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特開2024-133066改善された結合耐久性を示すアルミニウム合金物品及びその作製方法
(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】P2024133066
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】改善された結合耐久性を示すアルミニウム合金物品及びその作製方法
(51)【国際特許分類】
C23C 26/00 20060101AFI20240920BHJP
【ＦＩ】
C23C26/00 C
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024096540
(22)【出願日】2024-06-14
(62)【分割の表示】P 2022556258の分割
【原出願日】2021-03-17
(31)【優先権主張番号】62/991,317
(32)【優先日】2020-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】506110243
【氏名又は名称】ノベリス・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＥＬＩＳ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100117019
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100108903
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 和広
(74)【代理人】
【識別番号】100123593
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 宣夫
(72)【発明者】
【氏名】ゲラン，マチルド
(72)【発明者】
【氏名】プイグ，アレハンドロ
(72)【発明者】
【氏名】ベック，エマニュエル
(72)【発明者】
【氏名】デュラッセル，アレクサンドル
(72)【発明者】
【氏名】ヴァロン，グザヴィエ
(72)【発明者】
【氏名】サルガド－オルドリカ，マリオ
(72)【発明者】
【氏名】ジモン，イェルク
(72)【発明者】
【氏名】フロレイ，ギヨーム
(72)【発明者】
【氏名】ベルナー，ミシェル エーディト
(72)【発明者】
【氏名】バッシ，コッラード
(72)【発明者】
【氏名】ブザンソン，シリル
(57)【要約】
【課題】金属物品ならびにかかる金属物品を作製及び処理する方法を提供する。より具体的には、優れた結合耐久性を含む、制御可能な表面特性を示すアルミニウム合金物品を提供する。
【解決手段】本明細書に記載のアルミニウム合金物品は、ある濃度の合金元素を有する表面、及び合金元素と相互作用することができるある濃度の元素を有するコーティングを含む。また、優れた結合耐久性を有する金属物品を提供する方法も本明細書に開示する。
【選択図】図１
【解決手段】本明細書に記載のアルミニウム合金物品は、ある濃度の合金元素を有する表面、及び合金元素と相互作用することができるある濃度の元素を有するコーティングを含む。また、優れた結合耐久性を有する金属物品を提供する方法も本明細書に開示する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
前処理された金属物品であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
【請求項2】
前記過剰のＳｉが、前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、請求項１に記載の前処理された金属物品。
【請求項3】
前記前処理された金属物品が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１または２に記載の前処理された金属物品。
【請求項4】
前記前処理された金属物品が、アルミニウム合金である、請求項１～３のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
【請求項5】
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、請求項４に記載の前処理された金属物品。
【請求項6】
前記前処理された金属物品が、自動車構造部品、航空宇宙構造部品、輸送構造部品、自動車本体部品、航空宇宙スキンパネル、輸送本体部品、建築部品、美的部品、電子デバイスハウジング、または飲料もしくは食品の容器である、請求項１～５のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
【請求項7】
第１の金属を第２の金属に接合する方法であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用して、前記第１の金属の前処理された表面部分を形成することであって、ここで前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、前記適用が、前記第１の金属の前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する、前記形成すること；ならびに
前記第１の金属の前記前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む、前記方法。
過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用して、前記第１の金属の前処理された表面部分を形成することであって、ここで前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、前記適用が、前記第１の金属の前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する、前記形成すること；ならびに
前記第１の金属の前記前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む、前記方法。
【請求項8】
条件（ａ）～（ｃ）：
（ａ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；
（ｂ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または
（ｃ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい、のうちの１つまたは複数が達成される、請求項７に記載の方法。
（ａ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；
（ｂ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または
（ｃ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい、のうちの１つまたは複数が達成される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記第１の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１の金属が、アルミニウム合金を含む、請求項７～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第２の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項７～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記過剰のＳｉが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、請求項７～１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をエッチングすることをさらに含む、請求項７～１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のエッチングが、最大約３グラム／平方メートルの表面材料を除去することによって前記第１の表面部分中のＳｉを露出させる、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をクリーニングすることをさらに含む、請求項７～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のクリーニングが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分から天然の酸化物または水酸化物種を除去する、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記表面前処理層を少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用することが、バーコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、またはディップコーティングを含む、請求項７～１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
前記表面前処理層を硬化させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
請求項７～１９のいずれか１項に記載の方法に従って調製された、接合された金属構造。
【請求項21】
前記接合された金属構造が、中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に、４０％未満の結合強度損失を経験する、請求項２０に記載の接合された金属構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年３月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／９９１，３１７号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に対する優先権及びその出願利益を主張する。
本出願は、２０２０年３月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／９９１，３１７号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に対する優先権及びその出願利益を主張する。
【0002】
本開示は、アルミニウム合金物品及びその表面特徴に関する。本開示はさらに、アルミニウム合金物品を前処理する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
アルミニウム合金物品は、アルミニウム合金系物品及び他の金属系物品の製作中に、他のアルミニウム合金を含む、他の金属または合金に結合または接合されることが多い。物品の要件には、例えば、良好な結合耐久性及び過酷な環境条件に対する高い耐性が含まれる。アルミニウム合金物品を、結合耐久性を高めるために前処理することができる。
【発明の概要】
【0004】
本発明の包含される実施形態は、本概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、本発明の様々な態様の高次の概要であり、以下の発明を実施するための形態のセクションでさらに説明される概念の一部を紹介する。この発明の概要は、特許請求される主題の鍵となるまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、明細書全体、図面の一部またはすべて、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【0005】
過剰のシリコン（Ｓｉ）を含む第１の表面部分；及び１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含む前処理された金属物品を本明細書に提供し、第１の表面部分または１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つは酸素（Ｏ）を含み、シリコン－酸素－シリコン（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）結合相互作用が、第１の表面部分に存在する過剰のＳｉと表面前処理層に存在する１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、表面前処理層が、第１の表面部分に付着している。ある特定の態様では、過剰のＳｉは、第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する。
【0006】
任意選択で、前処理された金属物品は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの場合では、前処理された金属物品は、アルミニウム合金（例えば、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金）を含む。ある特定の態様では、Ｓｉ含有化合物は、シリコン酸素（ＳｉＯｘ）含有部分を含み、ここで、ｘは、１～４の範囲の整数（例えば、１、２、３、または４）である。前処理された金属物品は、任意選択で、自動車構造部品、航空宇宙構造部品、輸送構造部品、自動車本体部品、航空宇宙スキンパネル、輸送本体部品、建築部品、美的部品、電子デバイスハウジング、または飲料もしくは食品の容器であることができる。
【0007】
また、第１の金属を第２の金属に接合する方法も本明細書に提供し、本方法は、過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を第１の金属の第１の表面部分に適用して、第１の金属の前処理された表面部分を形成すること、ここで第１の金属の第１の表面部分または１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つはＯを含み、適用は、第１の金属の第１の表面部分に存在する過剰のＳｉと表面前処理層に存在する１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する；ならびに第１の金属の前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む。いくつかの場合では、次の条件（ａ）～（ｃ）のうちの１つまたは複数が達成される：（ａ）第１の金属の前処理された表面部分と第２の金属の表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；（ｂ）第１の金属の前処理された表面部分と第２の金属の表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または（ｃ）第１の金属の前処理された表面部分と第２の金属の表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい。
【0008】
第１の金属は、任意選択で、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせであることができる。任意選択で、第１の金属は、アルミニウム合金である。ある特定の態様では、アルミニウム合金は、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金であることができる。任意選択で、第２の金属は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせであることができる。いくつかの例では、第１の金属の第１の表面部分は、約１．４重量％を超える量の過剰のＳｉを含む。
【0009】
本明細書に記載の方法は、適用ステップの前に、第１の金属の少なくとも第１の表面部分をエッチングすることをさらに含むことができ、金属の少なくとも第１の表面部分のエッチングは、最大約３グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２）の表面材料を除去することによって第１の表面部分中のＳｉを露出させることができる。本明細書に記載の方法は、適用の前に、第１の金属の少なくとも第１の表面部分をクリーニングすることをさらに含むことができる。第１の金属の少なくとも第１の表面部分のクリーニングは、第１の金属の第１の表面部分から天然の酸化物または水酸化物種を除去することができる。いくつかの場合では、表面前処理層を第１の金属の第１の表面部分に適用することは、バーコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、またはディップコーティング、及び表面前処理の硬化を含む。
【0010】
本明細書に記載の方法に従って調製された接合された金属構造を本明細書にさらに提供し、接合された金属構造の結合強度は、中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に、４０％未満の結合強度損失を経験する。
【0011】
さらなる態様、目的、及び利点は、後に続く発明を実施するための形態及び図面を考慮して明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】接着結合試験で試験したアルミニウム合金サンプルに関する０週時点、２週時点、６週時点、１２週時点、及び２０週時点でのメガパスカル（ＭＰａ）単位の初期結合強度及び結合強度損失を示すグラフである。
【図2】Ａ～Ｅは、過剰のＳｉを含有し、Ｓｉ含有化合物で前処理されたアルミニウム合金サンプルに関する０週時点（Ａ）、２週時点（Ｂ）、６週時点（Ｃ）、１２週時点（Ｄ）、及び２０週時点（Ｅ）での接着試験結果のデジタル画像である。
【図3】Ａ～Ｅは、過剰のＳｉを含有し、Ｓｉ含有化合物で前処理されたアルミニウム合金サンプルに関する０週時点（Ａ）、２週時点（Ｂ）、６週時点（Ｃ）、１２週時点（Ｄ）、及び２０週時点（Ｅ）での接着試験結果のデジタル画像である。
【図4】Ａ～Ｄは、過剰のＳｉを含有し、チタンジルコニウム（ＴｉＺｒ）前処理で前処理されたアルミニウム合金サンプルに関する０週時点（Ａ）、６週時点（Ｂ）、１２週時点（Ｃ）、及び２０週時点（Ｄ）での接着試験結果のデジタル画像である。
【図5】Ａ～Ｄは、過剰のＳｉを含有し、チタンジルコニウム（ＴｉＺｒ）前処理で前処理されたアルミニウム合金サンプルに関する０週時点（Ａ）、６週時点（Ｂ）、１２週時点（Ｃ）、及び２０週時点（Ｄ）での接着試験結果のデジタル画像である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
前処理された金属物品及び接合された金属物品を調製する方法を本明細書に記載し、それには望ましい結合耐久特性を有する、アルミニウム合金物品が含まれる。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の金属物品は、ある濃度の合金元素、例えばＳｉを有し、これは表面エッチングプロセス、表面クリーニングプロセス、熱処理プロセス、熱間加工プロセス、冷間加工プロセス、温間加工プロセス、金属のバルクから金属の表面へのＳｉマイグレーションを引き起こすことができる任意の適切な冶金プロセス、またはそれらの任意の組み合わせ後に、金属物品の表面の少なくとも一部分を占める。ある特定の例では、金属のバルクから金属の表面へのＳｉマイグレーションは、金属の表面でのＳｉ含有量を少なくとも１桁増加させる。金属物品の１つまたは複数の表面は、Ｓｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分を含有するＳｉ含有化合物）を含む表面前処理層でコーティングすることができる。いくつかの場合では、金属物品の表面の少なくとも一部分にわたるある濃度のＳｉは、金属物品の表面にＳｉベースの前処理層を適用した後、望ましい結合耐久性を提供することができる。金属物品の表面と前処理層との間の接触は、金属物品の表面内のＳｉ含有化合物と前処理層中のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する。いくつかの場合では、金属物品の表面内のＳｉ（例えば、以下に記載する金属物品中の過剰のＳｉ）は、前処理層中のＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用して、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を提供できる。例えば、金属物品の表面内のＳｉ原子は、前処理層中のＳｉＯｘ部分と相互作用することができる。ある特定の場合では、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用は、金属表面のＳｉ含有量（例えば、以下に記載する金属物品中の過剰のＳｉ）、金属表面の金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３））、及び前処理層中のＳｉ含有化合物から生じる。いくつかの例では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、Ａｌ２Ｏ３）及び／または前処理層中のＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用して、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を提供することができる。他の態様では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、金属格子中のＯ原子、少なくとも部分的に酸化されている過剰のＳｉ、合金内のＳｉ含有化合物に存在するＯ、合金中の他のＯ含有化合物、その他など）及び前処理層中のＳｉ原子（例えば、Ｓｉ原子またはＳｉＯｘ部分）と相互作用して、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を提供することができる。
【0014】
定義及び説明
本明細書で使用される「発明」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「この発明」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願の主題のすべて及び以下の特許請求の範囲を広く指すことを意図する。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載の主題を限定しない、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定しないことが理解されるべきである。
本明細書で使用される「発明」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「この発明」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願の主題のすべて及び以下の特許請求の範囲を広く指すことを意図する。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載の主題を限定しない、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定しないことが理解されるべきである。
【0015】
この説明では、「系」または「ＡＡ４ｘｘｘ」などのアルミニウム業界の呼称で識別される合金を参照する。アルミニウム及びその合金の命名及び識別において最も一般的に使用されている番号指定システムの理解に関しては、“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ”または“Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ”（いずれもアルミニウム協会によって発行されている）を参照されたい。
【0016】
本明細書で使用する場合、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の意味は、文脈が明確に別途指示しない限り、単数及び複数の指示対象を含む。
【0017】
本明細書で使用する場合、プレートは一般に、約１５ｍｍを超える厚さを有する。例えば、プレートは、１５ｍｍ超、２０ｍｍ超、２５ｍｍ超、３０ｍｍ超、３５ｍｍ超、４０ｍｍ超、４５ｍｍ超、５０ｍｍ超、または１００ｍｍ超の厚さを有するアルミニウム物品を指し得る。
【0018】
本明細書で使用する場合、シェート（シートプレートとも称される）は一般に、約４ｍｍ～約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェートは、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、または１５ｍｍの厚さを有し得る。
【0019】
本明細書で使用する場合、シートは一般に、約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム物品を指す。例えば、シートは、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
【0020】
この出願では、合金の調質または質別に言及する。最も一般的に使用される合金質別の説明の理解に関しては、“Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ（ＡＮＳＩ）Ｈ３５ ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ”を参照されたい。Ｆ調質または質別は、製作されたままのアルミニウム合金を指す。Ｏ調質または質別は、焼きなまし後のアルミニウム合金を指す。本明細書でＨ質別とも称されるＨｘｘ調質または質別は、熱処理（例えば、焼きなまし）の有無にかかわらず、冷間圧延後の熱処理可能ではないアルミニウム合金を指す。好適なＨ質別には、ＨＸ１、ＨＸ２、ＨＸ３、ＨＸ４、ＨＸ５、ＨＸ６、ＨＸ７、ＨＸ８、またはＨＸ９質別が含まれる。Ｔ１調質または質別は、熱間加工から冷却され、（例えば、室温で）自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ２調質または質別は、熱間加工から冷却され、冷間加工され、自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ３調質または質別は、溶体化熱処理され、冷間加工され、自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ４調質または質別は、溶体化熱処理され、自然時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ５調質または質別は、熱間加工から冷却され、（高温で）人工時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ６調質または質別は、溶体化熱処理され、人工時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ７調質または質別は、溶体化熱処理され、人工過剰時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ８ｘ調質または質別は、溶体化熱処理され、冷間加工され、人工時効されたアルミニウム合金を指す。Ｔ９調質または質別は、溶体化熱処理され、人工時効され、冷間加工されたアルミニウム合金を指す。
【0021】
本明細書で使用する場合、「鋳造金属物品」、「鋳造物品」などの用語は互換可能であり、ダイレクトチル鋳造（ダイレクトチル同時鋳造を含む）もしくは半連続鋳造、連続鋳造（例えば、双ベルト鋳造機、双ロール鋳造機、ブロック鋳造機、または任意の他の連続鋳造機の使用を含む）、電磁鋳造、ホットトップ鋳造、または任意の他の鋳造方法により製造される製造物を指す。
【0022】
本明細書で使用する場合、「結合耐久性」は、結合剤の破壊を開始する環境条件への曝露後の周期的な機械的応力に耐える２つの物品を一緒に結合する結合剤の能力を指す。結合耐久性は、結合が破壊されるまで結合した物品に加えられる機械的応力サイクルの数に関して特徴決定される。
【0023】
本明細書で使用する場合、「室温」は、約１５℃～約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃の温度を含むことができる。
【0024】
本明細書に開示の範囲はすべて、両端点、及びそこに包含されるありとあらゆる部分範囲を包含すると理解されたい。例えば、記述された範囲「１～１０」は、１の最小値及び１０の最大値の間の（及び端点を含む）ありとあらゆる部分範囲を含むと考えられるべきである；つまり、すべての部分範囲は、１以上の最小値、例えば、１～６．１から始まり、１０以下の最大値、例えば、５．５～１０で終わる。
【0025】
金属物品
結合耐久性を含む、望ましい表面特性を有する金属物品を本明細書に記載する。金属物品は、Ｓｉを主な合金元素として含むことができ、１つまたは複数のＳｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分を含有するＳｉ含有化合物）を含む表面前処理でコーティングされた少なくとも１つの表面またはその一部分を含むことができる。ある特定の態様では、金属物品は、過剰のＳｉを含有する（例えば、過剰のＳｉは、約１．４重量％を超える量で存在する）１つまたは複数の表面を有するアルミニウム合金物品であることができる。いくつかの場合では、アルミニウム合金表面中の過剰のＳｉは、前処理中の１つまたは複数のＳｉＯｘ部分と相互作用する。いくつかの場合では、アルミニウム合金表面中の過剰のＳｉが酸化されて二酸化ケイ素が形成され、アルミニウム合金表面に存在する二酸化ケイ素が前処理中の１つまたは複数のＳｉ含有化合物と相互作用する。Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用は、金属物品が少なくとも第２の金属物品に結合されるときに、結合耐久性を増加させる。
結合耐久性を含む、望ましい表面特性を有する金属物品を本明細書に記載する。金属物品は、Ｓｉを主な合金元素として含むことができ、１つまたは複数のＳｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分を含有するＳｉ含有化合物）を含む表面前処理でコーティングされた少なくとも１つの表面またはその一部分を含むことができる。ある特定の態様では、金属物品は、過剰のＳｉを含有する（例えば、過剰のＳｉは、約１．４重量％を超える量で存在する）１つまたは複数の表面を有するアルミニウム合金物品であることができる。いくつかの場合では、アルミニウム合金表面中の過剰のＳｉは、前処理中の１つまたは複数のＳｉＯｘ部分と相互作用する。いくつかの場合では、アルミニウム合金表面中の過剰のＳｉが酸化されて二酸化ケイ素が形成され、アルミニウム合金表面に存在する二酸化ケイ素が前処理中の１つまたは複数のＳｉ含有化合物と相互作用する。Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用は、金属物品が少なくとも第２の金属物品に結合されるときに、結合耐久性を増加させる。
【0026】
理論に拘束されるべきではないが、前処理は、機械的結合、ファンデルワールス力、双極子相互作用、水素結合、共有結合、イオン結合、または前処理と金属物品との間の密接な接触によって開始される任意の好適なメカニズムを使用して金属物品に連結することができる。ある特定の非限定的な例では、アルミニウム合金表面での過剰のＳｉを含む、アルミニウム合金物品中の過剰のＳｉは、前処理中のＳｉＯｘ部分に共有結合することができる。金属物品への前処理の接着は、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を形成するＳｉの能力を利用することによって増強される。ゆえに、Ｓｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分）を含む前処理を、過剰のＳｉを有する金属物品に適用することは、上記のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を介して前処理の接着を増強する。
【0027】
本明細書で使用する場合、「表面」という用語は、金属物品の外面から金属物品の内部に、最大約５μｍ（例えば、最大約０．１μｍ、最大約０．２μｍ、最大約０．３μｍ、最大約０．４μｍ、最大約０．５μｍ、最大約０．６μｍ、最大約０．７μｍ、最大約０．８μｍ、最大約０．９μｍ、最大約１μｍ、最大約２μｍ、最大約３μｍ、最大約４μｍ、または最大約４．５μｍ）の深さまで延びる金属物品の部分を指す。
【0028】
任意選択で、表面とは、金属物品の内部に、約０．０１μｍ、約０．０２μｍ、約０．０３μｍ、約０．０４μｍ、約０．０５μｍ、約０．０６μｍ、約０．０７μｍ、約０．０８μｍ、約０．０９μｍ、約０．１μｍ、約０．１１μｍ、約０．１２μｍ、約０．１３μｍ、約０．１４μｍ、約０．１５μｍ、約０．１６μｍ、約０．１７μｍ、約０．１８μｍ、約０．１９μｍ、約０．２μｍ、約０．２１μｍ、約０．２２μｍ、約０．２３μｍ、約０．２４μｍ、約０．２５μｍ、約０．２６μｍ、約０．２７μｍ、約０．２８μｍ、約０．２９μｍ、約０．３μｍ、約０．３１μｍ、約０．３２μｍ、約０．３３μｍ、約０．３４μｍ、約０．３５μｍ、約０．３６μｍ、約０．３７μｍ、約０．３８μｍ、約０．３９μｍ、約０．４μｍ、約０．４１μｍ、約０．４２μｍ、約０．４３μｍ、約０．４４μｍ、約０．４５μｍ、約０．４６μｍ、約０．４７μｍ、約０．４８μｍ、約０．４９μｍ、約０．５μｍ、約０．５１μｍ、約０．５２μｍ、約０．５３μｍ、約０．５４μｍ、約０．５５μｍ、約０．５６μｍ、約０．５７μｍ、約０．５８μｍ、約０．５９μｍ、約０．６μｍ、約０．６１μｍ、約０．６２μｍ、約０．６３μｍ、約０．６４μｍ、約０．６５μｍ、約０．６６μｍ、約０．６７μｍ、約０．６８μｍ、約０．６９μｍ、約０．７μｍ、約０．７１μｍ、約０．７２μｍ、約０．７３μｍ、約０．７４μｍ、約０．７５μｍ、約０．７６μｍ、約０．７７μｍ、約０．７８μｍ、約０．７９μｍ、約０．８μｍ、約０．８１μｍ、約０．８２μｍ、約０．８３μｍ、約０．８４μｍ、約０．８５μｍ、約０．８６μｍ、約０．８７μｍ、約０．８８μｍ、約０．８９μｍ、約０．９μｍ、約０．９１μｍ、約０．９２μｍ、約０．９３μｍ、約０．９４μｍ、約０．９５μｍ、約０．９６μｍ、約０．９７μｍ、約０．９８μｍ、約０．９９μｍ、約１μｍ、約１．０１μｍ、約１．０２μｍ、約１．０３μｍ、約１．０４μｍ、約１．０５μｍ、約１．０６μｍ、約１．０７μｍ、約１．０８μｍ、約１．０９μｍ、約１．１μｍ、約１．１１μｍ、約１．１２μｍ、約１．１３μｍ、約１．１４μｍ、約１．１５μｍ、約１．１６μｍ、約１．１７μｍ、約１．１８μｍ、約１．１９μｍ、約１．２μｍ、約１．２１μｍ、約１．２２μｍ、約１．２３μｍ、約１．２４μｍ、約１．２５μｍ、約１．２６μｍ、約１．２７μｍ、約１．２８μｍ、約１．２９μｍ、約１．３μｍ、約１．３１μｍ、約１．３２μｍ、約１．３３μｍ、約１．３４μｍ、約１．３５μｍ、約１．３６μｍ、約１．３７μｍ、約１．３８μｍ、約１．３９μｍ、約１．４μｍ、約１．４１μｍ、約１．４２μｍ、約１．４３μｍ、約１．４４μｍ、約１．４５μｍ、約１．４６μｍ、約１．４７μｍ、約１．４８μｍ、約１．４９μｍ、約１．５μｍ、約１．５１μｍ、約１．５２μｍ、約１．５３μｍ、約１．５４μｍ、約１．５５μｍ、約１．５６μｍ、約１．５７μｍ、約１．５８μｍ、約１．５９μｍ、約１．６μｍ、約１．６１μｍ、約１．６２μｍ、約１．６３μｍ、約１．６４μｍ、約１．６５μｍ、約１．６６μｍ、約１．６７μｍ、約１．６８μｍ、約１．６９μｍ、約１．７μｍ、約１．７１μｍ、約１．７２μｍ、約１．７３μｍ、約１．７４μｍ、約１．７５μｍ、約１．７６μｍ、約１．７７μｍ、約１．７８μｍ、約１．７９μｍ、約１．８μｍ、約１．８１μｍ、約１．８２μｍ、約１．８３μｍ、約１．８４μｍ、約１．８５μｍ、約１．８６μｍ、約１．８７μｍ、約１．８８μｍ、約１．８９μｍ、約１．９μｍ、約１．９１μｍ、約１．９２μｍ、約１．９３μｍ、約１．９４μｍ、約１．９５μｍ、約１．９６μｍ、約１．９７μｍ、約１．９８μｍ、約１．９９μｍ、約２μｍ、約２．０１μｍ、約２．０２μｍ、約２．０３μｍ、約２．０４μｍ、約２．０５μｍ、約２．０６μｍ、約２．０７μｍ、約２．０８μｍ、約２．０９μｍ、約２．１μｍ、約２．１１μｍ、約２．１２μｍ、約２．１３μｍ、約２．１４μｍ、約２．１５μｍ、約２．１６μｍ、約２．１７μｍ、約２．１８μｍ、約２．１９μｍ、約２．２μｍ、約２．２１μｍ、約２．２２μｍ、約２．２３μｍ、約２．２４μｍ、約２．２５μｍ、約２．２６μｍ、約２．２７μｍ、約２．２８μｍ、約２．２９μｍ、約２．３μｍ、約２．３１μｍ、約２．３２μｍ、約２．３３μｍ、約２．３４μｍ、約２．３５μｍ、約２．３６μｍ、約２．３７μｍ、約２．３８μｍ、約２．３９μｍ、約２．４μｍ、約２．４１μｍ、約２．４２μｍ、約２．４３μｍ、約２．４４μｍ、約２．４５μｍ、約２．４６μｍ、約２．４７μｍ、約２．４８μｍ、約２．４９μｍ、約２．５μｍ、約２．５１μｍ、約２．５２μｍ、約２．５３μｍ、約２．５４μｍ、約２．５５μｍ、約２．５６μｍ、約２．５７μｍ、約２．５８μｍ、約２．５９μｍ、約２．６μｍ、約２．６１μｍ、約２．６２μｍ、約２．６３μｍ、約２．６４μｍ、約２．６５μｍ、約２．６６μｍ、約２．６７μｍ、約２．６８μｍ、約２．６９μｍ、約２．７μｍ、約２．７１μｍ、約２．７２μｍ、約２．７３μｍ、約２．７４μｍ、約２．７５μｍ、約２．７６μｍ、約２．７７μｍ、約２．７８μｍ、約２．７９μｍ、約２．８μｍ、約２．８１μｍ、約２．８２μｍ、約２．８３μｍ、約２．８４μｍ、約２．８５μｍ、約２．８６μｍ、約２．８７μｍ、約２．８８μｍ、約２．８９μｍ、約２．９μｍ、約２．９１μｍ、約２．９２μｍ、約２．９３μｍ、約２．９４μｍ、約２．９５μｍ、約２．９６μｍ、約２．９７μｍ、約２．９８μｍ、約２．９９μｍ、約３μｍ、約３．０１μｍ、約３．０２μｍ、約３．０３μｍ、約３．０４μｍ、約３．０５μｍ、約３．０６μｍ、約３．０７μｍ、約３．０８μｍ、約３．０９μｍ、約３．１μｍ、約３．１１μｍ、約３．１２μｍ、約３．１３μｍ、約３．１４μｍ、約３．１５μｍ、約３．１６μｍ、約３．１７μｍ、約３．１８μｍ、約３．１９μｍ、約３．２μｍ、約３．２１μｍ、約３．２２μｍ、約３．２３μｍ、約３．２４μｍ、約３．２５μｍ、約３．２６μｍ、約３．２７μｍ、約３．２８μｍ、約３．２９μｍ、約３．３μｍ、約３．３１μｍ、約３．３２μｍ、約３．３３μｍ、約３．３４μｍ、約３．３５μｍ、約３．３６μｍ、約３．３７μｍ、約３．３８μｍ、約３．３９μｍ、約３．４μｍ、約３．４１μｍ、約３．４２μｍ、約３．４３μｍ、約３．４４μｍ、約３．４５μｍ、約３．４６μｍ、約３．４７μｍ、約３．４８μｍ、約３．４９μｍ、約３．５μｍ、約３．５１μｍ、約３．５２μｍ、約３．５３μｍ、約３．５４μｍ、約３．５５μｍ、約３．５６μｍ、約３．５７μｍ、約３．５８μｍ、約３．５９μｍ、約３．６μｍ、約３．６１μｍ、約３．６２μｍ、約３．６３μｍ、約３．６４μｍ、約３．６５μｍ、約３．６６μｍ、約３．６７μｍ、約３．６８μｍ、約３．６９μｍ、約３．７μｍ、約３．７１μｍ、約３．７２μｍ、約３．７３μｍ、約３．７４μｍ、約３．７５μｍ、約３．７６μｍ、約３．７７μｍ、約３．７８μｍ、約３．７９μｍ、約３．８μｍ、約３．８１μｍ、約３．８２μｍ、約３．８３μｍ、約３．８４μｍ、約３．８５μｍ、約３．８６μｍ、約３．８７μｍ、約３．８８μｍ、約３．８９μｍ、約３．９μｍ、約３．９１μｍ、約３．９２μｍ、約３．９３μｍ、約３．９４μｍ、約３．９５μｍ、約３．９６μｍ、約３．９７μｍ、約３．９８μｍ、約３．９９μｍ、約４μｍ、約４．０１μｍ、約４．０２μｍ、約４．０３μｍ、約４．０４μｍ、約４．０５μｍ、約４．０６μｍ、約４．０７μｍ、約４．０８μｍ、約４．０９μｍ、約４．１μｍ、約４．１１μｍ、約４．１２μｍ、約４．１３μｍ、約４．１４μｍ、約４．１５μｍ、約４．１６μｍ、約４．１７μｍ、約４．１８μｍ、約４．１９μｍ、約４．２μｍ、約４．２１μｍ、約４．２２μｍ、約４．２３μｍ、約４．２４μｍ、約４．２５μｍ、約４．２６μｍ、約４．２７μｍ、約４．２８μｍ、約４．２９μｍ、約４．３μｍ、約４．３１μｍ、約４．３２μｍ、約４．３３μｍ、約４．３４μｍ、約４．３５μｍ、約４．３６μｍ、約４．３７μｍ、約４．３８μｍ、約４．３９μｍ、約４．４μｍ、約４．４１μｍ、約４．４２μｍ、約４．４３μｍ、約４．４４μｍ、約４．４５μｍ、約４．４６μｍ、約４．４７μｍ、約４．４８μｍ、約４．４９μｍ、約４．５μｍ、約４．５１μｍ、約４．５２μｍ、約４．５３μｍ、約４．５４μｍ、約４．５５μｍ、約４．５６μｍ、約４．５７μｍ、約４．５８μｍ、約４．５９μｍ、約４．６μｍ、約４．６１μｍ、約４．６２μｍ、約４．６３μｍ、約４．６４μｍ、約４．６５μｍ、約４．６６μｍ、約４．６７μｍ、約４．６８μｍ、約４．６９μｍ、約４．７μｍ、約４．７１μｍ、約４．７２μｍ、約４．７３μｍ、約４．７４μｍ、約４．７５μｍ、約４．７６μｍ、約４．７７μｍ、約４．７８μｍ、約４．７９μｍ、約４．８μｍ、約４．８１μｍ、約４．８２μｍ、約４．８３μｍ、約４．８４μｍ、約４．８５μｍ、約４．８６μｍ、約４．８７μｍ、約４．８８μｍ、約４．８９μｍ、約４．９μｍ、約４．９１μｍ、約４．９２μｍ、約４．９３μｍ、約４．９４μｍ、約４．９５μｍ、約４．９６μｍ、約４．９７μｍ、約４．９８μｍ、約４．９９μｍ、もしくは約５μｍ、またはその間のどこかの深さまで延びる金属物品の部分を指す。
【0029】
いくつかの例では、表面は、金属物品の外面から金属物品の内部内の約２．０μｍの深さまで延びる（例えば、金属物品の外面から約０．１μｍの深さまで、約０．２μｍの深さまで、約０．３μｍの深さまで、約０．４μｍの深さまで、約０．５μｍの深さまで、約０．６μｍの深さまで、約０．７μｍの深さまで、約０．８μｍの深さまで、約０．９μｍの深さまで、約１μｍの深さまで、約１．１μｍの深さまで、約１．２μｍの深さまで、約１．３μｍの深さまで、約１．４μｍの深さまで、約１．５μｍの深さまで、約１．６μｍの深さまで、約１．７μｍの深さまで、約１．８μｍの深さまで、約１．９μｍの深さまで、または約２．０μｍの深さまで）。いくつかの態様では、表面は、金属物品の任意の外面から延びることができる。例えば、表面は、金属物品の第１の側面（例えば、金属シートの上面）、金属物品の第２の側面（例えば、金属シートの底面）、金属物品の第３の側面（例えば、金属シートの第１の縁）、または金属物品の第４の側面（例えば、金属シートの第２の縁）から延びることができる。
【0030】
本明細書で使用する場合、「表面下」という用語は、上記の表面から金属物品の内部に、最大約３０μｍの深さ（例えば、約５μｍ～約３０μｍ、約５μｍ～約２５μｍ、約６μｍ～約２５μｍ、約７μｍ～約２０μｍ、約８μｍ～約１５μｍ、約５μｍ～約２０μｍ、約１０μｍ～約３０μｍ、約５μｍ～約１５μｍ、または約５μｍ～約１０μｍ）まで延びる金属物品の部分を指す。任意選択で、表面下は、表面から（例えば、約５μｍの深さから）金属物品の内部に、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍ、約１１μｍ、約１２μｍ、約１３μｍ、約１４μｍ、約１５μｍ、約１６μｍ、約１７μｍ、約１８μｍ、約１９μｍ、約２０μｍ、約２１μｍ、約２２μｍ、約２３μｍ、約２４μｍ、約２５μｍ、約２６μｍ、約２７μｍ、約２８μｍ、約２９μｍ、または約３０μｍの深さまで延びる金属物品の部分を指す。
【0031】
本明細書に記載する場合、「バルク」という用語は、第１の表面下から少なくとも第２の表面下まで、または第１の表面から約３０μｍの深さから少なくとも第２の表面から約３０μｍの深さまで（例えば、プレート、シェート、またはシートの上部から約３０μｍの深さから、プレート、シェート、またはシートの底部から約３０μｍの深さまで）延びる金属物品の内部を指す。任意選択で、「バルク」という用語は、「表面」または「表面下」として他に説明されていない任意の体積の金属物品を指す。
【0032】
他の特性の中でも、本明細書に記載の金属物品は、金属中の主な合金元素に対応するコーティングを含有する。いくつかの非限定的な例では、（ｉ）Ｓｉを主な合金元素として含有するアルミニウム合金（すなわち、４ｘｘｘ系アルミニウム合金）、（ｉｉ）Ｓｉを複数の主に存在する合金元素のうちの１つとして有するアルミニウム合金（例えば、Ｓｉ及びマグネシウム（Ｍｇ）を主な合金元素として有する６ｘｘｘ系アルミニウム合金）、（ｉｉｉ）過剰のＳｉを含有するアルミニウム合金、（ｉｖ）Ｓｉ含有化合物が富化した表面を有する金属（例えば、アルミニウム－シリコン（Ａｌ－Ｓｉ）層でコーティングされた鋼合金）、及び／または（ｖ）不純物レベルよりも多い量のＳｉを有するアルミニウム合金（例えば、ある特定の５ｘｘｘ系アルミニウム合金）を本明細書に提供する。
【0033】
ある特定の態様では、（例えば、６ｘｘｘ系アルミニウム合金中の）Ｓｉ及び任意選択でＭｇ含有量及び比率は、強度及び成形性を増強するように制御される。いくつかの場合では、本明細書に記載の金属物品は、過剰のＳｉを含む。任意選択で、Ｓｉ及びＭｇ含有量は、過剰のＳｉが本明細書に記載の金属物品に存在するように制御される。過剰のＳｉ含有量は、米国特許第４，６１４，５５２号、第４カラム、４９～５２行目（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている方法に従って計算することができる。簡潔には、Ｍｇ及びＳｉは、Ｍｇ２Ｓｉとして組み合わさり、時効硬化後にかなりの強度改善をもたらす。加えて、Ａｌ（ＦｅＭｎ）ＳｉなどのＳｉ含有成分を形成することができる。Ｓｉ含有量が、Ｍｇ２Ｓｉの化学量論比を上回り、Ａｌ（ＦｅＭｎ）Ｓｉ成分に含まれる量を上回っている場合、過剰のＳｉが存在する。過剰のＳｉ含有量は、総Ｓｉ含有量からＭｇ２Ｓｉ（Ｍｇ／１．７３）及びＦｅ含有相（Ｆｅ／３）に必要なＳｉを差し引くことで計算できる。過剰のＳｉ含有量は、約１．４重量％～約２５重量％（例えば、約１．５重量％～約２０重量％、約１．７重量％～約１５重量％、約１．９重量％～約１０重量％、または約２重量％～約５重量％）であることができる。例えば、過剰のＳｉ含有量は、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．７％、約１．８％、約１．９％、約２％、約２．１％、約２．２％、約２．３％、約２．４％、約２．５％、約２．６％、約２．７％、約２．８％、約２．９％、約３％、約３．１％、約３．２％、約３．３％、約３．４％、約３．５％、約３．６％、約３．７％、約３．８％、約３．９％、約４％、約４．１％、約４．２％、約４．３％、約４．４％、約４．５％、約４．６％、約４．７％、約４．８％、約４．９％、約５％、約５．１％、約５．２％、約５．３％、約５．４％、約５．５％、約５．６％、約５．７％、約５．８％、約５．９％、約６％、約６．１％、約６．２％、約６．３％、約６．４％、約６．５％、約６．６％、約６．７％、約６．８％、約６．９％、約７％、約７．１％、約７．２％、約７．３％、約７．４％、約７．５％、約７．６％、約７．７％、約７．８％、約７．９％、約８％、約８．１％、約８．２％、約８．３％、約８．４％、約８．５％、約８．６％、約８．７％、約８．８％、約８．９％、約９％、約９．１％、約９．２％、約９．３％、約９．４％、約９．５％、約９．６％、約９．７％、約９．８％、約９．９％、約１０％、約１０．１％、約１０．２％、約１０．３％、約１０．４％、約１０．５％、約１０．６％、約１０．７％、約１０．８％、約１０．９％、約１１％、約１１．１％、約１１．２％、約１１．３％、約１１．４％、約１１．５％、約１１．６％、約１１．７％、約１１．８％、約１１．９％、約１２％、約１２．１％、約１２．２％、約１２．３％、約１２．４％、約１２．５％、約１２．６％、約１２．７％、約１２．８％、約１２．９％、約１３％、約１３．１％、約１３．２％、約１３．３％、約１３．４％、約１３．５％、約１３．６％、約１３．７％、約１３．８％、約１３．９％、約１４％、約１４．１％、約１４．２％、約１４．３％、約１４．４％、約１４．５％、約１４．６％、約１４．７％、約１４．８％、約１４．９％、約１５％、約１５．１％、約１５．２％、約１５．３％、約１５．４％、約１５．５％、約１５．６％、約１５．７％、約１５．８％、約１５．９％、約１６％、約１６．１％、約１６．２％、約１６．３％、約１６．４％、約１６．５％、約１６．６％、約１６．７％、約１６．８％、約１６．９％、約１７％、約１７．１％、約１７．２％、約１７．３％、約１７．４％、約１７．５％、約１７．６％、約１７．７％、約１７．８％、約１７．９％、約１８％、約１８．１％、約１８．２％、約１８．３％、約１８．４％、約１８．５％、約１８．６％、約１８．７％、約１８．８％、約１８．９％、約１９％、約１９．１％、約１９．２％、約１９．３％、約１９．４％、約１９．５％、約１９．６％、約１９．７％、約１９．８％、約１９．９％、約２０％、約２０．１％、約２０．２％、約２０．３％、約２０．４％、約２０．５％、約２０．６％、約２０．７％、約２０．８％、約２０．９％、約２１％、約２１．１％、約２１．２％、約２１．３％、約２１．４％、約２１．５％、約２１．６％、約２１．７％、約２１．８％、約２１．９％、約２２％、約２２．１％、約２２．２％、約２２．３％、約２２．４％、約２２．５％、約２２．６％、約２２．７％、約２２．８％、約２２．９％、約２３％、約２３．１％、約２３．２％、約２３．３％、約２３．４％、約２３．５％、約２３．６％、約２３．７％、約２３．８％、約２３．９％、約２４％、約２４．１％、約２４．２％、約２４．３％、約２４．４％、約２４．５％、約２４．６％、約２４．７％、約２４．８％、約２４．９％、または約２５％であることができる。
【0034】
いくつかの例では、本明細書に記載の合金元素は、合金元素の濃度が金属物品（すなわち、少なくとも第１の表面、表面下内、及びバルク部分内）の全厚（例えば、金属のバルク）全体に分布するように、金属物品全体に拡散することができる。例えば、金属物品は、金属物品全体に分布し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、温間圧延、溶体化、焼きなまし、またはそれらの任意の組み合わせを含む様々な処理ステップ中に少なくとも第１の表面に移動できる濃度のＳｉを含むことができる。いくつかのさらなる例では、少なくとも第１の表面部分に移動した後、当業者に公知の焼入れ技術のいずれかを採用することによって、Ｓｉの濃度を少なくとも第１の表面部分内で凍結することができる。かかる金属物品は、例外的な及び予想外の結合耐久特性を示す。
【0035】
いくつかの実施例では、金属物品は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム系材料、チタン、チタン系材料、銅、銅系材料、鋼、鋼系材料、青銅、青銅系材料、真鍮、真鍮系材料、複合物、複合物にて使用されるシート、または任意の他の好適な金属もしくは材料の組合せである。金属物品は、モノリシック材料、ならびに非モノリシック材料、例えばロールボンド材料、クラッド材料、複合材料（例えば限定されないが、炭素繊維含有材料）、または様々な他の材料を含み得る。いくつかの例では、金属物品は、金属コイル、金属ストリップ、金属プレート、金属シート、金属ビレット、金属インゴットなどである。いくつかの場合では、本明細書に記載のシステム及び方法は、非金属物品で使用できる。
【0036】
いくつかの非限定的な例では、金属物品は、アルミニウム合金物品であることができる。アルミニウム合金物品は、任意の好適な組成を有することができる。非限定的な例では、アルミニウム合金物品は、Ｓｉを主な合金元素として含むことができる（例えば、４ｘｘｘ系アルミニウム合金）、またはアルミニウム合金物品は、Ｓｉを複数の主な合金元素のうちの１つとして含むことができる（例えば、６ｘｘｘ系アルミニウム合金）。任意選択で、アルミニウム合金物品は、不純物レベルよりも多い量のＳｉを含むことができる（例えば、５ｘｘｘ系アルミニウム合金物品）。４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金は、本明細書に記載のＳｉ含有量（例えば、過剰のＳｉ）を含むように改変することができる。
【0037】
アルミニウム合金物品として使用するための非限定的な例示的４ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、ＡＡ４００４、ＡＡ４１０４、ＡＡ４００６、ＡＡ４００７、ＡＡ４００８、ＡＡ４００９、ＡＡ４０１０、ＡＡ４０１３、ＡＡ４０１４、ＡＡ４０１５、ＡＡ４０１５Ａ、ＡＡ４１１５、ＡＡ４０１６、ＡＡ４０１７、ＡＡ４０１８、ＡＡ４０１９、ＡＡ４０２０、ＡＡ４０２１、ＡＡ４０２６、ＡＡ４０３２、ＡＡ４０４３、ＡＡ４０４３Ａ、ＡＡ４１４３、ＡＡ４３４３、ＡＡ４６４３、ＡＡ４９４３、ＡＡ４０４４、ＡＡ４０４５、ＡＡ４１４５、ＡＡ４１４５Ａ、ＡＡ４０４６、ＡＡ４０４７、ＡＡ４０４７Ａ、またはＡＡ４１４７を挙げることができる。
【0038】
アルミニウム合金物品として使用するための非限定的な例示的５ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、ＡＡ５１８２、ＡＡ５１８３、ＡＡ５００５、ＡＡ５００５Ａ、ＡＡ５２０５、ＡＡ５３０５、ＡＡ５５０５、ＡＡ５６０５、ＡＡ５００６、ＡＡ５１０６、ＡＡ５０１０、ＡＡ５１１０、ＡＡ５１１０Ａ、ＡＡ５２１０、ＡＡ５３１０、ＡＡ５０１６、ＡＡ５０１７、ＡＡ５０１８、ＡＡ５０１８Ａ、ＡＡ５０１９、ＡＡ５０１９Ａ、ＡＡ５１１９、ＡＡ５１１９Ａ、ＡＡ５０２１、ＡＡ５０２２、ＡＡ５０２３、ＡＡ５０２４、ＡＡ５０２６、ＡＡ５０２７、ＡＡ５０２８、ＡＡ５０４０、ＡＡ５１４０、ＡＡ５０４１、ＡＡ５０４２、ＡＡ５０４３、ＡＡ５０４９、ＡＡ５１４９、ＡＡ５２４９、ＡＡ５３４９、ＡＡ５４４９、ＡＡ５４４９Ａ、ＡＡ５０５０、ＡＡ５０５０Ａ、ＡＡ５０５０Ｃ、ＡＡ５１５０、ＡＡ５０５１、ＡＡ５０５１Ａ、ＡＡ５１５１、ＡＡ５２５１、ＡＡ５２５１Ａ、ＡＡ５３５１、ＡＡ５４５１、ＡＡ５０５２、ＡＡ５２５２、ＡＡ５３５２、ＡＡ５１５４、ＡＡ５１５４Ａ、ＡＡ５１５４Ｂ、ＡＡ５１５４Ｃ、ＡＡ５２５４、ＡＡ５３５４、ＡＡ５４５４、ＡＡ５５５４、ＡＡ５６５４、ＡＡ５６５４Ａ、ＡＡ５７５４、ＡＡ５８５４、ＡＡ５９５４、ＡＡ５０５６、ＡＡ５３５６、ＡＡ５３５６Ａ、ＡＡ５４５６、ＡＡ５４５６Ａ、ＡＡ５４５６Ｂ、ＡＡ５５５６、ＡＡ５５５６Ａ、ＡＡ５５５６Ｂ、ＡＡ５５５６Ｃ、ＡＡ５２５７、ＡＡ５４５７、ＡＡ５５５７、ＡＡ５６５７、ＡＡ５０５８、ＡＡ５０５９、ＡＡ５０７０、ＡＡ５１８０、ＡＡ５１８０Ａ、ＡＡ５０８２、ＡＡ５１８２、ＡＡ５０８３、ＡＡ５１８３、ＡＡ５１８３Ａ、ＡＡ５２８３、ＡＡ５２８３Ａ、ＡＡ５２８３Ｂ、ＡＡ５３８３、ＡＡ５４８３、ＡＡ５０８６、ＡＡ５１８６、ＡＡ５０８７、ＡＡ５１８７、またはＡＡ５０８８を挙げることができる。
【0039】
アルミニウム合金物品として使用するための非限定的な例示的６ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、ＡＡ６１０１、ＡＡ６１０１Ａ、ＡＡ６１０１Ｂ、ＡＡ６２０１、ＡＡ６２０１Ａ、ＡＡ６４０１、ＡＡ６５０１、ＡＡ６００２、ＡＡ６００３、ＡＡ６１０３、ＡＡ６００５、ＡＡ６００５Ａ、ＡＡ６００５Ｂ、ＡＡ６００５Ｃ、ＡＡ６１０５、ＡＡ６２０５、ＡＡ６３０５、ＡＡ６００６、ＡＡ６１０６、ＡＡ６２０６、ＡＡ６３０６、ＡＡ６００８、ＡＡ６００９、ＡＡ６０１０、ＡＡ６１１０、ＡＡ６１１０Ａ、ＡＡ６０１１、ＡＡ６１１１、ＡＡ６０１２、ＡＡ６０１２Ａ、ＡＡ６０１３、ＡＡ６１１３、ＡＡ６０１４、ＡＡ６０１５、ＡＡ６０１６、ＡＡ６０１６Ａ、ＡＡ６１１６、ＡＡ６０１８、ＡＡ６０１９、ＡＡ６０２０、ＡＡ６０２１、ＡＡ６０２２、ＡＡ６０２３、ＡＡ６０２４、ＡＡ６０２５、ＡＡ６０２６、ＡＡ６０２７、ＡＡ６０２８、ＡＡ６０３１、ＡＡ６０３２、ＡＡ６０３３、ＡＡ６０４０、ＡＡ６０４１、ＡＡ６０４２、ＡＡ６０４３、ＡＡ６１５１、ＡＡ６３５１、ＡＡ６３５１Ａ、ＡＡ６４５１、ＡＡ６９５１、ＡＡ６０５３、ＡＡ６０５５、ＡＡ６０５６、ＡＡ６１５６、ＡＡ６０６０、ＡＡ６１６０、ＡＡ６２６０、ＡＡ６３６０、ＡＡ６４６０、ＡＡ６４６０Ｂ、ＡＡ６５６０、ＡＡ６６６０、ＡＡ６０６１、ＡＡ６０６１Ａ、ＡＡ６２６１、ＡＡ６３６１、ＡＡ６１６２、ＡＡ６２６２、ＡＡ６２６２Ａ、ＡＡ６０６３、ＡＡ６０６３Ａ、ＡＡ６４６３、ＡＡ６４６３Ａ、ＡＡ６７６３、Ａ６９６３、ＡＡ６０６４、ＡＡ６０６４Ａ、ＡＡ６０６５、ＡＡ６０６６、ＡＡ６０６８、ＡＡ６０６９、ＡＡ６０７０、ＡＡ６０８１、ＡＡ６１８１、ＡＡ６１８１Ａ、ＡＡ６０８２、ＡＡ６０８２Ａ、ＡＡ６１８２、ＡＡ６０９１、またはＡＡ６０９２を挙げることができる。
【0040】
いくつかの場合では、金属物品は、鋼合金物品であることができる。いくつかの非限定的な例では、鋼合金物品は、鋼合金物品の少なくとも第１の表面部分に組み込まれたＡｌ－Ｓｉ層を含むことができ、ゆえに、鋼合金物品の少なくとも第１の表面部分上にＳｉ富化を提供する。
【0041】
前処理組成物：
金属物品に増加した結合耐久性を与える前処理組成物を本明細書に記載する。前処理組成物は、少なくとも１つのＳｉ含有化合物、及び任意選択で、１つまたは複数の追加の成分を含む。前処理組成物において使用するのに好適なＳｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分を含有するＳｉ含有化合物）には、例えば、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＳ）、１，２－ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＳＥ）、グリシジル－オキシプロピル－トリメトキシシラン（ＧＰＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥＳ）、ビス［３－（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、及びこれらの組み合わせを含むことができる。Ｓｉ含有化合物は、任意選択で、水性媒体、有機溶媒、またはこれらの組み合わせ中に存在することができる。水性媒体は、例えば、水道水、精製水、蒸留水、脱塩水、及び／または脱イオン水を含むことができる。好適な有機溶媒には、例えば、極性有機溶媒が含まれる。いくつかの例では、有機溶媒、例えばアセトン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、及び／または酢酸エチルが存在することができる。任意選択で、少なくとも１つのＳｉ含有化合物を含有する溶液は、水性媒体及び有機溶媒の組み合わせを含む。いくつかの例では、１つまたは複数の水性媒体は、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、少なくとも約１５体積％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、少なくとも約８５体積％、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５体積％の量で溶液中に存在することができる。いくつかの例では、有機溶媒（複数可）は、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、少なくとも約１５体積％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、少なくとも約８５体積％、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５体積％の量で溶液中に存在することができる。
金属物品に増加した結合耐久性を与える前処理組成物を本明細書に記載する。前処理組成物は、少なくとも１つのＳｉ含有化合物、及び任意選択で、１つまたは複数の追加の成分を含む。前処理組成物において使用するのに好適なＳｉ含有化合物（例えば、ＳｉＯｘ部分を含有するＳｉ含有化合物）には、例えば、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＳ）、１，２－ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＳＥ）、グリシジル－オキシプロピル－トリメトキシシラン（ＧＰＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥＳ）、ビス［３－（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、及びこれらの組み合わせを含むことができる。Ｓｉ含有化合物は、任意選択で、水性媒体、有機溶媒、またはこれらの組み合わせ中に存在することができる。水性媒体は、例えば、水道水、精製水、蒸留水、脱塩水、及び／または脱イオン水を含むことができる。好適な有機溶媒には、例えば、極性有機溶媒が含まれる。いくつかの例では、有機溶媒、例えばアセトン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、及び／または酢酸エチルが存在することができる。任意選択で、少なくとも１つのＳｉ含有化合物を含有する溶液は、水性媒体及び有機溶媒の組み合わせを含む。いくつかの例では、１つまたは複数の水性媒体は、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、少なくとも約１５体積％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、少なくとも約８５体積％、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５体積％の量で溶液中に存在することができる。いくつかの例では、有機溶媒（複数可）は、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、少なくとも約１５体積％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、少なくとも約７０体積％、少なくとも約７５体積％、少なくとも約８０体積％、少なくとも約８５体積％、少なくとも約９０体積％、または少なくとも約９５体積％の量で溶液中に存在することができる。
【0042】
任意選択で、Ｓｉ含有化合物を含有する溶液は、例えば、アセトン、エタノール、メタノール、イソプロパノール及び／または酢酸エチルを、最大約９０体積％（例えば、最大約８５体積％、最大約８０体積％、最大約７５体積％、最大約７０体積％、最大約６５体積％、最大約６０体積％、最大約５５体積％、最大約５０体積％、最大約４５体積％、最大約４０体積％、最大約３５体積％、最大約３０体積％、最大約２５体積％、最大約２０体積％、最大約１５体積％、または最大約１０体積％）の量で含むことができる水性媒体を含む。
【0043】
金属物品を調製する方法
以下に記載するように、圧延ステップ及び調質、熱処理ステップ及び調質、及び／または表面調製ステップ及び調質（例えば、いくつか例を挙げると、エッチング及び／またはクリーニング）を含む、ある特定の処理ステップ及び調質は、望ましい結合耐久特性を有する上記の金属物品を提供する。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の金属物品は、アルミニウム合金物品であることができる。本明細書に記載のアルミニウム合金物品を提供する方法は、Ｓｉを主な合金元素として有するアルミニウム合金（例えば、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金）を提供する、アルミニウム合金物品上にＳｉを主な元素として有するコーティングを形成するためのＳｉ含有前処理を提供する、及びアルミニウム合金物品に存在するＳｉ含有化合物（例えば、過剰のＳｉ）とコーティングに存在するＳｉＯｘ部分との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激するためにコーティングされたアルミニウム合金物品を処理するステップを含むことができる。いくつかの場合では、Ｓｉを主な合金元素として有するアルミニウム合金を提供することは、以下に簡潔に記載するような、当該技術分野で一般に知られている方法に従って行うことができる。
以下に記載するように、圧延ステップ及び調質、熱処理ステップ及び調質、及び／または表面調製ステップ及び調質（例えば、いくつか例を挙げると、エッチング及び／またはクリーニング）を含む、ある特定の処理ステップ及び調質は、望ましい結合耐久特性を有する上記の金属物品を提供する。いくつかの非限定的な例では、本明細書に記載の金属物品は、アルミニウム合金物品であることができる。本明細書に記載のアルミニウム合金物品を提供する方法は、Ｓｉを主な合金元素として有するアルミニウム合金（例えば、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金）を提供する、アルミニウム合金物品上にＳｉを主な元素として有するコーティングを形成するためのＳｉ含有前処理を提供する、及びアルミニウム合金物品に存在するＳｉ含有化合物（例えば、過剰のＳｉ）とコーティングに存在するＳｉＯｘ部分との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激するためにコーティングされたアルミニウム合金物品を処理するステップを含むことができる。いくつかの場合では、Ｓｉを主な合金元素として有するアルミニウム合金を提供することは、以下に簡潔に記載するような、当該技術分野で一般に知られている方法に従って行うことができる。
【0044】
いくつかの非限定的な例では、移動元素の拡散速度を制御することは、移動元素の選択的な拡散を提供することができる。例えば、熱は、第１の移動元素の拡散を促進し、同時に第２の移動元素の拡散を抑制することができる速度で溶融金属から抽出することができる。ゆえに、金属物品表面は、溶融合金の凝固中に選択された移動元素（例えば、Ｓｉ）によって選択的に富化されて、金属物品を提供することができる。
【0045】
本明細書に記載の任意の好適な金属（すなわち、過剰のＳｉなどのＳｉを含有する）は、任意の好適な方法によって鋳造されて、鋳造物品をもたらすことができる。いくつかの例では、金属は、インゴットを形成するためのダイレクトチル（ＤＣ）鋳造処理を使用して鋳造することができる。いくつかの例では、金属は、双ベルト鋳造機、双ロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用を含み得るがこれらに限定されない連続鋳造（ＣＣ）プロセスを使用して鋳造して、ビレット、スラップ、シェート、ストリップなどの形態の鋳造物品を形成することができる。次に、鋳造物品を、物品を調製するために使用される特定の金属（例えば、特定のアルミニウム合金系）に基づいて、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、焼入れ、及び／または時効を含むがこれらに限定されない処理ステップにかけることができる。処理に続いて、金属物品は、以下でさらに記載するような表面調製ステップを受けることができる。
【0046】
表面調製
任意選択で、本明細書に記載の、ＤＣ鋳造またはＣＣによって鋳造され、続いて処理されるアルミニウム合金物品は、以下に記載する表面調製プロセスにかけることができる。この記載はアルミニウム合金の文脈で提供されているが、本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法は、任意の好適な金属物品、及びホイル、シート、プレート、スラブ、ビレット、インゴットなどを含む任意の好適なゲージを有する任意の好適な金属物品、ならびに任意の形状の金属物品に使用することができる。
任意選択で、本明細書に記載の、ＤＣ鋳造またはＣＣによって鋳造され、続いて処理されるアルミニウム合金物品は、以下に記載する表面調製プロセスにかけることができる。この記載はアルミニウム合金の文脈で提供されているが、本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法は、任意の好適な金属物品、及びホイル、シート、プレート、スラブ、ビレット、インゴットなどを含む任意の好適なゲージを有する任意の好適な金属物品、ならびに任意の形状の金属物品に使用することができる。
【0047】
クリーニング
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金物品の１つまたは複数の表面にクリーナ（本明細書ではエントリークリーナとも呼ばれる）を適用するステップを含む。エントリークリーナは、コイル表面から、残油、またはゆるく接着している酸化物を除去する。任意選択で、エントリークリーニングは、溶媒（例えば、水性溶媒または有機溶媒）を使用して行うことができる。任意選択で、１つまたは複数の添加剤を、溶媒に添加することができる。
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金物品の１つまたは複数の表面にクリーナ（本明細書ではエントリークリーナとも呼ばれる）を適用するステップを含む。エントリークリーナは、コイル表面から、残油、またはゆるく接着している酸化物を除去する。任意選択で、エントリークリーニングは、溶媒（例えば、水性溶媒または有機溶媒）を使用して行うことができる。任意選択で、１つまたは複数の添加剤を、溶媒に添加することができる。
【0048】
プレエッチング
本明細書に記載の方法はまた、アルミニウム合金物品の１つまたは複数の表面をプレエッチングするステップを含む。アルミニウム合金物品の表面は、酸エッチング（すなわち、酸性溶液を含むエッチング手順）を使用してプレエッチングすることができる。酸エッチングは、後続の前処理のために表面を準備する。酸エッチングを行うための例示的な酸としては、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、リン酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの非限定的な例では、プレエッチングは、最大約３ｇ／ｍ２の表面材料を除去し、アルミニウム合金物品に存在するＳｉを、アルミニウム合金物品の表面またはその近くにて露出させる。いくつかの場合では、露出したＳｉは、元素Ｓｉ、Ｓｉ含有化合物中のＳｉ（例えば、Ｍｇ２Ｓｉ）などである。
本明細書に記載の方法はまた、アルミニウム合金物品の１つまたは複数の表面をプレエッチングするステップを含む。アルミニウム合金物品の表面は、酸エッチング（すなわち、酸性溶液を含むエッチング手順）を使用してプレエッチングすることができる。酸エッチングは、後続の前処理のために表面を準備する。酸エッチングを行うための例示的な酸としては、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、リン酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの非限定的な例では、プレエッチングは、最大約３ｇ／ｍ２の表面材料を除去し、アルミニウム合金物品に存在するＳｉを、アルミニウム合金物品の表面またはその近くにて露出させる。いくつかの場合では、露出したＳｉは、元素Ｓｉ、Ｓｉ含有化合物中のＳｉ（例えば、Ｍｇ２Ｓｉ）などである。
【0049】
前処理
プレエッチングステップの後、金属物品の表面を水または溶剤ですすぐことができる。その後、前処理（例えば、上記のＳｉ含有前処理）を、金属物品の表面に適用することができる。任意選択で、前処理は、接着促進剤、腐食防止剤、カップリング剤、抗菌剤、またはそれらの混合物を含むことができる。いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金物品中の過剰のＳｉは、前処理に存在するＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を介して前処理接着を増強することができる。いくつかの例では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、Ａｌ２Ｏ３）及び／または前処理層中のＳｉ及び／またはＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を介して前処理接着を増強することができる。他の態様では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、金属格子中のＯ原子、酸化した過剰のＳｉ、合金内のＳｉ含有化合物に存在するＯ、合金中の他のＯ含有化合物など）及び前処理層中のＳｉ原子（例えば、Ｓｉ原子またはＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を介して前処理接着を増強することができる。
プレエッチングステップの後、金属物品の表面を水または溶剤ですすぐことができる。その後、前処理（例えば、上記のＳｉ含有前処理）を、金属物品の表面に適用することができる。任意選択で、前処理は、接着促進剤、腐食防止剤、カップリング剤、抗菌剤、またはそれらの混合物を含むことができる。いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金物品中の過剰のＳｉは、前処理に存在するＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を介して前処理接着を増強することができる。いくつかの例では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、Ａｌ２Ｏ３）及び／または前処理層中のＳｉ及び／またはＯ原子（例えば、ＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を介して前処理接着を増強することができる。他の態様では、金属物品の表面内の過剰のＳｉは、金属物品の表面内のＯ原子（例えば、金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、金属格子中のＯ原子、酸化した過剰のＳｉ、合金内のＳｉ含有化合物に存在するＯ、合金中の他のＯ含有化合物など）及び前処理層中のＳｉ原子（例えば、Ｓｉ原子またはＳｉＯｘ部分）と相互作用し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ相互作用を介して前処理接着を増強することができる。
【0050】
いくつかの場合では、Ｓｉベースの前処理におけるシリコン含有化合物は、ＳｉＯｘ部分を含むことができ、ここで、ｘは、１～４の範囲の整数（例えば、１、２、３、または４）である。例えばシロキサン、ポリシロキサン、シラノール、テトラエチルオルトシリケート、テトラアルキルシリケート、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、トリエトキシシランなどの前処理は、ＳｉＯｘ部分を含有することができる。従って、シロキサン、ポリシロキサン、シラノール、テトラエチルオルトシリケート、テトラアルキルシリケート、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、トリエトキシシランなどを、前処理として個別にまたはそれらの任意の組み合わせで使用することができる。
【0051】
いくつかの場合では、前処理は、バーコーティング、ローラーコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、当該技術分野で公知の任意の好適なコーティング技術、またはそれらの任意の組み合わせによって適用することができる。コーティング後、前処理を硬化させて、アルミニウム合金表面にコーティングを施すことができる。ある特定の場合では、硬化は、約２００℃～約３００℃（例えば、約２１０℃～約２９０℃、約２１５℃～約２８５℃、約２２０℃～約２８０℃、約２２０℃～約３００℃、約２００℃～約２７５℃、約２０５℃～約２９５℃、約２２５℃～約２７５℃、約２１５℃～約３００℃、約２３０℃～約２７０℃、約２３５℃～約２６５℃、または約２４０℃～約２６０℃）の温度にて行うことができる。例えば、硬化は、約２００℃、約２０１℃、約２０２℃、約２０３℃、約２０４℃、約２０５℃、約２０６℃、約２０７℃、約２０８℃、約２０９℃、約２１０℃、約２１１℃、約２１２℃、約２１３℃、約２１４℃、約２１５℃、約２１６℃、約２１７℃、約２１８℃、約２１９℃、約２２０℃、約２２１℃、約２２２℃、約２２３℃、約２２４℃、約２２５℃、約２２６℃、約２２７℃、約２２８℃、約２２９℃、約２３０℃、約２３１℃、約２３２℃、約２３３℃、約２３４℃、約２３５℃、約２３６℃、約２３７℃、約２３８℃、約２３９℃、約２４０℃、約２４１℃、約２４２℃、約２４３℃、約２４４℃、約２４５℃、約２４６℃、約２４７℃、約２４８℃、約２４９℃、約２５０℃、約２５１℃、約２５２℃、約２５３℃、約２５４℃、約２５５℃、約２５６℃、約２５７℃、約２５８℃、約２５９℃、約２６０℃、約２６１℃、約２６２℃、約２６３℃、約２６４℃、約２６５℃、約２６６℃、約２６７℃、約２６８℃、約２６９℃、約２７０℃、約２７１℃、約２７２℃、約２７３℃、約２７４℃、約２７５℃、約２７６℃、約２７７℃、約２７８℃、約２７９℃、約２８０℃、約２８１℃、約２８２℃、約２８３℃、約２８４℃、約２８５℃、約２８６℃、約２８７℃、約２８８℃、約２８９℃、約２９０℃、約２９１℃、約２９２℃、約２９３℃、約２９４℃、約２９５℃、約２９６℃、約２９７℃、約２９８℃、約２９９℃、または約３００℃の温度にて行うことができる。
【0052】
ある特定の例では、前処理を適用した後、硬化は、約５秒～約１５秒の期間（例えば、約６秒～約１４秒、約６秒～約１２秒、約６秒～約１０秒、約５秒～約１０秒、７秒～約１３秒、または約７秒～約８秒）にわたって行うことができる。例えば、硬化は、約５秒、約６秒、約７秒、約８秒、約９秒、約１０秒、約１１秒、約１２秒、約１３秒、約１４秒、または約１５秒にわたって行うことができる。
【0053】
ある特定の態様では、適用される前処理は、約０．５ｍｇ／ｍ２～約１００ｍｇ／ｍ２（例えば、約１ｍｇ／ｍ２～約１００ｍｇ／ｍ２、約２ｍｇ／ｍ２～約９０ｍｇ／ｍ２、約３ｍｇ／ｍ２～約８０ｍｇ／ｍ２、約４ｍｇ／ｍ２～約７０ｍｇ／ｍ２、約５ｍｇ／ｍ２～約６０ｍｇ／ｍ２、約６ｍｇ／ｍ２～約５０ｍｇ／ｍ２、約７ｍｇ／ｍ２～約４０ｍｇ／ｍ２、約８ｍｇ／ｍ２～約３０ｍｇ／ｍ２、または約９ｍｇ／ｍ２～約２０ｍｇ／ｍ２）のコーティング重量を有することができる。例えば、適用される前処理は、約０．５ｍｇ／ｍ２、約０．６ｍｇ／ｍ２、約０．７ｍｇ／ｍ２、約０．８ｍｇ／ｍ２、約０．９ｍｇ／ｍ２、約１ｍｇ／ｍ２、約１．１ｍｇ／ｍ２、約１．２ｍｇ／ｍ２、約１．３ｍｇ／ｍ２、約１．４ｍｇ／ｍ２、約１．５ｍｇ／ｍ２、約１．６ｍｇ／ｍ２、約１．７ｍｇ／ｍ２、約１．８ｍｇ／ｍ２、約１．９ｍｇ／ｍ２、約２ｍｇ／ｍ２、約２．１ｍｇ／ｍ２、約２．２ｍｇ／ｍ２、約２．３ｍｇ／ｍ２、約２．４ｍｇ／ｍ２、約２．５ｍｇ／ｍ２、約２．６ｍｇ／ｍ２、約２．７ｍｇ／ｍ２、約２．８ｍｇ／ｍ２、約２．９ｍｇ／ｍ２、約３ｍｇ／ｍ２、約３．１ｍｇ／ｍ２、約３．２ｍｇ／ｍ２、約３．３ｍｇ／ｍ２、約３．４ｍｇ／ｍ２、約３．５ｍｇ／ｍ２、約３．６ｍｇ／ｍ２、約３．７ｍｇ／ｍ２、約３．８ｍｇ／ｍ２、約３．９ｍｇ／ｍ２、約４ｍｇ／ｍ２、約４．１ｍｇ／ｍ２、約４．２ｍｇ／ｍ２、約４．３ｍｇ／ｍ２、約４．４ｍｇ／ｍ２、約４．５ｍｇ／ｍ２、約４．６ｍｇ／ｍ２、約４．７ｍｇ／ｍ２、約４．８ｍｇ／ｍ２、約４．９ｍｇ／ｍ２、約５ｍｇ／ｍ２、約５．１ｍｇ／ｍ２、約５．２ｍｇ／ｍ２、約５．３ｍｇ／ｍ２、約５．４ｍｇ／ｍ２、約５．５ｍｇ／ｍ２、約５．６ｍｇ／ｍ２、約５．７ｍｇ／ｍ２、約５．８ｍｇ／ｍ２、約５．９ｍｇ／ｍ２、約６ｍｇ／ｍ２、約６．１ｍｇ／ｍ２、約６．２ｍｇ／ｍ２、約６．３ｍｇ／ｍ２、約６．４ｍｇ／ｍ２、約６．５ｍｇ／ｍ２、約６．６ｍｇ／ｍ２、約６．７ｍｇ／ｍ２、約６．８ｍｇ／ｍ２、約６．９ｍｇ／ｍ２、約７ｍｇ／ｍ２、約７．１ｍｇ／ｍ２、約７．２ｍｇ／ｍ２、約７．３ｍｇ／ｍ２、約７．４ｍｇ／ｍ２、約７．５ｍｇ／ｍ２、約７．６ｍｇ／ｍ２、約７．７ｍｇ／ｍ２、約７．８ｍｇ／ｍ２、約７．９ｍｇ／ｍ２、約８ｍｇ／ｍ２、約８．１ｍｇ／ｍ２、約８．２ｍｇ／ｍ２、約８．３ｍｇ／ｍ２、約８．４ｍｇ／ｍ２、約８．５ｍｇ／ｍ２、約８．６ｍｇ／ｍ２、約８．７ｍｇ／ｍ２、約８．８ｍｇ／ｍ２、約８．９ｍｇ／ｍ２、約９ｍｇ／ｍ２、約９．１ｍｇ／ｍ２、約９．２ｍｇ／ｍ２、約９．３ｍｇ／ｍ２、約９．４ｍｇ／ｍ２、約９．５ｍｇ／ｍ２、約９．６ｍｇ／ｍ２、約９．７ｍｇ／ｍ２、約９．８ｍｇ／ｍ２、約９．９ｍｇ／ｍ２、約１０ｍｇ／ｍ２、約１１ｍｇ／ｍ２、約１２ｍｇ／ｍ２、約１３ｍｇ／ｍ２、約１４ｍｇ／ｍ２、約１５ｍｇ／ｍ２、約１６ｍｇ／ｍ２、約１７ｍｇ／ｍ２、約１８ｍｇ／ｍ２、約１９ｍｇ／ｍ２、約２０ｍｇ／ｍ２、約２１ｍｇ／ｍ２、約２２ｍｇ／ｍ２、約２３ｍｇ／ｍ２、約２４ｍｇ／ｍ２、約２５ｍｇ／ｍ２、約２６ｍｇ／ｍ２、約２７ｍｇ／ｍ２、約２８ｍｇ／ｍ２、約２９ｍｇ／ｍ２、約３０ｍｇ／ｍ２、約３１ｍｇ／ｍ２、約３２ｍｇ／ｍ２、約３３ｍｇ／ｍ２、約３４ｍｇ／ｍ２、約３５ｍｇ／ｍ２、約３６ｍｇ／ｍ２、約３７ｍｇ／ｍ２、約３８ｍｇ／ｍ２、約３９ｍｇ／ｍ２、約４０ｍｇ／ｍ２、約４１ｍｇ／ｍ２、約４２ｍｇ／ｍ２、約４３ｍｇ／ｍ２、約４４ｍｇ／ｍ２、約４５ｍｇ／ｍ２、約４６ｍｇ／ｍ２、約４７ｍｇ／ｍ２、約４８ｍｇ／ｍ２、約４９ｍｇ／ｍ２、約５０ｍｇ／ｍ２、約５１ｍｇ／ｍ２、約５２ｍｇ／ｍ２、約５３ｍｇ／ｍ２、約５４ｍｇ／ｍ２、約５５ｍｇ／ｍ２、約５６ｍｇ／ｍ２、約５７ｍｇ／ｍ２、約５８ｍｇ／ｍ２、約５９ｍｇ／ｍ２、約６０ｍｇ／ｍ２、約６１ｍｇ／ｍ２、約６２ｍｇ／ｍ２、約６３ｍｇ／ｍ２、約６４ｍｇ／ｍ２、約６５ｍｇ／ｍ２、約６６ｍｇ／ｍ２、約６７ｍｇ／ｍ２、約６８ｍｇ／ｍ２、約６９ｍｇ／ｍ２、約７０ｍｇ／ｍ２、約７１ｍｇ／ｍ２、約７２ｍｇ／ｍ２、約７３ｍｇ／ｍ２、約７４ｍｇ／ｍ２、約７５ｍｇ／ｍ２、約７６ｍｇ／ｍ２、約７７ｍｇ／ｍ２、約７８ｍｇ／ｍ２、約７９ｍｇ／ｍ２、約８０ｍｇ／ｍ２、約８１ｍｇ／ｍ２、約８２ｍｇ／ｍ２、約８３ｍｇ／ｍ２、約８４ｍｇ／ｍ２、約８５ｍｇ／ｍ２、約８６ｍｇ／ｍ２、約８７ｍｇ／ｍ２、約８８ｍｇ／ｍ２、約８９ｍｇ／ｍ２、約９０ｍｇ／ｍ２、約９１ｍｇ／ｍ２、約９２ｍｇ／ｍ２、約９３ｍｇ／ｍ２、約９４ｍｇ／ｍ２、約９５ｍｇ／ｍ２、約９６ｍｇ／ｍ２、約９７ｍｇ／ｍ２、約９８ｍｇ／ｍ２、約９９ｍｇ／ｍ２、または約１００ｍｇ／ｍ２のコーティング重量を有することができる。
【0054】
ある特定の態様では、適用される前処理は、約０．０１ｎｍ～約２０ｎｍ（例えば、約１ｎｍ～約２０ｎｍ、約１ｎｍ～約１９ｎｍ、約２ｎｍ～約１８ｎｍ、約３ｎｍ～約１７ｎｍ、約５ｎｍ～約２０ｎｍ、約４ｎｍ～約１６ｎｍ、約５ｎｍ～約１５ｎｍ、約６ｎｍ～約１４ｎｍ、約７ｎｍ～約１３ｎｍ、約８ｎｍ～約１２ｎｍ、約９ｎｍ～約１１ｎｍ、約２ｎｍ～約１４ｎｍ、約３ｎｍ～約２０ｎｍ、約１ｎｍ～約１９ｎｍ、または４ｎｍ～約１９ｎｍ）の乾燥厚さを有することができる。
【0055】
金属物品を接合する方法
いくつかの非限定的な例では、第１の金属を第２の金属に接合する方法は、（ｉ）過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること、（ｉｉ）１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を、第１の金属の第１の表面部分に適用して、第１の金属の前処理された表面部分を形成すること、ここで第１の金属の第１の表面部分または１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、適用が、第１の金属の第１の表面部分に存在する過剰のＳｉと表面前処理層に存在する１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する；ならびに第１の金属の前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む。
いくつかの非限定的な例では、第１の金属を第２の金属に接合する方法は、（ｉ）過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること、（ｉｉ）１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を、第１の金属の第１の表面部分に適用して、第１の金属の前処理された表面部分を形成すること、ここで第１の金属の第１の表面部分または１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、適用が、第１の金属の第１の表面部分に存在する過剰のＳｉと表面前処理層に存在する１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する；ならびに第１の金属の前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む。
【0056】
いくつかの非限定的な例では、第１の金属（例えば、アルミニウム合金）及び第２の金属を接合して、ラップ、エッジ、バット、Ｔバット、ヘム、Ｔエッジなどを含む任意の好適な構成の接合部を形成する。いくつかの非限定的な例では、接着剤を採用して接合を行って、２つの金属製品を一緒に結合することができる。
【0057】
いくつかの非限定的な例では、本開示の金属物品（例えば、接合された金属物品）は、ＡＳＴＭ規格Ｂ１１７に従って行われる中性塩水噴霧試験において過酷な環境条件下で持続的な結合強度として実証される改善された結合耐久性を有する。本明細書に記載のように、本明細書に記載の前処理されたアルミニウム合金のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用は、（ａ）過剰のＳｉ含有量を有するがＳｉ含有前処理で前処理されていないアルミニウム合金、（ｂ）Ｓｉ含有前処理で前処理されているが過剰のＳｉを有さないアルミニウム合金、及び（ｃ）過剰のＳｉを有さず、Ｓｉ含有前処理で前処理されていないアルミニウム合金よりも、結合耐久性を改善する。例えば、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理され、第２の金属に結合されたアルミニウム合金は、過剰のＳｉを有し、非Ｓｉ含有前処理（例えば、チタン－ジルコニウム（ＴｉＺｒ）前処理）で前処理され、第２に金属に結合されたアルミニウム合金よりも強い結合耐久性を示す。さらに、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理され、第２の金属に結合されたアルミニウム合金は、過剰のＳｉを有さず（例えば、過剰のＳｉ＝０）、Ｓｉ含有前処理で前処理され、第２に金属に結合されたアルミニウム合金よりも強い結合耐久性を示す。なおもさらに、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理され、第２の金属に結合されたアルミニウム合金は、過剰のＳｉを有さず、非Ｓｉ含有前処理（例えば、ＴｉＺｒ）で前処理され、第２の金属に結合されたアルミニウム合金よりも強い結合耐久性を示す。
【0058】
いくつかの例では、第２の金属は、過剰のＳｉを含有する１つまたは複数の表面を有する（例えば、過剰のＳｉは、約１．４重量％を超える量で存在する）。ある特定の態様では、第２の金属は、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理される。いくつかの場合では、第２の金属表面中の過剰のＳｉは、前処理中の１つまたは複数のＳｉ含有化合物と相互作用する。Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用は、金属物品が第１の金属に結合されるときに結合耐久性を増加させる。
【0059】
いくつかの場合では、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理された金属物品は、過剰のＳｉを有さない金属部品及び／または前処理されていないもしくは非Ｓｉ含有前処理で前処理された金属物品と比較して、少なくとも約４０％の結合耐久性における改善を示す。例えば、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理された金属物品に関する結合耐久性における改善は、過剰のＳｉを有さない金属部品及び／または前処理されていないもしくは非Ｓｉ含有前処理で前処理された金属物品と比較して、約４５％以上、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、または約７５％以上であり得る。
【0060】
ある特定の態様では、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、本明細書に記載のＳｉ含有前処理で前処理された金属物品は、中性塩水噴霧試験に供された場合、結合強度のわずかな損失を示す。例えば、中性塩水噴霧への最大２０週間の曝露後、Ｓｉ含有前処理で前処理された過剰のＳｉを有する金属物品は、約４０％未満、約３５％未満、約３０％未満、約２５％未満、または約２０％未満の結合強度損失を示す。いくつかの比較例では、本明細書に記載の過剰のＳｉを有し、ＴｉＺｒ前処理で前処理され、結合耐久性試験に供された金属物品は、中性塩水噴霧への最大２０週間の曝露後、少なくとも約４０％の結合強度損失を示し得る。例えば、過剰のＳｉを有し、ＴｉＺｒ前処理で前処理された金属物品は、少なくとも約４０％、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、約７０％、約７１％、約７２％、約７３％、約７４％、または約７５％の結合強度損失を示し得る。
【0061】
使用方法
本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法は、自動車、電子機器、及び輸送用途、例えば商用車、航空機、または鉄道用途に使用することができる。例えば、アルミニウム合金物品を、シャーシ、クロスメンバー、及びシャーシ内コンポーネント（商用車のシャーシの２つのＣチャンネル間のすべてのコンポーネントを包含するが、これらに限定されない）に使用して、高強度鋼の完全置換または部分置換として役立つ強度を得ることができる。
本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法は、自動車、電子機器、及び輸送用途、例えば商用車、航空機、または鉄道用途に使用することができる。例えば、アルミニウム合金物品を、シャーシ、クロスメンバー、及びシャーシ内コンポーネント（商用車のシャーシの２つのＣチャンネル間のすべてのコンポーネントを包含するが、これらに限定されない）に使用して、高強度鋼の完全置換または部分置換として役立つ強度を得ることができる。
【0062】
ある特定の態様では、アルミニウム合金物品及び方法は、モータービークル本体部品物品を調製するために使用することができる。例えば、本開示のアルミニウム合金物品及び方法は、自動車本体部品、例えばバンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、及びＣピラー）、インナーパネル、サイドパネル、フロアパネル、トンネル、構造パネル、補強パネル、インナーフード、またはトランクリッドパネルへと調製及び／または形成するために使用することができる。本開示のアルミニウム合金物品及び方法は、例えば、外部及び内部パネルを調製するために、航空機または鉄道車両用途で使用することもできる。
【0063】
本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法はまた、例えば、外部及び内部エンケースメントへと調製及び／または形成するために、電子機器用途に使用することができる。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金物品及び方法は、携帯電話及びタブレットコンピュータを含む、電子デバイス用のハウジングを調製するためにも使用することができる。いくつかの例では、アルミニウム合金物品は、携帯電話（例えば、スマートフォン）の外側ケーシング及びタブレットのボトムシャーシ用のハウジングを調製するために使用することができる。
【0064】
ある特定の態様では、アルミニウム合金物品及び方法は、航空宇宙ビークル本体部品物品を調製及び／または形成するために使用することができる。例えば、本開示のアルミニウム合金物品及び方法は、航空機の本体部品、例えばスキン合金を調製するために使用することができる。
【0065】
任意選択で、アルミニウム合金物品及び方法は、他の用途の中でもとりわけ、飲料及び食品容器へと調製及び／または形成するために使用することができる。
【0066】
いくつかの例では、アルミニウム合金は、本明細書に記載の任意のコーティングを含むアルミニウム合金物品に製作することができる。いくつかの例では、合金は、本明細書に記載の任意のアルミニウム合金物品から形成され、本明細書に記載の前処理組成物から形成された任意のコーティング層を含む成形物品に製作することができる。いくつかの例では、合金は、本明細書に記載の任意のアルミニウム合金物品から形成され、本明細書に記載のＳｉ含有コーティングを含む成形物品であり、成形物品は、同様の合金、同様の金属、異なる合金または異なる金属（例えば、第２の金属または第２の合金）から形成された別の物品に接合される。いくつかの非限定的な例では、アルミニウム合金ならびに第２の金属及び／または合金を結合して、ラップ、エッジ、バット、Ｔバット、ヘム、Ｔエッジなどを含む任意の好適な構成の接合部を形成する。いくつかの非限定的な例では、接着剤を採用して結合を行って、２つの金属物品を一緒に結合することができる。本明細書で使用する場合、結合耐久性は、過酷な条件（例えば、中性塩水噴霧試験）及びその後の（例えば、過酷な条件に曝露された後の結合の強度を評価するための）引張試験に曝露された後の結合強度を指す。
【0067】
実例
実例１は、前処理された金属物品であって、過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品である。
実例１は、前処理された金属物品であって、過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品である。
【0068】
実例２は、前記過剰のＳｉが、前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、任意の先行または後続の実例に記載の前処理された金属物品である。
【0069】
実例３は、前記前処理された金属物品が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の先行または後続の実例に記載の前処理された金属物品である。
【0070】
実例４は、前記前処理された金属物品が、アルミニウム合金である、任意の先行または後続の実例に記載の前処理された金属物品である。
【0071】
実例５は、前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、任意の先行または後続の実例に記載の前処理された金属物品である。
【0072】
実例６は、前記前処理された金属物品が、自動車構造部品、航空宇宙構造部品、輸送構造部品、自動車本体部品、航空宇宙スキンパネル、輸送本体部品、建築部品、美的部品、電子デバイスハウジング、または飲料もしくは食品の容器である、任意の先行または後続の実例に記載の前処理された金属物品である。
【0073】
実例７は、第１の金属を第２の金属に接合する方法であって、過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用して、前記第１の金属の前処理された表面部分を形成すること、ここで前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、前記適用が、前記第１の金属の前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する；ならびに前記第１の金属の前記前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む、前記方法である。
【0074】
実例８は、条件（ａ）～（ｃ）：（ａ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；（ｂ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または（ｃ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい、のうちの１つまたは複数が達成される、任意の先行または後続の実例に記載の方法。
【0075】
実例９は、前記第１の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0076】
実例１０は、前記第１の金属が、アルミニウム合金を含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0077】
実例１１は、前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0078】
実例１２は、前記第２の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0079】
実例１３は、前記過剰のＳｉが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0080】
実例１４は、前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をエッチングすることをさらに含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0081】
実例１５は、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のエッチングが、最大約３グラム／平方メートルの表面材料を除去することによって前記第１の表面部分中のＳｉを露出させる、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0082】
実例１６は、前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をクリーニングすることをさらに含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0083】
実例１７は、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のクリーニングが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分から天然の酸化物または水酸化物種を除去する、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0084】
実例１８は、前記表面前処理層を少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用することが、バーコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、またはディップコーティングを含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0085】
実例１９は、前記表面前処理層を硬化させることをさらに含む、任意の先行または後続の実例に記載の方法である。
【0086】
実例２０は、任意の先行または後続の実例に記載の方法に記載の方法に従って調製された、接合された金属構造である。
【0087】
実例２１は、前記接合された金属構造が、中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に、４０％未満の結合強度損失を経験する、任意の先行または後続の実例に記載の接合された金属構造である。
【0088】
以下の実施例は、本発明をさらに例示するのに役立つが、しかしながら、そのいかなる限定も構成しない。それとは逆に、その様々な実施形態、改変、及び均等物に頼ることができ、これらは、本明細書の説明を読んだ後に、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者にそれら自体を示唆し得ることを明確に理解されたい。以下の実施例に記載される試験中、別段記述されない限り、従来の手順に従った。手順の一部を、例示のために以下で記載する。
【実施例0089】
実施例１：結合耐久性
Ｓｉを主な合金元素として有し、高濃度のＳｉをアルミニウム合金表面に有するアルミニウム合金を、結合耐久性試験のために調製した。各結合耐久性試験サンプルには、６ｘｘｘ系アルミニウム合金を使用した。アルミニウム合金を、８つの試験クーポンにカットし、前処理でコーティングした。４つのアルミニウム合金クーポンは、Ｓｉ含有前処理（「Ｓｉ－ＰＴ」と呼ばれる）でコーティングし、４つのアルミニウム合金サンプルは、当該技術分野で一般的に知られている比較としてのチタン－ジルコニウム（「ＴｉＺｒ」と呼ばれる）前処理で前処理した。次に、同様にコーティングされたクーポンを、Ｓｉｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｌｙｎｄｈｕｒｓｔ，ＮＪ）が提供する市販の接着剤で結合させた。Ｓｉｋａ ４９７及びＳｉｋａ ４９８／３は、耐衝撃構造用接着剤である。Ｓｉｋａ ４９７は低粘度の耐衝撃構造用接着剤であり、Ｓｉｋａ ４９８／３は高粘度の耐衝撃構造用接着剤である。合金参照サンプルＡには、Ｓｉ－ＰＴでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９８／３で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＢには、Ｓｉ－ＰＴでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９７で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＣには、ＴｉＺｒでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９８／３で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＤには、ＴｉＺｒでコーティングされ、接着剤製剤ＢＭ４６０１（Ｄｏｗ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥが提供）で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを繰り返して、各合金参照サンプルの４つの試験サンプルを提供して、試験中の異なる時間間隔の後に各合金参照サンプルを評価した。接着耐久性試験の結果を、以下の表１に提供する。
Ｓｉを主な合金元素として有し、高濃度のＳｉをアルミニウム合金表面に有するアルミニウム合金を、結合耐久性試験のために調製した。各結合耐久性試験サンプルには、６ｘｘｘ系アルミニウム合金を使用した。アルミニウム合金を、８つの試験クーポンにカットし、前処理でコーティングした。４つのアルミニウム合金クーポンは、Ｓｉ含有前処理（「Ｓｉ－ＰＴ」と呼ばれる）でコーティングし、４つのアルミニウム合金サンプルは、当該技術分野で一般的に知られている比較としてのチタン－ジルコニウム（「ＴｉＺｒ」と呼ばれる）前処理で前処理した。次に、同様にコーティングされたクーポンを、Ｓｉｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｌｙｎｄｈｕｒｓｔ，ＮＪ）が提供する市販の接着剤で結合させた。Ｓｉｋａ ４９７及びＳｉｋａ ４９８／３は、耐衝撃構造用接着剤である。Ｓｉｋａ ４９７は低粘度の耐衝撃構造用接着剤であり、Ｓｉｋａ ４９８／３は高粘度の耐衝撃構造用接着剤である。合金参照サンプルＡには、Ｓｉ－ＰＴでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９８／３で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＢには、Ｓｉ－ＰＴでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９７で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＣには、ＴｉＺｒでコーティングされ、接着剤製剤Ｓｉｋａ ４９８／３で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＤには、ＴｉＺｒでコーティングされ、接着剤製剤ＢＭ４６０１（Ｄｏｗ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥが提供）で結合された２つの試験クーポンが含まれた。合金参照サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤを繰り返して、各合金参照サンプルの４つの試験サンプルを提供して、試験中の異なる時間間隔の後に各合金参照サンプルを評価した。接着耐久性試験の結果を、以下の表１に提供する。
【表1】
【0090】
結合耐久性試験は、合金参照サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに中性塩水噴霧試験を採用することによって行った。各合金参照サンプルの結合強度は、曝露なし（例えば、０週）後、中性塩水噴霧試験への２週間の曝露後、中性塩水噴霧試験への６週間の曝露後、中性塩水噴霧試験への１２週間の曝露後、及び中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に試験した。結合耐久性は、各サンプルに関する結合強度の損失として実証された（すなわち、中性塩水噴霧試験に曝露されずに試験された合金参照サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、０％の強度損失のベンチマークとして機能した）。結果を、以下の表２に要約する：
【表2】
【0091】
図１は、上記の結合したアルミニウム合金サンプルの強度損失を示すグラフである。４０％の強度損失（ヒストグラムの各セットを横切る破線で示されている）は、許容できないと判断された。グラフ、及び上記の表２にて明らかなように、高濃度のＳｉをアルミニウム合金表面に有するアルミニウム合金に適用されたＳｉ含有前処理コーティングを採用した合金参照Ａ及びＢは、高い結合強度と最小限の結合強度損失を、中性塩水噴霧試験における２週間、６週間、１２週間、及び２０週間の曝露後に示し、このことは、現在の前処理技術と比較して結合耐久性が増加したことを実証している（例えば、ＴｉＺｒ前処理で前処理されたサンプルは、６週間、１２週間、及び２０週間の中性塩水噴霧曝露後に、４０％を超える結合強度の損失を示した）。
【0092】
図２～５は、中性塩水噴霧試験に曝露された後の試験サンプルのデジタル光学画像である。中性塩水噴霧試験に耐えたサンプル（例えば、試験間隔が完了した後に結合したままのサンプル）は、視覚的評価のために強制的に分離させた。図２Ａ～２Ｅは、合金参照Ａに関する試験後の可視結果を示す。図２Ａは、中性塩水噴霧への曝露がなかった後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図２Ｂは、中性塩水噴霧への２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図２Ｃは、中性塩水噴霧への６週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図２Ｄは、中性塩水噴霧への１２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図２Ｅは、中性塩水噴霧への２０週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。合金参照Ａは、中性塩水噴霧試験からの有意な効果を示さなかった。
【0093】
図３Ａ～３Ｅは、合金参照Ｂに関する試験後の可視結果を示す。図３Ａは、中性塩水噴霧への曝露がなかった後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図３Ｂは、中性塩水噴霧への２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図３Ｃは、中性塩水噴霧への６週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図３Ｄは、中性塩水噴霧への１２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図３Ｅは、中性塩水噴霧への２０週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。合金参照Ｂは、中性塩水噴霧試験からの有意な効果を示さなかった。
【0094】
図４Ａ～４Ｄは、合金参照Ｃに関する試験後の可視結果を示す。図４Ａは、中性塩水噴霧への曝露がなかった後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図４Ｂは、中性塩水噴霧への６週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図４Ｃは、中性塩水噴霧への１２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図４Ｄは、中性塩水噴霧への２０週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。合金参照Ｃは、中性塩水噴霧試験からの有意な接着破壊（例えば、接着剤及び金属の界面での破壊）を示した。
【0095】
図５Ａ～５Ｄは、合金参照Ｄに関する試験後の可視結果を示す。図５Ａは、中性塩水噴霧への曝露がなかった後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図５Ｂは、中性塩水噴霧への６週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図５Ｃは、中性塩水噴霧への１２週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。図５Ｄは、中性塩水噴霧への２０週間の曝露後の、結合し、その後分離した試験クーポンを示す。合金参照Ｄは、中性塩水噴霧試験からの有意な接着破壊（例えば、接着剤及び金属の界面での破壊）を示した。ゆえに、金属中の主な合金元素に対応するコーティングを採用することは、結合強度を増加させ、結合耐久性を増加させることができる。
【0096】
図２～５に示すように、Ｓｉ含有前処理を、過剰のＳｉを有する金属に適用することは（例えば、それぞれ、図２及び３、合金参照Ａ及びＢ）、金属表面への前処理の優れた結合を提供した。優れた結合は、図２及び３に示す密着破壊によって示される。密着破壊は、接着剤のバルク内での破壊であり、金属への接着剤の結合が接着剤内のどの内部結合よりも強いことを示す。上記のような、接着剤の破壊は、図４Ｂ～Ｄ及び５Ｂ～Ｄに示され、これは、中性塩水噴霧試験中に金属への接着剤の結合が劣化したことを示している。ゆえに、Ｓｉ含有前処理を、過剰のＳｉを有する金属に適用することは、ＴｉＺｒ前処理を、過剰のＳｉを有する金属に適用することと比較して、優れた結合耐久性を提供した。
【0097】
上記で引用したすべての特許、刊行物、及び抄録は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な目的の達成において記載されている。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることが認識されるべきである。それらの多数の改変及び適応が、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかとなるだろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0097】
上記で引用したすべての特許、刊行物、及び抄録は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態は、本発明の様々な目的の達成において記載されている。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることが認識されるべきである。それらの多数の改変及び適応が、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかとなるだろう。
本開示は、下記の発明の態様を含む：
＜態様１＞
前処理された金属物品であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
＜態様２＞
前記過剰のＳｉが、前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、態様１に記載の前処理された金属物品。
＜態様３＞
前記前処理された金属物品が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様１または２に記載の前処理された金属物品。
＜態様４＞
前記前処理された金属物品が、アルミニウム合金である、態様１～３のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
＜態様５＞
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、態様４に記載の前処理された金属物品。
＜態様６＞
前記前処理された金属物品が、自動車構造部品、航空宇宙構造部品、輸送構造部品、自動車本体部品、航空宇宙スキンパネル、輸送本体部品、建築部品、美的部品、電子デバイスハウジング、または飲料もしくは食品の容器である、態様１～５のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
＜態様７＞
第１の金属を第２の金属に接合する方法であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用して、前記第１の金属の前処理された表面部分を形成することであって、ここで前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、前記適用が、前記第１の金属の前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する、前記形成すること；ならびに
前記第１の金属の前記前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む、前記方法。
＜態様８＞
条件（ａ）～（ｃ）：
（ａ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；
（ｂ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または
（ｃ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい、のうちの１つまたは複数が達成される、態様７に記載の方法。
＜態様９＞
前記第１の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様７または８に記載の方法。
＜態様１０＞
前記第１の金属が、アルミニウム合金を含む、態様７～９のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１１＞
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、態様１０に記載の方法。
＜態様１２＞
前記第２の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様７～１１のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１３＞
前記過剰のＳｉが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、態様７～１２のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１４＞
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をエッチングすることをさらに含む、態様７～１３のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１５＞
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のエッチングが、最大約３グラム／平方メートルの表面材料を除去することによって前記第１の表面部分中のＳｉを露出させる、態様１４に記載の方法。
＜態様１６＞
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をクリーニングすることをさらに含む、態様７～１５のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１７＞
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のクリーニングが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分から天然の酸化物または水酸化物種を除去する、態様１６に記載の方法。
＜態様１８＞
前記表面前処理層を少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用することが、バーコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、またはディップコーティングを含む、態様７～１７のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１９＞
前記表面前処理層を硬化させることをさらに含む、態様１８に記載の方法。
＜態様２０＞
態様７～１９のいずれか１項に記載の方法に従って調製された、接合された金属構造。
＜態様２１＞
前記接合された金属構造が、中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に、４０％未満の結合強度損失を経験する、態様２０に記載の接合された金属構造。
本開示は、下記の発明の態様を含む：
＜態様１＞
前処理された金属物品であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
＜態様２＞
前記過剰のＳｉが、前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、態様１に記載の前処理された金属物品。
＜態様３＞
前記前処理された金属物品が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様１または２に記載の前処理された金属物品。
＜態様４＞
前記前処理された金属物品が、アルミニウム合金である、態様１～３のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
＜態様５＞
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、態様４に記載の前処理された金属物品。
＜態様６＞
前記前処理された金属物品が、自動車構造部品、航空宇宙構造部品、輸送構造部品、自動車本体部品、航空宇宙スキンパネル、輸送本体部品、建築部品、美的部品、電子デバイスハウジング、または飲料もしくは食品の容器である、態様１～５のいずれか１項に記載の前処理された金属物品。
＜態様７＞
第１の金属を第２の金属に接合する方法であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分を有する第１の金属を提供すること；
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用して、前記第１の金属の前処理された表面部分を形成することであって、ここで前記第１の金属の前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、前記適用が、前記第１の金属の前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間のＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用を刺激する、前記形成すること；ならびに
前記第１の金属の前記前処理された表面部分を第２の金属の表面に接合することを含む、前記方法。
＜態様８＞
条件（ａ）～（ｃ）：
（ａ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含み、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；
（ｂ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有する表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性よりも大きい；または
（ｃ）前記第１の金属の前記前処理された表面部分と第２の金属の前記表面との間の結合耐久性が、（ｉ）過剰のＳｉを含まず、１つもしくは複数のＳｉ含有化合物を含有しない表面前処理で前処理された金属の表面部分と（ｉｉ）第２の金属との間の結合耐久性より大きい、のうちの１つまたは複数が達成される、態様７に記載の方法。
＜態様９＞
前記第１の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様７または８に記載の方法。
＜態様１０＞
前記第１の金属が、アルミニウム合金を含む、態様７～９のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１１＞
前記アルミニウム合金が、４ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または６ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、態様１０に記載の方法。
＜態様１２＞
前記第２の金属が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鋼、マグネシウムもしくはマグネシウム合金、チタンもしくはチタン合金、銅もしくは銅合金、任意の好適な金属もしくは金属合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様７～１１のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１３＞
前記過剰のＳｉが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に約１．４重量％を超える量で存在する、態様７～１２のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１４＞
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をエッチングすることをさらに含む、態様７～１３のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１５＞
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のエッチングが、最大約３グラム／平方メートルの表面材料を除去することによって前記第１の表面部分中のＳｉを露出させる、態様１４に記載の方法。
＜態様１６＞
前記適用の前に、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分をクリーニングすることをさらに含む、態様７～１５のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１７＞
少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分のクリーニングが、少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分から天然の酸化物または水酸化物種を除去する、態様１６に記載の方法。
＜態様１８＞
前記表面前処理層を少なくとも前記第１の金属の前記第１の表面部分に適用することが、バーコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、またはディップコーティングを含む、態様７～１７のいずれか１項に記載の方法。
＜態様１９＞
前記表面前処理層を硬化させることをさらに含む、態様１８に記載の方法。
＜態様２０＞
態様７～１９のいずれか１項に記載の方法に従って調製された、接合された金属構造。
＜態様２１＞
前記接合された金属構造が、中性塩水噴霧試験への２０週間の曝露後に、４０％未満の結合強度損失を経験する、態様２０に記載の接合された金属構造。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
前処理された金属物品であって、
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
過剰のＳｉを含む第１の表面部分；及び
１つまたは複数のＳｉ含有化合物を含む表面前処理層を含み、
前記第１の表面部分または前記１つもしくは複数のＳｉ含有化合物のいずれか１つがＯを含み、
Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合相互作用が、前記第１の表面部分に存在する前記過剰のＳｉと前記表面前処理層に存在する前記１つまたは複数のＳｉ含有化合物との間に存在し、
前記表面前処理層が、前記第１の表面部分に接着している、前記前処理された金属物品。
【外国語明細書】