鋁合金、鋁合金產品及其製備方法

2023-06-03 13:25:51 1

專利名稱：鋁合金、鋁合金產品及其製備方法
,呂合金、,呂合金產品及其製備方法相關申請的交叉引用本專利申請要求以下美國專利申請的優先權，每個專利申請均通過引用以其全部內容併入本文(1)2009年1月16日提交的名為「Aluminum Alloys for Consumer Electronics」的美國臨時專利申請No. 61/145，416 ; (2) 2009年3月16日提交的名為 "Aluminum Alloys for Consumer Electronics」 的美國臨時專利申請 No. 61/160，631 ；2009 年 6 月 15 日提交的名為 「Aluminum alloys for Consumer Electronics」 的美國臨時專利申請No. 61/187，183 ； (4) 2009年6月26日提交的名為「Aluminum alloys for consumer electronic products and methods, systems and appara tus for producing the same」的美國臨時專利申請No. 61/269, 660 ； (5) 2009年6月30日提交的名為 "Die-casting process」 的美國臨時專利申請 No. 61/221，943 ；以及(6) 2010 年 1 月 12 日提交的名為「Aluminum alloys, aluminum alloy products and methods for making the same"的美國非臨時專利申請No.-。
背景技術：
關於消費產品例如消費電子產品，正面(facade)必須滿足許多的標準從而為商業上可行的。在這些標準中為耐用性和視覺外觀。視覺上吸引人的輕質、耐用的正面可用於消費產品應用。概要概括地，本公開涉及用於消費產品的鋁合金、包含這樣的鋁合金的消費產品以及製備其的方法、系統和裝置。這些鋁合金可用作消費產品(例如，移動電子裝置罩殼)的正面。消費產品可實現外觀、耐用性和/或可攜帶性的獨特組合，這至少部分是由於本文公開的獨特合金、鑄造方法和/或精加工處理所致。事實上，本文中描述的Al-Ni和Al-Ni-Mn 合金至少部分協助提供具有高亮度和/或低灰度的消費產品，並且在陽極化條件下，其至少有助於製造視覺上吸引人的成型鑄造產品。這些合金在鑄態條件(F狀態)下也具有機械性質、可鑄造性和可陽極化能力的優異組合，如在下面更詳細地描述的，這使它們適合用於消費產品應用。鑄造方法可有助於製備具有少量或沒有視覺上明顯的表面缺陷的成型鑄造合金。精加工處理方法可製備具有耐用、抗UV和耐磨損等性質的裝飾性成型鑄造產品。


本專利或申請文件包含至少一個以彩色完成的附圖。有彩色附圖的本專利或專利申請的複印件將由事務所於請求和支付必要的費用下提供。圖1是說明根據本公開用於製備成型鑄造產品的方法流程圖。圖加是由鋁合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的一個實施方案的示意性俯視圖。圖2b是由鋁合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的一個實施方案的示意性仰視圖。
圖2c是圖2b的移動電子裝置電話罩殼的一部分的近景視圖，其說明其標稱壁厚。圖2d是具有不同顏色的目標觀察表面的移動電子裝置罩殼的一個實施方案的俯視圖。圖3a是說明用於根據本公開製備裝飾性成型鑄造產品的方法的一個實施方案的流程圖。圖北是說明根據圖3a的方法的一些實施方案可選擇的一些裝飾性成型鑄造產品性質的流程圖。圖3c是說明根據圖3a的方法的一些實施方案可選擇不同標稱壁厚的裝飾性成型鑄造產品的流程圖。圖3d是說明根據圖3a的方法的一些實施方案可選擇來製備裝飾性成型鑄造產品的一些鑄造方法的流程圖。圖3e是說明根據圖3a的方法的一些實施方案可為裝飾性成型鑄造產品選擇的一些精加工性質的流程圖。圖3f是說明根據圖3a的方法的一些實施方案選擇特定的合金和顯微組織的流程圖。圖3g是說明根據圖3a的方法用於製備具有層狀顯微組織的裝飾性成型鑄造產品的方法的一個實施方案的流程圖。圖池是說明根據圖3a的方法用於製備具有均勻顯微組織的裝飾性成型鑄造產品的方法的一個實施方案的流程圖。圖乜是關於二元Al-Ni體系的相圖。圖4b是關於三元Al-Ni-Mn體系的液相線投影圖。圖fe是層狀顯微組織的成型鑄造產品的一個實施方案的橫截面示意圖。圖恥是均勻顯微組織的成型鑄造產品的一個實施方案的橫截面示意圖。圖6a是說明根據本公開製備的並且包含約6. 9wt. % Ni,2. 9wt. % Mn，餘量為鋁、 偶存元素和雜質的Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微組織的顯微圖。圖6b是說明根據本公開製備的並且包含約% Ni、2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質的Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微組織的顯微圖。圖6c是說明根據本公開製備的並且包含約lwt. % Ni、2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質的Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微組織的顯微圖。圖7是說明根據本公開用於製備裝飾性成型鑄造產品的一些鑄造合金的圖表。圖是根據本公開製備的一個陽極化Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微圖片，該產品包含約6. 9wt. % Ni,2. 9wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質，並具有均勻氧化物層。圖8b是根據本公開製備的一個Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微圖，並且其包含約 4wt. % Ni、2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質，並且具有均勻的氧化物層。圖8c是根據本公開製備的一個Al-Ni-Mn成型鑄造產品的顯微圖，並且其包含約 lwt. % Ni、2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質，並且具有均勻的氧化物層。圖8d是根據本公開製備的一個Al-Ni成型鑄造產品的顯微圖，並且其包含約 6. 5wt. % Ni，餘量為鋁、偶存元素和雜質，並且具有均勻的氧化物層。圖8e是Al-Si A380成型鑄造產品的顯微圖並且其具有均勻的氧化物層。
圖9包含用於根據本公開的壓鑄方法的由鋼製備的動模插件和定模插件的照片。圖10是用於本公開的壓鑄方法的動模插件和安裝到模具框架的動模插件的電腦輔助設計(CAD)圖片。圖11是說明根據本公開的一個實施方案製備成型鑄造產品的方法的一個實施方案的流程圖。圖11A-11I是說明根據本公開的一個實施方案用於製備成型鑄造產品的流程圖的示意圖。圖12A是根據本公開的扇形澆口(fan gate)構造的一個實施方案的透視圖。圖12B是圖12A的扇形澆口構造的側面橫截面視圖，並且其具有澆口接合面 (land) ο圖12C是沒有澆口接合面的扇形澆口構造的另一個實施方案的側面橫截面視圖。圖13A-13C分別是根據本公開的一個實施方案的在鑄態條件下並且採用扇形澆口構造製備的移動電子裝置罩殼的自頂向下、透視和側視照片。圖14A是根據本公開的一個實施方案採用扇形澆口構造製備的在鑄態條件下的移動電子裝置電話罩殼的照片。圖14B是用於壓鑄圖14A的移動電子裝置罩殼的扇形澆口構造的CAD圖。圖15A是根據本公開的切向(tangential)澆口構造的一個實施方案的透視圖。圖15B是圖15A的切向澆口構造的側面橫截面視圖，並且其具有澆口接合面。圖15C是沒有澆口接合面的切向澆口構造的另一個實施方案的側面橫截面視圖。圖16A是根據本公開的一個實施方案採用切向澆口構造製備的在鑄態條件下的移動電子裝置罩殼的照片。圖16B是用於壓鑄圖16A的移動電子裝置罩殼的切向澆口構造的CAD繪圖。圖17A是根據本公開用於成型鑄造方法的分段扇形澆口構造的一個實施方案的圖。圖17B是根據本公開用於成型鑄造方法的切向澆口構造的一個實施方案的圖。圖18A是根據本公開的一個實施方案用於成型鑄造產品的漩流澆口構造的一個實施方案的圖。圖18B是根據本公開的一個實施方案用於成型鑄造產品的漩流澆口構造的另一個實施方案的圖。圖19是根據本公開用於成型鑄造產品的切向澆口構造的橫截面側視圖。圖20A是在靠近澆口區域具有視覺上明顯的表面缺陷(流線)的在鑄態條件下的移動電子裝置罩殼的照片。圖20B是在靠近通風孔區域具有視覺上明顯的表面缺陷(暗斑點變色)的在鑄態條件下的移動電子裝置罩殼的照片。圖21A-21B分別是在靠近澆口區域具有視覺上明顯的表面缺陷(彗星尾狀構造) 的在鑄態條件下的移動電子裝置罩殼的光學照片和掃描電子顯微鏡(SEM)照片。圖22A-22B分別是根據本公開採用扇形澆口構造製備的鑄態產品的側視和自頂向下的照片。圖22C-22D分別是根據本公開採用切向澆口構造製備的鑄態產品的側視和自頂
9向下的照片。圖22E-22F分別是根據本公開採用扇形澆口構造製備的鑄態產品的側視和自頂向下的照片。圖22G-22H分別是根據本公開採用切向澆口構造製備的鑄態產品的側視和自頂向下的照片。圖23是說明根據本公開有用的不同精加工方法的一個實施方案的圖表。圖M是說明根據本公開有用的不同表面調質方法的一個實施方案的圖表。圖25是說明根據本公開有用的不同陽極化方法的一個實施方案的圖表。圖沈是說明根據本公開有用的不同著色方法的一個實施方案的圖表。圖27是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品的照片。圖觀是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品在用玻璃珠噴砂後的照片。圖四是由Al-Ni-Mn合金製備的經陽極化並且具有均勻氧化物層的成型鑄造產品的顯微圖。圖30A是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品在陽極化和染色後的照片。圖30B是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品在陽極化和染色後的照片。圖31A是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品在陽極化和拋光並具有均勻氧化物層後的顯微圖。圖31B是由Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品在陽極化和拋光並具有均勻氧化物層後的顯微圖。圖32說明了由不同Al-Ni-Mn合金製備的成型鑄造產品的不同顯微圖。圖33是根據本公開由Al-Ni-Mn合金製備的兩種薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片。圖34是說明兩個薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片，一個由Al-Ni-Mn合金製備，一個由常規A380合金製備。圖35是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在陽極化並具有亮表面之後的照片。圖36是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在化學蝕刻、陽極化和染色之後的照片。圖37是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在陽極化和施加矽聚合物塗層之後的照片。圖38是說明由Al-Ni-Mn合金製備的厚壁成型鑄造汽車部件在陽極化和染色並具有大理石狀面層之後的照片。圖39A是說明由Al-Ni合金和採用切向澆口構造的壓鑄所製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在除油和陽極化之後的照片。圖39B是說明由Al-Ni合金和採用扇形澆口構造的壓鑄所製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在除油和陽極化之後的照片。圖40A是說明由Al-Ni合金和採用切向澆口構造的壓鑄所製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在除油、陽極化和著色之後的照片。圖40B是說明由Al-Ni合金和採用扇形澆口構造的壓鑄所製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在除油、陽極化和著色之後的照片。圖41A是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片，其中精加工方法包括紋理化(texturizing)、化學拋光、陽極化、染色和密封(sealing)。圖41B是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片，其中精加工方法包括化學蝕刻、機械拋光、紋理化、化學拋光、陽極化、染色和密封。圖42A是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片，其中精加工方法包括機械拋光、陽極化和塗覆。圖42B是說明由Al-Ni-Mn合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼的照片，其中精加工方法包括化學蝕刻、機械拋光、陽極化和塗覆。圖43A是說明由A380合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在陽極化和密封之後的照片。圖4 是說明由Al-Ni合金製備的薄壁成型鑄造移動電子裝置罩殼在陽極化和密封之後的照片。詳細描述現在參考附圖，其至少部分有助於說明本公開的各種相關特徵。用於製備裝飾性成型鑄造產品的方法的一個實施方案示於圖1中。在所示的實施方案中，該方法包括製備合金(110)、成型該鑄造合金以製備成型鑄造產品(120)以及精加工成型鑄造產品(130)以形成裝飾性成型鑄造產品。A.成型鑄造產品成型鑄造產品是在鋁合金鑄造過程後獲得它們最終或接近最終產品形式的那些產品。如果成型鑄造產品在鑄造後不需要機加工，其處於最終形式。如果成型鑄造產品在鑄造後需要一些機加工，其處於接近最終形式。根據定義，成型鑄造產品排除形變產品，該形變產品在鑄造後通常需要熱和/或冷加工以獲得它們的最終產品形式。如更詳細地描述於下文中的，可通過任何合適的鑄造方法製備成型鑄造產品，例如壓鑄和永久模鑄方法等。在一個實施方案中，成型鑄造產品是「薄壁，，成型鑄造產品。在這些實施方案中， 成型鑄造產品具有不大於約1.0毫米的標稱壁厚。在一個實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約0. 99毫米的標稱壁厚。在另一個實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約0. 95 毫米的標稱壁厚。在另外的實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約0.9毫米，或不大於約 0. 85毫米，或不大於約0. 8毫米，或不大於約0. 75毫米，或不大於約0. 7毫米，或不大於約 0. 65毫米，或不大於約0. 6毫米，或不大於約0. 55毫米，或不大於約0. 5毫米，或甚至更小的標稱壁厚。成型鑄造產品的標稱壁厚是成型鑄造產品的壁的主要厚度，其不包括任何的裝飾性或承載構件，例如突出部、筋條、網層或用以允許部件自模具釋放的氣流孔(draft)。例如，如圖2a-2c所示，移動電子裝置罩殼200具有本體202，該本體202具有目標觀察表面 204和內表面206。目標觀察表面，例如如圖2a-2c中所示的表面204，是在產品的正常使用期間意欲被消費者觀察的表面。內表面206，例如如圖加-2(中所示的表面206，在產品的正常使用期間通常不意欲被消費者觀察到。例如，移動電子裝置罩殼200的內表面206在產品正常使用期間通常不被觀察到(例如，當用於發送文字消息和/或當用於電話交談時)， 但是在非正常使用期間例如當更換電池時，其偶爾可被觀察到。在所示的實施方案中，本體202具有不大於約1. Omm (例如約0. 7mm)的標稱壁厚(NWT) 208。該標稱壁厚(NWT)不包含裝飾性構件212、安裝構件214、螺旋突出部216或加強肋218等的任何厚度。在其它的實施方案中，成型鑄造產品可具有中等壁厚。在這些實施方案中，成型鑄造產品具有不大於2mm但至少約1.01mm的標稱壁厚。在一個實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約1.95mm的標稱壁厚。在其它的實施方案中，成型鑄造產品可具有不大於約1. 9mm,或不大於約1. 85mm,或不大於約1. 8mm,或不大於約1. 75mm,或不大於約1. 7mm, 或不大於約1. 65mm,或不大於約1. 6mm,或不大於約1. 55mm,或不大於約1. 5mm,或不大於約 1. 5mm,或不大於約1. 45mm,或不大於約1. 4mm,或不大於約1. 35mm,或不大於約1. 3mm,或不大於約1. 25mm，或不大於約1. 2mm，或不大於約1. 15mm，或不大於約1. Imm的標稱壁厚。在這些實施方案中，成型鑄造產品可具有大於約1. Omm的標稱壁厚。在其它的實施方案中，成型鑄造產品可具有相對厚的壁厚。在這些實施方案中，成型鑄造產品可具有不大於約6毫米但至少約2. Olmm的標稱壁厚。在一個實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約5毫米的標稱壁厚。在其它的實施方案中，成型鑄造產品具有不大於約4毫米或不大於約3毫米的標稱壁厚。在這些實施方案中，成型鑄造產品可具有大於 2毫米的標稱壁厚。B.裝飾性成型鑄造產品在鑄造後，可精加工成型鑄造產品以製備裝飾性成型鑄造產品。裝飾性成型鑄造產品是經受一個或多個如更詳細地描述於下文的精加工步驟的那些成型鑄造產品，並且導致具有預定的顏色、光澤和/或紋理等特徵的成型鑄造產品，所述特徵位於至少一部分成型鑄造產品目標觀察表面上。這些裝飾性成型鑄造產品通常獲得滿足消費者接受標準的預定的顏色、光澤和/或紋理等特徵。裝飾性成型鑄造產品可具有預定的顏色。預定的顏色意味著事先選取的顏色，例如最終使用的裝飾性成型鑄造產品的目標顏色。在一些實施方案中，目標顏色不同於基材的天然顏色。裝飾性成型鑄造產品的預定顏色通常通過將著色劑施加至裝飾性成型鑄造產品的氧化物層而獲得。這些著色劑通常至少部分地佔據氧化物層的孔隙。在一個實施方案中， 在施加著色劑後，氧化物層的孔隙可得到密封(例如，當使用染料類的著色劑時)。在一個實施方案中，不需要密封氧化物層的孔隙，因為著色劑已經如此進行(例如，當使用具有基於Si的聚合物主鏈的著色劑時，例如使用聚矽氮烷和聚矽氧烷)。在一個實施方案中，裝飾性成型鑄造產品在一個或多個它們目標觀察表面上獲得顏色均勻性。該顏色均勻性可歸因於例如所選擇的合金組成、所選擇的鑄造方法和/或所選擇的精加工方法，其可導致成型鑄造產品基本上不含視覺上的外觀表面缺陷。「顏色均勻性」及其類似體意指精加工成型鑄造產品的顏色跨成型鑄造產品目標觀察表面基本上是相同的。例如，在一些實施方案中，可通過在陽極化期間製備均勻的氧化物層的能力促進顏色均勻性，其可產生可靠地製備跨成型鑄造產品的目標觀察表面的均勻顏色的能力。在一個實施方案中，顏色均勻性通過Delta-E(CIELAB)測量。在一個實施方案中，如通過採用 CIELAB的比色計(例如，由TECHNI DYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品的顏色變化性不大於+/-5. 0 Delta Ε。在其它的實施方案中，如通過採用CIELAB的比色計 (例如，由TECHNI DYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品的顏色變化性不大於+/-4. 5 Delta E，或+/-4. 0 Delta E，或+/-3. 5 Delta E，或+/-3. 0 DeltaE，或+/-2. 5 Delta E，或+/-2. 0 Delta E，或+/-1.5 Delta E，或+/_1. ODelta E，或+/-0. 9 Delta Ε, 或不大於+/-0.8 Delta E，或不大於+/-0. 7Delta E，或不大於+/-0.6 Delta E，或不大於 +/-0.5 Delta E，或不大於+/-0.4 Delta E，或不大於+/-0.3 Delta E，或不大於+/-0.2 DeltaE，或不大於+/-0. 1 Delta E，或不大於+/-0. 05 Delta E，或更小。裝飾性成型鑄造產品可具有預定的光澤。預定的光澤是事先選取的光澤，例如最終使用的產品目標光澤。在一些實施方案中，預定的光澤不同於基材的天然光澤。在一些實施方案中，預定的光澤可通過施加具有預定光澤的著色劑而獲得。在一個實施方案中，成型鑄造產品具有光澤均勻性。「光澤均勻性」意指精加工的成型鑄造產品的光澤跨成型鑄造產品的目標觀察表面基本上是相同的。在一個實施方案中，光澤均勻性根據ASTM D 523 來測量。在一個實施方案中，跨成型鑄造產品的目標觀察表面，成型鑄造產品的光澤變化性不大於約+/-20個單位(例如，％光澤單位)。在其它的實施方案中，跨成型鑄造產品的目標觀察表面，光澤變化性不大於約+/-15個單位，或不大於約+/-13個單位，或不大於約+/-10個單位，或不大於約+/-9個單位，或不大於約+/-8個單位，或不大於約+/-7個單位，或不大於約+/-6個單位，或不大於約+/-5個單位，或不大於約+/-4個單位，或不大於約+/-3個單位，或不大於約+/-2個單位，或不大於約+/-1個單位。用於測量光澤的一個設備是BKARDNER AG-4430微-TRI-光澤的光澤計。裝飾性成型鑄造產品的顏色均勻性和/或光澤均勻性可歸因於在成型鑄造產品的陽極化期間形成的相對均勻的氧化物層。如更詳細地描述於下文的，可通過使用本文中描述的Al-Ni和Al-Ni-Mn合金來促進均勻的氧化物層。這些均勻的氧化物層可有助於著色劑的均勻吸收，並且因而提高裝飾性成型鑄造產品中的顏色和/或光澤均勻性。裝飾性成型鑄造產品可具有設計的紋理。設計的紋理是具有預定的(一個或多個)形狀和/或取向的紋理，其通過化學、機械和/或其它的方法(例如，雷射蝕刻、壓花、 刻紋和平面印刷技術)產生。在一個實施方案中，在鑄造後例如通過設計的機械方法例如機加工、刷制、噴砂等可產生設計的紋理。在另一個實施方案中，例如通過利用鑄造模具內的預定圖案，在鑄造期間可產生設計的紋理。在其它的實施方案中，裝飾性成型鑄造產品可具有整體上平滑的表面，即非紋理化的外表面。在一些實施方案中，成型鑄造產品可具有至少兩個目標觀察表面，一個表面具有第一顏色、光澤和/或紋理，以及第二表面具有第二顏色、光澤和/或紋理。例如，並且現在參考圖2d，移動電子裝置罩殼200具有第一目標觀察表面20 ，其具有第一預定的顏色，以及第二目標觀察表面204b，其具有不同於第一預定顏色20 的第二預定的顏色。在這些實施方案中，第一目標觀察表面20 的顏色均勻性僅在由第一目標觀察表面界定的區域內確定，並且第二目標觀察表面204b的顏色均勻性僅在由第二目標觀察表面界定的區域內確定。其適用於光澤均勻性和紋理。此外，裝飾性成型鑄造產品可具有任何數目的目標觀察表面，並且適用相同原理。上述提供的實施例僅用於說明目的。在一些實施方案中，裝飾性成型鑄造產品基本上不含視覺上明顯的表面缺陷。「基本上不含視覺上明顯的表面缺陷」意指當裝飾性成型鑄造產品位於離開觀察裝飾性成型鑄造產品的人眼至少18英尺時，裝飾性成型鑄造產品目標觀察表面被具有20/20視力的人眼觀察時，基本上不含表面缺陷。視覺上明顯的表面缺陷的例子包括可由於鑄造方法(例如，
13冷結、皺皮線、流線、以及斑點變色、空隙)和/或合金顯微組織(例如，在裝飾性成型鑄造產品的目標觀察表面處或附近處存在隨機定位的α鋁相)等引起的可觀察到的那些美學缺陷。由於精加工方法(描述於下文)通常允許相當大量的可見光穿透數十或數百或數微米的裝飾性成型鑄造產品(所述光可被反射和/或吸收)，因而其可用於產生均勻的顯微組織和/或限制或消除隨機分布的金屬間化合物和/或α鋁相，從而導致基本不含視覺上明顯的表面缺陷並且可為消費者所接受的裝飾性成型鑄造產品。通常在陽極化後確定視覺上明顯的表面缺陷的存在，例如在將著色劑施加至成型鑄造產品後。基本上不含視覺上明顯的表面缺陷的裝飾性成型鑄造產品的例子示於圖36、37、41Β、42Β和43Β中。包含一種或多種視覺上明顯的表面缺陷的裝飾性成型鑄造產品的例子示於圖20Α、20Β、21Α、41Α、42Α和 43Α 中。在其它的實施方案中，例如對於大理石狀面層，裝飾性成型鑄造產品可包含視覺上明顯的表面缺陷。這些視覺上明顯的表面缺陷可有助於將成型鑄造產品的目標觀察表面設計成差別的著色，並且因此可有助於大理石狀的外觀。大理石狀面層為施加一種或多種著色劑後具有類似靜脈的圖案或類似大理石的條紋的面層。成型鑄造產品的目標觀察表面可具有低灰度和/或具有高亮度。在一個實施方案中，成型鑄造產品的目標觀察表面實現了顯然低於由鑄造合金380製備的對比成型鑄造產品的灰度水平。例如，如通過採用CIELAB的比色計(例如由TECHNIDYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品大至少約1個單位的CIELAB「L-值」。對比的380產品為通過與裝飾性成型鑄造產品相同的鑄造方法和精加工方法(如果合適時) 製備的產品，但是其由鑄造合金380而不是本文中所述的合金組合物製備。CIELAB L-值表示白色-黑色的程度(例如，100=純白色，0=純黑色)。在一些實施方案中，如通過採用CIELAB的比色計(例如由TECHNIDYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品大至少約2個單位，或至少約3個單位，或至少約4個單位，或至少約5個單位，或至少約6個單位，或至少約7個單位，或至少約8個單位，或至少約9個單位，或至少約10個單位，或至少約11個單位，或至少約12個單位，或至少約13個單位，或至少約14個單位，或至少約15個單位，或至少約16個單位，或至少約17個單位，或至少約 18個單位，或至少約19個單位，或至少約20個單位，或大更多的CIELAB 「L-值」。在一個實施方案中，如通過採用CIELAB的比色計(例如由TECHNIDYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品好至少約5%的CIELAB「L-值」。在其它的實施方案中，如通過採用CIELAB的比色計(例如由TECHNIDYNE提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品好至少約10%，或好至少約15%，或好至少約 20 %，或好至少約25 %，或好至少約30 %，或好至少約35 %，或好至少約40 %，或好至少約 45%，或好更多的CIELAB 「L-值」。在一個實施方案中，成型鑄造產品可具有至少約55的 CIELAB「L-值」。在其它的實施方案中，如通過採用CIELAB的比色計(例如，由TECHNIDYNE 提供的Color Touch PC)所測得，成型鑄造產品可具有至少約56，或至少約57，或至少約 58，或至少約59，或至少約60，或至少約61，或至少約62，或至少約63，或至少約64，或至少約65，或至少約66，或至少約67，或至少約68，或更大的CI ELAB "L-值」。在一個實施方案中，相對於「鑄態」產品(即，在鑄造120後)確定L-值。在一個實施方案中，在精加工 (130)後確定L-值。在一個實施方案中，在中間精加工步驟期間後確定L-值，例如在陽極化之後但是在施加顏色之前。在一個實施方案中，成型鑄造產品的的目標觀察表面實現了可察覺地大於由鑄造合金380製備的對比的成型鑄造產品的亮度水平。例如，如根據ISO對69和對70所測得， 成型鑄造產品可具有比對比的380產品至少大約1個單位的I SO亮度水平。在其它的實施方案中，如根據ISO 2469和M70所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品大至少約2個單位，或至少約3個單位，或至少約4個單位，或至少約5個單位，或至少約6個單位， 或至少約7個單位，或至少約8個單位，或至少約9個單位，或至少約10個單位，或至少約 11個單位，或至少約12個單位，或至少約13個單位，或至少約14個單位，或至少約15個單位，或至少約16個單位，或至少約17個單位，或至少約18個單位，或至少約19個單位，或至少約20個單位，或更多的ISO亮度水平。在一個實施方案中，如根據ISO M69和M70 所測得，成型鑄造產品可具有比對比的380產品大至少約5%的ISO亮度水平。在其它的實施方案中，當根據IS0M69和M70測定時，成型鑄造產品可具有比對比的380產品大至少約10%，或至少約20%，或至少約30%，或至少約40%，或至少約50%，或至少約60%， 或至少約70 %，或至少約80 %，或至少約90 %，或至少約100 %，或至少約110%，或至少約 120%，或至少約130%，或至少約140%，或至少約150%，或至少約160%，或更多的ISO亮度水平。在一個實施方案中，如根據ISO對69和對70所測得，成型鑄造產品可具有至少約 20的ISO亮度水平。在其它的實施方案中，如根據ISO對69和對70所測得，成型鑄造產品可具有至少約21，或至少約22，或至少約23，或至少約M，或至少約25，或至少約沈，或至少約27，或至少約28，或至少約29，或至少約30，或至少約31，或至少約32，或至少約33， 或至少約34，或至少約35，或至少約36，或至少約37，或至少約38，或至少約39，或更大的 ISO亮度水平。在一個實施方案中，通過TECHNIDYNE的Color Touch PC來測量ISO亮度。 在一個實施方案中，相對於「鑄態」產品(即，在鑄造120後)測量I SO亮度值。在一個實施方案中，在精加工(130)後測量ISO亮度值。在一個實施方案中，ISO亮度值在中間精加工步驟期間後測定，例如在陽極化之後但是在施加顏色之前。可獲得任何上述顏色均勻性、灰度和/或亮度值，並且以任何組合，通過合適的合金選擇、鑄造方法選擇和/或精加工方法選擇，以製備本文中描述的裝飾性成型鑄造產品。C.成型鑄造產品的性質如更詳細地描述於下文中的，該裝飾性成型鑄造產品可實現視覺上吸引力和耐用性的獨特組合。例如，如更詳細地描述於下文中的，成型鑄造產品可實現視覺吸引力、強度、 韌性、耐腐蝕性、塗層粘著性、硬度、UV抵抗性和/或化學耐受性的獨特組合。如更詳細地描述於下文中的，這些性質的組合可使得能夠在各種消費應用中利用目前所公開的產品。可實現成型鑄造產品的一種或多種這些性質，這至少部分是由於對下述成型鑄造產品選擇的合適的Al-Ni和/或Al-Ni-Mn合金和/或其顯微組織所致。D.成型鑄造產品應用本公開的裝飾性成型鑄造產品可用於多種應用中。在一個實施方案中，成型鑄造產品是消費電子部件。消費電子部件通常被用來增強消費電子產品的外觀、耐用性和/ 或可攜帶性，並且可作為消費電子部件的至少部分正面使用。可與本公開一起使用的消費電子部件的例子包括用於行動電話、可攜帶與不可攜帶音頻/視頻裝置(例如，iPod或 iPhone或可攜帶類似的音頻/視頻裝置，例如MP3播放器)、照相機、攝像機、電腦(例如，膝上型、桌上型)、個人數字助手、電視、顯示器(例如，LCD、等離子)、家用器具(例如，微波爐、炊具、洗衣機、烘乾機)、視頻回錄與記錄裝置(例如，DVD播放器、數字視頻記錄器)、其它手持式裝置(例如，計算器、GPS裝置)等的外部構件(例如，正面，如表面和罩殼)或內部構件。在其它實施方案中，裝飾性成型鑄造產品為用於其它工業的產品，例如用於任何醫療裝置、運動用品、汽車或航空工業等的產品。E.成型鑄造產品的顯微組織和合金組合物的選擇成型鑄造產品的顯微組織可影響最終產品的一種或多種性質，例如表面缺陷、強度、顏色均勻性、亮度、灰度和耐腐蝕性等。因此，在一些實施方案中，其可用於決定產品應用(例如可移動電子裝置罩殼)及相應性質(例如，強度、亮度)、標稱壁厚、鑄造方法和/ 或精加工方式，從而有助於確定合適的合金組合物與顯微組織。在一個實施方案中，並且參考圖3a，一種方法可包括選擇成型鑄造產品應用與性質(3000)、選擇用於產品應用的標稱壁厚(3100)、選擇成型鑄造方法(3200)以及選擇用於產品應用的精加工形式(3300)。根據並且基於至少一個這些步驟，可選擇合適的合金組合物和/或顯微組織(3400)。這些步驟可以以任何合適的順序完成。例如，在一種情況下，可選擇精加工形式(3300)，然後是產品應用和性質(3000)，接著可選擇標稱壁厚(3100)和/或鑄造方法(3200)。可接著選擇預定的顯微組織和/或合金組合物(3400)，從而獲得所需要的精加工形式(3300)和性質 (3000)，並且在所選的鑄造(3200)和標稱壁厚(3100)要求內選擇。根據一種或多種的這些選擇，該方法可包括製備合金(110)、將合金成型鑄造為成型鑄造產品(120)以及將成型鑄造產品精加工(130)成為裝飾性成型鑄造產品。裝飾性成型鑄造產品可獲得所選擇的性質並且獲得所選擇的精加工形式，這至少部分是由於所選擇的合金組合物和相應的顯微組織所致。通常，成型鑄造產品的性質有助於選擇成型鑄造產品的顯微組織和/或用於製備成型鑄造產品的合金。一些關注的性質包括強度(3010)、韌性(3020)、耐腐蝕性(3030) 和密度(3040)等，如圖北所示。在一個實施方案中，一旦選擇了產品應用和所需的性質 (3000)和/或精加工方式(3300)，如上所述，可選擇標稱壁厚(3100)例如薄壁(3120)、中等壁(3140)或厚壁(3160)中任一種，如圖3c所示。可選擇鑄造方法(3200)，其至少部分基於選擇的標稱壁厚(3100)、產品應用和性質(3000)和/或精加工方式(3300)中至少一種。對於一些產品應用，如圖3d所示，鑄造方法將為壓鑄方法(3220)，例如高壓壓鑄，其在製備裝飾性成型鑄造產品方面通常是經濟的。然而，其它鑄造方法，例如永久模製(3240)、 石膏型鑄造(3260)、熔模精密鑄造(3觀0)(例如半固態鑄造、觸變成型)等，可以用於製備裝飾性成型鑄造產品。如圖3e所示，精加工方式(3300)的選擇可由消費者完成，並且通常包括選擇顏色(例如，由CIELAB值所定義的預定顏色，以及相關偏差)、光澤(例如預定的關澤)和/或表面缺陷視圖(例如對於大理石狀產品)等。一旦選擇了成型鑄造產品應用和性質(3000)、標稱壁厚(3100)、成型鑄造方法 (3200)和/或用於產品應用的精加工方式(3300)中的一種或多種，可選擇合適的顯微組織和/或合金組合物。例如，並且參考圖3f，可選擇層狀顯微組織(3420)或均勻顯微組織(3430)作為顯微組織(3410)，這取決於要求。通常，因為這些成型鑄造產品的顯微組織由於使用的精加工(130)方法可以是可見的，因而精加工要求通常優先，從而在合金選擇選擇之前選擇成型鑄造合金的所需的顯微組織(3410)。對於一些產品，可首先選擇合金(3440)-(3460)，從而設計成型鑄造產品的強度和其它性質。取決於要求，可選擇 Al-Ni (3460)、Al-Ni-Mn (3480)或其它鑄造合金(3490)。對於合適的合金選擇的考慮包括合金的可鑄造性(3470)、合金符合性質要求的能力(3480)以及合金符合精加工要求的能力(3490)。i.層狀顯微組織現在參考圖3g，層狀顯微組織(3420)可用於一些精加工應用。層狀顯微組織可用於其中需要少量(或沒有)表面缺陷的產品應用。為獲得層狀顯微組織(3420)，可選擇過共晶合金組合物。對於Al-Ni合金，如圖如所示，共晶點發生在約5.66wt. 的共晶組成和約639. 90C的共晶溫度下。因此，將具有大於5. 66wt. % Ni的合金視為對Al-Ni合金過共晶。對於Al-Ni-Mn合金，如圖4b所示，共晶點發生在約6. 2wt. % Ni和約2. Iwt. % Mn的共晶組成以及約625°C的共晶溫度下。因此，可將落在圖4b的區域405之外的合金視為對Al-Ni-Mn合金過共晶。層狀顯微組織(3420)的一個實施例示於圖fe中。在所示的實施方法中，鑄造方法製備了具有多層的鑄造產品，其中一個截面250示於圖fe中。所示的鑄造產品具有至少外部部分500、第二部分510和第三部分520。在一些鋁合金(例如，Al-Ni和/或Al-Ni-Μη)中，外部部分500可為包含共晶顯微組織511和不可忽視量的α-鋁相502(有時候稱為枝晶)兩者的層的形式。該層的厚度將取決於所使用的鑄造合金和鑄造條件，但是由過共晶合金製得的鑄造產品的外部部分 500通常具有不大於約500微米的厚度。在其它實施方案中，鑄造產品的外部部分可具有不大於約400微米，或不大於約300微米，或不大於約200微米，或不大於約175微米，或不大於約150微米，或不大於約125微米，或不大於約100微米，或不大於約75微米，或更小的厚度。在一些實施方案中，可有用地限制該外層500的厚度，例如，這由α-鋁相502的非均勻分布所致。在這些實施方案中，可有用地選擇偏離共晶組成(例如，對於薄壁成型鑄造產品)百分之一或更多的過共晶合金組成。如更詳細地描述於下文的，對意欲限制表面缺陷量的成型鑄造產品，通常可有用地限制該類型外層500的厚度，因為其至少一部分可能必須在一些精加工處理期間被移除。由於在鑄造方法期間所遭受的非平衡凝固條件(例如，下文所述的過冷)，因而利用共晶或亞共晶組合物可導致厚外層500，然而過共晶合金組合物可導致較薄外層500。由過共晶Al-Ni-Mn合金製備的第一層500的一個實施方案示於圖6a中。該層具有共晶顯微組織(淺色部分)，α-鋁(暗色，花瓣狀部分)散布於其中。在這種情況下，鑄造合金包含約6. 9wt. % Ni和2. 9wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質。在一些情況中，並且現在再次參考圖5a，層狀顯微組織可用於突出表面缺陷，例如，對於大理石形式面層或其中高強度是有用的情況(例如，由存在較高量的Ni和/或Mn 所致)。對於這些類型的成型鑄造產品，可有用地確保產生外部部分500，該部分在成型鑄造產品的目標觀察表面處具有相當規則分布的α-鋁相502和共晶顯微組織511。在這些實施方案中，在下文所述的精加工方法後，α -鋁相502可至少有部分有助於製備大理石狀面層，因為α-鋁相502可在精加工的共晶顯微組織內產生不同顏色，並且可產生類似大理石的容易區別的圖案。在這些實施方案中，可有用地選擇較靠近或接近共晶組成的過共晶
17或亞共晶合金組成。對於這些大理石狀面層的實施方案，外層500可具有至少約20微米的厚度。在其它的實施方案中，對於這些大理石狀面層的實施方案，外層500可具有至少約40 微米，或至少約60微米，或至少約80微米，或至少約100微米，或更大的厚度。在這些實施方案的一些中，可使成型鑄造產品接觸(例如浸漬在)至少一種如下文所述的著色劑(例如染料)，並且，用著色劑可至少部分填充成型鑄造產品的氧化物層的至少一些孔隙。在一個實施方案中，使成型鑄造產品接觸單一著色劑。在一個實施方案中，成型鑄造產品的α-鋁相包含由著色劑所致的第一種顏色，並且成型鑄造產品的共晶顯微組織包含由著色劑所致的第二種顏色。第二種顏色通常不同於第一種顏色，這是由於 α-鋁相和共晶顯微組織之間在性質上的固有差異所致。α-鋁相和共晶顯微組織的相當規則的分布組合，連同α-鋁相的第一種顏色和共晶顯微組織的第二種顏色的組合，可至少部分有助於製備在其目標觀察表面處具有大理石狀外觀的成型鑄造產品。由過共晶組合物製備的第一層500的一個實施方案示於圖6b中。該層具有共晶顯微組織(淺色部分)，α-鋁相(暗色球形部分)分散於其中。在這種情況下，鑄造合金包含約% Ni和2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質。如所示，α -鋁相規則地在合金表面處形成，提供共晶顯微組織間的必要區別，其可導致在成品中產生大理石狀的效果。再次參考圖5a，第二部分510可包含佔優量的共晶顯微組織511。具有高顏色均勻性的成型鑄造產品可由Al-Ni和/或Al-Ni-Mn合金製備，所述合金在鑄造產品的表面處或附近具有共晶顯微組織511。如所示，第二部分510包含全部或幾乎全部的共晶顯微組織 511。類似地，第二部分510可基本上不含α鋁相502和/或金屬間化合物522(描述於下文)。在一些實施方案中，第二部分510包含低於5vol. %，或甚至低於lvol. %的α鋁相 502和/或金屬間化合物522。第二部分510層的厚度將取決於所使用的鑄造合金和鑄造條件，但第二部分通常具有至少約25微米的厚度。在一個實施方案中，第二部分具有至少約50微米的厚度。在其它的實施方案中，第二部分510具有至少約100微米，或至少約150微米，或至少約200 微米，或至少約300微米，或至少約400微米，或至少約500微米的厚度。第二部分510通常具有小於約1000微米的厚度。此外，由於外層500通常包含α鋁相，因而其可用於製備具有通常大的第二部分510同時具有通常小的外部部分500的鑄造產品，例如在意欲具有限制量的視覺上明顯的表面缺陷的成型鑄造產品中。第三部分520在第二部分之後，並且可包含金屬間化合物522(例如，Al3Ni)等特徵。在該實施方案中，第三部分通常構成成型鑄造產品的其餘部分。該部分通常不被人眼觀察到，這是由於其深度低於最終產品的外部表面。可藉助於利用具有較高量的Ni和/或Mn的Al-Ni和/或Al-Ni-Mn合金來促進具有佔優量的共晶顯微組織的成型鑄造產品的製備，如更詳細地描述於下文的。ii.均勻的顯微組織在另一個實施方案中，並且現在參考圖3f和恥，成型鑄造產品可包含均勻顯微組織(3430)。該均勻或接近均勻的顯微組織可有助於如更詳細地描述於下文的成功精加工方法。均勻顯微組織為包含相當規則分布的α鋁相502的顯微組織，與「斑狀(patchy)」分布的α鋁相502(例如，其用經歷過冷條件的過共晶合金所製備)不同。在所示的實施方案中，鑄造方法製造具有均勻顯微組織的鑄造產品，其一個截面251被示出。示出的鑄造產品具有單一的均勻層251，其包含在共晶顯微組織511內相當規則分布的α鋁相502。可藉助於利用具有較低量的Ni的Al-Ni和/或Al-Ni-Mn合金來促進具有均勻顯微組織的成型鑄造產品的製備。為了獲得均勻顯微組織，可選擇亞共晶合金組合物。將具有低於約5. 6wt. % Ni的合金視為對Al-Ni合金亞共晶。可將落在圖4b區域405內的合金視為對Al-Ni-Mn合金亞共晶。均勻顯微組織的一個實施方案示於圖6c中。如所示，鑄造產品包含在共晶顯微組織(暗色部分)中相當規則分布的α鋁相(淺色部分)。在這種情況下，鑄造合金包含約 lwt. % Ni和2wt. % Mn，餘量為鋁、偶存元素和雜質。具有均勻顯微組織的成型鑄造產品的製備可比具有層狀顯微組織的那些具有更高的成本有效性，因為當製備具有均勻顯微組織的成型鑄造產品時，可能不需要費力的調節過冷量。這是由於以下事實所致α鋁相在這些亞共晶合金中作為平衡凝固的產品而形成，然而α鋁相由於過共晶合金的非平衡凝固而形成。可用於產生視覺上吸引人的成型鑄造產品的各種組合物、系統、方法以及裝置的特定細節詳細地描述於下文中。I.可用於製備成型鑄造產品的鋁合金現在參考圖7，本文中所述的成型鑄造產品通常由鋁鑄造合金(110)製備。合適的鋁鑄造合金包括能夠獲得視覺上引人注意和/或耐用的最終產品的那些鋁合金。例如，鋁合金可能夠實現商業上可接受的面層，並且處於陽極化狀態，如更詳細地描述於下文的。在一個實施方案中，鋁合金是Al-M鑄造合金。在其它的實施方案中，合金是Al-Ni-Mn鑄造合金。如更詳細地描述於下文中的，可使用其它的鑄造合金。A. Al-Ni 鑄造合金Al-Ni鑄造合金具有強度、電化學可成形性(例如可陽極化能力)以及可鑄造性等性質的良好組合。在一些實施方案中，Al-M合金具有高亮度和/或低灰度。通常，Al-Ni 鑄造合金包含(並且一些情況基本上由如下組成)約0. 5wt. %至約8. Owt. % Ni，餘量為偶存元素和雜質。在一個實施方案中，選擇Al-M合金中Ni的量，從而在成型鑄造產品中製備所需要的顯微組織(層狀或均勻的)，並且在鑄態條件下，基於所選擇的鑄造條件。具有大於8. Owt. %Ni的合金可實現在成型鑄造產品的外層內產生金屬間化合物(例如Al3Ni)， 和/或可為脆性。具有小於0. 5wt. % Ni的合金可能不會獲得本文中所述的一種或多種性質。在一個實施方案中，並且如上文所述，選擇鎳的量使得成型鑄造產品將具有層狀顯微組織，其具有薄外層和合適厚度的第二層。這些實施方案可用於具有限制量的視覺上明顯的表面缺陷的薄壁成型鑄造產品。在這些實施方案的一些中，鎳處於約5. 7wt. %至約6.9wt. %的範圍內。在一個實施方案中，並且如上所述，選擇鎳的數量使得成型鑄造產品將有具有不規則分布的α鋁相的外層(例如，如圖如所示，附圖標記502)。這些實施方案可用於具有大理石狀面層的薄壁成型鑄造產品。在這些實施方案的一些中，鎳處於約5. 4wt. %至約6. 6wt. %的範圍內。在一個實施方案中，並且如上所述，選擇鎳的量使得成型鑄造產品將具有均勻顯微組織。在這些實施方案的一些中，鎳處於約2. 8wt. %至約 5. 2wt. %的範圍內。B. Al-Ni-Mn 鑄造合金
Al-Ni-Mn鑄造合金可用於許多成型鑄造產品。Al-Ni-Mn合金具有強度、電化學可成形性(例如可陽極化能力)以及可鑄造性等性質的良好組合。在一些實施方案中，過共晶Al-Ni-Mn合金具有高亮度和/或低灰度。因為上述相對於Al-Ni合金的相同理由，Al-Ni-Mn合金可包含約0. 5wt. %至約 8. Owt. %的鎳。Al-Ni-Mn合金還包含有目的添加的Mn (例如，為了提高合金的強度和/或降低模具粘附和/或接合)，並且通常處於0. 5wt. %至3. 5wt. %Mn的範圍內。在一個實施方案中，選擇Al-Ni-Mn合金中Ni和Mn的量，從而在成型鑄造產品中，並在鑄態條件下，產生合適的顯微組織(層狀或均勻的)。在一個實施方案中，Al-Ni-Mn合金包含處於約6. 6wt. %至約8. Owt. %範圍內的鎳。在這些實施方案中，Al-Ni-Mn合金包含至少約0. 5wt. %的Mn，並且通常為約1. Owt. % Mn至約3. 5wt. %Mn。在另一個實施方案中，Al-Ni-Mn合金包含處於約2wt. %至約6wt. % 範圍內的鎳。在這些實施方案的一些中，Al-Ni-Mn合金可包含處於約3. Iwt. %至約 3. 5wt. %範圍內的Mn。在其它的這些實施方案中，Al-Ni-Mn合金可包含處於約0. 5wt. % 至約3. Owt. %範圍內的Mn。在一個實施方案中，並且如上文所述，選擇鎳和錳的量使得成型鑄造產品將具有層狀顯微組織，該層狀顯微組織具有薄外層和合適尺寸的第二層。這些實施方案可用於具有限制量的視覺上明顯的表面缺陷的薄壁成型鑄造產品。在這些實施方案的一些中，鎳處於約5. 7wt. %至約7. Iwt. %的範圍內，並且錳處於約1.8wt. %至約3. Iwt. %的範圍內。在一個實施方案中，並且如上文所述，選擇鎳和錳的量使得成型鑄造產品將有具有不規則分布α鋁相的外層(例如，如圖如所示，附圖標記502)。在這些實施方案的一些中，鎳處於約5. 6wt. %至約6. 8wt. %的範圍內，並且錳處於約2. Owt. %至約3. 2wt. %的範圍內。這些實施方案可用於具有大理石狀面層的薄壁成型鑄造產品。在一個實施方案中，並且如上文所述，選擇鎳和錳的量使得成型鑄造產品將具有均勻顯微組織。在這些實施方案的一些中，鎳處於約1.8wt. %至約3. 2wt. %的範圍內，並且錳處於約0. 8wt. %至約3. 2wt. %的範圍內。在一些實施方案中，合金為美國專利No. 6，783，730中所公開的Al-Ni-Mn合金， 其於2004年8月31日頒予Lin等人，並且標題為「Al-Ni-Mn casting alloy for automo tive and aerospace structuralcomponents」,通過弓|用將其以全文併入本文。Cl.具有薄外層的層狀顯微組織的產生在一個實施方案中，為了產生視覺上吸引人的成型鑄造產品，可在成型鑄造產品的目標觀察表面處或附近產生共晶顯微組織。例如，並且參考圖如，可選擇/設計成型鑄造製備參數，例如組合物選擇、模具溫度、冷卻速率、熔體溫度，使得外層500的厚度得到限制 (例如相對較小，如不大於約100微米)，而第二層510的厚度為合適的厚度。第二層510 的接近完全共晶的顯微組織511可有助於產品的均勻灰度和/或亮度水平，即使在陽極化之後，這可有助於視覺上弓I人注意的最終產品。此外，降低外層500的厚度可有助於其在後續精加工操作期間的移除。可將該外層500移除，以有助於製備具有滿足消費者接受標準的面層的裝飾性成型鑄造產品。用於產生具有這些類型的層狀顯微組織的成型鑄造產品的組合物通常為過共晶組合物。用於產生這些類型的層狀顯微組織的有用的過共晶Al-Ni和 Al-Ni-Mn組合物的一些實施方案提供於下表1中。
表1-對於產生具有小外層和合適的第二層的層狀顯微組織的過共晶組成的例子
成型鑄造產品厚度層狀顯微組織Al-NiAl-Ni-Mn< 約 1 mm6. 7 土 0. 2 wt. % Ni6. 9 土 0. 2 wt. % Ni 2. 9 ± 0. 2 wt. % Mn約1 mm至約2 mm6. 7 土 0. 2 wt. % Ni6. 4 士 0. 2 wt. % Ni 2. 3 ± 0. 2 wt. % Mn約2 mm至約6 mm5. 7 土 0. 2 wt. % Ni6. 2 士 0. 2 wt. % Ni 2. 1 ± 0. 2 wt. % Mn通常，當標稱壁厚增加時，為限制外層厚度所需要的合金組成更接近合金的共晶組成，因為較厚產品將在更接近平衡冷卻條件下的速率下冷卻。這些類型的層狀顯微組織可用於產生具有限制量的視覺上明顯的表面缺陷的產品，並且將著色劑至少部分置於成型鑄造產品的氧化物層內。例如，並且參考圖3a_3g， 一種方法可包括選擇精加工(3300)、選擇成型鑄造產品應用(3000)(例如高強度可移動電子裝置罩殼)、選擇用於產品應用的標稱壁厚(3100)(例如，薄壁(3120)，如約0. 7mm) 以及選擇成型鑄造方法(3200)(例如，壓鑄(3220)，如HPDC)。基於一種或多種這些選擇 (3000-3300)，可選擇合適的Al-Ni (3440)或Al-Ni-Mn (3450)組合物從而產生層狀顯微組織(3420)，並且其具有相對較薄的外層和合適尺寸的第二層(3500)。該方法還可包括製備合金(110)、將合金成型鑄造成為成型鑄造產品(120)以及將成型鑄造產品精加工(130)成為裝飾性成型鑄造產品。精加工的裝飾性成型鑄造產品可基本上不含視覺上明顯的表面缺陷，可具有亮表面，可具有低灰度，和/或可具有顏色和/或光澤均勻性，這至少部分是由於所選擇的顯微組織和/或合金組合物所致。在一個實施方案中，鋁鑄造合金基本上由以下組成約6. 6至約8. Owt. %Ni，約 0.5至約3. 5wt. %Mn，至多約0. 25wt. %的任何Fe和Si，至多約0. 5wt. %的任何Cu、&i和 Mg，至多約0. 2wt. %的任何Ti、Zr和Sc，其中可加入B和C之一至多約0. Iwt. %，以及至多約0. 05wt. %的其它元素，其中其它元素的總量不超過0. 15wt. %，餘量為鋁。C2.關於大理石狀產品的設計、摻合的α鋁相的產生在一個實施方案中，為產生視覺上吸引人的大理石狀產品，可在成型鑄造產品的目標觀察表面處產生α鋁相和共晶顯微組織的設計、摻合的混合物。用於產生設計、摻合的α鋁相和共晶顯微組織的組合物可為任何共晶、過共晶或亞共晶組合物，並且通常與產品厚度和/或鑄造條件(例如冷卻速率)有關。用於產生摻合的α鋁相和共晶顯微組織的有用的Al-Ni和Al-Ni-Mn組合物的一些實施方案提供於下表2中。表2-對於產生大理石狀產品的摻合的α鋁相和共晶顯微組織的過共晶組成的例子
權利要求
1.一種鋁鑄造合金，其基本上由以下所組成 約6. 6至約8. 0重量％ Ni ；約0. 5至約3. 5重量％ Mn ；至多約0. 25重量％的任何!^e與Si ；至多約0. 5重量％的任何Cu、Si及Mg 至多約0. 2重量％的任何Ti、^ 及&，其中可包括至多約0. 1重量％的B與C之一； 至多約0. 05重量％的其它元素，其中其它元素的總量不超過0. 15重量％ ；以及餘量為鋁。
2.一種成型鑄造並陽極化的產品，其由權利要求1的鋁鑄造合金製備，其中成型鑄造產品具有至少約20的ISO亮度。
3.權利要求2的成型鑄造並陽極化的產品，其中成型鑄造產品具有至少約55的CIELAB L-值。
4.權利要求2的成型鑄造並陽極化的產品，其中成型鑄造產品在F狀態下實現至少約 IOOMPa的拉伸屈服強度。
5.權利要求2的成型鑄造並陽極化的產品，其中成型鑄造產品在F狀態下實現至少約 4焦耳的衝擊強度。
6.權利要求2的成型鑄造並陽極化的產品，其中該產品具有層狀顯微組織； 其中層狀顯微組織包含外層與第二層；其中外層包含α鋁相和共晶顯微組織； 其中外層包含不大於約400微米的厚度。
7.一種方法，其包括(a)對於成型鑄造鋁合金產品選擇產品應用；(b)對於成型鑄造鋁合金產品選擇精加工方式(c)基於步驟(a)和(b)的至少一者，選擇 (i)成型鑄造鋁合金產品的預定顯微組織；和( )用於製造成型鑄造鋁合金產品的合金，其中合金為以下之一(A)包含約0.5wt. %至約8. Owt. % Ni的Al-Ni鑄造合金；和(B)包含約0. 5wt. % 至約 8. Owt. % Ni 和約 0. 5wt. % 至約 3. 5wt. % Mn 的 Al-Ni-Mn 鑄造合金；以及(d)根據選擇步驟(c)，製備成型鑄造產品，其中製備包括 (i)從Al-Ni或Al-Ni-Mn合金壓鑄成型鑄造產品；和( )使成型鑄造鋁合金產品陽極化，其中陽極化包括從成型鑄造鋁合金產品的一部分形成均勻的氧化物層；其中在陽極化步驟(ii)之後，成型鑄造鋁合金產品實現(A)至少約55的CIELAB L-值和⑶至少約20的ISO亮度兩者。
8.權利要求7的方法，其中在陽極化步驟(ii)之後，成型鑄造鋁合金產品實現不大於約 5.0 的 Delta-E。
9.權利要求7的方法，其中精加工方式包括沒有視覺上明顯的表面缺陷的表面，並且其中選擇步驟(c)包括選擇層狀顯微組織，其中層狀顯微組織包含具有α鋁相和共晶顯微組織的外層；並且其中製備步驟(d)包括製備具有層狀顯微組織的成型鑄造產品，其中外層具有不大於約400微米的厚度；和從成型鑄造產品移除至少一部分外層。
10.權利要求9的方法，其中選擇步驟(C)包括選擇過共晶合金組合物。
11.權利要求10的方法，其中該合金為Al-Ni-Mn合金。
12.權利要求10的方法，其中均勻氧化物層與產品目標觀察表面關聯，其中該方法包括將著色劑施加至均勻氧化物層的至少一部分，其中在施加步驟之後，成型鑄造產品的目標觀察表面具有不大於約5.0的Delta-E，這至少部分是由於氧化物層的均勻性所致，並且其中目標觀察表面基本上不含視覺上明顯的表面缺陷。
13.權利要求7的方法，其中精加工方式為大理石狀表面，並且其中選擇步驟(c)包 括選擇層狀顯微組織，其中層狀顯微組織包含具有相當規則分布的α鋁相和共晶顯微組織的外層並且其中製備步驟(d)包括製備具有層狀顯微組織的成型鑄造產品；和將著色劑施加至層狀顯微組織的均勻氧化物層，其中，在施加步驟之後，成型鑄造產品具有大理石狀目標觀察表面，這至少部分是由於所選擇的α鋁相和共晶顯微組織所致。
14.權利要求13的方法，其中選擇步驟(c)包括選擇亞共晶合金組合物。
15.權利要求14的方法，其中合金為Al-Ni-Mn合金。
16.一種方法，其包括(a)使熔融金屬流入初始路徑中；(b)強迫熔融金屬從初始路徑以約30度至約90度的角度進入鑄腔中，其中鑄腔與初始路徑是流體連通的；(c)使熔融金屬在鑄腔中冷卻以產生凝固金屬；以及(d)由凝固金屬製備具有目標觀察表面且標稱壁厚不大於約2.0毫米的鋁產品，其中製備步驟包括使鋁產品陽極化，其中在陽極化之後，鋁產品的目標觀察表面基本上不含視覺上明顯的表面缺陷。
17.權利要求16的方法，其中鋁產品具有不大於約1.Omm的標稱壁厚。
18.權利要求16的方法，其中熔融金屬從初始路徑進入鑄腔中所運行的距離不大於約 15mm0
19.權利要求18的方法，其中熔融金屬從初始路徑進入鑄腔中所運行的距離不大於約 IOmm0
20.權利要求19的方法，其中熔融金屬從初始路徑進入鑄腔中所運行的距離不大於約5mm ο
21.權利要求16的方法，其中初始路徑包括流槽通道。
22.權利要求16的方法，其中初始路徑通過轉移路徑連接至鑄腔。
23.權利要求22的方法，其中轉移路徑包括切向澆口，且其中在陽極化之後，鋁產品的目標觀察表面基本上不含視覺上明顯的表面缺陷，這至少部分是由於切向澆口所致。
24.權利要求23的方法，其中強迫步驟包括強迫熔融金屬從初始路徑以60至90度的角度進入鑄腔中。
25.權利要求23的方法，其中強迫步驟包括強迫熔融金屬從初始路徑以70至90度的角度進入鑄腔中。
26.權利要求23的方法，其中強迫步驟包括強迫熔融金屬從初始路徑以80至90度的角度進入鑄腔中。
27.一種方法，其包括(a)使熔融金屬流入初始路徑中；(b)強迫熔融金屬從初始路徑以約0度至約90度的角度進入鑄腔中，其中鑄腔與初始路徑處於流體連通，並且其中熔融金屬從初始路徑進入鑄腔中所運行的距離不大於約 15mm ；(C)使熔融金屬在鑄腔中冷卻，以產生凝固金屬；以及(d)由凝固金屬製備具有目標觀察表面且標稱壁厚不大於約2. Omm的鋁產品，其中製造步驟包括使鋁產品陽極化，其中，在陽極化之後，鋁產品的目標觀察表面基本上不含視覺上明顯的表面缺陷。
28.權利要求27的方法，其中鋁產品具有不大於約1.Omm的標稱壁厚。
29.權利要求觀的方法，其中熔融金屬從初始路徑進入鑄腔中所運行的距離不大於約5mm ο
30.權利要求四的方法，其中強迫步驟包括強迫熔融金屬從初始路徑以80至90度的角度進入鑄腔中。
31.一種薄壁成型鑄造鋁合金產品，其包含包含目標觀察表面的本體，其中該本體包含(I)鋁合金基材，其中鋁合金基材包含約0.5至約8. Owt. % Ni和至多約3. 5wt. % Mn ；(II)從鋁合金基材形成的均勻氧化物層，其中氧化物層包含多個孔隙，並且其中氧化物層與薄壁成型鑄造鋁合金產品的目標觀察表面關聯其中成型鑄造產品的目標觀察表面基本上沒有視覺上明顯的表面缺陷；並且其中薄壁成型鑄造鋁合金產品在F狀態下具有至少約IOOMPa的拉伸屈服強度。
32.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中氧化物層基本上由以下所組成A1、 Ni、0，以及S、P、Cr和B中的至少一種。
33.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中氧化物層基本上由以下所組成A1、 Ni、0，以及S和P中的至少一種。
34.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中本體在鋁合金基材和氧化物層之間不含非氧化物層。
35.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中成型鑄造產品的目標觀察表面的顏色變化性不大於+/-5. ODelta E，並且其中變化性至少部分是由於均勻氧化物層的均勻性所致。
36.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其包含至少部分填充氧化物層孔隙的著色劑。
37.權利要求36的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中著色劑為矽聚合物塗層的形式，其中該塗層覆蓋氧化物層的至少一部分。
38.權利要求37的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中塗層通過根據ASTMD 3359-09的剖面線測試，其中當根據ASTM B117測試時，薄壁成型鑄造鋁合金產品的目標觀察表面在暴露於鹽溶液2小時之後，在目標觀察表面上不含有點蝕，其中塗層通過根據ASTM D4060-07 的Taber磨損試驗，其中當根據ISO 11507測試時，薄壁成型鑄造鋁合金產品的塗層在暴露於具有340nm波長的QUV-A燈泡的M小時後，實現低於約0. 7的Delta-E，其中當根據EN 1811對鎳萃取測試時，目標觀察表面在暴露於人工溼氣之後未獲得材料的視覺變化，其中如根據ASTMD3363-09的鉛筆硬度試驗所測得，裝飾性成型鑄造產品的目標觀察表面獲得至少約2H的等級，並且其中成型鑄造產品的目標觀察表面的顏色變化性不大於 +/-5. ODelta E。
39.權利要求36的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中成型鑄造產品的目標觀察表面的顏色變化性不大於+/-5. ODelta E。
40.權利要求31的薄壁成型鑄造鋁合金產品，其中鋁合金組合物包括鋁、鎳和錳的過共晶合金組合物。
41.一種薄壁鑄造鋁合金產品，其包含包含目標觀察表面的本體，其中該本體包含(I)具有層狀顯微組織的鋁合金基材，其中鋁合金基材包含約0.5至約8.Owt. %Ni 與至多約3. 5wt. % Mn，並且其中層狀顯微組織包含相當規則分布的α鋁相與共晶顯微組織(II)由鋁合金基材形成的氧化物層，其中氧化物層包含多個孔隙，其中氧化物層與薄壁成型鑄造鋁合金產品的目標觀察表面關聯，並且其中著色劑至少部分填充氧化物層的孔隙；其中成型鑄造產品的目標觀察表面具有基本上大理石狀外觀，其中α鋁相包含由著色劑所致的第一顏色，並且其中共晶顯微組織包含由著色劑所致的第二顏色，其中第二顏色不同於第一顏色，其中α鋁相的第一顏色和共晶顯微組織的第二顏色的組合至少部分有助於大理石狀外觀。
42.一種方法，其包括(a)製備具有目標觀察表面的薄壁成型鑄造鋁合金產品；(i)其中該製備包括壓鑄含有約0.5至約8. Owt. % Ni和至多約3. 5wt. % Mn的鋁合(ii)其中在製備步驟之後，薄壁成型鑄造產品包含具有α鋁相與共晶相的外層(b)從薄壁成型鑄造產品移除不大於約500微米的外層；(c)使薄壁成型鑄造產品陽極化，其中陽極化包括從薄壁成型鑄造鋁合金產品的一部分形成氧化物層，其中氧化物層與目標觀察表面關聯，並且其中氧化物層包含多個孔隙；(d)將著色劑施加至薄壁成型鑄造鋁合金產品的氧化物層，其中在施加步驟之後，至少一部分著色劑至少部分置於氧化物層的孔隙內；其中在施加步驟之後，目標觀察表面基本上不含視覺上明顯的表面缺陷；並且其中，在施加步驟之後，目標觀察表面的顏色變化性不大於+/-5. ODeltaE。
43.權利要求42的方法，其中施加著色劑步驟包括在不存在電流的情況下使氧化物層與染料接觸。
44.權利要求42的方法，其中施加步驟包括將塗層前體沉積在氧化物層的表面上；並且使塗層前體轉化成塗層，其中在轉化步驟之後，塗層基本上覆蓋氧化物層。
45.權利要求44的方法，其中塗層前體為矽聚合物的前體，並且其中覆蓋步驟包括將輻射或熱施加至塗層前體以產生含有矽聚合物的塗層。
46.一種方法，其包括(a)製備具有目標觀察表面的薄壁成型鑄造鋁合金產品；(i)其中該製備包括壓鑄含有約0.5至約8. Owt. % Ni和至多約3. 5wt. % Mn的鋁合(ii)其中在製造步驟之後，薄壁成型鑄造產品包含相當規則分布的α鋁相與共晶相；(b)從薄壁成型鑄造產品移除不大於約500微米的外層；(c)使薄壁成型鑄造產品陽極化，其中陽極化包括從薄壁成型鑄造鋁合金產品的一部分形成氧化物層，其中氧化物層與目標觀察表面關聯，並且其中氧化物層包含多個孔隙；(d)將著色劑施加至薄壁成型鑄造鋁合金產品的氧化物層，其中在施加步驟之後，至少一部分著色劑至少部分置於氧化物層的孔隙內；其中，在施加步驟之後，成型鑄造產品的目標觀察表面具有基本上大理石狀外觀，其中 α鋁相包含由著色劑所致的第一顏色，並且其中共晶顯微組織包含由著色劑所致的第二顏色，其中第二顏色不同於第一顏色，其中α鋁相的第一顏色與共晶顯微組織的第二顏色的組合至少部分有助於大理石狀外觀。
全文摘要
描述了裝飾性成型鑄造產品，及其製造方法、系統、組合物和裝置。在一個實施方案中，該裝飾性成型鑄造產品由Al-Ni或Al-Ni-Mn合金製備，其具有設計的顯微組織，以有助於製備具有合適面層和機械性質的經陽極化的裝飾性成型鑄造產品。
文檔編號C25D11/04GK102333897SQ201080009542
公開日2012年1月25日 申請日期2010年1月13日 優先權日2009年1月16日
發明者A·L·阿斯金, J·C·林, J·L·阿博特, J·R·菲爾德斯, R·R·索泰爾, S·P·沙利文, X·嚴 申請人:美鋁公司