CN201827175U - 运输器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种运输器，包括：至少一个金属薄板或厚板，其具有至少一个槽纹表面，其特征在于，该槽纹表面形成肋条形貌，该肋条形貌包括沿该槽纹表面的至少一部分延伸的多个相邻的永久轧制的纵向肋条；以及该肋条形貌覆有至少一层用来保持肋条形貌的覆层。

Description

运输器 

技术领域

本实用新型涉及金属薄板和厚板，以及由其制成的运输器。 

背景技术

阻力是固体物体移动通过流体(液体或气体)时生成的机械力。流体为气体如空气时，该阻力称为空气动力阻力(或空气阻力)。流体为液体如水时，该阻力称为流体动力阻力。在一例中，空气动力阻力是由空气分子与机翼或机身(例如飞机)的固体表面之间的表面摩擦引起的。在另一例中，空气动力阻力是由空气分子与转子叶片(例如风力涡轮机)的固体表面之间的表面摩擦引起的。由于表面摩擦是固体与气体之间的相互作用，因此表面摩擦的大小取决于固体和气体二者的特性。对于固体，光滑、上蜡表面生成的表面摩擦比粗糙表面小。对于气体，表面摩擦的大小取决于空气粘度和用雷诺数表示的粘性力与气流运动的相对大小。沿着固体表面，生成低能量流边界层并且表面摩擦的大小取决于该边界层中的条件。 

实用新型内容

本文公开了具有减摩毛化表面的金属薄板和金属厚板。本实用新型的目的在于减小表面摩擦阻力。 

按照本实用新型一实施例，公开了一种运输器，该运输器包括至少一个金属薄板或厚板，其具有至少一个大致槽纹表面，其中，该大致槽纹表面形成肋条形貌，该肋条形貌包括沿该表面的至少一部分延伸的多个相邻的永久轧制的纵向肋条；该肋条形貌上覆有至少一层覆层，该覆层充分设计和施加用来保持肋条形貌。在一实施例中，这多个相邻的永久轧制的纵向肋条造成减摩毛化表面。在一实施例中，该 肋条形貌包括至少100个相邻的永久轧制的纵向肋条。在一实施例中，该金属产品用来制造航空器的至少一部分。在一实施例中，该金属产品用来制造转子叶片的至少一部分。在一实施例中，该金属产品为铝合金薄板或铝合金厚板。在一实施例中，该金属产品为钛薄板或钛厚板。在一实施例中，该金属产品为钢薄板或钢厚板。 

在一实施例中，该至少一层覆层选自由底漆、面漆和易清洁/自清洁覆层构成的组。在一实施例中，该易清洁/自清洁覆层为超亲水覆层。在一实施例中，该超亲水覆层为含有锐钛型二氧化钛的光活化系统。在一实施例中，在面漆中加入疏水化学添加剂。在一实施例中，该疏水化学添加剂为功能性硅氧烷系统。 

在一实施例中，本实用新型金属产品用来制造运输器，包括但不限于航空器或飞行器(例如飞机、直升机、导弹、滑翔机、热气球和软式飞艇)、陆地运输工具(如汽车和火车)、海洋运输工具(如潜艇、游艇、无人驾驶水面运输工具、水下自主运输工具等)和管道壁。 

根据本实用新型，能够减小表面摩擦阻力。 

附图说明

下面结合附图详细说明本实用新型，在附图中，相同结构用相同标号表示。附图的比例不必是按比例的，关键在于示出本实用新型原理。 

图1A-1B是示出可用来制造本实用新型具有减摩毛化表面的金属薄板和金属厚板的不同辊的两个实施例的图。图1A示出雕刻有V形肋条形貌的辊，肋条高度为约125μm。图1B示出雕刻有V形肋条形貌的辊，肋条高度为约50μm。 

图2A-2D是示出可雕刻在辊的外周面上的各种肋条几何形状的一些例子的图。图2A示出V形肋条。图2B示出长方形肋条。图2C示出鲨鱼鳞状肋条。图2D示出改型的鲨鱼鳞状肋条。 

图3A-3H为示出一实施例的在0.270″厚Alclad铝合金薄板上得到的肋条形貌的光学金相横截面图像，通过以不同的减薄百分比把所 述Alclad铝合金薄板传送通过轧机而得到肋条形貌，其中，图3A表示最大减薄，图3H表示最小减薄，该轧机包括至少一个其外表面雕刻有“V形”肋条形貌的辊，其中，辊上的肋条形貌包括多个相邻的纵向肋条，肋条的高度为约250μm，间距为约500μm。 

图4为一曲线图，在图3A-3H各样本的基础上，示出轧机的辊缝(英寸)、轧制后铝合金薄板上肋条的高度(μm)、轧制后在铝合金薄板上的残余包层(英寸)与轧制后铝合金薄板厚度减薄(％)之间的关系。 

图5A-5F为示出一实施例的在0.270″厚Alclad铝合金薄板上得到的肋条形貌的光学金相横截面图像，通过以不同的减薄百分比把所述Alclad铝合金薄板传送通过轧机而得到肋条形貌，其中，图5A表示最大减薄，图5F表示最小减薄，该轧机包括至少一个其外表面雕刻有鲨鱼鳞状肋条形貌的辊，其中，辊上的肋条形貌包括多个相邻的纵向肋条，肋条的高度为约260μm，间距为约500μm。 

图6为一曲线图，在图5A-5F各样本的基础上，示出轧机的辊缝(英寸)、轧制后铝合金薄板上肋条的高度(μm)、轧制后在铝合金薄板上的残余包层(英寸)与轧制后铝合金薄板厚度减薄(％)之间的关系。 

图7是示出用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的制造流程的一实施例的图。 

图8是示出一实施例的图，表示用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的温度与时间之间的关系。 

图9是示出用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的制造流程的一实施例的图。 

图10是示出一实施例的图，表示用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的温度与时间之间的关系。肋条在固溶热处理步骤后轧制。 

图11是示出一实施例的图，表示用于制造本实用新型具有由肋条 形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的温度与时间之间的关系。肋条在退火步骤后、但在固溶热处理步骤前轧制。 

图12是示出用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的铝合金面板的制造流程的一实施例的图。 

图13是示出一实施例的图，表示用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机身铝合金面板的温度与时间之间的关系。 

图14是示出用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的铝合金面板的制造流程的一实施例的图。 

图15是示出一实施例的图，表示用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹面的机身铝合金面板的温度与时间之间的关系。 

图16是示出用于制造本实用新型具有由肋条形貌形成的大致槽纹表面的机翼铝合金面板的制造流程的一实施例的图。 

图17A-17B是示出使用本实用新型方法永久轧制到Alclad铝合金薄板上的两种不同肋条图案的光学金相横截面图像。 

图18是示出一流程的实施例的图，该流程用于对具有肋条形貌的铝合金薄板或后板进行表面准备和上漆以生成本实用新型的铝合金。 

图19A是示出装置的一实施例的图，该装置用于使用手动吸杯法来施加底漆/面漆组合，底漆和面漆均用手动吸杯法施加，用于在具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板上施加底漆和面漆以生成本实用新型铝合金产品。图19B是示出铝合金产品的光学金相横截面图像，该铝合金产品具有V形肋条，V形肋条上覆有按照表格2所示实施例的底漆/面漆组合。 

图20A是示出装置的一实施例的图，该装置用于使用手动吸杯法来施加底漆/面漆组合，底漆和面漆均用手动吸杯法施加，用于在具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板上施加底漆和面漆以生成本实用新型铝合金产品。图20B是示出铝合金产品的光学金相横截面图像，该铝合金产品具有V形肋条，V形肋条上覆有按照表格3所示实施例的底漆/面漆组合。 

图21A是示出装置的一实施例的图，该装置用于施加底漆/面漆组合，用于在具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板上使用手动吸杯法来施加底漆并使用机械手旋转静电法施加面漆以生成本实用新型铝合金产品。图21B是示出铝合金产品的光学金相横截面图像，该铝合金产品具有V形肋条，V形肋条上覆有按照表格4所示实施例的底漆/面漆组合。 

图22A是示出装置的一实施例的图，该装置用于使用手动静电压力罐法来施加底漆/面漆组合，其中，底漆和面漆均采用手动静电压力罐法施加，用于在具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板上施加底漆和面漆以生成本实用新型铝合金产品。图22B是示出铝合金产品的光学金相横截面图像，该铝合金产品具有改型正弦波肋条，肋条上覆有按照表格5所示实施例的底漆/面漆组合。 

图23A是示出在具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板上施加底漆/面漆组合以生成本实用新型铝合金产品的装置的一实施例的图，其中，底漆的施加使用电沉积浸没E-coat法，面漆的施加使用手动吸杯法。图23B是示出铝合金产品的光学金相横截面图像，该铝合金产品具有V形肋条，肋条上覆有按照表格6所示实施例的底漆/面漆组合。 

图24A和24B是示出用于防止本实用新型的具有永久轧制肋条形貌的铝合金产品受污染的方法的两个不同实施例的图。 

图25A-25B是表示本实用新型一实施例的具有减摩毛化表面的铝合金产品增加了易清洁/自清洁成分后比没有易清洁/自清洁成分的上漆形貌能够表现出改善的清洁度的图。 

图26A和26B是示出轧制肋条轮廓的实施例的示意图，该肋条轮廓进行了表面处理以便浸渍密封化合物，从而允许采用硼酸-硫酸阳极化处理或硫酸阳极化处理。 

图27A和27B为轧制肋条轮廓一实施例的示意图，该肋条轮廓经使用手动静电法生成的表面处理。该肋条轮廓包括深V形和正弦波形貌。 

尽管上述附图示出当前公开的实施例，但也可预期如讨论中注意 到的其它实施例。本公开给出的实施例是例示性的而非限制性的。本领域普通技术人员可在当前公开的本实用新型原理的范围和精神内作出其它许多改型和实施例。 

具体实施方式

在一实施例中，本实用新型提供了金属薄板(一般大于约0.001英寸且小于约0.30英寸)和金属厚板(一般大于约0.30英寸)，其具有永久轧制而成的由肋条形貌形成的大致槽纹表面(光滑表面上形成的纹理)，本实用新型还提供了制造这种金属薄板和金属厚板的方法。该肋条形貌包括沿表面的至少一部分延伸的多个相邻的纵向肋条，从而形成减摩毛化表面。在一实施例中，该减摩毛化表面使得阻力减小约5％-约15％。在一实施例中，该金属薄板和金属厚板上覆有至少一层覆层，其被充分地设计和施加用来保持肋条形貌，从而得出本实用新型的金属产品。在一实施例中，本实用新型的金属产品用来制造运输器，包括但不限于航空器或飞行器(例如飞机、直升机、导弹、滑翔机、热气球和软式飞艇)、陆地运载工具(例如汽车和火车)、海洋运输工具(例如潜艇、游艇、无人驾驶水面运输工具、水下自主运输工具等)和管道壁。 

在一实施例中，本实用新型金属产品用来制造航空器的至少一部分，例如机翼、机身尾锥或尾翼和稳定器。在一实施例中，本实用新型金属产品用来制造风力涡轮机的至少一个转子叶片。在一实施例中，本实用新型金属产品用来制造管道的至少一个壁。航空器应该具有好的燃料经济性，风力涡轮机转子叶片必须具有高的叶尖速度，以便高效工作。根据这些要求，航空器机翼和转子叶片应该具有低的空气动力阻力。 

由于阻力减小直接与燃料效率的提高有关，因此5％的阻力减小可造成约11％的燃料效率提高，而更高的阻力减小导致更高的燃料效率提高。通过测定下列参数中的一个或多个参数，量化了本实用新型毛化表面可提供的摩擦(阻力)减小，这些参数包括但不限于平均表 面摩擦、表面摩擦阻力系数(Cdf)、表面剪切应力或壁剪切应力、Preston压力、边界层栅后方和前方的压力、肋条形貌下游的速度分布或壁紊流强度。在一实施例中，摩擦的减小是表面摩擦阻力的减小。为了确定本实用新型金属薄板和金属厚板提供的阻力减小，可使用以下方法的一种或多种进行实验，这些方法包括但不限于水洞试验、风洞试验和管道流试验(例如油或水)。该阻力减小可与光滑平表面的金属薄板或金属厚板的阻力减小相比拟。可同时对本实用新型金属薄板和金属厚板与具有光滑表面的金属薄板和金属厚板进行试验，以允许进行一对一比较。 

如在本文中使用的那样，“铝合金”指的是包括有铝和与之合金化的另一种金属的材料，并且包括美国铝协的1XXX、2XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXX和8XXX系列合金及其变体中的一种或多种。在一实施例中，本实用新型铝合金为“Alclad铝合金”或“包层铝合金”，即，在一面或两面上用冶金方法结合的纯铝或铝合金薄层包覆的铸造铝合金，其中，芯层合金与包层合金的组合被选择成使得包层为芯层的阳极。 

如在本文中使用的那样，本实用新型“铝合金产品”指的是这样的铝合金薄板或厚板，其至少一个表面大致有槽纹，其中，该大致槽纹表面由肋条形貌形成，并且，肋条形貌包括沿该表面至少一部分延伸的永久轧制的多个相邻的纵向肋条。 

尽管在本文中为了便于公开起见，提到的是具有永久轧制肋条形貌的金属薄板和厚板使用铝合金和特别优选的合金，但本实用新型不受此限制。也可便利地使用其它铝合金和其它金属。例如，可使用钢、铜、铁、钛及其组合。 

在一实施例中，具有永久轧制肋条形貌的金属薄板和厚板由铝合金结构制造。在一实施例中，该铝合金结构为包层铝合金，例如Alclad铝合金结构。在一实施例中，该Alclad铝合金结构为Alclad 2524薄板。在一实施例中，该铝合金结构为非包层或裸铝合金结构。在一实施例中，该裸铝合金结构为铝-锂薄板。在一实施例中，该裸铝合金结 构为5XXX系列合金。该铝合金结构可为热处理铝合金或非热处理铝合金。非热处理铝合金构成这样一组合金，它们的强度特性依赖于冷加工强化和固溶强化。非热处理铝合金与热处理合金的不同在于，非热处理铝合金的强度提高不依赖第二相析出。 

该铝合金结构可为任何合适的铝合金，但在某些情况下为锻造铝合金，例如美国铝协定义的1XXX、2XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXX和8XXX系列合金及其变体中的任一种。在一实施例中，该铝合金结构为2XXX系列合金。在一实施例中，2XXX系列合金为2524系列合金。在一实施例中，该铝合金结构为5XXX系列合金。在一实施例中，该铝合金结构为铝-锂合金。 

如在本文中使用的那样，术语“表面摩擦阻力”指的是由流体(液体或气体)与表面的粘性相互作用造成的阻力。例如，表面摩擦阻力可由空气颗粒与航空器表面的实际接触造成。由于表面摩擦阻力为固体(例如飞机表面)与流体(例如空气)之间的相互作用，因此表面摩擦阻力的大小取决于固体和流体二者的特性。对于固体飞机来说，通过使飞机表面保持非常光滑和清洁，可减小表面摩擦阻力，并可稍稍提高空速。对流体来说，阻力的大小取决于与固体表面接触的空气或液体的粘度。沿飞机固体表面生成低能量流边界层。 

如在本文中使用的那样，术语“肋条形貌”指的是在铝合金结构例如薄板或厚板上永久轧制的减摩纹理。在本实用新型一实施例中，肋条形貌包括在铝合金结构上永久轧制的多个相邻的纵向肋条，从而形成具有减摩毛化表面的金属薄板或金属厚板。在一实施例中，减摩毛化表面是这样的表面，其减小了包括有本实用新型金属薄板或金属厚板的物体的表面摩擦阻力。在一实施例中，本实用新型金属薄板或金属厚板用来制造航空器，不管是商用航空器、军用航空器还是宇宙飞船。在一实施例中，本实用新型金属薄板和金属厚板用来制造船舶，不管是水面船舶还是设计在水下条件运行的船舶。在一实施例中，本实用新型金属薄板和金属厚板用来制造火车，例如快速火车或“高速”火车。在一实施例中，本实用新型金属薄板和金属厚板用来制造转子 叶片，例如用在直升机或风力涡轮机中的转子叶片。在一实施例中，本实用新型金属薄板和金属厚板用来制造管道壁。 

在一实施例中，制造本实用新型金属产品的方法包括：提供大致平的金属薄板或金属厚板；传送该大致平的金属薄板或金属厚板通过轧机，其中，该轧机包括外表面雕刻有肋条形貌的至少一个辊，该肋条形貌包括多个相邻的纵向肋条；以及具有未改变的大致平的外表面的至少一个辊；制造大致槽纹的金属薄板或金属厚板，该大致槽纹的金属薄板或金属厚板包括沿该表面的至少一部分延伸的多个相邻的永久轧制的纵向肋条；在该大致槽纹的金属薄板或金属厚板上包覆至少一层覆层，该覆层充分地设计和施加用来保持该多个相邻的永久轧制的纵向肋条；以及得到该金属产品。 

在一实施例中，肋条形貌中各肋条的高度相等或一致。肋条形貌中肋条的几何形状可为多种形状，包括但不限于V形肋条、长方形肋条、鲨鱼鳞状(SS)肋条和改型的鲨鱼鳞状肋条。各种形状的肋条例如V形肋条和鲨鱼鳞状肋条一般是一整系列的槽形峰和谷。在一实施例中，肋条形貌中各肋条的高度不一致或不相等。高度范围可为约0.001英寸(约25μm)-约0.20英寸(约5.0mm)。在一实施例中，肋条形貌中的各肋条均匀地分隔一定距离。在一实施例中，肋条形貌中的各肋条以不一致、不均匀的距离分隔开。间距范围可为约0.001英寸(约25μm)-约0.20英寸(约5mm)。肋条高度和间距的典型值为约25μm-约2mm。 

铝合金薄板或厚板被传送通过该对辊，其中，辊彼此分开一定距离。如在本文中使用的那样，“辊缝”指的是从具有未改变的大致平的外表面的辊到雕刻辊上肋条的峰的距离。在一实施例中，辊缝的范围可为约0.22英寸-约0.27英寸。辊缝对铝合金薄板或厚板的减薄有影响，并对铝合金产品的肋条形貌中的各肋条的减薄有影响，这将在下面结合图3、4、5和6详细说明。在一实施例中，对于Alclad面板，轧制减薄可达约10％。在一实施例中，对于裸(非包层)铝薄板或厚板，轧制减薄可达约70％。 

在本实用新型一实施例中，辊(例如钢辊)的外周面上雕刻有多个相邻的纵向肋条。这可使用各种方法实现，包括但不限于精密机加工、激光雕刻、滚花、电火花毛化(EDT)、喷丸、三维X光光刻和掩膜法。例如，在激光雕刻中，计算机生成的图案被传递到激光调制器，并且相应的激光束脉冲群被投射到辊表面，以形成肋条形貌的所需突起和凹口。在一实施例中，用来形成多个相邻纵向肋条的刀具为聚晶立方氮化硼(PCBN)材料。在一实施例中，使用电火花毛化机在辊的外周面上雕刻多个相邻的纵向肋条。在一实施例中，使用线电火花毛化机在辊的外周面上雕刻多个相邻的纵向肋条。通过使用本实用新型的雕刻辊在例如串列式轧制或同时轧制的冷轧或热轧铝合金薄板或厚板上进行轧制，在铝合金薄板或厚板上将永久轧制出相同的肋条形貌。 

在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的直径为约3英寸-约40英寸。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的直径为约10英寸-约40英寸。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的直径为约半英寸。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的辊身长度为约5英寸-约220英寸。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的辊身长度为约20英寸-约200英寸。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的辊身长度为约半英寸。可用来轧制肋条的辊可以有宽范围的特性和宽的尺寸范围。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的硬度为约50HRC Rockwell硬度-约80HRC Rockwell硬度。在一实施例中，雕刻有肋条形貌的辊的硬度为约20HRC Rockwell硬度。 

在一实施例中，对于在Alclad面板上轧制肋条，轧制速度的范围可为约10英尺/分钟-约500英尺/分钟。在一实施例中，对于在Alclad面板上轧制肋条，轧制温度的范围可为约室温-约300°F。在一实施例中，对于在Alclad面板上轧制肋条，分离力的范围可为数千磅-约一千万磅，视Alclad面板芯层合金的宽度和特性而定。在一实施例中，对于在Alclad面板上轧制肋条，减薄范围可为0-约10％。在一实施例中，对具有肋条的辊的低塑性抛光(LPB)为一种表面增强技术， 该技术采用在表面上局部冷变形来在金属构件表面上和附近产生压缩残余应力。本实用新型的肋条轧制工艺还造成肋条表面附近材料的冷变形，并且该表面上的冷变形量由于肋条形状的缘故而发生局部变化。肋条轧制过程中变形量的局部变化类似于LPB，据信这会导致在该表面附近产生压缩残余应力。不管是通过LPB、喷丸硬化还是可能的肋条轧制，有意引起的压缩残余表面应力已表明显著改善了裂纹起裂性。在初始的一系列开孔疲劳试验中，按照本实用新型方法制造的具有两种不同肋条形状的两个Alclad2524-T3薄板材料表明，肋条并不显著降低疲劳寿命，并且在较小应力水平下甚至可提高疲劳寿命。这些效果可归因于由轧制肋条几何形状引起的压缩应力。 

图1A-1B示出在辊的外周面上精密机加工而成的肋条形貌的两个实施例。在一实施例(图1A)中，辊外周面上雕刻有高度为约125μm、间距为约125μm的V形槽105。在一实施例(图1B)中，辊外周面上雕刻有高度为约50μm、间距为约50μm的V形槽155。图1A和1B为相应雕刻辊表面的相移图像，示出了肋条形貌。 

肋条形貌中肋条的几何形状可为多种形状，包括但不限于图2A-2D所示形状。图2A示出V形肋条200(也称为锯齿形肋条)，图2B示出长方形肋条220，图2C示出鲨鱼鳞状肋条240，以及图2D示出改型的鲨鱼鳞状肋条260。如图2A所示，V形横截面200一般为一整系列的槽形峰205和谷210。表格1列出图2A-2D所示肋条几何形状的各种参数(间距、高度、半径R、半径r和角度)。 

表格1 

图3A-3H所示为在0.270″厚Alclad铝合金薄板上形成的肋条形貌的光学金相横截面图像，该肋条形貌是通过把该铝合金薄板传送通过轧机而形成的，该轧机包括外表面雕刻有深“V形”肋条形貌的至少一个辊，其中，辊上的肋条形貌包括多个相邻的纵向肋条，肋条的高度为约250μm，间距为约500μm，示出了本实用新型的一实施例。图3A示出使用辊缝为约0.221英寸的轧机得出的肋条形貌。图3B示出使用辊缝为约0.230英寸的轧机得出的肋条形貌。图3C示出使用辊缝为约0.241英寸的轧机得出的肋条形貌。图3D示出使用辊缝为约0.249英寸的轧机得出的肋条形貌。图3E示出使用辊缝为约0.251英寸的轧机得出的肋条形貌。图3F示出使用辊缝为约0.257英寸的轧机得出的肋条形貌。图3G示出使用辊缝为约0.260英寸的轧机得出的肋条形貌。图3H示出使用辊缝为约0.264英寸的轧机得出的肋条形貌。 

图4为一曲线图，基于图3A-3H各样本，示出轧机的辊缝(英寸)、轧制后0.270″厚Alclad铝合金薄板上的肋条高度(μm)、轧制后在该铝合金薄板上的残余包层(英寸)以及轧制后该铝合金薄板厚度减薄(％)之间的关系。 

图5A-5F示出在0.270″厚Alclad铝合金薄板上形成的肋条形貌的光学金相横截面图像，该肋条形貌是通过把该铝合金薄板传送通过轧机而形成的，该轧机包括外表面雕刻有鲨鱼鳞(SS)状肋条形貌的至少一个辊，其中，辊上的肋条形貌包括多个相邻的纵向肋条，肋条的高度为约260μm，间距为约500μm，示出了本实用新型的一实施例。图5A示出使用辊缝为约0.239英寸的轧机得出的肋条形貌。图5B示出使用辊缝为约0.249英寸的轧机得出的肋条形貌。图5C示出使用辊缝为约0.254英寸的轧机得出的肋条形貌。图5D示出使用辊缝为约0.259英寸的轧机得出的肋条形貌。图5E示出使用辊缝为约0.263英寸的轧机得出的肋条形貌。图5F示出使用辊缝为约0.266英寸的轧机得出的肋条形貌。 

图6为一曲线图，基于图5A-5F的各样本，示出轧机的辊缝(英 寸)、轧制后0.270″厚Alclad铝合金薄板上的肋条高度(μm)、轧制后在该铝合金薄板上残余的包层(英寸)以及轧制后该铝合金薄板厚度减薄(％)之间的关系。 

尽管本文公开的金属薄板和金属厚板主要是联系商用航空器来说明的，但本实用新型所述方法、过程和产品也可用于军用航空器、超音速航空器、宇宙飞船、地面车辆例如卡车和汽车、火车、高速列车、船舶以及风力涡轮机。 

在一实施例中，本文所公开的金属薄板和金属厚板是航空器、地面车辆、列车、船舶、风力涡轮机和管道结构的一体部分，而不是把肋条薄膜粘接到航空器、地面车辆、列车、船舶、风力涡轮机和管道的结构表面上。 

在一实施例中，考虑到平整度、表面质量和搬运损坏这些因素，肋条轧制的制造流程为在制造过程结尾时的冷轧。作为例子，如图7和图8制造流程所示对于Alclad面板的肋条轧制，冷轧速度范围可为约10英尺/分钟-约500英尺/分钟，轧制温度范围为约室温-约300°F，分离力范围为数千磅-约一千万磅，视Alclad面板芯层合金的宽度和特性而定。在一实施例中，对于Alclad面板上轧制的肋条，冷轧减薄范围为约0-约10％。 

用热处理Alclad结构制造具有减摩毛化表面的铝合金产品的方法

图7示出制造铝合金产品的流程的一实施例，该铝合金产品的至少一个表面大致有槽纹，形成减摩毛化表面。在一实施例中，该铝合金产品为机身面板。在图7所示实施例中，该机身面板由用包铝(Alcladding)法制成的热处理Alclad结构制造。如当今实施的包铝法那样，在合金化铝铸造芯锭的一面或两面上覆盖更高纯度铝的铸造衬锭或覆盖铝合金。如图7所示，芯锭302和一对衬锭301分别均质化(“Homo”)304和303。在一实施例中，均质化是这样进行的：加热到范围为约900°F或约910°F或约920°F到约945°F或约950°F或约960°F或可能高达约1050°F的金属温度，加热时间一般为至少约1小时到约8小时或更长，从而溶解可溶元素，并使得金属的内部结构均 质化。在该均质化温度范围内合适的时间段为约4小时或更长。在一实施例中，均质化是可选的步骤。均质化后，芯锭302和衬锭301分别经“剥皮”306和307，以除去任何表面瑕疵。表面瑕疵一旦除去，对铸造衬锭301进行再加热307。该再加热可确保合金成分在整个冶金结构中恰当地分布。再加热还使得金属达到适合于热轧309的温度。对剥皮后的芯锭进行清洁308。然后，对衬和芯夹层结构进行组装310。对互相连通的芯和衬夹层结构进行预热并随后热轧312，形成板坯或一体化Alclad结构。芯料提供机身面板产品要求的强度和所需材料特性，衬料提供耐腐蚀性。应该指出，一些步骤可省去，同时可增加其它步骤，这都在本实用新型范围和精神内。 

Alclad结构热轧312后，该方法经步骤320继续到流程A或流程B之一，视最终机身面板是卷还是平板而定。在流程A中，对热处理Alclad结构进行固溶热处理322和冷轧324，冷轧所用轧机包括辊面如上所述已雕刻有多个相邻纵向肋条的至少一个辊。当Alclad结构通过雕刻有多个相邻纵向肋条的辊时，Alclad结构的表面被永久轧制上多个相邻纵向肋条。最终机身面板包括减摩毛化表面。然后，把机身面板盘卷。替代地，如流程B所示，在冷轧和永久轧制之前和之后对该热处理Alclad结构进行拉伸，以消除任何内应力、平整面板和/或改善最终机身面板的机械特性。然后，把机身面板(宽度很宽的薄板)形成为平轧薄板或厚板。 

图8示出表示机身面板制造流程一实施例中温度与时间之间的关系，该机身面板的至少一个表面大致有槽纹，形成减摩毛化表面。在图8所示实施例中，最终机身面板由用包铝工艺制成的热处理Alclad结构制造。如图8所示，经铸锭、剥皮、组装，形成衬-芯-衬夹层结构。铸造后，可进行可选的应力消除步骤。衬-芯-衬夹层结构组装后，对该组件均质化，其中，该均质化步骤用作轧前加热(heat to roll)步骤。在一实施例中，均质化可这样进行：加热到范围为约900°F或约910°F或约920°F到约945°F或约950°F或约960°F或可能高达约1000°F的金属温度，加热时间一般为至少约一小时到约8小时或更长， 从而溶解可溶元素，并使得金属的内部结构均质化。在该均质化温度范围内合适的时间段为约4小时或更长。在一实施例中，不进行均质化，并且合金只进行轧前加热步骤。在某些实施例中，热轧后，有再加热和二次热轧步骤。这些可选步骤在图8中用星号＊表示。在一实施例中，芯料提供机身面板产品要求的强度和损伤容限，衬提供耐腐蚀性。应该指出，一些步骤可省去，同时可增加其它步骤，这在本实用新型范围和精神内。 

该Alclad组件热轧后，将其冷轧或热轧到最终厚度。在冷轧和永久轧制之前和之后，对该热处理Alclad结构进行固溶热处理和拉伸，以消除任何内应力或改善最终机身面板的机械特性。将机身面板(宽度很宽的薄板)形成为平轧薄板或厚板。特别对于铝合金T6、T7或T8型产品来说，该流程中可采用可选的人工时效步骤。 

用热处理非包层材料制造具有减摩毛化表面的铝合金产品的方法

结合图9-图11所述各实施例与图7和8所示、所述实施例相似，差别在于使用热处理裸(非包层)铝合金结构。在一实施例中，热处理裸铝合金结构为铝-锂结构。如图9所示，对铸锭402进行均质化404、剥皮406、再加热408和热轧410。该铝合金结构经热轧410后，该方法继续到流程A或B之一，与上文对图7所述相同。图10和11示出表示机身面板制造流程不同实施例中温度与时间之间的关系，该机身面板的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在图10所示实施例中，最终机身面板用热处理裸结构制造，并且肋条轧制步骤在固溶热处理步骤之后进行。如图10所示，铸造了锭后，该加工过程包括应力消除步骤(可选)、剥皮步骤、用作轧前加热步骤的均质化步骤，然后是热轧步骤。一般还有再加热和二次热轧步骤，但这是可选的。该结构经热轧后，将其冷轧或热轧到最终厚度。在冷轧和永久轧制之前和之后，对该热处理裸结构进行固溶热处理和拉伸，以消除任何内应力、平整和/或改善最终机身面板的机械特性。将该机身面板(宽度很宽的薄板)形成为平轧薄板或厚板。在该流程中对T6、T7或T8型产品可使用可选的人工时效步骤。 

如果发生显著的自然时效，从而材料变得太坚固而无法轧制肋条，则固溶热处理后很难进行肋条轧制。另一种加工方案是在固溶热处理前对该薄板进行退火和轧制肋条。图11所示热处理裸板加工过程是用于在固溶热处理步骤前进行肋条轧制的情况。冷轧前的其它步骤与上文图10所示相同。该加工过程可包括一个或多个退火操作和退火后的冷轧操作(可选)，然后轧制肋条。然后，可用图9中流程A或B处理该薄板。对于流程A，没有肋条轧制步骤；对于流程B，没有肋条轧制或二次拉伸操作。 

用非热处理Alclad结构制造具有减摩毛化表面的铝合金产品的方法

图12示出铝合金产品制造流程的一实施例，该铝合金的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在一实施例中，该铝合金产品为机身面板。该面板例如用于水上飞机。在图12所示实施例中，与上文图7所述相同，最终面板由用包铝工艺制成的非热处理Alclad结构制造。该方法然后继续到流程A或B之一，视面板盘卷还是形成平薄板/厚板而定。图12流程A与B之间的差别以及图7和图9流程A与B之间的差别在于，由于使用非热处理Alclad结构，固溶热处理步骤除去，其余步骤与图7和图9所述相同。 

图13示出表示机身面板制造流程一实施例中温度与时间之间的关系，该机身面板的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在图13所示实施例中，最终机身面板由用包铝工艺制成的非热处理Alclad结构制造。如图13所示，铸锭、剥皮和组装成衬-芯-衬夹层结构。铸造后，可进行可选的应力消除步骤。衬-芯-衬夹层结构组装后，对组件进行均质化，其中，该均质化步骤用作轧前加热步骤，然后热轧。在一实施例中，均质化可这样进行：加热到范围为约900°F或约910°F或约920°F到约945°F或约950°F或约960°F或可能高达约1000°F的金属温度，加热时间一般为至少约1小时到约8小时或更长，从而溶解可溶元素，并使得金属的内部结构均质化。在该均质化温度范围内合适的时间段为约4小时或更长。在一实施例中，不进行均质 化步骤，合金只进行轧前加热步骤。在某些实施例中，热轧后，有再加热和二次热轧步骤。这些可选步骤在图13中用星号表示。在一实施例中，芯料提供机身面板产品所需强度和机械特性，衬提供耐腐蚀性。应该指出，某些步骤可省去，同时可增加其它步骤，这在本实用新型范围和精神内。 

在一实施例中，该Alclad组件经热轧后，将其冷轧到最终厚度。该非热处理Alclad结构在轧制肋条之前和之后拉伸。拉伸可消除任何内应力、平整板和/或改善最终机身面板的机械特性。该机身面板(宽度很宽的薄板)形成为平轧薄板或厚板。 

用非热处理非包层结构制造具有减摩毛化表面的铝合金产品的方法

图14示出铝合金产品制造流程的一实施例，该铝合金产品的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在一实施例中，该铝合金产品为机身面板。在图14所示实施例中，与上文图9-11所述相同，最终面板由非热处理裸(非Alclad)结构制造。该方法然后如上文图12所述那样继续到流程A或B之一。 

图15示出表示机身面板制造流程中温度与时间之间的关系，该机身面板的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在图15所示实施例中，最终机身面板用非热处理裸结构制造，肋条轧制步骤在可选退火步骤之后进行。如图15所示，铸造了锭后，该加工过程包括应力消除步骤(可选)、剥皮步骤、用作轧前加热步骤的均质化步骤，然后是热轧步骤。该组件经热轧后，可以有一个或多个退火和冷轧操作，但这些是可选的。该组件在肋条轧制之前和之后拉伸。该拉伸消除内应力、平整和/或改善最终机身面板的机械特性。该机身面板(宽度很宽的薄板)形成为平轧薄板或厚板。 

用热处理非包层材料制造具有减摩毛化表面的铝合金产品的方法 

图16示出铝合金产品制造流程的一实施例，该铝合金产品的至少一个表面大致为槽纹，形成减摩毛化表面。在一实施例中，该铝合金产品为机翼面板。在图16所示实施例中，最终机翼面板与图9所述制 造的热处理裸(非Alclad)结构制造。该方法然后继续到流程A或B之一，视热处理裸结构是热轧还是冷轧而定。在流程A中，该热处理裸结构经固溶热处理、拉伸和轧制，轧制使用的轧机包括一个或多个机架，每个机架有两个或更多辊。至少一个辊的整个周面包括多个相邻的精密机加工的纵向肋条。当热处理裸结构通过这些辊时，这多个相邻的精密机加工的纵向肋条压入该热处理裸结构中，形成多个相邻的永久轧制的纵向肋条。这些纵向肋条以流线型沿热处理裸结构表面的至少一部分延伸，从而形成具有阻力减小特性的机翼面板。替代地，在流程B中，热处理裸结构经固溶热处理和轧制，轧制使用的轧机包括一个或多个机架，每个机架有两个或更多个辊。至少一个辊的整个周面包括多个相邻的精密机加工的纵向肋条。当热处理裸结构通过这些辊时，这多个相邻的精密机加工的纵向肋条压入该热处理裸结构中，形成多个相邻的永久轧制的纵向肋条。应该指出，对于流程A和B，肋条轧制可在固溶热处理之前进行。 

本文公开的实施例说明了肋条轧制的冷轧制造流程。但是，应该指出，特别对于在室温下具有高屈服强度的硬质合金和金属来说，本实用新型还涉及在热轧过程中在金属薄板或厚板上轧制肋条。在一实施例中，对于在热轧过程中轧制肋条，辊的硬度可以是用于热轧的典型硬度，其范围可为约40-约70HRC Rockwell硬度。辊的大小可以是用于热轧的典型大小，其辊径范围为约20英寸-约40英寸，宽度范围为约20英寸-约220英寸。轧制速度范围可为约10英尺/分钟-约400英尺/分钟，而轧制温度范围为约650°F-约975°F，分离力范围为约一百万磅到约一千万磅，视合金、宽度和减薄而定。该减薄的范围可为0％-约70％。 

图17A和17B示出使用本实用新型方法制造本实用新型铝合金产品而永久轧制到Alclad铝合金结构上的肋条形貌的两个实施例。图17A为V形肋条800的横截面图。图17B为鲨鱼鳞状肋条850的横截面图。如这两实施例所示，肋条具有大致光滑的表面。 

为了防止或最小化腐蚀且为了给航空器提供装饰性和有吸引力的 外观，机体和外皮通常有保护性涂层，该保护性涂层通常为一层或多层。在该涂层为多层的情况下，第一基底涂层可为防蚀洗的底漆层；第二中间底漆可为增强层，用来粘着和结合在金属上，例如铝或铝合金；然后是施加在底漆层上的其它层。这些层可包括彩色颜料，以产生装饰性和外观效果，例如航线颜色和上釉外观。这些多层涂层一般施加到光滑、平的金属表面上，因此几乎不考虑保持该平表面的形貌。一般希望这些漆涂层填平所要覆盖的表面。 

在一实施例中，本文公开的金属薄板和金属厚板用来制造航空器。如果想要在具有所述金属薄板和金属厚板的航空器上涂覆至少一层漆层，则整个上漆过程必须十分小心。为了使所述金属薄板和金属厚板保持其减摩毛化表面，关键是在各制造步骤例如清洗、预处理和上漆的整个过程中基本上保持肋条形貌。就形貌保持而言，目的是要防止漆完全填入形貌中。通过仔细控制漆的流变性、粘度和流型以及所用的上漆系统，就可保持肋条形貌。 

本文公开的上漆方法尽可能多地保持了透过各漆层浮印的表面形貌。在把漆系统施加在该表面上时，若干变量决定着上漆操作，包括但不限于：漆的类型(商标/化学性质)、上漆方法(手动或机械手)、漆输出方法(输出给喷枪)、喷枪类型、喷枪孔径、漆的粘度、还原溶剂的类型和数量、输出到喷枪的流体量(流体控制钮的转数)、上漆的气压、喷漆道次数和漆固化条件。 

本文公开的金属薄板和金属厚板可上漆，同时仍保持其减摩毛化表面特性。如图18实施例所示，具有如本文所公开的肋条形貌的铝合金产品的表面准备包括在上漆908(图18示出涂底漆和涂面漆)之前的清洗902、脱氧904和阳极化处理906。在一实施例中，具有肋条形貌的金属薄板和金属厚板按图7-16流程之一所公开的那样制造，然后使用本实用新型工艺上漆以保持肋条形貌。在一实施例中，具有肋条形貌的金属薄板和金属厚板在例如OEM工厂中采用其他方法制造，然后使用本实用新型工艺上漆以保持肋条形貌。 

图19-23示出用来涂底漆和面漆的上漆方法的各实施例。在所有 例子中，表面在上漆前都作预处理，即，用Henkel Ridoline 4355碱性清洗剂清洗，之后用Henkel 6/16铬化脱氧系统脱氧，然后在15v电压和约80°F温度用标准硼酸-硫酸阳极化处理(8g/l硼酸和45g/l硫酸)约20分钟来进行阳极化处理，之后在约195°F温度下稀释铬封约25分钟。 

静电喷涂系统使用漆滴，在带正电荷的基体(例如铝合金)附近使得该漆滴带负电荷。漆滴被吸引到基体上，并形成均匀涂层。该系统由于其“抱合”效应而适用于圆柱形、圆形和槽纹物体上，该“抱合”效应几乎允许从一侧对物体涂覆。由于过度喷涂而浪费的漆料极少，已注意到转移效率为95％以上。带电漆滴在铝合金表面上的散布受至少两个力的支配：表面张力和静电吸引力，因此需要特别注意这两个力。传统静电喷涂系统的效力在很大程度上取决于对漆粘度的监控。如果粘度太大，漆层会结块。漆的导电性是漆粘度的度量。较高的导电性意味着较低的粘度。此外，导电性与漆滴在喷嘴中形成得是否良好有关。导电性高允许更好地控制漆滴的大小。 

在一实施例中，用静电喷涂系统对毛化表面上漆，其中，小心控制漆的导电性/粘度有助于保持肋条形貌。一般地，在毛化表面上多道次喷涂带电的漆微滴，使得漆薄层粘附和包裹在多个纵向肋条的每个上，以便包覆肋条。可调节喷嘴压力，以便供应具有一定粘度的漆细雾来包覆毛化表面。通过修改上漆参数，可更好地识别肋条形貌。通过使用各种漆系统，可有效地识别肋条形貌。 

如上文结合图18所述，在一实施例中，对铝合金产品的毛化表面进行阳极化处理906，以在该表面上涂覆定制氧化铝薄膜。形成定制氧化铝涂层的合适方法包括但不限于电化学氧化(例如阳极化处理)和化学浸渍(例如Alodine处理)。在一实施例中，如步骤907所示，可通过加入各种颗粒/成分来对该氧化物薄膜改性。在一实施例中，可在该氧化铝薄膜中加入防腐蚀颗粒。在一实施例中，可在该氧化铝薄膜中加入密封剂颗粒。在一实施例中，可在该氧化铝薄膜中加入有机染料。在氧化铝薄膜中加入这些颗粒和染料可允许一些或所有上漆得 以避免。在一实施例中，表面可经化学改性，以包括光活性化合物例如锐钛矿，从而给氧化铝赋予易清洁/自清洁特性。可通过在氧化铝的化学结构内掺杂或在氧化铝层的形态内物理浸渍来对氧化铝改性。 

图19A、19B和表格2示出了用于对具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板进行上漆过程的一实施例，经表面准备和喷涂底漆层和面漆后形成本实用新型的铝合金产品。在图19A中，1表示空气供应，2表示调节器，3表示喷枪，4表示空气管线，5表示吸杯，阴影箭头表示从吸杯抽吸漆，空气压力迫使漆穿过喷枪孔。在图19A和20B所示实施例中，这两种漆系统的漆输出方法如图19A所示都为一吸杯。所使用的特定漆条件见表格2。图19B为光学金相横截面图像，示出肋条形貌透过漆层浮印较差。 

表格2 

图20A、20B和表格3示出用于具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板的上漆过程的一实施例，经表面准备和喷涂底漆层和面漆后形成本实用新型铝合金产品。在图20A中，1表示空气供应，2表示调节器，3表示喷枪，4表示空气管线，5表示吸杯，阴影箭头表示从吸杯抽吸漆，空气压力迫使漆穿过喷枪孔。在图20A和20B所示实施例中，这两种漆系统的漆输出方法如图20A所示都为吸杯。所使用的最佳化漆 条件见表格3。图20B为光学金相横截面图像，示出肋条形貌透过漆层浮印较之图19B得到改善。 

表格3 

图21A、21B和表格4示出用于具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板的上漆过程的一实施例，经表面准备和喷涂底漆层和面漆后形成本实用新型铝合金产品。与图19A和19B的面漆系统相比，使用了不同的面漆系统(Kion 1067A聚硅氮烷)。在图21A中，6表示静电电源/控制，7表示部件，8表示旋杯雾化器，9表示界面系统，10表示机械手，11表示流量计，12表示泵，13表示漆储槽。在该机械手静电上漆过程中，如图21A所示，用静电电源使漆带电，然后用装在ABB机械手上的ITW Ransburg旋杯雾化器施漆。ITW Ransburg RMA-101静电控制单元还把气流引向旋杯雾化器，以控制喷射流型，同时用计算机界面控制机械手的运动。静电上漆应使涂层更紧密地覆盖在表面上，从而改善肋条形貌的浮印。漆的特定条件总结在表格4中。图21B为光学金相横截面图像，可以看到，由于面漆使用机械手静电上漆法，因此表面形貌的浮印非常好。 

表格4 

图22A、22B和表格5示出用于具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板的上漆过程的一实施例，经表面准备和喷涂底漆层和面漆后形成本实用新型铝合金产品。在图22A中，1表示空气供应，2表示调节器，3表示喷枪，4表示空气管线，14表示电源，15表示压力罐，阴影箭头表示传送空气进入压力罐，把漆压入喷枪，电源对漆充电，气压迫使漆穿过喷枪孔。在图22A和22B所示实施例中，采用的是手动静电上漆，其中，漆在喷枪孔处带电。与图21A机械手静电上漆相似，这两种漆系统的电荷施加应该使得“附着”在表面形貌上的能力最大化。图22A示出使用吸杯输出法的手动静电上漆。底漆和面漆的静电上漆条件见表格5。图22B为光学金相横截面图像，可以看到，由于面漆和底漆层都使用手动静电上漆，因此基底形貌透过漆层的浮印极佳。 

表格5 

电泳(电沉积或E-coat)上漆指的是涉及对铝部件阳极极化(阳极电喷漆)或阴极极化(阴极电喷漆)的一种工艺。把具有减摩毛化表面的经清洗的铝合金产品浸没在电沉积漆槽中，接通电流，使得相对于反电极引起铝的极化，从而漆颗粒被吸引到该表面上。 

图23A、23B和表格6示出用于具有肋条形貌的铝合金薄板或厚板的上漆过程的一实施例，经表面准备和喷涂底漆层和面漆后形成本实用新型铝合金产品。在图23A和23B所示实施例中，使用电泳工艺。电泳工艺涉及到漆被吸引到带负电的部件(阴极)上而在电解液中扩散，从而实现漆的紧密粘着，该工艺见图23A。在图23A中，16表示部件，17表示电源。向部件施加负电，用阳极向漆施加正电，这使得漆颗粒电吸引到部件上并沉积在部件表面上。该例所用漆的条件见表格6。图23B为光学金相横截面图像，示出了通过首先使用电泳沉积的环氧树脂漆系统形成底漆，然后使用吸杯施加聚氨酯面漆，从而实现了漆系统的部分透过。 

表格6 

在本实用新型一实施例中，金属薄板和金属厚板是易清洁/自清洁的，从而防止污染物在减摩毛化表面上积聚。示出了可赋予减摩毛化表面“易清洁/自清洁”能力的两个实施例。该方法流程示出在图24A和24B中。这两种方法任一种所用的特定化学性质至少部分地取决于肋条形貌的形状和尺寸。在一实施例中，按图9-图16流程之一所公开的那样制造具有肋条形貌的金属薄板和金属厚板，然后使用本实用新型的工艺赋予易清洁/自清洁能力，以保持肋条形貌。在一实施例中，例如在OEM工厂中使用其他方法制造具有肋条形貌的金属薄板和金属厚板，然后使用本实用新型的工艺赋予易清洁/自清洁能力，以保持肋条形貌。 

如图24A实施例所示，使用本实用新型上漆过程908(见图18)，之后在面漆上进行超亲水涂层的喷涂909。替代地，可把超亲水涂层直接喷涂在本实用新型铝合金产品或钛合金产品上，而不用首先需要底漆层或面漆层。超亲水涂层完全地且瞬时地被水润湿，即，一旦与水接触，在0.5秒或更短时间内水滴前进接触角小于约5°。光化学活性材料例如二氧化钛(TiO₂)在UV光照射后会变得超亲水；或者， 如果用合适化学改性进行处理，在可见光照射下变得超亲水。在一实施例中，该超亲水涂层为含有锐钛型二氧化钛(TOTO系统)的光活化系统，其在很大程度上依赖于该材料与光和水的相互作用，以防止污染物积聚在表面上。尽管水在该自清洁机制中是关键的，但用这类自清洁系统处理过的材料即使没有水的存在也可表现出某种程度的固有防尘能力。 

如图24B实施例所示，首先如上文图18所述在具有肋条形貌的表面上施加底漆层908a，然后用化学添加剂910增强面漆908b，该化学添加剂910可在该漆中以一定范围的浓度使用。该种系统设计用来给肋条形貌表面赋予化学和形貌上(微尺度)的疏水特性。该疏水成分使得水在肋条形貌表面上结珠。该结珠作用使得随着水滴在表面上滚动而容易地从肋条形貌表面上除去污染物。在一实施例中，化学添加剂910为功能性硅氧烷系统，例如BYK Silclean 3710，从而导致超疏水(斥水)表面。同样，这样处理后的材料即使没有水的存在也可表现出某种程度的固有防尘能力。 

除了这些系统之间在化学特性和机械特性上的差别，将它们施加在表面上的方法也不同。图25A-25B示出了与没有易清洁/自清洁成分的上漆形貌相比，增加了易清洁/自清洁成分的本实用新型的具有减摩毛化表面的铝合金产品能够表现出改善的清洁性。在一实施例中，如图25A所示，TOTO系统是基于在面漆层上喷涂或浸涂若干层TOTO溶液。如图25B所示，Silclean系统的施加是将其在喷涂面漆前混合入面漆中，然后在表面上喷涂面漆。滑翔机面板的上漆条件和易清洁/自清洁剂施加条件示出在表格7中，表格7列出用于图25A-25B具有减摩毛化表面的铝合金产品的上漆条件和易清洁/自清洁剂的施加条件。在所有这三种情况中，面板首先在Henkel Ridoline 4355碱性清洗剂中清洗，然后用Henkel Ridoline 6/16酸脱氧剂脱氧，然后用硼酸-硫酸(8g/l硼酸，45g/l硫酸)在15v电压下阳极化处理约20分钟，之后在约195°F温度下稀释铬封约25分钟。 

表格7 

如图25A-25B所示，置于户外“多灰”环境中暴露三星期后，加有TOTO易清洁/自清洁剂的具有减摩毛化表面的铝合金产品(图25A)比具有减摩毛化表面的其他铝合金产品(不加自清洁剂的和图25B)更清洁。加有Silclean清洁剂的具有减摩毛化表面的铝合金产品(图25B)的表面也比没有易清洁/自清洁剂的控制面板表现出更清洁的表面。据信，具有易清洁/自清洁增强的本实用新型铝合金产品很可能比没有易清洁/自清洁增强的铝合金产品更清洁，从而减轻了使用中灰尘和残留对空气阻力性能的潜在影响。 

可进一步利用阳极氧化物的多孔结构和定制成分，以进一步提高减摩毛化表面在航空航天应用中的能力。与采用标准阳极密封和底漆/面漆喷涂常规不同，阳极氧化物可不密封，以便允许使用称为浸渍密 封化合物(ISC)的有机或无机处理。ISC可包括标准航空航天涂层之外的涂层，例如硅氮烷或硅氧烷、图25A-25B所示易清洁/自清洁处理或它们的组合。用于这些ISC的施加方法可为喷涂或浸渍，视具体性能要求而定。据信，这一方法可消除对当前用于航空航天应用中的底漆/面漆系统。以下示出两个阳极化处理的实施例，均对ISC的潜在使用有亲和力。如图26A和26B所示，18表示铝合金，19表示表面处理，20表示浸渍密封化合物(ISC)，21表示球瘤氧化物。图26A和26B为示意图，不是按比例的，氧化物上的球瘤比表面处理厚度小约两个数量级(纳米级)。阳极氧化物可专门定制，以生成球瘤结构，在该结构中，球瘤比在硼酸-硫酸阳极化处理或硫酸阳极化处理中见到的柱状芯结构小大约两个数量级。该球瘤结构通过使用由硫酸、磷酸和硼酸的组合构成的另一种“混合电解液”阳极化处理方法生成。该球瘤结构可为各种ISC赋予增强的性能和亲和力。在图27A和27B中，18表示铝合金，19表示表面处理，20表示浸渍密封化合物(ISC)，22表示柱状氧化物。可使用标准硼酸-硫酸阳极化处理或硫酸阳极化处理，而没有后续的密封步骤。然后，可把选定的ISC引入与这些阳极化处理方法有关的柱状阳极结构中。根据本实用新型一实验的结果，其中，在浸渍密封化合物与易清洁/自清洁系统的协同下，表现出的固有可清洁性比标准的涂有或不涂有易清洁/自清洁系统的情况要好。根据本实用新型铝合金产品一实施例，该产品具有经硼酸-硫酸阳极化处理和密封的标准底漆和标准面漆(无易清洁/自清洁成分)。根据本实用新型铝合金产品一实施例，该产品具有经硼酸-硫酸阳极化处理和密封的标准底漆和标准面漆，具有两层含有锐钛型二氧化钛(TOTO)的超亲水覆层光活化系统。根据本实用新型铝合金产品一实施例，该产品具有经硼酸-硫酸阳极化处理的标准底漆(不密封)，该标准底漆涂有SDC MP101聚硅氧烷，聚硅氧烷中混合有2％的TOTO。根据本实用新型铝合金产品一实施例，该产品具有经硼酸-硫酸阳极化处理的标准底漆(不密封)，该标准底漆涂有Kion 1067A聚硅氮烷，聚硅氮烷中混合有2％的TOTO。根据本实用新型的实验，可得出选定的不 密封阳极氧化物/ISC/易清洁-自清洁的组合的易清洁/自清洁性能与有和无易清洁/自清洁成分的标准上漆方案的比较。在该测试中，用潮湿木灰低压冲击来对本实用新型金属产品(具有减摩毛化表面)进行灰尘侵袭。对样品表面的这种冲击是这样进行的：把潮湿木灰置于Q-面板QGR碎石冲击试验机(Gravelometer)中，然后在10psi压力下供给空气约10秒钟以把潮湿木灰“射”向面板。然后，用肉眼评计样品抵抗灰尘冲击的固有能力。增加有易清洁/自清洁成分的具有ISC(聚硅氧烷和聚硅氮烷)的阳极化系统显然比有和无易清洁/自清洁成分的具有标准航空航天漆系统的系统更有效地排斥木灰。 

在其它实施例中，本公开的金属产品可用来制造运输器的部分，包括但不限于航空器或飞行器(例如飞机、直升机、导弹、滑翔机、热气球和软式飞艇)、地面运输工具(例如汽车和火车)、海洋运输工具(例如潜艇、游艇、无人驾驶水面运输工具、水下自主运输工具等)。由于制造机翼面板的模锻成形和其它操作以及需要将肋条与机翼扫掠面对齐(否则阻力减小效果降低)，因此把肋条直接轧制在机翼面板上是不可行的。但是，本公开中呈贴花形式的轧制肋条铝合金产品可用机械方法和/或粘合方式结合到传统方式生产的上下机翼面板上。本公开的轧制肋条铝合金产品上的肋条与机翼扫掠面对齐。用于航空器机翼的轧制肋条铝合金产品的宽度、厚度和合金可根据制造的便利性和成本有效性、防腐蚀性能、航空器制造商/型号、航空器重量要求和结构/强度整体性等而改变。例如，如果选择用于轧制肋条产品的合金为1XXX系列合金，则产品具有良好的防腐蚀性。轧制肋条产品的宽度范围可为约5英寸-约200英寸。肋条(槽)方向一般在轧制方向上(与宽度方向垂直)，但也可把铝合金薄板切割成块，并在横向上或相对薄板轧制方向成一定角度地轧制肋条。在某些实施例中，合金可为1XXX、3XXX、5XXX、6XXX、7XXX、8XXX系列铝合金以及铝-锂合金。使用的铝合金可为热处理或非热处理合金。对非热处理薄板来说，可在应变硬化状态(H状态)或退火状态(O状态)下进行肋条轧制。热处理薄板的肋条轧制可在固溶热处理之前或之后进行。对 于在固溶热处理之前进行肋条轧制的情况，可在轧制态材料(F状态)或退火材料(O状态)上进行肋条轧制，并且肋条轧制可冷轧，也可在升温状态下轧制。肋条轧制后，可对薄板热处理、淬火和用自然时效或人工时效进行时效。对于在固溶热处理之后进行肋条轧制的情况，可在新近淬火材料(W状态)、自然时效材料(T3状态)上或在人工时效状态例如T6或T7状态下进行轧制。轧制肋条薄板可为裸板或Alclad板。厚度范围可为例如约0.0010英寸-约0.300英寸。轧制肋条铝薄板可施加在新的或现有铝机翼上。 

在另一些实施例中，本文公开的所有肋条形貌也可轧制在钛薄板或箔上。轧制工艺可为热轧或冷轧。在一实施例中，轧制工艺为热轧。对于热轧，轧制温度范围为约400℃(752°F)-约1100℃(2012°F)。轧制减薄的范围为约20％-约75％。对大的减薄来说，轧制温度在800℃(1472°F)以上可最小化加工硬化效果。再结晶温度为约600℃(1112°F)。而对于冷轧来说，减薄的范围为约0.5％-约20％。钛肋条贴花薄板或箔的厚度可为约0.002英寸-约0.200英寸。 

制造本公开钛肋条贴花薄板或箔的其它方法可采用超塑性成形的形式。在钛薄板或箔上轧制肋条形貌时，温度可为约840℃(1544°F)-约870℃(1598°F)、轧制速度极慢、应变率为约0.0001/s-约0.001/s。减薄的范围为约20％-约300％。 

在又一些实施例中，本公开的金属产品可用来制造海洋运输工具的部分，包括但不限于潜艇、游艇、无人驾驶水面运输工具、水下自主运输工具。在一实施例中，多个相邻的永久轧制的纵向肋条形成减摩毛化表面，充分设计用于提供范围例如为约5％-约15％的阻力减小。在一实施例中，该金属产品为由SAE规格J410、J1392和J1442以及ASTM规格A242、A440、A441、A572、A588、A606、A607、A618、A633、A656、A690、A709、A714、A715、A808、A812、A841、A860和A871覆盖的高强度、低合金钢。轧制工艺可为热轧或冷轧。对于热轧，轧制温度范围为约720℃(1328°F)-约1050℃(1922°F)。轧制减薄可在宽范围变化，典型的最后道次肋条轧制的减薄超过约 50％。肋条轧制后的冷却可在约每分钟10℃-每分钟约300℃的范围进行。为了得到更细的铁素体晶粒尺寸并从而得到更高的强度，需要快的冷却速率。对室温下冷轧来说，轧制减薄范围为约5％-约80％。冷轧工艺之后为退火，退火温度范围为约400℃(752°F)-约700℃(1292°F)。退火时间随指定的微观结构和特性要求而变。 

制造航空器机翼和螺旋桨的航空器工程师和设计转子叶片的风力涡轮机工程师都关心空气动力阻力。航空器应具有好的燃料经济性，风力涡轮机转子叶片必须具有高的叶尖速度，以便高效工作。因此，重要的是，航空器机翼和转子叶片具有低的空气动力阻力。在一实施例中，本实用新型涉及转子叶片，该转子叶片包括具有至少一个大致槽纹表面的至少一个金属产品，其中，该大致槽纹表面形成肋条形貌，该肋条形貌包括沿该表面的至少一部分延伸的多个相邻的永久轧制的纵向肋条；并且，该肋条形貌上覆有至少一层充分设计和施加用来保持肋条形貌的覆层。在一实施例中，这多个相邻的永久轧制的纵向肋条造成减摩毛化表面，该减摩毛化表面充分设计用来提供范围为约5％-约15％的阻力减小。在一实施例中，该减小的阻力使得在相同风速下可生成的能量增加。 

管道系统中摩擦压力损耗或阻力是浪费能量，并会影响管道系统运行的经济性。某些液体和气体管道运营公司使用阻力减小剂(DRA)来最小化紊流，并从而提高流量和从而减小管道运行成本。尽管DRA是一种有效的增量剂，但长期使用成本高。在另一些实施例中，本公开的金属产品可用来制造管道系统。在一实施例中，多个相邻的永久轧制的纵向肋条造成减摩毛化表面，该减摩毛化表面充分设计用来提供范围例如为约5％-约30％的阻力减小。在一实施例中，该减小的阻力通过减小沿管壁的摩擦而减小能量损耗。 

应该明白，若干上述公开的特征和功能或其它特征和功能或其替代物可理想地组合成许多其它不同系统或应用。各种当前未预见或未预期的替代、改型、变动或改进可由本领域普通技术人员随后做出，并且也被后附权利要求涵盖。 

Claims (5)

1.一种运输器，包括：

至少一个金属薄板或厚板，其具有至少一个槽纹表面，

其特征在于，该槽纹表面形成肋条形貌，该肋条形貌包括沿该槽纹表面的至少一部分延伸的多个相邻的永久轧制的纵向肋条；以及

该肋条形貌覆有至少一层用来保持肋条形貌的覆层。

2.如权利要求1所述的运输器，其特征在于，该肋条形貌包括至少100个相邻的永久轧制的纵向肋条。

3.如权利要求1所述的运输器，其特征在于，该多个相邻的永久轧制的纵向肋条均匀间隔开。

4.如权利要求3所述的运输器，其特征在于，间隔距离范围为25μm-5.0mm。

5.如权利要求1所述的运输器，其特征在于，该多个相邻的永久轧制的纵向肋条中的每一肋条的峰高为25μm-5.0mm。 

Images