KR20210111283A - 시효-경화성 및 고 성형성 알루미늄 합금, 이로 제조된 모놀리식 시트 및 이를 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품 - Google Patents

시효-경화성 및 고 성형성 알루미늄 합금, 이로 제조된 모놀리식 시트 및 이를 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품 Download PDF

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Abstract

본원에 새로운 알루미늄 합금 제품 및 이러한 합금의 제조 방법이 제공된다. 알루미늄 합금 제품은 시효-경화성이고 높은 강도와 성형성을 나타내며 재활용 스크랩의 사용을 허용한다. 알루미늄 합금은 클래드 알루미늄 합금 제품의 코어 역할을 할 수 있다. 합금 제품은 자동차, 운송 및 전자 적용분야를 포함한 다양한 적용분야에서 사용될 수 있다.

Description

시효-경화성 및 고 성형성 알루미늄 합금, 이로 제조된 모놀리식 시트 및 이를 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품
우선권 주장
본 출원은 2019년 3월 13일에 출원된 미국 임시출원 번호 62/817,713에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용 및 개시 내용이 여기에 포함된다.
분야
신규 알루미늄 합금, 이들 신규 합금으로부터 제조된 제품, 및 이들 합금 및 제품을 제조하는 방법이 본원에서 제공된다. 새로운 알루미늄 합금 및 제품은 자동차 및 전자 적용을 포함한 다양한 적용에 적합하다. 알루미늄 합금은 모놀리식 제품, 예를 들어 클래드 알루미늄 합금 제품의 코어 층 또는 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래드 층으로 작용할 수 있다. 알루미늄 합금 제품은 시효-경화성(age-hardenable)이며 높은 강도와 성형성을 나타내며 재활용 스크랩의 사용을 허용한다.
현재의 고도로 성형가능한 합금은, 예를 들어, 높은 실리콘 수준을 갖는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 시효 경화 가능성이 없는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 고온에서도 실리콘에 대한 용해도가 매우 제한적이기 때문에 시효 경화가 가능하도록 하기 위해 5xxx 시리즈 알루미늄 합금에 실리콘을 추가하는 것은 실패한다. 따라서 용체화 처리가 불가능하고 시효 경화가 작동하지 않는다. 따라서, 고강도 및 시효 경화 능력을 갖는 고 성형성 합금이 요구되고 있다.
또한, 알루미늄 합금이 재활용 스크랩을 포함할 수 있다면 유리하다. 재활용된 스크랩을 포함하면 1차 알루미늄 생산과 관련된 비용과 시간이 줄어들고 바람직한 재활용을 유도한다. 그러나, 재활용 스크랩은 높은 수준의 특정 바람직하지 않은 원소를 함유할 수 있으므로 고성능 알루미늄 합금을 제조하는 데 사용하기에 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 재활용 스크랩에는 성형성 및 강도와 같은 알루미늄 합금의 기계적 특성에 영향을 미치는 양의 특정 원소가 포함될 수 있다.
본 발명의 포함된 구현양태는 이 요약이 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 이 요약은 본 발명의 다양한 측면에 대한 높은 수준의 개요이며 하기의 상세한 설명 부분에서 추가로 설명되는 개념 중 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 요지의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 요지의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하려는 것도 아니다. 요지는 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면, 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.
신규 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품 및 이들 알루미늄 합금 및 제품의 제조 방법이 본원에 제공된다. 알루미늄 합금 및 제품은 높은 성형성, 고 강도, 시효-경화성의 조합을 가지고 있으며 이의 제조에 재활용 재료를 사용할 수 있게 한다. 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 다른 임의의 원소 중에서 마그네슘(Mg) 및 실리콘(Si)를 포함한다. 따라서, 일부 측면에서, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 약 0.5wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg; 약 0.2wt.% 내지 약 0.5wt.% Si; 최대 약 1.0wt.% Fe; 최대 약 0.5wt.% Cu; 최대 약 0.5wt.% Mn; 최대 약 0.3wt.% Cr; 최대 약 0.3wt.% Ti; 최대 약 0.5wt.% Zn; 최대 약 0.25wt.% 불순물; 및 Al을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금에서 Mg 대 Si의 중량비는 약 8:1 내지 약 1.5:1일 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 본원에 기재된 알루미늄 합금을 포함하는 시트, 셰이트, 또는 플레이트와 같은 모놀리식 제품으로서 작용할 수 있다. 본원에 기재된 알루미늄 합금은 또한, 예를 들어 클래드 금속 제품에서 코어 층으로서 작용할 수 있다. 이러한 코어 층(본원에 기재된 알루미늄 합금을 포함하는)은 적어도 하나의 클래드 층과 조합되어 클래드 금속 제품을 형성할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 또한, 예를 들어 클래드 금속 제품에서 클래드 층으로서 작용할 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품은, 예로서 자동차 제품(예: 자동차 구조 부품), 항공우주 제품(예: 항공우주 구조 부품 또는 항공우주 비-구조 부품), 해양 제품(예: 해양 구조 부품 또는 해양 비-구조 부품) 또는 전자 제품(예: 전자 장치 하우징)을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 알루미늄 합금 시트, 플레이트, 및 셰이트가 추가로 제공된다.
다른 목적 및 이점은 비-제한적 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D) 및 횡방향(T) 방향의 총 연신율(A80)의 그래프이다.
도 2는 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D), 및 횡방향(T)의 균일 연신율(Ag)의 그래프이다.
도 3은 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D), 및 횡방향(T)의 총 연신율(A80)의 그래프이다.
도 4는 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D), 및 횡방향(T)의 균일 연신율(Ag)의 그래프이다.
도 5는 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D), 및 횡방향(T) 방향의 r(10-15) 값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 알루미늄 합금 샘플에 대한 종방향(L), 대각선(D), 및 횡방향(T) 방향의 r(10-15) 값을 나타내는 그래프이다.
도 7은 알루미늄 합금 샘플에 대해 10% 및 15%에서 f-인자에 의해 측정된 굽힘 거동을 나타내는 그래프이다.
다른 원소와 함께 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 및 실리콘(Si)의 양을 포함하는 새로운 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품이 본원에 기재된다. 일부 측면에서, 새로운 알루미늄 합금은 클래드 제품의 코어 층 및/또는 클래드 층일 수 있다. 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품은 높은 성형성, 고 강도, 시효-경화성의 조합을 가지고 있으며 이의 제조에 재활용 재료를 사용할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도 높은 성형성 합금이 알루미늄 합금, 예를 들어 상대적으로 낮은 Mg 함량을 갖는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 또는 상대적으로 높은 Mg 함량을 갖는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 예를 들어 약 1.0wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg, 및 약 0.2wt.% 내지 약 0.5wt.% Si의 알루미늄 합금을 사용하여 제조될 수 있음을 발견했다. 이론에 얽매이지 않고, 기재된 Mg 양을 사용하면 Si 용해도가 증가할 수 있다고 믿어진다. 따라서 Si 농도를 조정함으로써 불용성 상이 방지되고 합금의 시효 경화 가능성이 증가할 수 있다. 다시 말하지만, 이론에 얽매이지 않고, Mg 농도는 용액 경화를 제공할 수 있는 반면, Si 농도는 침전 경화를 제공할 수 있다.
일부 측면에서, 알루미늄 합금은 Mg를 약 최대 1.6wt.%의 양으로 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 약 0.50wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 적어도 약 0.20wt.% Si를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 약 0.20wt.% 내지 약 0.50wt.% Si를 포함할 수 있다.
따라서, 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 약 0.50wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg, 및 약 0.20 wt.% 내지 약 0.50wt.% Si를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금에서 Mg wt.% 대 Si wt.%의 비는 약 10:1 내지 약 1:1(예를 들어, 약 10:1 내지 약 1.5:1; 약 10:1 내지 약 2:1; 약 9:1 내지 약 2:1; 약 7:1 내지 약 2:1, 약 5:1 내지 약 2:1, 약 4:1 내지 약 2:1, 또는 약 3:1 내지 약 2:1)일 수 있다.
예상외로, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 높은 성형성 및 시효 경화성 둘 모두를 나타낸다. 본원에 기재된 알루미늄 합금은 또한 우수한 인장 특성, 굽힘성 및 심가공성(deep-drawability)을 보여준다.
높은 성형성은, 예를 들어 총 연신율 또는 균일 연신율을 측정함으로써 측정할 수 있다. ISO/EN A80은 총 연신율을 테스트하는 데 사용할 수 있는 적절한 표준 중 하나이다(EN 10002 파트 1-5, (2001)). ISO/EN Ag는 균일 연신율을 테스트하는 데 사용할 수 있는 적절한 표준 중 하나이다. 예를 들어, 기재된 알루미늄 합금은 임의의 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 20%(예를 들어, 약 20% 내지 약 40%)의 총 연신율(A80)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 임의의 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 18%(예를 들어, 약 18% 내지 약 30%)의 균일 연신율(Ag)을 가질 수 있다.
성형성을 측정하는 또 다른 방법은 인장 시험 동안의 소성 변형율 비인 r 값(Lankford 계수로도 알려짐)이다. r 값은 시트 금속의 심가공성을 측정한 것이다(즉, 인장 또는 압축을 가할 때 얇아지거나 두꺼워지는 것에 대한 재료의 저항). r 값은, 예를 들어 ISO 10113(2006) 또는 ASTM E517(2019)에 따라 측정될 수 있다. 10% 내지 15%의 변형율 범위에서 측정된 r 값은 r(10-15)로 표시된다. 예를 들어, 기재된 알루미늄 합금은 임의의 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 0.45(예를 들어, 약 0.45 내지 약 0.80)의 r(10-15)값을 갖는다.
n 값 또는 변형 경화 지수는 재료가 소성적으로 변형될 때 얼마나 경화되는지 또는 얼마나 더 강해지는지를 나타낸다. n 값은, 예를 들어 ISO 10275(2007) 또는 ASTM E646(2016)을 사용하여 측정할 수 있다. 10% 내지 20%의 변형율 범위에서 측정된 n 값은 n(10-20)으로 표시된다. 예를 들어, 기재된 알루미늄 합금은 임의의 개별 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 0.20(예를 들어, 약 0.20 내지 약 0.30)의 n(10-20) 값을 가질 수 있다.
시효 경화는, 예를 들어 MPa에서 소부 경화값(bake hardennig value)을 측정함으로써 테스트될 수 있다. 예를 들어, 기재된 알루미늄 합금은 약 70MPa 내지 약 140MPa의 소부 경화값을 가질 수 있다.
굽힘은 f-인자를 측정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 기재된 알루미늄 합금은 10% 연신율에서 약 0.85 미만(예를 들어, 약 0.30 내지 약 0.80)의 f-인자를 가질 수 있다.
놀랍게도, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 시효 경화성이면서도 여전히 심가공성 및 굽힘성을 포함하는 높은 성형성을 나타낸다. 예를 들어, 본원에 기재된 알루미늄 합금은, 일부 측면에서 최대 약 230MPa(예를 들어, 약 150MPa 내지 약 210 MPa)의 소부 경화 후 항복 강도(Rp0.2)를 가질 수 있다.
본원에 기재된 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 제품과 같은 재료가 본원에 제공된다. 또한, 본원에 기재된 코어 알루미늄 합금 층을 포함하는 재료가 제공된다. 예를 들어, 코어 알루미늄 합금 층은 적어도 하나의 클래드 층과 조합될 수 있고 클래드 알루미늄 합금 제품에 사용될 수 있다. 알루미늄 합금은 또한 클래드 알루미늄 합금 제품에서 클래드 층 역할을 할 수 있다. 알루미늄 합금 제품 또는 클래드 알루미늄 합금 제품은 그중에서도 자동차 제품(예: 자동차 구조 부품), 항공우주 제품(예: 항공우주 구조 부품 또는 항공우주 비-구조 부품), 해양 제품(예: 해양 구조 부품 또는 해양 비-구조 부품) 또는 전자 제품(예: 전자 장치 하우징)을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금 제품 또는 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 알루미늄 합금 시트, 플레이트, 및 셰이트가 추가로 제공된다.
정의 및 설명:
본 명세서에 사용된 바와 같이, "발명", "본 발명", "이 발명" 및 "본원 발명"이라는 용어는 본 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 요지를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 설명은 본원에 기재된 요지를 제한하거나 아래 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이 설명에서, AA 번호 및 "시리즈" 또는 "5xxx"와 같은 기타 관련 명칭으로 식별되는 합금에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 이의 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 체계에 대한 이해는 문헌(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys(단조 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 지정 및 화학 조성 제한) 또는 Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot(주물 및 잉곳 형태의 알루미늄 합금에 대한 알루미늄 협회 합금 명칭 및 화학 조성 제한 등록 기록), 둘 모두 The Aluminum Association에서 출판됨)을 참조할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 두께가 15mm 초과, 20mm 초과, 25mm 초과, 30mm 초과, 35mm 초과, 40mm 초과, 45mm 초과, 50mm 초과, 또는 100mm 초과인 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 셰이트(시트 플레이트라고도 함)는 일반적으로 약 4mm 내지 약 15mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 셰이트는 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm 또는 15mm의 두께를 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 시트는 일반적으로 약 4mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 4mm 미만, 3mm 미만, 2mm 미만, 1mm 미만, 0.5mm 미만, 0.3mm 미만 또는 0.1mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
본 출원에서는 합금 템퍼 또는 조건에 대한 참조가 이루어진다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해는 문헌(American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems(합금 및 템퍼 지정 시스템에 대한 미국 국가 표준(ANSI) H35))을 참조할 수 있다. F 조건 또는 템퍼는 가공된 알루미늄 합금을 지칭한다. W 조건 또는 템퍼는 알루미늄 합금의 솔버스 온도보다 높은 온도에서 열처리된 후 퀀칭되는 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후 알루미늄 합금을 지칭한다. 본원에서 H 템퍼로도 지칭되는 Hxx 조건 또는 템퍼는 열처리(예를 들어, 어닐링)가 있거나 없는 냉간 압연 후의 비-열처리 가능한 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8 또는 HX9 템퍼를 포함한다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공에서 냉각되고 자연적으로 시효되는(예: 실온에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고, 냉간 가공 및 자연적으로 시효되는 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 자연적으로 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열처리되고 자연적으로 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공에서 냉각되고 인위적으로 시효된(높은 온도에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인위적으로 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열처리되고 인위적으로 과시효되는 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 인위적으로 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열처리, 인위적 시효 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어는 상호 교환가능하며 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동-주조 포함)또는 반-연속 주조, 연속 주조(예: 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기 또는 기타 연속 주조기 사용 포함), 전자기 주조, 핫 톱 주조 또는 기타 주조 방법에 의해 생산된 제품을 지칭한다.
본원에 사용된 "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 약 19℃, 약 20℃, 약 21℃, 약 22℃, 약 23℃, 약 24℃, 약 25℃, 약 26℃, 약 27℃, 약 28℃, 약 29℃ 또는 약 30℃의 온도를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "주변 조건"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975밀리바(mbar) 내지 약 1050mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 약 20%, 약 21%, 약 22%, 약 23%, 약 24%, 약 25%, 약 26%, 약 27%, 약 28%, 약 29%, 약 30%, 약 31%, 약 32%, 약 33%, 약 34%, 약 35%, 약 36%, 약 37%, 약 38%, 약 39%, 약 40%, 약 41%, 약 42%, 약 43%, 약 44%, 약 45%, 약 46%, 약 47%, 약 48%, 약 49%, 약 50%, 약 51%, 약 52%, 약 53%, 약 54%, 약 55%, 약 56%, 약 57%, 약 58%, 약 59%, 약 60%, 약 61%, 약 62%, 약 63%, 약 64%, 약 65%, 약 66%, 약 67%, 약 68%, 약 69%, 약 70%, 약 71%, 약 72%, 약 73%, 약 74%, 약 75%, 약 76%, 약 77%, 약 78%, 약 79%, 약 80%, 약 81%, 약 82%, 약 83%, 약 84%, 약 85%, 약 86%, 약 87%, 약 88%, 약 89%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 약 100%, 또는 그 사이일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975mbar, 약 980mbar, 약 985mbar, 약 990mbar, 약 995mbar, 약 1000mbar, 약 1005mbar, 약 1010mbar, 약 1015mbar, 약 1020mbar, 약 1025mbar, 약 1030mbar, 약 1035mbar, 약 1040mbar, 약 1045mbar, 약 1050mbar, 또는 그 사이일 수 있다.
본원에 기재된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"까지의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 1 이상의 최소값으로 시작하고, 예를 들어 1 내지 6.1 및 10 이하의 최대값을 끝나는, 예를 들어 5.5 내지 10의 모든 하위 범위이다. 용어 "약"은 정확한 값을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "하나"의 의미는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 참조를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, "클래드 층", "클래딩 층" 또는 "클래드 알루미늄 합금 층"은 코어 층 상의 클래딩으로서 사용되거나 사용될 재료를 지칭한다. "코어 층" 또는 "코어 알루미늄 합금 층"은 클래드 제품의 주요 구성요소가 될 수 있는 내부 재료(예: 클래드 제품의 적어도 50%)를 지칭한다. "클래드 제품" 또는 "클래드 알루미늄 합금 제품"은 코어 층 상의 적어도 하나의 클래드 층의 조합을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 사용된 음료 캔(UBC)은 당업계에 공지된 임의의 사용된 음료 캔 스크랩을 지칭하며, 예를 들어 파쇄된 알루미늄 UBC 스크랩, 고밀도 알루미늄 UBC 스크랩, 포장 알루미늄 UBC 스크랩 및/또는 연탄 알루미늄 UBC 스크랩을 포함하여 문헌(Scrap Specifications Circular (2018) published by the Institute of Scrap Recycling Industries, Inc.)에 기재된 것이다.
출원 전반에 걸쳐, 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품 및 이들의 구성요소는 중량 퍼센트(wt.%)의 원소 조성으로 설명된다. 일부 측면에서, 모든 불순물의 합계가 최대 0.50%의 wt.%(예: 최대 0.45wt.%, 최대 0.40wt.%, 최대 0.35wt.%, 최대 0.30wt.%, 최대 0.25wt.%, 최대 0.20wt.%, 최대 0.15wt.%, 및/또는 최대 0.10 wt.%)이고 합금의 나머지는 알루미늄이다.
새로운 알루미늄 합금
본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 Mg 및 Si를 포함하는 알루미늄 합금이다. 알루미늄 합금은 임의로 Fe, Cu, Mn, Cr, Zn, Ti, 기타 원소(예를 들어, 불순물) 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 1.60wt.% Mg, 예를 들어 최대 약 1.58wt.% Mg, 최대 약 1.56wt.% Mg, 최대 약 1.54wt.% Mg, 최대 약 1.52wt.% Mg, 최대 약 1.50wt.% Mg, 최대 약 1.48wt.% Mg, 최대 약 1.46wt.% Mg, 최대 약 1.45 wt.% Mg, 최대 약 1.43wt.% Mg, 최대 약 1.42wt.% Mg, 최대 약 1.40wt.% Mg, 최대 약 1.38wt.% Mg, 최대 약 1.37wt.% Mg, 최대 약 1.35wt.% Mg, 최대 약 1.33wt.% Mg, 최대 약 1.32wt.% Mg, 최대 약 1.30wt.% Mg, 최대 약 1.28wt.% Mg, 최대 약 1.27wt.% Mg, 최대 약 1.25wt.% Mg, 최대 약 1.23wt.% Mg, 최대 약 1.22wt.% Mg, 최대 약 1.20wt.% Mg, 최대 약 1.18wt.% Mg, 최대 약 1.17wt.% Mg, 최대 약 1.15 wt.% Mg, 최대 약 1.13wt.% Mg, 최대 약 1.12wt.% Mg, 최대 약 1.10wt.% Mg, 최대 약 1.08wt.% Mg, 최대 약 1.07wt.% Mg, 최대 약 1.05wt.% Mg, 최대 약 1.03wt.% Mg, 최대 약 1.02wt.% Mg, 최대 약 1.00wt.% Mg, 최대 약 0.95wt.% Mg, 최대 약 0.90wt.% Mg, 최대 약 0.85wt.% Mg, 최대 약 0.80wt.% Mg, 최대 약 0.75wt.% Mg, 최대 약 0.70wt.% Mg, 최대 약 0.65wt.% Mg, 최대 약 0.60wt.% Mg, 최대 약 0.55 wt.% Mg, 또는 최대 약 0.50wt.% Mg을 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 약 0.50wt.% 내지 약 1.60wt.% Mg, 예를 들어 약 0.60wt.% 내지 약 1.55wt.% Mg, 약 0.70wt.% 내지 약 1.52wt.% Mg, 약 0.80wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg, 약 0.90wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg, 약 1.00wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg, 약 1.10wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg, 약 1.20wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg, 또는 약 1.30wt.% 내지 약 1.50wt.% Mg을 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.50wt.% Si, 예를 들어 최대 약 0.49wt.% Si, 최대 약 0.48wt.% Si, 최대 약 0.47wt.% Si, 최대 약 0.46wt.% Si, 최대 약 0.45wt.% Si, 최대 약 0.44wt.% Si, 최대 약 0.43wt.% Si, 최대 약 0.42wt.% Si, 최대 약 0.41wt.% Si, 최대 약 0.40wt.% Si, 최대 약 0.39wt.% Si, 최대 약 0.38wt.% Si, 최대 약 0.37wt.% Si, 최대 약 0.36wt.% Si, 최대 약 0.35wt.% Si, 최대 약 0.34wt.% Si, 최대 약 0.33wt.% Si, 최대 약 0.32wt.% Si, 최대 약 0.31wt.% Si, 최대 약 0.30wt.% Si, 최대 약 0.29wt.% Si, 최대 약 0.28wt.% Si, 최대 약 0.27wt.% Si, 최대 약 0.26wt.% Si, 최대 약 0.25wt.% Si, 최대 약 0.24wt.% Si, 최대 약 0.23wt.% Si, 최대 약 0.22wt.% Si, 최대 약 0.21wt.% Si, 최대 약 0.20wt.% Si, 최대 약 0.19wt.% Si, 최대 약 0.18wt.% Si, 최대 약 0.17wt.% Si, 최대 약 0.16wt.% Si, 또는 최대 약 0.15 wt.% Si를 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 알루미늄 합금은 적어도 약 0.15wt.% Si, 적어도 약 0.16wt.% Si, 적어도 약 0.17wt.% Si, 적어도 약 0.18wt.% Si, 적어도 약 0.19wt.% Si, 적어도 약 0.20wt.% Si, 적어도 약 0.21wt.% Si, 적어도 약 0.22wt.% Si, 적어도 약 0.23wt.% Si, 적어도 약 0.24wt.% Si, 적어도 약 0.25wt.% Si, 적어도 약 0.26wt.% Si, 적어도 약 0.27wt.% Si, 적어도 약 0.28wt.% Si, 적어도 약 0.29wt.% Si, 적어도 약 0.30wt.% Si, 적어도 약 0.31wt.% Si, 적어도 약 0.32wt.% Si, 적어도 약 0.33wt.% Si, 적어도 약 0.34wt.% Si, 적어도 약 0.35wt.% Si, 적어도 약 0.36wt.% Si, 적어도 약 0.37wt.% Si, 적어도 약 0.38wt.% Si, 적어도 약 0.39wt.% Si, 적어도 약 0.40wt.% Si, 적어도 약 0.41wt.% Si, 적어도 약 0.42wt.% Si, 적어도 약 0.43wt.% Si, 적어도 약 0.44wt.% Si, 적어도 약 0.45wt.% Si, 적어도 약 0.46wt.% Si, 적어도 약 0.47wt.% Si, 적어도 약 0.48wt.% Si, 적어도 약 0.49wt.% Si, 또는 적어도 약 0.50wt.% Si를 포함할 수 있다.
범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 약 0.15wt.% 내지 약 0.5wt.% Si, 예를 들어 약 0.20wt.% 내지 약 0.45wt.% Si, 약 0.22wt.% 내지 약 0.43wt.% Si, 약 0.25 wt.% 내지 약 0.41wt.% Si, 약 0.26wt.% 내지 약 0.40wt.% Si, 약 0.28wt.% 내지 약 0.40wt.% Si, 약 0.30wt.% 내지 약 0.40wt.% Si, 약 0.31wt.% 내지 약 0.39wt.% Si, 약 0.32wt.% 내지 약 0.38wt.% Si, 약 0.33wt.% 내지 약 0.38wt.% Si, 약 0.34 wt.% 내지 약 0.38wt.% Si, 또는 약 0.34wt.% 내지 약 0.37wt.% Si를 포함할 수 있다.
따라서, 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 약 0.50wt.% 내지 약 1.5wt.% Mg 및 약 0.15wt.% 내지 약 0.50wt.% Si를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금에서 Mg wt.% 대 Si wt.%의 비율은 약 10:1 내지 약 1:1(예를 들어, 약 10:1 내지 약 1.5:1; 약 10:1 내지 약 2:1; 약 9:1 내지 약 1.5:1; 약 9:1 내지 약 2:1; 약 8:1 내지 약 1.5:1; 약 8:1 내지 약 2:1, 약 7:1 내지 약 2:1; 약 5:1 내지 약 2:1; 약 4:1 내지 약 2:1, 또는 약 3:1 내지 약 2:1)일 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 최대 약 1.0wt.%의 철(Fe), 예를 들어 최대 약 0.95 wt.% Fe, 최대 약 0.90wt.% Fe, 최대 약 0.85wt.% Fe, 최대 약 0.80wt.% Fe, 최대 약 0.75wt.% Fe, 최대 약 0.70wt.% Fe, 최대 약 0.65wt.% Fe, 최대 약 0.60wt.% Fe, 최대 약 0.55wt.% Fe, 최대 약 0.50wt.% Fe, 최대 약 0.45wt.% Fe, 최대 약 0.40wt.% Fe, 최대 약 0.35wt.% Fe, 최대 약 0.30wt.% Fe, 최대 약 0.25wt.% Fe, 최대 약 0.20wt.% Fe, 최대 약 0.15wt.% Fe, 최대 약 0.10wt.% Fe, 최대 약 0.08wt.% Fe, 최대 약 0.05wt.% Fe, 최대 약 0.03wt.% Fe, 또는 최대 약 0.01wt.% Fe를 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.01wt.% 내지 약 1.0wt.% Fe, 예를 들어 약 0.03wt.% 내지 약 0.90wt.% Fe, 약 0.05wt.% 내지 약 0.80wt.% Fe, 약 0.08wt.% 내지 약 0.80wt.% Fe, 약 0.08wt.% 내지 약 0.75 wt.% Fe, 약 0.01wt.% 내지 약 0.70wt.% Fe, 약 0.20wt.% 내지 약 0.60wt.% Fe, 약 0.20wt.% 내지 약 0.55wt.% Fe, 약 0.25wt.% 내지 약 0.55wt.% Fe, 약 0.25wt.% 내지 약 0.50wt.% Fe, 또는 약 0.30wt.% 내지 약 0.50wt.% Fe를 포함할 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.5wt.% Cu, 예를 들어 최대 약 0.45wt.% Cu, 최대 약 0.40wt.% Cu, 최대 약 0.35wt.% Cu, 최대 약 0.30wt.% Cu, 최대 약 0.25wt.% Cu, 최대 약 0.20wt.% Cu, 최대 약 0.15wt.% Cu, 최대 약 0.10wt.% Cu, 최대 약 0.05wt.% Cu, 최대 약 0.04wt.% Cu, 최대 약 0.03wt.% Cu, 최대 약 0.02wt.% Cu, 또는 최대 약 0.01wt.% Cu를 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.01wt.% 내지 약 0.5wt.% Cu, 예를 들어 약 0.03wt.% 내지 약 0.40wt.% Cu, 약 0.03wt.% 내지 약 0.30wt.% Cu, 약 0.03wt.% 내지 약 0.10wt.% Cu, 약 0.04 wt.% 내지 약 0.08wt.% Cu, 또는 약 0.04wt.% 내지 약 0.06wt.% Cu를 포함할 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.5wt.% Mn, 예를 들어 최대 약 0.45wt.% Mn, 최대 약 0.40wt.% Mn, 최대 약 0.35wt.% Mn, 최대 약 0.30wt.% Mn, 최대 약 0.25wt.% Mn, 최대 약 0.20wt.% Mn, 최대 약 0.15wt.% Mn, 최대 약 0.10wt.% Mn, 최대 약 0.05wt.% Mn, 최대 약 0.04wt.% Mn, 최대 약 0.03wt.% Mn, 최대 약 0.02wt.% Mn, 또는 최대 약 0.01wt.% Mn을 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.01wt.% 내지 약 0.5wt.% Mn, 예를 들어 약 0.03wt.% 내지 약 0.40wt.% Mn, 약 0.03wt.% 내지 약 0.30wt.% Mn, 약 0.03wt.% 내지 약 0.25wt.% Mn, 약 0.04wt.% 내지 약 0.20wt.% Mn, 또는 약 0.10wt.% 내지 약 0.20wt.% Mn을 포함할 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.3wt.% Cr, 예를 들어 최대 약 0.25wt.% Cr, 최대 약 0.20wt.% Cr, 최대 약 0.15wt.% Cr, 최대 약 0.10wt.% Cr, 최대 약 0.08wt.% Cr, 최대 약 0.05wt.% Cr, 최대 약 0.03wt.% Cr, 최대 약 0.02wt.% Cr, 최대 약 0.01wt.% Cr, 또는 최대 약 0.008wt.% Cr을 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.005wt.% 내지 약 0.30wt.% Cr, 예를 들어 약 0.008wt.% 내지 약 0.30 wt.% Cr, 약 0.01wt.% 내지 약 0.30wt.% Cr, 약 0.03wt.% 내지 약 0.25wt.% Cr, 약 0.05wt.% 내지 약 0.25wt.% Cr, 약 0.06wt.% 내지 약 0.20wt.% Cr, 또는 약 0.08wt.% 내지 약 0.15wt.% Cr을 포함할 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.3wt.% Ti, 예를 들어 최대 약 0.25wt.% Ti, 최대 약 0.20wt.% Ti, 최대 약 0.15wt.% Ti, 최대 약 0.10wt.% Ti, 최대 약 0.08wt.% Ti, 최대 약 0.05wt.% Ti, 최대 약 0.03wt.% Ti, 최대 약 0.02wt.% Ti, 최대 약 0.01wt.% Ti, 또는 최대 약 0.008wt.% Ti을 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.005wt.% 내지 약 0.30wt.% Ti, 예를 들어 약 0.008 wt.% 내지 약 0.30wt.% Ti, 약 0.01wt.% 내지 약 0.30wt.% Ti, 약 0.03wt.% 내지 약 0.25wt.% Ti, 약 0.05wt.% 내지 약 0.25wt.% Ti, 약 0.06wt.% 내지 약 0.20 wt.% Ti, 또는 약 0.08wt.% 내지 약 0.15wt.% Ti을 포함할 수 있다.
알루미늄 합금은 임의로 아연(Zn)을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 최대 약 0.5wt.% Zn, 예를 들어 최대 약 0.45wt.% Zn, 최대 약 0.40wt.% Zn, 최대 약 0.35wt.% Zn, 최대 약 0.30wt.% Zn, 최대 약 0.25wt.% Zn, 최대 약 0.20wt.% Zn, 최대 약 0.15wt.% Zn, 최대 약 0.10wt.% Zn, 최대 약 0.08wt.% Zn, 최대 약 0.05wt.% Zn, 최대 약 0.03wt.% Zn, 최대 약 0.02wt.% Zn, 최대 약 0.01wt.% Zn, 또는 최대 약 0.008wt.% Zn을 포함할 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의로 약 0.005wt.% 내지 약 0.50wt.% Zn, 예를 들어 약 0.008 wt.% 내지 약 0.30wt.% Zn, 약 0.01wt.% 내지 약 0.30wt.% Zn, 약 0.03 wt.% 내지 약 0.25wt.% Zn, 약 0.05wt.% 내지 약 0.25wt.% Zn, 약 0.06wt.% 내지 약 0.20 wt.% Zn, 또는 약 0.08wt.% 내지 약 0.15wt.% Zn을 포함할 수 있다.
임의로, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 약 0.05wt.% 이하, 약 0.04wt.% 이하, 약 0.03wt.% 이하, 약 0.02wt.% 이하, 또는 약 0.01wt.% 이하의 양으로, 때로 불순물로 지칭되는 기타 미량 원소를 추가로 포함할 수 있다. 이들 불순물은 V, Ni, Sc, Hf, Zr, Sn, Ga, Bi, Na, Pb, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 따라서, V, Ni, Sc, Hf, Zr, Sn, Ga, Bi, Na, 또는 Pb는 각각, 예를 들어 약 0.05wt.%이하, 약 0.04wt.% 이하, 약 0.03wt.% 이하, 약 0.02wt.% 이하, 또는 약 0.01wt.%의 양으로 합금에 존재할 수 있다. 모든 불순물의 합은 약 0.50wt.%(예를 들어, 약 0.40wt.%, 약 0.30wt.%, 약 0.25wt.%, 약 0.20wt.% 약 0.15wt.%, 또는 약 0.10wt.%를 초과하지 않음)를 초과하지 않는다. 모두 wt.%로 표시된다. 일부 측면에서, 합금의 나머지 퍼센트 알루미늄이다.
임의로, 알루미늄 합금은 재활용 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 재활용된 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 스크랩을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 알루미늄 합금은 재활용된 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 스크랩 또는 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 스크랩 및 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 스크랩 모두를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 재활용 알루미늄 함량, 재활용 알루미늄, 또는 재활용 알루미늄 스크랩은 이전 사용으로부터 재사용되거나 회수된 임의의 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금을 지칭한다. 재활용 알루미늄 함량에는 사용된 음료 캔 함량이 포함될 수 있지만 그 범위는 더 넓다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 적어도 약 10wt.% 재활용 함량(예를 들어, 적어도 약 15wt.% 재활용 함량, 적어도 약 20wt.% 재활용 함량, 적어도 약 25wt.% 재활용 함량, 적어도 약 30wt.% 재활용 함량, 적어도 약 35wt.% 재활용 함량, 적어도 약 40wt.% 재활용 함량, 적어도 약 45wt.% 재활용 함량, 적어도 약 50wt.% 재활용 함량, 적어도 약 55wt.% 재활용 함량, 또는 적어도 약 60wt.% 재활용 함량)을 함유할 수 있다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금은 약 5% 이상의 사용된 음료 캔("UBC")(예를 들어, 약 8wt.% 이상의 UBC, 약 10wt.% 이상의 UBC, 약 15wt.% 이상의 UBC, 적어도 약 20wt.% UBC, 적어도 약 25wt.% UBC, 적어도 약 30wt.% UBC, 적어도 약 35wt.% UBC, 적어도 약 40wt.% UBC, 적어도 약 45wt.% UBC, 적어도 약 50wt.% UBC, 적어도 약 55wt.% UBC, 또는 적어도 약 60wt.% UBC)을 함유할 수 있다. 본원에 사용된 UBC 스크랩은 사용된 음료 캔 및 추가 금속 제품에 사용하기 위해 재활용될 수 있는 유사한 제품으로부터 수집된 금속이다. 알루미늄 UBC 스크랩은 종종 다양한 알루미늄 합금(예를 들어, 캔 본체 및 캔 끝단에 사용되는 다양한 합금)의 혼합물이며 종종 빗물, 음료 잔여물, 유기물(예: 페인트 및 적층 필름), 및 기타 재료와 같은 이물질이 포함될 수 있다. UBC 스크랩은 일반적으로 캔 본체의 금속(예: 3104, 3004 또는 기타 3xxx 알루미늄 합금)과 캔 끝단(예: 5182 또는 기타 5xxx 알루미늄 합금)과 같은 다양한 합금의 금속 혼합물을 함유한다. UBC 스크랩은 새 금속 제품을 주조할 때 액체 금속 스톡으로 사용하기 위해 용융되기 전에 파쇄되고 코팅 또는 래커를 제거할 수 있다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금은 약 0.5wt.% 초과(예를 들어, 약 0.6wt.% 초과, 약 0.7wt.% 초과, 약 0.8wt.% 초과, 약 0.9wt.% 초과, 약 1.0wt.% 초과, 약 1.2wt.%, 약 1.5wt.% 초과, 약 1.7wt.% 초과, 약 2.0wt.% 초과, 약 2.2wt.% 초과, 약 2.5wt.% 초과, 약 2.7wt.% 초과, 약 3.0wt.% 초과, 약 0.5wt.% 내지 약 3.0wt.%, 약 0.5wt.% 내지 약 2.8wt.%, 약 0.6wt.% 내지 약 2.5wt.%, 약 0.7wt.% 내지 약 2.5wt.%, 약 0.7wt.% 내지 약 2.2wt.%, 약 0.9wt.% 내지 약 3.0wt.%, 또는 약 1.0wt.% 내지 약 2.0wt.%)의 Fe, Cu 및 Mn의 조합된 농도를 포함할 수 있다. 표시된 바와 같이, 다른 측면에서, Fe, Cu 및 Mn은 존재하지 않거나 더 낮은 수준으로 존재할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은, 예를 들어 약 5μm 내지 약 50μm(예를 들어, 약 8μm 내지 약 40μm, 약 10μm 내지 약 30μm, 또는 약 15μm 내지 약 25μm)의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 일부 측면에서, 설명된 알루미늄 합금의 입자 크기는 스킨 적용에 적합하다.
새로운 알루미늄 합금의 특성
본원에 기재된 알루미늄 합금은 놀랍게도 높은 성형성 및 시효 경화성 둘 모두를 나타낸다. 본원에 설명된 알루미늄 합금은 또한 우수한 인장 특성, 굽힘성 및 심가공성을 보여준다.
예를 들어, 본원에 기재된 알루미늄 합금은, 일부 측면에서, 소부 경화 후(예를 들어, T8x 템퍼까지 185℃에서 20분의 페인트 베이크 사이클 후) 최대 약 250MPa(예를 들어, 약 80MPa 내지 약 240MPa, 약 150MPa 내지 약 230MPa, 약 160MPa 내지 약 230MPa, 약 165MPa 내지 약 220MPa, 또는 약 170MPa 내지 약 210MPa) 최대 항복 강도(Rp0.2)를 가질 수 있다. Rp0.2는 0.2%의 소성 변형을 초래하는 응력의 양을 나타낸다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금의 항복 강도(Rp0.2)는 약 100MPa, 약 110MPa, 약 120MPa, 약 130MPa, 약 140MPa, 약 150MPa, 약 160 MPa, 약 170MPa, 약 180㎫, 약 190㎫, 약 200㎫, 약 210㎫, 약 220㎫, 약 230㎫, 또는 약 240㎫를 가질 수 있다. 또한, 일부 측면에서, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 소부 경화 후(예를 들어, T8x 템퍼까지 185℃에서 20분의 페인트 베이크 사이클 후) 최대 약 300MPa(예를 들어, 약 230㎫ 내지 약 300㎫, 약 240㎫ 내지 약 300㎫, 또는 약 240㎫ 내지 약 290㎫)의 극한 인장 강도(Rm)를 가질 수 있다. Rm은 극한 인장 강도를 지칭한다. 따라서, 일부 실시예에서, 알루미늄 합금의 Rm은 약 230MPa, 약 240MPa, 약 250MPa, 약 260MPa, 약 270MPa, 약 280MPa, 약 290MPa, 또는 약 300MPa일 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 약 80MPa 내지 약 140MPa(예를 들어, 약 80MPa 내지 약 130MPa, 약 80MPa 내지 약 120MPa, 또는 약 85MPa 내지 약 110MPa)의 소부 경화(T4 템퍼) 전의 항복 강도(Rp0.2)를 가질 수 있다. 또한, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 약 170MPa 내지 약 280 MPa(예를 들어, 약 180MPa 내지 약 270MPa, 약 170MPa 내지 약 250MPa, 약 190MPa 내지 약 230MPa, 또는 약 190MPa 내지 약 220MPa)의 소부 경화(T4 템퍼) 전의 Rm을 가질 수 있다.
시효-경화성이지만, 놀랍게도, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 심가공성 및 굽힘성을 포함하여 여전히 높은 성형성을 나타낸다.
예를 들어, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 임의의 개별 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 20%(예를 들어, 적어도 약 21%, 적어도 약 22%, 적어도 약 23%, 적어도 약 24%, 적어도 약 25%, 적어도 약 26%, 적어도 약 27%, 적어도 약 28%, 적어도 약 29%, 적어도 약 30%, 적어도 약 31%, 적어도 약 32%, 적어도 약 33%, 적어도 약 34%, 적어도 약 35%, 적어도 약 36%, 적어도 약 37%, 적어도 약 38%, 적어도 약 39%, 또는 적어도 약 40%) 총 연신율(ISO/EN A80에 의해 측정된)을 가질 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 약 20% 내지 약 40%(예를 들어, 약 22% 내지 약 38%, 약 23% 내지 약 36%, 약 24% 내지 약 34%, 약 25% 내지 약 33%, 약 25% 내지 약 32%, 약 25% 내지 약 31%, 약 25% 내지 약 30%, 또는 약 25% 내지 약 29%)의 연신율을 가질 수 있다.
일부 측면에서, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 임의의 개별 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D) 및 /또는 횡방향(T))에서 적어도 약 18%(예를 들어, 적어도 약 19%, 적어도 약 20%, 적어도 약 21%, 적어도 약 22%, 적어도 약 23%, 적어도 약 24%, 적어도 약 25%, 적어도 약 26%, 적어도 약 27%, 적어도 약 28%, 적어도 약 29%, 또는 적어도 약 30%)의 균질 연신율(Ag)(ISO/EN Ag에 의해 측정된)을 가질 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 약 18% 내지 약 30%(예를 들어, 약 22% 내지 약 38%, 약 23% 내지 약 36%, 약 24% 내지 약 34%, 약 25% 내지 약 33%, 약 25% 내지 약 32%, 약 25% 내지 약 31%, 약 25% 내지 약 30%, 또는 약 25% 내지 약 29%)의 연신율을 가질 수 있다.
일부 측면에서, 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 임의의 개별 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 0.45(예를 들어, 적어도 약 0.46, 적어도 약 0.47, 적어도 약 0.48, 적어도 약 0.49, 적어도 약 0.50, 적어도 약 0.51, 적어도 약 0.52, 적어도 약 0.53, 적어도 약 0.54, 적어도 약 0.55, 적어도 약 0.56, 적어도 약 0.57, 적어도 약 0.58, 적어도 약 0.59, 적어도 약 0.60, 적어도 약 0.61, 적어도 약 0.62, 적어도 약 0.63, 적어도 약 0.64, 적어도 약 0.65, 적어도 약 0.66, 적어도 약 0.67, 적어도 약 0.68, 적어도 약 0.69, 적어도 약 0.70, 적어도 약 0.71, 적어도 약 0.72, 적어도 약 0.73, 적어도 약 0.74, 적어도 약 0.75, 적어도 약 0.76, 적어도 약 0.77, 적어도 약 0.78, 적어도 약 0.79, 또는 적어도 약 0.80)의 r(10-15) 값을 가질 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의의 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 약 0.45 내지 약 0.80(예를 들어, 약 0.45 내지 약 0.75, 약 0.47 내지 약 0.72, 약 0.50 내지 약 0.70, 또는 약 0.52 내지 약 0.68)의 r(10-15) 값을 가질 수 있다.
일부 측면에서, 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은 임의의 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D), 및/또는 횡방향(T))에서 적어도 약 0.20(예를 들어, 적어도 약 0.21, 적어도 약 0.22, 적어도 약 0.23, 적어도 약 0.24, 적어도 약 0.25, 적어도 약 0.26, 적어도 약 0.27, 적어도 약 0.28, 적어도 약 0.29, 또는 적어도 약 0.30)의 n(10-20) 값을 가질 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 임의의 개별 방향 또는 모든 방향(종방향(L), 대각선(D) 및/또는 횡방향(T))에서 약 0.20 내지 약 0.30(예를 들어, 약 0.21 내지 약 0.29 또는 약 0.22 내지 약 0.28)의 n(10-20) 값을 가질 수 있다.
또한, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 강한 굽힘 특성을 가질 수 있다. 일부 측면에서, 기재된 바와 같은 알루미늄 합금은, 예를 들어 10% 연신율에서 약 0.60 이하의 최소 R/t 비율 또는 f-인자를 가질 수 있다. 기재된 바와 같이, 굽힘성은 R/t 비율을 기반으로 평가되며, 여기서 R은 사용된 공구(다이)의 반경이고 t는 재료의 두께이다. 낮은 R/t 비율은 재료의 더 우수한 굽힘성을 나타낸다.
보다 구체적으로, 기재된 알루미늄 합금은 10% 연신율에서 약 0.85 미만(예를 들어, 약 0.80 미만, 약 0.75 미만, 약 0.70 미만, 약 0.65 미만, 약 0.60 미만, 약 0.59 미만, 약 0.58 미만, 약 0.57 미만, 약 0.56 미만, 약 0.55 미만, 약 0.54 미만, 약 0.53 미만, 약 0.52 미만, 약 0.51 미만, 약 0.50 미만, 약 0.49 미만, 약 0.48 미만, 약 0.47 미만, 약 0.46 미만, 약 0.45 미만, 약 0.44 미만, 약 0.43 미만, 약 0.42 미만, 약 0.41 미만, 약 0.40 미만, 약 0.39 미만, 약 0.38 미만, 약 0.37 미만, 약 0.36 미만, 약 0.35 미만, 약 0.34 미만, 약 0.33 미만, 약 0.32 미만, 약 0.31 미만, 또는 약 0.30 미만)의 f-인자를 가질 수 있다. 범위의 관점에서, 알루미늄 합금은 10% 연신율에서 약 0.30 내지 약 0.85(예를 들어, 약 0.30 내지 0.80, 약 0.30 내지 약 0.75, 약 0.30 내지 약 0.70, 약 0.30 내지 약 0.65, 약 0.35 내지 약 0.58, 약 0.35 내지 약 0.55, 약 0.35 내지 약 0.50, 약 0.35 내지 약 0.45, 또는 약 0.37 내지 약 0.45))의 f-인자를 가질 수 있다.
클래드 제품
모놀리식 알루미늄 합금 제품 이외에, 일부 측면에서, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 클래드 알루미늄 합금 제품에 사용될 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 코어 층으로 기재된 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 클래드 층이 코어 층과 접촉할 수 있다. 일부 측면에서, 기재된 알루미늄 합금은 클래드 층으로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 코어 알루미늄 합금 층은 한 면에만 클래드 층을 갖는다(즉, 하나의 클래드 층이 클래드 알루미늄 합금 제품에 존재한다). 다른 실시예에서, 코어 알루미늄 합금 층은 하나보다 많은 면, 예를 들어 양면(즉, 2개의 클래드 층이 클래드 알루미늄 합금 제품에 존재한다)에 클래딩된다. 일반적으로 코어 층은 재료의 더 큰 구성 요소이므로, 일반적으로 클래드 제품의 강도와 같은 클래드 제품의 벌크 기계적 특성을 주로 결정한다. 반면에, 일반적으로(항상 그런 것은 아니지만) 클래드 제품의 더 작은 구성 요소를 나타내는 클래드 층(들)은 주변 환경과 접촉하여 화학적 활성(예: 내식성)을 결정하고 클래드 제품의 성형성 및 접합 특성에 영향을 미칠 수 있다.
일부 측면에서, 코어 알루미늄 합금 층의 제 1 면은 제 1 클래드 층에 인접하고 접촉하여 제 1 계면을 형성한다. 즉, 제 1 클래드 층 및 코어 층의 제 1 면 사이에 어떠한 층도 존재하지 않는다. 일부 측면에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 제 2 클래드 층을 포함한다. 일부 예에서, 코어 층의 제 2 면은 제 2 클래드 층에 인접하고 접촉하여 제 2 계면을 형성한다(즉, 제 2 클래드 층과 코어 층의 제 2 면 사이에 어떠한 층도 존재하지 않는다). 일부 측면에서, 제 1 클래드 층 및 제 2 클래드 층은 동일한 화학적 조성일 수 있다. 다른 측면에서, 제 1 클래드 층 및 제 2 클래드 층은 상이한 화학적 조성일 수 있다.
일부 측면에서, 클래드 제품의 두께는 약 0.1mm 내지 약 6mm(예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 5.8mm, 약 0.2mm 내지 약 5.5mm, 약 0.3mm 내지 약 5.3 mm, 약 0.4 mm 내지 약 5.2mm, 약 0.5mm 내지 약 5.0mm, 약 0.6mm 내지 약 4.8mm, 약 0.7mm 내지 약 4.6mm, 약 0.8mm 내지 약 4.5mm, 약 0.8mm 내지 약 4.3mm, 약 0.9mm 내지 약 4.2mm, 약 1mm 내지 약 4mm, 약 1.3mm 내지 약 3.8mm, 약 1.5mm 내지 약 3.5mm, 약 1.7mm 내지 약 3.2mm, 또는 약 2mm 내지 약 3mm)일 수 있다.
코어 층
언급된 바와 같이, 코어 층은 전술한 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 층은 약 0.50wt.% 내지 약 1.6wt.%의 Mg 및 약 0.2wt.% 내지 약 0.5wt.%의 Si를 포함하는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
코어 층의 두께는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 두께의 약 30% 내지 약 99%, 예를 들어, 약 40% 내지 99%, 약 50% 내지 99%, 약 55% 내지 99%, 약 60% 내지 98%, 약 70% 내지 98%, 약 75% 내지 95%, 또는 약 80% 내지 90%일 수 있다. 예를 들어, 약 1000 마이크론의 두께를 갖는 클래드 알루미늄 합금 제품에서, 코어 층은 약 300 마이크론 내지 약 990 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 임의로, 코어 층은 약 0.1mm 내지 약 5mm(예를 들어, 약 0.5mm 내지 약 3mm, 약 0.7mm 내지 약 2.5mm, 또는 약 0.8mm 내지 약 2mm) 범위의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 코어 층의 두께는 약 0.5mm, 약 0.6mm, 약 0.7mm, 약 0.8mm, 약 0.9mm, 약 1.0mm, 약 1.1mm, 약 1.2mm, 약 1.3mm, 약 1.4mm, 약 1.5mm, 약 1.6mm, 약 1.7mm, 약 1.8mm, 약 1.9mm, 약 2.0mm, 약 2.1mm, 약 2.2mm, 약 2.3mm, 약 2.4mm, 약 2.5mm, 약 2.6mm, 약 2.7mm, 약 2.8mm, 약 2.9mm, 또는 약 3.0mm일 수 있다.
클래드 층(들)
클래드 알루미늄 합금 제품의 클래드 층(들)은 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 본원에 기재된 알루미늄 합금은 클래드 층(들)으로서 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금으로서 지정된 임의의 합금이 클래드 층으로 사용하기에 적합하다.
비-제한적인 예로서, 클래드 층으로 사용하기 위한 예시적인 1xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198, 및 AA1199을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 2xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 및 AA2199을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 3xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 및 AA3065을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 4xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA4045, AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 및 AA4147을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 및 AA5088을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, A6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 및 AA6092을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041 , AA7049, AA7049A, AA7149, AA7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 및 AA7099을 포함할 수 있다.
클래드 층으로 사용하기 위한 비-제한적 예시적인 8xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA8005, AA8006, AA8007, AA8008, AA8010, AA8011, AA8011A, AA8111, AA8211, AA8112, AA8014, AA8015, AA8016, AA8017, AA8018, AA8019, AA8021, AA8021A, AA8021B, AA8022, AA8023, AA8024, AA8025, AA8026, AA8030, AA8130, AA8040, AA8050, AA8150, AA8076, AA8076A, AA8176, AA8077, AA8177, AA8079, AA8090, AA8091, 및 AA8093을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 클래드 층은 제품의 표면 내부식 특성을 개선하고, 전처리 효율을 개선하고, 굽힘, 리벳팅 홀 피어싱(riveting hole piercing) 및 클린칭(clinching)을 도울 수 있다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 아연(Zn)을 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 7.0%(예를 들어, 최대 약 1.0%, 약 3.5% 내지 약 6.0%, 약 4.0% 내지 약 5.5%, 약 0.05% 내지 약 0.25%, 또는 약 0.10% 내지 약 0.45%)를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 약 0.35% ,약 0.36%, 약 0.37%, 약 0.38%, 약 0.39%, 약 0.40%, 약 0.41%, 약 0.42%, 약 0.43%, 약 0.44%, 약 0.45%, 약 0.46%, 약 0.47%, 약 0.48%, 약 0.49%, 약 0.50%, 약 0.51%, 약 0.52%, 약 0.53%, 약 0.54%, 약 0.55%, 약 0.56%, 약 0.57%, 약 0.58%, 약 0.59%, 약 0.60%, 약 0.61%, 약 0.62%, 약 0.63%, 약 0.64%, 약 0.65%, 약 0.66%, 약 0.67%, 약 0.68%, 약 0.69%, 약 0.70%, 약 0.71%, 약 0.72%, 약 0.73%, 약 0.74%, 약 0.75%, 약 0.76%, 약 0.77%, 약 0.78%, 약 0.79%, 약 0.80%, 약 0.81%, 약 0.82%, 약 0.83%, 약 0.84%, 약 0.85%, 약 0.86%, 약 0.87%, 약 0.88%, 약 0.89%, 약 0.90%, 약 0.91%, 약 0.92%, 약 0.93%, 약 0.94%, 약 0.95%, 약 0.96%, 약 0.97%, 약 0.98%, 약 0.99%, 약 1.0%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 약 1.5%, 약 1.6%, 약 1.7%, 약 1.8%, 약 1.9%, 약 2.0%, 약 2.1%, 약 2.2%, 약 2.3%, 약 2.4%, 약 2.5%, 약 2.6%, 약 2.7%, 약 2.8%, 약 2.9%, 약 3.0%, 약 3.1%, 약 3.2%, 약 3.3%, 약 3.4%, 약 3.5%, 약 3.6%, 약 3.7%, 약 3.8%, 약 3.9%, 약 4.0%, 약 4.1%, 약 4.2%, 약 4.3%, 약 4.4%, 약 4.5%, 약 4.6%, 약 4.7%, 약 4.8%, 약 4.9%, 약 5.0%, 약 5.1%, 약 5.2%, 약 5.3%, 약 5.4%, 약 5.5%, 약 5.6%, 약 5.7%, 약 5.8%, 약 5.9%, 약 6.0%, 약 6.1%, 약 6.2%, 약 6.3%, 약 6.4%, 약 6.5%, 약 6.6%, 약 6.7%, 약 6.8%, 약 6.9%, 또는 약 7.0%의 Zn을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 Zn이 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt. %로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 개재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 마그네슘(Mg)을 최대 약 6.0%(예를 들어, 약 0.2% 내지 약 5.7%, 약 1.2% 내지 약 3.3%, 약 1.5% 내지 약 2.5%, 또는 약 4.0% 내지 약 4.8%)의 양으로 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 약 0.25%, 약 0.3%, 약 0.35%, 약 0.4%, 약 0.45%, 약 0.5%, 약 0.55%, 약 0.6%, 약 0.65%, 약 0.7%, 약 0.75%, 약 0.8%, 약 0.85%, 약 0.9%, 약 0.95%, 약 1.0%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 약 1.5%, 약 1.6%, 약 1.7%, 약 1.8%, 약 1.9%, 약 2.0%, 약 2.1%, 약 2.2%, 약 2.3%, 약 2.4%, 약 2.5%, 약 2.6%, 약 2.7%, 약 2.8%, 약 2.9%, 약 3.0%, 약 3.1%, 약 3.2%, 약 3.3%, 약 3.4%, 약 3.5%, 약 3.6%, 약 3.7%, 약 3.8%, 약 3.9%, 약 4.0%, 약 4.1%, 약 4.2%, 약 4.3%, 약 4.4%, 약 4.5%, 약 4.6%, 약 4.7%, 약 4.8%, 약 4.9%, 약 5.0%, 약 5.1%, 약 5.2%, 약 5.3%, 약 5.4%, 약 5.5%, 약 5.6%, 약 5.7%, 약 5.8%, 약 5.9%, 또는 약 6.0%의 Mg를 포함할 수 있다. 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.35%(예를 들어, 0% 내지 약 0.30% 또는 약 0.1% 내지 약 0.25% )의 양으로 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 또는 약 0.35% Cu를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 Cu가 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05% 내지 약 13.5%(예를 들어, 약 0.1% 내지 약 13.0%, 약 0.5% 내지 약 12.5%, 약 1% 내지 약 10%, 약 2% 내지 약 8%, 약 4% 내지 약 7%, 약 0.05% 내지 약 0.40%, 약 0.6% 내지 약 13.5%, 약 0.10% 내지 약 0.35% 또는 약 0.15% 내지 약 0.30% Si)의 양으로 실리콘(Si)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 약 0.35%, 약 0.36%, 약 0.37%, 약 0.38%, 약 0.38%, 약 0.39%, 약 0.40%, 약 0.41%, 약 0.42%, 약 0.43%, 약 0.44%, 약 0.45%, 약 0.46%, 약 0.47%, 약 0.48%, 약 0.49%, 약 0.50%, 약 0.51%, 약 0.52%, 약 0.53%, 약 0.54%, 약 0.55%, 약 0.56%, 약 0.57%, 약 0.58%, 약 0.59%, 약 0.60%, 약 0.61%, 약 0.62%, 약 0.63%, 약 0.64%, 약 0.65%, 약 0.66%, 약 0.67%, 약 0.68%, 약 0.69%, 약 0.70%, 약 0.71%, 약 0.72%, 약 0.73%, 약 0.74%, 약 0.75%, 약 0.76%, 약 0.77%, 약 0.78%, 약 0.79%, 약 0.80%, 약 0.81%, 약 0.82%, 약 0.83%, 약 0.84%, 약 0.85%, 약 0.86%, 약 0.87%, 약 0.88%, 약 0.89%, 약 0.90%, 약 0.91%, 약 0.92%, 약 0.93%, 약 0.94%, 약 0.95%, 약 0.96%, 약 0.97%, 약 0.98%, 약 0.99%, 약 1.0%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 약 1.5%, 약 1.6%, 약 1.7%, 약 1.8%, 약 1.9%, 약 2.0%, 약 2.1%, 약 2.2%, 약 2.3%, 약 2.4%, 약 2.5%, 약 2.6%, 약 2.7%, 약 2.8%, 약 2.9%, 약 3.0%, 약 3.1%, 약 3.2%, 약 3.3%, 약 3.4%, 약 3.5%, 약 3.6%, 약 3.7%, 약 3.8%, 약 3.9%, 약 4.0%, 약 4.1%, 약 4.2%, 약 4.3%, 약 4.4%, 약 4.5%, 약 4.6%, 약 4.7%, 약 4.8%, 약 4.9%, 약 5.0%, 약 5.1%, 약 5.2%, 약 5.3%, 약 5.4%, 약 5.5%, 약 5.6%, 약 5.7%, 약 5.8%, 약 5.9%, 약 6.0%, 약 6.1%, 약 6.2%, 약 6.3%, 약 6.4%, 약 6.5%, 약 6.6%, 약 6.7%, 약 6.8%, 약 6.9%, 약 7.0%, 약 7.1%, 약 7.2%, 약 7.3%, 약 7.4%, 약 7.5%, 약 7.6%, 약 7.7%, 약 7.8%, 약 7.9%, 약 8.0%, 약 8.1%, 약 8.2%, 약 8.3%, 약 8.4%, 약 8.5%, 약 8.6%, 약 8.7%, 약 8.8%, 약 8.9%, 약 9.0%, 약 9.1%, 약 9.2%, 약 9.3%, 약 9.4%, 약 9.5%, 약 9.6%, 약 9.7%, 약 9.8%, 약 9.9%, 약 10.0%, 약 10.1%, 약 10.2%, 약 10.3%, 약 10.4%, 약 10.5%, 약 10.6%, 약 10.6%, 약 10.7%, 약 10.8%, 약 10.9%, 약 11.0%, 약 11.1%, 약 11.2%, 약 11.3%, 약 11.4%, 약 11.5%, 약 11.6%, 약 11.7%, 약 11.8%, 약 11.9%, 약 12.0%, 12.1%, 약 12.2%, 약 12.3%, 약 12.4%, 약 12.5%, 약 12.6%, 약 12.7%, 약 12.8%, 약 12.9%, 약 13.0%, 약 13.1%, 약 13.1%, 약 13.2%, 약 13.3%, 약 13.4%, 또는 약 13.5% Si를 포함할 수 있다. 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.10% 내지 약 0.90%(예를 들어, 약 0.20% 내지 약 0.60%, 약 0.20% 내지 약 0.40%, 약 0.25% 내지 약 0.35%)의 양으로 철(Fe)포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 약 0.35%, 약 0.36%, 약 0.37%, 약 0.38%, 약 0.39%, 약 0.40%, 약 0.41%, 약 0.42%, 약 0.43%, 약 0.44%, 약 0.45%, 약 0.46%, 약 0.47%, 약 0.48%, 약 0.49%, 약 0.50%, 약 0.51%, 약 0.52%, 약 0.53%, 약 0.54%, 약 0.55%, 약 0.56%, 약 0.57%, 0.58%, 약 0.59%, 약 0.60%, 약 0.61%, 약 0.62%, 약 0.63%, 약 0.64%, 약 0.65%, 약 0.66%, 약 0.67%, 약 0.68%, 약 0.69%, 약 0.70%, 약 0.71%, 약 0.72%, 약 0.73%, 약 0.74%, 약 0.75%, 약 0.76%, 약 0.77%, 약 0.78%, 약 0.79%, 약 0.80%, 약 0.81%, 약 0.82%, 약 0.83%, 약 0.84%, 약 0.85%, 약 0.86%, 약 0.87%, 약 0.88%, 약 0.89%, 또는 약 0.9% Fe를 포함할 수 있다. 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 1.5%(예를 들어, 약 0.1% 내지 약 0.8%, 약 0.15% 내지 약 0.55%, 또는 약 0.2% 내지 약 0.35%)의 양으로 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 약 0.35%, 약 0.36%, 약 0.37%, 약 0.38%, 약 0.39%, 약 0.40%, 약 0.41%, 약 0.42%, 약 0.43%, 약 0.44%, 약 0.45%, 약 0.46%, 약 0.47%, 약 0.48%, 약 0.49%, 약 0.50%, 약 0.51%, 약 0.52%, 약 0.53%, 약 0.54%, 약 0.55%, 약 0.56%, 약 0.57%, 약 0.58%, 약 0.59%, 약 0.60%, 약 0.61%, 약 0.62%, 약 0.63%, 약 0.64%, 약 0.65%, 약 0.66%, 약 0.67%, 약 0.68%, 약 0.69%, 약 0.70%, 약 0.71%, 약 0.72%, 약 0.73%, 약 0.74%, 약 0.75%, 약 0.76%, 약 0.77%, 약 0.78%, 약 0.79%, 약 0.80% %, 약 0.81%, 약 0.82%, 약 0.83%, 약 0.84%, 약 0.85%, 약 0.86%, 약 0.87%, 약 0.88%, 약 0.89%, 약 0.90%, 약 0.91%, 약 0.92%, 약 0.93%, 약 0.94%, 약 0.95%, 약 0.96%, 약 0.97%, 약 0.98%, 약 0.99%, 약 1.0%, 약 1.1%, 약 1.2%, 약 1.3%, 약 1.4%, 또는 약 1.5% Mn를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 Mn이 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.35%(예를 들어, 0% 내지 약 0.25% 또는 약 0.01% 내지 약 0.15%)의 양으로 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 약 0.30%, 약 0.31%, 약 0.32%, 약 0.33%, 약 0.34%, 또는 약 0.35%의 Cr를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 Cr이 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표시된다.
일부 실시예에서, 클래드 층으로 사용하기 위해 본원에 기재된 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.30%(예를 들어, 0% 내지 약 0.20% 또는 약 0.05% 내지 약 0.15%)의 양으로 지르코늄(Zr)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01%, 약 0.02%, 약 0.03%, 약 0.04%, 약 0.05%, 약 0.06%, 약 0.07%, 약 0.08%, 약 0.09%, 약 0.10%, 약 0.11%, 약 0.12%, 약 0.13%, 약 0.14%, 약 0.15%, 약 0.16%, 약 0.17%, 약 0.18%, 약 0.19%, 약 0.20%, 약 0.21%, 약 0.22%, 약 0.23%, 약 0.24%, 약 0.25%, 약 0.26%, 약 0.27%, 약 0.28%, 약 0.29%, 또는 약 0.30% Zr를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 Zr이 합금에 존재하지 않는다(즉, 0%). 모두 wt.%로 표시된다.
임의로, 본원에 기재된 합금은, 예를 들어 약 0.05% 이하, 약 0.04% 이하, 약 0.03% 이하, 약 0.02% 이하, 또는 약 0.01% 이하의 양으로 때로 불순물로 지칭되는 기타 미량 원소를 추가로 포함할 수 있다. 이들 불순물은 V, Ni, Sn, Ga, Ca, Bi, Na, Pb, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 따라서, V, Ni, Sn, Ga, Ca, Bi, Na, 또는 Pb는 합금에 약 0.05% 이하, 약 0.04% 이하, 약 0.03% 이하, 약 0.02% 이하, 또는 약 0.01% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 일부 측면에서, 모든 불순물의 합은 약 0.15%(예를 들어, 약 0.10%)를 초과하지 않는다. 모두 wt.%로 표시된다. 합금의 나머지 퍼센트는 알루미늄이다.
각각의 클래드 층의 두께는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 총 두께의 약 1% 내지 약 25%(예를 들어, 약 1% 내지 약 12%, 또는 약 10%)일 수 있다. 예를 들어, 1000 마이크론의 두께를 갖는 알루미늄 합금 제품에서, 각각의 클래드 층은 약 10 마이크론 내지 약 250 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 임의로, 각각의 클래드 층은 약 0.05mm 내지 약 0.80mm(예를 들어, 약 0.10mm 내지 약 0.80mm, 약 0.10mm 내지 약 0.60mm, 또는 약 0.20mm 내지 약 0.50mm) 범위의 두께를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 클래드 알루미늄 합금 제품은 하나의 클래드 층 또는 하나 초과의 클래드 층을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품에 제 1 클래드 층만 함유한다. 일부 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은 제 1 클래드 층 및 제 2 클래드 층을 함유한다. 어떤 경우에는 제 1 클래드층과 제 2 클래드층의 조성이 동일하다. 다른 경우에, 제 1 클래드층과 제 2 클래드층은 조성이 상이하다. 결과적으로 생성된 클래드 알루미늄 합금 제품은 강도, 성형성, 내식성, 내덴트성(dent resistance) 및 헤밍 성능(hemming performance)과 같은 우수한 균형된 특성을 나타낸다.
알루미늄 합금, 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품의 제조 방법
본원에 기재된 합금은 임의의 적합한 주조 방법을 사용하여 주조될 수 있다. 몇 가지 비-제한적인 예로서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다.
또한, 본원에 기재된 바와 같은 클래드 층은 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 본원에 기재된 바와 같은 코어층에 부착되어 클래드 알루미늄 합금 제품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 클래드 층은, 예를 들어 미국 특허 번호 제 7,748,434호 및 제 8,927,113호(이들 모두는 전체가 본원에 참고로 포함된다)에 기재된 바와 같이 직접 냉각 공동-주조(즉, 융합 주조)에 의해; 미국 특허 제 7,472,740호(그 전체가 본원에 참고로 포함된다)에 기술된 바와 같이 복합 주조 잉곳을 열간 및 냉간 압연에 의해; 또는 코어와 클래드 층 사이에 요구되는 야금학적 결합을 달성하기 위해 롤 본딩에 의해; 또는 당업자에게 공지된 다른 방법에 의해 코어 층에 부착될 수 있다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 초기 치수 및 최종 치수는 전체 최종 제품의 원하는 특성에 의해 결정될 수 있다.
롤 본딩 공정은 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 롤 본딩 공정은 열간 압연과 냉간 압연을 모두 포함할 수 있다. 또한, 롤 본딩 공정은 1-단계 공정 또는 연속적인 압연 단계 동안 재료가 측정되는 다-단계 공정일 수 있다. 별도의 압연 단계는 임의로, 예를 들어 어닐링 단계, 세정 단계, 가열 단계, 냉각 단계 등을 포함하는 다른 가공처리 단계에 의해 분리될 수 있다.
공동-주조 잉곳 또는 기타 주조 제품은 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 가공처리될 수 있다. 임의로 가공처리 단계를 사용하여 시트를 제조할 수 있다. 이러한 가공처리 단계는 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 열처리, 및 당업자에게 공지된 임의의 예비-시효(pre-aging) 단계를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
DC 주조 공정의 균질화 단계에서, 본원에 기재된 공동-주조 잉곳은 약 450℃ 내지 약 600℃ 범위의 온도로 가열된다. 예를 들어, 잉곳은 약 450℃, 약 460℃, 약 470℃, 약 480℃, 약 490℃, 약 500℃, 약 510℃, 약 520℃, 약 530℃, 약 540℃, 약 550℃, 약 560℃, 약 570℃, 약 580℃, 약 590℃, 또는 약 600℃의 온도로 가열될 수 있다. 그런 다음 잉곳을 일정 시간 동안 침지한다(즉, 표시된 온도로 유지). 일부 실시예에서, 가열 및 침지 단계를 포함하는 균질화 단계의 총 시간은 최대 24시간일 수 있다. 예를 들어, 잉곳은 균질화 단계를 위해 최대 18시간의 총 시간 동안 최대 550℃까지 가열되고 침지될 수 있다. 임의로, 잉곳은 균질화 단계를 위해 18시간 초과의 총 시간 동안 500℃ 미만으로 가열되고 침지될 수 있다.
공동-주조 잉곳의 균질화 단계 후에, 열간 압연 단계가 수행될 수 있다. 열간 압연을 시작하기 전에 균질화된 잉곳을 약 300℃ 내지 약 450℃의 온도로 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 균질화된 잉곳은 약 325℃ 내지 약 425℃ 또는 약 350℃ 내지 약 400℃의 온도로 냉각될 수 있다. 그 다음 잉곳은 300℃ 내지 450℃의 온도에서 열간 압연되어 약 3mm 내지 약 200mm(예를 들어, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 9.5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm, 35mm, 40mm, 45mm, 50mm, 55mm, 60mm, 65mm, 70mm, 75mm, 80mm, 85mm, 90mm, 95mm, 100mm, 110mm, 120mm, 130mm, 140mm, 150mm, 160mm, 170mm, 180mm, 190mm, 200mm 또는 그 사이의 임의의 위치)의 게이지를 갖는 열간 압연 플레이트, 열간 압연 셰이트 또는 열간 압연 시트를 형성할 수 있다.
임의로, 주조 제품은 고온 연속 주조 단계 후에 약 300℃ 내지 약 450℃의 온도로 냉각될 수 있는 연속 주조 제품일 수 있다. 예를 들어, 연속 주조 제품은 약 325℃ 내지 약 425℃ 또는 약 350℃ 내지 약 400℃의 온도로 냉각될 수 있다. 이어서 연속 주조된 제품은 약 300℃ 내지 약 450℃의 온도에서 열간 압연되어 약 3mm 내지 약 200mm(예를 들어, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm, 35mm, 40mm, 45mm, 50mm, 55mm, 60mm, 65mm, 70mm, 75mm, 80mm, 85mm, 90mm, 95mm, 100mm, 110mm, 120mm, 130mm, 140mm, 150mm, 160mm, 170mm, 180mm, 190mm, 200mm 또는 그 사이의 임의의 위치)의 게이지를 갖는 열간 압연 플레이트, 열간 압연 셰이트 또는 열간 압연 시트를 형성할 수 있다. 열간 압연 동안, 열간 압연기에서 배출시 클래드 합금 열간 압연 제품의 온도가 약 470℃ 이하, 약 450℃ 이하, 약 440℃, 또는 약 430℃ 이하가 되도록 온도 및 기타 작동 매개변수를 제어할 수 있다.
이어서, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 통상적인 냉간 압연기 및 기술을 사용하여 냉간 압연될 수 있다. 임의로, 냉간 압연된 클래드 제품(예를 들어, 시트 또는 셰이트)은 약 0.5mm 내지 약 10mm, 예를 들면, 약 0.7mm 내지 약 6.5mm의 게이지를 가질 수 있다. 임의로, 냉간 압연 클래드 시트는 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm, 3.5mm, 4.0mm, 4.5mm, 5.0mm, 5.5mm, 6.0mm, 6.5mm, 7.0mm, 7.5mm, 8.0mm, 8.5mm, 9.0mm, 9.5mm 또는 10.0mm의 게이지를 가질 수 있다. 냉간 압연은 최대 약 85%(예를 들어, 최대 약 10%, 최대 약 20%, 최대 약 30%, 최대 약 40%, 최대 약 50%, 최대 약 60%, 최대 약 70%, 최대 약 80%, 또는 최대 약 85% 감소)의 게이지 감소를 나타내는 최종 게이지 두께를 생성하도록 수행될 수 있다. 임의로, 인터어닐링(interannealing) 단계는 냉간 압연 단계 동안 수행될 수 있다. 인터어닐링 단계는 약 300℃ 내지 약 450℃(예를 들어, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 또는 약 450℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 일부 경우에, 인터어닐링 단계는 다중 가공처리를 포함한다. 일부 비-제한적인 예에서, 인터어닐링 단계는 냉간 압연된 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트를 제 1 기간 동안 제 1 온도로 가열한 후 제 2 기간 동안 제 2 온도로 가열하는 것을 포함한다. 예를 들어, 냉간 압연된 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 약 1시간 동안 약 410℃로 가열된 다음 약 2시간 동안 약 330℃로 가열될 수 있다.
이어서, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 용체화 열처리 단계를 거칠 수 있다. 용체화 열처리 단계는 가용성 입자의 용체화를 초래하는 클래드 시트에 대한 임의의 통상적인 처리를 포함할 수 있다. 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 최대 약 590℃(예를 들어, 약 400℃ 내지 약 590℃)의 피크 금속 온도(PMT)로 가열될 수 있으며 해당 온도에서 일정 기간 동안 침지될 수 있다. 예를 들어, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 최대 약 30분(예를 들어, 0초, 약 60초, 약 75초, 약 90초, 약 5분, 약 10분, 약 20분, 약 25분, 또는 약 30분)의 침지 시간 동안 약 550℃에서 침지될 수 있다. 가열 및 침지 후, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 50℃/초(℃/s)보다 큰 속도로 약 500℃에서 약 200℃까지의 온도로 빠르게 냉각된다. 한 실시예에서, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 약 450℃의 온도에서 약 200℃의 온도로 200℃/s 초과의 퀀치 속도로 냉각된다. 임의로 다른 경우에는 냉각 속도가 더 빠를 수 있다.
퀀칭 후, 클래드 플레이트, 셰이트 또는 시트는 임의로 코일링 전에 플레이트, 셰이트 또는 시트를 재가열함으로써 사전-시효 처리를 거칠 수 있다. 사전-시효 처리는 최대 약 6시간의 기간 동안 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 사전-시효 처리는 약 50℃, 약 55℃, 약 60℃, 약 65℃, 약 70℃, 약 75℃, 약 80℃, 약 85℃, 약 90℃, 약 95℃, 약 100℃, 약 105℃, 약 110℃, 약 115℃, 약 120℃, 약 125℃, 약 130℃, 약 135℃, 약 140℃, 약 145℃, 또는 약 150℃의 온도에서 수행될 수 있다. 임의로, 사전-시효 처리는 약 30분, 약 1시간, 약 2시간, 약 3시간, 약 4시간, 약 5시간, 또는 약 6시간 동안 수행될 수 있다. 사전-시효 처리는 복사열, 대류열, 유도열, 적외선 열 등을 방출하는 장치와 같은 가열 장치를 통해 플레이트, 셰이트 또는 시트를 통과시켜 수행할 수 있다.
본원에 기재된 공동-주조 잉곳 또는 다른 공동-주조 제품은 또한 플레이트 형태의 제품 또는 다른 적합한 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 제품은 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 클래드 제품을 포함하는 플레이트는 균질화 단계에서 공동-주조 잉곳을 가공처리하거나 연속 주조기에서 공동-주조 제품을 주조한 후 열간 압연 단계에 의해 제조될 수 있다. 열간 압연 단계에서, 주조 제품은 200mm 두께 게이지 이하(예를 들어, 약 10mm 내지 약 200mm)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들어, 주조 제품은 약 10mm 내지 약 175mm, 약 15mm 내지 약 150mm, 약 20mm 내지 약 125mm, 약 25mm 내지 약 100mm, 약 30mm 내지 약 75mm, 또는 약 35mm 내지 약 50mm의 최종 게이지 두께를 갖는 플레이트로 열간 압연될 수 있다.
알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품의 사용 방법
본원에 기재된 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품은 각각 자동차 적용 및 항공기 및 철도 적용을 포함하는 다른 운송 적용분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(예: A-필러, B-필러 및 C-필러), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드 또는 트렁크 리드 패널과 같은 자동차 구조 부품을 제조하는 데 사용할 수 있다. 본원에 기재된 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 항공기 또는 철도 차량 적용에서, 예를 들어 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품은 항공우주 구조 및 비-구조 부품 또는 해양 구조 또는 비-구조 부품에 사용될 수 있다.
본원에 기재된 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 전자 적용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품은 휴대폰(예를 들어, 스마트폰) 및 태블릿 하단 섀시의 외부 케이싱용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본원에 기개된 알루미늄 합금 제품 및 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 원하는 대로 다른 적용분야에서 사용될 수 있다. 본원에 기재된 알루미늄 합금 제품은 최종 사용자에 의한 추가 가공처리에 적합한 알루미늄 합금 시트 및/또는 플레이트로서 제공될 수 있다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 최종 사용자에 의한 추가 가공처리에 적합한 클래드 알루미늄 합금 시트 및/또는 클래드 알루미늄 합금 플레이트로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 시트 또는 클래드 알루미늄 합금 시트는 미적 및 구조적 목적을 위한 건축용 스킨 패널로 사용하기 위해 최종 사용자에 의해 추가로 표면 처리될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하는 역할을 하지만 동시에 어떠한 제한도 구성하지 않는다. 반대로, 본 명세서의 설명을 읽은 후 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 구현양태, 수정 및 등가물이 있을수 있다는 것이 명백하게 이해되어야 한다. 하기 실시예에 기재된 연구 동안, 달리 명시되지 않는 한 통상적인 절차를 따랐다. 일부 절차는 설명을 위해 아래에 설명되어 있다.
실시예
알루미늄 합금
알루미늄 합금은 70 x 220mm 잉곳을 제조하고 잉곳을 60 x 220mm로 스캘핑(scalping)하기 위해 직접 냉각 주조에 의해 생산되었다. 알루미늄 합금 샘플은 50℃/h에서 열을 가하고 550℃에서 10시간 동안 유지하여 균질화되었다. 그런 다음 샘플을 9.5mm로 열간 압연했다. 코일 냉각은 400℃에서 정지된 용광로에서 시뮬레이트되었다. 샘플을 1mm로 냉간 압연했다. 그런 다음 샘플을 570℃/60초 + 10초 가열에서 용체화한 다음 공기 팬을 사용하여 샘플을 퀀칭했다. 그런 다음 T4 템퍼에서 샘플을 하기에 자세히 설명된 바와 같이 기계적 특성에 대해 테스트했다.
표 1에 제시된 바와 같이, 비교용 합금 1은 기존 기술을 대표하기 위한 것으로, 실시예 합금 1 내지 6에 대한 비교용으로 제조되었다. 실시예 합금 4 및 5는 최대 50wt.% UBC의 증가된 재활용 함량으로 제조되었다.
Figure pct00001
모두 wt.%로 표시된다. 최대 0.25wt.% 불순물. "--"는 보고되지 않음을 나타낸다. 나머지는 Al이다.
알루미늄 합금 특성
비교용 합금 1 및 실시예 합금 1-6에 대한 인장 테스트를 수행하였다. 총 연신율은 ISO/EN A80, 균일 연신율은 ISO/EN Ag를 사용하여 종방향(L), 대각선(D), 횡방향(T)으로 샘플의 성형성을 측정하였다. 도 1-4는 비교용 합금 1 및 실시예 합금 1-5에 대한 A80 및 Ag 연신율(각각)을 보여준다. 도 1(총 연신율) 및 2(균일 연신율)도시된 바와 같이, 실시예 합금 1-3은 비교용 합금 1과 유사하거나 더 우수한 연신율을 나타낸다. 유사하게, 도 3(총 연신율) 및 4(균일 연신율)에서 도시된 바와 같이, 재활용 함량이 높은 실시예 합금 4 및 5는 비교용 합금 1에 필적하는 우수한 연신율을 나타내며, 이는 재활용 함량이 높다는 점에서 예상치 못한 결과이다.
ISO 10113(2006) 및 ISO 10275(2007)를 사용하여 샘플에 대한 r 및 n 값을 측정하기 위해 인장 테스트가 또한 사용되었다. 도 5로부터 명백한 바와 같이, 실시예 합금 1-3은 L 및 T 방향에서 비교용 합금 1을 초과하여 10% 내지 15%의 변형 범위에서 우수한 r 값을 나타낸다. 유사하게, 도 6은 실시예 합금 4 및 5가 높은 재활용 함량을 가지면서 비교용 합금 1에 대해 우수한 r 값을 나타낸다는 것을 입증한다.
샘플의 굽힘 특성은 10% 연신율에서 f-인자 테스트(R/t 비율로도 알려지며, 여기서 R은 사용된 공구(다이)의 반경이고 t는 재료의 두께이다)를 사용하여 측정되었다. 다중 실행에 걸쳐 평균화된 결과가 도 7에 도시되어 있다. 실시예 합금 1-5는 비교용 합금 1에 필적하는 충분한 굽힘성을 나타내었다. 실시예 합금 4 및 5는 높은 재활용 함량에도 불구하고 이를 달성하였다.
실시예 합금 6도 테스트되었다. Fe 및 Mn 함량을 줄이면 n 및 r 값이 증가하고 굽힘성이 개선되는 반면, Cr 함량이 증가하면 연신율은 낮아지지만 굽힘성은 향상되었다.
예시
예시 1은 약 0.5wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg; 약 0.20wt.% 내지 약 0.5wt.% Si; 최대 약 1.0wt.% Fe; 최대 약 0.5wt.% Cu; 최대 약 0.5wt.% Mn; 최대 약 0.3wt.% Cr; 최대 약 0.3wt.% Ti; 최대 약 0.5wt.% Zn; 최대 약 0.25wt.% 불순물; 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금이다.
예시 2는 약 0.6wt.% 내지 약 1.5wt.% Mg; 약 0.3wt.% 내지 약 0.45wt.% Si; 최대 약 0.5wt.% Fe; 최대 약 0.4wt.% Cu; 최대 약 0.4wt.% Mn; 최대 약 0.25wt.% Cr; 최대 약 0.15wt.% Ti; 최대 약 0.4wt.% Zn; 최대 약 0.20wt.% 불순물; 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금이다.
예시 3은 Mg 및 Si가 중량 기준으로 약 5:1 내지 약 2:1의 Mg 대 Si의 비율로 존재하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 4은 Mg 및 Si가 중량 기준으로 약 4:1 내지 약 2:1의 Mg 대 Si의 비율로 존재하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 5은 약 0.01wt.% 내지 약 0.5wt.% Cu를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 6은 약 0.01wt.% 내지 약 0.5wt.% Mn를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 7은 약 0.01wt.% 내지 약 0.25wt.% Ti를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 8은 약 0.01wt.% 내지 약 1.0wt.% Fe를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 9은 약 0.005wt.% 내지 약 0.3wt.% Cr를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 10은 약 0.60wt.% 내지 약 1.4wt.% Mg를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 11은 약 0.25wt.% 내지 약 0.41wt.% Si를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 12은 약 0.3wt.% 내지 약 0.40wt.% Si를 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 13은 알루미늄 합금이 T8x 템퍼에서 ISO 6892-1(2016)에 따라 테스트된 약 160MPa 내지 약 230MPa의 항복 강도(Rp0.2)를 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 14는 알루미늄 합금이 약 70MPa 내지 약 140MPa의 소부 경화 값을 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 15는 적어도 약 40 wt.% 재활용 함량을 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 16는 적어도 약 40 wt.% UBC를 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 17은 알루미늄 합금 내의 Fe, Mn 및 Cu의 조합 농도가 적어도 0.7wt.%인, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 18은 알루미늄 합금 내의 Fe, Mn 및 Cu의 조합 농도가 적어도 0.9wt.% 및 3.0wt.% 사이인, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 19는 알루미늄 합금이 클래드 제품의 코어 층인, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금이다.
예시 20은 이전 예시 중 어느 하나의 알루미늄 합금을 포함하는 모놀리식 시트이다.
예시 21은 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 코어층; 및 코어층의 제 1 면과 접촉하는 제 1 클래드 층을 포함하고, 코어층은 약 0.5wt.% 내지 약 1.6wt.% Mg 및 약 0.2wt.% 내지 약 0.5wt.% Si를 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 22는 Mg 및 Si가 중량 기준으로 약 5:1 내지 약 2:1의 Mg 대 Si의 비율로 코어층에 존재하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 23은 코어 층이 약 0.60wt.% 내지 약 1.4wt.% Mg를 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 24은 코어 층이 약 0.30wt.% 내지 약 0.40wt.% Si를 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 25는 제 1 클래드 층이 약 0.05mm 내지 약 0.80mm의 두께를 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 26는 코어 층이 약 0.7 내지 약 2.3mm의 두께를 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 27은 코어층의 제 2 면과 접촉하는 제 2 클래드 층을 추가로 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 28은 제 1 클래드 층이 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금를 포함하는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 29는 T8x 템퍼에서 클래드 알루미늄 합금 제품이 적어도 약 150MPa의 항복 강도를 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 30은 클래드 알루미늄 합금 제품이 모든 방향에서 20% 초과의 총 연신율을 갖는, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 31은 클래드 알루미늄 합금 제품이 시트, 플레이트, 전자 장치 하우징, 자동차 구조 부품, 항공우주 구조 부품, 항공우주 비 -구조 부품, 해양 구조 부품 또는 해양 비구조 부품인, 선행 또는 후속 예시 중 어느 하나의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
상기에 인용된 모든 특허, 간행물 및 초록은 그 전체가 참고로 본원에 포함된다. 본 발명의 다양한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다양한 구현양태가 설명되었다. 이들 구현양태는 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것임을 인식해야 한다. 다음의 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 이의 수많은 수정 및 개조가 당업자에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 0.5wt.% 내지 1.6wt.% Mg;
    0.2wt.% 내지 0.5wt.% Si;
    최대 1.0wt.% Fe;
    최대 0.5wt.% Cu;
    최대 0.5wt.% Mn;
    최대 0.3wt.% Cr;
    최대 0.3wt.% Ti;
    최대 0.5wt.% Zn;
    최대 0.25wt.% 불순물; 및 Al를 포함하는 알루미늄 합금.
  2. 제 1항에 있어서,
    Mg의 양이 0.6wt.% 내지 1.5wt.%이고;
    Si의 양이 0.3wt.% 내지 0.45wt.%이고;
    Fe의 양이 최대 0.5wt.%이고;
    Cu의 양이 최대 0.4wt.%이고;
    Mn의 양이 최대 0.4wt.%이고;
    Cr의 양이 최대 0.25wt.%이고;
    Ti의 양이 최대 0.15wt.%이고;
    Zn의 양이 최대 0.4wt.%이고;
    불순물의 양이 최대 0.20wt.%인, 알루미늄 합금.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, Mg 및 Si는 중량 기준으로 5:1 내지 2:1, 바람직하게는 4:1 내지 2:1의 Mg 대 Si 비율로 존재하는, 알루미늄 합금.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    Mg의 양이 0.7wt.% 내지 1.5wt.%이고;
    Si의 양이 0.25wt.% 내지 0.45wt.%이고;
    Fe의 양이 0.01wt.% 내지 1.0wt.%이고;
    Cu의 양이 0.01wt.% 내지 0.5wt.%이고;
    Mn의 양이 0.01wt.% 내지 0.5wt.%이고;
    Cr의 양이 0.005wt.% 내지 0.3wt.%이고;
    Ti의 양이 0.01wt.% 내지 0.25wt.%이고;
    Zn의 양이 최대 0.4wt.%이고;
    불순물의 양이 최대 0.20wt.%인, 알루미늄 합금.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 ISO 6892-1(2016)에 따라 테스트될 때 T8x 템퍼에서 160MPa 내지 230MPa의 항복 강도(Rp0.2)를 갖는, 알루미늄 합금.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 70MPa 내지 140MPa의 소부 경화 값을 갖는, 알루미늄 합금.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 40wt.% 재활용 함량을 포함하는, 알루미늄 합금.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 40wt.% UBC를 포함하는, 알루미늄 합금.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금에서 Fe, Mn 및 Cu의 조합 농도는 적어도 0.7wt.%, 바람직하게는 0.7wt.% 내지 3.0wt.%인, 알루미늄 합금.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 클래드 제품의 코어 층인, 알루미늄 합금.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 포함하는 모놀리식 시트.
  12. 제 1 면 및 제 2 면을 갖는 코어 층; 및
    상기 코어 층의 상기 제 1 면과 접촉하는 제 1 클래드 층을 포함하고; 상기 코어 층은 0.5wt.% 내지 1.6wt.% Mg 및 0.2wt.% 내지 0.5wt.% Si를 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 클래드 층은 0.05mm 내지 0.80mm의 두께를 갖는, 클래드 알루미늄 합금 제품.
  14. 제 12항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 층은 0.7 내지 2.3mm의 두께를 갖는, 클래드 알루미늄 합금 제품.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클래드 알루미늄 합금 제품은 시트, 플레이트, 전자 장치 하우징, 자동차 구조 부품, 항공우주 구조 부품, 항공우주 비-구조 부품, 해양 구조 부품 또는 해양 비-구조 부품인, 클래드 알루미늄 합금 제품.
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