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特許7191106改善された接合耐久性を示す、および／またはリン含有表面を有するアルミニウム合金製品、ならびにその作製方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-08
(45)【発行日】2022-12-16
(54)【発明の名称】改善された接合耐久性を示す、および／またはリン含有表面を有するアルミニウム合金製品、ならびにその作製方法
(51)【国際特許分類】
C22C 21/06 20060101AFI20221209BHJP
C22C 21/10 20060101ALI20221209BHJP
C22C 21/12 20060101ALI20221209BHJP
C22F 1/047 20060101ALI20221209BHJP
C22F 1/057 20060101ALI20221209BHJP
C22F 1/053 20060101ALI20221209BHJP
C23F 1/20 20060101ALI20221209BHJP
C22C 21/02 20060101ALI20221209BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20221209BHJP
C22F 1/05 20060101ALN20221209BHJP
【ＦＩ】
C22C21/06
C22C21/10
C22C21/12
C22F1/047
C22F1/057
C22F1/053
C23F1/20
C22C21/02
C22F1/00 623
C22F1/00 630M
C22F1/00 631Z
C22F1/00 640A
C22F1/00 671
C22F1/00 681
C22F1/00 682
C22F1/00 684B
C22F1/00 683
C22F1/00 694B
C22F1/00 685Z
C22F1/00 686A
C22F1/00 691A
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 692A
C22F1/00 692B
C22F1/00 694Z
C22F1/05
【請求項の数】
34
(21)【出願番号】P 2020533082
(86)(22)【出願日】2018-10-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-03-04
(86)【国際出願番号】 US2018057046
(87)【国際公開番号】W WO2019125594
(87)【国際公開日】2019-06-27
【審査請求日】2020-06-16
(31)【優先権主張番号】62/608,614
(32)【優先日】2017-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/741,688
(32)【優先日】2018-10-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【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】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100088801
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 宗雄
(72)【発明者】
【氏名】リャンリャン・リィ
(72)【発明者】
【氏名】テリーサ・エリザベス・マクファーレン
(72)【発明者】
【氏名】サゾル・クマール・ダス
(72)【発明者】
【氏名】ピーター・ロイド・レッドモンド
(72)【発明者】
【氏名】ソン・チャンウク
(72)【発明者】
【氏名】デウェイ・ジュー
(72)【発明者】
【氏名】ユディー・ユアン
(72)【発明者】
【氏名】ルイス・ファノル・ベガ
(72)【発明者】
【氏名】ミラン・フェルバーバウム
(72)【発明者】
【氏名】フリオ・マルピカ
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・パラディス
(72)【発明者】
【氏名】アルプ・マナヴバシ
(72)【発明者】
【氏名】デチャオ・リン
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１３１８８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２２２６５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１７９８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２６３８６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２２０５６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４９－０１８６９７（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０１３／１８７３０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１７４３５０７（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２１／０６
Ｃ２２Ｃ ２１／１０
Ｃ２２Ｃ ２１／１２
Ｃ２２Ｆ １／０４７
Ｃ２２Ｆ １／０５７
Ｃ２２Ｆ １／０５３
Ｃ２３Ｆ １／２０
Ｃ２２Ｃ ２１／０２
Ｃ２２Ｆ １／００
Ｃ２２Ｆ １／０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アルミニウム合金製品であって、移動元素と、
ある濃度の前記移動元素を有する表面下部分と、
ある濃度の前記移動元素を有するバルク部分と、
を含み、１．５以下の濃縮比を含み、前記濃縮比が、前記バルク部分の前記移動元素の前記濃度に対する前記表面下部分の前記移動元素の前記濃度の比であり、
前記移動元素がＭｇおよびＳｉを含み、
前記濃縮比が原子％に基づいており、
前記移動元素は、合金製品の第１の位置から合金製品の第２の位置に拡散することが可能な元素である、アルミニウム合金製品。
【請求項2】
前記移動元素が、Ｚｎ又はＣｕのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項3】
前記表面下部分が、前記アルミニウム合金製品の表面から５μｍの深さまでの領域であり、請求項１または２に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項4】
前記表面下部分が、前記アルミニウム合金製品の表面から２μｍの深さまでの領域であり、請求項３に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項5】
前記濃縮比が、１．０である、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項6】
前記アルミニウム合金製品が、７ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または２ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項7】
アルミニウム合金製品を製造する方法であって、移動元素を含むアルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム合金物品を製造することと、
前記鋳造アルミニウム合金物品を圧延して圧延アルミニウム合金物品を用意することと、
前記圧延アルミニウム合金物品を熱処理してアルミニウム合金製品を形成することと、
を含み、１．５以下の濃縮比をもたらすように、前記移動元素が、前記アルミニウム合金製品の表面下部分およびバルク部分内に分布しており、前記濃縮比が、前記バルク部分の前記移動元素の濃度に対する前記表面下部分の前記移動元素の濃度の比であり、
前記移動元素がＭｇおよびＳｉを含み、
前記濃縮比が原子％に基づいている、方法。
【請求項8】
前記圧延ステップが、２００℃～５５０℃の温度で実施される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記熱処理ステップが、４００℃～５８０℃の温度で実施される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項10】
前記熱処理ステップが、１２０秒以下にわたり実施される、請求項７～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記鋳造アルミニウム合金製品を前処理することをさらに含み、前記前処理が、前記鋳造アルミニウム合金製品の表面を洗浄することと、前記鋳造アルミニウム合金製品の前記表面をエッチングすることと、前記鋳造アルミニウム合金製品の前記表面に前処理剤を適用することと、を含み、前記前処理剤は、接着促進剤、腐食抑制剤、カップリング剤、抗菌剤、またはそれらの混合物から選択された少なくとも１つである、請求項７～１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
前記前処理が、前記熱処理ステップの後に実施される、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記鋳造が、直接チル鋳造を含む、請求項７～１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記鋳造が、連続鋳造を含む、請求項７～１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
アルミニウム合金製品であって、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、
ある濃度の前記移動元素を有するバルク部分と、
を含み、前記バルク部分の前記移動元素の前記濃度に対する前記表面下部分の前記移動元素の前記濃度の比が４．１以上であり、
前記移動元素が、Ｍｎ、Ｃｒ、およびＦｅから選択された少なくとも１つであり、
前記比が原子％に基づいている、
アルミニウム合金製品。
【請求項16】
前記アルミニウム合金製品が、６ｘｘｘ系アルミニウム合金または５ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、請求項１５に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項17】
表面下部分およびバルク部分を含み、前記表面下部分がＰを含み、前記Ｐが、元素Ｐ、五酸化リン、三酸化リン、一酸化リン、又は四酸化二リンのうちの少なくとも１つとして前記表面下部分内に存在する、請求項１～６および１５～１６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項18】
前記表面下部分が、Ｐを、２ａｔ％～１０ａｔ％の量で含む、請求項１７に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項19】
前記表面下部分が、前記アルミニウム合金製品の表面から１５０μｍの深さまでの領域であり、請求項１７又は１８に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項20】
前記表面下部分が、前記アルミニウム合金製品の前記表面から８３μｍの深さまでの領域であり、請求項１９に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項21】
前記アルミニウム合金製品が、１５を上回る黄色度指数を含む、請求項１７～２０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項22】
前記黄色度指数が、２０を上回る、請求項２１に記載のアルミニウム合金製品。
【請求項23】
請求項１７～２２のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製品の表面を処理する方法であって、表面下部分およびバルク部分を有するアルミニウム合金製品を用意することと、
前記アルミニウム合金製品の表面をＰ含有化合物を含むエッチング溶液でエッチングすることと、を含み、
エッチング後において、前記表面下部分がＰを含み、
前記Ｐが、元素Ｐ、五酸化リン、三酸化リン、一酸化リン、又は四酸化二リンのうちの少なくとも１つとして前記表面下部分内に存在する、方法。
【請求項24】
前記用意ステップが、少なくとも０．００１重量％のＭｇを含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記用意ステップが、０．００１重量％～１０重量％のＭｇを含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記用意ステップが、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、または７ｘｘｘ系アルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、請求項２３～２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項27】
前記Ｐ含有化合物が、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、およびそれらの組み合わせを含む、請求項２３～２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項28】
前記エッチング溶液が、１つ以上のさらなる酸をさらに含む、請求項２３～２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項29】
前記１つ以上のさらなる酸が、硫酸、フッ化水素酸、酢酸、および塩酸から選択された少なくとも１つである、請求項２８に記載の方法。
【請求項30】
前記エッチング溶液が、リン酸および硫酸を含む、請求項２３～２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項31】
硫酸に対するリン酸の比が、３～５である、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記アルミニウム合金製品の前記表面をエッチングすることにより、前記アルミニウム合金製品の前記表面にＭｇが曝露される、請求項２３～３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項33】
Ｍｇの曝露が、リン酸マグネシウム、リン化マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせの形成を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
リン酸マグネシウム、リン化マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせの形成が、前記表面下部分において０．００１～１０のＭｇに対するＰの原子濃度比をもたらすことを含む、請求項３３に記載の方法。
【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、２０１７年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／６０８，６１４号および２０１８年１０月５日に出願された同第６２／７４１，６８８号の利益を主張し、それらは、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１７年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／６０８，６１４号および２０１８年１０月５日に出願された同第６２／７４１，６８８号の利益を主張し、それらは、参照によってそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、アルミニウム合金製品およびその表面特徴を対象とする。本開示はさらに、アルミニウム合金製品を加工する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
アルミニウム合金製品は、アルミニウム合金および他の金属ベースの製品の製作中に、他の金属または他のアルミニウム合金を含む合金に接合または結合されることが多い。アルミニウム合金製品の要件としては、例えば、良好な接合耐久性および高い耐腐食性が挙げられる。アルミニウム合金製品は、接合耐久性および耐食性を増加させるように加工可能である。
【0004】
さらに、アルミニウム合金製品は、抵抗スポット溶接や他の接合法に対する従順性を示すべきである。さらに、方法は、結合法で使用される消耗品の交換が最小限に抑えられるように、保護手段を含むべきである。
【発明の概要】
【0005】
本発明の包含される実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、本発明のさまざまな態様の高レベルの概説であり、以下の発明を実施するための形態の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この発明の概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものでも、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、任意のまたは全ての図面、およ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。
【0006】
本明細書には、アルミニウム合金製品、ならびにこれを製造および加工する方法が記載されている。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、移動元素と、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、ある濃度の移動元素を有するバルク部分と、を含み、４．０以下の濃縮比を含み、濃縮比は、バルク部分の移動元素の濃度に対する表面下部分の移動元素の濃度の比である。任意で、移動元素は、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、および／またはＳｉを含む。この製品の表面下部分は、アルミニウム合金製品の表面からアルミニウム合金製品内部の約５μｍまでの深さ（例えば、約２μｍの深さ）の領域を含んでいてもよく、バルク部分は、アルミニウム合金製品の残部を含んでいてもよい。いくつかの場合において、この製品における濃縮比は、２．０以下、１．５以下、または１．０であり得る。アルミニウム合金製品は、７ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または２ｘｘｘ系アルミニウム合金を含み得る。
【0007】
本明細書には、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、ある濃度の移動元素を有するバルク部分と、を含むアルミニウム合金製品も記載されている。これらの製品では、表面下部分の移動元素の濃度は、バルク部分の移動元素の濃度よりも高くなることがある。任意で、移動元素は、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、および／またはＦｅを含む。アルミニウム合金製品は、任意で６ｘｘｘ系アルミニウム合金または５ｘｘｘ系アルミニウム合金を含み得る。
【0008】
本明細書には、本明細書に記載のアルミニウム合金製品を製造する方法も記載されている。この方法は、移動元素を含むアルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム合金物品を製造することと、鋳造アルミニウム合金物品を圧延して圧延アルミニウム合金物品を用意することと、圧延アルミニウム合金物品を熱処理してアルミニウム合金製品を形成することと、を含んでいてもよく、４．０低い濃縮比をもたらすように、移動元素は、アルミニウム合金製品の表面下部分およびバルク部分内に分布しており、濃縮比は、バルク部分の移動元素の濃度に対する表面下部分の移動元素の濃度の比である。圧延ステップは、約２００℃～約５５０℃の温度で実施され得る。熱処理ステップは、約４００℃～約５８０℃の温度で、約１２０秒以下の時間にわたり実施され得る。
【0009】
この方法は、鋳造アルミニウム合金製品を前処理することをさらに含み得る。前処理ステップは、合金製品の表面を洗浄することと、合金製品の表面をエッチングすることと、合金製品の表面に前処理を適応することと、を含み得る。任意で、前処理は、熱処理ステップの後に実施される。鋳造は、直接チル鋳造または連続鋳造を含み得る。
【0010】
さらに本明細書には、表面下部分およびバルク部分を含み、表面下部分がリン（Ｐ）を含む、アルミニウム合金製品が記載されている。Ｐは、元素Ｐ、五酸化リン、三酸化リン、一酸化リン、または四酸化二リンのうちの少なくとも１つとして表面下部分内に存在し得る。任意で、表面下部分は、Ｐを、約２原子パーセント（ａｔ％）～約１０ａｔ％の量で含む。表面下部分は、アルミニウム合金製品の表面から約１５０μｍまでの深さ（例えば、約８３μｍの深さ）の領域を含んでいてもよい。アルミニウム合金製品は、約１５を上回る（例えば、約２０を上回る）黄色度指数を含み得る。
【0011】
本明細書には、アルミニウム合金製品の表面を処理する方法も記載されている。アルミニウム合金製品の表面を処理する方法は、表面下部分およびバルク部分を有するアルミニウム合金製品を用意することと、アルミニウム合金製品の表面を、Ｐ含有化合物を含むエッチング溶液でエッチングすることと、を含み得る。任意で、用意ステップは、少なくとも約０．００１重量％のマグネシウム（Ｍｇ）（例えば、約０．００１重量％～約１０重量％のＭｇ）を含むアルミニウム合金製品を用意することを含む。任意で、用意ステップは、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、または７ｘｘｘ系アルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品を用意することを含む。
【0012】
Ｐ含有化合物は、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、他の任意のＰ含有酸、およびそれらの組み合わせを含み得る。任意で、エッチング溶液は、１つ以上のさらなる酸（例えば、硫酸、酢酸、および／または塩酸）をさらに含む。いくつかの例では、エッチング溶液は、リン酸および硫酸を含む。任意で、硫酸に対するリン酸の比は、約３～約５である。特定の態様では、アルミニウム合金製品の表面をエッチングすることにより、アルミニウム合金製品の表面にＭｇが曝露され、リン酸マグネシウム、リン化マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせが形成され、表面下部分において０．００１～１０のＭｇに対するＰの原子濃度比がもたらされる。
【0013】
本明細書には、本明細書に記載の方法により製造されたアルミニウム合金製品も記載されている。アルミニウム合金製品は、特に自動車の本体部品を含み得る。
【0014】
さらなる態様、目的、および利点は、以下の発明を実施するための形態および図の詳細な説明を考慮することで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】アルミニウム合金製品の表面下部分およびバルク部分における移動元素の概略図である。
【図2】Ｘ線光電子分光法による５ｘｘｘおよび６ｘｘｘ系アルミニウム合金製品のＭｇ含量を示すグラフである。
【図3】Ｘ線光電子分光法による５ｘｘｘおよび６ｘｘｘ系アルミニウム合金製品のＳｉ含量を示すグラフである。
【図4】Ｘ線光電子分光法による例示的なアルミニウム合金製品表面のＭｇ含量を示すグラフである。
【図5】Ｘ線光電子分光法による例示的なアルミニウム合金製品表面のＳｉ含量を示すグラフである。
【図6】本明細書に記載の方法により製造および加工された例示的な合金の接合耐久性を示すグラフである。
【図7】本明細書に記載の例示的な方法により用意された例示的なアルミニウム合金製品表面のＭｇ含量を示すグラフである。
【図8】本明細書に記載の例示的な方法により用意された例示的なアルミニウム合金製品表面のＭｇ含量を示すグラフである。
【図9A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＭｇのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図9B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＭｇのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図10A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＳｉのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図10B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＳｉのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図11A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＣｕのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図11B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＣｕのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図12A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＭｎのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図12B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＭｎのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図13A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＣｒのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図13B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＣｒのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図14A】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＦｅのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図14B】本明細書に記載の例示的な方法により製造されたアルミニウム合金の表面下部分およびバルク部分におけるＦｅのグロー放電発光分光分析を示すグラフである。
【図15】本開示の特定の態様によるさまざまなアルミニウム合金サンプルについての溶接後の抵抗スポット溶接用電極先端部の寿命を比較するグラフである。
【図16】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金のエッチング中に除去された材料の量（「エッチング重量」と称される）を示すグラフである。
【図17】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中のＭｇのグロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）を示すグラフである。
【図18】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中のＭｇのグロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）を示すグラフである。
【図19】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中のＭｇのグロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）を示すグラフである。
【図20】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金中のＭｇのグロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）を示すグラフである。
【図21A】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図21B】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図21C】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図21D】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図22A】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図22B】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図22C】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図22D】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図23A】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図23B】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図23C】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図23D】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図24A】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図24B】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図24C】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図24D】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面部分を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図26】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の黄色度指数（ＹＩ）を示すグラフである。
【図27】本開示の特定の態様によるアルミニウム合金の表面粗さを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本明細書には、本開示の第１の実施形態において、所望の表面特性を有する、アルミニウム合金製品を含む金属合金製品が記載されている。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、マグネシウムおよびケイ素を含む移動元素の制御可能な濃度を有する。いくつかの場合において、合金製品の厚さ全体にわたる移動元素の濃度を制御して、望ましい特性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製品により示される例示的な望ましい特性としては、例えば、高い接合耐久性および高い耐食性が挙げられる。合金の特性は、合金を加工して記載のプレート、シェート、およびシートを製造する方法に基づいて達成される。本明細書でさらに記載されるように、望ましい特性は、特別に設計された圧延、熱処理、および／またはエッチング、ならびに前処理技術により達成され得る。
【0017】
本明細書には、本開示の第２の実施形態において、リン（Ｐ）含有表面を有するアルミニウム合金製品が記載されている。Ｐは、元素Ｐとして、または酸化リンとして存在し得る。Ｐは、表面エッチングプロセス中に堆積可能であり、アルミニウム合金製品表面が望ましい特性を示すことにつながる。本明細書に記載のアルミニウム合金製品により示されるそのような望ましい特性としては、例えば、低い接触抵抗が挙げられ、それにより、抵抗スポット溶接装置の電極先端部への電子応力の低減、および電極先端部の使用寿命（例えば、破損までの溶接サイクル）の延長がもたらされる。
【0018】
定義および説明
本明細書で使用される「発明」、「その発明」、「この発明」、および「本発明」という用語は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題のすべてを広く参照することが意図されている。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するものではなく、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するものでは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」、「その発明」、「この発明」、および「本発明」という用語は、本特許出願および以下の特許請求の範囲の主題のすべてを広く参照することが意図されている。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するものではなく、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するものではないことが理解されるべきである。
【0019】
この説明において、アルミニウム工業記号によって識別された合金、例えば「系」、または「６ｘｘｘ」が参照される。アルミニウムおよびその合金の命名および識別に最も一般的に使用されている番号記号システムを理解するために、「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」を参照されたい（いずれもアルミニウム工業会によって発行されている）。
【0020】
本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、または「ｔｈｅ」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数および複数の参照物を含む。
【0021】
本明細書で使用される場合、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を超えるか、２０ｍｍを超えるか、２５ｍｍを超えるか、３０ｍｍを超えるか、３５ｍｍを超えるか、４０ｍｍを超えるか、４５ｍｍを超えるか、５０ｍｍを超えるか、または１００ｍｍを超える厚さを有するアルミニウム製品を指してもよい。
【0022】
本明細書で使用される場合、シェート（シートプレートとも称される）は、概して、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。
【0023】
本明細書で使用される場合、シートは、概して、約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム製品を指す。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の厚さを有し得る。
【0024】
本出願では、合金の調質度または状態について言及する。最も一般的に使用される合金調質度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状態または調質度は、製作されたままのアルミニウム合金を指す。Ｗ状態または調質度は、アルミニウム合金のソルバス温度よりも高い温度で溶体化熱処理され、焼入れされたアルミニウム合金を指す。Ｏ状態または調質度は、焼鈍し後のアルミニウム合金を指す。本明細書においてＨ調質度とも称されるＨｘｘ状態または調質度は、熱処理（例えば、焼鈍し）を伴うまたは伴わない冷間圧延後の非熱処理可能なアルミニウム合金を指す。適切なＨ調質度としては、ＨＸ１、ＨＸ２、ＨＸ３、ＨＸ４、ＨＸ５、ＨＸ６、ＨＸ７、ＨＸ８、またはＨＸ９調質度が挙げられる。Ｔ１状態または調質度は、熱間加工から冷却され、自然に（例えば、室温で）エイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ２状態または調質度は、熱間加工から冷却され、冷間加工され、自然にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ３状態または調質度は、溶体化熱処理され、冷間加工され、自然にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ４状態または調質度は、溶体化熱処理され、自然にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ５状態または調質度は、熱間加工から冷却され、人工的に（昇温で）エイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ６状態または調質度は、溶体化熱処理され、人工的にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ７状態または調質度は、溶体化熱処理され、人工的に過剰にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ８ｘ状態または調質度は、溶体化熱処理され、冷間加工され、人工的にエイジングさせたアルミニウム合金を指す。Ｔ９状態または調質度は、溶体化熱処理され、人工的にエイジングさせ、冷間加工されたアルミニウム合金を指す。Ｗ状態または調質度は、溶体化熱処理後のアルミニウム合金を指す。
【0025】
本明細書で使用される場合、「鋳造金属物品」、「鋳造製品」などの用語は、互換性があり、直接チル鋳造（直接チル共鋳造を含む）または半連続鋳造、連続鋳造（例えば、双ベルト式鋳造機、双ロール式鋳造機、ブロック鋳造機、もしくは任意の他の連続鋳造機の使用によるものを含む）、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って製造された製品を指す。
【0026】
本明細書で使用される場合、「接合耐久性」は、接合剤の破損を開始する環境条件への曝露後の繰り返しの機械的応力に耐えるための２つの製品を一緒に接合する、接合剤の能力を指す。接合耐久性は、接合が破損するまで、接合された製品が環境条件に曝露される間に、接合された製品に加えられる機械的応力のサイクル数に関して特徴付けられる。
【0027】
本明細書で使用される場合、「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℃の温度を含み得る。
【0028】
本明細書で開示されるすべての範囲は、任意のエンドポイント、ならびにそれらに包括される任意およびすべての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１～１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（およびそれらを含む）任意およびすべての部分範囲、すなわち、１の最小値またはそれ以上、例えば、１～６．１で始まり、１０の最大値またはそれ以下、例えば、５．５～１０で終わるすべての部分範囲を含むと考慮されるべきである。
【0029】
改善された接合耐久性を示すアルミニウム合金製品
アルミニウム合金製品
本明細書には、所望の表面特性を有するアルミニウム合金製品が記載されている。他の特性のなかでも、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、合金製品の表面下を含む合金製品の厚さ全体にわたり、制御された濃度の移動元素を含有する。いくつかの非限定的な例において、開示された合金製品は、接合、結合、摩擦、耐食性、および光学特性について、改善された表面品質を有する。特定の場合において、合金製品は、非常に優れたアノード化品質も示す。いくつかの態様では、改善された接合特性および結合特性を含む望ましい表面特性を有する合金は、マグネシウム（Ｍｇ）およびケイ素（Ｓｉ）の濃縮比が低い。合金の表面下領域と残部（すなわち、合金製品のバルク）との間の移動元素の原子濃度の違いにより、電気化学活性に勾配が生じることがある。電気化学活性の勾配により、よりアノード的に活性であり、かつ合金製品の表面下部分とバルク部分との間のガルバニックカップリングに基づいて腐食しやすい表面が生じ得る。
アルミニウム合金製品
本明細書には、所望の表面特性を有するアルミニウム合金製品が記載されている。他の特性のなかでも、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、合金製品の表面下を含む合金製品の厚さ全体にわたり、制御された濃度の移動元素を含有する。いくつかの非限定的な例において、開示された合金製品は、接合、結合、摩擦、耐食性、および光学特性について、改善された表面品質を有する。特定の場合において、合金製品は、非常に優れたアノード化品質も示す。いくつかの態様では、改善された接合特性および結合特性を含む望ましい表面特性を有する合金は、マグネシウム（Ｍｇ）およびケイ素（Ｓｉ）の濃縮比が低い。合金の表面下領域と残部（すなわち、合金製品のバルク）との間の移動元素の原子濃度の違いにより、電気化学活性に勾配が生じることがある。電気化学活性の勾配により、よりアノード的に活性であり、かつ合金製品の表面下部分とバルク部分との間のガルバニックカップリングに基づいて腐食しやすい表面が生じ得る。
【0030】
図１は、Ｍｇ１２０およびＳｉ１３０が濃縮されたアルミニウムマトリックス１１０を含むアルミニウム合金製品１００を例示的に図示したものである。図１に示されるように、Ｍｇ１２０およびＳｉ１３０は、熱処理中に合金表面に移動することがあり、したがって、不所望な表面特性がもたらされる。図１の開回路電位（ＯＣＰ）プロファイル１５０にみられるように、合金の表面下と合金のバルク（残部）との間の移動元素の原子濃度の違いにより、電気化学活性に勾配が生じることがある。図２および３は、５ｘｘｘ系（合金ＡおよびＢ）および６ｘｘｘ系（合金Ｃ、Ｄ、およびＥ）の合金製品におけるＭｇおよびＳｉの元素分布をそれぞれ示す。合金製品の残りの部分における量と比較して、５ｘｘｘ系の合金（合金ＡおよびＢ）は、合金製品の表面付近のＭｇおよびＳｉの濃縮がより少ないことを示し、６ｘｘｘ系の合金（合金Ｃ、Ｄ、およびＥ）は、表面付近のＭｇおよびＳｉの濃縮がより多いことを示す。驚くべきことに、表面下の移動元素の分布を制御すると、アルミニウム合金製品の製造に使用される元素の濃度を変更または調整する必要なく、図１～３に示される効果を反転させ、望ましい表面特性をもたらすことができる。表面下に元素が適切に分布していることに基づく望ましい表面特性を含むそのようなアルミニウム合金製品は、以下に記載される。
【0031】
本明細書で使用される場合、「表面下」という用語は、合金製品の外部表面から合金製品の内部に約５μｍまでの深さで延在する、アルミニウム合金製品の部分を指す。任意で、表面下は、合金製品の内部に、約０．０１μｍ、約０．０５μｍ、約０．１μｍ、約０．１５μｍ、約０．２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．３５μｍ、約０．４μｍ、約０．４５μｍ、約０．５μｍ、約０．５５μｍ、約０．６μｍ、約０．６５μｍ、約０．７μｍ、約０．７５μｍ、約０．８μｍ、約０．８５μｍ、約０．９μｍ、約０．９５μｍ、約１．０μｍ、約１．５μｍ、約２．０μｍ、約２．５μｍ、約３．０μｍ、約３．５μｍ、約４．０μｍ、約４．５μｍ、もしくは約５．０μｍ、またはそれらの間のどこかの深さまで延在する、合金製品の部分を指す。いくつかの例では、表面下は、表面から合金製品の内部の約２．０μｍの深さまで延在する。表面下部分を除くアルミニウム合金製品の部分（例えば、合金製品の残部）は、本明細書において、合金製品のバルクと称される。
【0032】
本明細書で使用される場合、「移動元素」という用語は、例えば、以下でさらに記載される合金製品の１回以上の製造および加工ステップの結果として合金製品の第１の位置から合金製品の第２の位置に拡散することが可能な元素を指す。例示的な移動元素としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、および鉄（Ｆｅ）が挙げられる。任意で、移動元素は、化合物または相の形態にある。例えば、Ｍｇは、Ｍｇ2ＳｉまたはＭｇＯとして存在し得る。ＭｎおよびＦｅは、例えば、Ａｌ（ＦｅＭｎ）またはＡｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓｉとして存在し得る。
【0033】
いくつかの例では、本明細書に記載の移動元素は、元素の濃縮が合金製品のすべての厚さ全体（すなわち、表面下部分およびバルク部分内）にわたり分布するように、合金製品全体にわたり拡散してもよい。例えば、合金製品は、合金製品全体にわたり分布されており、かつ表面下で濃縮されていないＭｇおよびＳｉの濃度を含み得る。そのような合金製品は、並外れた接合耐久性および耐食性を示す。
【0034】
いくつかの例では、本明細書に記載の移動元素は、移動元素の濃縮が合金製品の表面付近でもたらされるように、合金製品の表面下部分に向かって拡散することができる。例えば、合金製品は、合金製品の表面下部分に局在したＺｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、および／またはＦｅの濃度を含み得る。そのような合金製品は、並外れた接着性能を示し、前処理として機能することができる。さらに、表面下にＣｒ濃縮を含む合金製品は、Ｆｅ－Ｓｉ粒子の分布を制御し、したがって耐食性を向上させることができる。
【0035】
合金製品のすべての厚さ全体にわたり分布している移動元素、または合金製品の表面下部分に局在している移動元素のいずれの場合でも、移動元素は、合金製品の厚さ全体または表面下に、均一に存在または可変的に存在していてもよい。本明細書で使用される場合、移動元素に関連する「均一に存在」とは、特定の移動元素が合金製品の厚さ全体または表面下に均等に分布していることを意味する。これらの場合、領域ごとの（すなわち、表面下部分の領域内または合金製品の厚さ全体の領域内の）特定の移動元素の濃度は、概して、領域にわたり比較的一定である。本明細書で使用される場合、移動元素の分布に関連する「比較的一定」は、合金製品の表面下または厚さ全体の第１の領域中の元素の濃度が、合金製品の表面下または厚さ全体の第２の領域中の元素の濃度から、約２０％まで（例えば、約１５％まで、約１０％まで、約５％まで、または約１％まで）異なり得ることを意味する。
【0036】
他の場合において、領域内の特定の移動元素の濃度は、合金製品の厚さ全体または表面下に可変的に存在する。本明細書で使用される場合、移動元素の分布に関連する「可変的に存在」は、特定の移動元素が合金製品の厚さ全体または表面下に均等に分布していないことを意味する。例えば、表面下の第２の部分（または合金製品の厚さ全体の第２の部分）における同じ移動元素の濃度に比べて、表面下の第１の部分（または合金製品の厚さ全体の第１の部分）に、より高い濃度の移動元素が局所していてもよい。
【0037】
いくつかの例では、合金製品内の移動元素の分布は、濃縮比により特徴付けることが可能である。濃縮比は、表面下の移動元素濃度と合金製品のバルクの移動元素濃度との比較である。いくつかの例では、濃縮比は、表面下における深さで、また合金の厚さにおけるかつ表面下の外部の（すなわち、合金のバルクにおける）深さで、移動元素のピーク原子濃度を測定することにより計算可能である。濃縮比は、以下の等式により定量化され得る：
例えば、原子濃度は、ピーク原子濃度がみられる特定の合金製品の表面下における深さを表す２ｎｍ、および特定の合金製品のバルク部分における深さを表す４０ｎｍで測定可能である。濃縮比は、例えば以下の等式を使用して求めることができる：
式中、（原子濃度）2nmは、２ｎｍにおける移動元素の濃度を表し、（原子濃度）40nmは、４０ｎｍにおける移動元素の濃度を表す。原子濃度は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を含む当業者に公知の技術を使用して測定され得る。
【数1】
【数2】
【0038】
特定の元素についての濃縮比が低いことは、移動元素の濃度が合金製品全体にわたり分布しており、主に表面下に局在していないことを示す。低い濃縮比と考えられる適切な濃縮比は、例えば、約４．０以下（例えば、約１．０～約４．０）を含む。例えば、濃縮比は、およそ４．０以下、３．９以下、３．８以下、３．７以下、３．６以下、３．５以下、３．４以下、３．３以下、３．２以下、３．１以下、３．０以下、２．９以下、２．８以下、２．７以下、２．６以下、２．５以下、２．４以下、２．３以下、２．２以下、２．１以下、２．０以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、１．６以下、１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、または１．０であり得る。
【0039】
特定の元素についての濃縮比が高いことは、高濃度の移動元素が合金製品の表面下に局在していることを示す。高い濃縮比と考えられる適切な濃縮比は、例えば、約４．１以上を含む。例えば、濃縮比は、およそ４．１以上、４．２以上、４．３以上、４．４以上、４．５以上、４．６以上、４．７以上、４．８以上、４．９以上、５．０以上、５．１以上、５．２以上、５．３以上、５．４以上、５．５以上、５．６以上、５．７以上、５．８以上、５．９以上、６．０以上、６．１以上、６．２以上、６．３以上、６．４以上、６．５以上、６．６以上、６．７以上、６．８以上、６．９以上、７．０以上、７．１以上、７．２以上、７．３以上、７．４以上、７．５以上、７．６以上、７．７以上、７．８以上、７．９以上、または８．０以上であり得る。
【0040】
いくつかの場合において、１つ以上の移動元素については濃縮比が高く、他の移動元素については濃縮比が低い（例えば、除去）アルミニウム合金製品が望ましい。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、Ｍｇ、Ｓｉ、および／またはＣｕについて低い濃縮比を有していてもよい。いくつかの例では、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、Ｃｒ、Ｍｎ、および／またはＦｅについて高い濃縮比を有していてもよい。
【0041】
いくつかの場合において、特定の領域における元素の濃縮には、アルミニウム合金製品の別の領域における元素の除去が伴うことがある。いくつかの非限定的な例では、Ｍｇ、Ｓｉ、および／またはＣｕの濃縮が、アルミニウム合金製品の表面下の領域で起こり得、ここでＦｅおよびＭｎが除去され得る。他のいくつかの例では、アルミニウム合金製品は、Ｃｕの濃縮に伴って、Ｓｉ、Ｍｎ、および／またはＦｅが除去されることを特徴とする表面下を有していてもよい。
【0042】
いくつかの態様では、移動元素の粒径および形態が、アルミニウム合金製品の表面特性に影響を与え得る。例えば、アルミニウム合金製品の表面下における小さなＣｕ分散質および／または粒子（例えば、直径約１０ｎｍ未満）は、腐食感受性に著しい影響を与えることなく、良好な接合耐久性をもたらすことができる。任意で、Ｃｕ分散質および／または粒子は、直径約９ｎｍ以下、直径約８ｎｍ以下、直径約７ｎｍ以下、直径約６ｎｍ以下、直径約５ｎｍ以下、直径約４ｎｍ以下、直径約３ｎｍ以下、直径約２ｎｍ以下、または直径約１ｎｍ以下である。
【0043】
アルミニウム合金製品は、任意の適切な組成を有し得る。非限定的な例では、アルミニウム合金製品は、２ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、または７ｘｘｘ系アルミニウム合金を含み得る。
【0044】
アルミニウム合金製品としての使用のための非限定的な例示的ＡＡ２ｘｘｘ系合金としては、ＡＡ２００１、Ａ２００２、ＡＡ２００４、ＡＡ２００５、ＡＡ２００６、ＡＡ２００７、ＡＡ２００７Ａ、ＡＡ２００７Ｂ、ＡＡ２００８、ＡＡ２００９、ＡＡ２０１０、ＡＡ２０１１、ＡＡ２０１１Ａ、ＡＡ２１１１、ＡＡ２１１１Ａ、ＡＡ２１１１Ｂ、ＡＡ２０１２、ＡＡ２０１３、ＡＡ２０１４、ＡＡ２０１４Ａ、ＡＡ２２１４、ＡＡ２０１５、ＡＡ２０１６、ＡＡ２０１７、ＡＡ２０１７Ａ、ＡＡ２１１７、ＡＡ２０１８、ＡＡ２２１８、ＡＡ２６１８、ＡＡ２６１８Ａ、ＡＡ２２１９、ＡＡ２３１９、ＡＡ２４１９、ＡＡ２５１９、ＡＡ２０２１、ＡＡ２０２２、ＡＡ２０２３、ＡＡ２０２４、ＡＡ２０２４Ａ、ＡＡ２１２４、ＡＡ２２２４、ＡＡ２２２４Ａ、ＡＡ２３２４、ＡＡ２４２４、ＡＡ２５２４、ＡＡ２６２４、ＡＡ２７２４、ＡＡ２８２４、ＡＡ２０２５、ＡＡ２０２６、ＡＡ２０２７、ＡＡ２０２８、ＡＡ２０２８Ａ、ＡＡ２０２８Ｂ、ＡＡ２０２８Ｃ、ＡＡ２０２９、ＡＡ２０３０、ＡＡ２０３１、ＡＡ２０３２、ＡＡ２０３４、ＡＡ２０３６、ＡＡ２０３７、ＡＡ２０３８、ＡＡ２０３９、ＡＡ２１３９、ＡＡ２０４０、ＡＡ２０４１、ＡＡ２０４４、ＡＡ２０４５、ＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０５６、ＡＡ２０６０、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７０、ＡＡ２０７６、ＡＡ２０９０、ＡＡ２０９１、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２１９６、ＡＡ２２９６、ＡＡ２０９７、ＡＡ２１９７、ＡＡ２２９７、ＡＡ２３９７、ＡＡ２０９８、ＡＡ２１９８、ＡＡ２０９９、またはＡＡ２１９９を挙げることができる。
【0045】
アルミニウム合金製品として使用するための非限定的な例示的ＡＡ５ｘｘｘ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、およびＡＡ５０８８を挙げることができる。
【0046】
アルミニウム合金製品として使用するための非限定的な例示的ＡＡ６ｘｘｘ系合金としては、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、およびＡＡ６０９２を挙げることができる。
【0047】
アルミニウム合金製品として使用するための非限定的な例示的ＡＡ７ｘｘｘ系合金の例としては、ＡＡ７００３、ＡＡ７００４、ＡＡ７２０４、ＡＡ７００５、ＡＡ７１０８、ＡＡ７１０８Ａ、ＡＡ７００９、ＡＡ７０１０、ＡＡ７０１２、ＡＡ７０１４、ＡＡ７０１５、ＡＡ７０１６、ＡＡ７１１６、ＡＡ７０１７、ＡＡ７０１８、ＡＡ７０１９、ＡＡ７０１９Ａ、ＡＡ７０２０、ＡＡ７０２１、ＡＡ７０２２、ＡＡ７１２２、ＡＡ７０２３、ＡＡ７０２４、ＡＡ７０２５、ＡＡ７０２６、ＡＡ７０２８、ＡＡ７０２９、ＡＡ７１２９、ＡＡ７２２９、ＡＡ７０３０、ＡＡ７０３１、ＡＡ７０３２、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３４、ＡＡ７０３５、ＡＡ７０３５Ａ、ＡＡ７０３６、ＡＡ７１３６、ＡＡ７０３７、ＡＡ７０３９、ＡＡ７０４０、ＡＡ７１４０、ＡＡ７０４１、ＡＡ７０４２、ＡＡ７０４６、ＡＡ７０４６Ａ、ＡＡ７０４７、ＡＡ７０４９、ＡＡ７０４９Ａ、ＡＡ７１４９、ＡＡ７２４９、ＡＡ７３４９、ＡＡ７４４９、ＡＡ７０５０、ＡＡ７０５０Ａ、ＡＡ７１５０、ＡＡ７０５５、ＡＡ７１５５、ＡＡ７２５５、ＡＡ７０５６、ＡＡ７０６０、ＡＡ７０６４、ＡＡ７０６５、ＡＡ７０６８、ＡＡ７１６８、ＡＡ７０７２、ＡＡ７０７５、ＡＡ７１７５、ＡＡ７４７５、ＡＡ７０７６、ＡＡ７１７８、ＡＡ７２７８、ＡＡ７２７８Ａ、ＡＡ７０８１、ＡＡ７１８１、ＡＡ７０８５、ＡＡ７１８５、ＡＡ７０９０、ＡＡ７０９３、ＡＡ７０９５、ＡＡ７０９９、およびＡＡ７１９９を挙げることができる。
【0048】
アルミニウム合金製品は、任意の適切なゲージを有し得る。例えば、アルミニウム合金製品は、約０．５ｍｍ～約５０ｍｍ（例えば、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、約２０ｍｍ、約２５ｍｍ、約３０ｍｍ、約３５ｍｍ、約４０ｍｍ、約４５ｍｍ、約５０ｍｍ、またはそれらの間のどこか）のゲージを有する、アルミニウム合金プレート、アルミニウム合金シェート、またはアルミニウム合金シートであり得る。
【0049】
合金製品を製造する方法
特定の態様では、開示される合金製品は、本明細書に記載の方法を使用して製造され得る。本発明を限定することを意図するものではないが、アルミニウム合金の特性は、合金の製造中の微細構造体の形成により部分的に決定される。特定の態様では、合金組成物を製造する方法により、合金が所望の用途に適した特性を有するか否かが決定される。下記のように、圧延（例えば、熱間圧延および／または冷間圧延）、熱処理（例えば、均質化、溶体化、および／または焼鈍し）、および前処理ステップおよび条件を含む特定の加工ステップおよび条件により、所望の接合耐久性および耐食性の特性を有する上記の合金製品がもたらされる。本明細書に記載のアルミニウム合金製品を製造する方法は、溶融アルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム合金物品を形成するステップと、アルミニウム合金物品を、例えば、焼入れ、圧延、熱処理、および／または前処理を含む１回以上のステップにより加工してアルミニウム合金製品を形成することと、を含み得る。
特定の態様では、開示される合金製品は、本明細書に記載の方法を使用して製造され得る。本発明を限定することを意図するものではないが、アルミニウム合金の特性は、合金の製造中の微細構造体の形成により部分的に決定される。特定の態様では、合金組成物を製造する方法により、合金が所望の用途に適した特性を有するか否かが決定される。下記のように、圧延（例えば、熱間圧延および／または冷間圧延）、熱処理（例えば、均質化、溶体化、および／または焼鈍し）、および前処理ステップおよび条件を含む特定の加工ステップおよび条件により、所望の接合耐久性および耐食性の特性を有する上記の合金製品がもたらされる。本明細書に記載のアルミニウム合金製品を製造する方法は、溶融アルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム合金物品を形成するステップと、アルミニウム合金物品を、例えば、焼入れ、圧延、熱処理、および／または前処理を含む１回以上のステップにより加工してアルミニウム合金製品を形成することと、を含み得る。
【0050】
直接チル鋳造および加工
いくつかの場合において、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、インゴットなどの鋳造製品を形成するための直接チル（ＤＣ）鋳造プロセスを使用して鋳造され得る。次いで、得られたインゴットをスキャルピングすることができる。次いで、鋳造製品をさらなる加工ステップにかけてもよい。１つの非限定的な例では、加工方法は、アルミニウム合金インゴットを均質化させることと、アルミニウム合金インゴットを熱間圧延してアルミニウム合金ホットバンドを形成することとを含む。次いで、アルミニウム合金ホットバンドを、冷間圧延、溶体化熱処理、および任意で前処理ステップにかけてもよい。
いくつかの場合において、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、インゴットなどの鋳造製品を形成するための直接チル（ＤＣ）鋳造プロセスを使用して鋳造され得る。次いで、得られたインゴットをスキャルピングすることができる。次いで、鋳造製品をさらなる加工ステップにかけてもよい。１つの非限定的な例では、加工方法は、アルミニウム合金インゴットを均質化させることと、アルミニウム合金インゴットを熱間圧延してアルミニウム合金ホットバンドを形成することとを含む。次いで、アルミニウム合金ホットバンドを、冷間圧延、溶体化熱処理、および任意で前処理ステップにかけてもよい。
【0051】
均質化
均質化ステップは、約または少なくとも約４５０℃（例えば、少なくとも約４６０℃、少なくとも約４７０℃、少なくとも約４８０℃、少なくとも約４９０℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約５１０℃、少なくとも約５２０℃、少なくとも約５３０℃、少なくとも約５４０℃、少なくとも約５５０℃、少なくとも約５６０℃、少なくとも約５７０℃、または少なくとも約５８０℃）のピーク金属温度（ＰＭＴ）に達するように、本明細書に記載の合金組成物から製造された鋳造製品を加熱することを含み得る。例えば、インゴットは、約４５０℃～約５８０℃、約４６０℃～約５７５℃、約４７０℃～約５７０℃、約４８０℃～約５６５℃、約４９０℃～約５５５℃、または約５００℃～約５５０℃の温度に加熱され得る。いくつかの場合において、ＰＭＴまでの加熱速度は、約１００℃／時間以下、７５℃／時間以下、５０℃／時間以下、４０℃／時間以下、３０℃／時間以下、２５℃／時間以下、２０℃／時間以下、または１５℃／時間以下であり得る。他の場合には、ＰＭＴまでの加熱速度は、約１０℃／分～約１００℃／分（例えば、約１０℃／分～約９０℃／分、約１０℃／分～約７０℃／分、約１０℃／分～約６０℃／分、約２０℃／分～約９０℃／分、約３０℃／分～約８０℃／分、約４０℃／分～約７０℃／分、または約５０℃／分～約６０℃／分）であり得る。
均質化ステップは、約または少なくとも約４５０℃（例えば、少なくとも約４６０℃、少なくとも約４７０℃、少なくとも約４８０℃、少なくとも約４９０℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約５１０℃、少なくとも約５２０℃、少なくとも約５３０℃、少なくとも約５４０℃、少なくとも約５５０℃、少なくとも約５６０℃、少なくとも約５７０℃、または少なくとも約５８０℃）のピーク金属温度（ＰＭＴ）に達するように、本明細書に記載の合金組成物から製造された鋳造製品を加熱することを含み得る。例えば、インゴットは、約４５０℃～約５８０℃、約４６０℃～約５７５℃、約４７０℃～約５７０℃、約４８０℃～約５６５℃、約４９０℃～約５５５℃、または約５００℃～約５５０℃の温度に加熱され得る。いくつかの場合において、ＰＭＴまでの加熱速度は、約１００℃／時間以下、７５℃／時間以下、５０℃／時間以下、４０℃／時間以下、３０℃／時間以下、２５℃／時間以下、２０℃／時間以下、または１５℃／時間以下であり得る。他の場合には、ＰＭＴまでの加熱速度は、約１０℃／分～約１００℃／分（例えば、約１０℃／分～約９０℃／分、約１０℃／分～約７０℃／分、約１０℃／分～約６０℃／分、約２０℃／分～約９０℃／分、約３０℃／分～約８０℃／分、約４０℃／分～約７０℃／分、または約５０℃／分～約６０℃／分）であり得る。
【0052】
次いで、インゴットを一定時間にわたり均熱処理する（すなわち、示した温度で保持する）。１つの非限定的な例によると、インゴットを、約６時間まで（例えば、約３０分以上～約６時間以下）均熱処理してもよい。例えば、インゴットを、少なくとも約５００℃の温度で、約３０分、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、もしくは約６時間、またはそれらの間のどこかにわたり均熱処理してもよい。
【0053】
熱間圧延
均質化ステップの後、熱間圧延ステップを行ってホットバンドを形成することができる。特定の場合では、インゴットを横たわらせ、熱間圧延する。熱間圧延温度は、約２００℃～約５５０℃（例えば、約２５０℃～約５００℃、約３００℃～約４００℃）であり得る。例えば、熱間圧延温度は、約２００℃、約２０５℃、約２１０℃、約２１５℃、約２２０℃、約２２５℃、約２３０℃、約２３５℃、約２４０℃、約２４５℃、約２５０℃、約２５５℃、約２６０℃、約２６５℃、約２７０℃、約２７５℃、約２８０℃、約２８５℃、約２９０℃、約２９５℃、約３００℃、約３０５℃、約３１０℃、約３１５℃、約３２０℃、約３２５℃、約３３０℃、約３３５℃、約３４０℃、約３４５℃、約３５０℃、約３５５℃、約３６０℃、約３６５℃、約３７０℃、約３７５℃、約３８０℃、約３８５℃、約３９０℃、約３９５℃、約４００℃、約４０５℃、約４１０℃、約４１５℃、約４２０℃、約４２５℃、約４３０℃、約４３５℃、約４４０℃、約４４５℃、約４５０℃、約４５５℃、約４６０℃、約４６５℃、約４７０℃、約４７５℃、約４８０℃、約４８５℃、約４９０℃、約４９５℃、約５００℃、約５０５℃、約５１０℃、約５１５℃、約５２０℃、約５２５℃、約５３０℃、約５３５℃、約５４０℃、約５４５℃、または約５５０℃であり得る。
均質化ステップの後、熱間圧延ステップを行ってホットバンドを形成することができる。特定の場合では、インゴットを横たわらせ、熱間圧延する。熱間圧延温度は、約２００℃～約５５０℃（例えば、約２５０℃～約５００℃、約３００℃～約４００℃）であり得る。例えば、熱間圧延温度は、約２００℃、約２０５℃、約２１０℃、約２１５℃、約２２０℃、約２２５℃、約２３０℃、約２３５℃、約２４０℃、約２４５℃、約２５０℃、約２５５℃、約２６０℃、約２６５℃、約２７０℃、約２７５℃、約２８０℃、約２８５℃、約２９０℃、約２９５℃、約３００℃、約３０５℃、約３１０℃、約３１５℃、約３２０℃、約３２５℃、約３３０℃、約３３５℃、約３４０℃、約３４５℃、約３５０℃、約３５５℃、約３６０℃、約３６５℃、約３７０℃、約３７５℃、約３８０℃、約３８５℃、約３９０℃、約３９５℃、約４００℃、約４０５℃、約４１０℃、約４１５℃、約４２０℃、約４２５℃、約４３０℃、約４３５℃、約４４０℃、約４４５℃、約４５０℃、約４５５℃、約４６０℃、約４６５℃、約４７０℃、約４７５℃、約４８０℃、約４８５℃、約４９０℃、約４９５℃、約５００℃、約５０５℃、約５１０℃、約５１５℃、約５２０℃、約５２５℃、約５３０℃、約５３５℃、約５４０℃、約５４５℃、または約５５０℃であり得る。
【0054】
いくつかの非限定的な例では、熱間ロールの出口温度は、約２００℃～約４５０℃であり得る。いくつかの例では、熱間ロールの出口温度は、約３６０℃を上回るべきではない。例えば、熱間ロールの出口温度は、約２５０℃～約３６０℃（例えば、約３００℃～約３５０℃）の範囲であり得る。これらの例において、熱間ロールの出口温度は、約２５０℃、約２５５℃、約２６０℃、約２６５℃、約２７０℃、約２７５℃、約２８０℃、約２８５℃、約２９０℃、約２９５℃、約３００℃、約３０５℃、約３１０℃、約３１５℃、約３２０℃、約３２５℃、約３３０℃、約３３５℃、約３４０℃、約３４５℃、約３５０℃、約３５５℃、または約３６０℃であり得る。
【0055】
特定の場合では、鋳造物品を、約４ｍｍ～約１５ｍｍの厚さのゲージ（例えば、約５ｍｍ～約１２ｍｍの厚さのゲージ）に熱間圧延することができ、これはシェートと称される。例えば、インゴットは、約４ｍｍの厚さのゲージ、約５ｍｍの厚さのゲージ、約６ｍｍの厚さのゲージ、約７ｍｍの厚さのゲージ、約８ｍｍの厚さのゲージ、約９ｍｍの厚さのゲージ、約１０ｍｍの厚さのゲージ、約１１ｍｍの厚さのゲージ、約１２ｍｍの厚さのゲージ、約１３ｍｍの厚さのゲージ、約１４ｍｍの厚さのゲージ、または約１５ｍｍの厚さのゲージに熱間圧延することができる。特定の場合では、インゴットを、１５ｍｍの厚さを上回るゲージ（例えば、プレート）に熱間圧延することができる。他の場合では、インゴットを、４ｍｍ未満のゲージ（すなわち、シート）に熱間圧延することができる。
【0056】
冷間圧延
熱間圧延ステップの後に、冷間圧延ステップを実施してもよい。特定の態様では、熱間圧延ステップからのホットバンドをシートに冷間圧延することができる。ホットバンド温度を、約２０℃～約２００℃（例えば、約１２０℃～約２００℃）の範囲の温度に下げてもよい。冷間圧延ステップを一定期間にわたり実施して、所望の最終ゲージ厚さを得ることができる。任意で、冷間圧延ステップを、約１時間まで（例えば、約１０分～約３０分）の期間にわたり実施してもよい。例えば、冷間圧延ステップを、約１０分、約２０分、約３０分、約４０分、約５０分、または約１時間の期間にわたり実施してもよい。
熱間圧延ステップの後に、冷間圧延ステップを実施してもよい。特定の態様では、熱間圧延ステップからのホットバンドをシートに冷間圧延することができる。ホットバンド温度を、約２０℃～約２００℃（例えば、約１２０℃～約２００℃）の範囲の温度に下げてもよい。冷間圧延ステップを一定期間にわたり実施して、所望の最終ゲージ厚さを得ることができる。任意で、冷間圧延ステップを、約１時間まで（例えば、約１０分～約３０分）の期間にわたり実施してもよい。例えば、冷間圧延ステップを、約１０分、約２０分、約３０分、約４０分、約５０分、または約１時間の期間にわたり実施してもよい。
【0057】
任意で、所望の最終ゲージ厚さは、およそ４．０ｍｍ未満である。特定の態様では、圧延される製品は、約０．４ｍｍ～約１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ～約３．０ｍｍ、または約３．０ｍｍ～約４．０ｍｍ未満の厚さに冷間圧延される。特定の態様では、合金は、約３．５ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２．５ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２ｍｍ以下、もしくは約０．１ｍｍ以下、またはその間のどこかに冷間圧延される。
【0058】
溶体化
次いで、冷間圧延されたコイルを溶体化熱処理ステップで溶体化させてもよい。溶体化は、最終ゲージのアルミニウム合金を、室温から、約４００℃～約５８０℃（例えば、約４５０℃～約５７５℃、約５２０℃～約５８０℃、約５３０℃～約５７０℃、約５４５℃～約５７５℃、約５５０℃～約５７０℃、約５５５℃～約５６５℃、約５４０℃～約５６０℃、約５６０℃～約５８０℃、または約５５０℃～約５７５℃）の温度に加熱することを含み得る。例えば、溶体化ステップは、最終ゲージのアルミニウム合金を、約４００℃、約４０５℃、約４１０℃、約４１５℃、約４２０℃、約４２５℃、約４３０℃、約４３５℃、約４４０℃、約４４５℃、約４５０℃、約４５５℃、約４６０℃、約４６５℃、約４７０℃、約４７５℃、約４８０℃、約４８５℃、約４９０℃、約４９５℃、約５００℃、約５０５℃、約５１０℃、約５１５℃、約５２０℃、約５２５℃、約５３０℃、約５３５℃、約５４０℃、約５４５℃、約５５０℃、約５５５℃、約５６０℃、約５６５℃、約５７０℃、約５７５℃、または約５８０℃に加熱することにより実施され得る。
次いで、冷間圧延されたコイルを溶体化熱処理ステップで溶体化させてもよい。溶体化は、最終ゲージのアルミニウム合金を、室温から、約４００℃～約５８０℃（例えば、約４５０℃～約５７５℃、約５２０℃～約５８０℃、約５３０℃～約５７０℃、約５４５℃～約５７５℃、約５５０℃～約５７０℃、約５５５℃～約５６５℃、約５４０℃～約５６０℃、約５６０℃～約５８０℃、または約５５０℃～約５７５℃）の温度に加熱することを含み得る。例えば、溶体化ステップは、最終ゲージのアルミニウム合金を、約４００℃、約４０５℃、約４１０℃、約４１５℃、約４２０℃、約４２５℃、約４３０℃、約４３５℃、約４４０℃、約４４５℃、約４５０℃、約４５５℃、約４６０℃、約４６５℃、約４７０℃、約４７５℃、約４８０℃、約４８５℃、約４９０℃、約４９５℃、約５００℃、約５０５℃、約５１０℃、約５１５℃、約５２０℃、約５２５℃、約５３０℃、約５３５℃、約５４０℃、約５４５℃、約５５０℃、約５５５℃、約５６０℃、約５６５℃、約５７０℃、約５７５℃、または約５８０℃に加熱することにより実施され得る。
【0059】
いくつかの例では、溶体化は、５６０℃以下（例えば、約５２０℃～約５６０℃）の温度で実施される。例えば、溶体化は、約５２０℃、約５２５℃、約５３０℃、約５３５℃、約５４０℃、約５４５℃、約５５０℃、約５５５℃、または約５６０℃の温度で実施され得る。５６０℃以下の温度で溶体化させると、合金製品の表面下および合金製品のバルクにおいて所望の粒径および粒径分布の移動元素粒子を有し、かつ特定の移動元素（例えば、ＭｇおよびＳｉ）について低い濃縮比を有する、合金製品を得ることができる。
【0060】
冷間圧延されたコイルを、一定の時間にわたり溶体化温度で均熱処理してもよい。特定の態様では、冷間圧延されたコイルを、およそ２時間まで（例えば、約１秒以上～約１２０分以下）均熱処理してもよい。例えば、冷間圧延されたコイルを、約５２５℃～約５９０℃の溶体化温度で、１秒、５秒、１０秒、１５秒、２０秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、６５秒、７０秒、７５秒、８０秒、８５秒、９０秒、９５秒、１００秒、１０５秒、１１０秒、１１５秒、１２０秒、１２５秒、１３０秒、１３５秒、１４０秒、１４５秒、１５０秒、５分、１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分、６５分、７０分、７５分、８０分、８５分、９０分、９５分、１００分、１０５分、１１０分、１１５分、もしくは１２０分、またはそれらの間のどこかにわたり均熱処理してもよい。
【0061】
いくつかの例では、均熱時間がより短いことが望ましい。例えば、冷間圧延されたコイルを、約１２０秒以下（例えば、１１５秒以下、１１０秒以下、１０５秒以下、１００秒以下、９５秒以下、９０秒以下、８５秒以下、８０秒以下、７５秒以下、７０秒以下、６５秒以下、６０秒以下、５５秒以下、５０秒以下、４５秒以下、４０秒以下、３５秒以下、３０秒以下、２５秒以下、２０秒以下、１５秒以下、１０秒以下、５秒以下、または１秒）にわたり均熱処理してもよい。
【0062】
焼入れ
特定の態様では、アルミニウム合金製品を、次いで、選択されたゲージに基づく焼入れステップにおいて、約５０℃／秒～４００℃／秒の間で変化し得る焼入れ速度で、約３５℃の温度に冷却してもよい。例えば、焼入れ速度は、約５０℃／秒～約３７５℃／秒、約６０℃／秒～約３７５℃／秒、約７０℃／秒～約３５０℃／秒、約８０℃／秒～約３２５℃／秒、約９０℃／秒～約３００℃／秒、約１００℃／秒～約２７５℃／秒、約１２５℃／秒～約２５０℃／秒、約１５０℃／秒～約２２５℃／秒、または約１７５℃／秒～約２００℃／秒であり得る。
特定の態様では、アルミニウム合金製品を、次いで、選択されたゲージに基づく焼入れステップにおいて、約５０℃／秒～４００℃／秒の間で変化し得る焼入れ速度で、約３５℃の温度に冷却してもよい。例えば、焼入れ速度は、約５０℃／秒～約３７５℃／秒、約６０℃／秒～約３７５℃／秒、約７０℃／秒～約３５０℃／秒、約８０℃／秒～約３２５℃／秒、約９０℃／秒～約３００℃／秒、約１００℃／秒～約２７５℃／秒、約１２５℃／秒～約２５０℃／秒、約１５０℃／秒～約２２５℃／秒、または約１７５℃／秒～約２００℃／秒であり得る。
【0063】
焼入れステップでは、アルミニウム合金製品を、液体（例えば水）および／または気体、あるいは別の選択された焼入れ媒体で焼入れする。特定の態様では、アルミニウム合金製品を空気焼入れしてもよい。アルミニウム合金製品を、以下でさらに記載されるように、任意で前処理プロセスにかけてもよい。
【0064】
連続鋳造および加工
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、アルミニウム合金物品を形成するための連続鋳造（ＣＣ）プロセスを使用して鋳造されてもよい。ＣＣプロセスは、ツインベルト鋳造機、ツインロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用を含み得るが、それらに限定されることはない。いくつかの例では、鋳造プロセスは、ＣＣプロセスにより実施され、ビレット、スラブ、シェート、ストリップなどのような鋳造製品を形成する。本明細書に記載のＣＣ法は、以下でさらに記載されるように、溶融合金を水で冷却することにより溶融合金から熱を除去すること、溶融合金の供給速度を制御すること、または溶融合金の鋳造速度を制御することを含み得る。溶融合金から熱を除去することにより、溶融合金中の移動元素の拡散を制御することができる。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、アルミニウム合金物品を形成するための連続鋳造（ＣＣ）プロセスを使用して鋳造されてもよい。ＣＣプロセスは、ツインベルト鋳造機、ツインロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用を含み得るが、それらに限定されることはない。いくつかの例では、鋳造プロセスは、ＣＣプロセスにより実施され、ビレット、スラブ、シェート、ストリップなどのような鋳造製品を形成する。本明細書に記載のＣＣ法は、以下でさらに記載されるように、溶融合金を水で冷却することにより溶融合金から熱を除去すること、溶融合金の供給速度を制御すること、または溶融合金の鋳造速度を制御することを含み得る。溶融合金から熱を除去することにより、溶融合金中の移動元素の拡散を制御することができる。
【0065】
いくつかの非限定的な例では、連続鋳造法は、制御された手法で熱を除去して、金属物品中の移動元素の拡散を制御することを含み得る。いくつかの態様では、熱の除去の制御なしで溶融合金を凝固させると、溶融合金中の移動元素の不所望な拡散が起こる可能性がある。いくつかの場合において、移動元素が凝固中に溶融合金の表面に拡散し、不所望な表面特性を有する鋳造金属物品がもたらされることがある。いくつかの非限定的な例では、凝固の速度を制御する（例えば、制御された手法で熱を除去する）ことにより、移動元素の拡散を制御することができ、したがって、所望の表面特性を有する鋳造金属物品がもたらされる。いくつかの態様では、移動元素の拡散を制御することにより、鋳造金属物品表面の選択的な濃縮をもたらすことができ、したがって、調整された表面特性を有する鋳造金属物品がもたらされる。
【0066】
溶融合金からの熱の除去は、水による冷却、空気による冷却、鋳造キャビティへの溶融合金の供給速度の制御、または一対の移動性の対向した鋳造表面の速度の制御を含む、任意の適切な方法により実施され得る。水による冷却は、１個または複数個のノズルのいずれかを用いて水を溶融合金に直接供給することにより実施され得る。同様に、空気による冷却も、１個または複数個のノズルを用いて強制空気を溶融合金に直接供給することにより実施され得る。いくつかの例では、鋳造キャビティへの溶融合金の供給速度を制御することにより、移動元素の拡散を制御することができる。供給速度が遅くなるほど、溶融合金が溶融金属射出機のより近くで凝固し得るため、移動元素の不所望な拡散が抑制される。同様に、供給速度が速くなるほど、溶融合金が溶融金属射出機からより遠くで凝固し得るため、移動元素の不所望な拡散が起こり得る。いくつかの例では、一対の移動性の対向した鋳造表面の速度を制御することにより、移動元素の拡散を制御することができる。一対の移動性の対向した鋳造表面の速度が遅くなるほど、溶融合金が溶融金属射出機のより近くで凝固し得るため、移動元素の不所望な拡散が抑制される。同様に、一対の移動性の対向した鋳造表面の速度が速くなるほど、溶融合金が溶融金属射出機からより遠くで凝固し得るため、移動元素の不所望な拡散が起こり得る。
【0067】
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により、移動元素を選択的に拡散させることができる。例えば、第１の移動元素の拡散を促進し、かつ同時に第２の移動元素の拡散を抑制することができる速度で、溶融金属から熱を除去することができる。したがって、金属物品をもたらすための溶融合金の凝固中に、選択された移動元素により、金属物品表面を選択的に濃縮することができる。
【0068】
次いで、鋳造アルミニウム合金物品を、アルミニウム合金製品を形成するためのさらなる加工ステップにかけてもよい。加工ステップは、例えば、焼入れ、熱間圧延、冷間圧延、および／または焼鈍しのステップを含み得る。
【0069】
焼入れ
鋳造ステップの後に、鋳造アルミニウム合金物品を焼入れしてもよい。焼入れステップでは、鋳造アルミニウム合金物品を、約３００℃以下の温度に冷却してもよい。例えば、鋳造アルミニウム合金物品を、約２９０℃以下、約２８０℃以下、約２７０℃以下、約２６０℃以下、約２５０℃以下、約２４０℃以下、約２３０℃以下、約２２０℃以下、約２１０℃以下、約２００℃以下、約１９０℃以下、約１８０℃以下、約１７０℃以下、約１６０℃以下、約１５０℃以下、約１４０℃以下、約１３０℃以下、約１２０℃以下、約１１０℃以下、約１００℃以下、約９０℃以下、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、または約４０℃以下（例えば、約２５℃）の温度に冷却してもよい。焼入れステップは、液体（例えば、水）、気体（例えば、空気）、または別の選択された焼入れ媒体を使用して実施され得る。
鋳造ステップの後に、鋳造アルミニウム合金物品を焼入れしてもよい。焼入れステップでは、鋳造アルミニウム合金物品を、約３００℃以下の温度に冷却してもよい。例えば、鋳造アルミニウム合金物品を、約２９０℃以下、約２８０℃以下、約２７０℃以下、約２６０℃以下、約２５０℃以下、約２４０℃以下、約２３０℃以下、約２２０℃以下、約２１０℃以下、約２００℃以下、約１９０℃以下、約１８０℃以下、約１７０℃以下、約１６０℃以下、約１５０℃以下、約１４０℃以下、約１３０℃以下、約１２０℃以下、約１１０℃以下、約１００℃以下、約９０℃以下、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、または約４０℃以下（例えば、約２５℃）の温度に冷却してもよい。焼入れステップは、液体（例えば、水）、気体（例えば、空気）、または別の選択された焼入れ媒体を使用して実施され得る。
【0070】
熱間圧延およびホットバンドの形成
この方法はまた、鋳造アルミニウム合金物品を熱間圧延して、圧延アルミニウム合金物品（例えば、ホットバンド）を製造するステップを含む。鋳造アルミニウム合金物品を熱間圧延するステップは、鋳造アルミニウム合金物品の厚さを、少なくとも約３０％～約８０％まで（例えば、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、または約７５％）減少させることを含み得る。熱間圧延は、約４００℃～約６００℃（例えば、約４２５℃～約５７５℃または約４５０℃～約５５０℃）の温度で実施され得る。例えば、熱間圧延ステップは、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、約４８０℃、約４９０℃、約５００℃、約５１０℃、約５２０℃、約５３０℃、約５４０℃、約５５０℃、約５６０℃、約５７０℃、約５８０℃、約５９０℃、約６００℃、またはそれらの間のどこかの温度で実施され得る。
この方法はまた、鋳造アルミニウム合金物品を熱間圧延して、圧延アルミニウム合金物品（例えば、ホットバンド）を製造するステップを含む。鋳造アルミニウム合金物品を熱間圧延するステップは、鋳造アルミニウム合金物品の厚さを、少なくとも約３０％～約８０％まで（例えば、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、または約７５％）減少させることを含み得る。熱間圧延は、約４００℃～約６００℃（例えば、約４２５℃～約５７５℃または約４５０℃～約５５０℃）の温度で実施され得る。例えば、熱間圧延ステップは、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、約４８０℃、約４９０℃、約５００℃、約５１０℃、約５２０℃、約５３０℃、約５４０℃、約５５０℃、約５６０℃、約５７０℃、約５８０℃、約５９０℃、約６００℃、またはそれらの間のどこかの温度で実施され得る。
【0071】
冷間圧延および焼鈍し
次いで、例えば、シングルスタンドミルまたはマルチスタンドミルを使用して冷間圧延ステップを実施してもよい。いくつかの場合において、冷間圧延ステップは、１段階冷間圧延プロセスである。いくつかの場合において、冷間圧延ステップは、２段階冷間圧延プロセスである。
次いで、例えば、シングルスタンドミルまたはマルチスタンドミルを使用して冷間圧延ステップを実施してもよい。いくつかの場合において、冷間圧延ステップは、１段階冷間圧延プロセスである。いくつかの場合において、冷間圧延ステップは、２段階冷間圧延プロセスである。
【0072】
１段階冷間圧延プロセスでは、コイルまたはシートの温度を、約２０℃～約１５０℃（例えば、約１２０℃～約２００℃）の範囲の温度に下げることができる。いくつかの場合において、コイルまたはシートは、約２０℃～約１５０℃の入口温度範囲で冷間圧延される。入口温度は、例えば、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃であり得る。いくつかの場合において、冷間ロールの出口温度は、約８０℃～約２００℃の範囲にあり得る。冷間ロールの出口温度は、例えば、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、約１８０℃、約１９０℃、または約２００℃であり得る。
【0073】
冷間圧延ステップを一定時間にわたり実施して、約０．２ｍｍ～約６ｍｍのゲージを得ることができる。例えば、得られるゲージは、約０．５ｍｍ～約５．５ｍｍまたは約０．８ｍｍ～約５．０ｍｍであり得る。任意で、冷間圧延ステップは、約１時間まで（例えば、約１０分～約３０分）の期間にわたり実施され得る。例えば、冷間圧延ステップは、約１０分、約２０分、約３０分、約４０分、約５０分、または約１時間の期間にわたり実施され得る。
【0074】
上述したように、冷間圧延ステップは、冷間圧延中に中間焼鈍しステップが実施される２段階冷間圧延プロセスであり得る。２段階冷間圧延プロセスでは、コイルまたはシートの温度を、約２０℃～約１５０℃（例えば、約１２０℃～約２００℃）の範囲の温度に下げることができる。いくつかの場合において、コイルまたはシートは、約２０℃～約１５０℃の入口温度範囲で冷間圧延される。入口温度は、例えば、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、または約１５０℃であり得る。いくつかの場合において、冷間ロールの出口温度は、約８０℃～約２００℃の範囲であり得る。出口温度は、例えば、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、約１８０℃、約１９０℃、または約２００℃であり得る。
【0075】
冷間圧延ステップの第１の段階を一定時間にわたり実施して、約１．２ｍｍ～約６ｍｍのゲージを得ることができる。例えば、得られるゲージは、約１．２５ｍｍ～約５．５ｍｍ、約１．３ｍｍ～約４ｍｍ、約１．４ｍｍ～約３．５ｍｍ、または約１．５ｍｍ～約３ｍｍであり得る。任意で、冷間圧延ステップは、約１時間まで（例えば、約１０分～約３０分）の期間にわたり実施され得る。例えば、冷間圧延ステップは、約１０分、約２０分、約３０分、約４０分、約５０分、または約１時間の期間にわたり実施され得る。
【0076】
２段階冷間圧延プロセスの次のステップとして、本明細書で中間焼鈍しステップと称される焼鈍しプロセスを行うことができる。中間焼鈍しステップでは、冷間圧延ゲージが、約４時間までの均熱時間で、約２５０℃～約４５０℃（例えば、約２７５℃～約４００℃または約３００℃～約３７５℃）の範囲の温度で保持され得る。例えば、均熱時間は、約１０分～約４時間（例えば、約１０分、約３０分、約１時間、約２時間、約３時間、または約４時間）の範囲であり得る。任意で、中間焼鈍しステップにより、丸い粒子を有する合金を得ることができる。
【0077】
中間焼鈍しステップに続いて、冷間圧延プロセスの第２段階を行うことができる。いくつかの場合において、冷間圧延プロセスの第２段階は、入口温度が約２０℃～約１５０℃の範囲にあるシングルスタンドミルまたはマルチスタンドミルを使用した冷間圧延を含む。入口温度は、例えば、約２０℃、約３０℃、約４０℃、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、または約１５０℃であり得る。いくつかの場合において、冷間ロールの出口温度は、約８０℃～約２００℃の範囲であり得る。約３ｍｍ以下（例えば、約０．２ｍｍ～約２ｍｍまたは約０．２ｍｍ～約１．４ｍｍ）のゲージを得るためには、出口温度が、例えば、約８０℃、約９０℃、約１００℃、約１１０℃、約１２０℃、約１３０℃、約１４０℃、約１５０℃、約１６０℃、約１７０℃、約１８０℃、約１９０℃、または約２００℃であり得る。例えば、得られるゲージは、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．３ｍｍ、約１．４ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．６ｍｍ、約１．７ｍｍ、約１．８ｍｍ、約１．９ｍｍ、約２ｍｍ、約２．１ｍｍ、約２．２ｍｍ、約２．３ｍｍ、約２．４ｍｍ、約２．５ｍｍ、約２．６ｍｍ、約２．７ｍｍ、約２．８ｍｍ、約２．９ｍｍ、または約３ｍｍであり得る。
【0078】
溶体化
次いで、冷間圧延されたコイルを溶体化熱処理ステップで溶体化させてもよい。溶体化は、最終ゲージのアルミニウム合金を、室温から、約５２０℃～約５９０℃（例えば、約５２０℃～約５８０℃、約５３０℃～約５７０℃、約５４５℃～約５７５℃、約５５０℃～約５７０℃、約５５５℃～約５６５℃、約５４０℃～約５６０℃、約５６０℃～約５８０℃、または約５５０℃～約５７５℃）の温度に加熱することを含み得る。
次いで、冷間圧延されたコイルを溶体化熱処理ステップで溶体化させてもよい。溶体化は、最終ゲージのアルミニウム合金を、室温から、約５２０℃～約５９０℃（例えば、約５２０℃～約５８０℃、約５３０℃～約５７０℃、約５４５℃～約５７５℃、約５５０℃～約５７０℃、約５５５℃～約５６５℃、約５４０℃～約５６０℃、約５６０℃～約５８０℃、または約５５０℃～約５７５℃）の温度に加熱することを含み得る。
【0079】
冷間圧延されたコイルを、一定の時間にわたり溶体化温度で均熱処理してもよい。特定の態様では、冷間圧延されたコイルを、およそ２時間まで（例えば、約１秒以上～約１２０分以下）均熱処理してもよい。例えば、冷間圧延されたコイルを、約５２５℃～約５９０℃の溶体化温度で、１秒、５秒、１０秒、１５秒、２０秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒、６０秒、６５秒、７０秒、７５秒、８０秒、８５秒、９０秒、９５秒、１００秒、１０５秒、１１０秒、１１５秒、１２０秒、１２５秒、１３０秒、１３５秒、１４０秒、１４５秒、１５０秒、５分、１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分、６５分、７０分、７５分、８０分、８５分、９０分、９５分、１００分、１０５分、１１０分、１１５分、もしくは１２０分、またはそれらの間のどこかにわたり均熱処理してもよい。
【0080】
焼入れ
特定の態様では、アルミニウム合金製品を、次いで、選択されたゲージに基づく焼入れステップにおいて、約５０℃／秒～４００℃／秒の間で変化し得る焼入れ速度で、約３５℃の温度に冷却してもよい。例えば、焼入れ速度は、約５０℃／秒～約３７５℃／秒、約６０℃／秒～約３７５℃／秒、約７０℃／秒～約３５０℃／秒、約８０℃／秒～約３２５℃／秒、約９０℃／秒～約３００℃／秒、約１００℃／秒～約２７５℃／秒、約１２５℃／秒～約２５０℃／秒、約１５０℃／秒～約２２５℃／秒、または約１７５℃／秒～約２００℃／秒であり得る。焼入れステップは、液体（例えば、水）、気体（例えば、空気）、または別の選択された焼入れ媒体を使用して実施され得る。
特定の態様では、アルミニウム合金製品を、次いで、選択されたゲージに基づく焼入れステップにおいて、約５０℃／秒～４００℃／秒の間で変化し得る焼入れ速度で、約３５℃の温度に冷却してもよい。例えば、焼入れ速度は、約５０℃／秒～約３７５℃／秒、約６０℃／秒～約３７５℃／秒、約７０℃／秒～約３５０℃／秒、約８０℃／秒～約３２５℃／秒、約９０℃／秒～約３００℃／秒、約１００℃／秒～約２７５℃／秒、約１２５℃／秒～約２５０℃／秒、約１５０℃／秒～約２２５℃／秒、または約１７５℃／秒～約２００℃／秒であり得る。焼入れステップは、液体（例えば、水）、気体（例えば、空気）、または別の選択された焼入れ媒体を使用して実施され得る。
【0081】
前処理
任意で、本明細書に記載される、ＤＣ鋳造またはＣＣにより鋳造され、続いて加工されるアルミニウム合金製品を前処理してもよい。
任意で、本明細書に記載される、ＤＣ鋳造またはＣＣにより鋳造され、続いて加工されるアルミニウム合金製品を前処理してもよい。
【0082】
アルカリ洗浄
本明細書に記載の前処理プロセスは、クリーナー（本明細書ではエントリークリーナーまたはプレクリーナーとも称される）を、アルミニウム合金製品の１つ以上の表面に塗布するステップを含む。エントリークリーナーは、アルミニウム合金製品表面から、残留油または緩く付着している酸化物を除去する。任意で、エントリー洗浄を、７．５以上のｐＨを有するアルカリ性溶液を使用して実施することができる。場合によって、アルカリ性溶液のｐＨは、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、約１１．５、約１２、約１２．５、または約１３であり得る。アルカリ性溶液中のアルカリ性剤の濃度は、約１％～約５％（例えば、アルカリ性溶液の体積に基づいて、約１％、約２％、約３％、約４％、または約５％）であり得る。適切なアルカリ性剤としては、例えば、ケイ酸塩および水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）が挙げられる。アルカリ性溶液は、例えば、アニオン性および非イオン性の界面活性剤を含む、１つ以上の界面活性剤をさらに含み得る。
本明細書に記載の前処理プロセスは、クリーナー（本明細書ではエントリークリーナーまたはプレクリーナーとも称される）を、アルミニウム合金製品の１つ以上の表面に塗布するステップを含む。エントリークリーナーは、アルミニウム合金製品表面から、残留油または緩く付着している酸化物を除去する。任意で、エントリー洗浄を、７．５以上のｐＨを有するアルカリ性溶液を使用して実施することができる。場合によって、アルカリ性溶液のｐＨは、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、約１１．５、約１２、約１２．５、または約１３であり得る。アルカリ性溶液中のアルカリ性剤の濃度は、約１％～約５％（例えば、アルカリ性溶液の体積に基づいて、約１％、約２％、約３％、約４％、または約５％）であり得る。適切なアルカリ性剤としては、例えば、ケイ酸塩および水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）が挙げられる。アルカリ性溶液は、例えば、アニオン性および非イオン性の界面活性剤を含む、１つ以上の界面活性剤をさらに含み得る。
【0083】
酸エッチングおよび濯ぎ
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金製品の表面をエッチングするステップを含むこともできる。アルミニウム合金製品の表面を、酸エッチング（すなわち、７未満のｐＨを有する酸性溶液を含むエッチング手順）、アルカリエッチング（すなわち、７超のｐＨを有する塩基性溶液を含むエッチング手順）、または中性条件下でのエッチング（すなわち、７のｐＨを有する中性溶液を含むエッチング手順）などの化学エッチングを使用してエッチングすることができる。化学エッチングは、前処理の後続の適用を受け入れるように、表面を製造する。このステップの間に、Ａｌ酸化物およびＭｇリッチ酸化物（Ｍｇ ｒｉｃｈ ｏｘｉｄｅ）など、任意の緩く付着している酸化物、封入された油、または破片を適切に除去することができる。酸エッチングを実施するための例示的な化学物質としては、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、リン酸、およびこれらの組み合わせが挙げられる。アルカリエッチングを実施するための例示的な化学物質としては、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが挙げられる。酸エッチングステップの後、アルミニウム合金製品の表面を水性または有機溶媒で濯ぐことができる。
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金製品の表面をエッチングするステップを含むこともできる。アルミニウム合金製品の表面を、酸エッチング（すなわち、７未満のｐＨを有する酸性溶液を含むエッチング手順）、アルカリエッチング（すなわち、７超のｐＨを有する塩基性溶液を含むエッチング手順）、または中性条件下でのエッチング（すなわち、７のｐＨを有する中性溶液を含むエッチング手順）などの化学エッチングを使用してエッチングすることができる。化学エッチングは、前処理の後続の適用を受け入れるように、表面を製造する。このステップの間に、Ａｌ酸化物およびＭｇリッチ酸化物（Ｍｇ ｒｉｃｈ ｏｘｉｄｅ）など、任意の緩く付着している酸化物、封入された油、または破片を適切に除去することができる。酸エッチングを実施するための例示的な化学物質としては、硫酸、フッ化水素酸、硝酸、リン酸、およびこれらの組み合わせが挙げられる。アルカリエッチングを実施するための例示的な化学物質としては、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが挙げられる。酸エッチングステップの後、アルミニウム合金製品の表面を水性または有機溶媒で濯ぐことができる。
【0084】
前処理剤、濯ぎ、乾燥の適用
次いで、アルミニウム合金製品の表面に前処理剤を適用してもよい。任意で、前処理剤は、接着促進剤、腐食抑制剤、カップリング剤、抗菌剤、またはそれらの混合物を含み得る。前処理剤の適用後、アルミニウム合金製品の表面を、任意で、溶媒（例えば、水性または有機溶媒）で濯いでもよい。濯ぎステップの後、アルミニウム合金製品の表面を乾燥させてもよい。
次いで、アルミニウム合金製品の表面に前処理剤を適用してもよい。任意で、前処理剤は、接着促進剤、腐食抑制剤、カップリング剤、抗菌剤、またはそれらの混合物を含み得る。前処理剤の適用後、アルミニウム合金製品の表面を、任意で、溶媒（例えば、水性または有機溶媒）で濯いでもよい。濯ぎステップの後、アルミニウム合金製品の表面を乾燥させてもよい。
【0085】
使用方法
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、商用車、航空機または鉄道用途などの、自動車、電子機器および輸送機の用途で使用され得る。例えば、アルミニウム合金製品は、強度を得るために、シャシー、クロスメンバー、およびシャシー内構成要素（これらに限定するものではないが、商用車シャシー内の２つのＣチャンネル間のすべての構成要素を包含する）に使用でき、高強度鋼の完全なまたは部分的な代替品として機能する。特定の例では、アルミニウム合金製品は、Ｆ、Ｔ４、Ｔ６、またはＴ８ｘ調質度で使用され得る。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、商用車、航空機または鉄道用途などの、自動車、電子機器および輸送機の用途で使用され得る。例えば、アルミニウム合金製品は、強度を得るために、シャシー、クロスメンバー、およびシャシー内構成要素（これらに限定するものではないが、商用車シャシー内の２つのＣチャンネル間のすべての構成要素を包含する）に使用でき、高強度鋼の完全なまたは部分的な代替品として機能する。特定の例では、アルミニウム合金製品は、Ｆ、Ｔ４、Ｔ６、またはＴ８ｘ調質度で使用され得る。
【0086】
特定の態様では、アルミニウム合金製品および方法は、自動車の本体部品製品を製造するために使用され得る。例えば、開示されるアルミニウム合金製品および方法は、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、およびＣピラー）、内部パネル、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など、自動車の本体部品を製造するために使用され得る。開示されるアルミニウム合金製品および方法はまた、航空機または鉄道車両用途において、例えば、外部および内部パネルを製造するためにも使用され得る。
【0087】
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法はまた、電子機器用途において、例えば、外部および内部エンケースメントを製造するためにも使用され得る。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法はまた、携帯電話およびタブレットコンピュータを含む電子デバイス用の筐体を製造するためにも使用され得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製品は、携帯電話（例えば、スマートフォン）の外部ケーシングおよびタブレット底部シャシー用の筐体を製造するために使用され得る。
【0088】
特定の態様では、アルミニウム合金製品および方法は、航空宇宙機の本体部品製品を製造するために使用され得る。例えば、開示されるアルミニウム合金製品および方法は、スキン合金のような航空機の本体部品を製造するために使用され得る。
【0089】
リン含有表面を有するアルミニウム合金製品
アルミニウム合金製品
本明細書には、例えば抵抗スポット溶接（「ＲＳＷ」と称される）を含む特定の接合および結合の用途のための最適な接触抵抗特性を含む所望の表面特性を有するアルミニウム合金製品が記載されている。他の組成上の特徴のなかでも、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、アルミニウム合金製品の表面下部分において、ある濃度の残留元素を含む。
アルミニウム合金製品
本明細書には、例えば抵抗スポット溶接（「ＲＳＷ」と称される）を含む特定の接合および結合の用途のための最適な接触抵抗特性を含む所望の表面特性を有するアルミニウム合金製品が記載されている。他の組成上の特徴のなかでも、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、アルミニウム合金製品の表面下部分において、ある濃度の残留元素を含む。
【0090】
本明細書で使用される場合、「表面下」という用語は、アルミニウム合金製品の外部表面から合金製品の内部に約１５０μｍまでの深さで延在する、アルミニウム合金製品の部分を指す。任意で、表面下は、合金製品の内部に、約０．０１μｍ、約０．０５μｍ、約０．１μｍ、約０．１５μｍ、約０．２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．３５μｍ、約０．４μｍ、約０．４５μｍ、約０．５μｍ、約０．５５μｍ、約０．６μｍ、約０．６５μｍ、約０．７μｍ、約０．７５μｍ、約０．８μｍ、約０．８５μｍ、約０．９μｍ、約０．９５μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、約２μｍ、約２．５μｍ、約３μｍ、約３．５μｍ、約４μｍ、約４．５μｍ、約５μｍ、約５．５μｍ、約６μｍ、約６．５μｍ、約７μｍ、約７．５μｍ、約８μｍ、約８．５μｍ、約９μｍ、約９．５μｍ、約１０μｍ、約１０．５μｍ、約１１μｍ、約１１．５μｍ、約１２μｍ、約１２．５μｍ、約１３μｍ、約１３．５μｍ、約１４μｍ、約１４．５μｍ、約１５μｍ、約１５．５μｍ、約１６μｍ、約１６．５μｍ、約１７μｍ、約１７．５μｍ、約１８μｍ、約１８．５μｍ、約１９μｍ、約１９．５μｍ、約２０μｍ、約２０．５μｍ、約２１μｍ、約２１．５μｍ、約２２μｍ、約２２．５μｍ、約２３μｍ、約２３．５μｍ、約２４μｍ、約２４．５μｍ、約２５μｍ、約２５．５μｍ、約２６μｍ、約２６．５μｍ、約２７μｍ、約２７．５μｍ、約２８μｍ、約２８．５μｍ、約２９μｍ、約２９．５μｍ、約３０μｍ、約３０．５μｍ、約３１μｍ、約３１．５μｍ、約３２μｍ、約３２．５μｍ、約３３μｍ、約３３．５μｍ、約３４μｍ、約３４．５μｍ、約３５μｍ、約３５．５μｍ、約３６μｍ、約３６．５μｍ、約３７μｍ、約３７．５μｍ、約３８μｍ、約３８．５μｍ、約３９μｍ、約３９．５μｍ、約４０μｍ、約４０．５μｍ、約４１μｍ、約４１．５μｍ、約４２μｍ、約４２．５μｍ、約４３μｍ、約４３．５μｍ、約４４μｍ、約４４．５μｍ、約４５μｍ、約４５．５μｍ、約４６μｍ、約４６．５μｍ、約４７μｍ、約４７．５μｍ、約４８μｍ、約４８．５μｍ、約４９μｍ、約４９．５μｍ、約５０μｍ、約５０．５μｍ、約５１μｍ、約５１．５μｍ、約５２μｍ、約５２．５μｍ、約５３μｍ、約５３．５μｍ、約５４μｍ、約５４．５μｍ、約５５μｍ、約５５．５μｍ、約５６μｍ、約５６．５μｍ、約５７μｍ、約５７．５μｍ、約５８μｍ、約５８．５μｍ、約５９μｍ、約５９．５μｍ、約６０μｍ、約６０．５μｍ、約６１μｍ、約６１．５μｍ、約６２μｍ、約６２．５μｍ、約６３μｍ、約６３．５μｍ、約６４μｍ、約６４．５μｍ、約６５μｍ、約６５．５μｍ、約６６μｍ、約６６．５μｍ、約６７μｍ、約６７．５μｍ、約６８μｍ、約６８．５μｍ、約６９μｍ、約６９．５μｍ、約７０μｍ、約７０．５μｍ、約７１μｍ、約７１．５μｍ、約７２μｍ、約７２．５μｍ、約７３μｍ、約７３．５μｍ、約７４μｍ、約７４．５μｍ、約７５μｍ、約７５．５μｍ、約７６μｍ、約７６．５μｍ、約７７μｍ、約７７．５μｍ、約７８μｍ、約７８．５μｍ、約７９μｍ、約７９．５μｍ、約８０μｍ、約８０．５μｍ、約８１μｍ、約８１．５μｍ、約８２μｍ、約８２．５μｍ、約８３μｍ、約８３．５μｍ、約８４μｍ、約８４．５μｍ、約８５μｍ、約８５．５μｍ、約８６μｍ、約８６．５μｍ、約８７μｍ、約８７．５μｍ、約８８μｍ、約８８．５μｍ、約８９μｍ、約８９．５μｍ、約９０μｍ、約９０．５μｍ、約９１μｍ、約９１．５μｍ、約９２μｍ、約９２．５μｍ、約９３μｍ、約９３．５μｍ、約９４μｍ、約９４．５μｍ、約９５μｍ、約９５．５μｍ、約９６μｍ、約９６．５μｍ、約９７μｍ、約９７．５μｍ、約９８μｍ、約９８．５μｍ、約９９μｍ、約９９．５μｍ、約１００μｍ、約１００．５μｍ、約１０１μｍ、約１０１．５μｍ、約１０２μｍ、約１０２．５μｍ、約１０３μｍ、約１０３．５μｍ、約１０４μｍ、約１０４．５μｍ、約１０５μｍ、約１０５．５μｍ、約１０６μｍ、約１０６．５μｍ、約１０７μｍ、約１０７．５μｍ、約１０８μｍ、約１０８．５μｍ、約１０９μｍ、約１０９．５μｍ、約１１０μｍ、約１１０．５μｍ、約１１１μｍ、約１１１．５μｍ、約１１２μｍ、約１１２．５μｍ、約１１３μｍ、約１１３．５μｍ、約１１４μｍ、約１１４．５μｍ、約１１５μｍ、約１１５．５μｍ、約１１６μｍ、約１１６．５μｍ、約１１７μｍ、約１１７．５μｍ、約１１８μｍ、約１１８．５μｍ、約１１９μｍ、約１１９．５μｍ、約１２０μｍ、約１２０．５μｍ、約１２１μｍ、約１２１．５μｍ、約１２２μｍ、約１２２．５μｍ、約１２３μｍ、約１２３．５μｍ、約１２４μｍ、約１２４．５μｍ、約１２５μｍ、約１２５．５μｍ、約１２６μｍ、約１２６．５μｍ、約１２７μｍ、約１２７．５μｍ、約１２８μｍ、約１２８．５μｍ、約１２９μｍ、約１２９．５μｍ、約１３０μｍ、約１３０．５μｍ、約１３１μｍ、約１３１．５μｍ、約１３２μｍ、約１３２．５μｍ、約１３３μｍ、約１３３．５μｍ、約１３４μｍ、約１３４．５μｍ、約１３５μｍ、約１３５．５μｍ、約１３６μｍ、約１３６．５μｍ、約１３７μｍ、約１３７．５μｍ、約１３８μｍ、約１３８．５μｍ、約１３９μｍ、約１３９．５μｍ、約１４０μｍ、約１４０．５μｍ、約１４１μｍ、約１４１．５μｍ、約１４２μｍ、約１４２．５μｍ、約１４３μｍ、約１４３．５μｍ、約１４４μｍ、約１４４．５μｍ、約１４５μｍ、約１４５．５μｍ、約１４６μｍ、約１４６．５μｍ、約１４７μｍ、約１４７．５μｍ、約１４８μｍ、約１４８．５μｍ、約１４９μｍ、約１４９．５μｍ、約１５０μｍ、またはその間のどこかの深さで延在する、合金製品の部分を指す。いくつかの例では、表面下は、表面からアルミニウム合金製品の内部の約８３μｍの深さまで延在する。いくつかの例では、表面下は、表面からアルミニウム合金製品の内部の約５μｍの深さまで延在する。いくつかの例では、表面下は、表面からアルミニウム合金製品の内部の約２μｍの深さまで延在する。表面下部分を除くアルミニウム合金製品の部分（例えば、合金製品の残部）は、本明細書において、合金製品のバルクと称される。
【0091】
いくつかの態様では、表面下は、アルミニウム合金製品の任意の外部表面から延在し得る。例えば、表面下は、アルミニウム合金製品の第１の側面（例えば、合金シートの上面）、アルミニウム合金製品の第２の側面（例えば、合金シートの底面）、アルミニウム合金製品の第３の側面（例えば、合金シートの第１の縁部）、またはアルミニウム合金製品の第４の側面（例えば、合金シートの第２の縁部）から延在し得る。
【0092】
本明細書で使用される場合、「残留元素」という用語は、以下でさらに記載される特定の製造および加工ステップにかけた後でもアルミニウム合金製品の表面下部分に残る元素を指す。本明細書に記載の残留元素は、例えば、Ｐを含む。いくつかの態様において、Ｐは、元素Ｐとして、または酸化したＰ（例えば、－３、－２、－１、＋１、＋２、＋３、＋４、または＋５を含むＰの任意の酸化状態）として存在し得る。酸化したＰは、例えば、五酸化リン、三酸化リン、一酸化リン、または四酸化二リンとして、表面下部分内に存在し得る。いくつかの非限定的な例では、元素Ｐは、約２ａｔ％～約１０ａｔ％の量で、表面下に残留元素として存在し得る。例えば、元素Ｐは、約２ａｔ％、３ａｔ％、４ａｔ％、５ａｔ％、６ａｔ％、７ａｔ％、８ａｔ％、９ａｔ％、１０ａｔ％、またはそれらの間のどこかの量で存在し得る。
【0093】
アルミニウム合金製品は、任意の適切な組成を有し得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製品は、少なくとも約０．００１重量％のマグネシウム（Ｍｇ）を含む任意のアルミニウム合金から製造され得る。例えば、アルミニウム合金製品は、約０．００１重量％～約１０重量％（例えば、約０．０１重量％～約９重量％、約０．０５重量％～約８重量％、または約０．１重量％～約８重量％）のＭｇを含むアルミニウム合金から製造され得る。任意で、本明細書に記載のアルミニウム合金製品に使用するためのアルミニウム合金は、約０．００１重量％、０．００２重量％、０．００３重量％、０．００４重量％、０．００５重量％、０．００６重量％、０．００７重量％、０．００８重量％、０．００９重量％、０．０１重量％、０．０２重量％、０．０３重量％、０．０４重量％、０．０５重量％、０．０６重量％、０．０７重量％、０．０８重量％、０．０９重量％、０．１重量％、０．１１重量％、０．１２重量％、０．１３重量％、０．１４重量％、０．１５重量％、０．１６重量％、０．１７重量％、０．１８重量％、０．１９重量％、０．２重量％、０．３重量％、０．４重量％、０．５重量％、０．６重量％、０．７重量％、０．８重量％、０．９重量％、１．０重量％、１．１重量％、１．２重量％、１．３重量％、１．４重量％、１．５重量％、１．６重量％、１．７重量％、１．８重量％、１．９重量％、２．０重量％、２．１重量％、２．２重量％、２．３重量％、２．４重量％、２．５重量％、２．６重量％、２．７重量％、２．８重量％、２．９重量％、３．０重量％、３．１重量％、３．２重量％、３．３重量％、３．４重量％、３．５重量％、３．６重量％、３．７重量％、３．８重量％、３．９重量％、４．０重量％、４．１重量％、４．２重量％、４．３重量％、４．４重量％、４．５重量％、４．６重量％、４．７重量％、４．８重量％、４．９重量％、５．０重量％、５．１重量％、５．２重量％、５．３重量％、５．４重量％、５．５重量％、５．６重量％、５．７重量％、５．８重量％、５．９重量％、６．０重量％、６．１重量％、６．２重量％、６．３重量％、６．４重量％、６．５重量％、６．６重量％、６．７重量％、６．８重量％、６．９重量％、７．０重量％、７．１重量％、７．２重量％、７．３重量％、７．４重量％、７．５重量％、７．６重量％、７．７重量％、７．８重量％、７．９重量％、８．０重量％、８．１重量％、８．２重量％、８．３重量％、８．４重量％、８．５重量％、８．６重量％、８．７重量％、８．８重量％、８．９重量％、９．０重量％、９．１重量％、９．２重量％、９．３重量％、９．４重量％、９．５重量％、９．６重量％、９．７重量％、９．８重量％、９．９重量％、または１０．０重量％の量でＭｇを含む。
【0094】
非限定的な例では、アルミニウム合金製品は、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、または７ｘｘｘ系アルミニウム合金を含み得る。
【0095】
アルミニウム合金製品としての使用に適した５ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、例えば、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が挙げられる。
【0096】
アルミニウム合金製品としての使用に適した６ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、例えば、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、およびＡＡ６０９２が挙げられる。
【0097】
アルミニウム合金製品としての使用に適した７ｘｘｘ系アルミニウム合金としては、例えば、ＡＡ７００３、ＡＡ７００４、ＡＡ７２０４、ＡＡ７００５、ＡＡ７１０８、ＡＡ７１０８Ａ、ＡＡ７００９、ＡＡ７０１０、ＡＡ７０１２、ＡＡ７０１４、ＡＡ７０１５、ＡＡ７０１６、ＡＡ７１１６、ＡＡ７０１７、ＡＡ７０１８、ＡＡ７０１９、ＡＡ７０１９Ａ、ＡＡ７０２０、ＡＡ７０２１、ＡＡ７０２２、ＡＡ７１２２、ＡＡ７０２３、ＡＡ７０２４、ＡＡ７０２５、ＡＡ７０２６、ＡＡ７０２８、ＡＡ７０２９、ＡＡ７１２９、ＡＡ７２２９、ＡＡ７０３０、ＡＡ７０３１、ＡＡ７０３２、ＡＡ７０３３、ＡＡ７０３４、ＡＡ７０３５、ＡＡ７０３５Ａ、ＡＡ７０３６、ＡＡ７１３６、ＡＡ７０３７、ＡＡ７０３９、ＡＡ７０４０、ＡＡ７１４０、ＡＡ７０４１、ＡＡ７０４２、ＡＡ７０４６、ＡＡ７０４６Ａ、ＡＡ７０４７、ＡＡ７０４９、ＡＡ７０４９Ａ、ＡＡ７１４９、ＡＡ７２４９、ＡＡ７３４９、ＡＡ７４４９、ＡＡ７０５０、ＡＡ７０５０Ａ、ＡＡ７１５０、ＡＡ７０５５、ＡＡ７１５５、ＡＡ７２５５、ＡＡ７０５６、ＡＡ７０６０、ＡＡ７０６４、ＡＡ７０６５、ＡＡ７０６８、ＡＡ７１６８、ＡＡ７０７２、ＡＡ７０７５、ＡＡ７１７５、ＡＡ７４７５、ＡＡ７０７６、ＡＡ７１７８、ＡＡ７２７８、ＡＡ７２７８Ａ、ＡＡ７０８１、ＡＡ７１８１、ＡＡ７０８５、ＡＡ７１８５、ＡＡ７０９０、ＡＡ７０９３、ＡＡ７０９５、ＡＡ７０９９、およびＡＡ７１９９が挙げられる。
【0098】
本文全体にわたりアルミニウム合金製品について記載されているが、方法および製品は、任意の金属に適用される。いくつかの例では、金属製品は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウムベースの材料、チタン、チタンベースの材料、銅、銅ベースの材料、鋼、鋼ベースの材料、青銅、青銅ベースの材料、真鍮、真鍮ベースの材料、複合材料、複合材料に使用されるシート、または他の任意の適切な金属、もしくは材料の組み合わせである。製品は、モノリシック材料や、ロール接合材料、クラッド材料、複合材料など（限定されることはないが、炭素繊維含有材料など）の非モノリシック材料、または他のさまざまな材料を含み得る。いくつかの例では、金属製品は、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。いくつかの例では、本明細書に記載の合金元素および／またはその酸化物は、合金元素および／またはその酸化物の濃度が、アルミニウム合金製品のすべての厚さ（例えば、アルミニウム合金のバルク）全体にわたり（すなわち、少なくとも表面下部分およびバルク部分において）分布するように、合金製品全体にわたり拡散することができる。例えば、アルミニウム合金製品は、アルミニウム合金製品全体にわたり分布しており、かつ均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化を含むさまざまな加工ステップ中に表面下部分に移動し得るＭｇおよび／またはＭｇＯの濃度を含み得る。
【0099】
他の場合では、Ｐ、ならびにＭｇおよび／またはＭｇＯの濃度により、ＲＳＷに従順な少なくとも一部の表面下をもたらすことができる。いくつかの場合において、表面下の接触抵抗をＲＳＷのために最適化させることができる。いくつかの非限定的な例において、接触抵抗が最適化されることにより、少なくともＲＳＷ電極先端部および／または電極全体における電子応力（例えば、ジュール加熱）を低減させることができる。いくつかの例では、接触抵抗が増加することにより、電極および／または先端部のジュール加熱が増加し、腐食、疲労、破損、またはそれらの任意の組み合わせを含む熱的に強まった破損メカニズムによる電極および／または先端部の破損が加速することがある。したがって、接触抵抗を最適化させることにより、電極および／または先端部の破損を減速させ、ＲＳＷ電極の使用寿命を、現在の業界の需要よりも、例えば少なくとも８０回の溶接サイクルよりも長くすることができる。例えば、ＲＳＷ電極および／または先端部は、少なくとも約８５回の溶接サイクル、少なくとも約９０回の溶接サイクル、少なくとも約９５回の溶接サイクル、または少なくとも約１００回の溶接サイクルに耐えることができる。
【0100】
いくつかの場合において、アルミニウム合金製品の表面下により高い濃度のＭｇＯが存在すると、ＲＳＷ電極の使用寿命が短くなることがある。しかしながら、アルミニウム合金をＰ含有化合物（例えば、リン酸）でエッチングおよび／または洗浄すると、ＲＳＷ電極の使用寿命を増加させることができる。したがって、いくつかの非限定的な例では、ある濃度の残留Ｐをアルミニウム合金製品の表面下部分にもたらすことにより、ＲＳＷ電極の使用寿命を改善することができる。
【0101】
さらに、アルミニウム合金製品の表面にＰが存在することにより、表面を安定化させることができる。いくつかの場合において、表面および／または表面下に存在するＰおよびＭｇにより、リン酸マグネシウム（ＭｇＰＯ4）、リン酸二マグネシウム（ＭｇＨＰＯ4）、リン酸三マグネシウム（Ｍｇ3（ＰＯ4）2）、リン化マグネシウム（Ｍｇ3Ｐ2）、亜リン酸マグネシウム（Ｍｇ3（ＰＯ3）2）、リン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ2ＰＯ4）2）、任意の適切なＭｇ－Ｐ化合物、またはそれらの任意の組み合わせを形成することができる。表面および／または表面下にＭｇ－Ｐ化合物を形成することにより、ＭｇＯの濃度が低下し、表面が安定化されるため、ＲＳＷ電極の使用寿命が延びる（以下に詳述される式（Ｉ）～式（ＩＶ）を参照）。
【0102】
いくつかの例では、アルミニウム合金製品の表面をＰ含有エッチング液（例えば、リン酸と硫酸との混合物（Ｈ3ＰＯ4／Ｈ2ＳＯ4））でエッチングすると、（ｉ）ＭｇＯの除去および／または（ｉｉ）Ｍｇ－Ｐ化合物形成の促進により、表面および表面下のＭｇＯの濃度を低減させることができる。したがって、Ｐ含有エッチング液でのエッチングは、ＭｇＯ濃度を、Ｐ含有エッチング液なしでのエッチングの濃度を上回ってさらに低減させる。いくつかの態様では、本明細書に記載されているようにＭｇＯ濃度を低減させることにより、上述のようにＲＳＷ電極の使用寿命を延ばすことができる（例えば、少なくとも約１００回の溶接サイクルに耐える）。
【0103】
いくつかの非限定的な例では、Ｈ3ＰＯ4／Ｈ2ＳＯ4混合物中の硫酸は、表面または表面下のＭｇＯ、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、および／または水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）3）を溶解させることができる。さらに、Ｈ3ＰＯ4／Ｈ2ＳＯ4混合物中のリン酸は、ＭｇＯおよびＭｇ（ＯＨ）2とともに錯体化し、以下の式に記載のさまざまなＭｇ－Ｐ化合物を形成することができる：
【表1】
【0104】
アルミニウム合金製品におけるＰおよびＭｇの原子濃度は、アルミニウム合金製品における特定の位置（例えば、深さ）と、アルミニウム合金製品を製造、加工および処理する方法と、に基づいて変わる。さらに、アルミニウム合金製品中のアルミニウム合金材料は、上記のエッチングからのＰを含有する。ＰおよびＭｇの原子濃度（例えば、Ｐ／Ｍｇ）は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を含む当業者に公知の技術を使用して測定され得る。
【0105】
ＰおよびＭｇは、例えば、アルミニウム合金製品の表面に、および／または表面下内に存在し得る。アルミニウム合金製品の表面および／または表面下におけるＭｇに対するＰの原子濃度比は、一般的に、約０．００１～約１０（例えば、約０．００５～約９、約０．０１～約８、約０．０５～約７、約０．１～約６、約０．１～約５、約０．１５～約５．５、約０．２～約５、約０．２５～約４．５、約０．５～約４、約０．７５～約３．５、約１～約３、約１．２５～約２．５、または約１．５～約２）の範囲の適切な値を有し得る。例えば、アルミニウム合金製品の表面および／または表面下におけるＭｇに対するＰの原子濃度比は、約０．００１、約０．００２、約０．００３、約０．００４、約０．００５、約０．００６、約０．００７、約０．００８、約０．００９、約０．０１、約０．０２、約０．０３、約０．０４、約０．０５、約０．０６、約０．０７、約０．０８、約０．０９、約０．１、約０．２、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、約１、約１．１、約１．２、約１．３、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、または約１０であり得る。表面または表面下におけるＭｇに対するＰの原子濃度比は、表面または表面下におけるＭｇの原子濃度に対するＰの原子濃度の単純な比（例えば、Ｐ／Ｍｇ）を考慮することにより計算することができ、それぞれ濃度は、例えば、上記のＸＰＳを使用して測定される。いくつかの例において、先の式（Ｉ）では、約２のＰ／Ｍｇ比を得ることができ、式（ＩＩ）では、約１のＰ／Ｍｇ比を得ることができ、式（ＩＩＩ）および／または式（ＩＶ）では、約０．７５のＰ／Ｍｇ比を得ることができる。いくつかの非限定的な例では、Ｐ／Ｍｇの原子濃度比は、表面から約８３μｍまで延在する表面下において、約０．６～約０．７である。
【0106】
黄色度指数（「ＹＩ」と称される）により、抵抗スポット溶接用アルミニウム合金について、最適な表面化学を示すことができる。ＹＩとは、アルミニウム合金の表面の少なくとも一部に存在する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の濃度の結果であり、アルミニウム合金に黄色の外観をもたらす。任意で、ＹＩは、少なくとも１５（例えば、少なくとも約１８、少なくとも約２０、または少なくとも約２２）である。ＹＩは、ＡＳＴＭ規格Ｅ３１３に準拠して測定された。
【0107】
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、任意の適切なゲージを有し得る。例えば、アルミニウム合金製品は、約０．５ｍｍ～約５０ｍｍ（例えば、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、約２０ｍｍ、約２５ｍｍ、約３０ｍｍ、約３５ｍｍ、約４０ｍｍ、約５０ｍｍ、またはそれらの間のどこか）のゲージを有する、アルミニウム合金プレート、アルミニウム合金シェート、またはアルミニウム合金シートであり得る。
【0108】
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、例えば抵抗スポット溶接を含む任意の適切な接合技術による接合の成功に適した表面粗さを有し得る。本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、約２５ナノメートル（ｎｍ）～約５０ｎｍの平均表面粗さを有し得る。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、約２５ｎｍ、約２６ｎｍ、約２７ｎｍ、約２８ｎｍ、約２９ｎｍ、約３０ｎｍ、約３１ｎｍ、約３２ｎｍ、約３３ｎｍ、約３４ｎｍ、約３５ｎｍ、約３６ｎｍ、約３７ｎｍ、約３８ｎｍ、約３９ｎｍ、約４０ｎｍ、約４１ｎｍ、約４２ｎｍ、約４３ｎｍ、約４４ｎｍ、約４５ｎｍ、約４６ｎｍ、約４７ｎｍ、約４８ｎｍ、約４９ｎｍ、約５０ｎｍ、またはそれらの間のどこかの表面粗さを有し得る。
【0109】
合金製品を製造する方法
特定の態様では、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、本明細書に記載の方法を使用して製造され得る。範囲を限定することを意図するものではないが、アルミニウム合金製品の特性は、製品の製造中に特定の組成上の特徴が形成されることにより部分的に決定される。以下に記載のように、エッチングステップおよび条件を含む特定の加工ステップおよび条件によって、望ましい接合耐久性の特性、特に、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）装置の電極先端部における電子応力を低減し、それによりＲＳＷ電極の使用寿命を延ばすために必要な最適な表面化学および／または接触抵抗を有する上記のアルミニウム合金製品がもたらされる。
特定の態様では、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、本明細書に記載の方法を使用して製造され得る。範囲を限定することを意図するものではないが、アルミニウム合金製品の特性は、製品の製造中に特定の組成上の特徴が形成されることにより部分的に決定される。以下に記載のように、エッチングステップおよび条件を含む特定の加工ステップおよび条件によって、望ましい接合耐久性の特性、特に、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）装置の電極先端部における電子応力を低減し、それによりＲＳＷ電極の使用寿命を延ばすために必要な最適な表面化学および／または接触抵抗を有する上記のアルミニウム合金製品がもたらされる。
【0110】
本明細書に記載の任意の適切な（すなわち、少なくともいくらかの量のＣｕを含有する）アルミニウム合金を、任意の適切な方法により鋳造して、鋳造製品を得ることができる。いくつかの例では、合金を、直接チル（ＤＣ）鋳造加工を使用して鋳造して、アルミニウム合金インゴットを形成することができる。いくつかの例では、合金を、ツインベルト鋳造機、ツインロール鋳造機、またはブロック鋳造機の使用を挙げることができるが、これらに限定されることはない、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で鋳造製品を形成することができる。次いで、鋳造製品を、製品を製造するために使用される特定のアルミニウム合金シリーズに基づいて、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、焼入れ、および／またはエジングを含むが、これらに限定されることはない、加工ステップにかけてもよい。加工に続いて、アルミニウム合金製品を、以下でさらに記載されるように、表面処理ステップにかけてもよい。
【0111】
表面処理
本明細書に記載される、ＤＣ鋳造もしくはＣＣまたは他の方法で鋳造され、続いて加工されるアルミニウム合金製品を、以下に記載の表面処理プロセスにかけてもよい。
本明細書に記載される、ＤＣ鋳造もしくはＣＣまたは他の方法で鋳造され、続いて加工されるアルミニウム合金製品を、以下に記載の表面処理プロセスにかけてもよい。
【0112】
洗浄
任意で、本明細書に記載の表面処理プロセスは、クリーナー（本明細書ではエントリークリーナーまたはプレクリーナーとも称される）を、アルミニウム合金製品の１つ以上の表面に塗布するステップを含む。エントリークリーナーは、アルミニウム合金製品表面から、残留油または緩く付着している酸化物を除去する。任意で、エントリー洗浄を、７．５以上のｐＨを有するアルカリ性溶液を使用して実施することができる。場合によって、アルカリ性溶液のｐＨは、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、約１１．５、約１２、約１２．５、または約１３であり得る。アルカリ性溶液中のアルカリ性剤の濃度は、約１％～約５％（例えば、アルカリ性溶液の体積に基づいて、約１％、約２％、約３％、約４％、または約５％）であり得る。適切なアルカリ性剤としては、例えば、ケイ酸塩および水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）が挙げられる。アルカリ性溶液は、例えば、アニオン性および非イオン性の界面活性剤を含む、１つ以上の界面活性剤をさらに含み得る。
任意で、本明細書に記載の表面処理プロセスは、クリーナー（本明細書ではエントリークリーナーまたはプレクリーナーとも称される）を、アルミニウム合金製品の１つ以上の表面に塗布するステップを含む。エントリークリーナーは、アルミニウム合金製品表面から、残留油または緩く付着している酸化物を除去する。任意で、エントリー洗浄を、７．５以上のｐＨを有するアルカリ性溶液を使用して実施することができる。場合によって、アルカリ性溶液のｐＨは、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、約１１．５、約１２、約１２．５、または約１３であり得る。アルカリ性溶液中のアルカリ性剤の濃度は、約１％～約５％（例えば、アルカリ性溶液の体積に基づいて、約１％、約２％、約３％、約４％、または約５％）であり得る。適切なアルカリ性剤としては、例えば、ケイ酸塩および水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）が挙げられる。アルカリ性溶液は、例えば、アニオン性および非イオン性の界面活性剤を含む、１つ以上の界面活性剤をさらに含み得る。
【0113】
エッチング
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金製品の表面をエッチングするステップを含む。アルミニウム合金製品の表面を、酸エッチング（すなわち、酸性溶液を含むエッチング手順）を使用してエッチングすることができる。エッチングステップにより、アルミニウム合金製品の表面下部分にＰが堆積する。さらに、エッチングステップは、前処理の後続の適用を受け入れるように、表面を処理する。このステップの間に、Ａｌ酸化物およびＭｇリッチ酸化物など、任意の緩く付着している酸化物、封入された油、または破片を適切に除去すべきである。
本明細書に記載の前処理プロセスは、アルミニウム合金製品の表面をエッチングするステップを含む。アルミニウム合金製品の表面を、酸エッチング（すなわち、酸性溶液を含むエッチング手順）を使用してエッチングすることができる。エッチングステップにより、アルミニウム合金製品の表面下部分にＰが堆積する。さらに、エッチングステップは、前処理の後続の適用を受け入れるように、表面を処理する。このステップの間に、Ａｌ酸化物およびＭｇリッチ酸化物など、任意の緩く付着している酸化物、封入された油、または破片を適切に除去すべきである。
【0114】
エッチングステップは、少なくとも１つのＰ含有化合物を含むエッチング溶液を使用して実施される。いくつかの例では、エッチング溶液での使用に適したＰ含有化合物として、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、他の任意のＰ含有酸、およびそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、Ｐ含有化合物は、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）を含み得る。任意で、エッチング溶液は、硫酸、フッ化水素酸、酢酸、および／または塩酸を含む、１つ以上のさらなる酸を含み得る。いくつかの例では、エッチング溶液は、リン酸と硫酸との混合物を含む。いくつかの場合において、混合物は、硫酸に対するリン酸の比が、約３～約５である。例えば、硫酸に対するリン酸の比は、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、または約５であり得る。
【0115】
上述のように、エッチングステップにより、アルミニウム合金製品の表面下部分に残留元素濃度（例えば、Ｐ）が堆積する。いくつかの例では、エッチングステップにより、少なくとも約２ａｔ％～約１０ａｔ％のＰが、アルミニウム合金製品の表面下に堆積する。Ｐのそのような堆積およびその後の酸化により、ＲＳＷについて、表面下部分の接触抵抗が最適化され得る。いくつかのさらなる例では、接触抵抗を最適化させることにより、ＲＳＷ電極への電子応力を低減させ、それにより、ＲＳＷ電極の使用寿命を、現在の業界の需要よりも延長することができる。
【0116】
エッチング後の濯ぎ
エッチングステップの後、アルミニウム合金製品の表面を溶媒で濯いでもよい。任意で、溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、または逆浸透（ＲＯ）水などの水溶液であり得る。
エッチングステップの後、アルミニウム合金製品の表面を溶媒で濯いでもよい。任意で、溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、または逆浸透（ＲＯ）水などの水溶液であり得る。
【0117】
前処理の適用
任意で、次いで、アルミニウム合金製品の表面に前処理を適用してもよい。適切な前処理としては、例えば、接着促進剤および腐食抑制剤が挙げられる。前処理は、当技術分野で公知の任意の適切な温度で適用することができる。
任意で、次いで、アルミニウム合金製品の表面に前処理を適用してもよい。適切な前処理としては、例えば、接着促進剤および腐食抑制剤が挙げられる。前処理は、当技術分野で公知の任意の適切な温度で適用することができる。
【0118】
前処理の適用により、アルミニウム合金製品の表面に前処理の薄層が製造される。前処理の適用後、当技術分野で公知のように、アルミニウム合金製品の表面を濯ぐおよび／または乾燥させることができる。
【0119】
使用方法
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、商用車、航空機もしくは鉄道用途、または他の任意の適切な用途などの、自動車、電子機器および輸送機の用途で使用され得る。例えば、アルミニウム合金製品は、強度を得るために、シャシー、クロスメンバー、およびシャシー内構成要素（商用車シャシー内の２つのＣチャンネル間のすべての構成要素を包含するが、これらに限定されない）に使用でき、高強度鋼の完全または部分的な代替品として機能する。特定の例では、アルミニウム合金製品は、Ｆ、Ｏ、Ｔ４、Ｔ６、またはＴ８ｘ調質度で使用され得る。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、商用車、航空機もしくは鉄道用途、または他の任意の適切な用途などの、自動車、電子機器および輸送機の用途で使用され得る。例えば、アルミニウム合金製品は、強度を得るために、シャシー、クロスメンバー、およびシャシー内構成要素（商用車シャシー内の２つのＣチャンネル間のすべての構成要素を包含するが、これらに限定されない）に使用でき、高強度鋼の完全または部分的な代替品として機能する。特定の例では、アルミニウム合金製品は、Ｆ、Ｏ、Ｔ４、Ｔ６、またはＴ８ｘ調質度で使用され得る。
【0120】
特定の態様では、アルミニウム合金製品および方法は、自動車の本体部品製品を製造するために使用され得る。例えば、開示されるアルミニウム合金製品および方法は、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、およびＣピラー）、内部パネル、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など、自動車の本体部品を製造するために使用され得る。開示されるアルミニウム合金製品および方法はまた、航空機または鉄道車両用途において、例えば、外部および内部パネルを製造するためにも使用され得る。
【0121】
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法はまた、電子機器用途において、例えば、外部および内部エンケースメントを製造するためにも使用され得る。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法はまた、携帯電話およびタブレットコンピュータを含む電子デバイス用の筐体を製造するためにも使用され得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製品は、携帯電話（例えば、スマートフォン）の外部ケーシングおよびタブレット底部シャシー用の筐体を製造するために使用され得る。
【0122】
特定の態様では、アルミニウム合金製品および方法は、航空宇宙機の本体部品製品を製造するために使用され得る。例えば、開示されるアルミニウム合金製品および方法は、スキン合金のような航空機の本体部品を製造するために使用され得る。
【0123】
例示
例示１は、アルミニウム合金製品であって、移動元素と、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、ある濃度の移動元素を有するバルク部分と、を含み、４．０以下の濃縮比を含み、濃縮比が、バルク部分の移動元素の濃度に対する表面下部分の移動元素の濃度の比である、アルミニウム合金製品である。
例示１は、アルミニウム合金製品であって、移動元素と、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、ある濃度の移動元素を有するバルク部分と、を含み、４．０以下の濃縮比を含み、濃縮比が、バルク部分の移動元素の濃度に対する表面下部分の移動元素の濃度の比である、アルミニウム合金製品である。
【0124】
例示２は、移動元素が、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、またはＳｉのうちの少なくとも１つを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0125】
例示３は、表面下部分が、アルミニウム合金製品の表面から約５μｍの深さまでの領域を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0126】
例示４は、表面下部分が、アルミニウム合金製品の表面から約２μｍの深さまでの領域を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0127】
例示５は、濃縮比が、２．０以下である、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0128】
例示６は、濃縮比が、１．５以下である、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0129】
例示７は、濃縮比が、１．０である、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0130】
例示８は、アルミニウム合金製品が、７ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、または２ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0131】
例示９は、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品を製造する方法であって、移動元素を含むアルミニウム合金を鋳造して鋳造アルミニウム合金物品を製造することと、鋳造アルミニウム合金物品を圧延して圧延アルミニウム合金物品を用意することと、圧延アルミニウム合金物品を熱処理してアルミニウム合金製品を形成することと、を含み、４．０低い濃縮比をもたらすように、移動元素が、アルミニウム合金製品の表面下部分およびバルク部分内に分布しており、濃縮比が、バルク部分の移動元素の濃度に対する表面下部分の移動元素の濃度の比である、方法である。
【0132】
例示１０は、圧延ステップが、約２００℃～約５５０℃の温度で実施される、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0133】
例示１１は、熱処理ステップが、約４００℃～約５８０℃の温度で実施される、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0134】
例示１２は、熱処理ステップが、約１２０秒以下にわたり実施される、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0135】
例示１３は、鋳造アルミニウム合金製品を前処理することをさらに含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0136】
例示１４は、前処理が、鋳造アルミニウム合金製品の表面を洗浄することと、鋳造アルミニウム合金製品の表面をエッチングすることと、鋳造アルミニウム合金製品の表面に前処理を適用することと、を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0137】
例示１５は、前処理が、熱処理ステップの後に実施される、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0138】
例示１６は、鋳造が、直接チル鋳造を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0139】
例示１７は、鋳造が、連続鋳造を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0140】
例示１８は、アルミニウム合金製品であって、ある濃度の移動元素を有する表面下部分と、ある濃度の移動元素を有するバルク部分と、を含み、表面下部分における移動元素の濃度が、バルク部分の移動元素の濃度よりも高い、アルミニウム合金製品である。
【0141】
例示１９は、移動元素が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、および／またはＦｅを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0142】
例示２０は、アルミニウム合金製品が、６ｘｘｘ系アルミニウム合金または５ｘｘｘ系アルミニウム合金を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0143】
例示２１は、表面下部分およびバルク部分を含み、表面下部分がＰを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0144】
例示２２は、Ｐが、元素Ｐ、五酸化リン、三酸化リン、一酸化リン、または四酸化二リンのうちの少なくとも１つとして表面下部分内に存在する、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0145】
例示２３は、表面下部分が、Ｐを、約２ａｔ％～約１０ａｔ％の量で含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0146】
例示２４は、表面下部分が、アルミニウム合金製品の表面から約１５０μｍの深さまでの領域を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0147】
例示２５は、表面下部分が、アルミニウム合金製品の表面から約８３μｍの深さまでの領域を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0148】
例示２６は、アルミニウム合金製品が、約１５を上回る黄色度指数を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0149】
例示２７は、黄色度指数が、約２０を上回る、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品である。
【0150】
例示２８は、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載のアルミニウム合金製品の表面を処理する方法であって、表面下部分およびバルク部分を有するアルミニウム合金製品を用意することと、アルミニウム合金製品の表面をＰ含有化合物を含むエッチング溶液でエッチングすることと、を含む、方法である。
【0151】
例示２９は、用意ステップが、少なくとも約０．００１重量％のＭｇを含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0152】
例示３０は、用意ステップが、約０．００１重量％～約１０重量％のＭｇを含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0153】
例示３１は、用意ステップが、５ｘｘｘ系アルミニウム合金、６ｘｘｘ系アルミニウム合金、または７ｘｘｘ系アルミニウム合金を含むアルミニウム合金製品を用意することを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0154】
例示３２は、Ｐ含有化合物が、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、およびそれらの組み合わせを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0155】
例示３３は、エッチング溶液が、１つ以上のさらなる酸をさらに含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0156】
例示３４は、１つ以上のさらなる酸が、硫酸、フッ化水素酸、酢酸、および／または塩酸を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0157】
例示３５は、エッチング溶液が、リン酸および硫酸を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0158】
例示３６は、硫酸に対するリン酸の比が、約３～約５である、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0159】
例示３７は、アルミニウム合金製品の表面をエッチングすることにより、アルミニウム合金製品の表面にＭｇが曝露される、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0160】
例示３８は、Ｍｇの曝露が、リン酸マグネシウム、リン化マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせの形成を含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0161】
例示３９は、リン酸マグネシウム、リン化マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせの形成が、表面下部分において０．００１～１０のＭｇに対するＰの原子濃度比をもたらすことを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法である。
【0162】
例示４０は、アルミニウム合金製品が、自動車の本体部品、航空宇宙機の本体部品、輸送機の本体部品、船舶の本体部品、自動車パネル、航空宇宙スキンパネル、船舶パネル、電子機器用の筐体、建築構造部品、または建築美学パネルを含む、先または後の例示のうちのいずれか１つに記載の方法により製造されたアルミニウム合金製品である。
【0163】
以下の実施例は、本発明をさらに説明するのに役立つが、それを限定するものではない。それどころか、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それら自体を当業者に示唆し得るさまざまな実施形態、変更および均等物に頼ることができることを明確に理解されたい。以下の実施例に記載されている研究の間、特記しない限り、従来の手順に従った。説明の目的ために、手順のいくつかを以下に説明する。
【実施例】
【0164】
例１：溶体化による移動元素濃度の制御
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、溶体化熱処理ステップのみが異なっていた。第１の合金サンプルを５４０℃で１秒にわたり溶体化熱処理し（方法１）、第２の合金サンプルを５７８℃で３５秒にわたり溶体化熱処理した（方法２）。図４は、方法１により製造したサンプル中のＭｇ含量（四角の記号で示される）、方法２により製造されたサンプル中のＭｇ含量（三角の記号で示される）、および溶体化熱処理されなかった比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金中のＭｇ含量（「ＡＡ６ｘｘｘ；」は丸の記号で示される）について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）深度プロファイルのデータを示す。図４で明らかなのは、表面下における移動Ｍｇの濃度を制御し、アルミニウム合金製品全体にわたり均一なＭｇの濃度をもたらす能力である。方法１では、比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金と比較してＭｇ含量がより多く、アルミニウム合金の表面からバルクまでのＭｇ濃度がより均一になった。方法２では、アルミニウム合金の表面に近いほど、Ｍｇ含量がより多くなり、アルミニウム合金のバルクにおけるＭｇ含量はより少なくなり、また、方法１により製造した例示的なアルミニウム合金および比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金と比較して、Ｍｇ含量がより多くなった。比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金は、アルミニウム合金の表面からバルクまで非常に均一なＭｇ濃度を示し、アルミニウム合金の表面付近では、より少ない総Ｍｇ含量を示した。
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、溶体化熱処理ステップのみが異なっていた。第１の合金サンプルを５４０℃で１秒にわたり溶体化熱処理し（方法１）、第２の合金サンプルを５７８℃で３５秒にわたり溶体化熱処理した（方法２）。図４は、方法１により製造したサンプル中のＭｇ含量（四角の記号で示される）、方法２により製造されたサンプル中のＭｇ含量（三角の記号で示される）、および溶体化熱処理されなかった比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金中のＭｇ含量（「ＡＡ６ｘｘｘ；」は丸の記号で示される）について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）深度プロファイルのデータを示す。図４で明らかなのは、表面下における移動Ｍｇの濃度を制御し、アルミニウム合金製品全体にわたり均一なＭｇの濃度をもたらす能力である。方法１では、比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金と比較してＭｇ含量がより多く、アルミニウム合金の表面からバルクまでのＭｇ濃度がより均一になった。方法２では、アルミニウム合金の表面に近いほど、Ｍｇ含量がより多くなり、アルミニウム合金のバルクにおけるＭｇ含量はより少なくなり、また、方法１により製造した例示的なアルミニウム合金および比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金と比較して、Ｍｇ含量がより多くなった。比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金は、アルミニウム合金の表面からバルクまで非常に均一なＭｇ濃度を示し、アルミニウム合金の表面付近では、より少ない総Ｍｇ含量を示した。
【0165】
図５は、方法１により製造したアルミニウム合金製品中のＳｉ含量（四角の記号で示される）、方法２により製造したアルミニウム合金製品中のＳｉ含量（三角の記号で示される）、および溶体化熱処理されなかった比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金中のＳｉ含量（丸の記号で示される）について、ＸＰＳ深度プロファイルのデータを示す。図５で明らかなのは、バルクアルミニウム合金における移動ケイ素（Ｓｉ）の濃度を制御し、アルミニウム合金のバルクに均一なＳｉの濃度をもたらす能力である。方法１では、アルミニウム合金の表面に近いほど、Ｓｉ含量がより多くなり、アルミニウム合金のバルクにおけるＳｉ含量がより少なくなった。方法２では、アルミニウム合金の表面付近のＳｉ含量がより多くなり、アルミニウム合金のバルクへのＳｉの濃度がさらにより均一になった。方法２の合金製品のＳｉ含量は、比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金製品のＳｉ含量よりも多かった。比較用６ｘｘｘ系アルミニウム合金は、アルミニウム合金の表面からバルクまで非常に均一かつ非常に低いＳｉ濃度を示し、アルミニウム合金の表面付近では、より少ない総Ｓｉ含量を示した。
【0166】
図６は、本明細書に記載の方法により製造したアルミニウム合金の接着耐久性についての試験結果を示す。方法１および方法２により製造した例示的なアルミニウム合金サンプルを、一緒に接合し、応力耐久性試験にかけた。応力耐久性試験では、６つの重ね結合部／接合のセットをボルトで順番に接続し、９０％の相対湿度（ＲＨ）の湿度キャビネット内に垂直に位置決めした。温度は５０℃で維持した。２．４ｋＮの力荷重を接合順に加えた。応力耐久性試験は、最大４５回のサイクルで行われる周期的な曝露試験である。各サイクルは２４時間続く。各サイクルにおいて、接合を２２時間、湿度キャビネット内に曝露し、次いで、５％のＮａＣｌ中に１５分間、均熱処理して、最後に１０５分間、空気乾燥した。３つの結合部が破損した際は、結合部の特定のセットの試験を中止して、最初の失敗として指摘する。
【0167】
方法２により製造した例示的なアルミニウム合金（左側の組のヒストグラム）は、破損までのサイクル数がより少なく、方法１により製造した例示的なアルミニウム合金（右側の組のヒストグラム）よりも接合耐久性が低いことを示した。破損までの平均サイクルは、各セットの左側のヒストグラム（斜線のヒストグラム）で示され、最初に観測された破損は、各セットの右側のヒストグラム（交差した斜線）で示される。
【0168】
例２：熱間圧延による移動元素濃度の制御
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、熱間圧延温度のみが異なっていた。第１の合金サンプルを、３９０℃のホットミル出口温度で熱間圧延し（方法１）、第２の合金サンプルを、３３０℃のホットミル出口温度で熱間圧延した（方法２）。図７は、高温（方法１）および低温（方法２）で圧延された表面により製造したアルミニウム合金製品におけるＭｇ含量のＸＰＳ深度プロファイルを示す。方法１により製造したアルミニウム合金サンプルは、アルミニウム合金の表面下において、２の濃縮比および１０％のＭｇ濃度を示した。方法２により製造したアルミニウム合金は、アルミニウム合金の表面下において、１．６の濃縮比および５％のＭｇ濃度を示した。
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、熱間圧延温度のみが異なっていた。第１の合金サンプルを、３９０℃のホットミル出口温度で熱間圧延し（方法１）、第２の合金サンプルを、３３０℃のホットミル出口温度で熱間圧延した（方法２）。図７は、高温（方法１）および低温（方法２）で圧延された表面により製造したアルミニウム合金製品におけるＭｇ含量のＸＰＳ深度プロファイルを示す。方法１により製造したアルミニウム合金サンプルは、アルミニウム合金の表面下において、２の濃縮比および１０％のＭｇ濃度を示した。方法２により製造したアルミニウム合金は、アルミニウム合金の表面下において、１．６の濃縮比および５％のＭｇ濃度を示した。
【0169】
例３：洗浄の順番による移動元素濃度の制御
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、洗浄ステップのみが異なっていた。第１の合金サンプルを溶体化熱処理の前に前洗浄し（「前洗浄→ＳＨＴ」と称される）、第２の合金サンプルを溶体化熱処理してから前洗浄した（「ＳＨＴ→前洗浄」と称される）。双方の後に、酸エッチングおよび前処理の適用が続いた。
６ｘｘｘ系アルミニウム合金の２つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、７％のＲ２４３を使用したエッチング、および接着促進剤による前処理により加工した。加工法は、洗浄ステップのみが異なっていた。第１の合金サンプルを溶体化熱処理の前に前洗浄し（「前洗浄→ＳＨＴ」と称される）、第２の合金サンプルを溶体化熱処理してから前洗浄した（「ＳＨＴ→前洗浄」と称される）。双方の後に、酸エッチングおよび前処理の適用が続いた。
【0170】
図８は、アルミニウム合金サンプルにおけるＭｇ含量についてのＸＰＳ深度プロファイルのデータを示す。溶体化前に洗浄した例示的なアルミニウム合金（「前洗浄→ＳＨＴ」と称される）は、６％のＭｇ濃度および２．４の濃縮比を示した。溶体化後に洗浄した例示的なアルミニウム合金（「ＳＨＴ→前洗浄」と称される）は、１．５％のＭｇ濃度および０．７の濃縮比を示した。
【0171】
例４：連続鋳造アルミニウム合金における移動元素濃度の制御
アルミニウム合金製品を、上記の連続鋳造法により製造した。これらの製品を、幅１４５０ｍｍで鋳造し、１３００ｍｍにトリミングした。その後、これらの製品を熱間圧延し、冷間圧延して５．１ｍｍにし、４００℃で２時間にわたり焼鈍しし、冷間圧延して２ｍｍにした。その後、表１に示されるように、これらの製品をさまざまな条件下で溶体化および焼入れした。
アルミニウム合金製品を、上記の連続鋳造法により製造した。これらの製品を、幅１４５０ｍｍで鋳造し、１３００ｍｍにトリミングした。その後、これらの製品を熱間圧延し、冷間圧延して５．１ｍｍにし、４００℃で２時間にわたり焼鈍しし、冷間圧延して２ｍｍにした。その後、表１に示されるように、これらの製品をさまざまな条件下で溶体化および焼入れした。
【表2】
【0172】
アルミニウム合金シートの表面を、グロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）により分析した。マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、および鉄（Ｆｅ）の量を分析した。表面から２．０μｍの深さまで測定を実施した。例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートは、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ３」、および「Ｃ４」と称される。
【0173】
すべてのサンプルを、接着促進剤（「ＰＴ」と示される）で前処理した。アルミニウム合金シートの第１の表面（例えば、鋳造機のベルトに接触している表面）は、「ＬＡＢＥＬ」と示される。分析した第２の表面（例えば、鋳造機のベルトに接触していない表面）は、「ＵＮＬＡＢＥＬ」と示される。連続鋳造アルミニウム合金の比較および有効性のために、比較用ＤＣ鋳造アルミニウム合金（「Ｄ１」と称される）をアルミニウム合金シートの表面濃縮の制御について分析した。
【0174】
図９Ａおよび９Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＭｇ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図９Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＭｇ含量のデータを示す。図９Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＭｇ含量のデータを示す。図９Ａおよび９Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＭｇの拡散が多いことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図９Ａおよび９Ｂは、アルミニウム合金シートの表面へのＭｇの拡散が減少していること、および上記の例示的な連続鋳造法により製造されたアルミニウム合金シートの表面からバルクへのＭｇの分布が均一であることを示す。接合および結合の用途には、アルミニウム合金シートの表面付近のＭｇ濃度がより低いことが望ましい。
【0175】
図１０Ａおよび１０Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＳｉ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図１０Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＳｉ含量のデータを示す。図１０Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＳｉ含量のデータを示す。図１０Ａおよび１０Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＳｉの拡散が多いことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図１０Ａおよび１０Ｂは、アルミニウム合金シートの表面へのＳｉの拡散が減少していること、および上記の例示的な連続鋳造法により製造されたアルミニウム合金シート表面からバルクへのＳｉの分布が均一であることを示す。
【0176】
図１１Ａおよび１１Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＣｕ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図１１Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＣｕ含量のデータを示す。図１１Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＣｕ含量のデータを示す。図１１Ａおよび１１Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＣｕの拡散が少ないことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図１１Ａおよび１１Ｂは、上記の例示的な連続鋳造法により製造したアルミニウム合金シートの表面へのＣｕの拡散が増加していることを示す。接合および結合の用途には、アルミニウム合金シートの表面へのＣｕの拡散を制御することが望ましいであろう。
【0177】
図１２Ａおよび１２Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＭｎ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図１２Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＭｎ含量のデータを示す。図１２Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＭｎ含量のデータを示す。図１２Ａおよび１２Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＭｎの拡散がないことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図１２Ａおよび１２Ｂは、上記の例示的な連続鋳造法により製造したアルミニウム合金シートの表面へのＭｎの拡散が増加していることを示す。
【0178】
図１３Ａおよび１３Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＣｒ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図１３Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＣｒ含量のデータを示す。図１３Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＣｒ含量のデータを示す。図１３Ａおよび１３Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＣｒの拡散がないことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図１３Ａおよび１３Ｂは、上記の例示的な連続鋳造法により製造したアルミニウム合金シートの表面へのＣｒの拡散が増加していることを示す。接合および結合の用途には、アルミニウム合金シートの表面へのＣｒの拡散を制御することが望ましいであろう。耐食性には、アルミニウム合金シートの表面へのＣｒの拡散を制御することが望ましいであろう。
【0179】
図１４Ａおよび１４Ｂは、アルミニウム合金シートの表面付近（例えば、表面から２．０μｍの深さまで）のＦｅ含量のＧＤＯＥＳデータを示す。図１４Ａは、アルミニウム合金シートのバルク内に延在するＦｅ含量のデータを示す。図１４Ｂは、アルミニウム合金シートの表面（例えば、表面から０．５μｍの深さまで）にあると考えられるＦｅ含量のデータを示す。図１４Ａおよび１４Ｂは、直接チル鋳造により製造されたアルミニウム合金シートの表面へのＦｅの拡散がないことを示す（サンプルＤ１およびＤ１－ｌａｂ）。図１４Ａおよび１４Ｂは、上記の例示的な連続鋳造法により製造したアルミニウム合金シートの表面へのＦｅの拡散が増加していることを示す。
【0180】
例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートおよび比較用直接チル鋳造アルミニウム合金シートについての接合耐久性試験の結果を、例２に記載の手順により行った。この実験について、サイクルを４５回完了とは、結合部のセットが接合耐久性試験に合格したことを指摘している。試験結果を以下の表２に示す。表２では、結合部のそれぞれを１～６で番号付け、結合部１は頂部結合部であり、結合部６は、垂直に向けられたときの底部結合部である。「４５」以外のセル内の数字は、破損前の成功したサイクルの数を指摘している。セル内の数字「４５」は、４５回のサイクルにわたり結合部が破損しないままであったことを指摘している。結果を以下の表２にまとめる：
【表3】
【0181】
試験１、２、および３については、例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートから試験クーポンを切り取った。試験クーポンをアルカリおよび酸エッチングにかけ、接合用の表面を洗浄および用意した。アルミニウム合金シートを接着促進剤で前処理し、試験クーポンを接着剤で接合することにより接合を行った。接合した試験クーポンを、４５回までの負荷サイクルにわたり湿潤環境に曝露した。
【0182】
試験４については、例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートから試験クーポンを切り取った。試験クーポンを強アルカリ洗浄および酸エッチングにかけ、接合用の表面を洗浄および用意した。アルミニウム合金シートを接着促進剤で前処理し、試験クーポンを接着剤で接合することにより接合を行った。接合した試験クーポンを、４５回までの負荷サイクルにわたり湿潤環境に曝露した。
【0183】
試験５については、例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートから試験クーポンを切り取った。試験クーポンを酸エッチングにかけ、接合用の表面を洗浄および用意した。アルミニウム合金シートを接着促進剤で前処理し、試験クーポンを接着剤で接合することにより接合を行った。接合した試験クーポンを、４５回までの負荷サイクルにわたり湿潤環境に曝露した。
【0184】
試験６については、例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートから試験クーポンを切り取った。試験クーポンを、実験室炉内で溶体化熱処理し、その後、アルカリおよび酸エッチングにかけ、接合用の表面を洗浄および用意した。アルミニウム合金シートを接着促進剤で前処理し、試験クーポンを接着剤で接合することにより接合を実施した。接合した試験クーポンを、４５回までの負荷サイクルにわたり湿潤環境に曝露した。
【0185】
試験７については、比較用直接チル鋳造アルミニウム合金シートから試験クーポンを切り取った。試験クーポンを酸エッチングにかけ、接合用の表面を用意した。アルミニウム合金シートを接着促進剤で前処理し、試験クーポンを接着剤で接合することにより接合を実施した。接合した試験クーポンを、４５回までの負荷サイクルにわたり湿潤環境に曝露した。
【0186】
アルミニウム合金シートの表面へのＭｎおよびＣｒの拡散が制御された例示的な連続鋳造アルミニウム合金シートは、優れた接合耐久性を示し、破損することなく４５回の試験サイクルに耐えた。Ｍｇが表面に拡散した比較用の直接チル鋳造アルミニウム合金シートは、不十分な接合耐久性を示した。
【0187】
例５：さまざまなエッチング液でのエッチング後の抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）電極の寿命
ＡＡ５ｘｘｘ系アルミニウム合金の４つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、１．５ｍｍのゲージまでの冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、および４種の異なるエッチング液を使用したエッチングにより製造した。用いたエッチング液は、（ｉ）リン酸と硫酸との混合物（以下の表３では溶液「Ａ」と称される）、（ｉｉ）硫酸とフッ化アンモニウムとの混合物（以下の表３では溶液「Ｂ」と称される）、（ｉｉｉ）硫酸と硫酸鉄（ＩＩＩ）水和物との混合物（以下の表３では溶液「Ｃ」と称される）、および（ｉｖ）水酸化ナトリウム（以下の表３では溶液「Ｄ」と称される）であった。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は、表面下から酸化物層を除去する能力があるため、比較用対照エッチング液として使用した。
ＡＡ５ｘｘｘ系アルミニウム合金の４つのサンプルを、直接チル鋳造により製造し、均質化、熱間圧延、１．５ｍｍのゲージまでの冷間圧延、溶体化熱処理、空気焼入れ、および４種の異なるエッチング液を使用したエッチングにより製造した。用いたエッチング液は、（ｉ）リン酸と硫酸との混合物（以下の表３では溶液「Ａ」と称される）、（ｉｉ）硫酸とフッ化アンモニウムとの混合物（以下の表３では溶液「Ｂ」と称される）、（ｉｉｉ）硫酸と硫酸鉄（ＩＩＩ）水和物との混合物（以下の表３では溶液「Ｃ」と称される）、および（ｉｖ）水酸化ナトリウム（以下の表３では溶液「Ｄ」と称される）であった。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は、表面下から酸化物層を除去する能力があるため、比較用対照エッチング液として使用した。
【表4】
【0188】
図１５は、上記のさまざまなエッチング液でエッチングした後の、アルミニウム合金サンプルを溶接するために用いられるＲＳＷ電極のＲＳＷ電極使用寿命を示すグラフである。特に滞留時間が少なくとも２０秒の場合（例えば、表３のエッチング１５および１６）、圧延アルミニウム合金製品上に存在する変形した酸化物層を完全に除去することが当技術分野で知られているため、溶液Ｄ（ＮａＯＨ）を比較用対照エッチング液として使用した。図１５のグラフで明らかであるように、溶液Ａ（リン酸と硫酸との混合物（Ｈ3ＰＯ4／Ｈ2ＳＯ4））により、現在の業界の需要である溶接８０回よりも多い溶接１００回のＲＳＷ電極寿命がもたらされた。さらに、図１５の例では、Ｈ3ＰＯ4／Ｈ2ＳＯ4の混合物により、アルミニウムの表面から約８３μｍの深さまで延在する表面下において、約０．６５のＰ／Ｍｇの原子濃度比がもたらされた。溶液Ｂ（硫酸とフッ化アンモニウムとの混合物（Ｈ2ＳＯ4／ＮＨ4Ｆ））により、２秒間のエッチングでＲＳＷ電極寿命が溶接８０回になったものの、エッチング滞留時間がより長くなると、電極寿命の損失が生じた。溶液Ｃ（硫酸と硫酸鉄（ＩＩＩ）水和物との混合物（Ｈ2ＳＯ4／Ｆｅ2（ＳＯ4）3））は、低い性能を示し、ＲＳＷ電極寿命を著しく減少させた。したがって、ＰをＭｇ含有表面下に組み込むことにより、ＲＳＷ電極寿命が著しく増加した。
【0189】
図１６は、実施した各エッチング（表３のエッチング１～１６）についてのエッチング重量（すなわち、エッチング中にアルミニウム合金の表面から除去された材料の量）を示すグラフである。図１６のグラフで明らかであるように、また上記のように、溶液Ｄは最大のエッチング重量をもたらすことができるため、比較用溶液として使用した。エッチング溶液Ａ、Ｂ、Ｃのうち、溶液Ｂは最大のエッチング重量をもたらし、溶液ＡおよびＣは類似したエッチング重量をもたらし、どちらも溶液Ｂによりもたらされたエッチング重量よりも少なかった。図１５を参照すると、溶液Ｂは最大のエッチング重量をもたらす（図１６を参照）ものの、ＲＳＷ電極寿命の改善は示さなかった。驚くべきことに、溶液ＡおよびＣは、類似したエッチング重量をもたらしたものの、同時に著しく異なるＲＳＷ電極寿命をもたらした。特に、溶液Ａ（Ｐ含有）は、著しく改善されたＲＳＷ電極寿命をもたらし、溶液Ｃは、ＲＳＷ電極寿命にとって不利益であった。したがって、変形した酸化物層の除去だけでは、ＲＳＷ電極寿命を改善するには不十分である。図１５および１６で明らかであるように、変形した酸化物層の一部の除去と、残留Ｐ濃度の存在とは、ＲＳＷ電極寿命を改善するために調和的に機能し得る。
【0190】
図１７～２０は、上記のアルミニウム合金サンプルの表面付近（例えば、表面から５．０μｍの深さまで）のＭｇ含量のグロー放電発光分光分析（ＧＤＯＥＳ）のデータを示すグラフである。図１７は、溶液Ａでエッチングしたアルミニウム合金サンプルのバルクに延在するＭｇ含量のデータを示す。図１８は、溶液Ｂでエッチングしたアルミニウム合金サンプルのバルクに延在するＭｇ含量のデータを示す。図１９は、溶液Ｃでエッチングしたアルミニウム合金サンプルのバルクに延在するＭｇ含量のデータを示す。
【0191】
図２０は、溶液Ｄでエッチングしたアルミニウム合金サンプルのバルクに延在するＭｇ含量のデータを示す。理論に拘束されるものではないが、アルミニウム合金サンプルの表面下部分にみられるＭｇ濃度は、ＲＳＷ電極寿命に悪影響を与える可能性がある。驚くべきことに、アルミニウム合金のサンプルを溶液Ａ（Ｐ含有）でエッチングすると、サンプルがアルミニウム合金の表面下にＭｇ濃度を含んでいても、ＲＳＷ電極寿命が著しく改善された。比較溶液Ｄでエッチングしたアルミニウム合金サンプル（図２０）は、アルミニウム合金の表面付近のＭｇがほぼ完全に除去されていることを示し、さらに、Ｐ含有化合物でのエッチング後にＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物（例えば、ＭｇＯ）が存在することにより、著しく改善されたＲＳＷ電極寿命がもたらされることを示した。
【0192】
さらに、図１９は、溶液Ｃでエッチングされたアルミニウム合金サンプルのＧＤＯＥＳデータを示す。図１９のグラフで明らかであるように、Ｍｇおよび／またはＭｇ含有化合物は、アルミニウム合金サンプルの表面付近に存在するが、溶液ＣはＰを含有しておらず、ＲＳＷ電極寿命にとって不利益であった（図１５を参照）。したがって、エッチング溶液中にＰが存在せずに、アルミニウム合金の表面付近にＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物が存在すると、ＲＳＷ電極寿命にとって不利益となり得る。
【0193】
例６：さまざまなエッチング液でのエッチング後のアルミニウム合金表面の特性
いくつかの態様では、合金元素および／または合金元素酸化物の粒径および形態が、アルミニウム合金製品の表面特性に影響を与え得る。例えば、図２１、２２、２３、および２４は、上記のアルミニウム合金サンプルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真を示す。図２１Ａ～Ｄは、溶液Ａを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２１Ａおよび２１Ｂは、エッチング１からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す（表３を参照）。図２１Ｃおよび２１Ｄは、エッチング４からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２１Ａおよび２１Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２１Ｂおよび２１Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２２Ａ～Ｄは、溶液Ｂを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ａおよび２２Ｂは、エッチング５からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ｃおよび２２Ｄは、エッチング７からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ａおよび２２Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２２Ｂおよび２２Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２３Ａ～Ｄは、溶液Ｃを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ａおよび２３Ｂは、エッチング９からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ｃおよび２３Ｄは、エッチング１２からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ａおよび２３Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２３Ｂおよび２３Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２４Ａ～Ｄは、溶液Ｄを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ａおよび２４Ｂは、エッチング１３からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ｃおよび２４Ｄは、エッチング１６からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ａおよび２４Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２４Ｂおよび２４Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２１～２４で明らかであるように、溶液Ｂ（図２２）は、エッチング溶液Ａ、Ｂ、およびＣのうち最大のエッチング重量をもたらし（図１６を参照）、したがって、Ｍｇおよび／またはＭｇ含有化合物の粒子（図２１、２３、および２４では明るい点で示される）の量が減少し、かつ変形した酸化物層（図２１、２３、および２４ではより暗い灰色の領域として示される）が減少した表面をもたらした。
いくつかの態様では、合金元素および／または合金元素酸化物の粒径および形態が、アルミニウム合金製品の表面特性に影響を与え得る。例えば、図２１、２２、２３、および２４は、上記のアルミニウム合金サンプルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真を示す。図２１Ａ～Ｄは、溶液Ａを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２１Ａおよび２１Ｂは、エッチング１からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す（表３を参照）。図２１Ｃおよび２１Ｄは、エッチング４からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２１Ａおよび２１Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２１Ｂおよび２１Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２２Ａ～Ｄは、溶液Ｂを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ａおよび２２Ｂは、エッチング５からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ｃおよび２２Ｄは、エッチング７からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２２Ａおよび２２Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２２Ｂおよび２２Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２３Ａ～Ｄは、溶液Ｃを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ａおよび２３Ｂは、エッチング９からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ｃおよび２３Ｄは、エッチング１２からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２３Ａおよび２３Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２３Ｂおよび２３Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２４Ａ～Ｄは、溶液Ｄを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ａおよび２４Ｂは、エッチング１３からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ｃおよび２４Ｄは、エッチング１６からのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。図２４Ａおよび２４Ｃは、走査型電子モードからの顕微鏡写真である。図２４Ｂおよび２４Ｄは、後方散乱電子モードからの顕微鏡写真である。図２１～２４で明らかであるように、溶液Ｂ（図２２）は、エッチング溶液Ａ、Ｂ、およびＣのうち最大のエッチング重量をもたらし（図１６を参照）、したがって、Ｍｇおよび／またはＭｇ含有化合物の粒子（図２１、２３、および２４では明るい点で示される）の量が減少し、かつ変形した酸化物層（図２１、２３、および２４ではより暗い灰色の領域として示される）が減少した表面をもたらした。
【0194】
厚さ１．１ｍｍの市販のＡＡ５１８２アルミニウム合金シートを製造時の状態で使用した（すなわち、アルミニウム合金シートを本明細書に記載の方法によりエッチングしなかった）。アルミニウム合金シートをＲＳＷ試験にかけた。図２５のパネルＡは、銅のＲＳＷ電極先端部を示す。図２５のパネルＡの例では、ＭｇＯ粒子１１０５がＲＳＷ電極先端部に付着した。図２５のパネルＢは溶接部の顕微鏡写真を示し、図２５のパネルＣは図２５のパネルＢの高倍率画像である。図２５のパネルＣに示されるように、暗い領域１１１０は、アルミニウム合金シートの表面に、または表面下内に存在するＭｇＯを示す。図２５のパネルＣの例では、Ｍｇ含量は６．９％であった。製造時のＡＡ５１８２アルミニウム合金は、４％～５％のＭｇ（例えば、約４．５％のＭｇ）を含有する。表面または表面下における６．９％のＭｇ含量は、加工中にアルミニウム合金のバルクから表面へとＭｇが移動したことを示し、アルミニウム合金の表面または表面下に不所望な量のＭｇＯをもたらした。したがって、ＲＳＷ試験中に、ＭｇＯ粒子がＲＳＷ電極先端部に付着した。このようにＭｇＯ粒子が取り出されると、ＲＳＷ電極寿命が著しく減少し得る。したがって、本明細書に記載の方法によりアルミニウム合金シートの表面をエッチングおよび／または洗浄すると、アルミニウム合金の表面または表面下からＭｇＯを除去し、上記のＭｇ－Ｐ化合物を形成し、ＲＳＷ電極によるＭｇＯの取り出しをなくし、ＲＳＷ電極寿命を延ばすことができる。
【0195】
図２６は、上記のように製造したアルミニウム合金サンプルの黄色度指数（ＹＩ）を示すグラフである。上記のように、ＹＩは、アルミニウム合金の表面におけるＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物（例えば、ＭｇＯ）の存在を示すことができる。有意なＹＩが欠落していることは、破線で示される（例えば、ＹＩが約１未満）。比較用溶液Ｄを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプル（例えば、最大のエッチング重量をもたらすもの）は、特にエッチング滞留時間が２０秒を超えると、非常に低いＹＩを示した（例えば、エッチング１４、１５および１６、表３を参照）。ＹＩが非常に低いことは、アルミニウム合金の表面のＭｇまたはＭｇ含有化合物の濃度が無視できる程度であることを示す。さらに、溶液Ｂを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプル（例えば、例示的なエッチング溶液（溶液Ａ、Ｂ、およびＣ）のうち最大のエッチング重量をもたらすもの）は、低いＹＩを示し、アルミニウム合金サンプルの表面からＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物が著しく除去されることを示した。溶液ＡおよびＣを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプル（例えば、低いエッチング重量をもたらすもの）は、各サンプルについて大きなＹＩを示し、溶液ＢおよびＤを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルよりも大きなＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物の濃度を示した。驚くべきことに、溶液Ａを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルは、アルミニウム合金サンプルの表面に著しいＭｇおよび／またはＭｇ含有化合物濃度を有する場合でも、ＲＳＷ電極寿命の著しい改善をもたらした。また、ＹＩの増加がエッチング参照番号１からエッチング参照番号２で観察され（例えば、「逆効果」が観察された）、このことは、エッチング手順によりさらなるＭｇが合金表面に曝露され、一度曝露されたさらなるＭｇが酸化されたことを示す。さらなるＭｇは、Ｍｇが濃縮された表面下に起因する可能性がある。驚くべきことに、溶液Ｃを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルは、溶液Ａを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルと類似したＹＩを示す場合、ＲＳＷ電極寿命に対して不利益な効果を示した。したがって、エッチング重量がより少ないことで、残留Ｐが残っている可能性のあるＰ含有化合物でのエッチングにより生成されたアルミニウム合金表面下に、Ｍｇおよび／またはＭｇ含有化合物の濃度が残ることが可能になる最適化された表面化学により、ＲＳＷ電極寿命の著しい改善がもたらされた。すべてのサンプルについてのＹＩの標準偏差は、平均ＹＩの１．５％未満であった。
【0196】
図２７は、上記のように製造したアルミニウム合金サンプルの表面粗さを示すグラフである。溶液ＡおよびＣを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプル（例えば、低いエッチング重量をもたらすもの）は、各サンプルのエッチング時間の増加に伴う表面粗さについて無視できる程度の変化を示し、溶液ＢおよびＤを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルと比較して、エッチング時間にかかわらず、より均一なエッチング（すなわち、表面材料のより均一な除去）を示した。驚くべきことに、溶液Ａを使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルは、溶液ＢおよびＤ、特にエッチング参照番号８、１４、１５、および１６を使用してエッチングしたアルミニウム合金サンプルと比較して、表面粗さがより低い場合でも、ＲＳＷ電極寿命の大幅な改善をもたらした。
【0197】
上に引用された全ての特許、刊行物、および要約は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本発明のさまざまな実施形態は、本発明のさまざまな目的を達成するために記載されている。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。多くの変更およびその適合は、以下の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者には容易に明らかであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【図21D】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図22D】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図23D】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図25A】
【図25B】
【図25C】
【図26】
【図27】