KR20220121871A - 개선된 내식성 및 결합 성능을 위한 알루미늄 합금 미세구조의 제어 - Google Patents

개선된 내식성 및 결합 성능을 위한 알루미늄 합금 미세구조의 제어 Download PDF

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테레사 엘리자베스 맥팔레인
라시타 쿠마라나툰게
사졸 쿠마르 다스
유디 유안
토마스 제이. 벡
라지브 쥐. 카마트
피터 로이드 레드몬드
존 앤소니 헌터
량량 리
새뮤얼 로버트 왝스태프
쿠마르 순다람
로버트 브루스 왝스태프
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노벨리스 인크.
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Abstract

일반적으로 부식에 저항하는 미세구조 및 조성물을 갖는 알루미늄 합금 제품이 기재된다. 이러한 내식성은 결과적으로 알루미늄 합금 제품이, 예컨대, 다른 제품에 접착 결합되는 경우 유리한 결합 내구성 성능을 나타내도록 한다. 내식성은 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자와 같은 특정한 금속간 입자의 존재 및/또는 농도를 포함하는 알루미늄 합금의 조성물을 제어함으로써 달성될 수 있다.

Description

개선된 내식성 및 결합 성능을 위한 알루미늄 합금 미세구조의 제어
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2020년 2월 19일자로 출원된 미국 가출원 제62/978,767호, 2020년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/984,555호, 및 2020년 3월 23일자로 출원된 미국 가출원 제62/993,365호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 전문은 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 개시내용은 일반적으로 야금에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 우수한 내식성 및 결합 내구성 성능을 나타내는 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품에 관한 것이다.
시트 금속과 같은 알루미늄 합금 제품은 다양한 기술을 사용하여 다른 제품에 접합될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 용접, 리벳팅, 접착제 결합(예를 들어, 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀계 접착제, 또는 아크릴레이트 접착제 사용) 등을 통해 서로 접합될 수 있다. 알루미늄 합금 제품을 강철 또는 고분자 제품과 같은 다른 제품에 접합하는 경우, 보통 용접 기술은 적용되지 않지만, 리벳팅 또는 접착제 결합의 사용과 같은 기술을 사용하여 제품들을 함께 접합할 수 있다. 상이한 알루미늄 합금 및 알루미늄 합금 제품의 결합 성능은 조성물, 가공 이력, 또는 합금 미세구조와 같은 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다. 이러한 요인은 또한 합금 및 제품의 부식 전위(corrosion potential)에 영향을 줄 수 있으며, 부식은 또한 특정 알루미늄 합금 또는 제품의 결합 내구성 성능에서 가장 중요한 요인이 될 수 있다. 예를 들어, 접착 결합된 부위에서 부식이 더 빨리 개시되거나 발생할수록 결합이 더 빨리 약해질 수 있다.
용어 구현예 및 유사 용어는 본 개시내용 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 서술은 본원에 기재되는 주제를 제한하거나 하기 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 다루는 본 개시내용의 구현예는 본 요약이 아니라 하기 청구범위에 의해 정의된다. 본 요약은 본 개시내용의 다양한 양태의 개괄적인 개요(high-level overview)이며 하기 상세한 설명 섹션에서 추가로 기재되는 개념 중 일부를 소개한다. 본 요약은 청구되는 대상의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구되는 대상의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하려는 것도 아니다. 대상은 본 개시내용의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.
제1 양태에서, 알루미늄 합금 제품이 개시된다. 예시적인 알루미늄 합금 제품은 알루미늄 합금 잉곳(ingot), 슬래브(slab), 쉐이트(shate), 플레이트(plate) 또는 시트(sheet)를 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 제품은, 예컨대, 높은 결합 내구성이 유용한 결합 구성에서 사용되는 경우 우수한 성능을 발휘하도록 하는 합금 조성물을 가질 수 있다.
예시적인 알루미늄 합금 제품은 알루미늄 합금 제품이 우수한 결합 내구성을 나타내도록 합금 원소의 조성물이 조정된 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, β-상 금속간 입자는 약 2 초과, 예컨대, 1.9 내지 100, 2 내지 5, 5 내지 10, 10 내지 20, 20 내지 50, 또는 50 내지 100의 종횡비를 특징으로 하고/하거나 이를 나타낼 수 있다. 일부 경우에서, α-상 금속간 입자는 약 1 내지 1.5, 예컨대, 0.9 내지 1, 1 내지 1.1, 1.1 내지 1.2, 1.3 내지 1.4, 1.4 내지 1.5, 또는 1.5 내지 1.6의 종횡비를 특징으로 하고/하거나 이를 나타낼 수 있다. β-상 금속간 입자는 알루미늄, 철, 및 규소를 포함할 수 있다. α-상 금속간 입자는 알루미늄, 규소, 및 철, 망간, 또는 크롬 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 경우에서, β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자의 존재, 농도, 또는 양의 비율은, 예컨대, β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자의 상이한 반응성 또는 부식 전위로 인하여 특정 응용 분야에 대한 알루미늄 합금 제품의 효용성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, β-상 금속간 입자의 부식 전위는 β-상 금속간 입자를 지지하는 알루미늄 합금 매트릭스의 부식 전위보다 클 수 있다. 다른 예로서, β-상 금속간 입자의 부식 전위는 α-상 금속간 입자의 부식 전위보다 클 수 있다.
6xxx 시리즈 합금의 특정한 특성을 제어함으로써, 합금은 내식성과 같은 특정한 특성을 나타낼 수 있으며, 이를 통해 다양한 상이한 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘하도록 할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 중 β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자의 농도가 높은 것이 바람직할 수 있다. α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 농도(예를 들어, 중량 퍼센트), 및 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트의 비율은 에너지 분산 x-선 분광법(EDXS; energy dispersive x-ray spectroscopy) 조성 분석을 사용하는 상 특성화(phase characterization)를 포함하는 과정에 의해 결정될 수 있다. 일부 예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상일 수 있다. 다른 예로서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상일 수 있다. 다른 예로서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 약 4.0 이하이다. 다른 예로서, 알루미늄 합금 제품 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율은 2.0 초과일 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 양태의 알루미늄 합금 제품은 우수한 성능을 나타낼 수 있다. 일부 예에서, 상기 알루미늄 합금 제품은 ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타낼 수 있다. 이러한 테스트는 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀계 접착제, 아크릴레이트 접착제, 또는 기타 접착제와 같은 접착제에 의해 접합된 알루미늄 합금 제품의 결합 내구성을 평가하는 데 사용되는 표준 테스트에 해당할 수 있다. 일부 경우에서, 임의의 바람직한 횟수의 사이클이 사용되어 접합된 제품들 사이의 결합이 얼마나 내구성이 있는지 평가할 수 있다.
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 다양한 합금 원소 또는 결정립 미세화제(grain refiner) 또는 합금의 다른 성분의 양을 반영할 수 있는 다양한 파라미터에 따라 임의의 적합한 조성물을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 합금 원소의 최소량 또는 최대량을 포함하는 것과 같이, 특정한 방식으로 알루미늄 합금의 조성물을 제한하는 것이 유용할 수 있다. 특정 예로서, 알루미늄 합금 제품은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이거나 이를 포함할 수 있으며, 이는 일반적으로 합금이 미량을 초과하는 양의 규소 및 마그네슘을 포함함을 나타낸다. 일부 예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 1.8 중량%의 규소, 최대 1.8 중량%의 철, 최대 1.5 중량%의 구리, 최대 0.5 중량%의 망간, 0.2 중량% 내지 3.0 중량%의 마그네슘, 최대 0.25 중량%의 티타늄, 최대 1.5 중량%의 아연, 최대 1 중량%의 니켈, 최대 0.25 중량%의 바나듐, 최대 0.25 중량%의 지르코늄, 최대 0.5 중량%의 크롬, 및 잔여 알루미늄을 포함할 수 있다. 선택적으로, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 0.15 중량%의 불순물을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 0.25 중량%의 티타늄 카바이드를 포함할 수 있다. 선택적으로, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 카바이드 결정립 미세화제의 농도는 최대 10 백만분율 (part per million)일 수 있다. 일부 경우에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 붕소가 없거나 실질적으로 없으며, 이는 붕소가 미량으로만 존재할 수 있음을 의미한다.
일부 경우에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 총 약 0.2 중량% 이상의 하나 이상의 α-상-안정화 합금 원소를 포함할 수 있다(즉, 모든 α-상-안정화 합금 원소의 농도의 합은 약 0.2 중량% 이상일 수 있음). 일부 경우에서, α-상-안정화 합금 원소는 구리, 크롬, 망간, 지르코늄 및 바나듐을 포함한다. 일부 경우에서, 모든 α-상-안정화 합금 원소의 농도에 대한 상한은 총 약 2 중량% 이하일 수 있다. 모든 α-상-안정화 합금 원소의 예시적인 총 농도는 0.2 중량% 내지 0.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.6 중량%, 0.2 중량% 내지 0.8 중량%, 0.2 중량% 내지 1.0 중량%, 0.2 중량% 내지 1.2 중량%, 0.2 중량% 내지 1.4 중량%, 0.2 중량% 내지 1.6 중량%, 0.2 중량% 내지 1.8 중량%, 0.2 중량% 내지 2.0 중량%, 0.4 중량% 내지 0.6 중량%, 0.4 중량% 내지 0.8 중량%, 0.4 중량% 내지 1.0 중량%, 0.4 중량% 내지 1.2 중량%, 0.4 중량% 내지 1.4 중량%, 0.4 중량% 내지 1.6 중량%, 0.4 중량% 내지 1.8 중량%, 0.4 중량% 내지 2.0 중량%, 0.6 중량% 내지 0.8 중량%, 0.6 중량% 내지 1.0 중량%, 0.6 중량% 내지 1.2 중량%, 0.6 중량% 내지 1.4 중량%, 0.6 중량% 내지 1.6 중량%, 0.6 중량% 내지 1.8 중량%, 0.6 중량% 내지 2.0 중량%, 0.8 중량% 내지 1.0 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 0.8 중량% 내지 1.4 중량%, 0.8 중량% 내지 1.6 중량%, 0.8 중량% 내지 1.8 중량%, 0.8 중량% 내지 2.0 중량%, 1.0 중량% 내지 1.2 중량%, 1.0 중량% 내지 1.4 중량%, 1.0 중량% 내지 1.6 중량%, 1.0 중량% 내지 1.8 중량%, 1.0 중량% 내지 2.0 중량%, 1.2 중량% 내지 1.4 중량%, 1.2 중량% 내지 1.6 중량%, 1.2 중량% 내지 1.8 중량%, 1.2 중량% 내지 2.0 중량%, 1.4 중량% 내지 1.6 중량%, 1.4 중량% 내지 1.8 중량%, 1.4 중량% 내지 2.0 중량%, 1.6 중량% 내지 1.8 중량%, 1.6 중량% 내지 2.0 중량%, 또는 1.8 중량% 내지 2.0 중량%일 수 있다.
일부 경우에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상일 수 있다. 일부 경우에서, 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율에 대한 상한은 약 3일 수 있다. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 예시적인 비율은 1 내지 1.25, 1 내지 1.5, 1 내지 1.75, 1 내지 2, 1 내지 2.25, 1 내지 2.5, 1 내지 2.75, 1 내지 3, 1.25 내지 1.5, 1.25 내지 1.75, 1.25 내지 2, 1.25 내지 2.25, 1.25 내지 2.5, 1.25 내지 2.75, 1.25 내지 3, 1.5 내지 1.75, 1.5 내지 2, 1,5 내지 2.25, 1.5 내지 2.5, 1.5 내지 2.75, 1.5 내지 3, 1.75 내지 2, 1.75 내지 2.25, 1.75 내지 2.5, 1.75 내지 2.75, 1.75 내지 3, 2 내지 2.25, 2 내지 2.5, 2 내지 2.75, 2 내지 3, 2.25 내지 2.5, 2.25 내지 2.75, 2.25 내지 3, 2.5 내지 2.75, 2.5 내지 3, 또는 2.75 내지 3일 수 있다.
규소는, 알루미늄 합금에 존재하는 경우, 마그네슘과 결합하여 마그네슘 실리사이드 Mg2Si를 형성할 수 있다. 임의의 존재하는 마그네슘과 Mg2Si를 화학양론적으로 형성하는 데 필요한 양 초과로 알루미늄 합금에 존재하는 규소는 과잉 규소로 간주될 수 있다. 일부 경우에서, 규소는 철, 망간, 및/또는 크롬과 같은 알루미늄 합금 중 다른 원소와 결합할 수 있다. 따라서, 과잉 규소로 간주되는 규소의 양은 마그네슘, 철, 망간, 및/또는 크롬과 결합하는 데 필요한 양을 초과하는 규소의 양일 수 있다. 일부 예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소 양은 약 0.1 중량% 이상 및 약 1.4 중량% 이하일 수 있다. 예시적인 과잉 규소 양은 0.1 중량% 내지 0.2 중량%, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%, 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 0.1 중량% 내지 0.6 중량%, 0.1 중량% 내지 0.7 중량%, 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 0.1 중량% 내지 0.9 중량%, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%, 0.1 중량% 내지 1.1 중량%, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%, 0.1 중량% 내지 1.3 중량%, 0.1 중량% 내지 1.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.3 중량%, 0.2 중량% 내지 0.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.5 중량%, 0.2 중량% 내지 0.6 중량%, 0.2 중량% 내지 0.7 중량%, 0.2 중량% 내지 0.8 중량%, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%, 0.2 중량% 내지 1.0 중량%, 0.2 중량% 내지 1.1 중량%, 0.2 중량% 내지 1.2 중량%, 0.2 중량% 내지 1.3 중량%, 0.2 중량% 내지 1.4 중량%, 0.3 중량% 내지 0.4 중량%, 0.3 중량% 내지 0.5 중량%, 0.3 중량% 내지 0.6 중량%, 0.3 중량% 내지 0.7 중량%, 0.3 중량% 내지 0.8 중량%, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%, 0.3 중량% 내지 1.0 중량%, 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 0.3 중량% 내지 1.2 중량%, 0.3 중량% 내지 1.3 중량%, 0.3 중량% 내지 1.4 중량%, 0.4 중량% 내지 0.5 중량%, 0.4 중량% 내지 0.6 중량%, 0.4 중량% 내지 0.7 중량%, 0.4 중량% 내지 0.8 중량%, 0.4 중량% 내지 0.9 중량%, 0.4 중량% 내지 1.0 중량%, 0.4 중량% 내지 1.1 중량%, 0.4 중량% 내지 1.2 중량%, 0.4 중량% 내지 1.3 중량%, 0.4 중량% 내지 1.4 중량%, 0.5 중량% 내지 0.6 중량%, 0.5 중량% 내지 0.7 중량%, 0.5 중량% 내지 0.8 중량%, 0.5 중량% 내지 0.9 중량%, 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 0.5 중량% 내지 1.1 중량%, 0.5 중량% 내지 1.2 중량%, 0.5 중량% 내지 1.3 중량%, 0.5 중량% 내지 1.4 중량%, 0.6 중량% 내지 0.7 중량%, 0.6 중량% 내지 0.8 중량%, 0.6 중량% 내지 0.9 중량%, 0.6 중량% 내지 1.0 중량%, 0.6 중량% 내지 1.1 중량%, 0.6 중량% 내지 1.2 중량%, 0.6 중량% 내지 1.3 중량%, 0.6 중량% 내지 1.4 중량%, 0.7 중량% 내지 0.8 중량%, 0.7 중량% 내지 0.9 중량%, 0.7 중량% 내지 1.0 중량%, 0.7 중량% 내지 1.1 중량%, 0.7 중량% 내지 1.2 중량%, 0.7 중량% 내지 1.3 중량%, 0.7 중량% 내지 1.4 중량%, 0.8 중량% 내지 0.9 중량%, 0.8 중량% 내지 1.0 중량%, 0.8 중량% 내지 1.1 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 0.8 중량% 내지 1.3 중량%, 0.8 중량% 내지 1.4 중량%, 0.9 중량% 내지 1.0 중량%, 0.9 중량% 내지 1.1 중량%, 0.9 중량% 내지 1.2 중량%, 0.9 중량% 내지 1.3 중량%, 0.9 중량% 내지 1.4 중량%, 1.0 중량% 내지 1.1 중량%, 1.0 중량% 내지 1.2 중량%, 1.0 중량% 내지 1.3 중량%, 1.0 중량% 내지 1.4 중량%, 1.1 중량% 내지 1.2 중량%, 1.1 중량% 내지 1.3 중량%, 1.1 중량% 내지 1.4 중량%, 1.2 중량% 내지 1.3 중량%, 1.2 중량% 내지 1.4 중량%, 또는 1.3 중량% 내지 1.4 중량%일 수 있다.
일부 경우에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 철의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 0.5 이상일 수 있다. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 철의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율에 대한 상한은 약 8일 수 있다. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 철의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 예시적인 비율은 0.5 내지 1, 0.5 내지 1.5, 0.5 내지 2, 0.5 내지 2.5, 0.5 내지 3, 0.5 내지 3.5, 0.5 내지 4, 0.5 내지 4.5, 0.5 내지 5, 0.5 내지 5.5, 0.5 내지 6, 0.5 내지 6.5, 0.5 내지 7, 0.5 내지 7.5, 0.5 내지 8, 1 내지 1.5, 1 내지 2, 1 내지 2.5, 1 내지 3, 1 내지 3.5, 1 내지 4, 1 내지 4.5, 1 내지 5, 1 내지 5.5, 1 내지 6, 1 내지 6.5, 1 내지 7, 1 내지 7.5, 1 내지 8, 1.5 내지 2, 1.5 내지 2.5, 1.5 내지 3, 1.5 내지 3.5, 1.5 내지 4, 1.5 내지 4.5, 1.5 내지 5, 1.5 내지 5.5, 1.5 내지 6, 1.5 내지 6.5, 1.5 내지 7, 1.5 내지 7.5, 1.5 내지 8, 2 내지 2.5, 2 내지 3, 2 내지 3.5, 2 내지 4, 2 내지 4.5, 2 내지 5, 2 내지 5.5, 2 내지 6, 2 내지 6.5, 2 내지 7, 2 내지 7.5, 2 내지 8, 2.5 내지 3, 2.5 내지 3.5, 2.5 내지 4, 2.5 내지 4.5, 2.5 내지 5, 2.5 내지 5.5, 2.5 내지 6, 2.5 내지 6.5, 2.5 내지 7, 2.5 내지 7.5, 2.5 내지 8, 3 내지 3.5, 3 내지 4, 3 내지 4.5, 3 내지 5, 3 내지 5.5, 3 내지 6, 3 내지 6.5, 3 내지 7, 3 내지 7.5, 3 내지 8, 3.5 내지 4, 3.5 내지 4.5, 3.5 내지 5, 3.5 내지 5.5, 3.5 내지 6, 3.5 내지 6.5, 3.5 내지 7, 3.5 내지 7.5, 3.5 내지 8, 4 내지 4.5, 4 내지 5, 4 내지 5.5, 4 내지 6, 4 내지 6.5, 4 내지 7, 4 내지 7.5, 4 내지 8, 4.5 내지 5, 4.5 내지 5.5, 4.5 내지 6, 4.5 내지 6.5, 4.5 내지 7, 4.5 내지 7.5, 4.5 내지 8, 5 내지 5.5, 5 내지 6, 5 내지 6.5, 5 내지 7, 5 내지 7.5, 5 내지 8, 5.5 내지 6, 5.5 내지 6.5, 5.5 내지 7, 5.5 내지 7.5, 5.5 내지 8, 6 내지 6.5, 6 내지 7, 6 내지 7.5, 6 내지 8, 6.5 내지 7, 6.5 내지 7.5, 6.5 내지 8, 7 내지 7.5, 7 내지 8, 또는 7.5 내지 8일 수 있다.
일부 경우에서, 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 알루미늄 합금 제품의 부식 전위 또는 민감성(susceptibility)을 통해 유발될 수 있는 우수한 결합 내구성 성능을 나타낼 수 있다. 일부 예에서, 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 0.5 중량% 미만의 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도 및 1 미만의 비교 가능한 알루미늄 합금 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 비교 가능한 중량 퍼센트 비율을 갖는 비교 가능한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것들과 같은 비교 가능한 알루미늄 합금 제품과 비교하여 감소된 부식 전위를 나타낼 수 있다.
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 우수한 결합 내구성 성능을 나타낼 수 있기 때문에, 접합된 알루미늄 합금 제품은 접착제에 의해 다른 알루미늄 합금 제품과 같은 제2 제품에 접합된 임의의 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품을 포함할 수 있다. 이러한 접합된 알루미늄 합금 제품은 구체적으로 ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타낼 수 있다.
다른 양태에서, 알루미늄 합금 제품의 제조 방법이 또한 본원에 기재된다. 본 양태의 방법은, 예를 들어, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계, 및 알루미늄 합금 제품 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율이 2 초과가 되도록 변경하거나 제어하는 가공 조건에 알루미늄 합금 제품을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 예에서, 가공 조건에 적용되기 전 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상일 수 있다. 예에서, 가공 조건에 적용되기 전 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상일 수 있다. 예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 4.0 이하일 수 있다. 이러한 방법은 다양한 구현예에서 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품을 생성하는 데 유용할 수 있다.
기타 목적 및 이점은 비제한적인 예에 대한 하기 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
본 명세서는 하기 첨부된 도면을 참조하며, 여기서 상이한 도면에서의 유사한 참조 번호의 사용은 유사하거나 비슷한 구성요소를 예시하기 위한 것이다.
도 1은 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 예시적인 방법의 개략도를 제공한다.
도 2는 알루미늄 합금 제품을 특성화하기 위한 예시적인 방법을 기술하는 흐름도를 제공한다.
도 3은 다른 제품에 접착 결합된 예시적인 알루미늄 합금 제품의 개략도를 제공한다.
본원에는 일반적으로 부식에 저항하는 미세구조 및 조성물을 갖는 알루미늄 합금 제품이 기재된다. 이러한 내식성은 결과적으로 알루미늄 합금 제품이, 예컨대, 다른 제품(예를 들어, 다른 알루미늄 합금 제품)에 접착 결합되는 경우 유리한 결합 내구성 성능을 나타내는 하는 동시에 유리한 기계적 특성 또한 나타내도록 한다.
특히, 개시되는 알루미늄 합금 제품은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금(본원에서 6000 시리즈 알루미늄 합금으로도 지칭됨)을 포함하며, 이는 알루미늄(Al), 규소(Si), 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 니켈(Ni), 및/또는 크롬(Cr)을 바람직한 양 및 비율로 포함할 수 있다. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 예시적인 조성물은 선택적으로 최대 1.8 중량%의 규소, 최대 1.8 중량%의 철, 최대 1.5 중량%의 구리, 최대 0.5 중량%의 망간, 0.2 중량% 내지 3.0 중량%의 마그네슘, 최대 0.25 중량%의 티타늄, 최대 1.5 중량%의 아연, 최대 1 중량%의 니켈, 최대 0.25 중량%의 바나듐, 최대 0.25 중량%의 지르코늄, 최대 0.5 중량%의 크롬, 최대 0.15 중량%의 불순물, 및 나머지 알루미늄을 포함한다. 개시되는 알루미늄 합금 제품은 β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자와 같은 다양한 금속간 입자를 포함할 수 있다. 선택적으로, α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자는 무엇보다도 알루미늄, 철, 망간, 및/또는 규소를 포함할 수 있다.
6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 제품 중에 높은 수 밀도, 중량 퍼센트, 또는 높은 부피 퍼센트의 금속간 입자가 존재하면 알루미늄 합금 제품은 고분자 접착제(예를 들어, 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀계 접착제, 또는 아크릴레이트 접착제)를 이용하는 결합 접합과 같은 불리한 부식 특성 및 불량한 결합 특징을 또한 나타낼 수 있다. 특히, β-상 금속간 입자는 상기 알루미늄 합금 제품의 주위 매트릭스에 대해 더 높은 음극 전위를 나타낼 수 있으며 부식(예를 들어, 공식(pitting corrosion))이 개시되는 활성 부위로서 작용할 수 있다. 한편, α-상 금속간 입자는 여전히 잠재적으로 부식에 대한 활성 부위로서 작용할 수 있지만, α-상 금속간 입자에서의 부식 개시 및 전파는 β-상 금속간 입자에서 발생하는 것보다 훨씬 느린 속도로 일어날 수 있다. 일반적으로, β-상 금속간 입자가 적고 α-상 금속간 입자가 많은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 α-상 금속간 입자가 적고 β-상 금속간 입자가 많은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금보다 부식이 느리고/느리거나 더 우수한 결합 내구성 성능을 나타내는 경향이 있다.
6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 조성물은, 구현예에서, 주조 공정, 균질화 공정, 열 처리 공정 등에서와 같은 알루미늄 합금 제품의 생산 동안 생성되는 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 상대적 비율에 영향을 미칠 수 있다. 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 통상적인 또는 전형적인 주조 및 가공 방법에 따라 생산 동안 α-상 금속간 입자보다 β-상 금속간 입자를 전형적으로 더 많이 형성하는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것들을 포함하나, 개시되는 알루미늄 합금 제품은 그 대신에 실제로 β-상 금속간 입자보다 더 많은 α-상 금속간 입자를 나타낸다. 다른 방식으로 진술하자면, 일부 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 통상적인 또는 전형적인 주조 및 가공 방법에 따라 생산되는 경우 α-상 금속간 입자보다 β-상 금속간 입자를 더 많이 형성하는 경향이 있는 조성물을 가질 수 있으나; 이러한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 조성물은, 예컨대, 상이하게 가공되거나 특정 방식으로 조성물을 변경하는 경우 β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자를 더 많이 포함할 수 있다.
α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 양, 비율, 및 크기는 상기에서 언급한 바와 같이, 합금의 전반적인 조성물을 조정하는 단계, 및 또한 또는 대안적으로 알루미늄 합금 제품에 적용되는 다양한 상이한 가공 조건(예를 들어, 주조 조건, 균질화 조건, 압연 조건, 에칭 조건, 열 처리 조건 등)을 제어하는 단계를 포함하는 다수의 기술을 사용하여 변경될 수 있다. β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자의 상대적인 양이 더 많은 개시되는 알루미늄 합금 제품은 우수한 내식성 및 유리한 결합 내구성 성능을 나타낼 수 있다.
정의 및 설명:
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "발명(invention)", "본 발명(the invention)", "본 발명(this invention)" 및 "본 발명(the present invention)"은 이러한 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 서술은 본원에 기재되는 대상을 제한하거나 하기 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 설명에서, AA 번호 및 기타 관련 지명, 예컨대, "시리즈" 또는 "6xxx"로 식별되는 합금에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄 및 그 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 통상적으로 사용되는 번호 지명 시스템에 대한 이해를 위해, 모두 알루미늄 협회에 의해 발행된, "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.
본원에서 사용된 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15 mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 15 mm 초과, 약 20 mm 초과, 약 25 mm 초과, 약 30 mm 초과, 약 35 mm 초과, 약 40 mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 쉐이트(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 또는 약 15 mm의 두께를 가질 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 시트는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4 mm 미만, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 또는 약 0.3 mm 미만(예를 들어, 약 0.2 mm)의 두께를 가질 수 있다.
본 출원에서 합금 템퍼 또는 조건에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 가장 통상적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해를 위해, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"를 참조한다. F 조건 또는 템퍼는 제작된 알루미늄 합금을 지칭한다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. 본원에서 H 템퍼로도 지칭되는 Hxx 조건 또는 템퍼는 열 처리(예를 들어, 어닐링)의 유무에 관계없이 냉간 압연 후 비-열 처리형(non-heat treatable) 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼는 HX1, HX2, HX3, HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, 또는 HX9 템퍼를 포함한다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 자연 시효된(예를 들어, 실온에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각, 냉간 가공 및 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열 처리, 냉간 가공, 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 인공 시효된(승온에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 인공 과시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열 처리, 냉간 가공, 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열 처리, 인공 시효, 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. W 조건 또는 템퍼는 용체화 열 처리 후의 알루미늄 합금을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어, 예컨대, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등은 상호 교환 가능하며 직접 냉경 주조(direct chill casting)(직접 냉경 공동-주조 포함) 또는 반-연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터, 또는 임의의 기타 연속 캐스터 사용 포함), 전자기 주조, 핫 탑 주조(hot top casting), 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생산되는 제품을 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "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. 본원에서 사용된 바와 같이, "주변 조건"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 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 사이의 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다.
본원에 개시되는 모든 범위는 그 안에 포괄된 임의의 모든 하위범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 서술된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 (그리고 이를 포함하는) 임의의 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주되어야 하며; 즉, 모든 하위범위는 최소값 1 이상, 예를 들어, 1 내지 6.1로 시작하고, 최대값 10 이하, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝난다. 달리 서술되지 않는 한, 요소의 조성량을 지칭하는 경우 표현 "최대"는 요소가 선택적이며 해당 특정 요소의 0 퍼센트 조성물을 포함함을 의미한다. 달리 서술하지 않는 한, 모든 조성물 퍼센트는 중량 퍼센트(wt.%)이다.
본원에서 사용된 바와 같이, "하나(a)", "하나(an)", 및 "상기(the)"의 의미는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수의 지시대상을 포함한다.
하기 예에서, 알루미늄 합금 제품 및 그 성분은 이의 중량 퍼센트(wt.%)의 요소 조성물로 기재될 수 있다. 각 합금에서, 나머지는 알루미늄이며, 모든 불순물의 합은 최대 0.15 중량%이다.
결정립 미세화제 및 탈산제, 또는 기타 첨가제와 같은 부수적 요소가 본 발명에 존재할 수 있으며, 이는 본원에 기재되는 합금 또는 본원에 기재되는 합금의 특징으로부터 벗어나거나 이를 현저하게 변화시키지 않으면서 그 자체로 다른 특징을 추가할 수 있다.
알루미늄의 고유한 특성 또는 가공 장비와의 접촉으로 인한 침출로 인해 재료 또는 요소를 포함하는 불가피한 불순물이 합금에 소량으로 존재할 수 있다. 일부 합금은, 기재된 바와 같이, 합금 원소, 부수적 요소, 및 불가피한 불순물을 제외한 임의의 요소를 약 0.25 중량% 이하로 함유할 수 있다.
알루미늄 합금 제품 및 알루미늄 합금 제품의 생산 방법
상기에서 언급한 바와 같이, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 조성물은, 구현예에서, 알루미늄 합금 제품에 존재하는 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 상대적인 비율에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 다양한 합금 원소의 존재 및 비율은 주조, 균질화, 열 처리 등 동안 β-상 금속간 입자 또는 α-상 금속간 입자와 같은 특정한 금속간 입자의 생성을 안정화하거나 유리하게 하는 경향이 있을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 결정립 미세화제의 존재는 β-상 금속간 입자 또는 α-상 금속간 입자와 같은 특정한 금속간 입자의 생성을 안정화하거나 유리하게 하는 경향이 있을 수 있다. 이와 같이, 일부 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 이들이 다량의 α-상 안정화 합금 원소를 함유하는 경우와 같은 이들의 주조 또는 제조 조건에서 우수한 내식성 및 결합 내구성 성능을 나타낼 수 있지만, 소량의 α-상 안정화 합금 원소를 함유하는 것들과 같은 다른 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 이들의 주조 또는 제조 조건에서 열악한 내식성 및 결합 내구성 성능을 나타내는 경향이 있을 수 있다.
그러나, 상대적으로 더 적은 양의 α-상 안정화 합금 성분을 함유하거나 상대적으로 더 많은 양의 β-상 안정화 합금 원소를 함유하는 일부 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 가공 기술 및/또는 결정립 미세화제 조성물(예를 들어, 티타늄 카바이드 결정립 미세화제의 사용) 및 농도의 변화를 통해 유리한 금속간 입자 상 및 분포를 나타내도록 변경되어 결과적으로 생성되는 알루미늄 합금 제품에 바람직한 결합 내구성 및 내식성 성능을 제공한다.
비제한적인 예로서, 본원에 기재되는 방법 및 제품에 사용하기 위한 예시적이고 비제한적인 6xxx 시리즈 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, 또는 AA6092를 포함할 수 있다.
예시적인 α-상-안정화 합금 원소는 구리, 크롬, 망간, 지르코늄, 및 바나듐 중 하나 이상을 포함할 수 있다. α-상-안정화 합금 원소가 6xxx 시리즈 알루미늄 합금에서 총 0.2 중량% 미만과 같은 낮은 농도로 존재하는 경우, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 주조는 더 적은 양의 α-상 금속간 입자 및 더 많은 양의 β-상 금속간 입자를 생성하는 경향이 있다. 예를 들어, α-상-안정화 합금 원소의 총량이 약 0.2 중량% 미만인 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 제조하는 경우, β-상 금속간 입자의 양(예를 들어, 중량%)은 α-상 금속간 입자의 양(예를 들어, 중량%)보다 클 수 있다. 역으로, α-상-안정화 합금 원소가 6xxx 시리즈 알루미늄 합금에 총 약 0.2 중량% 초과의 농도로 존재하는 경우, 생성되는 알루미늄 합금 제품은 더 많은 양의 α-상 금속간 입자 및 더 적은 양의 β-상 금속간 입자를 함유하는 경향이 있을 수 있다. α-상-안정화 합금 원소의 예시적인 총 농도는 약 0.2 중량% 내지 약 2.0 중량%, 예컨대, 0.2 중량% 내지 0.3 중량%, 0.2 중량% 내지 0.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.5 중량%, 0.2 중량% 내지 0.6 중량%, 0.2 중량% 내지 0.7 중량%, 0.2 중량% 내지 0.8 중량%, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%, 0.2 중량% 내지 1.0 중량%, 0.2 중량% 내지 1.1 중량%, 0.2 중량% 내지 1.2 중량%, 0.2 중량% 내지 1.3 중량%, 0.2 중량% 내지 1.4 중량%, 0.2 중량% 내지 1.5 중량%, 0.2 중량% 내지 1.6 중량%, 0.2 중량% 내지 1.7 중량%, 0.2 중량% 내지 1.8 중량%, 0.2 중량% 내지 1.9 중량%, 0.2 중량% 내지 2.0 중량%, 0.3 중량% 내지 0.4 중량%, 0.3 중량% 내지 0.5 중량%, 0.3 중량% 내지 0.6 중량%, 0.3 중량% 내지 0.7 중량%, 0.3 중량% 내지 0.8 중량%, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%, 0.3 중량% 내지 1.0 중량%, 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 0.3 중량% 내지 1.2 중량%, 0.3 중량% 내지 1.3 중량%, 0.3 중량% 내지 1.4 중량%, 0.3 중량% 내지 1.5 중량%, 0.3 중량% 내지 1.6 중량%, 0.3 중량% 내지 1.7 중량%, 0.3 중량% 내지 1.8 중량%, 0.3 중량% 내지 1.9 중량%, 0.3 중량% 내지 2.0 중량%, 0.4 중량% 내지 0.5 중량%, 0.4 중량% 내지 0.6 중량%, 0.4 중량% 내지 0.7 중량%, 0.4 중량% 내지 0.8 중량%, 0.4 중량% 내지 0.9 중량%, 0.4 중량% 내지 1.0 중량%, 0.4 중량% 내지 1.1 중량%, 0.4 중량% 내지 1.2 중량%, 0.4 중량% 내지 1.3 중량%, 0.4 중량% 내지 1.4 중량%, 0.4 중량% 내지 1.5 중량%, 0.4 중량% 내지 1.6 중량%, 0.4 중량% 내지 1.7 중량%, 0.4 중량% 내지 1.8 중량%, 0.4 중량% 내지 1.9 중량%, 0.4 중량% 내지 2.0 중량%, 0.5 중량% 내지 0.6 중량%, 0.5 중량% 내지 0.7 중량%, 0.5 중량% 내지 0.8 중량%, 0.5 중량% 내지 0.9 중량%, 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 0.5 중량% 내지 1.1 중량%, 0.5 중량% 내지 1.2 중량%, 0.5 중량% 내지 1.3 중량%, 0.5 중량% 내지 1.4 중량%, 0.5 중량% 내지 1.5 중량%, 0.5 중량% 내지 1.6 중량%, 0.5 중량% 내지 1.7 중량%, 0.5 중량% 내지 1.8 중량%, 0.5 중량% 내지 1.9 중량%, 0.5 중량% 내지 2.0 중량%, 0.6 중량% 내지 0.7 중량%, 0.6 중량% 내지 0.8 중량%, 0.6 중량% 내지 0.9 중량%, 0.6 중량% 내지 1.0 중량%, 0.6 중량% 내지 1.1 중량%, 0.6 중량% 내지 1.2 중량%, 0.6 중량% 내지 1.3 중량%, 0.6 중량% 내지 1.4 중량%, 0.6 중량% 내지 1.5 중량%, 0.6 중량% 내지 1.6 중량%, 0.6 중량% 내지 1.7 중량%, 0.6 중량% 내지 1.8 중량%, 0.6 중량% 내지 1.9 중량%, 0.6 중량% 내지 2.0 중량%, 0.7 중량% 내지 0.8 중량%, 0.7 중량% 내지 0.9 중량%, 0.7 중량% 내지 1.0 중량%, 0.7 중량% 내지 1.1 중량%, 0.7 중량% 내지 1.2 중량%, 0.7 중량% 내지 1.3 중량%, 0.7 중량% 내지 1.4 중량%, 0.7 중량% 내지 1.5 중량%, 0.7 중량% 내지 1.6 중량%, 0.7 중량% 내지 1.7 중량%, 0.7 중량% 내지 1.8 중량%, 0.7 중량% 내지 1.9 중량%, 0.7 중량% 내지 2.0 중량%, 0.8 중량% 내지 0.9 중량%, 0.8 중량% 내지 1.0 중량%, 0.8 중량% 내지 1.1 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 0.8 중량% 내지 1.3 중량%, 0.8 중량% 내지 1.4 중량%, 0.8 중량% 내지 1.5 중량%, 0.8 중량% 내지 1.6 중량%, 0.8 중량% 내지 1.7 중량%, 0.8 중량% 내지 1.8 중량%, 0.8 중량% 내지 1.9 중량%, 0.8 중량% 내지 2.0 중량%, 0.9 중량% 내지 1.0 중량%, 0.9 중량% 내지 1.1 중량%, 0.9 중량% 내지 1.2 중량%, 0.9 중량% 내지 1.3 중량%, 0.9 중량% 내지 1.4 중량%, 0.9 중량% 내지 1.5 중량%, 0.9 중량% 내지 1.6 중량%, 0.9 중량% 내지 1.7 중량%, 0.9 중량% 내지 1.8 중량%, 0.9 중량% 내지 1.9 중량%, 0.9 중량% 내지 2.0 중량%, 1.0 중량% 내지 1.1 중량%, 1.0 중량% 내지 1.2 중량%, 1.0 중량% 내지 1.3 중량%, 1.0 중량% 내지 1.4 중량%, 1.0 중량% 내지 1.5 중량%, 1.0 중량% 내지 1.6 중량%, 1.0 중량% 내지 1.7 중량%, 1.0 중량% 내지 1.8 중량%, 1.0 중량% 내지 1.9 중량%, 1.0 중량% 내지 2.0 중량%, 1.1 중량% 내지 1.2 중량%, 1.1 중량% 내지 1.3 중량%, 1.1 중량% 내지 1.4 중량%, 1.1 중량% 내지 1.5 중량%, 1.1 중량% 내지 1.6 중량%, 1.1 중량% 내지 1.7 중량%, 1.1 중량% 내지 1.8 중량%, 1.1 중량% 내지 1.9 중량%, 1.1 중량% 내지 2.0 중량%, 1.2 중량% 내지 1.3 중량%, 1.2 중량% 내지 1.4 중량%, 1.2 중량% 내지 1.5 중량%, 1.2 중량% 내지 1.6 중량%, 1.2 중량% 내지 1.7 중량%, 1.2 중량% 내지 1.8 중량%, 1.2 중량% 내지 1.9 중량%, 1.2 중량% 내지 2.0 중량%, 1.3 중량% 내지 1.4 중량%, 1.3 중량% 내지 1.5 중량%, 1.3 중량% 내지 1.6 중량%, 1.3 중량% 내지 1.7 중량%, 1.3 중량% 내지 1.8 중량%, 1.3 중량% 내지 1.9 중량%, 1.3 중량% 내지 2.0 중량%, 1.4 중량% 내지 1.5 중량%, 1.4 중량% 내지 1.6 중량%, 1.4 중량% 내지 1.7 중량%, 1.4 중량% 내지 1.8 중량%, 1.4 중량% 내지 1.9 중량%, 1.4 중량% 내지 2.0 중량%, 1.5 중량% 내지 1.6 중량%, 1.5 중량% 내지 1.7 중량%, 1.5 중량% 내지 1.8 중량%, 1.5 중량% 내지 1.9 중량%, 1.5 중량% 내지 2.0 중량%, 1.6 중량% 내지 1.7 중량%, 1.6 중량% 내지 1.8 중량%, 1.6 중량% 내지 1.9 중량%, 1.6 중량% 내지 2.0 중량%, 1.7 중량% 내지 1.8 중량%, 1.7 중량% 내지 1.9 중량%, 1.7 중량% 내지 2.0 중량%, 1.8 중량% 내지 1.9 중량%, 1.8 중량% 내지 2.0 중량%, 또는 1.9 중량% 내지 2.0 중량%일 수 있다.
금속간 입자 형성에 영향을 미치는 성분의 다른 예는 과잉 규소를 포함할 수 있다. 규소는 통상적으로 많은 알루미늄 합금에 존재한다. 마그네슘 함유 알루미늄 합금에 함유되는 경우, 마그네슘과 화합물 Mg2Si로서 화학양론적으로 결합하는 데 필요한 양을 초과하는 규소의 양은 과잉 규소로 간주될 수 있다. 일부 경우에서, 과잉 규소로 간주되는 규소의 양은 마그네슘, 철, 망간, 및/또는 크롬과 결합하는 데 필요한 양을 초과하는 규소의 양일 수 있다. 일 예에서, 과잉 규소 양은 하기와 같이 정의된다: 과잉 규소 = (규소 중량%) - (마그네슘 중량%)/1.78 - (철 + 망간 + 크롬의 중량%)/6. 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소는 β-상 금속간 입자의 생성을 유리하게 하거나 안정화하는 경향이 있다. 본원에 기재되는 예시적인 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 약 0.1 중량% 내지 약 1.4 중량%, 예컨대, 0.1 중량% 내지 0.2 중량%, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%, 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 0.1 중량% 내지 0.6 중량%, 0.1 중량% 내지 0.7 중량%, 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 0.1 중량% 내지 0.9 중량%, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%, 0.1 중량% 내지 1.1 중량%, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%, 0.1 중량% 내지 1.3 중량%, 0.1 중량% 내지 1.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.3 중량%, 0.2 중량% 내지 0.4 중량%, 0.2 중량% 내지 0.5 중량%, 0.2 중량% 내지 0.6 중량%, 0.2 중량% 내지 0.7 중량%, 0.2 중량% 내지 0.8 중량%, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%, 0.2 중량% 내지 1.0 중량%, 0.2 중량% 내지 1.1 중량%, 0.2 중량% 내지 1.2 중량%, 0.2 중량% 내지 1.3 중량%, 0.2 중량% 내지 1.4 중량%, 0.3 중량% 내지 0.4 중량%, 0.3 중량% 내지 0.5 중량%, 0.3 중량% 내지 0.6 중량%, 0.3 중량% 내지 0.7 중량%, 0.3 중량% 내지 0.8 중량%, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%, 0.3 중량% 내지 1.0 중량%, 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 0.3 중량% 내지 1.2 중량%, 0.3 중량% 내지 1.3 중량%, 0.3 중량% 내지 1.4 중량%, 0.4 중량% 내지 0.5 중량%, 0.4 중량% 내지 0.6 중량%, 0.4 중량% 내지 0.7 중량%, 0.4 중량% 내지 0.8 중량%, 0.4 중량% 내지 0.9 중량%, 0.4 중량% 내지 1.0 중량%, 0.4 중량% 내지 1.1 중량%, 0.4 중량% 내지 1.2 중량%, 0.4 중량% 내지 1.3 중량%, 0.4 중량% 내지 1.4 중량%, 0.5 중량% 내지 0.6 중량%, 0.5 중량% 내지 0.7 중량%, 0.5 중량% 내지 0.8 중량%, 0.5 중량% 내지 0.9 중량%, 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 0.5 중량% 내지 1.1 중량%, 0.5 중량% 내지 1.2 중량%, 0.5 중량% 내지 1.3 중량%, 0.5 중량% 내지 1.4 중량%, 0.6 중량% 내지 0.7 중량%, 0.6 중량% 내지 0.8 중량%, 0.6 중량% 내지 0.9 중량%, 0.6 중량% 내지 1.0 중량%, 0.6 중량% 내지 1.1 중량%, 0.6 중량% 내지 1.2 중량%, 0.6 중량% 내지 1.3 중량%, 0.6 중량% 내지 1.4 중량%, 0.7 중량% 내지 0.8 중량%, 0.7 중량% 내지 0.9 중량%, 0.7 중량% 내지 1.0 중량%, 0.7 중량% 내지 1.1 중량%, 0.7 중량% 내지 1.2 중량%, 0.7 중량% 내지 1.3 중량%, 0.7 중량% 내지 1.4 중량%, 0.8 중량% 내지 0.9 중량%, 0.8 중량% 내지 1.0 중량%, 0.8 중량% 내지 1.1 중량%, 0.8 중량% 내지 1.2 중량%, 0.8 중량% 내지 1.3 중량%, 0.8 중량% 내지 1.4 중량%, 0.9 중량% 내지 1.0 중량%, 0.9 중량% 내지 1.1 중량%, 0.9 중량% 내지 1.2 중량%, 0.9 중량% 내지 1.3 중량%, 0.9 중량% 내지 1.4 중량%, 1.0 중량% 내지 1.1 중량%, 1.0 중량% 내지 1.2 중량%, 1.0 중량% 내지 1.3 중량%, 1.0 중량% 내지 1.4 중량%, 1.1 중량% 내지 1.2 중량%, 1.1 중량% 내지 1.3 중량%, 1.1 중량% 내지 1.4 중량%, 1.2 중량% 내지 1.3 중량%, 1.2 중량% 내지 1.4 중량%, 또는 1.3 중량% 내지 1.4 중량%의 과잉 규소를 함유할 수 있다.
구현예에서, 상대적으로 더 많은 양의 α-상-안정화 합금 원소 및 상대적으로 더 많은 양의 과잉 규소의 존재는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 비율과 관련하여 서로 상쇄되는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율로 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 특성화하는 것이 또한 또는 대안적으로 바람직할 수 있다. 구현예에서, 이 비율이 6xxx 시리즈 알루미늄 합금에서 약 1.0 초과인 경우, α-상 금속간 입자가 β-상 금속간 입자보다 명목상 우세할 수 있다. 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 예시적인 비율은 1.0 내지 1.25, 1.0 내지 1.5, 1.0 내지 1.75, 1.0 내지 2.0, 1.0 내지 2.25, 1.0 내지 2.5, 1.0 내지 2.75, 1.0 내지 3.0, 1.0 내지 3.25, 1.0 내지 3.5, 1.0 내지 3.75, 1.0 내지 4.0, 1.0 내지 4.25, 1.0 내지 4.5, 1.0 내지 4.75, 1.0 내지 5.0, 1.25 내지 1.5, 1.25 내지 1.75, 1.25 내지 2.0, 1.25 내지 2.25, 1.25 내지 2.5, 1.25 내지 2.75, 1.25 내지 3.0, 1.25 내지 3.25, 1.25 내지 3.5, 1.25 내지 3.75, 1.25 내지 4.0, 1.25 내지 4.25, 1.25 내지 4.5, 1.25 내지 4.75, 1.25 내지 5.0, 1.5 내지 1.75, 1.5 내지 2.0, 1.5 내지 2.25, 1.5 내지 2.5, 1.5 내지 2.75, 1.5 내지 3.0, 1.5 내지 3.25, 1.5 내지 3.5, 1.5 내지 3.75, 1.5 내지 4.0, 1.5 내지 4.25, 1.5 내지 4.5, 1.5 내지 4.75, 1.5 내지 5.0, 1.75 내지 2.0, 1.75 내지 2.25, 1.75 내지 2.5, 1.75 내지 2.75, 1.75 내지 3.0, 1.75 내지 3.25, 1.75 내지 3.5, 1.75 내지 3.75, 1.75 내지 4.0, 1.75 내지 4.25, 1.75 내지 4.5, 1.75 내지 4.75, 1.75 내지 5.0, 2.0 내지 2.25, 2.0 내지 2.5, 2.0 내지 2.75, 2.0 내지 3.0, 2.0 내지 3.25, 2.0 내지 3.5, 2.0 내지 3.75, 2.0 내지 4.0, 2.0 내지 4.25, 2.0 내지 4.5, 2.0 내지 4.75, 2.0 내지 5.0, 2.25 내지 2.5, 2.25 내지 2.75, 2.25 내지 3.0, 2.25 내지 3.25, 2.25 내지 3.5, 2.25 내지 3.75, 2.25 내지 4.0, 2.25 내지 4.25, 2.25 내지 4.5, 2.25 내지 4.75, 2.25 내지 5.0, 2.5 내지 2.75, 2.5 내지 3.0, 2.5 내지 3.25, 2.5 내지 3.5, 2.5 내지 3.75, 2.5 내지 4.0, 2.5 내지 4.25, 2.5 내지 4.5, 2.5 내지 4.75, 2.5 내지 5.0, 2.75 내지 3.0, 2.75 내지 3.25, 2.75 내지 3.5, 2.75 내지 3.75, 2.75 내지 4.0, 2.75 내지 4.25, 2.75 내지 4.5, 2.75 내지 4.75, 2.75 내지 5.0, 3.0 내지 3.25, 3.0 내지 3.5, 3.0 내지 3.75, 3.0 내지 4.0, 3.0 내지 4.25, 3.0 내지 4.5, 3.0 내지 4.75, 3.0 내지 5.0, 3.25 내지 3.5, 3.25 내지 3.75, 3.25 내지 4.0, 3.25 내지 4.25, 3.25 내지 4.5, 3.25 내지 4.75, 3.25 내지 5.0, 3.5 내지 3.75, 3.5 내지 4.0, 3.5 내지 4.25, 3.5 내지 4.5, 3.5 내지 4.75, 3.5 내지 5.0, 3.75 내지 4.0, 3.75 내지 4.25, 3.75 내지 4.5, 3.75 내지 4.75, 3.75 내지 5.0, 4.0 내지 4.25, 4.0 내지 4.5, 4.0 내지 4.75, 4.0 내지 5.0, 4.25 내지 4.5, 4.25 내지 4.75, 4.25 내지 5.0, 4.5 내지 4.75, 4.5 내지 5.0, 또는 4.75 내지 5.0일 수 있다.
구현예에서, 마그네슘 및 규소 농도의 비율은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 상대적인 양을 변경하기 위해 사용될 수 있거나 이를 초래할 수 있다. 규소에 대한 마그네슘 농도의 예시적인 비율은 0.25 내지 0.5, 0.25 내지 0.75, 0.25 내지 1.0, 0.25 내지 1.25, 0.25 내지 1.5, 0.25 내지 1.75, 0.25 내지 2.0, 0.25 내지 2.25, 0.25 내지 2.5, 0.25 내지 2.75, 0.25 내지 3.0, 0.25 내지 3.25, 0.25 내지 3.5, 0.25 내지 3.75, 0.25 내지 4.0, 0.5 내지 0.75, 0.5 내지 1.0, 0.5 내지 1.25, 0.5 내지 1.5, 0.5 내지 1.75, 0.5 내지 2.0, 0.5 내지 2.25, 0.5 내지 2.5, 0.5 내지 2.75, 0.5 내지 3.0, 0.5 내지 3.25, 0.5 내지 3.5, 0.5 내지 3.75, 0.5 내지 4.0, 0.75 내지 1.0, 0.75 내지 1.25, 0.75 내지 1.5, 0.75 내지 1.75, 0.75 내지 2, 0.75 내지 2.25, 0.75 내지 2.5, 0.75 내지 2.75, 0.75 내지 3, 0.75 내지 3.25, 0.75 내지 3.5, 0.75 내지 3.75, 0.75 내지 4.0, 1.0 내지 1.25, 1.0 내지 1.5, 1.0 내지 1.75, 1.0 내지 2.0, 1.0 내지 2.25, 1.0 내지 2.5, 1.0 내지 2.75, 1.0 내지 3.0, 1.0 내지 3.25, 1.0 내지 3.5, 1.0 내지 3.75, 1.0 내지 4.0, 1.25 내지 1.5, 1.25 내지 1.75, 1.25 내지 2.0, 1.25 내지 2.25, 1.25 내지 2.5, 1.25 내지 2.75, 1.25 내지 3.0, 1.25 내지 3.25, 1.25 내지 3.5, 1.25 내지 3.75, 1.25 내지 4.0, 1.5 내지 1.75, 1.5 내지 2.0, 1.5 내지 2.25, 1.5 내지 2.5, 1.5 내지 2.75, 1.5 내지 3.0, 1.5 내지 3.25, 1.5 내지 3.5, 1.5 내지 3.75, 1.5 내지 4.0, 1.75 내지 2.0, 1.75 내지 2.25, 1.75 내지 2.5, 1.75 내지 2.75, 1.75 내지 3.0, 1.75 내지 3.25, 1.75 내지 3.5, 1.75 내지 3.75, 1.75 내지 4.0, 2.0 내지 2.25, 2.0 내지 2.5, 2.0 내지 2.75, 2.0 내지 3.0, 2.0 내지 3.25, 2.0 내지 3.5, 2.0 내지 3.75, 2.0 내지 4.0, 2.25 내지 2.5, 2.25 내지 2.75, 2.25 내지 3.0, 2.25 내지 3.25, 2.25 내지 3.5, 2.25 내지 3.75, 2.25 내지 4.0, 2.5 내지 2.75, 2.5 내지 3.0, 2.5 내지 3.25, 2.5 내지 3.5, 2.5 내지 3.75, 2.5 내지 4.0, 2.75 내지 3.0, 2.75 내지 3.25, 2.75 내지 3.5, 2.75 내지 3.75, 2.75 내지 4.0, 3.0 내지 3.25, 3.0 내지 3.5, 3.0 내지 3.75, 3.0 내지 4.0, 3.25 내지 3.5, 3.25 내지 3.75, 3.25 내지 4.0, 3.5 내지 3.75, 3.5 내지 4.0, 또는 3.75 내지 4.0일 수 있다.
일부 경우에서, 결정립 미세화제의 조성물 및 농도는 또한 상이한 금속간 입자 상의 형성에 기여할 수도 있다. 예를 들어, 붕소 결정립 미세화제는 β-상 금속간 입자의 형성을 증진할 수 있으므로 합금 조성물 중 붕소 결정립 미세화제를 감소, 제거, 또는 회피하는 것이 바람직할 수 있다. 선택적으로, 사용되는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 붕소 결정립 미세화제를 전혀 포함하지 않거나 0.15 중량% 미만과 같이 비교적 적은 양만 포함할 수 있다. 일부 예에서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 붕소가 없거나 실질적으로 없다. 대조적으로, 카바이드 결정립 미세화제는 α-상 금속간 입자의 형성을 증진할 수 있으므로 합금 조성물 내로 카바이드 결정립 미세화제를 첨가하거나 대체하는 것이 바람직할 수 있다. 선택적으로, 사용되는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 10 백만분율의 카바이드 결정립 미세화제를 포함할 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, α-상 금속간 입자보다 더 많은 상대적인 양의 β-상 금속간 입자는 일부 알루미늄 합금 제품의 낮은 내식성 및/또는 불량한 결합 내구성 성능에 기여할 수 있다. 일부 구현예에서, 통상적인 제조 동안 β-상 금속간 입자 형성을 유리하게 하는 전반적인 조성물을 갖는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 α-상 금속간 입자의 상대적인 양을 증가시키고 β-상 금속간 입자의 상대적인 양을 감소시키도록 변경될 수 있으며, 그 결과 더 우수한 내식성 및 더 우수한 결합 내구성을 나타내는 알루미늄 합금 제품이 생성된다. 예를 들어, 주조 실행(예를 들어, 주조 온도, 주조 속도, 주조 형상), 균질화 실행(예를 들어, 균질화 시간, 균질화 온도), 압연 실행(예를 들어, 열간 압연 패스의 수, 각 열간 압연 패스에서의 두께 감소, 각 열간 압연 패스의 온도, 냉간 압연 패스의 수, 각 냉간 압연 패스에서의 두께 감소, 각 냉간 압연 패스의 온도), 어닐링 및 열 처리 실행(예를 들어, 어닐링 또는 열 처리 시간, 어닐링 또는 열 처리 온도, 켄칭 온도, 켄칭 속도) 등은 β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자의 형성에 유리하도록 변경될 수 있다.
유리하게는, 개시되는 알루미늄 합금 제품은, 구현예에서, 약 1 이상, 약 2 이상, 약 3 이상, 또는 1.0 내지 100의 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율을 갖는다.
알루미늄 합금 제품 중 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, α-상 금속간 입자 또는 β-상 금속간 입자의 평균 또는 중간 크기(예를 들어, 단면 치수, 직경 등)는 3 μm 내지 5 μm일 수 있다. 일반적으로, α-상 금속간 입자는 β-상 금속간 입자보다 더 회전 타원체 형상을 가질 수 있는 반면, β-상 금속간 입자는 α-상 금속간 입자보다 더 플레이트-유사 또는 바늘-유사 형상을 가질 수 있다. α-상 금속간 입자 또는 β-상 금속간 입자의 형상은 입자의 가장 짧은 치수의 길이에 대한 입자의 가장 긴 치수의 길이의 비율과 같은 입자의 종횡비를 특징으로 할 수 있다. 예로서, α-상 금속간 입자는 1 내지 1.5의 종횡비를 특징으로 할 수 있고 β-상 금속간 입자는 2 초과(예를 들어, 2 내지 100)의 종횡비를 특징으로 할 수 있다.
알루미늄 합금 제품은 극한 인장 강도, 항복 강도, 균일 연신율, 총 연신율 등과 같은 임의의 적합한 재료 특성을 가질 수 있다. 예로서, 개시되는 알루미늄 합금 제품의 극한 인장 강도는 200 MPa 내지 450 MPa일 수 있다. 다른 예로서, 개시되는 알루미늄 합금 제품의 항복 강도는 100 MPa 내지 400 MPa일 수 있다. 다른 예로서, 개시되는 알루미늄 합금 제품의 균일 연신율은 18% 내지 28%일 수 있다. 다른 예로서, 개시되는 알루미늄 합금 제품의 총 연신율은 20% 내지 32%일 수 있다.
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 주조, 균질화, 열간-압연, 냉간-압연, 열 처리, 성형 등이 될 수 있다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금 제품은 알루미늄 합금 제품 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율이 1 초과가 되도록 변경하거나 제어하는 가공 조건에 적용될 수 있다. 개시되는 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 예시적인 방법에 대한 상세한 설명은 2020년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/984,675호에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
도 1은 알루미늄 합금 제품을 제조하는 예시적인 방법의 개요를 제공한다. 도 1의 방법은 105에서 시작하며, 여기서 알루미늄 합금(106)이 주조되어 잉곳 또는 기타 주조 제품과 같은 주조 알루미늄 합금 제품(107)을 형성한다. 110에서, 상기 주조 알루미늄 합금 제품(107)은 균질화되어 균질화된 알루미늄 합금 제품(111)을 형성한다. 일부 경우에서, 균질화 공정 및 주조 공정은 인시츄(in-situ) 균질화가 포함된 주조로 조합된다. 115에서, 균질화된 알루미늄 합금 제품(111)은 하나 이상의 열간 압연 패스 및/또는 하나 이상의 냉간 압연 패스에 적용되어 압연된 알루미늄 합금 제품(112)을 형성하며, 이는 알루미늄 합금 플레이트, 알루미늄 합금 쉐이트, 또는 알루미늄 합금 시트와 같은 알루미늄 합금 물품에 해당할 수 있다. 선택적으로, 압연된 알루미늄 합금 제품(112)은 용체화 열 처리 및/또는 하나 이상의 성형 또는 스탬핑 공정에 적용되어 알루미늄 합금 물품을 형성한다.
주조 공정의 비제한적 예는 직접 냉경(DC; direct chill) 주조 공정 또는 연속 주조(CC; continuous casting) 공정을 포함한다. 예를 들어, 도 1은 105에서 DC 주조 공정의 개략적 도해를 도시한다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동하는 대향 주조 표면(예를 들어, 이동하는 대향 벨트, 롤 또는 블록), 한 쌍의 이동하는 대향 주조 표면 사이의 주조 캐비티, 및 용융 금속 주입기를 포함할 수 있다. 용융 금속 주입기는 용융 금속이 금속 주입기를 빠져나와 주조 캐비티 내로 주입될 수 있는 단부 개구를 가질 수 있다.
주조 잉곳 또는 기타 주조 제품과 같은 주조 알루미늄 합금 제품은 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 가공될 수 있다. 선택적으로, 가공 단계를 사용하여 시트를 제조할 수 있다. 예시적인 선택적 가공 단계는 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 어닐링, 용체화 열 처리, 및 예비-시효를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
균질화 단계에서, 주조 제품은 약 400℃ 내지 약 600℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 주조 제품은 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 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. 이어서, 제품은 일정 기간 동안 침지(즉, 나타낸 온도에서 유지)되어 균질화된 제품을 형성할 수 있다. 일부 예에서, 가열 및 침지 상태를 포함하는 균질화 단계의 총 시간은 최대 24시간일 수 있다. 예를 들어, 제품은 균질화 단계를 위해 최대 18시간의 총 시간 동안 최대 500℃ 내지 600℃로 가열되고 침지될 수 있다. 선택적으로, 제품은 균질화 단계를 위해 18시간 초과의 총 시간 동안 490℃ 미만으로 가열되고 침지될 수 있다. 일부 경우에서, 균질화 단계는 다수의 공정을 포함한다. 일부 비제한적 예에서, 균질화 단계는 주조 제품을 제1 기간 동안 제1 온도로 가열한 후 제2 기간 동안 제2 온도로 가열하는 것을 포함한다. 예를 들어, 주조 제품은 약 3.5시간 동안 약 465℃로 가열된 후 약 6시간 동안 약 480℃로 가열될 수 있다.
균질화 단계 이후, 열간 압연 단계가 선택적으로 수행될 수 있다. 열간 압연을 시작하기 전에, 균질화된 제품은 300℃ 내지 450℃의 온도로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 균질화된 제품은 325℃ 내지 425℃ 또는 350℃ 내지 400℃의 온도로 냉각될 수 있다. 이어서, 균질화된 제품은 300℃ 내지 450℃의 온도에서 열간 압연되어 3 mm 내지 200 mm (예를 들어, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm, 또는 그 사이의 임의의 것)의 게이지를 갖는 열간 압연 플레이트, 열간 압연 쉐이트 또는 열간 압연 시트를 형성할 수 있다.
선택적으로, 주조 제품은 300℃ 내지 450℃의 온도로 냉각될 수 있는 연속 주조 제품일 수 있다. 예를 들어, 연속 주조 제품은 325℃ 내지 425℃ 또는 350℃ 내지 400℃의 온도로 냉각될 수 있다. 연속 주조 제품은 이어서 300℃ 내지 450℃의 온도에서 열간 압연되어 3 mm 내지 200 mm (예를 들어, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm, 또는 그 사이의 임의의 것)의 게이지를 갖는 열간 압연 플레이트, 열간 압연 쉐이트 또는 열간 압연 시트를 형성할 수 있다. 열간 압연 동안, 온도 및 기타 작동 파라미터를 제어하여 열간 압연 중간 생성물의 온도가 470℃ 이하, 450℃ 이하, 440℃ 이하, 또는 430℃ 이하가 되도록 할 수 있다.
주조, 균질화, 또는 열간-압연 제품은 선택적으로 냉간 압연기를 사용하여 냉간 압연 시트와 같은 더 얇은 제품으로 냉간 압연될 수 있다. 냉간 압연 제품은 약 0.5 내지 10 mm, 예를 들어, 약 0.7 내지 6.5 mm의 게이지를 가질 수 있다. 선택적으로, 냉간 압연 제품은 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0 mm, 5.5 mm, 6.0 mm, 6.5 mm, 7.0 mm, 7.5 mm, 8.0 mm, 8.5 mm, 9.0 mm, 9.5 mm, 또는 10.0 mm의 게이지를 가질 수 있다. 냉간 압연이 수행되어 냉간 압연 시작 전 게이지와 비교하여 최대 85%의 게이지 감소(예를 들어, 최대 10%, 최대 20%, 최대 30%, 최대 40%, 최대 50%, 최대 60%, 최대 70%, 최대 80%, 또는 최대 85% 감소)를 나타내는 최종 게이지 두께를 생성할 수 있다. 선택적으로, 제1 냉간 압연 공정이 적용된 후, 어닐링 공정(인터어닐링(interannealing))에 이어 제2 냉간 압연 공정이 뒤따르는 것과 같이, 냉간 압연 단계 동안 인터어닐링 단계가 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 경우에서, 인터어닐링 단계는 다수의 공정을 포함한다. 일부 비제한적인 예에서, 인터어닐링 단계는 부분적으로 냉간 압연된 제품을 제1 기간 동안 제1 온도로 가열한 후 제2 기간 동안 제2 온도로 가열하는 것을 포함한다. 예를 들어, 상기 부분적으로 냉간 압연된 제품은 약 1시간 동안 약 410℃로 가열된 후 약 2시간 동안 약 330℃로 가열될 수 있다.
후속적으로, 주조, 균질화, 또는 압연 제품은 선택적으로 용체화 열 처리 단계를 거칠 수 있다. 용체화 열 처리 단계는 가용성 입자의 용체화를 초래하는 제품에 대한 임의의 적합한 처리일 수 있다. 주조, 균질화, 또는 압연 제품은 최대 590℃(예를 들어, 400℃ 내지 590℃)의 최대 금속 온도(PMT)로 가열되고 PMT에서 일정 기간 동안 침지되어 열간 제품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 주조, 균질화, 또는 압연 제품은 최대 30분(예를 들어, 0초, 60초, 75초, 90초, 5분, 10분, 20분, 25분, 또는 30분)의 침지 시간 동안 480℃에서 침지될 수 있다. 가열 및 침지 후, 열간 제품은 200℃/초 초과의 속도로 500 내지 200℃의 온도로 빠르게 냉각되어 열-처리된 제품을 형성한다. 일 예에서, 열간 제품은 450℃ 내지 200℃의 온도에서 200℃/초 초과의 켄칭 속도로 냉각된다. 선택적으로, 다른 경우에는 냉각 속도가 더 빠를 수 있다.
켄칭 후, 열-처리된 제품은 선택적으로 코일링 전에 재가열과 같은 예비-시효 처리를 거칠 수 있다. 예비-시효 처리는 최대 6시간의 기간 동안 약 70℃ 내지 약 125℃의 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 예비-시효 처리는 약 70℃, 약 75℃, 약 80℃, 약 85℃, 약 90℃, 약 95℃, 약 100℃, 약 105℃, 약 110℃, 약 115℃, 약 120℃, 또는 약 125℃의 온도에서 수행될 수 있다. 선택적으로, 예비-시효 처리는 약 30분, 약 1시간, 약 2시간, 약 3시간, 약 4시간, 약 5시간, 또는 약 6시간 동안 수행될 수 있다. 예비-시효 처리는 복사 열, 대류 열, 유도 열, 적외선 열 등을 방출하는 장치와 같은 가열 장치에 열-처리된 제품을 통과시켜 수행될 수 있다.
본원에 기재되는 주조 제품은 시트, 플레이트, 또는 기타 적합한 제품의 형태로 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재되는 바와 같은 제품을 포함하는 플레이트는 균질화 단계에서 잉곳을 가공하거나 연속 캐스터에서 제품을 주조한 후 열간 압연 단계에 의해 제조될 수 있다. 열간 압연 단계에서, 주조 제품은 200 mm 두께 게이지 이하(예를 들어, 약 10 mm 내지 약 200 mm)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들어, 주조 제품은 약 10 mm 내지 약 175 mm, 약 15 mm 내지 약 150 mm, 약 20 mm 내지 약 125 mm, 약 25 mm 내지 약 100 mm, 약 30 mm 내지 약 75 mm, 또는 약 35 mm 내지 약 50 mm의 최종 게이지 두께를 갖는 플레이트로 열간 압연될 수 있다. 일부 경우에서, 플레이트는 시트와 같은 더 얇은 금속 제품으로 압연될 수 있다.
개시되는 알루미늄 합금 제품의 사용 방법
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 항공기 및 철도 응용 분야를 포함하는 자동차 응용 분야 및 기타 운송 응용 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시되는 알루미늄 합금 제품은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(pillar reinforcement)(예를 들어, A-필러, B-필러, 및 C-필러), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드, 또는 트렁크 리드 패널(trunk lid panel)과 같은 자동차 구조 부품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 항공기 또는 철도 차량 응용 분야에서, 예를 들어, 외측 및 내측 패널을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품 및 방법은 또한 전자 기기 응용 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품 및 방법은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 제품은 휴대폰(예를 들어, 스마트 폰), 태블릿 하단 섀시, 및 기타 휴대용 전자 기기의 외부 케이싱용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품 및 방법은 임의의 기타 바람직한 응용 분야에서 사용될 수 있다.
알루미늄 합금 제품의 특성화 방법
6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 특정 알루미늄 합금 제품이 β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자를 더 많이(예를 들어, 중량 또는 질량으로 더 많이, 개수로 더 많이, 부피로 더 많이) 포함하는지 여부를 결정하는 것과 같이, 상이한 금속간 입자의 비율 및 양을 결정하기 위한 임의의 적합한 방법을 사용하여 알루미늄 합금 제품을 특성화 할 수 있다. 도 2는 알루미늄 합금 제품을 특성화하기 위한 예시적인 방법의 개요를 제공한다. 블록(205)에서, 알루미늄 합금 제품이 제조된다. 본원 또는 2020년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 제62/984,675호에 기재되는 것들과 같은 알루미늄 합금 제품을 제조하기 위한 임의의 바람직한 기술이 사용될 수 있다.
블록(210)에서, 알루미늄 합금 제품의 하나 이상의 부분에 대한 전자 현미경 사진 이미지가 주사 전자 현미경을 사용하여 수득될 수 있다. 예를 들어, 후방-산란 전자 이미지가 수득될 수 있으며, 이는 알루미늄 합금 샘플 내의 다양한 상, 결정립, 및 입자 및 이들의 분포를 식별하는 데 유용할 수 있다. 일부 경우에서, 예컨대, 알루미늄 합금 제품의 대표적인 샘플링을 제공하기 위해 다양한 이미지가 수득될 수 있다.
블록(215)에서, 알루미늄 합금 제품의 하나 이상의 부분에 대한 공간적으로 분해된 x-선 데이터가 주사 전자 현미경을 사용하여 수득될 수 있다. 일부 경우에서, 선택적으로, 공간적으로 분해된 x-선 데이터는 전자 현미경 사진 이미지와 동일한 알루미늄 합금 제품 부분에 대해 수득된다. 이러한 방식으로, x-선 데이터는 전자 현미경 사진 이미지에서 관찰되는 알루미늄 합금 제품의 부분의 조성물을 특성화하는 데 사용될 수 있다.
블록(220)에서, 전자 현미경 사진 이미지를 분석하여 알루미늄 합금 제품의 부분 내의 상이한 상 및 입자를 식별할 수 있다. 일부 경우에서, 샘플 내의 상이한 유형의 입자 또는 상이 전자 현미경 사진 이미지에서 특징적인 모양을 나타낼 수 있다. 전자 현미경 사진 이미지를 분석함으로써, 상이한 상 또는 입자의 개수 및 면적, 부피, 또는 질량을 식별하고/하거나 근사화 할 수 있다.
블록(225)에서, x-선 데이터를 분석하여 상기 알루미늄 합금 제품의 부분 내의 상이한 상 및 입자의 조성물을 식별할 수 있다. 일부 경우에서, 샘플 내의 상이한 유형의 입자 또는 상이 특징적인 x-선 신호를 나타낼 수 있다. x-선 데이터를 분석함으로써, 상이한 상 또는 입자의 조성물을 결정할 수 있다.
x-선 데이터 및 상기 전자 현미경 사진 이미지의 분석이 완료되면, 정량적 또는 정성적 정보를 사용하여 상이한 알루미늄 합금 제품을 특성화하고/하거나 비교할 수 있다. 예를 들어, 정량적 또는 정성적 정보를 사용하여 알루미늄 합금 제품이 β-상 금속간 입자보다 α-상 금속간 입자를 더 많이 갖는지 또는 한 알루미늄 합금 제품이 다른 알루미늄 합금 제품과 α-상 금속간 입자 및 β-상 금속간 입자의 분포가 상이한지 여부를 결정할 수 있다.
접착 결합된 알루미늄 합금 제품
상기에서 언급한 바와 같이, 개시되는 알루미늄 합금 제품은 접합된 알루미늄 합금 제품으로 통합되는 경우 개선된 결합 성능을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재되는 알루미늄 합금 제품은 다른 알루미늄 합금 제품과 같은 다른 제품에 접착 결합되어 접합된 제품을 형성할 수 있으며, 결합의 강도, 수명, 또는 내구성은 바람직한 크기일 수 있고 비교 가능한 접합된 알루미늄 합금 제품의 것보다 클 수 있다.
도 3은 접합된 알루미늄 합금 제품(300)의 개략적인 도해를 제공하며, 여기서 알루미늄 합금 제품(305)은 접착제(315)에 의해 제2 제품(310)에 접합된다. 제2 제품(315)은 선택적으로 알루미늄 합금 제품(305)과 유사하거나 동일한 다른 알루미늄 합금 제품일 수 있으나, 제2 제품(310)은 선택적으로 상이한 알루미늄 합금 제품일 수 있거나 알루미늄 합금 제품이 아닐 수 있다. 알루미늄 합금 제품(305) 및 제2 제품(310)이 도 3에서 성형된 형태로 도시되어 있으나, 알루미늄 합금 제품(305) 및 제2 제품(310) 중 하나 또는 둘 모두는 선택적으로 성형되지 않은(예를 들어, 평면) 형태일 수 있다. 또한, 접착제(315)가 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이에 부분적으로만 배치된 것으로 도시되어 있지만(즉, 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이의 전체 면적을 덮지 않음), 접착제(315)가 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이의 전체 면적, 또는 실질적으로 전체 면적에 위치하는 구현예가 고려된다. 예를 들어, 접착제(315)는 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이의 중첩 면적의 60% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 또는 90% 초과로 존재할 수 있다. 알루미늄 합금 제품을 다른 제품에 접합하는 데 유용한 예시적인 접착제는 에폭시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴, 접착 테이프, 폴리아미드, 혐기성(나사-고정(thread lock)) 접착제, UV 경화성 접착제 및 고분자, 우레탄, 페놀계 접착제, 밀봉제, 실리콘, 예컨대, 아세테이트, 벤즈아미드, 에녹시, 에스테르, 옥심, 또는 아민 가교성 또는 경화성 실리콘, 폴리설파이드, 실란 변경된 고분자, 폴리에테르, 폴리우레탄, 핫 멜트 접착제, 열가소성 고분자, 무정형 폴리 알파 올레핀, 감압 접착제, 폴리아미드, 핫 멜트 폴리우레탄 등을 포함할 수 있다. 유리하게는, 접착제(315)는 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310)의 표면과 강하게 결합하여 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이에 고강도 및 내구성 접합을 제공할 수 있다.
알루미늄 합금 제품(305)의 금속간 입자는 부식 개시, 균열 개시, 또는 균열 전파 부위로서 작용할 수 있다. 따라서, 알루미늄 합금 제품 중 α-상 입자 및 β-상 입자의 존재는 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이의 결합 또는 접합의 내구성, 또는 내구성 결여에 기여할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품(305)에 존재하는 β-상 입자는 부식 개시 부위로서 우선적으로 작용할 수 있다. 그러나, 알루미늄 합금 제품 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율이 1 초과인 경우와 같이 β-상 입자가 적은 양으로 존재하는 경우, 부식의 양 또는 정도가 제한되어 알루미늄 합금 제품(305)과 제2 제품(310) 사이의 결합 또는 접합 결합 또는 접합의 내구성이 1 미만의 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율을 갖는 알루미늄 합금 제품보다 개선될 수 있다.
일부 경우에서, 일부 인-함유 유기 산의 자기-조립 단층은 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀계 접착제, 또는 아크릴레이트 접착제와 같은 다양한 접착제와의 접착에 대한 친화도를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 친수성 작용기 (예를 들어, 비치환된 알킬 포스폰산)를 함유하지 않는 인-함유 유기 산의 자기-조립 단층은 알루미늄 합금 제품에 내접착성 표면을 제공할 수 있다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금 제품의 일부가 전처리되어 표면 특성을 화학적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 그 상부에 접착 증진제를 가져, 예컨대, 알루미늄 합금 제품의 표면과 접착제 사이의 상호작용을 증가시키거나 증진할 수 있다. 일부 예에서, 친수성 작용기가 포함된 인-함유 유기 산의 자기-조립 단층은 알루미늄 합금 제품의 표면에 접착 증진 특성을 부여할 수 있다. 일부 경우에서, 알루미늄 합금 제품의 일부는 친수성 작용기가 포함된 인-함유 유기 산의 자기-조립 단층을 갖도록 전처리되어 접착제와의 우수한 상호작용을 허용할 수 있지만, 알루미늄 합금 제품의 다른 부분은 친수성 작용기가 포함되지 않는 인-함유 유기 산의 자기-조립 단층을 갖도록 전처리되어 접착제와의 불량하거나 제한적인 상호작용만을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 알루미늄 합금 제품의 일부는 "비점착성", "비접착성", "방오성", 또는 "자체-세척" 특징을 가질 수 있으며, 이는 알루미늄 합금 제품과 다른 제품 사이의 접합 강도를 변경하거나 이러한 추가적인 특징을 표면 영역에 제공하는 데 유용할 수 있다. 친수성 작용기가 포함되지 않는 인-함유 유기 산의 사용은 낮은 표면 에너지, 낮은 표면 활성, 또는 낮은 표면 반응성을 갖는 표면을 생성하는 데 유용할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 비점착성, 비접착성, 방오성, 또는 자체-세척 특징을 제공한다.
유리하게는, 예컨대, 비교 가능한 알루미늄 합금 제품이 0.5 중량% 미만의 α-상-안정화 합금 원소의 농도 및 1 미만의 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율을 갖는 것을 제외하고는 비교 가능한 알루미늄 합금 제품이 알루미늄 합금 제품과 동일한 전반적인 조성물을 갖는 경우, 동일한 접착제에 의해 비교 가능한 제2 제품에 접합된 비교 가능한 알루미늄 합금 제품 사이의 비교 가능한 결합과 비교하여 접합된 알루미늄 합금 제품은 알루미늄 합금 제품과 제2 제품 사이에서 개선된 결합 내구성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 비교 가능한 알루미늄 합금 제품은 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 비율 또는 농도를 변경하여 β-상 금속간 입자가 α-상 금속간 입자로 변환되도록 처리되지 않아 α-상 금속간 입자보다 더 많은 양의 β-상 금속간 입자가 달성된 알루미늄 합금 제품에 해당할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하는 동시에 이에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는 역할을 할 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후, 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 구현예, 변경 및 이들의 등가물에 의지할 수 있음이 명백히 이해되어야 한다. 하기 실시예에 기재되는 연구 동안, 달리 진술되지 않는 한 통상적인 절차를 따랐다. 일부 절차는 예시적인 목적을 위해 하기에 기재된다.
실시예 1
3개의 상이한 AA6451 알루미늄 합금을 제조하여 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 비율을 변경하는 α-안정화 원소의 능력을 평가하였다. 한 합금은 합금 중 크롬 및 망간의 농도가 미량 수준으로 제한된 대조군 합금이었고, 한 테스트 합금은 0.13 중량%의 농도로 첨가된 망간을 포함하였으며, 한 테스트 합금은 0.13 중량%의 Mn 및 0.06 중량%의 Cr의 농도로 첨가된 망간 및 크롬을 포함하였다. 다양한 균질화 조건에 각 합금의 샘플을 적용하고 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 면적별 상 분포를 결정하여 각 샘플 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 양의 비율을 식별하는 데 사용하였다. 결과는 표 1에 요약되어 있다.
Figure pct00001
실시예 2
2개의 상이한 AA6451 알루미늄 합금의 압연 시트 금속 샘플 8개를 제조하여 합금의 결합 성능을 변경하는 α-안정화 원소의 능력을 평가하였다. 한 합금은 합금 중 크롬 및 망간의 농도가 미량 수준으로 제한된 대조군 합금이었고, 한 합금은 각각 0.08 중량% 및 0.13 중량%로 첨가된 크롬 및 망간을 포함하는 테스트 합금이었다. 대조군 합금 및 테스트 합금의 샘플은 코일링/리와인드 온도가 합금의 재결정화 온도 초과인 제1 주조, 균질화, 및 압연 조건(공정 조건 1)에 따라 가공되었고; 대조군 합금 및 테스트 합금의 샘플은 코일링/리와인드 온도가 합금의 재결정화 온도 미만인 제2 주조, 균질화 및 압연 조건(공정 조건 2)에 따라 가공되었다.
결합 내구성 테스트에 중복 샘플을 적용하였다. 예를 들어, 본원에 참조로 포함된 ASTM D3762-03(2010), 알루미늄의 접착-결합 표면 내구성을 위한 표준 테스트 방법(웨지 테스트(Wedge Test))(2019년 철회됨), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010에 따른 절차를 따를 수 있다. 다른 예로서 본원에 참조로 포함된 FLTM BV 101-07 표준 테스트인 접착성 중첩-전단 결합에 대한 응력 내구성 테스트(2017)가 사용될 수 있다. 이러한 테스트의 경우, 압연 시트 금속의 샘플 쌍은 6개의 결합 부위에서 에폭시를 사용하여 함께 접착 결합된다. 다음으로, 다양한 테스트 조건에 각 결합 쌍을 적용한다. 예를 들어, 테스트 조건은 염 용액에 담그는 것, 습한 조건에 대한 노출, 건조한 조건에 대한 노출, 또는 응력 또는 변형을 유도하는 힘의 적용 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 테스트 조건의 수많은 사이클에 각 결합 쌍을 적용한다. 일반적으로, 결합 약화에 도달하기에 충분한 횟수의 사이클에 각 결합 쌍을 적용한다. 일부 경우에서, 35 사이클, 45 사이클, 또는 60 사이클과 같은 최대 횟수의 사이클이 사용된다. 두 가지 상이한 테스트 조건에 대한 결합 내구성 테스트의 결과는 표 2 및 표 3에 제공된다. 결과는 일반적으로 대조군 합금과 비교하여 첨가된 망간 및 크롬을 포함하는 합금 샘플에 대한 결합 내구성의 개선을 나타냈다.
Figure pct00002
Figure pct00003
예시적인 양태
하기에서 사용된 바와 같이, 일련의 양태에 대한 임의의 참조는 양태의 그룹(예를 들어, "임의의 이전 또는 후속 양태")에 대한 참조를 포함하여, 이들 양태 각각에 대한 참조로서 이산적으로 이해되어야 한다(예를 들어, "양태 1-4"는 "양태 1, 2, 3, 또는 4"로 이해되어야 함).
양태 1은 알루미늄 합금 제품으로서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 약 4.0 이하이거나; 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자를 포함하고; 그리고 상기 알루미늄 합금 제품 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율은 2.0 초과인, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는, 알루미늄 합금 제품이다.
양태 2는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타낸다.
양태 3은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 0.25 중량%의 티타늄 카바이드를 포함한다.
양태 4는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 α-상-안정화 합금 원소는 구리, 크롬, 망간, 지르코늄 또는 바나듐 중 하나 이상을 포함한다.
양태 5는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 2 중량% 이하이다.
양태 6은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 3 이하이다.
양태 7은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 1.8 중량%의 규소; 최대 1.8 중량%의 철; 최대 1.5 중량%의 구리; 최대 0.5 중량%의 망간; 0.2 중량% 내지 3.0 중량%의 마그네슘; 최대 0.25 중량%의 티타늄; 최대 1.5 중량%의 아연; 최대 1 중량%의 니켈; 최대 0.25 중량%의 바나듐; 최대 0.25 중량%의 지르코늄; 최대 0.5 중량%의 크롬; 및 알루미늄을 포함한다.
양태 8은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 최대 0.15 중량%의 불순물을 추가로 포함하고, 그리고 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 나머지는 알루미늄을 포함한다.
양태 9는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소 양은 약 0.1 중량% 이상이다.
양태 10은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소 양은 약 1.4% 이하이다.
양태 11은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 붕소가 실질적으로 없다.
양태 12는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 카바이드 결정립 미세화제의 농도는 최대 10 백만분율이다.
양태 13은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 α-상 금속간 입자 중 철에 대한 α-상-안정화 안정화 원소의 총 농도의 비율은 0.5 초과이다.
양태 14는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 β-상 금속간 금속 입자는 2 초과의 종횡비를 나타내고, 그리고 상기 α-상 금속간 금속 입자는 1 내지 1.5의 종횡비를 나타낸다.
양태 15는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 β-상 금속간 금속 입자는 알루미늄, 철, 및 규소를 포함하고, 그리고 상기 α-상 금속간 입자는 알루미늄, 규소, 및 철, 망간, 또는 크롬 중 하나 이상을 포함한다.
양태 16은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 알루미늄 합금 제품 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율은 에너지 분산 x 선 분광법(EDXS) 조성 분석을 사용하는 상 특성화를 포함하는 과정에 의해 결정된다.
양태 17은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 β-상 금속간 입자의 부식 전위는 상기 β-상 금속간 입자를 지지하는 알루미늄 합금 매트릭스의 것보다 크다.
양태 18은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 β-상 금속간 입자의 부식 전위는 상기 α 상 금속간 입자의 것보다 크다.
양태 19는 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 알루미늄 합금 제품은 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도가 0.5 중량% 미만인 비교 가능한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금; β-상 금속간 입자; 및 α-상 금속간 입자를 포함하는 비교 가능한 알루미늄 합금 제품과 비교하여 감소된 부식 전위를 나타내며, 상기 비교 가능한 알루미늄 합금 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 비교 가능한 중량 퍼센트 비율은 1 미만이다.
양태 20은 임의의 이전 또는 후속 양태의 알루미늄 합금 제품; 제2 제품; 및 상기 알루미늄 합금 제품과 상기 제2 제품 사이의 접착제로서, 상기 알루미늄 합금 제품과 상기 제2 제품을 접합하는 접착제를 포함하는, 접합된 알루미늄 합금 제품이다.
양태 21은 임의의 이전 또는 후속 양태의 접합된 알루미늄 합금 제품으로서, ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타낸다.
양태 22는 임의의 이전 또는 후속 양태의 접합된 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 알루미늄 합금 제품의 표면 상에 또는 상기 알루미늄 합금 제품과 상기 접착제 사이에 접착 증진제를 추가로 포함한다.
양태 23은 임의의 이전 또는 후속 양태의 접합된 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 알루미늄 합금 제품의 표면의 적어도 일부는 화학적으로 변경되거나 전처리된다.
양태 24는 임의의 이전 또는 후속 양태의 접합된 알루미늄 합금 제품으로서, 상기 알루미늄 합금 제품의 표면의 적어도 일부는 하나 이상의 인 함유 유기산의 자기-조립 단층을 포함한다.
양태 25는 방법으로서, 알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계로서, 상기 알루미늄 합금 제품은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 약 4.0 이하인, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금; β-상 금속간 입자; 및 α-상 금속간 입자를 포함하는, 제조하는 단계; 및 상기 알루미늄 합금 제품 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율이 2 초과가 되도록 변경하거나 제어하는 가공 조건에 상기 알루미늄 합금 제품을 적용하는 단계를 포함하는, 방법이다.
양태 26은 임의의 이전 양태의 방법으로서, 상기 적용하는 단계는 임의의 이전 양태의 알루미늄 합금 제품을 생성한다.
양태 27은 임의의 이전 양태의 방법에 따라 제조되는, 임의의 이전 양태의 알루미늄 합금 제품이다.
상기에서 인용된 모든 특허, 간행물 및 요약은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 예시된 구현예를 포함하는 구현예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었으며, 개시된 정확한 형태를 총망라하거나 이로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 수많은 변경, 개조, 및 그 용도는 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (27)

  1. 알루미늄 합금 제품으로서,
    6xxx 시리즈 알루미늄 합금으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 약 4.0 이하인, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하되;
    상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 β-상 금속간 입자 및 α-상 금속간 입자를 포함하고; 그리고
    상기 알루미늄 합금 제품 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율은 2.0 초과인, 알루미늄 합금 제품.
  2. 제1항에 있어서, ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타내는, 알루미늄 합금 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 최대 0.25 중량%의 티타늄 카바이드를 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 α-상-안정화 합금 원소는 구리, 크롬, 망간, 지르코늄 또는 바나듐 중 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 2 중량% 이하인, 알루미늄 합금 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 3 이하인, 알루미늄 합금 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은
    최대 1.8 중량%의 규소;
    최대 1.8 중량%의 철;
    최대 1.5 중량%의 구리;
    최대 0.5 중량%의 망간;
    0.2 중량% 내지 3.0 중량%의 마그네슘;
    최대 0.25 중량%의 티타늄;
    최대 1.5 중량%의 아연;
    최대 1 중량%의 니켈;
    최대 0.25 중량%의 바나듐;
    최대 0.25 중량%의 지르코늄;
    최대 0.5 중량%의 크롬; 및
    알루미늄
    을 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
  8. 제7항에 있어서, 최대 0.15 중량%의 불순물을 추가로 포함하고, 그리고 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 나머지가 알루미늄을 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소 양은 약 0.1 중량% 이상인, 알루미늄 합금 제품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소 양은 약 1.4% 이하인, 알루미늄 합금 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 붕소가 실질적으로 없는, 알루미늄 합금 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 카바이드 결정립 미세화제의 농도는 최대 10 백만분율 (part per million)인, 알루미늄 합금 제품.
  13. 제1항에 있어서, 상기 α-상 금속간 입자 중 철에 대한 α-상-안정화 원소의 총 농도의 비율은 0.5 초과인, 알루미늄 합금 제품.
  14. 제1항에 있어서, 상기 β-상 금속간 입자는 2 초과의 종횡비(aspect ratio)를 나타내고, 그리고 상기 α-상 금속간 입자는 1 내지 1.5의 종횡비를 나타내는, 알루미늄 합금 제품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 β-상 금속간 입자는 알루미늄, 철, 및 규소를 포함하고, 그리고 상기 α-상 금속간 입자는 알루미늄, 규소, 및 철, 망간, 또는 크롬 중 하나 이상을 포함하는, 알루미늄 합금 제품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품 중 β-상 금속간 입자에 대한 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율은 에너지 분산 x-선 분광법(EDXS) 조성 분석을 사용하는 상 특성화를 포함하는 과정에 의해 결정되는, 알루미늄 합금 제품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 β-상 금속간 입자의 부식 전위는 상기 β-상 금속간 입자를 지지하는 알루미늄 합금 매트릭스의 것보다 큰, 알루미늄 합금 제품.
  18. 제1항에 있어서, 상기 β-상 금속간 입자의 부식 전위는 상기 α-상 금속간 입자의 것보다 큰, 알루미늄 합금 제품.
  19. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은
    α-상-안정화 합금 원소의 총 농도가 0.5 중량% 미만인 비교 가능한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금;
    β-상 금속간 입자; 및
    α-상 금속간 입자를 포함하는 비교 가능한 알루미늄 합금 제품과 비교하여 감소된 부식 전위를 나타내며, 상기 비교 가능한 알루미늄 합금 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 비교 가능한 중량 퍼센트 비율은 1 미만인, 알루미늄 합금 제품.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금 제품;
    제2 제품; 및
    상기 알루미늄 합금 제품과 상기 제2 제품 사이의 접착제로서, 알루미늄 합금 제품과 제2 제품을 접합하는 접착제를 포함하는,
    접합된 알루미늄 합금 제품.
  21. 제20항에 있어서, ASTM D3762 표준 테스트 또는 FLTM BV 101-07 표준 테스트에 따라 30 사이클 내지 65 사이클 이상의 결합 내구성을 나타내는, 접합된 알루미늄 합금 제품.
  22. 제20항에 있어서, 알루미늄 합금 제품의 표면 상에 또는 알루미늄 합금 제품과 접착제 사이에 접착 증진제를 추가로 포함하는, 접합된 알루미늄 합금 제품.
  23. 제20항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 표면의 적어도 일부는 화학적으로 변경되거나 전처리되는, 접합된 알루미늄 합금 제품.
  24. 제20항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품의 표면의 적어도 일부는 하나 이상의 인 함유 유기산의 자기-조립 단층을 포함하는, 접합된 알루미늄 합금 제품.
  25. 방법으로서,
    알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계로서, 알루미늄 합금 제품은
    6xxx 시리즈 알루미늄 합금으로서, 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도는 약 0.2 중량% 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 과잉 규소의 양에 대한 α-상-안정화 합금 원소의 총 농도의 비율은 약 1.0 이상이거나, 또는 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 규소의 양에 대한 상기 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 중 마그네슘의 양의 비율은 약 4.0 이하인, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금;
    β-상 금속간 입자; 및
    α-상 금속간 입자를 포함하는,
    알루미늄 합금 제품을 제조하는 단계; 및
    상기 알루미늄 합금 제품 중 상기 β-상 금속간 입자에 대한 상기 α-상 금속간 입자의 중량 퍼센트 비율이 2 초과가 되도록 변경하거나 제어하는 가공 조건에 상기 알루미늄 합금 제품을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 적용하는 단계는 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금 제품을 생성하는, 방법.
  27. 제25항의 방법에 따라 제조되는, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금 제품.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11833993B2 (en) * 2020-12-31 2023-12-05 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Postprocessing of seat belts for adding dye
CN117403150B (zh) * 2023-12-13 2024-02-23 佛山市华满莹铝业有限公司 一种抛光隔热铝型材的制备工艺

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167609B1 (en) * 1997-12-26 2001-01-02 Aluminum Company Of America Acid pretreatment for adhesive bonding of vehicle assemblies
US6458224B1 (en) * 1999-12-23 2002-10-01 Reynolds Metals Company Aluminum alloys with optimum combinations of formability, corrosion resistance, and hot workability, and methods of use
JP2008223085A (ja) 2007-03-13 2008-09-25 Furukawa Sky Kk 塗膜密着性と接着性に優れたアルミニウム材の製造方法
JP6869373B2 (ja) * 2017-01-18 2021-05-12 アーコニック テクノロジーズ エルエルシーＡｒｃｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｌｃ 接着接合用の７ｘｘｘアルミニウム合金の調製方法、およびそれに関連する製品
EP3645208A4 (en) * 2017-06-28 2021-04-28 Arconic Technologies LLC PREPARATION PROCESSES ALLOWING THE ADHESIVE BOND OF 7XXX ALUMINUM ALLOYS, AND PRODUCTS ASSOCIATED WITH SUCH PROCESSES
CN107385193B (zh) * 2017-07-05 2019-03-01 温州大学激光与光电智能制造研究院 一种提高金属构件含氯溶液中抗腐蚀性能的组合处理方法
WO2019125595A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Novelis Inc. Aluminum alloy articles having improved bond durability and inert surface aluminum alloy articles and methods of making and using the same
CA3166074A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Novelis Inc. Aluminum alloy products exhibiting improved bond durability and/or having phosphorus-containing surfaces and methods of making the same
FR3076837B1 (fr) * 2018-01-16 2020-01-03 Constellium Neuf-Brisach Procede de fabrication de toles minces en alliage d'aluminium 6xxx a haute qualite de surface
WO2020061056A1 (en) * 2018-09-17 2020-03-26 Shiloh Industries, Inc. Method of preparing an aluminum metal piece for welding
CN109136923A (zh) * 2018-10-25 2019-01-04 中信戴卡股份有限公司 一种铝合金的表面激光重熔处理方法
EP3894109A4 (en) * 2018-12-12 2022-08-24 Peter Von Czarnowski METHOD AND SYSTEM FOR HEAT TREATMENT OF METAL ALLOY SHEET

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