.
접합된-상태의 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품의 모든 단일-겹침-조인트 시편은 45회의 사이클을 완료하였다. 초기 및 잔류 접합 전단 강도 시험의 결과가 하기 표 7에 나타나 있다.
Figure pct00007
* 이 5754-O 샘플의 경우, 4개의 단일-겹침-조인트 시편을 초기 접합 전단 강도에 대해 시험하지 않았다.
표 7에서, 상기에서, 실패 모드 표시자 "adh"은 접합 실패가 접착제와 금속 표면 사이의 접착 인터페이스의 완전한 실패로 인한 것임을 표시한다. 45 BDT 사이클을 완료하고 참조 시편의 잔류 강도의 0.3% 이내인 잔류 강도를 나타냄으로써, 상기 개시된 방법에 따라 5754-O 알루미늄 합금 시트 제품을 제조한 후 시험한 이들 접합은 알루미늄 합금 5754에서 자가 적용에 대한 구조적 접착제 접합 요건을 쉽게 충족시켰다.
유도 가열 단계 동안 0.4분 미만의 유도 가열 체류 시간에서 상기 개시된 방법을 실시함에 있어서, 금속은 빠른 가열을 겪지만, 금속은 CHT 기반 기술에 비해 가열되는 데 짧은 시간이 소요된다. 유도 가열은 CHT 경우에서처럼, 외부-내부(outside-in) 가열이라기 보다는, 내부 가열이다(즉, 내부에서 외부로). 일례로, 유도 가열선에 대해, 금속은 0.4분 만에 900μ까지 가열된다. 다른 예로, 유도 가열선에 대해, 금속은 0.2분 만에 900μ까지 가열된다. 유도 가열 단계 동안 금속에서 달성된 원하는 가열 속도 및 원하는 PMT를 달성하기 위해, 금속의 초기 온도, 선 속도, 체류 시간, 가열 지속시간, 및 유도 히터의 다른 작동 파라미터들이 조정되고 제어될 수 있다.
유도 가열 단계는 CHT에 비해 더 신속하게 유도 가열 단계 동안 금속에서 원하는 PMT를 갖는 것을, 그리고 CHT 및 도 5를 참조하여 상기에서 도시되고 설명된 공지된 방법에 비해 동일하거나 더 나은 후속 접합 성능을 제공한다. 임의의 특정 이론이나 메커니즘에 구속되지 않고서, CHT 로와 비교하여 유도 가열의 내부-외부 가열 성질 및/또는 유도 히터에 존재하는 감소된 산소를 고려하면, 표면 산화물이 금속의 표면 상에서 성장하기에 충분한 시간을 갖지 않는 것으로 여겨진다. 그러나, 유도 가열 단계 동안 사용되는 더 긴 체류 시간으로 인해, 표면 산화물은 적어도 일부 CHT 기반 가열 공정 동안 성장하는 것으로 알려져 있는 것처럼, 금속의 표면 상에서 성장하는 것으로 관찰될 수 있다. 따라서, 표면 산화물의 양 및 두께를 감소시키기 위해 금속 표면을 세정 및/또는 식각하는 것과 같은 추가적인 표면 처리는 본원에 개시된 방법에서 필요하지 않다. 이와 같이, 상기 개시된 방법들을 사용하면, 공지된 방법들(예를 들어, 미국 특허 공개 제2016/0319440호)과 비교하여, 비용, 시간 및 물질의 관점에서, 제한 없이 개선된 효율을 제공한다.
이제 다음의 번호가 매겨진 조항을 참조하여 본 발명의 측면들을 설명할 것이다:
1. (a) 표면 탈산화를 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는: (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및 (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 탈산화제와 접촉시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
2. 조항 1에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
3. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
4. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b) 후에, 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
5. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 세정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
6. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b) 후에 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 임의의 선행하는 조항에 있어서, (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고; (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및 (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
8. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
9. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
10. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
11. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
12. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
13. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
14. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 T4-템퍼 6xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
15. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.4분 이하의 체류 시간을 실현하는, 방법.
16. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현하는, 방법.
17. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
18. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
19. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
20. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
21. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
22. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 시트 제품인, 방법.
23. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 시트 제품은 상기 유도 가열 및 상기 선택적인 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는, 방법.
24. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품인, 방법.
25. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품인, 방법.
26. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 대칭 단조인, 방법.
27. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 성형된 단조인, 방법.
28. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품인, 방법.
29. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 대칭 주조인, 방법.
30. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 성형된 주조인, 방법.
31. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 가공된 부분인, 방법.
32. (a) 관능화 용액으로 처리하기 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는 (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및 (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 상기 관능화 용액과 접촉시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
33. 조항 32에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
34. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
35. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 관능화 용액은 인 함유 유기산을 포함하는, 방법.
36. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b)는 관능화된 알루미늄 합금 제품을 생성하는 것을 용이하게 하고, 여기서 상기 방법은 상기 접촉 단계 (b) 후에 상기 관능화된-상태의 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합해서, 접합된 알루미늄 합금 제품을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
37. 임의의 선행하는 조항에 있어서, (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고; (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및 (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
38. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
39. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
40. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
41. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
42. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
43. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
44. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 T4-템퍼 6xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
45. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.4분 이하의 체류 시간을 실현하는, 방법.
46. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현하는, 방법.
47. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
48. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
49. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
50. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
51. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
52. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 시트 제품인, 방법.
53. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 시트 제품은 상기 유도 가열 및 상기 선택적인 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는, 방법.
54. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품인, 방법.
55. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품인, 방법.
56. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 대칭 단조인, 방법.
57. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 성형된 단조인, 방법.
58. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품인, 방법.
59. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 대칭 주조인, 방법.
60. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 성형된 주조인, 방법.
61. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 가공된 부분인, 방법.
62. (a) 접합용 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법으로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는 (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및 (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접합 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없다.
63. 조항 62에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
64. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 제조 단계 (a) 후에 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
65. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 제조 단계 (a) 후에 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 세정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
66. 임의의 선행하는 조항에 있어서, (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고; (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및 (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
67. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
68. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
69. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
70. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
71. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
72. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
73. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 유도 가열은 T4-템퍼 6xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
74. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.4분 이하의 체류 시간을 실현하는, 방법.
75. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 히터에서 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현하는, 방법.
76. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
77. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
78. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
79. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
80. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
81. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 시트 제품인, 방법.
82. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 시트 제품은 상기 유도 가열 및 상기 선택적인 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는, 방법.
83. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품인, 방법.
84. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품인, 방법.
85. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 대칭 단조인, 방법.
86. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 단조 제품은 성형된 단조인, 방법.
87. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품인, 방법.
88. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 대칭 주조인, 방법.
89. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 주조 제품은 성형된 주조인, 방법.
90. 임의의 선행하는 조항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 가공된 부분인, 방법.
본 발명의 다수의 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 단지 예시적인 것이고 제한적인 것은 아니며, 많은 변형들이 당업자에게 명백할 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 다양한 단계는 임의의 원하는 순서로 수행될 수 있다(그리고 임의의 원하는 단계들이 추가될 수 있고/있거나 임의의 원하는 단계가 제거될 수 있다).

Claims (48)

  1. (a) 표면 탈산화를 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는:
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및
    (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함하는, 단계; 및
    (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 탈산화제와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로,
    여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b) 후에, 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 세정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b) 후에 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고;
    (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및
    (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 시작하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
  11. (a) 관능화 용액으로 처리하기 위한 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및
    (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함하는, 단계; 및
    (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 상기 관능화 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로,
    여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제조 단계 (a)와 상기 접촉 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 관능화 용액은 인 함유 유기산을 포함하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 접촉 단계 (b)는 관능화된 알루미늄 합금 제품을 생성하는 것을 용이하게 하고, 여기서 상기 방법은 상기 접촉 단계 (b) 후에 상기 관능화된-상태의 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질로 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고;
    (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및
    (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
  20. (a) 접합용 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계로, 여기서 상기 제조 단계 (a)는
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 유도 가열하는 단계; 및
    (ii) 선택적으로 상기 유도 가열된 알루미늄 합금 제품을 담금질하는 단계를 포함하는, 단계; 및
    (b) 상기 제조 단계 (a) 후에, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분을 제2 물질과 접합해서, 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품을 생성시키는 단계를 포함하는 방법으로,
    여기서 상기 제조 단계 (a)와 상기 접합 단계 (b) 사이에서 상기 방법은 상기 알루미늄 합금 제품의 어떠한 표면 산화물 처리 단계도 없는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 유도 가열은 상기 알루미늄 합금 제품을 어닐링 또는 용체화 열처리하는 것을 포함하는, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제조 단계 (a) 후에 상기 방법은 어떠한 표면 세정 및 식각 처리도 없는, 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제조 단계 (a) 후에 상기 알루미늄 합금 제품의 상기 적어도 일부분을 세정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    (i) 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 알루미늄 합금 제품의 제1 부분을 포함하고;
    (ii) 상기 제2 물질은 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 제2 부분을 포함하고; 및
    (iii) 0.5인치의 알루미늄 금속-대-알루미늄 금속 결합 겹침을 갖는 단일-겹침-조인트 시편의 형태인 경우, 상기 접합된-상태의 알루미늄 합금 제품은 ASTM D1002(10)에 따라 45 응력 내구성 시험(SDT) 사이클 완료를 달성하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 80%인, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 85%인, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 45 SDT 사이클을 완료한 후 상기 단일-겹침-조인트 시편의 잔류 전단 강도는 상기 45 SDT 사이클을 완료하기 전에 상기 단일-겹침-조인트 시편의 초기 전단 강도의 적어도 90%인, 방법.
  28. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 5xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 유도 가열은 O-템퍼 5xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
  30. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 6xxx 알루미늄 합금 제품인, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 유도 가열은 T4-템퍼 6xxx 알루미늄 합금 제품을 제공하는 것을 포함하는, 방법.
  32. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.4분 이하의 체류 시간을 실현하는, 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 유도 가열의 0.2 내지 0.4분의 체류 시간을 실현하는, 방법.
  34. 제1항, 제11항, 및 제20항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 유도 가열 동안 900 내지 1040μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 유도 가열 동안 900 내지 1040μ 미만의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 유도 가열 동안 930 내지 1030μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 유도 가열 동안 950 내지 1020μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 적어도 일부분은 상기 유도 가열 동안 970 내지 1000μ의 피크 금속 온도를 실현하는, 방법.
  39. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 시트 제품인, 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 시트 제품은 상기 유도 가열 및 상기 선택적인 담금질 후에 0.5 내지 6mm의 게이지를 갖는, 방법.
  41. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 압출된 제품인, 방법.
  42. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 단조 제품인, 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 단조 제품은 대칭 단조인, 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 단조 제품은 성형된 단조인, 방법.
  45. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 주조 제품인, 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 주조 제품은 대칭 주조인, 방법.
  47. 제45항에 있어서, 상기 주조 제품은 성형된 주조인, 방법.
  48. 제1항, 제11항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 적층 가공된 부분인, 방법.
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