KR20220025207A - 개선된 표면 특성을 갖는 금속 제품 및 그 제조 방법 - Google Patents

개선된 표면 특성을 갖는 금속 제품 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본원에는 균일한 표면 특성들을 나타내는 연속 주조 알루미늄 합금 제품들이 제공된다. 알루미늄 합금 제품들은 폭을 포함하는 제1 표면을 가지며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 제곱 센티미터 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함한다. 또한 본원에는 개시된 표면 특성들을 가지는 알루미늄 합금 제품들을 제조하는 방법들이 제공된다. 또한 감소된 표면 결함들을 갖는 시트들과 같은 알루미늄 합금 제품들을 제조하는 방법들 및 시스템들이 제공된다.

Description

개선된 표면 특성을 갖는 금속 제품 및 그 제조 방법{METAL PRODUCTS HAVING IMPROVED SURFACE PROPERTIES AND METHODS OF MAKING THE SAME}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 3월 14일자로 출원된, 미국 임시 특허 출원 번호 제62/642,636호의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 금속학에 관한 것으로 보다 구체적으로 금속 표면 과학에 관한 것이다.
연속 주조 금속들은 주조 방법 및 성형 중 열 공정으로 인해 표면 결함들이 발생할 수 있다. 표면 결함들이 없는 연속 주조 금속 제품을 생산하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 포함된 실시예들은 이 개요가 아닌, 청구 범위에 의해 정의된다. 이 개요는 본 발명의 다양한 측면들에 대한 높은 수준의 개요이며 하기의 상세한 설명 섹션에서 더 설명되는 개념의 일부를 소개한다. 이 개요는 청구된 주제의 핵심 또는 필수 특징들을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하기 위한 것도 아니다. 주제는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면들 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
본원에는 알루미늄 합금 제품들이 개시되어 있다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 제품들은 폭(width)을 갖는 제1 표면을 포함하며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 제곱 센티미터(cm2) 당 평균 50이하의 삼출물(exudate)들을 포함한다. 삼출물들은 복수의 금속간 입자들(예를 들어, 복수의 철 함유 금속간 입자들)일 수 있다. 선택적으로, 평균적으로, 각각의 삼출물들은 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 직경을 갖는다. 삼출물들은 제1 표면으로부터 상기 알루미늄 합금 제품의 내부로 약 10 μm 내지 약 100 μm(예를 들어, 약 10 μm 내지 약 30 μm)의 깊이까지 확장될 수 있다. 알루미늄 합금 제품들은 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 합금일 수 있다.
또한 본원에는 금속 스트립을 생성하는 방법들이 개시된다. 상기 방법은 용융 금속을 제공하는 단계, 용융 금속으로부터 주조 금속 제품을 형성하기 위해 연속 주조하는 단계, 적어도 약 350 °C의 열간 압연 온도에서 약 10mm 이하의 게이지로 주조한 후 주조 금속 제품을 열간 압연하여 금속 스트림을 생성하는 단계를 포함하며, 열간 압연 단계는 주조 금속 제품의 두께를 적어도 약 50 %까지 감소시킨다. 선택적으로, 열간 압연 온도는 약 450 °C 내지 약 600 °C이다. 주조 금속 물품은 주조 금속 시트일 수 있다. 일부 경우에, 주조 금속 시트는 알루미늄 합금 시트(예를 들어, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, a 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트)를 포함한다. 상기에 설명된 바와 같이, 알루미늄 합금 시트의 제1 표면은 폭을 가지며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 cm2 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 평균적으로, 각각의 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 직경을 가지며, 일부 경우에 삼출물들은 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
본원에는 본원에 설명된 바와 같은 금속 스트립들을 생성하는 방법들에 따라 제조된 금속 제품들이 추가로 개시된다. 금속 제품은 폭을 포함하는 제1 표면을 갖는 알루미늄 합금 기판을 포함할 수 있으며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 cm2 당 평균 50 이하의 삼출물들을 갖는다. 선택적으로, 평균적으로 각각의 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 직경을 가지며, 일부 경우에, 삼출물들은 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
또한 본원에는 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 주조 캐비티, 및 용융 금속 인젝터 노즐이 있는 용융 금속 인젝터를 갖는 연속 주조 시스템이 설명된다. 일부 경우에, 용융 금속 인젝터 노즐의 상단 또는 바닥 표면은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들의 적어도 하나의 이동하는 주조 표면으로부터 약 1.4 mm 이하의 수직 거리에 위치되는 가장 원위의 단부를 갖는다. 예를 들어, 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부와 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들의 적어도 하나의 움직이는 주조 표면 사이의 수직 거리는 약 1.0 mm 이하이다. 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들은 한 쌍의 움직이는 대향 벨트(belt)들, 대향 블록(block)들 또는 대향 롤(roll)들일 수 있다. 용융 금속 인젝터 노즐을 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들로부터 1.4 mm 이하의 거리에 위치시키는 것은 주조된 용융 금속 시트의 표면에 나타나는 삼출물들의 수를 감소시키는데 도움이 될 수 있다.
금속 제품을 연속 주조하는 방법도 본원에 설명되어 있다. 상기 방법은 용융 금속을 제공하는 단계 및 용융 금속 인젝터 노즐로부터 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이에 정의된 주조 캐비티로 용융 금속을 연속 주입하여 연속 주조 금속 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 용융 금속 인젝터 노즐의 상단 또는 바닥 표면은 연속 주조 금속 물품의 표면에 존재하는 삼출물들의 수를 최소화하기 위해 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들의 적어도 하나의 움직이는 주조 표면으로부터 1.4 mm 이하(예를 들어, 약 1.0 mm 이하)의 수직 거리에 위치될 수 있는 가장 원위의 단부를 갖는다. 선택적으로, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들은 한 쌍의 움직이는 대향 벨트들, 대향 롤들 또는 대향 블록들이다. 상기 방법은 주조 캐비티의 출구로부터 연속 주조 금속 시트를 인발하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연속 주조 금속 시트는 알루미늄 합금 시트(예를 들어, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, a 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트)일 수 있다. 금속 물품을 연속 주조하는 방법들에 따라 제조된 금속 제품들이 또한 본원에 개시된다.
다른 목적들, 측면들 및 장점들은 비제한적 예들에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하면 명백해질 것이다.
도 1a는 표면 내에 삼출물을 포함하는 알루미늄 합금 제품의 주사 전자 현미경(SEM)의 현미경 사진이다.
도 1b는 알루미늄 합금 제품의 표면 내 삼출물의 SEM 현미경 사진이다.
도 2는 알루미늄 합금 제품의 표면 내 메니스커스 진동 마크들의 디지털 이미지이다.
도 3은 알루미늄 합금 제품의 표면 내 메니스커스 진동 마크들에 따라 삼출물 형성을 나타내는 현미경 사진이다.
도 4는 비교를 통한 냉간 압연 알루미늄 합금 제품의 표면 결함들의 디지털 이미지이다.
도 5는 예시적인 열간 압연 알루미늄 합금 제품의 표면을 나타내는 디지털 이미지들을 포함한다.
도 6은 비교를 통한 냉간 압연 방법으로 제조된 알루미늄 합금 및 예시적인 열간 압연 방법으로 제조된 알루미늄 합금의 표면 결함들을 비교하는 디지털 이미지들을 포함한다.
도 7(패널 A-C)은 예시적인 열간 압연 알루미늄 합금의 표면 결함들을 나타내는 디지털 이미지들을 포함한다. 도 7, 패널 A는 저배율 디지털 이미지이다. 도 7, 패널 B와 C는 도 7, 패널 A에 도시된 영역들의 고배율 이미지들이다.
도 8(패널 A-C)은 예시적인 열간 압연 금속의 표면 결함들을 나타내는 디지털 이미지들을 포함한다. 도 8, 패널 A는 저배율 디지털 이미지이다. 도 8, 패널 B와 C는 도 8, 패널 A에 도시된 영역들의 고배율 디지털 이미지들이다.
도 9는 움직이는 주조 표면들로부터 용융 금속 인젝터 노즐의 거리들을 도시하는 개략도이다.
본원에는 바람직한 표면 특성들을 갖는 연속 주조 알루미늄 합금 제품들 및 제품들에서 표면 결함들을 감소 및/또는 제거하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 연속 주조 공정 동안, 용융 금속이 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들과 접촉함에 따라, 용융 금속은 국부적으로 냉각 및 수축하여 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들로부터 떨어질 수 있다. 용융 금속이 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들로부터 떨어짐에 따라, 알루미늄 매트릭스의 입자 주변에서 국부적인 재용융이 발생할 수 있다. 재용융은 용융된 금속 및 합금 원소들이 입자 주위에서 누출되게 하고/하거나 입자가 알루미늄 매트릭스 표면으로부터 적어도 부분적으로 흘러나오게 하여, 돌출된 합금 원소들(즉, 금속간 입자들)의 영역들을 생성할 수 있다. 복수의 이러한 금속간 입자들(예를 들어, 금속간 입자들의 클러스터)은 본원에서 삼출물로 지칭된다.
추가로, 금속들의 연속 주조는 금속의 표면에서 볼 수 있는 메니스커스 진동 마크들(meniscus oscillation marks)을 유발할 수 있다. 구체적으로, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 공간으로 용융 금속을 주입하는 것은 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부와 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 공간에 메니스커스를 제공할 수 있다. 일부 경우, 메니스커스는 메니스커스가 진동함에 따라 고형화되는 용융 금속의 표면에 다양한 열 구배를 유발할 수 있는 진동을 겪을 수 있으며, 결과적으로 금속 표면에 메니스커스 진동 마크들이 생긴다. 일부 예들에서, 삼출물들은 메니스커스 진동 마크들을 따라 우선적으로 형성된다. 삼출물들은 후속 공정 동안 주조 알루미늄 합금 또는 기타 금속 제품의 표면에 남을 수 있으며, 이에 따라 알루미늄 합금 제품이 최종 게이지로 처리될 때 표면 결함들을 발생시킬 수 있다. 일부 경우에, 큰 삼출물들(예를 들어, 직경이 약 100 μm 초과)은 최종 게이지로 처리된 후 알루미늄 합금 또는 기타 금속 제품의 표면 품질 측면에서 중요한 문제가 될 수 있다. 삼출물들은 알루미늄 매트릭스와 다른 화학적 조성을 가질 수 있으며, 다른 전기 화학적 전위를 가질 수 있다. 일부 측면들에서, 삼출물들은 금속(예를 들어, 알루미늄) 매트릭스에 대해 양극성일 수 있다. 후속 표면 처리(예를 들어, 산 에칭(acid etch))는 삼출물들을 우선적으로 용해시키며, 이는 금속 표면의 결합을 유발할 수 있다. 일부 다른 측면들에서, 후속 표면 처리는 금속 매트릭스를 우선적으로 용해시켜, 금속 표면 상에 결함을 남길 수 있다. 본원에 설명된 시스템들 및 방법들은 제품들의 표면 결함들을 줄여, 기존의 연속 주조 방법들에 따라 제조된 제품들에 비해 우수한 표면 특성들을 갖는 연속 주조 알루미늄 합금 제품들을 생성한다.
정의 및 설명
본원에 사용된 바와 같이, "발명(invention)", "상기 발명(the invention)", "이 발명(this invention)" 및 "본 발명(the present invention)" 이라는 용어들은 하기의 본 특허 출원 및 청구범위의 모든 주제를 폭넓게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 설명들은 본원에 설명된 주제를 제한하거나 아래의 특허청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이 설명에서는, "시리즈" 또는 "6xxx"와 같은, 알루미늄 산업 명칭들로 식별되는 합금들을 참조한다. 알루미늄과 그 합금들의 명칭을 정하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해, 둘 모두 알루미늄 협회의 의해 공개된, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조한다.
본원에 사용된 바와 같이, "a", "an" 또는 "the"의 의미는 문맥상 명백히 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수의 지시 대상들을 포함한다.
본원에 개시된 모든 범위들은 그 안에 포함된 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 (그리고 이들을 포함하는) 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 모든 하위 범위들은 최소값 1 이상, 예를 들어 1 내지 6.1로 시작하고 최대값 10 이하, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝난다.
본원에 사용된 바와 같이, "플레이트(plate)"는 약 15 mm 보다 큰 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 15 mm 초과, 20 mm 초과, 25 mm 초과, 30 mm, 35 mm 초과, 40 mm 초과, 45 mm 초과, 50 mm 초과, 또는 100 mm 초과하는 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "쉐이트(shate)"(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 또는 15 mm의 두께를 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "시트"는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 4 mm 미만, 3 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.3 mm 미만, 또는 0.1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품(cast metal article)", "주조 제품(cast article)" 등과 같은 용어들은 상호 교환 가능하며 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조를 포함함) 또는 반 연속(semi-continuous) 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 기타 연속 캐스터를 포함하여, 예를 들어 사용하여), 전자기 주조, 핫 탑 주조(hot top casting) 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생성된 제품을 지칭한다.
알루미늄 합금 제품들
본원에는 원하는 표면 특성들을 갖는 알루미늄 합금 제품들을 포함하는 금속 제품들이 설명되어 있다. 다른 특성들 중에서, 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들은 금속간 입자들의 분포로 인해 균일한 표면을 나타낸다. 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들의 금속간 입자들은 더 확산되고 덜 군집화되며, 이는 표면에 최소한의 줄무늬를 나타내는 우수한 최종 알루미늄 합금 제품을 생성한다.
알루미늄 합금 제품은 임의의 적절한 조성을 가질 수 있다. 비제한적 예들에서, 알루미늄 합금 제품들은 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 합금을 포함할 수 있다.
비제한적 예로서, 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 예시적인 AA1xxx 시리즈 합금들은 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 AA1199를 포함할 수 있다.
비제한적 예로서, 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 예시적인 AA2xxx 시리즈 합금들은 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 AA2199를 포함할 수 있다.
비제한적 예로서, 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 예시적인 AA3xxx 시리즈 합금들은 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 AA3065를 포함할 수 있다.
비제한적 예로서, 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 예시적인 AA4xxx 시리즈 합금들은 AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 및 AA4147를 포함할 수 있다.
알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA5xxx 시리즈 합금들은 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 AA5088를 포함할 수 있는 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 AA5xxx 합금들을 포함할 수 있다.
알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA6xxx 시리즈 합금들은 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 AA6092를 포함할 수 있다.
알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA7xxx 시리즈 합금들은 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149,7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 및 AA7099를 포함할 수 있다.
비제한적 예로서, 알루미늄 합금 제품으로 사용하기 위한 예시적인 AA8xxx 시리즈 합금들은 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 AA8093를 포함할 수 있다.
알루미늄 합금 제품들은 삼출물 형태의 최소화된 표면 결함들을 갖는 폭을 갖는 제1 표면을 포함한다. 상기에 설명된 바와 같이, 삼출물은 알루미늄 매트릭스의 입자들 주위로부터 누출되는 복수의 금속간 입자들(예를 들어, 금속간 입자들의 클러스터)이다. 알루미늄 합금 제품들은 제1 표면의 폭에 걸쳐 제곱 센티미터(cm2) 당 평균 약 50 이하의 삼출물들을 포함한다. 예를 들어, 개시된 알루미늄 합금 제품들의 표면들은 평균 cm2 당 약 45 이하의 삼출물들, cm2 당 약 40 이하의 삼출물들, cm2 당 약 35 이하의 삼출물들, cm2 당 약 30 이하의 삼출물들, cm2 당 약 25 이하의 삼출물들, cm2 당 약 20 이하의 삼출물들, cm2 당 약 15 이하의 삼출물들, cm2 당 약 10 이하의 삼출물들, cm2 당 약 5 이하의 삼출물들을 포함한다. 일부 예들에서, 삼출물들은 제1 표면에 걸쳐 존재하지 않는다.
일부 경우, 제1 표면의 폭은 금속간 입자들 또는 삼출물들로 균질하게(homogenously) 채워진다. 본원에 사용된 바와 같이, 금속간 입자 및/또는 삼출물 분포와 관련하여 "균질하게 채워진(homogeneously populated)"은 금속간 입자들이 표면의 폭 내에 고르게 분포되어 있음을 의미한다. 이러한 경우에, 표면 폭의 영역 당 입자들의 수는 평균적으로 영역들에 걸쳐 비교적 일정하다. 본원에 사용된 바와 같이, 금속간 입자 및/또는 삼출물 분포와 관련하여 "비교적 일정한(relatively constant)"은 폭의 제1 영역에 있는 입자들의 수가 폭의 제2 영역에 있는 입자들의 수와 약 20 %까지(예를 들어, 약 15 %까지, 약 10 %까지, 약 5 %까지 또는 약 1 %까지) 다를 수 있음을 의미한다.
다른 경우에, 제1 표면의 폭은 금속간 입자들 또는 삼출물들로 일정치 않게 채워진다. 본원에 사용된 바와 같이, 금속간 입자 및/또는 삼출물 분포와 관련하여 "일정치 않게 채워진(variably populated)"은 금속간 입자들 또는 삼출물들이 표면의 폭 내에 고르게 분포되어 있지 않음을 의미한다. 예를 들어, 표면의 제2 영역에 존재하는 금속간 입자들의 수에 비해 더 많은 수의 금속간 입자들이 표면의 제1 영역에 존재할 수 있다. 균질하게 채워지든 일정치 않게 채워지든, 일부 예들에서, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 평균을 내면 cm2 당 50 이하의 삼출물들을 포함한다.
일부 경우에, 각 삼출물은 제1 표면의 폭에 걸쳐 평균 직경이 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 크기를 갖는다. 예를 들어, 삼출물들은 약 50 μm, 약 60 μm, 약 70 μm, 약 80 μm, 약 90 μm, 약 100 μm, 약 110 μm, 약 120 μm, 약 130 μm, 약 140 μm, 약 150 μm, 약 160 μm, 약 170 μm, 약 180 μm, 약 190 μm, 약 200 μm, 약 210 μm, 약 220 μm, 약 230 μm, 약 240 μm, 약 250 μm, 약 260 μm, 약 270 μm, 약 280 μm, 약 290 μm, 약 300 μm, 또는 그 사이의 평균 직경을 가질 수 있다.
일부 비제한적 예들에서, 삼출물들은 복수의 철 함유 금속간 입자들을 포함할 수 있다. 일부 추가 예들에서, 삼출물들은 실리콘 함유 금속간 입자들일 수 있다. 금속간 입자들은 알루미늄 매트릭스와 조성이 다를 수 있으며, 따라서 알루미늄 매트릭스와 다른 전기 화학적 전위를 가질 수 있다. 알루미늄 합금의 조성에 기초하여, 금속간 입자들이 알루미늄 매트릭스에 대해 양극이 될 수 있거나, 알루미늄 매트릭스가 금속간 입자들에 대해 양극이 될 수 있다.
삼출물들은 제1 표면으로부터 알루미늄 합금 제품의 내부로 특정 깊이까지 확장될 수 있다. 선택적으로, 깊이는 약 10 μm 내지 약 100 μm(예를 들어, 약 10 μm 내지 약 30 μm) 이다. 예를 들어, 깊이는 약 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm, 55 μm, 60 μm, 65 μm, 70 μm, 75 μm, 80 μm, 85 μm, 90 μm, 95 μm, 100 μm, 또는 그 사이 어딘가일 수 있다.
알루미늄 합금 제품은 임의의 적절한 게이지를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 약 0.5 mm 내지 약 200 mm(예를 들어, 약 0.5 mm, 약 1 mm, 약 2 mm, 약 3 mm, 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 15 mm, 약 20 mm, 약 25 mm, 약 30 mm, 약 35 mm, 약 40 mm, 약 45 mm, 약 50 mm, 약 55 mm, 약 60 mm, 약 65 mm, 약 70 mm, 약 75 mm, 약 80 mm, 약 85 mm, 약 90 mm, 약 95 mm, 약 100 mm, 약 110 mm, 약 120 mm, 약 130 mm, 약 140 mm, 약 150 mm, 약 160 mm, 약 170 mm, 약 180 mm, 약 190 mm, 약 200 mm, 또는 그 사이 어딘가)의 게이지를 갖는 알루미늄 합금 플레이트, 알루미늄 합금 쉐이트 또는 알루미늄 합금 시트일 수 있다.
주조 및 공정을 위한 방법 및 시스템
본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들은 연속 주조(continuous casting; CC) 공정을 사용하여 주조될 수 있다. CC 공정은 이에 제한되는 것은 아니나, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터 또는 블록 캐스터의 사용을 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기에 설명된 주조는 본원에 설명된 바와 같은 연속 주조 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들(예를 들어, 움직이는 대향 벨트들), 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 주조 캐비티, 및 용융 금속 인젝터를 포함할 수 있다. 용융 금속 인젝터는 용융 금속이 용융 금속 인젝터를 빠져나가 주조 캐비티로 주입될 수 있는 단부 개구를 가질 수 있다. 단부 개구는 본원에서 용융 금속 인젝터 노즐로 지칭된다. 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부는 용융 금속이 용융 금속 인젝터 노즐과의 접촉이 끊기는 지점이다.
일부 경우에, 하기에 설명된 바와 같은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들로부터 감소된 거리에 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부를 배치하면 메니스커스 진동 마크들의 간격을 감소시킬 수 있다. 메니스커스 진동 마크들 사이의 간격은 움직이는 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 인젝터의 높이, 주조 속도 및 메니스커스 진동의 빈도(때로는 약 100 내지 약 150Hz 사이)로부터 부분적으로 생긴다. 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부와 움직이는 주조 표면들 중 적어도 하나 사이의 거리를 본원에 설명된 거리로 감소시키면 메니스커스 마크 간격이 감소되고, 이는 결국 삼출물 형성을 감소시킨다.
도 9는 용융 금속 인젝터와 움직이는 주조 표면들 중 하나의 포지셔닝을 예시하는 개략도를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 용융 금속이 인젝트와의 접촉이 끊어지는 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부는 스텝 높이로 표시된 벨트로부터 수직 거리에 위치된다.
일부 예들에서, 시스템의 용융 금속 인젝터 노즐은 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부가 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들에서 움직이는 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 약 1.4mm 이하의 수직 거리(때로는 스텝 높이로 지칭됨)에 있도록 구성되고 배치된다. 도 9는 상부 이동 주조 표면(도 9에서 상단 벨트로 지칭됨)과 인젝터 사이의 수직 거리(d1), 뿐만 아니라 하부 이동 주조 표면(도 9에서 하단 벨트로 지칭됨)과 인젝터 사이의 수직 거리(d2)를 예시한다. 일부 경우에, 수직 거리(d2)는 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들의 하부 이동 주조 표면의 표면으로부터 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부의 바닥 외부 표면(즉, 용융 금속이 인젝터 노즐과 접촉이 끊어지는 곳)까지 측정된다. 일부 경우에, 수직 거리(d1)는 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들의 상부 이동 주조 표면의 표면으로부터 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부의 상단 외부 표면(즉, 용융 금속이 인젝터 노즐과의 접촉이 끊어지는 곳)까지 측정된다. 일부 경우에, 용융 금속이 인젝터 노즐과의 접촉이 끊어지는 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부의 상부 외부 표면은 용융 금속의 상단 메니스커스가 형성되기 시작하는 지점이다. 일부 경우에, 용융 금속이 인젝터 노즐과의 접촉이 끊어지는 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부의 바닥 외부 표면은 용융 금속의 하단 메니스커스가 형성되기 시작하는 지점이다.
상기에 언급된 바와 같이, 수직 거리(d1 및 d2) 중 하나 또는 둘 모두는 약 1.4 mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 거리(d1 및 d2) 중 하나 또는 둘 모두는 약 1.0 mm 이하일 수 있다. 일부 경우에, 거리(d1 및 d2) 중 하나 또는 둘 모두는 약 0.01 mm 내지 약 1.4 mm(예를 들어, 약 0.05 mm 내지 약 1.0 mm 또는 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm)일 수 있다. 예를 들어, 거리(d1 및 d2) 중 하나 또는 둘 모두는 약 1.4 mm 이하, 약 1.3 mm 이하, 약 1.2 mm 이하, 약 1.1 mm 이하, 약 1.0 mm 이하, 약 0.9 mm 이하, 약 0.8 mm 이하, 약 0.7 mm 이하, 약 0.6 mm 이하, 약 0.5 mm 이하, 약 0.4 mm 이하, 약 0.3 mm 이하, 약 0.2 mm 이하, 또는 약 0.1 mm 이하일 수 있다. 일부 경우, 거리(d1 및 d2) 중 하나 또는 둘 모두는 0 mm일 수 있다. 다시 말해, 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부는 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들에서 움직이는 주조 표면들 중 적어도 하나에 닿을 수 있다. 수직 거리(d1)는 반드시 그럴 필요는 없지만 수직 거리(d2)와 동일할 수 있다.
움직이는 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 약 1.4mm 이하의 거리에 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부를 배치하는 것을 포함하여, 본원에 설명된 주조 시스템의 사용은 알루미늄 합금 제품 표면 내에서 삼출물 형성 및 메니스커스 진동 마크들의 레벨들을 감소시킬 수 있다. 일부 비제한적 예들에서, 용융 금속 인젝트 노즐과 주조 표면들 중 적어도 하나 사이의 수직 거리를 줄임으로써 메니스커스 진동 마크들을 제거(또는 메니스커스 진동 마크들 사이의 간격 최소화)하면 주조 알루미늄 합금의 표면에서 발생하는 삼출물들의 양을 줄일 수 있다. 일부 경우에, cm2 당 평균 삼출물들의 수는 약 50 이하로 감소될 수 있다. 예를 들어, cm2 당 삼출물들의 평균 수는 약 50 이하, 약 45 이하, 약 40 이하, 약 35 이하, 약 30 이하, 약 25 이하, 약 20 이하, 이하 15 이하, 약 10 이하, 약 5 이하, 약 1 이하, 또는 그 사이로 감소될 수 있다. 일부 측면들에서, 삼출물들은 주조 알루미늄 합금의 표면에는 없다.
일부 경우에, 진동 마크들을 제거하거나 진동 마크들 사이의 간격을 줄이는 것은 노즐이 더 먼 거리에 배치되는 경우 형성할 메니스커스 진동 마크들 사이의 거리의 요인인 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들로부터의 거리에 용융 금속 인젝터의 노즐을 위치시킴으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 약 1.4 mm의 거리에 용융 금속 인젝터의 노즐을 위치시키는 것은 평균 약 1.4 mm의 각 메니스커스 진동 마크 사이의 간격을 갖는 메니스커스 진동 마크들을 제공할 수 있다. 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 약 1.0 mm의 거리에 용융 금속 인젝터의 노즐을 위치시키는 것은 평균 약 1.0 mm의 각 메니스커스 진동 마크 사이의 간격을 갖는 메니스커스 진동 마크들을 제공할 수 있다. 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 중 적어도 하나로부터 약 0.5 mm의 거리에 용융 금속 인젝터의 노즐을 위치시키는 것은 평균 약 0.5 mm의 각 메니스커스 진동 마크 사이의 간격을 갖는 메니스커스 진동 마크들을 제공할 수 있으며, 따라서 메니스커스 진동 마크들의 출현을 줄이거나 제거한다.
일부 예들에서, 금속 제품을 연속적으로 주조하는 방법은 상기에 설명된 시스템을 사용하는 단계를 포함한다. 방법은 본원에 설명된 바와 같은 용융 금속을 제공하는 단계 및 용융 금속 인젝터로부터 주조 캐비티로 용융 금속을 연속적으로 주입하여 연속 주조 금속 제품을 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 주조 캐비티의 출구로부터, 연속 주조 금속 시트와 같은, 연속 주조 금속 제품을 인발하는 단계를 포함할 수 있다.
그런 다음, 연속 주조 제품은 당업자에게 알려진 임의의 수단에 의해 처리될 수 있다. 선택적으로, 상기 공정 단계들은 시트들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 공정 단계들은 이에 제한되는 것은 아니나, 균질화 및 열간 압연을 포함할 수 있다. 일부 비제한적 예들에서, 하기에 더 상세히 설명된 바와 같이, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금과 같은, 연속 주조 알루미늄 합금은 최종 게이지로 열간 압연될 수 있다. 냉간 압연 단계없이 공정이 수행될 수 있다(즉, 연속 주조 제품은 냉간 압연없이 최종 게이지로 압연될 수 있다). 일부 경우에, 연속 주조 알루미늄 합금을 최종 게이지로 열간 압연하면 삼출물들과 연관된 금속간 입자들을 확산시킴로써 삼출물들의 해로운 영향을 감소시키거나 제거할 수 있다. 금속간 입자들의 확산은 발생할 수 있는 임의의 국부적인 부식을 감소시킬 수 있다.
방법은 주조 후 주조 금속 물품을 퀀칭(quenching)하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 캐스트 금속 물품은 퀀칭 단계에서 약 300 °C 이하의 온도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 주조 금속 물품은 약 290 °C 이하, 약 280 °C 이하, 약 270 °C 이하, 약 260 °C 이하, 약 250 °C 이하, 약 240 °C 이하, 약 230 °C 이하, 약 220 °C 이하, 약 210 °C 이하, 약 200 °C 이하, 약 190 °C 이하, 약 180 °C 이하, 약 170 °C 이하, 약 160 °C 이하, 약 150 °C 이하, 약 140 °C 이하, 약 130 °C 이하, 약 120 °C 이하, 약 110 °C 이하, 또는 약 100 °C 이하의 온도로 냉각될 수 있다. 주조 금속 물품은 주조 직후 또는 그 후 단시간(예를 들어, 약 10 시간 이하, 약 9 시간 이하, 약 8 시간 이하, 약 7 시간 이하, 약 6 시간 또는 약 5 시간 이하, 약 4 시간 이하, 약 3 시간 이하, 약 2 시간 이하, 약 1 시간 이하, 또는 약 30 분 이하) 내에 퀀칭될 수 있다. 주조 금속 물품은 선택적으로 주조 및/또는 퀀칭 후에 감겨져 보관될 수 있다.
그런 다음, 코일 또는 비코일 형태의 주조 금속 물품은 특정 온도로 재가열될 수 있다. 일부 경우에, 주조 금속 물품은 약 400 °C 이상의 온도로 재가열될 수 있다. 예를 들어, 주조 금속 물품은 약 410 °C 이상, 약 420 °C 이상, 약 430 °C 이상, 약 440 °C 이상, 약 450 °C 이상, 약 460 °C 이상, 약 470 °C 이상, 약 480 °C 이상, 약 490 °C 이상, 약 500 °C 이상, 약 510 °C 이상, 약 520 °C 이상, 약 530 °C 이상, 또는 약 540 °C 이상의 온도로 재가열될 수 있다.
방법은 또한 주조 금속 물품을 열간 압연하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 열간 압연 단계는 주조 직후 수행될 수 있다. 선택적으로, 열간 압연 단계는 재가열 또는 퀀칭 직후 수행될 수 있다. 열간 압연 온도는 적어도 약 350 °C일 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 온도는 적어도 약 360 °C, 적어도 약 370 °C, 적어도 약 380 °C, 적어도 약 390 °C, 적어도 약 400 °C, 적어도 약 410 °C, 적어도 약 420 °C, 적어도 약 430 °C, 적어도 약 440 °C, 적어도 약 450 °C, 적어도 약 460 °C, 적어도 약 470 °C, 적어도 약 480 °C, 적어도 약 490 °C, 적어도 약 500 °C일 수 있다. 일부 경우에, 열간 압연 온도는 약 400 °C 내지 약 600 °C(예를 들어, 약 425 °C 내지 약 575 °C, 약 450 °C 내지 약 550 °C, 약 450 °C 내지 약 600 °C, 또는 약 475 °C 내지 약 525 °C)일 수 있다. 일부 경우에, 열간 압연 온도는 약 350 °C 내지 약 600 °C일 수 있다. 선택적으로, 열간 압연 온도는 알루미늄 합금의 재결정화 온도일 수 있다.
열간 압연 단계 동안, 주조 금속 물품의 게이지는 두께가 감소된다. cm2 당 삼출물들 또는 결함들의 수는 열간 압연 단계 동안 게이지 감소율에 비례하여 감소한다. 일부 경우에, 열간 압연 동안 총 두께 감소량은 적어도 약 50 % 이상일 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 단계는 주조 금속 물품의 두께를 적어도 약 55 %, 적어도 약 60 %, 적어도 약 65 %, 적어도 약 70 %, 적어도 약 75 %, 적어도 약 80 %, 또는 적어도 약 85 % 감소시킬 수 있다. 일부 예들에서, 게이지 두께 감소는 50 %일 수 있다. 일부 경우에, 제품은 제품의 최종 게이지가 약 10 mm 이하, 약 9 mm 이하, 약 8 mm 이하, 약 7 mm 이하, 약 6 mm 이하, 약 5 mm 이하, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 이하 2 mm 이하, 이하 1 mm, 또는 약 0.5 mm 이하인 금속 시트일 수 있다.
사용 방법들
본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들은 항공기 및 철도 어플리케이션들을 포함하여, 자동차 어플리케이션들 및 기타 운송 어플리케이션들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품들은 외부 패널, 내부 패널, 측면 패널, 범퍼, 측면 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라(pillar) 보강재(예를 들어, A-필라, B-필라 및 C-필라), 내부 후드, 외부 후드 또는 트렁크 리드(trunk lid) 패널과 같은, 자동차 구조 부품들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 예를 들어, 외부 및 내부 패널들을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 어플리케이션들에도 사용될 수 있다.
본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 전자 어플리케이션들에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하여, 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 알루미늄 합금 제품들은 양극화된 품질 시트들 및 재료들을 제조하는 데 사용될 수 있다.
실례들
하기에 사용된 바와 같이, 일련의 실례들에 대한 모든 참조는 이러한 실례들 각각에 대한 참조로 분리하여(disjunctively) 이해해야 한다(예를 들어, "실례 1-4"는 "실례 1, 2, 3, 또는 4"로 이해해야 한다).
실례 1은 폭을 포함하는 제1 표면을 포함하는 알루미늄 합금 제품으로서, 제1 표면은 제곱 센티미터(cm2) 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함하며, 삼출물들은 복수의 금속간 입자들을 포함한다.
실례 2는 실례 1의 알루미늄 합금 제품으로서, 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 평균 직경을 갖는다.
실례 3은 실례 1 또는 2의 알루미늄 합금 제품으로서, 삼출물들은 제1 표면으로부터 알루미늄 합금 제품의 내부로 약 10 μm 내지 약 100 μm까지 확장된다.
실례 4는 실례 1 내지 3 중 어느 하나의 알루미늄 합금 제품으로서, 삼출물들은 복수의 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
실례 5는 실례 1 내지 4 중 어느 하나의 알루미늄 합금 제품으로서, 알루미늄 합금 제품들은 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 합금을 포함한다.
실례 6은 실례 1 내지 5 중 어느 하나의 알루미늄 합금 제품으로서, 메니스커스 진동 마크들을 더 포함한다.
실례 7은 실례 6의 알루미늄 합금 제품으로서, 알루미늄 합금 제품에서 메니스커스 진동 마크들 사이의 평균 간격이 약 1.4 mm 이하이다.
실례 8은 금속 스트립을 생성하는 방법으로서, 용융 금속을 제공하는 단계; 용융 금속으로부터 주조 금속 물품을 형성하도록 연속 주조하는 단계; 및 주조 후 주조 금속 물품을 적어도 약 350 °C의 열간 압연 온도에서 약 10 mm 이하의 게이지로 열간 압연하여 금속 트립을 형성하는 단계를 포함하며, 열간 압연 단계는 주조 금속 물품의 두께를 적어도 약 50 %로 감소시킨다.
실례 9는 실례 8의 방법으로서, 열간 압연 온도는 약 450 °C 내지 약 600 °C이다.
실례 10은 실례 8 또는 9의 방법으로서, 주조 금속 물품은 주조 금속 시트이다.
실례 11은 실례 10의 방법으로서, 주조 금속 시트는 알루미늄 합금 시트를 포함한다.
실례 12는 실례 11의 방법으로서, 알루미늄 합금 시트는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, a 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, 또는 a 7xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트를 포함한다.
실례 13은 실례 11 또는 12의 방법으로서, 알루미늄 합금 시트의 제1 표면은 폭을 포함하며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 삼출물의 양이 cm2 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함한다.
실례 14는 실례 13의 방법으로서, 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 평균 직경을 갖는다.
실례 15는 실례 13 또는 14의 방법으로서, 삼출물들은 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
실례 16은 실례 8 내지 15 중 어느 하나의 방법에 따라 제조된 금속 제품이다.
실례 17은 실례 16의 금속 제품으로서, 금속 제품은 폭을 포함하는 제1 표면을 갖는 알루미늄 합금 기판을 포함하며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 cm2 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함한다.
실례 18은 실례 17의 금속 제품으로서, 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 평균 직경을 갖는다.
실례 19는 실례 17 또는 18의 금속 제품으로서, 삼출물들은 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
실례 20은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들; 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 주조 캐비티; 및 용융 금속 인젝터 노즐을 갖는 용융 금속 인젝터를 포함하는 연속 주조 시스템으로서, 용융 금속 인젝터 노즐의 상단 또는 바닥 표면은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 중 적어도 하나의 움직이는 주조 표면으로부터 약 1.4 mm 이하의 수직 거리에 위치되는 가장 원위의 단부를 갖는다.
실례 21은 실례 20의 연속 주조 시스템으로서, 용융 금속 인젝터의 가장 원위의 단부와 적어도 하나의 움직이는 주조 표면 사이의 수직 거리는 약 1.0 mm 이하이다.
실례 22는 실례 20 또는 21의 연속 주조 시스템으로서, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들은 한 쌍의 움직이는 대향 벨트들이다.
실례 23은 금속 물품을 연속적으로 주조하는 방법으로서, 용융 금속을 제공하는 단계; 및 용융 금속 인젝터 노즐로부터 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이에 정의된 주조 캐비티로 용융 금속을 연속적으로 주입하여 연속 주조 금속 물품을 형성하는 단계를 포함하며, 용융 금속 인젝터 노즐의 상단 또는 바닥 표면은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 중 적어도 하나의 움직이는 주조 표면으로부터 약 1.4 mm 이하의 수직 거리에 배치되는 가장 원위의 단부를 갖는다.
실례 24는 실례 23의 방법으로서, 용융 금속 인젝터 노즐의 가장 원위의 단부와 적어도 하나의 움직이는 주조 표면 사이의 수직 거리는 약 1.0 mm 이하이다.
실례 25는 실례 23 또는 24의 방법으로서, 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들은 한 쌍의 움직이는 대향 벨트들이다.
실례 26은 실례 23 내지 25 중 어느 하나의 방법으로서, 주조 캐비티의 출구로부터 연속 주조 금속 물품을 인발하는 단계를 더 포함한다.
실례 27은 실례 26의 방법으로서, 주조 금속 시트는 알루미늄 합금 시트를 포함한다.
실례 28은 실례 27의 방법으로서, 알루미늄 합금 시트는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, a 5xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트, 또는 a 7xxx 시리즈 알루미늄 합금 시트를 포함한다.
실례 29는 실례 23 내지 28 중 어느 하나의 방법에 따라 제조된 금속 제품이다.
실례 30은 실례 29의 금속 제품으로서, 금속 제품은 폭을 포함하는 제1 표면을 포함하며, 제1 표면은 제1 표면의 폭에 걸쳐 cm2 당 평균 50 이하의 삼출물들을 포함하고, 삼출물들은 복수의 철 함유 금속간 입자들을 포함한다.
실례 31은 실례 30의 금속 제품으로서, 삼출물들은 약 50 μm 내지 약 300 μm의 평균 직경을 갖는다.
실례 32는 실례 30의 금속 제품으로서, 메니스커스 진동 마크들을 더 포함한다.
실례 33은 실례 32의 금속 제품으로서, 알루미늄 메니스커스 진동 마크들 사이의 평균 간격은 약 1.4 mm 이하이다.
하기 예들은 그 어떠한 제한도 구성하지 않지만, 동시에 본 발명을 더 설명하도록 제공될 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 이들 자체를 제안할 수 있는 다양한 실시예들, 수정들 및 등가물들에 대한 수단이 있음을 명확하게 이해해야 한다. 다음의 예들에 설명된 연구 동안, 달리 명시되지 않는 한, 통상적인 절차이 진행되었다. 절차들 중 일부는 예시를 목적으로 하기에 설명되어 있다.
예들
예 1: 주조된 재료에서의 삼출물들 및 메니스커스 진동 마크들
6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 기존의 연속 주조 방법을 사용하여 주조되어 제품 표면에 삼출물들을 포함하는 알루미늄 합금 제품을 제공하였다. 도 1a는 임의의 추가 공정 전에 알루미늄 합금의 삼출물들(100)을 나타내는 SEM 현미경 사진이다. 도 1b는 삼출물들(100)의 고배율 SEM 현미경 사진이다. 금속간 입자들(120)의 방출은 입자(130) 주변에서 명백하다.
도 2는 알루미늄 합금 표면(200)에서 메니스커스 진동 마크들(210)을 나타내는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 표면(200)의 디지털 이미지이다. 도 3은 메니스커스 진동 마크들(210) 및 삼출물들(100)을 나타내는 현미경 사진이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 삼출물들(100)은 바람직하게는 메니스커스 진동 마크들(210)을 따라 형성된다.
예 2: 압연 공정들
연속 주조 후 냉간 압연을 사용하여 제조된 알루미늄 합금의 표면 결함들은 냉간 압연 단계없이 연속 주조 후 열간 압연을 사용하여 최종 게이지로 제조된 알루미늄 합금의 표면 결함들과 비교되었다. 삼출물들(100)은 냉간 압연된 재료에 상당한 양으로 존재했다. 도 4는 비교를 통한 냉간 압연된 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 표면(400)의 디지털 이미지이다. 냉간 압연 알루미늄 합금의 표면은 삼출물들의 출현을 향상시키도록 직접 양극 산화되었다. 비교를 통한 냉간 압연된 알루미늄 합금 표면은 복수의 흑색 줄무늬들(410)을 포함한다. 흑색 줄무늬들(410)은 냉간 압연 동안 존재하고 비교를 통한 냉간 압연된 알루미늄 합금 표면(400)으로 압연되는 원형 결함들(예를 들어, 삼출물들(100))의 결과이다.
도 5는 냉간 압연 단계없이 최종 게이지로 열간 압연된 알루미늄 합금 표면에서 금속간화합물들(intermetallics)의 확산으로 인한 삼출물 결함 감소를 예시하는 일련의 디지털 이미지들을 나타낸다. 알루미늄 합금의 표면은 삼출물들의 출현을 향상시키도록 직접 양극 산화되었다. 도 5, 패널 A는 연속 주조되고, 약 450 °C의 온도로 예열되며, 약 350 °C의 온도로 냉각되도록 하고, 약 350 °C의 온도에서 열간 압연되었던 알루미늄 합금의 열간 압연된 알루미늄 합금 표면의 디지털 이미지이다. 냉간 압연된 재료에 비해 최소화된 수의 흑색 줄무늬들(410)이 열간 압연된 알루미늄 합금 표면 전체에 걸쳐 보인다. 도 5, 패널 B는 연속 주조되고, 약 500 °C의 온도로 예열되며, 약 350 °C의 온도로 냉각되도록 하고, 약 350 °C의 온도에서 열간 압연되었던 알루미늄 합금의 열간 압연된 알루미늄 합금 표면의 디지털 이미지이다. 냉간 압연된 재료에 비해 최소화된 수의 흑색 줄무늬들(410)이 열간 압연된 알루미늄 합금 표면 전체에 걸쳐 보인다. 추가로, 더 높은 온도로 예열하고 열간 압연하는 것은 표면 결함들을 감소시켰다. 도 5, 패널 C는 연속 주조되고, 약 540 °C의 온도로 예열되며, 약 350 °C의 온도로 냉각되도록 하고, 약 350 °C의 온도에서 열간 압연되었던 알루미늄 합금의 열간 압연된 알루미늄 합금 표면의 디지털 이미지이다. 냉간 압연된 재료에 비해 최소화된 수의 흑색 줄무늬들(410)이 열간 압연된 알루미늄 합금 표면 전체에 걸쳐 보인다. 추가로, 여전히 더 높은 온도에서 예열하고 열간 압연하는 것은 표면 결함들을 더 감소시켰다. 도 5, 패널 D는 연속 주조되고, 약 500 °C의 온도로 예열되며, 약 500 °C의 온도에서 유지되며, 약 500 °C의 온도에서 열간 압연되었던 알루미늄 합금의 열간 압연된 알루미늄 합금 표면의 디지털 이미지이다. 열간 압연된 알루미늄 합금 표면에는 흑색 줄무늬들(410)이 보이지 않는다. 높아진 온도에서의 열간 압연은 표면 결함들이 거의 없도록 최소화된 알루미늄 합금 표면을 제공했다.
도 6은 연속 주조 알루미늄 합금을 최종 게이지로 열간 압연하면 열간 압연 동안 금속간화합물을 확산시킴으로써 연속 주조 알루미늄 합금의 표면에 존재하는 삼출물들(100)과 관련된 결함들을 감소시키거나 제거할 수 있음을 더 예시하는 일련의 현미경 사진이다. 알루미늄 합금을 500 °C의 온도에서 2 mm 게이지로 열간 압연하여, 80 %의 전체 게이지 감소를 제공하였다. 도 6, 패널 A 및 도 6, 패널 B는 높아진 온도에서의 열간 압연이 흑색 줄무늬들(410)의 수와 강도를 감소시킬 수 있음을 나타낸다. 금속간 입자들(120)은 더 확산(즉, 잘 분산)될 수 있어, 높아진 온도에서 열간 압연된 연속 주조 알루미늄 합금의 표면에 더 적은 삼출물들을 제공한다. 비교를 통한 냉간 압연된 알루미늄 합금은 도 6, 패널 C 및 도 6, 패널 D에 도시된다. 비교를 통한 냉간 압연된 알루미늄 합금은 2 mm의 게이지로 냉간 압연되었으며, 이는 80 %의 전체 게이지 감소를 나타낸다. 흑색 줄무늬들(410)은 더 많은 양이 존재하고 더 크다. 금속간 입자들(120)은 냉간 압연된 알루미늄 합금의 표면에 응집되는 것으로 도시된다.
예 3: 입자 분포
도 7 및 8은 본원에 설명된 바와 같이 주조된 예시적인 6xxx 알루미늄 시트들의 표면들을 나타내는 디지털 이미지들을 포함한다. 도 7은 알루미늄 합금 시트의 상단 표면을 도시하고 도 8은 알루미늄 합금 시트의 바닥 표면을 도시한다. 도 7, 패널 A 및 도 8, 패널 A는 표면의 7.62 cm x 7.62 cm(3 인치 x 3 인치) 섹션들을 나타내는 저배율 디지털 이미지들이다. 도 7, 패널 B와 C 및 도 8, 패널 B와 C는 각 패널 A 섹션들의 2.54 cm x 2.54 cm(1 인치 x 1 인치) 섹션들을 나타내는 고배율 디지털 이미지들이다. 도면들에 도시된 바와 같이, 본원에 설명된 열간 압연 알루미늄 시트들은 제1 표면의 폭으로부터 취한 스냅 샷에서 제곱 cm2 당 평균 50 미만의 삼출물들을 포함한다.
상기에 인용된 모든 특허들, 간행물들 및 초록들은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다. 본 발명의 다양한 목적들의 달성에 본 발명의 다양한 실시예들이 설명된다. 이들 실시예들은 단지 본 발명의 원리들을 예시하는 것임을 인식해야 한다. 많은 수정들 및 적응들은 다음의 청구 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.

Claims (1)

  1. 알루미늄 합금 제품에 있어서,
    폭(width)을 포함하는 제1 표면으로서, 상기 제1 표면은 상기 제1 표면의 상기 폭에 걸쳐 제곱 센티미터(cm2) 당 평균 50 이하의 삼출물(exudate)들을 포함하고,
    상기 삼출물들은 복수의 금속간 입자들을 포함하는, 상기 제1 표면을 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
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