特開2022-44633７ｘｘｘアルミニウム合金を接着接合するための調製方法、およびそれに関連する製品
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022044633
(43)【公開日】2022-03-17
(54)【発明の名称】７ｘｘｘアルミニウム合金を接着接合するための調製方法、およびそれに関連する製品
(51)【国際特許分類】
C23F 4/02 20060101AFI20220310BHJP
【ＦＩ】
C23F4/02
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022001023
(22)【出願日】2022-01-06
(62)【分割の表示】P 2019571941の分割
【原出願日】2018-06-27
(31)【優先権主張番号】62/526,247
(32)【優先日】2017-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】520119242
【氏名又は名称】アーコニック テクノロジーズ エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＡＲＣＯＮＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ジューン・エム・エプ
(72)【発明者】
【氏名】アリ・ウナル
(57)【要約】
【課題】概して、本開示は、接着接合用のマグネシウム含有アルミニウム合金（例えば０．２～６重量％のＭｇ含有）の調製方法、およびこうした方法によって作製される製品に関する。
【解決手段】マグネシウム含有アルミニウム合金製品の接着接合のための調製方法は、基材と基材の上にある表面酸化層とを含むマグネシウム含有アルミニウム合金製品を含む。マグネシウム含有アルミニウム合金製品はまた、少なくとも表面酸化層の近位に金属間粒子を含む。本方法はまた、金属間粒子の少なくとも一部をエネルギー源によって剥離すること、およびマグネシウム含有アルミニウム合金製品の基材の溶融がないことを含む。
【選択図】図５
【解決手段】マグネシウム含有アルミニウム合金製品の接着接合のための調製方法は、基材と基材の上にある表面酸化層とを含むマグネシウム含有アルミニウム合金製品を含む。マグネシウム含有アルミニウム合金製品はまた、少なくとも表面酸化層の近位に金属間粒子を含む。本方法はまた、金属間粒子の少なくとも一部をエネルギー源によって剥離すること、およびマグネシウム含有アルミニウム合金製品の基材の溶融がないことを含む。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）マグネシウム含有アルミニウム合金製品を受け入れる工程であって、前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品が、基材および前記基材の上にある表面酸化層を含む、受け入れる工程と、
（ｉ）前記表面酸化層が受入時の厚さを含み、
（ｉｉ）前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品が、少なくとも表面酸化層の近位に金属間化合物粒子を含み、
（ｉｉｉ）前記金属間化合物粒子がＣｕ含有金属間化合物粒子を含み、
（ｂ）前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品の前記基材の溶融がなく、前記金属間化合物粒子の少なくとも一部をレーザー剥離する工程とを含む、方法。
（ｉ）前記表面酸化層が受入時の厚さを含み、
（ｉｉ）前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品が、少なくとも表面酸化層の近位に金属間化合物粒子を含み、
（ｉｉｉ）前記金属間化合物粒子がＣｕ含有金属間化合物粒子を含み、
（ｂ）前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品の前記基材の溶融がなく、前記金属間化合物粒子の少なくとも一部をレーザー剥離する工程とを含む、方法。
【請求項2】
前記レーザー剥離する工程が、前記金属間化合物粒子を揮発することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記レーザー剥離する工程の後、前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品が、前記表面酸化層の近位に複数の剥離空隙を有する剥離部分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記金属間化合物粒子が剥離前の容積を画定し、前記レーザー剥離することに起因して前記複数の剥離空隙の少なくとも一部が前記剥離前の容積よりも大きい、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記金属間化合物粒子が１００ｎｍ～１０μｍのサイズを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記レーザー剥離する工程が、前記表面酸化層を前記受入時の厚さに維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記表面酸化層がＭｇＯを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記レーザー剥離する工程の後、前記表面酸化層が少なくとも１０原子％のＭｇを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記レーザー剥離する工程中に前記金属間化合物粒子の少なくとも一部を選択的にレーザー剥離し、それによって未剥離部分によって囲まれた剥離部分を作製することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
（ａ）前記金属間化合物粒子の位置を決定する工程と、
（ｂ）前記レーザー剥離する工程中に前記位置された金属間化合物粒子の少なくとも一部を選択的にレーザー剥離する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
（ｂ）前記レーザー剥離する工程中に前記位置された金属間化合物粒子の少なくとも一部を選択的にレーザー剥離する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品に関連付けられた少なくとも１つの結合位置を決定する工程と、
前記決定する工程後、前記少なくとも１つの結合位置に対して前記レーザー剥離する工程を完了し、それによって剥離部分を作製する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
前記決定する工程後、前記少なくとも１つの結合位置に対して前記レーザー剥離する工程を完了し、それによって剥離部分を作製する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記レーザー剥離する工程後、前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品が、未剥離部分によって囲まれた前記剥離部分を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記レーザー剥離する工程後、前記マグネシウム含有アルミニウム合金製品を官能化溶液と接触させる工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
７ｘｘｘアルミニウム合金は、アルミニウム以外に亜鉛およびマグネシウムをその主要合金成分として有するアルミニウム合金である。
【背景技術】
【0002】
７ｘｘｘアルミニウム合金自体および他の材料への７ｘｘｘアルミニウム合金の接着接合を（例えば自動車用途のために）促進させることは有用であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
概して、本開示は、接着接合用のマグネシウム含有アルミニウム合金（例えば０．２～６重量％のＭｇ含有）の調製方法、およびこうした方法によって作製される製品に関する。本方法の発明の態様を図示するために、以下では７ｘｘｘアルミニウム合金（例えば、ＡｌＺｎＭｇまたはＡｌＺｎＭｇＣｕ合金）が概ね使用される。しかしながら、本方法では任意の適切なマグネシウム含有アルミニウム合金が使用されうる。
【0004】
１つのアプローチにおいて、またここで図１～図５を参照すると、方法（３００）は、表面酸化層（１０２）がある７ｘｘｘアルミニウム合金基材（１０６）を有する７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）を受け入れる工程（３０２）を含みうる。表面酸化層（１０２）は、酸化アルミニウム（例えば、ＡｌＯ）サブレイヤー（１０８）および酸化マグネシウム（例えば、ＭｇＯ）サブレイヤー（１１０）を含みうる。受入時の表面酸化層（１０２）は一般に、テンパーに応じて、受入時の厚さ（１０４）（一般に５～６０ｎｍの厚さ）を有する。ＷテンパーまたはＴテンパーで出荷された製品は、より厚い受入時の厚さ（例えば約２０～６０ｎｍ）を有してもよく、Ｆテンパー製品は、より薄い受入時の酸化層厚さ（例えば約５～２０ｎｍ）を有してもよい。受入時の表面酸化層（１０２）が概して均一であるように図示されているが、受入時の表面酸化層は概して非均一なトポグラフィーを有する。受入時のアルミニウム合金製品（１００）は、表面酸化層（１０２）の少なくとも近位に金属間粒子（１１４）（例えば、第二相粒子）を含みうる（図１では、１個の金属間粒子のみが示されている）。金属間粒子（１１４）は、例えばＣｕ含有金属間粒子を含みうる。混合酸化層（１１２）は、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部の上にあり、酸化マグネシウムと酸化アルミニウムの混合物を含みうる。
【0005】
受入（３０２）の後、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部は剥離されて（３０４）、その結果、剥離されていない部分（２１６）によって囲まれた剥離された部分（２０２）を有する、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）が作製される。剥離する工程（３０４）は、基材（１０６）の溶融がないように、制御（５３０）されてもよい。剥離する工程（３０４）は、エネルギー源を表面酸化層（１０２）に向けること（５０４）を含んでもよく、それによって金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を（例えば、エネルギー源の放射条件を制御すること（５３０）によって）剥離（３０４）してもよい。
【0006】
一実施形態において、受け入れる工程（３０２）はまた、調整する工程（４１０）を含んでもよい。調整する工程（４１０）は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）を適切な溶媒（例えば、アセトンまたはヘキサンなどの有機溶媒）と接触させること（例えば、拭い取ること）を含む洗浄する工程（４１２）を含みうる。この洗浄する工程（４１２）は、後続の剥離する工程（３０４）を妨害する可能性のある、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面上のデブリ（例えば、潤滑剤、油、汚れ）、およびその他のものの除去を容易にする。
【0007】
調整する工程（４１０）はまた、位置決めする工程（４１８）を含みうる。位置決めする工程（４１８）は、後続の剥離する工程（３０４）のために、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の表面酸化層（１０２）の上方にエネルギー源（例えば、レーザー（１１６））を位置決めすることを含みうる。一実施形態において、レーザー（１１６）は、プロセス自動化目的のためのロボット装置（２１８）にレーザー（１１６）の光学装置を取り付けるための取り付け金具を含みうる。この実施形態において、位置決めする工程（４１８）はまた、ロボット装置（２１８）を使用して表面酸化層（１０２）の上方にレーザー（１１６）を位置決めすることを含みうる。別の実施形態において、位置決めする工程（４１８）は、表面酸化層（１０２）の上方にエネルギー源を位置決めする代わりに、またはそれに加えて、エネルギー源（例えば、レーザー（１１６））の下方に、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）を位置決めすることをさらに含みうる。例えば、限定されないが、方法（３００）、（４００）および（５００）は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）（例えば、シート製品）が、受け入れる工程（３０２）および剥離する工程（３０４）および任意の介在する工程を通して連続的に進む自動化されたプロセスとして、少なくとも部分的に実施されてもよい。
【0008】
一実施形態において、剥離する工程（３０２）はまた、例えばＱスイッチダイオードポンプ式固体（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー（１１６）のパルスレーザービーム（２０８）を向けること（５０４）を含んでもよい。一実施形態において、パルスレーザー（１１６）は３００Ｗの平均出力で動作することができ、パルスレーザー（１１６）は、６～１０インチ（約１５．２～２５．４センチメートル）の焦点距離から、幅最大５０ｍｍ、直径最大０．８９ｍｍのレーザービーム（２０８）パルスを、最大出力パルスあたり２３０ｋＷで、表面酸化層（１０２）に（例えば、表面酸化層（１０２）近位の焦点部に）向けること（５０４）ができる。その他のレーザーおよび／またはレーザーパラメータを使用しうる。１つ以上のパルスレーザー（１１６）のタイプは、下記に説明の通り、向ける工程（５０４）中に所望の効果を達成するために（例えば、制御する工程（５３０）中に）調節されうる。一実施形態において、パルスレーザー（１１６）はレーザービーム（２０８）パルスを、１５～４０ｋＨｚのパルス周波数で、２５～６７μ秒の期間応じて、表面酸化層（１０２）に向けること（５０４）ができる。別の実施形態において、パルスレーザー（１１６）はレーザービーム（２０８）パルスを、２５ｋＨｚのパルス周波数で、４０μ秒の期間応じて、表面酸化層（１０２）に向けること（５０４）ができる。一実施形態において、パルスレーザー（１１６）はレーザービーム（２０８）パルスを、８０～２００ｎｓのパルス持続時間で、表面酸化層（１０２）に向けること（５０４）ができる。
【0009】
剥離する工程（３０４）は、エネルギー源（例えば、レーザー（１１６））を表面酸化層（１０２）に向けて（５０４）、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を蒸気（２０６）へと揮発し（５０２）、それによって位置ずれした／破断した混合酸化層（２１２）および複数の剥離空隙（２１４）（例えば、剥離ピット）を表面酸化層（１０２）の近位に作製することをさらに含みうる。向ける工程（５０４）はまた、エネルギー源の放射状態を制御すること（５３０）によって金属間粒子（１１４）を揮発すること（５０２）を含みうる。制御する工程（５３０）は、表面酸化層（１０２）の近位に、例えば金属間粒子（１１４）に不可欠の加熱条件（例えば、温度および／または加熱速度）を引き起こすことによって、金属間粒子（１１４）の所望の揮発（５０２）を達成するために、レーザー（１１６）の動作パラメータおよび／または設定を決定することおよび制御することをさらに含みうる。レーザー（１１６）のこれらの動作設定および／またはパラメータは、スキャン速度（例えば、フィート／秒）、パルス周波数、パルス持続時間、平均出力、ピークパルス出力、ビーム幅、ビーム直径、ハッチ間隔（スキャン間距離）および表面酸化層（１０２）までの焦点距離のうちの少なくとも１つを含みうる。
【0010】
一実施形態において、向ける工程（５０４）および／または揮発する工程（５０２）は、１つ以上の金属間粒子（１１４）の塊を部分的に剥離すること（３０４）、および／または部分的に揮発すること（５０２）を含みうる（例えば、金属間粒子（１１４）が、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の他の金属間粒子（１１４）よりもかなり大きなサイズを有する場合）。別の実施形態において、向ける工程（５０４）および／または揮発する工程（５０２）は、１つ以上の金属間粒子（１１４）の塊全体を完全に剥離すること（３０４）、および／または完全に揮発すること（５０２）を含みうる。さらに別の実施形態において、向ける工程（５０４）および／または揮発する工程（５０２）は、エネルギー源（例えば、レーザー（１１６））からのエネルギー吸収の対象となるすべての金属間粒子（１１４）の塊を完全に剥離すること（３０４）、および／または完全に揮発すること（５０２）を含みうる。向ける工程（５０４）および／または揮発する工程（５０２）はまた、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部の上にある混合酸化層（１１２）の少なくとも一部分を位置ずれさせ／破断し（５０６）、それによって、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の外部（２２０）に剥離空隙（２１４）を露出させることを含みうる。
【0011】
剥離する工程（３０４）は、除去する工程（５２２）をさらに含みうる。除去する工程（５２２）は、剥離する工程（３０４）における蒸気（２０６）、粒子状物質、デブリ、および／または他の副産物を、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の剥離された部分（２０２）および／または剥離されていない部分（２１６）の遠位に運ぶことを含みうる。これらの副産物は、表面酸化層（１０２）、金属間粒子（１１４）および／または混合酸化層（１１２）に対するレーザー（１１６）処理の影響の結果として生じうる。一実施形態において、除去する工程（５２２）は吸い込む工程（５２４）を含みうる。吸い込む工程（５２４）は、例えばレーザー（１１６）の近位に位置決めされた真空ポンプ（２２２）を使用して、剥離する工程（３０４）の副産物を吸い込むことを含みうる。
【0012】
別の実施形態において、除去する工程（５２２）は吹く工程（５２６）を含みうる。吹く工程（５２６）は、送風機（２２４）を例えばレーザー（１１６）の近位に位置決めすることを含んでもよく、それにより、空気、窒素またはその他の気体を剥離部分（２０２）および／または未剥離部分（２１６）に向けて吹いて（５２６）、剥離する工程（３０４）の副産物を、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の剥離部分（２０２）および／または未剥離部分（２１６）の遠位に運ぶことを容易にしうる。除去する工程（５２２）に関しては、吸い込む工程（５２４）の代わりに、またはそれに加えて吹く工程（５２６）が実施されてもよい。
【0013】
一実施形態において、除去する工程（５２２）が向ける工程（５０４）と同時に実施されてもよい。別の実施形態において、向ける工程（５０４）と同時に実施される代わりに、またはそれに加えて、除去する工程（５２２）が向ける工程（５０４）の後に実施されてもよい。さらに別の実施形態において、吸い込む工程（５２４）および／または吹く工程（５２６）の代わりに、またはそれに加えて、水（例えば、脱イオン水）および／またはその他の適切な洗浄／リンス剤を用いて、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）をすすぐことによって、除去する工程（５２２）が実施されてもよい。
【0014】
一実施形態において、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面酸化層（１０２）は、基材（１０６）を覆う酸化アルミニウムサブレイヤー（１０８）を含みうる。別の実施形態において、その表面酸化層（１０２）は酸化アルミニウムサブレイヤー（１０８）を覆う酸化マグネシウムサブレイヤー（１１０）も含みうる。剥離する工程（３０４）はまた、表面酸化層（１０２）を受入時の厚さ（１０４）に維持すること（５０８）を含みうる。一実施形態において、剥離する工程（３０４）は、少なくとも平均して、受入時の厚さ（１０４）と実質的に等しい、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）を残しうる。別の実施形態において、剥離する工程（３０４）によって、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）が、受入時の厚さ（１０４）と比較して減少しうる。一実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）は、約５～６０ｎｍである。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）は約２０～６０ｎｍ（例えば、Ｗテンパー、ＦテンパーまたはＴテンパーにおける剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００））。さらに別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）は約５～２０ｎｍ（例えば、Ｆテンパーにおける剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００））。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離済みの厚さ（２０４）は、≦２００ｎｍである。
【0015】
また、剥離する工程（３０４）は、表面酸化層（１０２）の成分要素のうち少なくとも１つの全体的組成／濃度を受入時の要素成分に保持すること（５２８）を含みうる。保持工程（５２８）は、表面酸化層（１０２）のＭｇ組成を（例えば、酸化マグネシウムサブレイヤー（１１０）の）受入時のＭｇ組成に保持すること（５２８）を含みうる。一実施形態において、剥離する工程（３０４）は、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成が、少なくとも平均で、表面酸化層（１０２）の受入時のＭｇ組成と実質的に等しく保持されること（５２８）になりうる。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の組成に近い値（例えば、一般的にＭｇ２０～４５ａｔｏｍ％）に保持される（５２８）。
【0016】
一実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ１０ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ１２ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。さらに別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ１４ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ１６ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。さらに別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ１８ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。別の実施形態において、表面酸化層（１０２）の剥離後のＭｇ組成は、≧Ｍｇ２０ａｔｏｍ％に保持される（５２８）。
【0017】
剥離する工程（３０４）は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の基材（１０６）を溶融することなく金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を剥離すること（２０４）をさらに含みうる。一実施形態において、基材（１０６）と表面酸化層（１０２）との間に境界面（１１８）が存在してもよい。基材（２０６）は、境界面（１１８）に近接したアルミニウム合金金属でもよく、また金属間粒子（１１４）と比較して、一般にエネルギー源の放射（例えば、レーザー（１１６）レーザービーム（２０６））に対してより反射的であってもよい。金属間粒子（１１４）は、対照的に、エネルギー源の放射に対して反射度が低くてもよく、したがって、境界面（１１８）と比較して、放射（例えば、レーザー（１１６）のレーザービーム（２０６））からのエネルギーをより多く吸収しうる。表面酸化層（１０２）は、金属間粒子（１１４）と基材（１０６）に比較して、エネルギー源放射に対して、より透明であってもよい。
【0018】
剥離する工程（３０４）はまた、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離すること（５３４）を含みうる。選択的に剥離する工程（５３４）は、境界面（１１８）に近接する表面酸化層（１０２）、金属間粒子（１１４）、および基材（２０６）の異なる特性、元素組成および／または物理的／化学的挙動（例えば、相対熱伝導率、相対的熱膨張、達成可能なピーク温度、エネルギー源の放射への曝露中および／または曝露後における誘導可能な加熱速度および／または後続の冷却速度）の決定（４３２）を利用しうる。一実施形態において、決定する工程（４３２）は、受け入れる工程（３０２）および剥離する工程（３０４）の前に実施されてもよい。別の実施形態において、決定する工程（４３２）は、受け入れる工程（３０２）後かつ剥離する工程（３０４）前に実施されてもよい。決定する工程（４３２）および／または制御する工程（５３０）はそれによって、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離すること（５３４）を容易にし、基材（２０６）の溶融がないようにしうる。
【0019】
剥離する工程（３０４）は、誘発される変更の不在下で、少なくとも平均して、受け入れ時（１００）と比較して、剥離された（２００）７ｘｘｘアルミニウム合金製品の基材（１０６）（例えば、未剥離部分（２１６））の表面粒状構造に、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離（５３４）することをさらに含みうる。決定する工程（４３２）および／または制御する工程（５３０）はまた、それによって、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離すること（５３４）を容易にし、未剥離部分（２１６）の全体的な粒状構造内に明らかな変化を引き起すことがないようにしうる。
【0020】
剥離する工程（３０４）は、誘発される変化の不在下で、少なくとも平均して、受け入れ時（１００）と比較して、剥離された（２００）７ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面の全体的な粗さ（例えば、未剥離部分（２１６））に、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離すること（５３４）をさらに含みうる。決定する工程（４３２）および／または制御する工程（５３０）はまた、それによって、金属間粒子（１１４）の少なくとも一部を選択的に剥離すること（５３４）を容易にし、未剥離部分（２１６）の全体的な粗さに明らかな変化を引き起すことがないようにしうる。
【0021】
方法（５００）はまた、それらを選択的に剥離（５３４）する前に、金属間粒子（１１４）を位置付けること（５３６）を含みうる。一実施形態において、位置付ける工程（５３６）は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の境界面（１１８）近位の金属間粒子（１１４）の位置を決定することを含みうる。一実施形態において、１つ以上の分析技術が受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の試料に用いられ、例えば境界面（１１８）近位の金属間粒子（１１４）の平均分布を決定することができる。例えば、選択的に剥離（５３４）される受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の表面の単位面積当たりの金属間粒子（１１４）の平均数は、１つ以上の分析技術を使用して決定されてもよい。そのような決定は、次に、例えばレーザー（１１６）および／またはロボット装置（４２０）の動作パラメータおよび／または設定の値（例えば、スキャン速度、向ける工程（５０４）用の焦点位置の座位、ビーム直径、ビーム幅など）の選択を通知することにより、制御する工程（５３０）において使用されてもよく、位置付けされた金属間粒子（１１４）を選択的に剥離すること（５３４）を容易にする。受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の試料の単位面積当たりの金属間粒子（１１４）の平均数などの分析決定を、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の複数のユニットについて、制御する工程（５３０）のために選択されるそれぞれの値に適用してもよい。例えば、限定されないが、単位面積当たりの金属間粒子（１１４）の決定された平均数は、自動および／または大量生産プロセス全体を通して使用されるレーザー（１１６）および／またはロボット装置（４２０）の動作パラメータおよび／または設定の１つ以上の値の選択を通知しうる。
【0022】
一実施形態において、金属間粒子（１１４）は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）内の剥離前の容積を画定しうる。剥離する工程（３０４）は、金属間粒子（１１４）の剥離前の容積よりも大きい剥離空隙容積を有する、少なくとも一部の剥離空隙または剥離ピット（２１４）を作製することをさらに含んでもよい。一実施形態において、剥離前の金属間粒子の体積に対する剥離空隙容積の比は＞１：１である。別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞２：１である。さらに別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞３：１である。別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞４：１である。さらに別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞５：１である。別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞６：１である。さらに別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞７：１である。別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞８：１である。さらに別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞９：１である。なお別の実施形態において、剥離前の容積に対する剥離空隙容積の比は＞１０：１である。
【0023】
上述のように、銅含有金属間粒子の剥離は、適切な接着接合試験に首尾よく合格することができる７ｘｘｘアルミニウム合金製品の製造を容易にしうる。任意の特定の理論に束縛されるものではないが、表面付近または表面上にある銅含有金属間粒子のレーザー剥離は、銅含有金属間粒子に含まれる銅が（例えば、電気メッキによって）アルミニウム合金表面上に再堆積させることなく、かかる粒子を除去すると考えられている。従来の化学的エッチング方法は、銅含有金属間粒子を（例えば、溶解することにより）除去することができるが、そのような化学的エッチング方法を用いると溶液中に銅イオンが残る場合があり、それによってアルミニウム合金表面に銅が（例えば、電気メッキによって）再堆積され、銅の濃縮を生じる。化学的エッチングによる銅の濃縮は、化学的エッチング中の選択的な酸化／溶解に起因する場合がある。化学的エッチングはまた、表面付近または表面における銅粒子の形成につながる場合があり、これらの銅粒子は後の官能化プロセスにとって有害でありうる。本明細書に開示された新しい方法により、金属間粒子が揮発し、一般に（例えば、プレーティング／電気メッキによる）銅の再堆積を防止する。したがって、本明細書に開示される新しい方法によって作製される複数の剥離空隙（例えば、剥離ピット）は、一般に銅を含まない剥離空隙を残してもよい。これらの剥離空隙における銅の欠如は、官能化層の作製を容易にする場合があり、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面酸化層を除去する必要はない。表面に銅粒子がないことは、官能化層の作製を容易にする場合があり、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の表面酸化層を除去する必要はない。
【0024】
本明細書に記載の新７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、高い剥離ピット密度（例えば、少なくとも１００剥離ピット／ｍｍ２）を有する１つ以上の部分を有してもよい。高い剥離ピット密度を有する部分は、一般的にエネルギー源（例えば、レーザー）に曝露されたものである。エネルギー源に曝露されていない（すなわち、剥離されていない）部分は、低剥離ピット密度（例えば、１００剥離ピット／ｍｍ２未満）を実現してもよい。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも１００剥離ピットを含む。別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも３００剥離ピットを含む。さらに別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも６００剥離ピットを含む。別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも９００剥離ピットを含む。さらに別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも１２００剥離ピットを含む。別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも１５００剥離ピットを含む。さらに別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも１８００剥離ピットを含む。別の実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の剥離された表面の平方ｍｍ当たり少なくとも２０００剥離ピットを含む。一実施形態において、剥離された表面は外表面である（すなわち、全表面が剥離される）。別の実施形態において、剥離された表面は１つ以上の剥離ゾーン（例えば、表面の部分）である。
【0025】
受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の金属間粒子（１１４）は、例えば成分粒子および／または分散質を含んでもよい。金属間粒子は一般的に、平均して少なくとも２００ナノメートルの大きさである。金属間粒子は、受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の境界面（１１８）の近位に位置決めされてもよい。受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）は、Ｃｕ含有金属間粒子に加えて、またはＣｕ含有金属間粒子の代わりに、Ｆｅ含有、Ｓｉ含有、および／またはＭｇ含有金属間粒子など、他の金属間粒子（１１４）を含みうる。金属間粒子は、例えば限定されないが、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉで構成された粒子を含んでもよい。金属間粒子（１１４）（例えば、銅を含有するもの）の少なくとも一部は、腐食および／または接着接合の望ましくない問題を生じさせうる。したがって、剥離する工程（３０４）は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の耐食性を向上（例えば、腐食性能の向上）させることも含みうる。したがって、剥離する工程（３０４）は、下記にさらに説明するように、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の接着接合性能を向上させることを含みうる。一実施形態において、剥離すること（３０４）は成分粒子の少なくとも一部を剥離することを含むが、強化する段階は含まない。このような強化相は通常、２００ｎｍ未満のサイズであり、テンパーに応じて１００ｎｍ未満のサイズ（例えば、平均で約５０ｎｍのサイズ）である。これに関して、７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金は、特に、Ｍｇ２ＳｉおよびＭｇ２Ｚｎ沈殿物などの強化相を含んでもよい。７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金は、特に、Ａｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、およびＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉなどの成分粒子を含んでもよい。したがって、７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金については、一実施形態において、剥離すること（３０４）はＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ成分粒子、Ａｌ２ＣｕＭｇ成分粒子、およびＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉ成分粒子のうち１つ以上を剥離することを含んでもよいが、Ｍｇ２Ｓｉ沈殿物およびＭｇ２Ｚｎ沈殿物のうち少なくとも１つを剥離することは含まない。
【0026】
ここで図６を参照すると、方法（６００）は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）と関連付けられた少なくとも１つの結合位置の決定すること（６０２）を含みうる。一実施形態において、少なくとも１つの接合位置を決定すること（６０２）は、受け入れる工程（３０２）の前および剥離する工程（３０４）の前に実施されうる。別の実施形態において、決定する工程（６０２）は、受け入れる工程（３０２）の後に実施されてもよい。剥離する工程（３０４）はまた、少なくとも１つの結合位置に対して剥離する工程（３０４）を完了すること（６０４）を含み、それによって剥離部分（２０２）を作製することができる。一実施形態において、所定の結合位置は、剥離する工程（３０４）中に剥離（３０４）される受入時の７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の予め選択された部分（例えば、その後に別の材料に結合される部分）に対応しうる。別の実施形態において、接着接合されるように予め選択された７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００および／または２００）のそれらの部分のみが、剥離する工程（３０４）の間に剥離される。適切な光学系を使用して、後続の接着接合のための所定の位置の位置付けを容易にすることができる。
【0027】
ここで図１４ａ～１４ｂを参照すると、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の外表面の概略上面図が示されている（１４００）。外表面（１４００）は、複数の第一のゾーン（１４１０ａ、１４１０ｂ、１４１０ｃ、および１４１０ｄ）および第二のゾーン（１４２０）を含む。図示したように、第二のゾーン（１４２０）は剥離されておらず、したがって第二のゾーンには剥離ピットがない。逆に、第一のゾーン（１４１０ａ、１４１０ｂ、１４１０ｃ、１４１０ｄ）は、剥離されており（例えば、エネルギー源への曝露など）、したがって複数の剥離ピットを含む。これに関して、図１４ｂは、第一のゾーン（１４１０ｂ）の一部分（１４３０）および第二のゾーン（１４２０）の部分（１４４０）の拡大図を示す。図示したとおり、第一のゾーン（１４１０ｂ）の部分（１４３０）は、複数の剥離ピット（１４３２）を含む。第一のゾーン（１４１０ｂ）の図示部分（１４３０）は、第二のゾーン（１４２０）の部分（１４４０）に隣接する。複数の第一のゾーンは、任意の適切な位置に位置してもよく、任意の適切なサイズおよび／または形状であってもよい。そのため、複数の第一のゾーンは、互いに、および第二のゾーンに対して任意の適切な構成に配置されうる。例えば、複数の第一のゾーンは、上面、下面、１つ以上の縁および／または１つ以上の角などのうちの１つ以上の、任意の適切な位置に位置しうる。第一のゾーンはまた、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の１つ以上の表面にわたって連続的であってもよい。例えば、第一のゾーンは、上面上に位置する第一の部分、縁上に位置する第二の部分、および下面上に位置する第三の部分を含んでよく、ここで第一の部分、第二の部分および第三の部分は互いに連続的である（すなわち、第二のゾーンによって分離されない）。したがって、複数の第一のゾーンは、最終製品のニーズに応じて調整されうる。例えば、複数の第一のゾーンが、１つ以上の所定の結合位置と関連付けられてもよい。
【0028】
複数の第一のゾーンは、一般的に１０マイクロメートルを超えない深さを実現しうる。一実施形態において、１つ以上の第一のゾーンは、７マイクロメートルを超えない深さを実現する。別の実施形態において、１つ以上の第一のゾーンは、５マイクロメートルを超えない深さを実現する。さらに別の実施形態において、１つ以上の第一のゾーンは、４マイクロメートルを超えない深さを実現する。剥離ピットは、剥離ゾーンの深さを超えない深さを実現しうる。したがって、一実施形態において、複数の剥離ピットは、１つ以上の第一のゾーンの深さを超えない平均深さを実現する。
【0029】
ここで図１５を参照すると、７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）の概略側面図が示されている。７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）は、上述のような上表面酸化層（１０２）および下表面酸化層（１０３）を含む。下表面酸化層（１０３）は一般に、剥離前の上表面層（１０２）と同じである。図示したように、７ｘｘｘアルミニウム合金製品（１００）は、上表面（１５０）および下表面（１５１）を含む。上表面（１５０）は、上表面酸化層（１０２）と関連付けられ、下表面（１５１）は下表面酸化層（１０３）と関連付けられる。図示したように、上表面酸化層（１０２）はアルミニウム合金基材（１０６）の上に配置されていて、下表面酸化層（１０３）はアルミニウム合金基材（１０６）の底部上に配置される。したがって、アルミニウム合金基材（１０６）は、上表面（１５０）および下表面（１５１）と、それぞれの表面酸化層（１０２、１０３）との間に配置される。表面酸化層（１０２、１０３）は、上記の図１および２に関連して説明した表面酸化物の特徴（例えば、ＭｇＯ層（１１０）、ＡｌＯ層（１０８）、金属間粒子（１１４））を有してもよい。表面酸化層（１０２、１０３）の一方または両方の少なくとも一部分は剥離されてもよい。例えば、上表面（１５０）の一部分が剥離され、下表面（１５１）が剥離されなくてもよい。表面が剥離処理を受けることなく、剥離ピットがなくてもよい。したがって、一実施形態において、下表面（１５１）には剥離ピットがない。さらに、上表面（１５０）および／または下表面（１５１）は、１つ以上の剥離ゾーンを含みうる。別の方法として、表面（１５０または１５１）全体が剥離される（すなわち、全面が剥離される）。
【0030】
Ｉ．官能層の作製
剥離する工程（３０４）の後、剥離された７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）上に官能層を作製することができる。官能層を作製する前に、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）を、例えば剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）をすすぐことによってさらに調製することができる。このすすぎは、デブリおよび／または残留化学物質を除去するために水（例えば、脱イオン水）ですすぐことを含むことができる。一実施形態において、すすぐ工程は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の表面上にさらなる酸化アルミニウムを成長させ、それは、調製された表面酸化層の厚さを名目上増加させることができる。
剥離する工程（３０４）の後、剥離された７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）上に官能層を作製することができる。官能層を作製する前に、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）を、例えば剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）をすすぐことによってさらに調製することができる。このすすぎは、デブリおよび／または残留化学物質を除去するために水（例えば、脱イオン水）ですすぐことを含むことができる。一実施形態において、すすぐ工程は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の表面上にさらなる酸化アルミニウムを成長させ、それは、調製された表面酸化層の厚さを名目上増加させることができる。
【0031】
官能化された層を作製するために、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）は一般に、適切な化学物質、例えば酸または塩基に晒される。したがって、方法（６００）はまた、接触させる工程（６０６）を含みうる。接触する工程（６０６）は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）をリン含有有機酸と接触させることを含みうる。一実施形態において、接触させる工程（６０６）は、調製された７ｘｘｘアルミニウム合金製品を、Ｍａｒｉｎｅｌｌｉらの米国特許第６，１６７，６０９号に開示されているリン含有有機酸のいずれかと接触させることを含むことができ、当該特許は参照により本明細書に組み込まれる。次に、（例えば、金属支持構造体に接合して車両アセンブリを形成するために）ポリマー接着剤の層を官能化された層に塗布してもよい。接触させる工程（６０６）は、官能化された層の生成を容易にするために、他の化学的方法、例えばチタンをジルコニウムと共に用いる方法を含んでもよい。
【0032】
リン含有有機酸は一般的に、表面酸化層（１０２）中の酸化アルミニウムと相互作用して官能化された層を形成する。リン含有有機酸は、有機ホスホン酸または有機ホスフィン酸であってもよい。有機酸を水、メタノール、または他の好適な有機溶媒に溶解して、スプレー、浸漬、ロールコーティング、またはそれらの任意の組み合わせによって剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）に塗布される溶液を形成し、それによって、少なくとも１つの前処理された部分を剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）に作製する。次いで、酸処理工程の後、前処理された部分を水ですすぐ。
【0033】
接触させる工程（６０６）はまた、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の前処理された部分を作製するために、剥離部分（２０２）をリン含有有機酸と選択的に接触させる工程（６０８）を含んでもよい。選択的に接触させる工程（６０８）は、制限する工程（６１０）を含みうる。制限する工程（６１０）は、未剥離部分（２１６）とリン含有有機酸との間の接触を制限することを含みうる。一実施形態において、制限する工程（６１０）は、リン含有酸と未剥離部分（２１６）との間の接触を防止するために、未剥離部分（２１６）をマスキングすることを含みうる。別の実施形態において、制限する工程（６１０）は、リン含有有機酸をゲル製剤として適用して、剥離部分（２０２）にのみへの接触を容易にすることを含みうる。
【0034】
「有機ホスホン酸」という用語は、式Ｒｍ［ＰＯ（ＯＨ）２］ｎを有し、式中、Ｒは１～３０個の炭素原子を含む有機基であり、ｍは有機基の数であって約１～１０であり、およびｎはホスホン酸基の数であって約１～１０である、酸を含む。いくつかの好適な有機ホスホン酸には、ビニルホスホン酸、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、およびスチレンホスホン酸が挙げられる。
【0035】
「有機ホスフィン酸」という用語は、式ＲｍＲ’ｏ［ＰＯ（ＯＨ）］ｎ、を有し、式中、Ｒは１～３０個の炭素原子を含む有機基であり、Ｒ’は水素または１～３０個の炭素原子を含む有機基であり、ｍはＲ基の数であって約１～１０であり、ｎはホスフィン酸基の数であって約１～１０であり、およびｏはＲ’基の数であって約１～１０である、酸を含む。いくつかの好適な有機ホスフィン酸には、フェニルホスフィン酸およびビス－（ペルフルオロヘプチル）ホスフィン酸が挙げられる。
【0036】
一実施形態において、基本的に表面層に酸化アルミニウムの単層を形成するビニルホスホン酸表面処理が用いられる。コーティング面積重量は、約１５ｍｇ／ｍ２未満とすることができる。一実施形態において、コーティング面積重量は僅か約３ｍｇ／ｍ２である。
【0037】
これらのリン含有有機酸の利点は、前処理溶液が約１重量％未満のクロムしか含まないことで、好ましくは実質的にクロムを含まないということである。したがって、クロメート化成皮膜処理に関連する環境上の懸念は排除される。
【0038】
別の実施形態において、官能化層は、ＴｉＺｒ化成皮膜処理を介して生成され、ここでレーザー剥離後（および酸洗い／酸化物除去の必要がなく）、アルミニウム合金製品の適用部分は、チタンおよびジルコニウムを含む１つ以上の溶液に晒される。一実施形態において、酸化物を除去する工程は必要なく、例えば方法には、７ｘｘｘアルミニウム合金製品のレーザー剥離による酸洗い工程はない。一実施形態において、ＴｉＺｒ（例えば、六塩化水素溶液）を含む溶液は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品の１つ以上のレーザー剥離された表面上にスプレーされ、それによって官能化層を形成する。別の実施形態において、レーザー剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、ＴｉＺｒを含む溶液中に浸漬される。１つの既知のＴｉＺｒ溶液は、Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ（６７５ Ｃｅｎｔｒａｌ Ａｖｅｎｕｅ、Ｎｅｗ Ｐｒｏｖｉｔｉｅｓ、ＮＪ ０７９７４）製ＧＡＲＤＯＢＯＮＤ（登録商標）Ｘ４５９１である。
【0039】
次いで、官能化された剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）を所望のサイズおよび形状に切断し、ならびに／または所定の構造に加工することができる。鋳造品、押出し成形品およびプレート加工品もまた、例えば機械加工、研削または他のミリングプロセスによるサイジングを必要とする場合がある。本発明に従って製造された成形アセンブリは、自動車の車体、ホワイトボディの部品、ドア、トランクデッキ、およびフードリッドを含む、車両の多くの部品に好適である。
【0040】
官能化された７ｘｘｘアルミニウム合金製品を、ポリマー接着剤を用いて金属支持構造体に接合することができる。したがって、方法（６００）は、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の前処理された部分に結合剤を選択的に塗布することをさらに含みうる。したがって、方法（６００）はまた、剥離済７ｘｘｘアルミニウム合金製品（２００）の前処理された部分を、結合剤によって別の材料に結合することを含みうる。
【0041】
方法（３００）、（４００）、（５００）および／または（６００）は、限定されないが、自動車および／または航空宇宙に関連する製造プロセスを含むがこれに限定されない、大量生産プロセスで実施されうる。自動車部品の製造において、例えば官能化された７ｘｘｘアルミニウム合金材料を隣接する構造部材に接合することがしばしば必要である。官能化された７ｘｘｘアルミニウム合金材料の接合は、二段階で達成することができる。最初に、ポリマー接着剤層を官能化された７ｘｘｘアルミニウム合金製品に塗布した後、それを別の部品（例えば、別の官能化された７ｘｘｘアルミニウム合金製品、鋼製品、６ｘｘｘアルミニウム合金製品、５ｘｘｘアルミニウム合金製品、炭素強化複合材料）に押し付けるかまたは押し込む。ポリマー接着剤はエポキシ、ポリウレタン、またはアクリルであってもよい。
【0042】
接着剤を塗布した後、部品を例えば塗布された接着剤の接合領域においてスポット溶接してもよい。スポット溶接は、アセンブリの剥離強度を高め、接着剤が完全に硬化する前のその間のハンドリングを容易にしうる。必要に応じて、アセンブリを高温に加熱することによって接着剤の硬化を促進することができる。次いで、このアセンブリをリン酸亜鉛浴に通過させ、乾燥し、電着塗装し、続いて適切な仕上げ剤で塗装することができる。
【0043】
ＩＩ．アルミニウム合金
上述のように、７ｘｘｘアルミニウム合金を使用して、本発明の様々な発明的な態様を説明したが、本明細書に記載の方法は、任意のマグネシウム含有アルミニウム合金に仕様してもよい。マグネシウム含有アルミニウム合金は、上述のＭｇＯ層が形成されうるように、十分量のマグネシウムを有するアルミニウム合金である。非限定的な例として、マグネシウム含有アルミニウム合金は、０．２～６重量％Ｍｇを含む。一実施形態において、マグネシウム含有アルミニウム合金は、少なくとも０．５重量％Ｍｇを含む。実際に、本開示は７ｘｘｘアルミニウム合金製品およびその金属間粒子の剥離に関して説明してきたが、本明細書に記載の剥離技術は、剥離用に利用可能な金属間粒子を有する他のアルミニウム合金にも適用可能であることが予想される。そのようなその他のアルミニウム合金は、２ｘｘｘ、５ｘｘｘ、６ｘｘｘ、および８ｘｘｘ（例えば、高量の鉄またはリチウムを含む８ｘｘｘアルミニウム合金）のうちの１つ以上を含みうる。
上述のように、７ｘｘｘアルミニウム合金を使用して、本発明の様々な発明的な態様を説明したが、本明細書に記載の方法は、任意のマグネシウム含有アルミニウム合金に仕様してもよい。マグネシウム含有アルミニウム合金は、上述のＭｇＯ層が形成されうるように、十分量のマグネシウムを有するアルミニウム合金である。非限定的な例として、マグネシウム含有アルミニウム合金は、０．２～６重量％Ｍｇを含む。一実施形態において、マグネシウム含有アルミニウム合金は、少なくとも０．５重量％Ｍｇを含む。実際に、本開示は７ｘｘｘアルミニウム合金製品およびその金属間粒子の剥離に関して説明してきたが、本明細書に記載の剥離技術は、剥離用に利用可能な金属間粒子を有する他のアルミニウム合金にも適用可能であることが予想される。そのようなその他のアルミニウム合金は、２ｘｘｘ、５ｘｘｘ、６ｘｘｘ、および８ｘｘｘ（例えば、高量の鉄またはリチウムを含む８ｘｘｘアルミニウム合金）のうちの１つ以上を含みうる。
【0044】
マグネシウム含有アルミニウム合金は、任意の形態、例えば展伸製品（例えば、圧延シート製品またはプレート製品、押出し成形品、鍛造品）の形態であってもよい。マグネシウム含有アルミニウム合金製品は、代替的に形状鋳造製品（例えば、ダイカスト）の形態であってもよい。マグネシウム含有アルミニウム合金製品は、代替的に付加製造製品であってもよい。本明細書で使用する場合、「付加製造」は、「付加製造技術のための標準用語（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）」と題するＡＳＴＭ Ｆ２７９２－１２ａで定義されているように、「減法製造方法とは対照的に、通常は積層して３Ｄモデルデータからオブジェクトを作るために材料を接合するプロセス」を意味する。
本明細書で提供されるテンパーおよびアルミニウム合金の定義（２ｘｘｘ、５ｘｘｘ、６ｘｘｘ、７ｘｘｘ、８ｘｘｘ）は、ＡＮＳＩ Ｈ３５．１（２００９）に従う。
本明細書で提供されるテンパーおよびアルミニウム合金の定義（２ｘｘｘ、５ｘｘｘ、６ｘｘｘ、７ｘｘｘ、８ｘｘｘ）は、ＡＮＳＩ Ｈ３５．１（２００９）に従う。
【0045】
ａ．７ｘｘｘアルミニウム合金
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品、例えば銅含有金属間化合物粒子の形成をもたらす銅を含むものに適用可能でありうる。１つの方法では、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は２～１２重量％のＺｎ、１～３重量％のＭｇ、および１～３重量％のＣｕを含む。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｔｅａｌ Ｓｈｅｅｔｓ（２０１５）によって規定される、７００９、７０１０、７０１２、７０１４、７０１６、７１１６、７０３２、７０３３、７０３４、７０３６、７１３６、７０３７、７０４０、７１４０、７０４２、７０４９、７１４９、７２４９、７３４９、７４４９、７０５０、７１５０、７０５５、７１５５、７２５５、７０５６、７０６０、７０６４、７０６５、７０６８、７１６８、７０７５、７１７５、７４７５、７１７８、７２７８、７０８１、７１８１、７０８５、７１８５、７０９０、７０９３、７０９５、７０９９、または７１９９アルミニウム合金のうちの１つである。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０７５、７１７５、または７４７５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０５５、７１５５、または７２２５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０６５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０８５または７１８５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０５０または７１５０である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０４０または７１４０である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０８１または７１８１である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７１７８である。剥離前は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。７ｘｘｘアルミニウム合金製品で剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えばＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＳｉおよびＡｌ６（Ｆｅ，Ｍｎ）粒子などの成分粒子（例えば、固化中に形成される不溶性相など）が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特に、Ｍｇ２ＳｉおよびＭｇ２Ｚｎの析出物であり、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ１２Ｍｇ２Ｃｒ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉ、およびＡｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３の分散質（例えば、均質化中に形成された粒子）である。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品、例えば銅含有金属間化合物粒子の形成をもたらす銅を含むものに適用可能でありうる。１つの方法では、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は２～１２重量％のＺｎ、１～３重量％のＭｇ、および１～３重量％のＣｕを含む。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｔｅａｌ Ｓｈｅｅｔｓ（２０１５）によって規定される、７００９、７０１０、７０１２、７０１４、７０１６、７１１６、７０３２、７０３３、７０３４、７０３６、７１３６、７０３７、７０４０、７１４０、７０４２、７０４９、７１４９、７２４９、７３４９、７４４９、７０５０、７１５０、７０５５、７１５５、７２５５、７０５６、７０６０、７０６４、７０６５、７０６８、７１６８、７０７５、７１７５、７４７５、７１７８、７２７８、７０８１、７１８１、７０８５、７１８５、７０９０、７０９３、７０９５、７０９９、または７１９９アルミニウム合金のうちの１つである。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０７５、７１７５、または７４７５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０５５、７１５５、または７２２５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０６５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０８５または７１８５である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０５０または７１５０である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０４０または７１４０である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７０８１または７１８１である。一実施形態において、７ｘｘｘアルミニウム合金は７１７８である。剥離前は、７ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。７ｘｘｘアルミニウム合金製品で剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えばＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＳｉおよびＡｌ６（Ｆｅ，Ｍｎ）粒子などの成分粒子（例えば、固化中に形成される不溶性相など）が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特に、Ｍｇ２ＳｉおよびＭｇ２Ｚｎの析出物であり、Ａｌ３Ｚｒ、Ａｌ１２Ｍｇ２Ｃｒ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉ、およびＡｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３の分散質（例えば、均質化中に形成された粒子）である。
【0046】
ｂ．６ｘｘｘアルミニウム合金
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、６ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．２～２．０重量％のＭｇと、０．２～１．５重量％のＳｉと、最大１．０重量％のＣｕを含む。一実施形態において、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に６１１１、６０１３、６０２２、６ｘ６１、６０８２、６０１４、６０１６、または６０６３アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。６ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、特に、例えばＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）３ＳｉおよびＡｌ９Ｆｅ２Ｓｉ２が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特にＭｇ２ＳｉおよびＱ相（Ａｌ５Ｃｕ２Ｍｇ８Ｓｉ６）析出物がある。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、６ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．２～２．０重量％のＭｇと、０．２～１．５重量％のＳｉと、最大１．０重量％のＣｕを含む。一実施形態において、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に６１１１、６０１３、６０２２、６ｘ６１、６０８２、６０１４、６０１６、または６０６３アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。６ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、特に、例えばＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ）３ＳｉおよびＡｌ９Ｆｅ２Ｓｉ２が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特にＭｇ２ＳｉおよびＱ相（Ａｌ５Ｃｕ２Ｍｇ８Ｓｉ６）析出物がある。
【0047】
ｃ．５ｘｘｘアルミニウム合金
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、５ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．５～６．０重量％Ｍｇである。一実施形態において、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に５７５４、５１８２、５０５２、５０５０、５０８３、５０８６、５１５４、５２５２、５２５４、５４５４、５４５６、５４５７、５６５２、５６５７、５３４９、５００５、または５０２２アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は、ＯテンパーまたはＨテンパーのいずれでもよい。５ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えば特にＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉが挙げられる。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、５ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．５～６．０重量％Ｍｇである。一実施形態において、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に５７５４、５１８２、５０５２、５０５０、５０８３、５０８６、５１５４、５２５２、５２５４、５４５４、５４５６、５４５７、５６５２、５６５７、５３４９、５００５、または５０２２アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、５ｘｘｘアルミニウム合金製品は、ＯテンパーまたはＨテンパーのいずれでもよい。５ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えば特にＡｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉが挙げられる。
【0048】
ｄ．２ｘｘｘアルミニウム合金
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、２ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．５～７重量％のＣｕと、０．２～２．０重量％のＭｇを含む。一実施形態において、２ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に、２０２４、２０１４、２１２４、２０９０、２０１１、または２２１９アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、２ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。２ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えば特にＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ６（Ｆｅ，Ｍｎ）、およびＡｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特にＡｌ２Ｃｕ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ２ＣｕＬｉ、およびＡｌ３Ｌｉである。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、２ｘｘｘアルミニウム合金製品に適用可能である。１つの方法では、６ｘｘｘアルミニウム合金製品は０．５～７重量％のＣｕと、０．２～２．０重量％のＭｇを含む。一実施形態において、２ｘｘｘアルミニウム合金製品は、特に、２０２４、２０１４、２１２４、２０９０、２０１１、または２２１９アルミニウム合金製品のうちの１つである。剥離前は、２ｘｘｘアルミニウム合金製品は、Ｆテンパー、Ｗテンパー、またはＴテンパーのいずれでもよい。２ｘｘｘアルミニウム合金製品において剥離されうる金属間粒子の非限定的な例としては、例えば特にＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ１２（Ｆｅ，Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ６（Ｆｅ，Ｍｎ）、およびＡｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３が挙げられる。剥離されない場合がある強化相の非限定的な例は、特にＡｌ２Ｃｕ、Ａｌ２ＣｕＭｇ、Ａｌ２ＣｕＬｉ、およびＡｌ３Ｌｉである。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図7a】図７ａ～７ｃは、様々な７ｘｘｘアルミニウム合金製品の様々な濃度と厚さを図示する実施例１のＸＰＳのグラフである。図は受入時（図７ａ）、２５ｋＨｚでのレーザー処理時（図７ｂ）、官能化時（図７ｃ）のものである。
【図7b】図７ａ～７ｃは、様々な７ｘｘｘアルミニウム合金製品の様々な濃度と厚さを図示する実施例１のＸＰＳのグラフである。図は受入時（図７ａ）、２５ｋＨｚでのレーザー処理時（図７ｂ）、官能化時（図７ｃ）のものである。
【図7c】図７ａ～７ｃは、様々な７ｘｘｘアルミニウム合金製品の様々な濃度と厚さを図示する実施例１のＸＰＳのグラフである。図は受入時（図７ａ）、２５ｋＨｚでのレーザー処理時（図７ｂ）、官能化時（図７ｃ）のものである。
【図7d】図７ｄ～７ｆは、様々な７ｘｘｘアルミニウム合金製品の様々な濃度と厚さを図示する実施例１のＸＰＳのグラフである。図は受入時（図７ｄ）、３５ｋＨｚでのレーザー処理時（図７ｅ）、官能化時（図７ｆ）のものである。
【図7e】図７ｄ～７ｆは、様々な７ｘｘｘアルミニウム合金製品の様々な濃度と厚さを図示する実施例１のＸＰＳのグラフである。図は受入時（図７ｄ）、３５ｋＨｚでのレーザー処理時（図７ｅ）、官能化時（図７ｆ）のものである。
【発明を実施するための形態】
【0050】
実施例１
７ｘｘｘアルミニウム合金シート製品（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ型）を製造し、Ｔ７６テンパー（ＡＮＳＩ Ｈ３５．１要件による）に加工した。７ｘｘｘアルミニウム合金シートから試料を採取し、その後、試料の外表面を有機溶媒（例えば、ヘキサン）で洗浄した。次いで、試料を、３００Ｗ定格電力を有するパルス型レーザーユニットであるＮｄ：ＹＡＧレーザー（Ａｄａｐｔ ＬａｓｅｒモデルＣＬ３００）に露光した。試料を処理するために使用されるパルス持続時間は、８０～２００ｎｓで変化させた。３９０μｍのビーム径を処理に使用した。一部の試料を３５ｋＨｚの第一のパルス周波数条件（１）に晒し、その他の試料は２５ｋＨｚの第二のパルス周波数条件（２）に晒した。
７ｘｘｘアルミニウム合金シート製品（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ型）を製造し、Ｔ７６テンパー（ＡＮＳＩ Ｈ３５．１要件による）に加工した。７ｘｘｘアルミニウム合金シートから試料を採取し、その後、試料の外表面を有機溶媒（例えば、ヘキサン）で洗浄した。次いで、試料を、３００Ｗ定格電力を有するパルス型レーザーユニットであるＮｄ：ＹＡＧレーザー（Ａｄａｐｔ ＬａｓｅｒモデルＣＬ３００）に露光した。試料を処理するために使用されるパルス持続時間は、８０～２００ｎｓで変化させた。３９０μｍのビーム径を処理に使用した。一部の試料を３５ｋＨｚの第一のパルス周波数条件（１）に晒し、その他の試料は２５ｋＨｚの第二のパルス周波数条件（２）に晒した。
【0051】
レーザー処理の後、次に試料をリン酸含有有機酸で１５０°Ｆ（約６５．５℃）で８秒間処理してその上に官能化された層を生成した。次に試料を順次接合し、次いでＡＳＴＭ Ｄ１００２と同様の業界標準の周期的腐食曝露試験を行い、これにより試料を連続的に１０８０ｐｓｉの重ね剪断応力に晒して接合耐久性を試験した。結果を以下の表１に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
図示したとおり、パルス周波数１の条件での試料はいずれも、試験に合格するために必要な４５サイクルを正常に完了していない。しかし、パルス周波数２の条件で処理された４つの試料のうち３つは、試験に合格するために必要な４５サイクルを正常に完了し、３４サイクル後に失敗した試料は、パルス周波数１の条件試料によって実現されたサイクル数よりも高かった。
【0054】
一部の試料に対して、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）およびＳＥＭ（走査電子顕微鏡）を、レーザー処理の前および後の両方、ならびにリン含有有機酸による官能化の後に実施した。図７ａ、７ｂ、および７ｃは、実施例１の第一の試料（Ａ）のＸＰＳ結果をプロットしたグラフである。図７ａは、上述のプロトコルに従い、パルス周波数２の条件（２５ｋＨｚ）でのレーザー処理の前の受入時の試料ＡのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ｂは、パルス周波数条件２でのレーザー処理後の試料ＡのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ｃは、上述の手順に従って、そのレーザー処理した表面がリン含有有機酸と接触した後の試料ＡのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ａ～７ｃに図示したそれぞれのグラフにおいて、表面の成分の濃度（ａｔｏｍ％、ｙ軸）が、距離（ｎｍ、ｘ軸）に対してプロットされている。図７ａおよび７ｂに示すように、酸化物層（「Ｏ」と記されている）が１０ナノメートル（ｎｍ）より厚く、条件２でのレーザー処理の前後の両方で、Ｍｇの濃度が１０ａｔｏｍ％よりも大きく、酸化物層の成分は比較的変化しない。
【0055】
図７ｄ、７ｅ、および７ｆは、実施例１の第二の試料（Ｂ）のＸＰＳ結果をプロットしたグラフである。図７ｄは、上述のプロトコルに従い、パルス周波数１条件（３５ｋＨｚ）でのレーザー処理前の受入時の試料ＢのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ｅは、パルス周波数条件１でのレーザー処理後の試料ＢのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ｆは、上述の手順に従い、そのレーザー処理した表面がリン含有有機酸と接触した後の試料ＢのＸＰＳ結果をプロットしたものである。図７ｅおよび７ｆに示すグラフのそれぞれにおいて、表面の成分の濃度（ａｔｏｍ％、ｙ軸）が、距離（ｎｍ、ｘ軸）に対してプロットされている。また、図７ｃおよび図７ｄに示す結果は、酸化物層が１０ｎｍより厚く、またＭｇの濃度が条件１でのレーザー処理前後の両方で１０ａｔｏｍ％より大きく、酸化物層の成分が比較的変化しないままであることを示している。
【0056】
パルス周波数条件１および２で処理された試料のＸＰＳ結果は実質的に類似しているが、図８～１３に示されるＳＥＭ顕微鏡写真の分析は、パルス周波数条件１に晒された試料と比較して、パルス周波数条件２に晒された試料の結合耐久性性能が優れていることを説明している。図８ａおよび８ｂは、それぞれ、パルス周波数条件２でのレーザー処理の前後の実施例１の試料ＡのＳＥＭ画像（倍率８０倍）である。図８ｃは、パルス周波数条件１でのレーザー処理後の実施例１の試料ＢのＳＥＭ画像（倍率８０倍）である。図８ｄは、パルス周波数条件２でのレーザー処理後の実施例１の試料ＡのＳＥＭ画像（倍率３５０倍）である。図９ａおよび９ｂは、それぞれ、パルス周波数条件２でのレーザー処理前後の試料Ａの後方散乱ＳＥＭ画像（倍率８０倍）である。図９ｃは、パルス周波数条件１でのレーザー処理後の試料Ｂの後方散乱ＳＥＭ画像（倍率８０倍）である。図１０ａおよび１０ｂは、それぞれ、レーザー処理の前後の試料Ａの後方散乱画像（倍率２０００倍）である。図１１ａおよび１１ｂは、それぞれ、レーザー処理の前後の試料Ａの後方散乱画像（倍率１５０００倍）である。
【0057】
図８ａ～８ｄおよび図９ａ～９ｃは、レーザー処理の前後両方において、パルス周波数条件１および２の両方で処理された試料が、実質的に同等な全体的表面粗さを維持することを示す。図１０ａと図１０ｂの比較、および図１１ａと１１ｂの比較は、パルス周波数条件２に晒された試料Ａに対して類似した結果を示す。特に、試料ＡおよびＢの表面酸化層は、パルス周波数条件１またはパルス周波数条件２のいずれのレーザー処理によっても変化していない。ただし、パルス周波数条件２に晒された試料Ａについては、試料の表面形態は、７ｘｘｘアルミニウム合金シート製品の金属間粒子の剥離によって修飾される。金属間粒子のレーザー剥離により、表面酸化層内の剥離ピッチングが生じ、その結果、図８ｂ、８ｄ、９ｂ、１０ｂ、および１１ｂにおいて見られるピット様空隙（８００）が得られる。対照的に、ピット様空隙（８００）は、図８ｃおよび９ｃに示すように、レーザー処理パルス周波数条件１に晒された試料のＳＥＭ画像には特に無いことが注目される。特に、図８ｄは、ロールグラインド線（８３０）を図示する。
【0058】
例えば、図１０ａでは、Ｆｅ含有金属間粒子は最大約２μｍのサイズの明るい粒子として見える。また、図１０ａおよび１１ａに見えるのは、Ｍ相Ｍｇ（Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｕ）２粒子および分散質を表す、より微細な（例えば、「Ｆｅ含有」と記されたものよりも小さい）明るい粒子である。さらに、図１０ａでは、暗い粒子はＭｇ２Ｓｉまたは細孔を表す。図１０ｂおよび１１ｂでは、表面のピット様空隙（８００）は、レーザー処理の作用によって剥離された金属間粒子の位置を示す。図１０ｂおよび１１ｂに示す非常に細かいピット様空隙（８００）は、Ｍ相粒子Ｍｇ（Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｕ）２の剥離前の位置に対応する。図１０ｂに示すように、Ｍｇ２Ｓｉ粒子もまた、剥離された。
【0059】
図１２ａおよび１２ｂは、パルス周波数条件２でのレーザー処理の前後それぞれの実施例１の試料Ａの断面のＳＥＭ画像（倍率２５０倍）である。図１３ａは、パルス周波数条件２でのレーザー処理前の試料Ａの長軸方向切断面のＳＥＭ画像（２５０倍）である。図１３ｂは、パルス周波数条件２でのレーザー処理後の試料Ａの断面のＳＥＭ画像（２５０倍）である。ピット様空隙（８００）も図１２ｂに見られる。いかなる理論にも束縛されないが、ピッチングによって、前処理中の酸化物中へのリン含有有機酸の十分な貫通が容易になり、それによって酸化物層に対するポリマー（例えば、接着接合剤）の十分な接着性が容易になると考えられている。
【0060】
さらに、パルス周波数条件２でのレーザー処理は、表面酸化層の下にあるアルミニウム基材を修飾することなく、金属間粒子を選択的に剥離する。この結果は、図１２ａを図１２ｂと比較することで見られるが、ここで表面の近くのアルミニウム合金粒状構造全体が、レーザー処理の後に実質的に変化しないことを示し、これは、パルス周波数状態２でのレーザー処理の結果としてアルミニウム基材の溶融が発生しなかったことを示す。パルス周波数条件１での試料Ａのレーザー処理が、有機成分（例えば、残留潤滑剤）を表面から剥離して清浄な表面をもたらすことも観察された。さらに、図１３ａを図１３ｂと比較すると、パルス周波数条件２のレーザー処理がピット様空隙（８００）を後に残し、剥離された（例えば、揮発した）金属間粒子の前の体積を画定することをさらに示している（図１３ｂの表面近傍の第二相の粒子の相対的な欠如に注目されたい）。
【0061】
金属間粒子のレーザー剥離は、パルス周波数条件２下では発生したが、金属間粒子を揮発するのに十分な速度でレーザービームのエネルギーを吸収するための金属間粒子の能力間の差異のために、条件１では発生しないと考えられる。実施例１のパルス周波数条件１（３５ｋＨｚ）で処理された試料Ｂの場合、７ｘｘｘアルミニウム合金シート試料のＡｌ７Ｃｕ２Ｆｅ含有金属間粒子は剥離されなかったが、試料Ａはパルス周波数条件２（２５ｋＨｚ）下で処理されたときに剥離された。したがって、レーザービーム露光時間が、少なくとも平均で、試料ＡとＢとの間で実質的に一定であれば、２５ｋＨｚでのレーザー処理は、金属間粒子の揮発を容易にしたが、３５ｋＨｚでのレーザー処理では、揮発による剥離を可能にしなかった。
【0062】
実施例１の結果は、許容可能な結合性能（例えば、上記のＢＤＴ試験における４５サイクルを達成）は、例えば元素組成（例えば、Ｍｇａｔｏｍ％）、酸化表面層の厚さ、および／または７ｘｘｘアルミニウム合金製品の粗さを認めうるほどに変化させることなく、達成することができることを示している。さらに、上述の２つのパルス周波数条件間のレーザー処理に対応して観察された差異は、様々なアルミニウム合金における金属間粒子を剥離するためのレーザー処理のパラメータの調整の備えとなる。剥離ピッチング
【0063】
本発明の処理によって細片の表面上に作られた剥離ピットを、表面の二次電子（ＳＥ）画像で計数した。このモードは、典型的な場合には、図８ｄに示す試料におけるトポグラフィーの差異を強調表示する。図８ｅのグリッドによって図示したように、画像は１００×１００マイクロメートルの正方形の区分に分割された。６つの完全な四角形のそれぞれにおける剥離の数を計数し、サイズ別に３つのグループ、（ａ）５マイクロメートル未満、（ｂ）５から１０マイクロメートル未満、および（ｃ）１０～２０マイクロメートル（この特定の試料について、剥離ピットは２０マイクロメートルを超えない）に分類した。図８ｂに示される転動方向および非常に不均一な分布における、構成する金属間粒子の整列の結果として、各正方形における剥離ピットの数およびサイズにおける実質的な変動があった。得られた剥離ピット数は、５マイクロメートル未満で８０ピット、５マイクロメートル以上１０マイクロメートル未満のサイズ範囲で３０ピット、１０～２０マイクロメートルのサイズ範囲内で７ピットであった。より大きい剥離ピットは、一般的に、金属間粒子のクラスターに起因する。これは、０．０６ｍｍ２の面積全体での合計１１７個のピット、または１９５０ピット／平方ミリメートルのピット密度に対応する。本方法によって作製された剥離ピットは、より大きな剥離ピットで明瞭に見えるリムを示すことに留意されたい。別の異なる点は、剥離処理によって形成されるサブ粒子境界である可能性が高い、表面上のしわ（８１０）の存在である（例えば、しわはエネルギー源を介した表面の加熱に起因して形成しうる）。図８ｆに示す未処理の表面の金属間粒子よりも実質的に大きい剥離ピットの存在は、処理が個々の粒子およびクラスターの周りに溝を作製し、これがより大きな単一のピットを残すように剥離されることを示す。
典型的な未処理の７ｘｘｘ金属表面は、図８ｆ（図８ｅと同じ倍率）、および後方散乱型電子（ＢＳＥ）モードのＳＥＭで示されている。画像は、比較的滑らかな表面上のＦｅおよびＣｕを含む明るい成分粒子を示す。粒子は一般的に、直径が１０マイクロメートルより小さく、圧延方向に整列しており、クラスターの形態であることが多い。剥離ピットおよびしわは一般的には存在しない。
典型的な未処理の７ｘｘｘ金属表面は、図８ｆ（図８ｅと同じ倍率）、および後方散乱型電子（ＢＳＥ）モードのＳＥＭで示されている。画像は、比較的滑らかな表面上のＦｅおよびＣｕを含む明るい成分粒子を示す。粒子は一般的に、直径が１０マイクロメートルより小さく、圧延方向に整列しており、クラスターの形態であることが多い。剥離ピットおよびしわは一般的には存在しない。
【0064】
実施例２―Ｙｂ－ＹＡＧレーザーの使用
７ｘｘｘアルミニウム合金製品のいくつかの試料は、Ｙｂ－ＹＡＧレーザーを使用して剥離された。レーザー条件は、実施例１と類似したものであった。レーザー剥離後、試料をＳＥＭによって調べた。ＳＥＭ分析により、Ｙｂ－ＹＡＧレーザーが表面から金属間粒子を適切に剥離し、実施例１に記述された特徴的な剥離ピットを後に残したことを確認した。試料に表面溶融の兆候はなかった。
７ｘｘｘアルミニウム合金製品のいくつかの試料は、Ｙｂ－ＹＡＧレーザーを使用して剥離された。レーザー条件は、実施例１と類似したものであった。レーザー剥離後、試料をＳＥＭによって調べた。ＳＥＭ分析により、Ｙｂ－ＹＡＧレーザーが表面から金属間粒子を適切に剥離し、実施例１に記述された特徴的な剥離ピットを後に残したことを確認した。試料に表面溶融の兆候はなかった。
【0065】
レーザー処理後、試料は実施例１に従って官能化された。次に試料を順次接合し、次いでＡＳＴＭ Ｄ１００２と同様の業界標準の周期的腐食曝露試験を行い、これにより試料を連続的に１０８０ｐｓｉの重ね剪断応力に晒して接合耐久性を試験した。すべての試料が首尾よく必要な４５サイクルを完了した。露光試験の完了後に測定した試料の残留せん断強度は、約６０００ｐｓｉであった。
【0066】
実施例３―レーザー処理のみを施した材料の結合
実施例２のレーザー剥離された試料の一部は、レーザー剥離の後に接着接合されたが、官能化されることなく、すなわち、官能化層が試料に追加されなかった。その後、実施例１および２に従って、試料を同じ業界標準の周期的腐食曝露試験に供した。１２の試料のほぼすべてが試験に失敗し、多くは３０サイクル以内に失敗した。したがって、レーザー剥離単独では、接着接合に適した７ｘｘｘアルミニウム合金製品の製造が容易にならないようである。官能化ステップ／官能化層が必要なようである。
実施例２のレーザー剥離された試料の一部は、レーザー剥離の後に接着接合されたが、官能化されることなく、すなわち、官能化層が試料に追加されなかった。その後、実施例１および２に従って、試料を同じ業界標準の周期的腐食曝露試験に供した。１２の試料のほぼすべてが試験に失敗し、多くは３０サイクル以内に失敗した。したがって、レーザー剥離単独では、接着接合に適した７ｘｘｘアルミニウム合金製品の製造が容易にならないようである。官能化ステップ／官能化層が必要なようである。
【0067】
実施例４―官能化の代わりのエッチング
実施例２のレーザー剥離された試料の一部は、接合前に希釈酸溶液による化学的エッチングによって接着接合のための調整がされたが、官能化はなされず、すなわち官能化層は試料に加えられなかった。その後、実施例１および２に従って、試料を同じ業界標準の周期的腐食曝露試験に供した。８つの試料のすべてが１９サイクル以内に試験に失敗した。したがって、酸化物エッチングは、官能化処理の適切な代用ではない。
実施例２のレーザー剥離された試料の一部は、接合前に希釈酸溶液による化学的エッチングによって接着接合のための調整がされたが、官能化はなされず、すなわち官能化層は試料に加えられなかった。その後、実施例１および２に従って、試料を同じ業界標準の周期的腐食曝露試験に供した。８つの試料のすべてが１９サイクル以内に試験に失敗した。したがって、酸化物エッチングは、官能化処理の適切な代用ではない。
【0068】
本開示の特定の実施形態は例示の目的のために上記に記載されているが、添付の特許請求の範囲に規定される本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の詳細の多数の変形がなされうることは当業者に明らかであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図7d】
【図7e】
【図7f】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図8d】
【図8e】
【図8f】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10a】
【図10b】
【図11a】
【図11b】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15】
【外国語明細書】