KR20230043868A - 신규 6xxx 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법 - Google Patents

신규 6xxx 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법 Download PDF

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티모시 에이 호쉬
러셀 에스 롱
에드워드 엠 윌리암스
리넷 엠 카라빈
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아르코닉 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

신규 6xxx 알루미늄 합금이 개시된다. 한 접근법에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.25-0.60 중량%의 Fe, 0.8-1.2 중량%의 Si, 0.35-1.1 중량%의 Mg, 0.05-0.8 중량%의 Mn, 최대 0.30 중량%의 Cu, 최대 0.35 중량%의 Zn, 최대 0.15 중량%의 Ti, Cr, Zr, 및 V의 각각은 최대 0.15 중량%까지이며, 나머지는 알루미늄, 부수적 원소 및 불순물을 포함할 수 있다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 재활용 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다.

Description

신규 6XXX 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법
알루미늄 합금은 그 특성을 향상시키기 위해, 주로 강도를 증가시키기 위해 순수 알루미늄에 다른 원소가 첨가되는 화학 조성물이다. 이들 다른 원소는, 조합된 것이 합금의 15 중량%만큼 구성할 수 있는 수준으로 철, 실리콘, 구리, 마그네슘, 망간 및 아연을 포함한다. 단조 알루미늄 합금은 네 자리 숫자가 할당되며, 여기서 첫째 자리는 그의 주요 합금 원소를 특징으로 하는 일반 부류 또는 시리즈를 식별한다. https://www.aluminum.org/resources/industry-standards/aluminum-allo ys-101를 참조하기 바란다.
광범위하게, 본 특허 출원은 신규 6xxx 알루미늄 합금, 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.25-0.60 중량%의 Fe, 0.8-1.2 중량%의 Si, 0.35-1.1 중량%의 Mg, 0.05-0.8 중량%의 Mn, 최대 0.30 중량%의 Cu, 최대 0.50 중량%의 Zn, 최대 0.15 중량%의 Ti, 최대 0.15 중량%의 Cr, Zr, 및 V 각각, 나머지는 알루미늄, 부수적 원소 및 불순물이다. 신규 6xxx 알루미늄 합금 제품은 하나 이상의 재활용 재료(예, 재활용 알루미늄 합금)로 제조되어 비용 효과적일 수 있다. 신규 6xxx 알루미늄 합금 제품은, 예를 들어 사용된 화학 조성물로 인해 효과적인 특성 조합을 달성할 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 시트 제품의 형태이다. 신규 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품은, 예를 들어 자동차의 내부 후드 또는 도어 패널로서 사용되는 것과 같이, 자동차 응용예에서 유용할 수 있다.
I. 조성
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 일반적으로 0.25-0.60 중량%의 Fe를 포함한다. 높은 철 함량은 신규 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품의 제조에서 재활용 재료의 사용을 용이하게 한다. 놀랍게도, 높은 철 함량은 기계적 특성을 실질적으로 열화시키지 않을 것임을 발견하였다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.27 중량%의 Fe를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.30 중량%의 Fe를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.33 중량%의 Fe를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.36 중량%의 Fe를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.39 중량%의 Fe를 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.57 중량% 이하의 Fe를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.54 중량% 이하의 Fe를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.51 중량% 이하의 Fe를 포함한다.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 0.8 내지 1.2 중량%의 Si 및 0.35 내지 1.1 중량%의 Mg을 포함한다. 마그네슘과 실리콘의 조합은 강화 석출물 Mg2Si의 제조를 용이하게 한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.85 중량%의 Si을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.90 중량%의 Si을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.95 중량%의 Si을 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.15 중량% 이하의 Si을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.10 중량% 이하의 Si을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.05 중량% 이하의 Si을 포함한다.
일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.40 중량%의 Mg을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.45 중량%의 Mg을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.50 중량%의 Mg을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.55 중량%의 Mg을 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.05 중량% 이하의 Mg을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.0 중량% 이하의 Mg을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.95 중량% 이하의 Mg을 포함한다.
하나의 접근법에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.8:1 내지 2.4:1(Si:Mg)(예, 적절한 양의 Mg2Si 석출물을 용이하게 하기 위해) 범위의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.9:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.1:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.2:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.3:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.4:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.5:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 1.6:1(Si:Mg)의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 2.3:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 2.2:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 2.1:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 2.0:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.9:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.8:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 1.7:1(Si:Mg) 이하의 실리콘 대 마그네슘의 중량비를 포함한다.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 0.05 내지 0.8 중량%의 Mn을 포함한다. 망간은, 예를 들어 적절한 결정립 구조 제어를 용이하게 할 수 있다. 그러나, 너무 많은 망간은 신장 및 파괴 특성에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.08 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.10 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.12 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.15 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.18 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.20 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.25 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.30 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.33 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.35 중량%의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.38 중량%의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.40 중량%의 Mn을 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.75 중량% 이하의 % Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.70 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.65 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.60 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.55 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.50 중량% 이하의 Mn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.45 중량% 이하의 Mn을 포함한다.
또한, 놀랍게도, 신규 6xxx 알루미늄 합금에서 높은 수준의 망간 및 철 둘 모두가 내성을 가질 수 있음이 밝혀졌다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.35 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.35 중량%. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.40 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.40 중량%. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.45 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.45 중량%. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.50 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.50 중량%. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.55 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.55 중량%. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.60 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.60 중량%. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.65 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.65 중량%. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.70 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.70 중량%. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.75 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.75 중량%. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.80 중량%의 철 + 망간, 즉 (중량% Fe) + (중량% Mn) ≥ 0.80 중량%.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 최대 0.30 중량%의 Cu를 포함한다. 너무 많은 구리는, 예를 들어 내식성에 부정적인 영향을 미치고/미치거나 신규 6xxx 알루미늄 합금과 함께 재활용 재료를 사용하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.25 중량% 이하의 Cu를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.22 중량% 이하의 Cu를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.20 중량% 이하의 Cu를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.17 중량% 이하의 Cu를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.15 중량% 이하의 Cu를 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.05 중량%의 Cu를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.10 중량%의 Cu를 포함한다.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 최대 0.50 중량%의 Zn을 포함한다. 너무 많은 아연은, 예를 들어 내식성에 부정적인 영향을 미치고/미치거나 신규 6xxx 알루미늄 합금과 함께 재활용 재료를 사용하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.45 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.40 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.35 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.30 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.25 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.20 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.15 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.10 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.03 중량% 이하의 Zn을 포함한다. 일부 구현예에서, 아연은 의도적으로 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 적어도 0.05 중량%의 Zn, 예컨대 적어도 0.10 중량% Zn, 또는 적어도 0.15 중량%의 Zn, 또는 적어도 0.20 중량%의 Zn을 포함한다.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 Cr, Zr 및 V를 각각 최대 0.15 중량%까지 포함할 수 있다. 이들 원소는, 예를 들어 결정립 구조 제어를 용이하게 할 수 있다. 일 구현예에서, Cr, Zr 및 V 중 적어도 하나는 신규 6xxx 알루미늄 합금에 포함되고, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 Cr, V 및 Z 중 적어도 하나의 적어도 0.05 중량%를 포함한다. 일부 구현예에서, 지르코늄 및/또는 바나듐은 크롬에 우선하여 제한되는 것이 바람직하다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이하의 Zr, 또는 0.03 중량% 이하의 Zr을 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.05 중량% 이하의 V, 또는 0.03 중량% 이하의 V을 포함한다. 일 구현예에서, 알루미늄 합금은 실질적으로 크롬이 없고 0.04 중량% 미만의 Cr을 포함한다.
전술한 바와 같이 신규 6xxx 알루미늄 합금은 최대 0.15 중량%의 Ti를 포함할 수 있다. 티타늄은, 예를 들어, 결정립 정제가 용이해질 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.02 중량%의 Ti를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 적어도 0.04 중량%의 Ti를 포함한다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.12 중량% 이하의 Ti를 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 0.10 중량% 이하의 Ti를 포함한다.
전술한 바와 같이, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 언급한 합금 성분을 포함하고, 나머지는 알루미늄, 선택적인 부수적 원소와 불순물이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "부수적 원소"는 합금의 제조를 돕기 위해 합금에 임의로 첨가될 수 있는, 전술한 원소 이외의 원소 또는 재료를 의미한다. 부수적 원소의 예시는 결정립 정제제 및 탈산화제와 같은 주조 보조제를 포함한다. 선택적인 부수적 원소는 합금에 최대 1.0 중량%의 누적량으로 포함될 수 있다. 하나의 비제한적인 예시로서, 예를 들어 산화물 접힘, 피트 및 산화물 패치로 인한 잉곳 균열을 감소시키거나 제한하기 위해(그리고 일부 경우에 제거하도록) 주조 동안에 하나 이상의 부수적 원소가 합금에 첨가될 수 있다. 이들 유형의 부수적 원소는 일반적으로 본원에서 탈산화제로서 지칭된다. 일부 탈산화제의 예시는 Ca, Sr, 및 Be를 포함한다. 칼슘(Ca)이 합금에 포함되는 경우에, 이는 대체로 최대 약 0.05 중량%, 또는 최대 약 0.03 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, Ca는 약 0.001-0.03 중량% 또는 약 0.05 중량%, 예컨대 0.001-0.008 중량%(또는 10 내지 80 ppm)의 양으로 합금에 포함된다. 스트론튬(Sr)은 (전체적 또는 부분적으로) Ca 대체제로서 합금에 포함될 수 있으므로, Ca와 동일하거나 유사한 양으로 합금에 포함될 수 있다. 전통적으로, 베릴륨(Be) 첨가는 잉곳 균열의 경향을 감소시키는 데 도움을 주었지만, 환경, 건강 및 안전상의 이유로, 합금의 일부 구현예는 실질적으로 Be이 제거된다. Be가 합금에 포함되는 경우에, 이는 일반적으로 최대 약 20 ppm의 양으로 존재한다. 부수적 원소는 소량으로 존재할 수 있거나, 상당량 존재할 수 있고, 합금이 본원에 설명된 바람직한 특성을 보유하는 한, 본원에 설명된 합금으로부터 벗어나지 않기만 하면, 그 자체로 바람직하거나 다른 특성을 추가할 수 있다. 그러나, 본 개시의 범주는, 본원에서 요구되고 달성되는 특성의 조합에 달리 영향을 미치지 않을 수 있는 양의 원소(들)의 단순한 첨가를 통해, 회피되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
신규 6xxx 알루미늄 합금은 소량의 불순물을 함유할 수 있다. 일 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 총 0.15 중량% 이하의 불순물을 포함하고, 상기 알루미늄 합금은 각각 0.05 중량% 이하의 불순물을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 총 0.10 중량% 이하의 불순물을 포함하고, 상기 알루미늄 합금은 각각 0.03 중량% 이하의 불순물을 포함한다.
신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 리튬이 실질적으로 없고, 즉, 리튬은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Li, 또는 0.01 중량% 미만의 Li을 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 은이 실질적으로 없고, 즉, 은은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Ag, 또는 0.01 중량% 미만의 Ag를 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 납이 실질적으로 없고, 즉, 납은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Pb, 또는 0.01 중량% 미만의 Pb를 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 카드뮴이 실질적으로 없고, 즉, 카드뮴은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Cd, 또는 0.01 중량% 미만의 Cd를 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 탈륨이 실질적으로 없고, 즉, 탈륨은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Tl, 또는 0.01 중량% 미만의 Tl을 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 스칸듐이 실질적으로 없고, 즉, 스칸듐은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의 Sc, 또는 0.01 중량% 미만의 Sc를 포함한다. 신규 6xxx 알루미늄 합금은 대체로 니켈이 실질적으로 없고, 즉, 니켈은 불순물로서만 포함되고, 일반적으로 0.04 중량% 미만의Ni, 또는 0.01 중량% 미만의 Ni을 포함한다.
II. 제조 방법
신규 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품은 잉곳/빌렛 또는 스트립으로 주조(예, 직접 냉각 주조 또는 연속 주조)함으로써 가공될 수 있다. 일 구현예에서, 방법은 섹션 I 에 설명된 임의의 알루미늄 합금의 잉곳을 주조한 다음, 균질화, 스캘핑, 라싱 또는 박리(필요 시)를 후속하는 단계를 포함한다. 주조 후, 잉곳/스트립을 최종 또는 중간 게이지 제품으로 가공(고온 및/또는 저온 가공)할 수 있다. 작업 후, 신규 알루미늄 합금은 ANSI H35.1(2009)에 따라 T 템퍼, W 템퍼 또는 F 템퍼 중 하나로 가공될 수 있다. 일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 "T 템퍼"(열 처리됨)로 가공된다. 이와 관련하여, 신규 알루미늄 합금은 ANSI H35.1(2009)에 따라 T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 또는 T10 템퍼 중 어느 하나로 가공될 수 있다.
일 구현예에서, 방법은 섹션 I 에 설명된 임의의 알루미늄 합금의 잉곳 또는 스트립을 주조한 다음 알루미늄 합금을 중간 게이지 제품 또는 최종 게이지 제품으로 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. 열간 압연이 중간 게이지 제품을 생성하면, 상기 제품은 최종 게이지로 냉간 압연될 수 있다. 일 구현예에서, 최종 게이지 제품은 0.5 내지 4.0 mm의 두께를 갖는다. 그 다음, 최종 게이지 제품을 용액 열처리한 다음 급냉(예, 수냉; 공냉)할 수있다. 다음으로, 최종 게이지 제품은 자연적으로 에이징되어 T4 템퍼를 실현할 수 있다. 대안적으로, 용액 열처리 및 급냉 후, 최종 게이지 제품을 사전 에이징시키고(예, 8시간 동안 180℉에서), 이어서 실온에서 자연 에이징에 의해 안정화시켜 T43 템퍼를 실현할 수 있다. 일 구현예에서, 최종 게이지 제품은 자동차 부품으로 형성된다. 일 구현예에서, 형성된 자동차 부품은 자동차의 내부 도어 패널이다. 일 구현예에서, 방법은 최종 게이지 제품의 석출 경화를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 석출 경화는 포밍 단계를 따른다. 일 구현예에서, 석출 경화는 최종 게이지 제품의 페인트 베이킹을 포함한다.
다른 구현예에서, 신규 6xxx 알루미늄 합금은 플레이트, 압출 또는 단조 중 하나와 같은 다른 가공 제품 형태로 가공된다. 이러한 가공 제품은, 특히 T4, T43, 및 T6 템퍼를 포함하여 전술한 임의의 T 템퍼와 같은 T 템퍼로 가공될 수도 있고, 임의의 적절한 형상 및 두께를 가질 수도 있다.
전술한 바와 같이, 재활용 재료가 6xxx 알루미늄 합금을 제조하는 데 사용될 수 있다. 재활용 재료는, 예를 들어 이전에 사용된 스크랩 및/또는 회수된 알루미늄 합금과 같은 스크랩 알루미늄 합금일 수 있다. 몇 가지 비제한적인 예시로서, 재활용 재료는 음료 캔, 브레이징 재료, 자동차 또는 산업 응용으로부터의 알루미늄 합금일 수 있다. 일 구현예에서, 재활용 재료는 6xxx 알루미늄 합금이 아니다. 즉, 재활용 재료는 6xxx 알루미늄 합금의 조성과 상이한 조성이다. 예를 들어, 재활용 재료가 음료 캔으로부터 나오는 경우, 재활용 재료는, 예를 들어 3xxx 또는 4xxx 알루미늄 합금일 수 있다. 재활용 재료가 브레이징 재료 또는 산업재로부터 나오는 경우, 재활용 재료는, 예를 들어 3xxx, 4xxx 또는 5xxx 알루미늄 합금일 수 있다. 재활용 재료가 자동차 응용으로부터 나오는 경우, 재활용 재료는, 예를 들어 5xxx 또는 7xxx 알루미늄 합금일 수 있다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 (예를 들어, 자동차, 브레이징 및/또는 항공우주 응용으로부터의) 6xxx 알루미늄 합금 조성을 갖는다.
일 구현예에서, 방법은 잉곳/빌렛 또는 스트립을 제조하기 위해 재활용 알루미늄 합금 재료를 이용하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 재활용 재료는 비-재활용 알루미늄 재료(예, 알루미늄 프라임; 실리콘, 마그네슘, 구리 및/또는 아연과 같은 고순도 금속)와 함께 용융로에 첨가될 수 있다. 재활용 및 비-재활용 재료를 사용하여 주조한 후, 잉곳/빌렛 또는 스트립은 6xxx 알루미늄 합금 조성, 예컨대 상기 섹션 I 에 설명된 6xxx 알루미늄 합금 중 임의의 것을 실현할 것이다.
전술한 바와 같이, 재활용 재료는 높은 철 및/또는 망간 함량을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.25 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.27 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.30 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.33 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.36 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.39 중량%의 Fe를 포함한 알루미늄 합금이다.
일 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.05 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.08 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.10 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.12 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.15 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.20 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.25 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.30 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.33 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.35 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 또 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.38 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다. 다른 구현예에서, 재활용 재료는 적어도 0.40 중량%의 Mn을 포함한 알루미늄 합금이다.
III. 특성
전술한 바와 같이, 신규 알루미늄 합금은 특성의 개선된 조합, 예컨대 성형성, 강도, 유연성, 내식성, 용접성 및 파괴인성 중 두 개 이상의 개선된 조합을 실현할 수 있다.
i. T4 또는 T43 특성
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 215 MPa 이하의 인장 강도(전형적)("UTS")를 실현한다. T4 또는 T43 템퍼에서의 높은 강도는, 신규 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품을 적절히 포밍하는 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 100-155 MPa의 인장 항복 강도(전형적)("TYS")를 실현한다. 일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 15-27%의 총 신장률(전형적)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 15-23%의 총 신장률(전형적)을 실현한다. 상기 강도 및 신장률은 길이 방향(L), 길이 횡방향(LT) 및/또는 45° 방향으로 달성될 수 있다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 7일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 135 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 7일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 130 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 7일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 125 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 7일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 120 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 30일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 140 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 30일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 135 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 30일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 130 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 30일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 125 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 90일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 150 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 90일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 145 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 90일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 140 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 90일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 135 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 180일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 155 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 180일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 150 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 180일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 145 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 180일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 140 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징 180일차에 T4 또는 T43 템퍼에서 135 MPa 이하의 TYS(LT)를 실현한다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 18%의 총 신장률(LT)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 19%의 총 신장률(LT)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 20%의 총 신장률(LT)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 21%의 총 신장률(LT)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 22%의 총 신장률(LT)을 실현한다. 전술한 T4 또는 T43 총 신장률(LT) 레벨은, 7일, 30일, 90일, 또는 180일의 자연 에이징 중 어느 하나로 실현될 수 있다.
하나의 접근법에서, T4 또는 T43 템퍼 내의 신규 알루미늄 합금은 자연 에이징의 30일차에 0.20 이하의 델타 r(Δr)을 실현하며, 여기서 델타 r은 다음과 같이 L, LT 및 45°의 "10%에서의 r" 값으로부터 계산된다: 절대값[(r_L + r_LT -2*r_45)/2], 여기서 r_L은 L 방향에서 "10%에서의 r" 값이고, r_LT는 LT 방향에서 "10%에서의 r" 값이고, r_45는 45° 방향에서 "10%에서의 r" 값이다. 낮은 델타 r 값이 바람직하며 등방성 포밍 특성을 나타낸다. "10%에서의 r" 값은 두께 방향에서의 실제 변형에 대한 폭 방향에서의 실제 변형의 비율로 결정되며, 계산 방법은 ASTM E517에 제공된다. 일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.18 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.16 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.14 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.12 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.10 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.09 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.08 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.07 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.06 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.05 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.04 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 0.03 이하의 델타 r(Δr)을 실현한다.
하나의 접근법에서, T4 또는 T43 템퍼 내의 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.265의 n(4-6%) 값을 실현한다. "n 값(4-6%)"은 4 내지 6% 신장률 사이의 응력 변형 곡선의 소성 부분의 기울기로서 결정되며, 계산 방법은 ASTM E646에 제공된다. 높은 n 값은, 재료가 포밍 작업 동안 더욱 균일하게 변형을 분포할 수 있고 이에 따라 네킹 전에 더욱 신장될 수 있으며 이는 성형성을 개선시킴을 나타낸다. 일 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.267의 n(4-6%) 값을 실현한다. 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.270의 n(4-6%) 값을 실현한다. 또 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.271의 n(4-6%) 값을 실현한다. 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.272의 n(4-6%) 값을 실현한다. 또 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.273의 n(4-6%) 값을 실현한다. 또 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.274의 n(4-6%) 값을 실현한다. 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.275의 n(4-6%) 값을 실현한다. 또 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.276의 n(4-6%) 값을 실현한다. 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.277의 n(4-6%) 값을 실현한다. 또 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.278의 n(4-6%) 값을 실현한다. 다른 구현예에서, T4 또는 T43 템퍼에서 신규 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험될 때 적어도 0.279의 n(4-6%) 값을 실현한다.
ii. 페인트 베이킹후 특성
페인트 베이킹후의 높은 강도가 바람직한데, 그 이유는 제품이 일반적으로 페인트 베이킹 전에 이미 포밍되고, 높은 강도의 알루미늄 합금 재료가 그들의 최종 형태로 바람직할 수 있기 때문이다. 높은 신장률도 또한 바람직하다.
하나의 접근법에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 180 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 페인트 베이킹후의 높은 강도가 바람직한데, 그 이유는 제품이 일반적으로 페인트 베이킹 전에 이미 포밍되고, 높은 강도의 알루미늄 합금 재료가 그들의 최종 형태로 바람직할 수 있기 때문이다. 일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 185 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 190 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 195 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 200 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 205 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 210 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 215 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 전술한 페인트 베이킹 TYS(LT) 레벨은, 7일, 30일, 90일, 또는 180일의 자연 에이징 중 어느 하나로 실현될 수 있다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 230 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 235 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 240 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 245 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 250 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 255 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 260 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 265 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 270 MPa의 TYS(LT)를 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 전술한 페인트 베이킹 TYS(LT) 레벨은, 7일, 30일, 90일, 또는 180일의 자연 에이징 중 어느 하나로 실현될 수 있다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 15%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 16%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 17%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 18%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 19%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 20%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 임의의 역변형(즉, 0% 프리스트레치) 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 21%의 총 신장률(LT)을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 언급한 페인트 베이킹 총 신장률(LT) 레벨은, 7일, 30일, 90일, 또는 180일의 자연 에이징 중 어느 하나로 실현될 수 있다.
일 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 13%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 14%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 15%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 16%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 17%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 다른 구현예에서, 신규 알루미늄 합금은 2% 역변형(즉, 2% 프리스트레치)으로 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹한 후 적어도 18%의 총 신장률을 실현하며, 여기서 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함한다. 언급한 페인트 베이킹 총 신장률(LT) 레벨은, 7일, 30일, 90일, 또는 180일의 자연 에이징 중 어느 하나로 실현될 수 있다.
IV. 제품 응용 분야
본원에 설명된 신규 알루미늄 합금은 자동차 및/또는 산업 응용 분야와 같은 다양한 제품 응용 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 신규 합금은 자동차의 내부 후드 또는 도어 패널로서 사용될 수 있다. 시트 제품 이외에, 본원에 설명된 신규 알루미늄 합금은 또한, 다른 가공 제품 형태, 예컨대 플레이트, 압출 및/또는 단조 제품 형태에 사용될 수 있다.
V. 정의
"가공 알루미늄 합금 제품"은 주조 후 열간 가공되고, 롤형 제품(시트 또는 플레이트), 단조 제품, 및 압출된 제품을 포함하는 알루미늄 합금 제품을 의미한다.
"열간 가공"은 고온, 및 일반적으로 적어도 250℉에서 알루미늄 합금 제품을 가공하는 것을 의미한다. 열간 가공 중에는 변형 경화가 제한/방지되며, 이는 일반적으로 열간 가공을 냉간 가공으로부터 차별화한다.
"냉간 가공"은 열간 가공 온도로 간주되지 않는 온도에서, 일반적으로 약 250℉ 미만(예, 주변 온도)에서 알루미늄 합금 제품을 가공하는 것을 의미한다.
강도 및 신장률은 ASTM E8 및 B557에 따라 측정된다.
템퍼의 정의는 ANSI H35.1 (2009)에 따른 것으로, 명칭은 "미국 국립 알루미늄용 표준 합금 및 템퍼 설계 시스템"이며, 이는 알루미늄 협회가 발행하였다.
"T43 템퍼"는 특별한 T4 템퍼로서, 용액 열처리 및 급냉 후, 재료가 실온에서 자연 에이징에 의해 안정화되기 전에 (예를 들어, 8시간 동안 180℉에서) 사전 에이징된다.
VI. 기타
이 신규 기술의 이들 및 다른 양태, 장점, 및 신규한 특징은 다음의 설명에 부분적으로 기술되어 있으며, 다음의 설명 및 도면을 조사할 시 당업자에게 명백해지거나, 본 개시에 의해 제공된 기술의 하나 이상의 구현예를 실시함으로써 학습될 수 있다.
도면은 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 발명의 예시적인 구현예를 포함하고, 이의 다양한 목적 및 특징을 예시한다. 또한, 도면에 나타낸 임의의 측정, 사양 등은 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항은 제한적인 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 당업자에게 본 발명을 다양하게 사용하도록 교시하기 위한 대표적인 기준으로서만 해석되어야 한다.
개시된 이점 및 개선 중에서, 본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 상세한 구현예가 본원에 개시되어 있지만, 개시된 구현예는 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 단지 예시임을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 구현예와 관련하여 주어진 각각의 예는 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다.
명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, 다음의 용어는 문맥상 달리 명확하게 언급하지 않는 한, 본원에서 명시적으로 연관된 의미를 사용한다. 본원에서 사용된 문구, "일 구현예에서" 및 "일부 구현예에서"는 반드시 동일한 구현예(들)를 지칭하지는 않지만, 동일한 구현예(들)를 지칭할 수도 있다. 또한, 본원에서 사용된 문구, "다른 구현예에서" 및 "일부 다른 구현예에서"는 반드시 다른 구현예를 지칭하지는 않지만, 다른 구현예를 지칭할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 구현예는 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고 쉽게 조합될 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 용어, "또는"은, 포괄적인 "또는"의 연산자이며, 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한 "및/또는"이라는 용어와 동등하다. 용어 "기초한"은 배타적이지 않으며, 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한, 설명되지 않은 추가 인자들에 기초할 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐, 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한, "한", "하나", 및 "그 하나"의 의미는 복수의 참조를 포함한다. "안"이라는 의미는, 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한, "내에" 및 "에 대해"를 포함한다.
도 1-2는 다양한 조건에서 실시예 1의 합금의 인장 항복 강도 및 총 신장률 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 T43 템퍼에서 실시예 1의 합금에 대한 인장 항복 강도 및 VDA 굽힘 결과를 나타낸 그래프이다.
실시예 1
표 1에 나타낸 알루미늄 합금의 아홉 개의 파일럿-규모 잉곳을 통상적으로 스캘핑/박리시키고, 이어서 균질화하였다.
실시예 1 합금의 조성(중량%) *
합금** Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti
XA25 1.00 0.44 0.16 0.40 0.60 0.03 0.03 0.02
XA26 0.99 0.42 0.15 0.38 0.90 0.03 0.04 0.02
XA27 1.00 0.17 0.16 0.40 0.62 0.03 0.03 0.02
XA28 1.01 0.44 0.14 0.39 0.60 0.03 0.31 0.02
XA29 0.98 0.44 0.16 0.41 0.40 0.03 0.02 0.02
XA30 0.98 0.44 0.14 0.41 0.65 0.15 0.03 0.02
XA31 0.63 0.40 0.14 0.41 0.89 0.03 0.02 0.02
XA32 0.98 0.43 0.15 0.15 0.62 0.03 0.02 0.02
XA66 0.81 0.13 0.05 0.07 0.59 0.03 0.02 0.02
* 각 합금의 나머지는 부수적인 원소 및 불순물이었고, 합금은 0.03 중량% 이하의 불순물을 함유하였고, 합금은 총 0.10 중량% 이하의 모든 불순물을 함유하였다.
** 합금 XA66은 철 함량이 낮은 6xxx 알루미늄 합금에서 성능 수준을 나타낸 베이스라인 합금이다. 합금 XA25-28, XA30, 및 XA32는 본 발명의 합금이다. 합금 XA29 및 XA31은 본 발명이 아닌 합금이다.
그 다음, 잉곳을 3.53 mm (0.135 인치)로 열간 압연한 다음, (임의의 중간 어닐링 없이) 약 70%만큼 1.02 mm (0.040 인치)의 최종 게이지로 냉간 압연하였다. 그 다음, 최종 게이지 재료를 용액 열처리하고, 공냉시키고, 이어서 T43 템퍼로 처리하였다. 합금의 기계적 성질을 자연적으로 에이징시킨 후 7, 30, 90 및 180일차에 평가하였으며, 그 결과를 아래 표 2-3 및 5-6에 나타냈다. 자연 에이징 30일차의 델타 r 특성(Δr)도 계산하였으며, 그 결과는 아래 표 4에 나타나 있으며, 여기서 델타 r은 전술한 바와 같이 L, LT 및 45°의 "10에서 r" 값으로부터 계산된다. 낮은 델타 r 값이 바람직하고, 이는 재료가 더 등방성인 것을 의미한다.
강도 및 신장률은 ASTM E8 및 B557에 따라 측정된다. "n 값(4-6%)"은 4 내지 6% 신장률 사이의 응력 변형 곡선의 소성 부분의 기울기로서 결정되며, 계산 방법은 ASTM E646에 제공된다.
자연 에이징 7일차에서의 기계적 특성
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 45 122.7 258.6 135.8 24.3
XA26 45 120.0 254.4 134.4 24.5
XA27 45 117.2 252.0 134.8 23.8
XA28 45 119.3 254.8 135.5 25.0
XA29 45 96.5 222.7 126.2 21.3
XA30 45 115.8 250.6 134.8 23.3
XA31 45 98.9 227.2 128.2 21.8
XA32 45 115.8 249.6 133.8 24.2
XA66 45 122.7 258.6 135.9 24.3
XA25 L 128.2 266.1 137.9 25.0
XA26 L 122.0 259.9 137.9 24.1
XA27 L 122.4 260.6 138.2 24.2
XA28 L 125.8 264.8 138.9 24.2
XA29 L 98.6 228.2 129.6 21.5
XA30 L 121.0 260.3 139.3 21.9
XA31 L 101.7 233.7 132.0 23.3
XA32 L 120.0 255.1 135.1 25.1
XA66 L 128.3 254.4 126.1 25.0
XA25 LT 122.7 254.4 131.7 21.5
XA26 LT 112.4 241.3 128.9 22.7
XA27 LT 120.3 253.7 133.4 21.5
XA28 LT 125.1 260.6 135.5 23.2
XA29 LT 96.5 223.7 127.2 20.8
XA30 LT 121.7 257.5 135.8 21.0
XA31 LT 97.2 221.0 123.8 18.6
XA32 LT 116.9 247.5 130.7 21.9
XA66 LT 122.7 254.4 131.7 21.5
자연 에이징 30일차에서의 기계적 특성
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 45 127.9 259.9 132.0 24.6
XA26 45 124.8 256.5 131.7 21.4
XA27 45 123.1 255.5 132.4 24.7
XA28 45 124.8 258.6 133.8 25.1
XA29 45 103.1 228.9 125.8 21.9
XA30 45 124.5 257.2 132.7 23.2
XA31 45 106.2 232.7 126.5 21.2
XA32 45 120.3 251.0 130.7 24.0
XA66 45 129.6 249.3 119.6 25.1
XA25 L 131.3 265.8 134.4 23.0
XA26 L 128.2 263.0 134.8 24.2
XA27 L 123.4 258.9 135.5 23.2
XA28 L 131.0 268.9 137.9 24.3
XA29 L 107.2 235.1 127.9 20.0
XA30 L 126.9 263.7 136.9 21.6
XA31 L 108.9 238.6 129.6 22.4
XA32 L 127.6 261.0 133.4 24.6
XA66 L 134.8 257.5 122.7 24.2
XA25 LT 131.7 260.6 128.9 21.0
XA26 LT 128.9 259.6 130.7 22.0
XA27 LT 121.0 250.3 129.3 20.2
XA28 LT 128.6 262.3 133.8 22.5
XA29 LT 103.1 228.9 125.8 22.3
XA30 LT 126.9 259.6 132.7 20.9
XA31 LT 104.5 228.6 124.1 19.8
XA32 LT 122.4 251.0 128.6 22.1
XA66 LT 127.6 243.4 115.8 24.1
자연 에이징 30일차에서의 델타 R 특성
합금 델타 r
XA25 0.025
XA26 0.125
XA27 0.040
XA28 0.050
XA29 0.070
XA30 0.130
XA31 0.095
XA32 0.038
XA66 0.243
자연 에이징 90일차에서의 기계적 특성
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 143.4 272.7 129.3 20.0
XA26 LT 137.9 268.9 131.0 23.0
XA27 LT 128.6 258.6 130.0 19.8
XA28 LT 137.9 272.7 134.8 23.1
XA29 LT 110.0 236.8 126.9 21.7
XA30 LT 136.2 269.2 133.1 20.3
XA31 LT 110.7 235.8 125.1 18.2
XA32 LT 126.5 255.8 129.3 23.4
XA66 LT 137.2 253.4 116.2 24.7
자연 에이징의 180일차에서의 기계적 특성
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%) 		n 값
(4-6%)
XA25 LT 145.1 273.7 128.6 19.4 0.271
XA26 LT 138.9 267.2 128.2 21.9 0.271
XA27 LT 137.9 269.2 131.3 21.2 0.277
XA28 LT 146.9 281.3 134.4 22.8 0.270
XA29 LT 116.2 243.7 127.6 20.9 0.299
XA30 LT 140.7 273.0 132.4 21.9 0.272
XA31 LT 119.3 244.8 125.5 19.7 0.292
XA32 LT 133.1 260.6 127.6 20.3 0.278
XA66 LT 144.1 259.2 115.1 23.4 0.259
재료의 페인트 베이킹 반응도 평가하였다. 구체적으로, (하기 표에 나타낸 바와 같이) 자연 에이징의 다양한 일차에서, 합금 시편을 (i) 365℉(185°C)에서 20분 동안 침지시키거나(프리스트레치 없음)(즉, "0% PS+365℉/20분"), 또는 (ii) 2% 프리스트레치 다음, 365℉에서 20분 동안 (즉, "2% PS+365℉/20분") 침지하였다. 그 다음, 동일한 기계적 특성을 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 7-11에 나타나 있다.
자연 에이징 7일차 더하기 0% PS+365℉/20분에서의 기계적 특성.
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 195.8 293.7 97.9 17.2
XA26 LT 191.3 289.2 97.9 17.8
XA27 LT 199.6 295.1 95.5 16.5
XA28 LT 211.0 309.2 98.2 16.9
XA29 LT 167.5 264.4 96.9 16.6
XA30 LT 198.9 297.9 98.9 17.3
XA31 LT 167.5 264.8 97.2 16.9
XA32 LT 199.6 294.4 94.8 17.4
XA66 LT 216.2 297.5 81.3 18.0
자연 에이징 90일차 더하기 0% PS+365℉/20분에서의 기계적 특성.
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 194.1 296.8 102.7 17.0
XA26 LT 183.4 292.0 108.6 19.8
XA27 LT 176.9 284.8 107.9 18.7
XA28 LT 193.7 302.3 108.6 20.8
XA29 LT 148.2 257.2 108.9 18.7
XA30 LT 182.7 294.1 111.4 19.4
XA31 LT 157.6 265.1 107.6 17.6
XA32 LT 182.4 286.1 103.8 17.4
XA66 LT 197.2 288.6 91.4 19.7
자연 에이징 180일차 더하기 0% PS+365℉/20분에서의 기계적 특성.
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 191.6 291.9 100.3 15.65
XA26 LT 192.4 297.5 105.1 18.9
XA27 LT 180.9 284.4 103.4 17.2
XA28 LT 199.6 305.4 105.8 17.6
XA29 LT 152.7 258.6 105.8 18.3
XA30 LT 190.3 294.8 104.5 18.0
XA31 LT 161.3 267.5 106.2 17.3
XA32 LT 182.7 285.8 103.1 19.3
XA66 LT 199.9 289.6 89.6 19.7
자연 에이징 7일차 더하기 2% PS+365℉/20분에서의 기계적 특성.
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 253.4 313.4 60.0 14.1
XA26 LT 238.2 301.3 63.1 15.1
XA27 LT 247.9 309.6 61.7 15.4
XA28 LT 264.1 325.4 61.4 15.6
XA29 LT 220.3 282.7 62.4 15.3
XA30 LT 248.2 313.0 64.8 16.3
XA31 LT 204.8 273.0 68.3 14.0
XA32 LT 252.0 311.6 59.6 13.9
XA66 LT 251.7 308.2 56.8 14.9
자연 에이징 30일차 더하기 2% PS+365℉/20분에서의 기계적 특성.
합금 (방향) TYS
(MPa) 		UTS
(MPa) 		UTS - TYS
(MPa) 		총
신장률(%)
XA25 LT 253.0 312.0 59.0 14.5
XA26 LT 241.3 305.8 64.5 14.7
XA27 LT 240.6 302.7 62.1 15.5
XA28 LT 258.2 321.3 63.1 17.2
XA29 LT 215.5 279.2 63.8 14.2
XA30 LT 239.3 305.1 65.9 15.2
XA31 LT 202.0 272.7 70.7 16.2
XA32 LT 242.0 304.4 62.4 15.8
XA66 LT 243.0 304.1 61.0 17.5
나타낸 바와 같이, 본 발명의 합금인 XA25-XA28, XA30 및 XA32는 본 발명의 합금이 특히 더 높은 철 및/또는 망간 레벨을 함유한다는 사실에도 불구하고, 대조군 합금인 XA66에 매우 가까운 인장 특성을 실현한다. 예를 들어, 도 1-2에 나타낸 바와 같이, T43 템퍼에서 그리고 2% 프리스트레치를 갖는 시뮬레이션 페인트 베이킹후, 본 발명의 합금은 XA66 베이스라인 합금에 필적하는 강도 및 총 신장률을 실현하고, 합금 XA25 및 XA28은 특히 잘 수행된다. 본 발명이 아닌 합금 XA29 및 XA31은 현저하게 낮은 인장 항복 강도를 실현한다. 또한 나타낸 바와 같이, 본 발명의 합금은 고 등방성이며, 낮은 델타 r 값(예, 0.20 델타 r 미만)을 실현한다. 본 발명의 합금은 또한, 자연 에이징 180일차에서 높은 n(4-6%) 값을 실현하며, 이는 재료가 네킹 전에 더 신장될 수 있음을 나타내며, 이는 성형성을 개선시킨다.
ASTM B557의 기계적 특성에 더하여, 재료의 VDA 굽힘 특성도 시험하였는데, 그 결과가 아래 표 12에 나타나 있다. VDA 굽힘 시험은 VDA 238-100에 따라 수행된다. VDA 굽힘 시험은, 특히, 충돌 상황에서 재료의 (a) 균열 없이 고정되는 능력 및 (b) 거동을 평가하는 데 사용된다. 횡방향 배향(LT)에 대해 시험을 수행하였고, 보고된 값은 시험된 각 합금에 대해 사용된 네 개의 시편 평균에 기초한다. 모든 특성은 자연 에이징의 30일차에 LT(긴 가로) 방향에 대한 것이다.
실시예 1 합금(자연 에이징 30일차)의 VDA 굽힘 특성
합금 평균 굽힘 각도
α (측정치) 		TYS
(MPa)*
XA25 114.5 130.7
XA26 102.0 124.1
XA27 105.8 126.1
XA28 116.4 134.5
XA29 122.7 105.2
XA30 106.2 122.0
XA31 113.7 108.9
XA32 109.0 124.8
XA66 119.1 129.3
* 예시된 TYS 값은 T43 템퍼의 재료 및 상기 시험과 상이한 시편으로부터 유래한다.
(도 3에 예시되고) 나타낸 바와 같이, 본 발명의 합금은, 본 발명의 합금이 특히 더 높은 철 및/또는 망간 레벨을 함유하는 사실에도 불구하고, 대조군 합금인 XA66에 매우 가까운 인장 및 굽힘 특성을 실현한다. 본 발명이 아닌 합금 XA29 및 XA31은 현저하게 낮은 강도를 실현한다. 본 발명의 합금의 성능은, 높은 레벨의 철 및 망간이 유해한 입자를 초래하는 것으로 알려져 있기 때문에 놀랍다. 베이스 조성에서 적절한 양의 실리콘, 마그네슘 및 구리를 이용함으로써, 본원에 설명된 신규 6xxx 알루미늄 합금은 높은 철 및/또는 망간 레벨에 내성을 가질 수 있어서, 제조에서 재활용 재료의 높은 레벨을 이용할 수 있게 하는 것으로 가정된다.
본 발명의 다수의 구현예가 설명되었지만, 이들 구현예는 단지 예시적인 것이고, 제한적인 것은 아니며, 많은 수정이 당업자에게 명백할 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 문맥상 명확하게 달리 요구하지 않는 한, 다양한 단계는 임의의 원하는 순서로 수행될 수 있고, 임의의 적용 가능한 단계는 추가 및/또는 제거될 수 있다.

Claims (41)

  1. 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품으로서,
    0.25-0.60 중량%의 Fe;
    0.8-1.2 중량%의 Si;
    0.35-1.1 중량%의 Mg;
    0.05-0.8 중량%의 Mn;
    최대 0.30 중량%의 Cu;
    최대 0.50 중량%의 Zn;
    최대 0.15 중량%의 Ti;
    최대 0.15 중량%의 Cr, Zr, 및 V 각각;
    나머지는 알루미늄, 선택적인 부수적 원소, 및 불순물을 포함하되,
    상기 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품은 0.5 내지 4.0 mm의 두께를 갖는, 제품.
  2. 제2항에 있어서, 적어도 0.27 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.30 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.33 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.36 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.39 중량%의 Fe를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 0.57 중량%의 Fe, 또는 0.54 중량% 이하의 Fe, 또는 0.51 중량% 이하의 Fe를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.85 중량%의 Si, 또는 적어도 0.90 중량%의 Si, 또는 적어도 0.95 중량%의 Si을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1.15 중량%의 Si, 또는 1.10 중량% 이하의 Si, 또는 1.05 중량% 이하의 Si을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.40 중량%의 Mg, 또는 적어도 0.45 중량%의 Mg, 또는 적어도 0.50 중량%의 Mg, 또는 적어도 0.55 중량%의 Mg을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1.05 중량% 이하의 Mg, 또는 1.0 중량% 이하의 Mg, 또는 0.95 중량% 이하의 Mg을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.08 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.10 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.12 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.15 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.18 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.20 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.25 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.30 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.33 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.35 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.38 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.40 중량%의 Mn을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 0.75 중량% 이하의 Mn, 또는 0.70 중량% 이하의 Mn, 또는 0.65 중량% 이하의 Mn, 또는 0.60 중량% 이하의 Mn, 또는 0.55 중량% 이하의 Mn, 또는 0.50 중량% 이하의 Mn, 또는 0.45 중량% 이하의 Mn을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 0.25 중량% 이하의 Cu, 또는 0.22 중량% 이하의 Cu, 또는 0.20 중량% 이하의 Cu, 또는 0.17 중량% 이하의 Cu, 또는 0.15 중량% 이하의 Cu를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.05 중량%의 Cu, 또는 적어도 0.10 중량%의 Cu를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 0.45 중량% 이하의 Zn, 또는 0.40 중량% 이하의 Zn, 또는 0.35 중량% 이하의 Zn, 또는 0.30 중량% 이하의 Zn, 또는 0.25 중량% 이하의 Zn, 또는 0.20 중량% 이하의 Zn, 또는 0.15 중량% 이하의 Zn, 또는 0.10 중량% 이하의 Zn, 또는 0.05 중량% 이하의 Zn, 또는 0.03 중량% 이하의 Zn을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.05 중량%의 Zn, 또는 적어도 0.10 중량%의 Zn, 또는 적어도 0.15 중량%의 Zn, 또는 적어도 0.20 중량%의 Zn, 또는 적어도 0.25 중량%의 Zn을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, Cr, V 및 Z 중 적어도 하나는 적어도 0.05 중량%를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 0.05 중량% 이하의 Zr, 또는 0.05 중량% 이하의 V, 또는 0.05 중량% 이하의 V 및 Zr을 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 0.02 중량%의 Ti, 또는 적어도 0.04 중량%의 Ti를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 0.12 중량% 이하의 Ti, 또는 0.10 중량% 이하의 Ti를 포함하는, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘 대 마그네슘의 중량비는 0.8:1 내지 2.4:1(Si:Mg)인, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  19. 제17항에 있어서, 상기 실리콘 대 마그네슘의 중량비는 적어도 0.9:1(Si:Mg), 또는 적어도 1:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.1:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.2:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.3:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.4:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.5:1(Si:Mg), 또는 적어도 1.6:1(Si:Mg)인, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 실리콘 대 마그네슘의 중량비는 2.3:1(Si:Mg) 이하, 또는 2.2:1(Si:Mg) 이하, 또는 2.1:1(Si:Mg) 이하, 또는 2.0:1(Si:Mg) 이하, 또는 1.9:1(Si:Mg) 이하, 또는 1.8:1(Si:Mg) 이하, 또는 1.7:1(Si:Mg) 이하인, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.35 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.40 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.45 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.50 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.55 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.60 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.65 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.70 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.75 중량%이거나, (중량% Fe) + (중량% Mn)은 적어도 ≥ 0.80 중량%인, 6xxx 알루미늄 합금 시트 제품.
  22. 방법으로서,
    (a) 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 잉곳 또는 스트립으로서 주조하는 단계;
    (b) 선택적으로 상기 알루미늄 합금을 균질화하는 단계;
    (c) 상기 알루미늄 합금을 중간 게이지 제품 또는 최종 게이지 제품으로 열간 압연하는 단계;
    (d) 상기 중간 게이지 제품을 상기 최종 게이지 제품으로 냉간 압연하되,
    단계 (c) 내지 (d)로 인해, 상기 최종 게이지 제품은 0.5 내지 4.0 mm의 두께를 갖는 단계;
    (e) 용액 열처리한 다음 상기 최종 게이지 제품을 급냉하는 단계;
    (f) 선택적으로, 상기 용액 열처리 및 급냉된 최종 게이지 제품을 사전 에이징하는 단계;
    (g) 상기 최종 게이지 제품을 자연적으로 에이징시켜, T4 또는 T43 템퍼를 실현하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 최종 게이지 제품을 자동차 부품으로 포밍하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 자동차 부품은 자동차의 내부 후드 패널인, 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 게이지 제품을 석출 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 석출 경화는 페인트 베이킹을 포함하는, 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 단계 (a)는 상기 잉곳 또는 상기 스트립을 제조하기 위해 재활용된 알루미늄 합금 재료를 활용하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 재활용 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.25 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.27 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.30 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.33 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.36 중량%의 Fe, 또는 적어도 0.39 중량%의 Fe를 포함하는, 방법.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 재활용 알루미늄 합금 재료는 적어도 0.05 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.08 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.10 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.12 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.15 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.20 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.25 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.30 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.33 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.35 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.38 중량%의 Mn, 또는 적어도 0.40 중량%의 Mn을 포함하는, 방법.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주조 단계 (a)는 상기 재활용 알루미늄 합금 재료를 비-재활용 알루미늄 재료와 조합하여 용융시키는 단계를 포함하되, 상기 주조 단계 후, 상기 잉곳 또는 스트립은 6xxx 알루미늄 합금 조성을 포함하는, 방법.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 7일차에 135 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 7일차에 130 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 7일차에 125 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 7일차에 120 MPa 이하를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 30일차에 140 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 30일차에 135 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 30일차에 130 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 30일차에 125 MPa 이하를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 90일차에 150 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 90일차에 145 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 90일차에 140 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 90일차에 135 MPa 이하를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 180일차에 155 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 180일차에 150 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 180일차에 145 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 180일차에 140 MPa 이하의 TYS(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징 180일차에 135 MPa 이하를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 18%의 총 신장률(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 19%의 총 신장률(LT), T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 20%의 총 신장률(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 21%의 총 신장률(LT), 또는 T4 또는 T43 템퍼에서 적어도 22%의 총 신장률(LT)을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징의 30일차에 0.20 이하의 델타 r(Δr), 0.18 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.16 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.14 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.12 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.10 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.09 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.08 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.07 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.06 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.05 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.04 이하의 델타 r(Δr), 또는 0.03 이하의 델타 r(Δr)을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 ASTM E646에 따라 시험되는 경우에 T4 또는 T43 템퍼에서 자연 에이징의 180일차에 LT 방향으로 적어도 0.265의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.267의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.270의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.271의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.272의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.273의 n (4-6%) 값, 또는 적어도 0.274의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.275의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.276의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.277의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.278의 n(4-6%) 값, 또는 적어도 0.279의 n(4-6%) 값을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 임의의 역변형 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹(상기 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함함)한 후 적어도 180 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 185 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 190 MPa의 TYS(LT), 적어도 195 MPa의 TYS(LT), 적어도 200 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 205 MPa의 TYS(LT), 적어도 210 MPa의 TYS(LT), 적어도 215의 TYS(LT)를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 2% 역변형으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹(상기 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함함)한 후 적어도 230 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 235 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 240 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 245 MPa의 TYS(LT), 적어도 250 MPa의 TYS(LT), 적어도 255 MPa의 TYS(LT), 또는 적어도 260 MPa의 TYS(LT), 적어도 265 MPa의 TYS(LT), 적어도 270의 TYS(LT)를 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 임의의 역변형 없이 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹(상기 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함함)한 후 적어도 15%의 총 신장률(LT), 또는 적어도 16%의 총 신장률(LT), 또는 적어도 17%의 총 신장률(LT), 적어도 18%의 총 신장률(LT), 적어도 19%의 총 신장률(LT), 적어도 20%의 총 신장률(LT), 적어도 21%의 총 신장률(LT)을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6xxx 알루미늄 합금은 2% 역변형으로 T4 또는 T43 템퍼 재료를 페인트 베이킹(상기 페인트 베이킹은 20분 동안 365℉에서 인공적으로 에이징하는 것을 포함함)한 후 적어도 13%의 총 신장률, 또는 적어도 14%의 총 신장률, 또는 적어도 15%의 총 신장률, 적어도 16%의 총 신장률, 또는 적어도 17%의 총 신장률, 적어도 18%의 총 신장률을 실현하는, 6xxx 알루미늄 합금.
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