CN110168128A - 预加工铝合金产品以便粘结的方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开的方法包括预加工步骤，所述预加工步骤包括感应加热铝合金(AA)产品的至少一部分和任选地对经感应加热的AA产品淬火。在预加工步骤之后，所述方法包括接触步骤和粘结步骤中之一。接触步骤包括使AA产品的所述至少一部分与以下之一接触：脱氧剂和功能化溶液，其中在预加工和接触步骤之间，所述方法不存在AA产品的任何表面氧化物处理步骤。粘结步骤包括将AA产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的AA产品，其中在预加工和粘结步骤之间，所述方法不存在AA产品的任何表面氧化物处理步骤。所述方法可用于生产用于结构粘性粘结应用的AA产品。

Description

预加工铝合金产品以便粘结的方法
背景技术
铝合金产品被用于许多工业中，包括汽车行业。在一些情况下，铝合金需要以粘性结构方式与其他材料粘结。
发明内容
在已知的方法中，例如美国专利公开号2016/0319440，其通过全文引用并入本文，可使用已知的方法处理经热处理的铝合金产品原料(例如，片材产品)。美国专利公开号2016/0319440的已知方法包括步骤a)向铝合金片材或卷材的表面施加清洁剂。美国专利公开号2016/0319440的方法包括步骤b)用酸性溶液蚀刻铝片材或卷材的表面。美国专利公开号2016/0319440的方法包括步骤c)用去离子水冲洗铝片材或卷材的表面。美国专利公开号2016/0319440的方法包括步骤d)向铝片材或卷材的表面施加酸性有机磷化合物的溶液。美国专利公开号2016/0319440的方法包括步骤e)用去离子水冲洗铝片材或卷材的表面。美国专利公开号2016/0319440的方法包括步骤f)干燥铝片材或卷材的表面。
如下文所述，包括通过举例，本文公开的系统和方法允许在至少不存在上述步骤a)和b)的情况下完成美国专利公开号2016/0319440的已知方法。
在一个实施方案中，方法包括步骤(a)预加工铝合金产品以便表面脱氧。在该实施方案中，预加工步骤(a)包括用感应加热器感应加热铝合金产品的至少一部分，其中所述感应加热包括对铝合金产品退火或固溶热处理。在该实施方案中，预加工步骤(a)任选地包括对经感应加热的铝合金产品淬火。
在该实施方案中，在预加工步骤(a)之后，所述方法包括步骤(b)使铝合金产品的所述至少一部分与脱氧剂接触。
在该实施方案中，在预加工(a)与接触(b)步骤之间，所述方法不存在铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
在一个实施方案中，在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
在一个实施方案中，在接触步骤(b)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
在一个实施方案中，所述方法在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间包括清洁铝合金产品的所述至少一部分。
在一个实施方案中，所述方法包括在接触步骤(b)之后将铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。在该实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分，所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分。在该实施方案中，当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，粘结状态的铝合金产品实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
在一个实施方案中，铝合金产品为5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括提供O回火5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，铝合金产品为6xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括在6xxx铝合金产品中提供T4回火或T4回火变体。
在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了不超过0.4分钟的感应加热停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了0.2至0.4分钟的感应加热停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，铝合金产品为片材产品。在该实施方案中，在感应加热和任选的淬火之后，片材产品可具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，铝合金产品为挤出产品。在又另一个实施方案中，铝合金产品为锻造产品。在该实施方案中，锻造产品可以是对称锻造或成型锻造的。在还另一个实施方案中，铝合金产品为铸造产品。在该实施方案中，铸造产品可为对称铸件或成型铸件。在又另一个实施方案中，铝合金产品为增材制造件。
在一个实施方案中，方法包括步骤(a)预加工铝合金产品以便用功能化溶液处理。在该实施方案中，预加工步骤(a)包括用感应加热器感应加热铝合金产品的至少一部分，其中所述感应加热包括对铝合金产品退火或固溶热处理。在该实施方案中，预加工步骤(a)任选地包括对经感应加热的铝合金产品淬火。
在该实施方案中，在预加工步骤(a)之后，所述方法包括步骤(b)使铝合金产品的所述至少一部分与功能化溶液接触。
在该实施方案中，在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
在一个实施方案中，在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
在一个实施方案中，功能化溶液包含含磷有机酸。
在一个实施方案中，接触步骤(b)促进功能化铝合金产品的产生。在该实施方案中，所述方法包括在接触步骤(b)之后将功能化状态的铝合金产品的至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。在该实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分，所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分。在该实施方案中，当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTMD1002(10)，粘结状态的铝合金产品实现了45个SDT循环的完成。
在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
在一个实施方案中，铝合金产品为5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括提供O回火5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，铝合金产品为6xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括提供T4回火或T4回火变体的6xxx铝合金产品。
在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了不超过0.4分钟的感应加热停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了0.2至0.4分钟的感应加热停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，铝合金产品为片材产品。在该实施方案中，在感应加热和任选的淬火之后，片材产品可具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，铝合金产品为挤出产品。在又另一个实施方案中，铝合金产品为锻造产品。在该实施方案中，锻造产品可以是对称锻造或成型锻造的。在还另一个实施方案中，铝合金产品为铸造产品。在该实施方案中，铸造产品可为对称铸件或成型铸件。在又另一个实施方案中，铝合金产品为增材制造件。
在一个实施方案中，方法包括步骤(a)预加工铝合金产品以便粘结。在该实施方案中，预加工步骤(a)包括用感应加热器感应加热铝合金产品的至少一部分，其中所述感应加热包括对铝合金产品退火或固溶热处理。在该实施方案中，预加工步骤(a)任选地包括对经感应加热的铝合金产品淬火。
在该实施方案中，所述方法在预加工步骤(a)之后包括步骤(b)将铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。
在该实施方案中，所述方法在预加工(a)与粘结(b)步骤之间不存在铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
在一个实施方案中，在预加工步骤(a)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
在一个实施方案中，所述方法在预加工步骤(a)之后包括清洁铝合金产品的所述至少一部分。
在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分，所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分。在该实施方案中，当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，粘结状态的铝合金产品实现了45个SDT循环的完成。
在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
在一个实施方案中，铝合金产品为5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括提供O回火5xxx铝合金产品。在一个实施方案中，铝合金产品为6xxx铝合金产品。在一个实施方案中，感应加热包括提供T4回火或T4回火变体的6xxx铝合金产品。
在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了不超过0.4分钟的感应加热停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分实现了0.2至0.4分钟的感应加热停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分在感应加热期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，铝合金产品为片材产品。在该实施方案中，在感应加热和任选的淬火之后，片材产品可具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，铝合金产品为挤出产品。在又另一个实施方案中，铝合金产品为锻造产品。在该实施方案中，锻造产品可以是对称锻造或成型锻造的。在还另一个实施方案中，铝合金产品为铸造产品。在该实施方案中，铸造产品可为对称铸件或成型铸件。在又另一个实施方案中，铝合金产品为增材制造件。
附图构成本说明书的一部分并包括本公开的说明性实施方案且示出其各种目的和特征。另外，图中所示的任何测量值、规格及其类似方面希望具有说明性，而非限制性。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应理解为具限制性，而仅仅作为一个代表性基础用于传授所属领域的技术人员以不同方式利用本发明。
在已经公开的那些效益和改良中，根据以下描述，结合附图将明显易知本发明的其他目标和优点。本文中公开了本发明的详细实施例；然而应了解，所公开的实施例仅仅是说明本发明可以多种形式实施。另外，结合本发明的各种实施方案给出的每个实施例旨在示意而非限制。
在通篇说明书和权利要求书中，除非上下文另有明确规定，否则以下术语采取本文明确相关的含义。如本文所用，表述“在一个实施例中”和“在一些实施例中”不一定指同一个或同一些实施例，虽然其可指同一个或同一些实施例。此外，如本文所用，表述“在另一个实施例中”和“在一些其他实施例中”不一定指不同的实施例，虽然其可指不同的实施例。因此，如下文所述，可以容易地将本发明的各种实施例组合，而不偏离本发明的范围或精神。
另外，除非上下文另外明确规定，否则如本文所用，术语“或”是一种包括性的“或”运算符，且相当于术语“和/或”。除非上下文另外明确规定，否则术语“基于”不具有排它性且允许基于未描述的其它因素。另外，在通篇说明书中，“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”的含义包括多个提及物。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。
附图说明
图1为感应热处理方法的流程图。
图2为可用来执行图1的感应热处理方法的设备的一个实施方案的示意图。
图3为可用来执行图1的感应热处理方法的设备的另一个实施方案的示意图。
图4为经感应加热、熔融铅浴加热和鼓风炉加热样品的Mg2Si(体积百分数)对固溶热处理温度曲线图。
图5为用于预加工铝合金产品以便粘结的现有技术方法的流程图。
图6为铝合金产品的示意图。
图7为根据本发明的一个实施方案的用于预加工铝合金产品的方法的流程图。
图8为图7的预加工和接触步骤的一个实施方案的流程图。
图9A为根据图7和8的方法预加工的经感应热处理的6022-T4铝合金片材产品样品的表面氧化物层的X射线光电子光谱(XPS)分析结果的曲线图。
图9B为使用常规的连续热处理炉热处理的6022-T4铝合金片材产品样品的表面氧化物的XPS分析结果的曲线图。
图10为根据本发明的一个实施方案的用于预加工铝合金产品的方法的流程图。
图11为图10的预加工和接触步骤的一个实施方案的流程图。
图12为根据本发明的一个实施方案的用于预加工铝合金产品的方法的流程图。
图13为图12的预加工和粘结步骤的一个实施方案的流程图。
具体实施方式
本发明将进一步参照附图进行解释，其中在若干个视图中，相同元件符号表示相同结构。所绘图不一定按比例绘制，相反，重点一般放在说明本发明的原理上。另外，某些特点可以放大以描绘出特定组件的细节。
铝合金产品的感应加热
如本文所用，术语“退火”是指主要引起金属发生再结晶的加热过程。在一些实施方案中，退火还可包括至少部分地基于可溶性组分颗粒的尺寸和退火温度溶解可溶性组分颗粒。在实施方案中，在铝合金退火中使用的温度在约600至900℉的范围内。
还如本文所用，表述“固溶热处理”是指其中金属保持在高温下以使合金元素的第二相颗粒溶解到固溶体中的冶金过程。固溶热处理中使用的温度通常高于退火中使用的温度，并且对于铝合金而言，温度范围高达约1100°F。然后通过金属的淬火来维持此条件，以通过受控的沉淀(时效)来强化最终产品。
如本文所用，在一个实施方案中，术语“原料”是指使用非连续铸造工艺如直接激冷铸造来铸造的铝合金锭。本发明的实施中采用的原料可通过本领域技术人员已知的用于铸造锭的任何铸造技术预加工。在一些实施方案中，原料可在加热之前任选经受以下步骤中的一个或多个：剪切、修整、淬火、热轧和/或冷轧、和/或卷绕。在一些实施方案中，锭被热轧和/或冷轧直至达到最终的预定厚度以形成原料并然后卷绕以形成卷绕原料。
在另一个实施方案中，术语“原料”可指使用连续铸造产生的铝合金带材。在一些实施方案中，原料为使用美国专利号5,515,908、6,672,368和7,125,612中描述的方法产生的非铁合金带材，这些专利中的每一个都转让给本发明的受让人并通过全文引用并入本文。
如本文所用，原料可以“带材”的形式卷起，该“带材”可具有任何合适的厚度，并且通常是片材尺度(0.006英寸至0.249英寸)或薄板尺度(0.250英寸至0.400英寸)的，即厚度在0.006英寸至0.400英寸的范围内。在一个实施例中，所述条具有至少0.040英寸的厚度。在一个实施方案中，带材具有不大于0.320英寸的厚度。在一些实施方案中，带材具有在0.04至0.2英寸的范围内的厚度。在一些实施方案中，带材具有在0.03至0.15英寸的范围内的厚度。在一些实施方案中，带材具有在0.02至0.30英寸的范围内的厚度。在一些实施方案中，带材具有在0.1至0.3英寸的范围内的厚度。
在一些实施方案中，根据期望的连续加工和带材的最终用途，铝合金带材具有至高约90英寸的宽度。在一些实施方案中，根据期望的连续加工和带材的最终用途，铝合金带材具有至高约80英寸的宽度。在一些实施方案中，根据期望的连续加工和带材的最终用途，铝合金带材具有至高约70英寸的宽度。在一些实施方案中，根据期望的连续加工和带材的最终用途，铝合金带材具有至高约60英寸的宽度。在一些实施方案中，根据期望的连续加工和带材的最终用途，铝合金带材具有至高约50英寸的宽度。
如本文所用，术语“溶解”是指在固溶热处理期间使一种或多种组成成分进入到固溶体中。如本文所用，“溶解”的量基于经热处理产品中可溶性第二相颗粒的体积百分数确定。因此，较高的“溶解”对应于经热处理产品中较低体积百分数的可溶性第二相颗粒，而较低的“溶解”对应于经热处理产品中较高体积百分数的可溶性第二相颗粒。
如本文所用，术语“温度”或“加热温度”可指平均温度、最高温度或最低温度。如本文所用，术语“温度”可指经加热产品的温度和/或加热装置的温度——例如，熔融铅浴的温度或鼓风炉的温度。
如本文所用，表述“6xxx系列铝合金”等是指铝合金是在铝业协会注册的6xxx系列铝合金及其未注册的变体。
如本文所用，“加热持续时间”和“停留时间”是指开始加热合金和开始合金淬火之间所经过的时间。在实施方案中，加热持续时间包括加热时间和保持时间二者。
在一个实施方案中，所述方法包括获得锭，其中所述锭为6xxx系列铝合金；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料；和对原料淬火以形成具有T回火的经热处理产品；并且其中所述感应加热步骤在足够的加热温度下进行，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数；其中所述感应加热步骤的所述足够的加热温度低于在对比产品中实现小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数所需的足够的加热温度；并且其中所述对比产品具有相同的组成并经受与所述经热处理产品相同的方法步骤，不同的是对比产品使用鼓风炉而不是感应加热来加热。
在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热温度为930至975℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热持续时间为10至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热温度为930至950℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热持续时间为40至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，所述方法还包括在热轧或冷轧步骤之后卷绕原料。在本文详述的一个或多个实施方案中，所述方法还包括在感应加热步骤之前展开卷绕的原料。
在本文详述的一个或多个实施方案中，回火为T4回火。在本文详述的一个或多个实施方案中，获得步骤包括使用直接激冷铸造来铸造锭。在又另一个实施方案中，6xxx系列铝合金为6022铝合金。
在另一个实施方案中，所述方法包括获得6xxx系列铝合金锭；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料；和对原料淬火以形成具有W或T4回火的经热处理产品；其中所述感应加热步骤在足够的加热温度下进行，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数；其中所述感应加热步骤的所述足够的加热温度低于在对比产品中实现小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数所需的足够的加热温度；并且其中所述对比产品具有相同的组成并经受与所述经热处理产品相同的方法步骤，不同的是对比产品使用铅浴而不是感应加热来加热。
在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热温度为950至985℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤的加热持续时间为10至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热温度为960至985℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，足够的加热持续时间为40至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，在热轧或冷轧步骤之后卷绕原料。在本文详述的一个或多个实施方案中，所述方法还包括在感应加热步骤之前展开卷绕的原料。在本文详述的一个或多个实施方案中，回火为T4回火。在本文详述的一个或多个实施方案中，获得步骤包括使用直接激冷铸造来铸造锭。在本文详述的一个或多个实施方案中，6xxx系列铝合金为6022铝合金。
在一个实施方案中，所述方法包括获得锭，其中所述锭为6xxx系列铝合金；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料；和对原料淬火以形成具有T回火的经热处理产品；并且其中所述感应加热步骤在足够的加热温度下进行，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数；其中所述感应加热步骤的所述足够的加热温度低于在对比产品中实现小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数所需的足够的加热温度；并且其中所述对比产品具有相同的组成并经受与所述经热处理产品相同的方法步骤，不同的是对比产品使用鼓风炉而不是感应加热来加热。
在一个实施方案中，所述方法包括获得锭，其中所述锭为6xxx系列铝合金；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料；和对原料淬火以形成具有T回火的经热处理产品；并且其中所述感应加热步骤在足够的加热温度下进行，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数；其中所述感应加热步骤的所述足够的加热温度低于在对比产品中实现小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数所需的足够的加热温度；并且其中所述对比产品具有相同的组成并经受与所述经热处理产品相同的方法步骤，不同的是对比产品使用铅浴而不是感应加热来加热。
在本文详述的一个或多个实施方案中，所述方法包括获得6xxx系列铝合金锭；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料；和对原料淬火以形成具有T4回火的经热处理产品；其中所述感应加热步骤在足够的加热温度下进行足够的加热持续时间，使得经热处理产品具有小于0.05％的Mg2Si颗粒体积百分数；并且其中所述足够的加热温度为930至975℉，所述足够的加热持续时间为10至70秒。
如本文所详述，本发明人已发现，与本领域已知的其他热处理方法如在熔融铅浴中热处理或在鼓风炉中热处理相比，在较低温度和/或较短持续时间下进行的锭铸造产品感应热处理产生的经热处理产品与其他热处理方法相比具有相等或改善的可溶性第二相颗粒溶解。
在本文详述的一个或多个实施方案中，本发明涉及一种在离线或在线工艺中热处理铝合金原料的方法。在本文详述的一个或多个实施方案中，本发明涉及一种在离线工艺中制造铝合金带材的方法。在本文详述的一个或多个实施方案中，本发明涉及一种在离线工艺中加热原料的方法。在本文详述的一个或多个实施方案中，使用所述方法通过感应加热至比其他热处理方法如在铅浴中加热和在鼓风炉中加热低的温度和短的持续时间来制造具有所需性质的T(热处理)回火铝合金带材。
在本文详述的一个或多个实施方案中，本发明涉及一种在在线或离线工艺中制造铝合金热处理产品的方法，其包括获得锭；对锭进行热轧或冷轧中的至少之一以形成原料；感应加热原料和对原料淬火以形成具有T回火的经热处理产品。
在本文详述的一个或多个实施方案中，所述方法包括获得锭。在本文详述的一个或多个实施方案中，获得步骤包括使用非连续铸造工艺如直接激冷铸造来铸造锭。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为选自AA6022、AA6111、AA6016、AA6061、AA6013、AA6063和AA6055的6xxx系列铝合金。
在本文详述的一个或多个实施方案中，所述加热使用感应加热进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，所述感应加热使用配置用于横向磁通感应加热(“TFIH”)的至少一个加热器进行。
在本文详述的一个或多个实施方案中，在第一温度下进行的感应加热步骤期间的溶解大于在相同温度下使用鼓风炉加热的溶解。在本文详述的一个或多个实施方案中，在第一温度下进行的感应加热步骤期间的溶解大于在相同温度下使用熔融铅浴加热的溶解。
在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在足够的加热温度下进行，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在足够的加热温度下进行足够的加热持续时间，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为930至975℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为940至975℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为950至975℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为960至975℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为970至975℉。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为930至970℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为930至960℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为930至950℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为930至940℉。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为940至970℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为950至960℉。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为940至975℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至975℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为960至975℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为970至975℉和10秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至970℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至960℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至950℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至940℉和10秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为940至970℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至960℉和10秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和20秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和30秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和40秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和50秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和60秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至60秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至50秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至40秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至30秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和10秒至20秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和20秒至60秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为930至975℉和30秒至50秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为950至985℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为960至985℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为970至985℉。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为950至970℉。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度为950至960℉。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至985℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为960至985℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为970至985℉和10秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至970℉和10秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至960℉和10秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至985℉和10秒至50秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至985℉和10秒至30秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至985℉和30秒至70秒。在本文详述的一个或多个实施方案中，使得经热处理产品具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的足够的加热温度和足够的加热持续时间为950至985℉和50秒至70秒。
在本文详述的一个或多个实施方案中，具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.3％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.3％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.2％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.2％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.15％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.15％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.1％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.1％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.05％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金并且具有小于0.05％的Mg2Si颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的Mg2Si颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.3％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.3％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.2％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.2％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.15％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.15％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.1％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的熔融铅浴热处理产品的第二足够的加热温度。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金选自2xxx、5xxx和7xxx系列铝合金并且具有小于0.05％的可溶性第二相颗粒体积百分数的感应热处理产品的第一足够的加热温度低于具有相同的可溶性第二相颗粒体积百分数的鼓风炉热处理产品的第二足够的加热温度。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为选自1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列铝合金的铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为选自2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列铝合金的铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为2xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为3xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为4xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为5xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为6xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为7xxx系列铝合金。在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为8xxx系列铝合金。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为选自AA2x24(AA2024、AA2026、AA2524)、AA2014、AA2029、AA2055、AA2060、AA2070和AA2x99(AA2099、AA2199)的2xxx系列铝合金。
在一些实施方案中，铝合金为选自AA5182、AA5754和AA5042的5xxx系列铝合金。
在本文详述的一个或多个实施方案中，铝合金为选自AA7x75(AA7075、AA7175、AA7475)、AA7010、AA7050、AA7150、AA7055、AA7255、AA7065和AA7085的7xxx系列铝合金。
在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在600℉至1100℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在700℉至1100℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在800℉至1100℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在900℉至1100℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在1000℉至1100℉的温度下进行。
在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在600℉至1000℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在600℉至900℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在600℉至800℉的温度下进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，感应加热步骤在600℉至700℉的温度下进行。
在本文详述的一个或多个实施方案中，淬火使用液体喷雾、气体、气体然后液体和/或液体然后气体进行。在本文详述的一个或多个实施方案中，经热处理产品为具有T回火的带材。在本文详述的一个或多个实施方案中，经热处理产品具有T4回火。在本文详述的一个或多个实施方案中，让经热处理产品在室温下达到T4回火。
鼓风炉热处理和熔融铅浴热处理是本领域已知的。下文详述鼓风炉热处理和熔融铅浴热处理的实例。
计算Mg2Si颗粒体积百分数的程序
以下是计算经热处理产品中Mg2Si颗粒的体积百分数的程序：
步骤1：产品制备以便扫描电子显微镜成像
使用从240目开始、接着320、400和600目砂纸的逐渐更细的砂纸将产品的纵向(L-ST)样品打磨约30秒。打磨后，使用(a)3微米mol布和3微米金刚石悬浮液、(b)3微米丝绸和3微米金刚石悬浮液及(c)1微米丝绸和1微米金刚石悬浮液的顺序在布上将样品抛光约2-3分钟。在抛光过程中，可使用适当的油基润滑剂。在SEM检查之前使用0.05微米胶体二氧化硅进行约30秒的最终抛光，然后在水下进行最后的冲洗。
步骤2：SEM图像采集
使用FEI XL30 FEG SEM或类似的FEG SEM在金相制备(按上面的步骤1)纵向(L-ST)截面的中间(T/2)和四分之一厚度(T/4)处捕获最少16个背散射电子图像。图像大小为2048像素×1600像素，放大倍数为1000X。像素尺寸为x＝0.059μm，y＝0.059μm。加速电压为7.5kV，工作距离为7.5mm，光斑大小为5。对比度和亮度设定成使得8位数字图像的平均基质灰度水平为大约128且最暗和最亮的相分别为0(黑色)和255(白色)。
步骤3：第二相颗粒的辨别
针对每个图像计算平均基质灰度水平和标准偏差。所关注的第二相颗粒的平均原子数小于基质(铝基质)，故第二相颗粒在图像表示中将显得暗。构成颗粒的像素定义为灰度水平小于(<)平均基质灰度水平减去3.5标准偏差的任何像素。此临界灰度水平定义为阈值。通过辨别灰度水平图像以使低于阈值的所有像素为白色(255)并使等于或高于阈值的所有像素为黑色(0)来创建二值图像。
步骤4：小颗粒的去除
通过将其颜色改变为背景色(黑色)来从二值图像去除具有4个或更少像素的任何白色颗粒。
步骤5：Mg2Si颗粒体积百分数的计算：
在将每个图像转换成仅黑白像素后，以白色像素的总数除以像素的总数来计算颗粒的面积分数。针对单个位置计算每个图像的此分数，然后取平均。然后以T/2和T/4处面积分数的加权平均来计算给定样品的总面积分数(AF)，其中T/4数被加权两次，因为它在样品中出现两次。然后通过乘100将面积分数转换成百分数。然后基于公式(I)算出产品中Mg2Si颗粒的体积百分数：
(I)Mg2Si颗粒(体积％)＝100*(AFT/2+2*AFT/4)/3
AF＝#白色像素/#总像素
图1为包括离线热处理的本发明方法的一个实施方案的步骤的流程图。在一些实施方案中，图2为用来执行本发明的方法的设备的一个实施方案的示意图。在一些实施方案中，图3为用在本发明方法的执行中的设备的一个实施方案的示意图。
在一些实施方案中，所述方法包括图1中详述的工艺。在一些实施方案中，原料(20)由非连续铸造——例如，直接激冷铸造——铝合金锭1形成，该锭经历图1中详述的以下加工步骤中的一个或多个：通过一个或多个剪切和修整站(2)、任选地淬火以便调节温度(4)、一个或多个热轧和/或冷轧步骤(6)、修整(8)和卷绕(10)以形成原料(20)。
在一些实施方案中，经卷绕原料经历以下步骤中的一个或多个：展开(30)、接着是固溶热处理(40)、合适的淬火(42)和任选的卷绕(44)以产生T回火带材(46)。在一些实施方案中，固溶热处理步骤(40)使用本文详述的加热方法、温度范围和加热持续时间进行。在又其他的实施方案中，所述方法包括在线热处理并因此至少消除图1的卷绕步骤(10)和展开步骤(30)。
在一些实施方案中，图2示出了用来执行本发明的使用感应加热的方法的设备的一个实施方案。在一些实施方案中，原料在卧式热处理单元中加工，如图2中所示。图2取自R.C.J.Ireson,in Aluminium Technology‘86,ed.T.Sheppard,The Inst.Metals,1986,pp.818-825。在一些实施方案中，所述方法包括使用开卷机(202)来展开经卷绕原料。在一些实施方案中，展开的原料然后被进给到夹辊(204)、剪切(206)、修整器(208)和联结器(210)。在一些实施方案中，然后将原料进给到张紧装置(212)、活套(214)和另一个张紧装置(216)。在一些实施方案中，然后将所得原料进给到配置用于TFIH的一个或多个感应加热器(218)。在一些实施方案中，然后使经加热的原料经受浸泡(220)、淬火(222)和干燥机(224)。在一些实施方案中，然后将经干燥、加热的原料进给到张紧装置(226)、拉矫机(228)和另一个张紧装置(230)。在一些实施方案中，然后将原料进给到活套(232)、张紧装置(234)，然后经受剪切(236)、修整器(238)、预时效步骤(240)并然后穿过卷绕器(242)以形成经卷绕带材。
在一些实施方案中，淬火(222)可包括但不限于液体喷雾、气体、气体然后液体和/或液体然后气体。在一些实施方案中，预时效步骤可包括但不限于感应加热、红外加热、马弗炉或液体喷雾。在一些实施方案中，预时效单元位于卷绕器(242)之前。在一些实施方案中，人工时效可作为后续操作(如烤漆烘焙循环)的一部分或作为烘箱中单独的步骤进行。
在一些实施方案中，图3示出了用来执行本发明的使用感应加热的方法的设备的一个实施方案。图3取自R.Waggott et al.,in Heat Treatment‘81,The Metals Society,1983,pp.3-9。在一些实施方案中，所述设备或方法包括带材缝合机(302)、配置用于TFIH的感应器(304)、浸泡炉(306)、淬火(308)、气刀(310)和张力拉矫线第一张紧装置(312)。
非限制性实施例1
在此实施例中，将具有表1中详述的组成的6022铝合金铸锭、热轧至0.148英寸的厚度并卷绕。
表1
然后将经卷绕的热轧产品冷轧至0.043英寸的厚度并重新卷绕。然后使来自冷轧卷材的样品经受下文详述的三种固溶热处理方法中的一种：
熔融铅浴：将样品浸没在表3中详述的温度的液体铅浴中，加热持续时间详述于表2中。然后从浴中取出样品并立即在室温水的浴中淬火。表3中指定的温度指示通过热电偶测量的液体铅的温度。还从热电偶测量确定样品的温度，并基于这些测量，基于5秒的加热时间和25秒的保持时间算出总加热持续时间为30秒。
鼓风炉：将样品置于表3中详述的指定温度下的标准鼓风炉内，加热持续时间详见表2。然后从炉中取出样品并立即在室温水的浴中淬火。指定的温度指示通过热电偶测量的炉内空气的温度。还从热电偶测量确定样品的温度，并基于这些测量，基于120秒的加热时间和240秒的保持时间算出总加热持续时间为360秒。
感应加热：使样品经过图2中详述的横向磁通加热工艺。然后在片材离开感应加热工艺时使用标准发射率技术确定片材的温度。基于感应加热区的长度和感应加热工艺中进给样品的速度计算加热持续时间和保持时间。基于这些计算，基于19-32秒的加热时间和22-35秒的保持时间算出总加热持续时间为41-67秒。
将所有样品(熔融铅浴、鼓风炉和感应加热)热处理至T4回火。然后使用上文详述的“计算Mg2Si颗粒体积百分数的程序”测量经热处理样品的Mg2硅颗粒体积百分数。结果示于表3中。
表2
热处理方法 加热时间 保持时间 淬火
熔融铅浴 5秒 25秒 水
鼓风炉 240秒 120秒 水
感应加热 19-32秒 22-35秒 水
表3
图4用曲线图表示了表3的固溶热处理温度(℉)和Mg2Si(体积百分数)数据。如图4中所示，感应加热样品在比使用熔融铅浴或鼓风炉加热的样品低的温度下实现Mg2Si的更大溶解(即，经热处理产品中Mg2Si的体积百分数较低)。因此，感应热处理比熔融铅浴或鼓风炉热处理方法更有效。
现在参考图5，在已知的工艺中，例如美国专利公开号2016/0319440中，经热处理(例如，使用本文公开的感应加热方法)铝合金产品原料(例如，片材产品)可使用已知的方法(500)处理。该已知方法(500)包括步骤a)向铝合金片材或卷材的表面施加清洁剂。该已知方法(500)包括步骤b)用酸性溶液蚀刻铝片材或卷材的表面。该已知方法(500)包括步骤c)用去离子水冲洗铝片材或卷材的表面。该已知方法(500)包括步骤d)向铝片材或卷材的表面施加酸性有机磷化合物的溶液。该已知方法(500)包括步骤e)用去离子水冲洗铝片材或卷材的表面。该已知方法(500)包括步骤f)干燥铝片材或卷材的表面。
如下文所述，包括通过举例和参考附图7-13，所公开的系统和方法允许在至少不存在上文参考图5示出和描述的步骤a)和b)的情况下完成该已知方法(500)。
现在参考图6，在完成所公开的感应加热步骤和任选地感应后加热淬火步骤之后，经感应加热铝合金产品(600)可具有铝合金基质(606)，其上具有表面氧化物层(602)。在一个实施方案中，表面氧化物层(602)从接近铝合金基质(606)与表面氧化物层(602)之间的界面(618)的平面处开始形成。表面氧化物层(602)可包括氧化铝(例如，AlO)子层(608)和氧化镁(例如，MgO)子层(610)。经感应加热铝合金产品(600)的表面氧化物层(602)通常具有大体上5nm至60nm厚的感应加热状态厚度(604)，具体取决于回火。虽然将感应加热状态的表面氧化物层(602)示意为大体上均匀的，但感应加热表面氧化物层(602)通常具有不均匀的形貌。
如本文所用，“第二材料”指与铝合金产品的至少一部分粘结从而形成粘结状态的铝合金产品的材料。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分为铝合金产品的第一部分，所述第二材料为同一铝合金产品的第二部分。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分位于第一铝合金产品件上，所述第二材料为第二件材料的至少第二部分。在一个实施方案中，第二材料具有与铝合金产品相同的组成。在另一个实施方案中，第二材料具有与铝合金产品不同的组成。
如本文所用，“表面脱氧”和“表面氧化物处理步骤”意指去除铝合金产品的表面氧化物层的至少一部分。
如本文所用，“蚀刻”、“经蚀刻的”和“蚀刻的”意指向铝片材或卷材的表面施加酸性溶液来预加工表面以接受预处理的随后施加。在一个已知的实施方案(例如，图5中所示)中，蚀刻从表面去除松散粘附的氧化物，包括富铝和富镁的氧化物、夹带的油或碎屑。在一个实施方案中，“蚀刻”、“经蚀刻的”和“蚀刻的”采用美国专利公开号2016/0319440中提供的定义。
如本文所用，“增材制造”意指“根据3D模型数据连接材料来制造物体的过程，通常是逐层的，与减材制造方法相反”，如名称为“Standard Terminology for AdditiveManufacturing Technologies”的ASTM F2792-12a中所定义。这样的材料可通过ASTMF2792-12A中描述的任何适当的增材制造技术制造，如粘结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床熔合或片材层合等。增材制造工艺至少部分地由“增材系统”实施，如ASTM F2792-12A所定义。
预加工铝合金产品以便表面脱氧
现在参考图7和8，在一个实施方案中，方法(700)包括步骤(a)预加工(702)铝合金产品(例如，经感应加热的铝合金产品600)以便表面脱氧。在一个实施方案中(例如，方法(800))，预加工步骤(a)包括用感应加热器感应加热(802)接收状态的铝合金产品(600)原料的至少一部分。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为片材产品。在一个实施方案中，在感应加热(802)和任选地淬火(804)步骤之后，片材产品具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为挤出产品。在又另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为锻造产品。在一个实施方案中，锻造产品为对称锻造。在一个实施方案中，锻造产品为成型锻造。在还另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为铸造产品。在一个实施方案中，铸造产品为对称铸件。在一个实施方案中，铸造产品为成型铸件。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为增材制造件。
在一个实施方案中，感应加热器包括横向磁通感应加热器(TFIH)。在一个实施方案中，感应加热(802)步骤基本上如上文参考图1-4所描述的那样进行。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了不超过0.4分钟的感应加热(802)停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了0.2至0.4分钟的感应加热(802)停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(802)期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(802)期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(802)期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(802)期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(802)期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，感应加热(802)包括对铝合金产品(600)退火或固溶热处理。在一个实施方案中，预加工(702)步骤包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(804)。在另一个实施方案中，预加工步骤(702)不包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(804)。在又另一个实施方案中，预加工步骤(702)任选地包括淬火(804)步骤。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为5xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(802)步骤配置为实现5xxx铝合金产品(600)的退火。在一个实施方案中，经感应加热的5xxx铝合金产品(600)在O回火态。
在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为6xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(802)步骤配置为实现6xxx铝合金产品(600)的固溶热处理。在一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T43回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4E32回火态。
在该实施方案中，方法(700)包括接触(704)步骤。在该实施方案中，接触(704)步骤可在预加工(702)步骤之后进行。在该实施方案中，接触(704)步骤可包括使所述至少一部分经感应加热并任选地淬火的铝合金产品(600)与脱氧剂接触(704)。在方法(800)中，在预加工(702)与接触(704)步骤之间，方法(800)不存在铝合金产品(800)的任何表面氧化物处理步骤。
在一个实施方案中，在预加工(702)步骤与接触(704)步骤之间，所公开的方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。在一个实施方案中，在接触(704)步骤之后，所公开的方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。在一个实施方案中，方法(800)在预加工(702)步骤与接触(704)步骤之间包括清洁(806)铝合金产品的所述至少一部分(600)。
在一个实施方案中，方法(800)可包括粘结(808)步骤。在该实施方案中，粘结(808)步骤可包括向铝合金产品的所述至少一部分(600)施加(807)粘性粘结剂并然后使铝合金产品的所述至少一部分(600)与第二材料粘结(1106)从而产生粘结状态的铝合金产品(600)。在该实施方案中，粘结(808)步骤可包括使粘结状态的铝合金产品(600)的粘性粘结剂固化预定量的时间和/或在预定的温度下固化。在一个实施方案中，铝合金产品(600)的所述至少一部分包括铝合金产品(600)的第一部分，所述第二材料包括铝合金产品(600)的至少第二部分。在一个实施方案中，粘结状态的铝合金产品(600)可包括铝合金产品(600)的所述第一部分，其通过施加和/或固化的粘性粘结剂以粘性结构方式与第二材料粘结。
在方法(800)的一个实施方案中，当粘结状态的铝合金产品(600)呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)——其全部内容通过引用并入本文，粘结的铝合金产品(600)实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
非限制性实施例2
根据ASTM D1002(10)，通过应力耐久性试验(SDT)评价根据所公开方法的一个实施方案预加工以便表面脱氧的铝合金产品的粘性粘结响应，并且其中单搭接接头试样的铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸。将各来自两个生产批次的0.059英寸厚度6022铝合金片材产品的一个然后使用横向磁通感应加热器进行固溶热处理。在这些展开和感应加热步骤之前，使用连续铸造技术预加工这些6022铝合金片材产品。这些6022铝合金片材行进通过感应加热器，感应加热停留时间为18秒并且片材上的峰值金属温度(PMT)测得为970°F。相比之下，使用常规连续热处理(CHT)炉固溶热处理的6022-T4铝合金片材产品的PMT通常为1040-1060°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对两个生产批次的经感应加热6022铝合金片材产品中的每一个进行淬火。在经感应加热6022铝合金片材产品达到T4回火之后测量这些片材的机械性质，并发现与在CHT加工材料中获得的那些相当或比之更好。接下来，使经感应加热和淬火的6022-T4铝合金片材产品在170°F下与脱氧剂的酸性溶液接触6秒。然后卷绕这些脱氧状态的6022-T4铝合金片材产品。
从两个生产批次的脱氧状态的6022-T4铝合金片材产品卷材中的每一个去除两个6英寸×4英寸尺寸的片(轧制方向上为4英寸)。使用这两个片，针对这两个生产批次中的每一个制备四个单搭接接头试样，粘结的接头重叠0.5英寸。
使用标准拉伸测试设备测试这两个生产批次的粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的四个单搭接接头试样中的每一个的初始粘结剪切强度。接下来，使这两组四个单搭接接头试样中的每一组在设计为向接头施加1080psi剪切应力的单独应力环中经受循环SDT。每个循环包括在室温下于5％NaCl溶液中浸泡15分钟，然后空气干燥105分钟，之后将环和试样在50℃和90％相对湿度的室中放置22小时。每个循环的持续时间因此为24小时。对于两个试样组中的每一个，在每个循环之后检查粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的四个单搭接接头试样中的每一个，记录断裂，并从测试室取出破坏的试样。对于两组试样中的每一组，两组粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的四个单搭接接头试样中的所有试样的粘结均必须完成45个循环才能通过SDT。
在进行SDT测试之后，如上所述，使用标准拉伸测试设备测试所有单搭接接头试样的残余粘结剪切强度。对于初始和残余粘结剪切强度测试二者，确定并记录破坏模式。将所得结果与来自经感应加热和淬火的6022-T4铝合金片材产品的表面在根据上文参考图5所述的已知方法预加工后制得的参考单搭接接头试样粘结的结果加以比较。根据上文讨论的程序制备参考6022-T4铝合金片材产品的四个单搭接接头试样。
粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的所有单搭接接头试样均完成了45个循环。初始和残余粘结剪切强度测试的结果示于下表4中。“样品1”表示第一生产批次的6022-T4铝合金片材产品，“样品2”表示第二生产批次的6022-T4铝合金片材产品。
表4
*对于样品1，未测试第四个单搭接接头试样的残余粘结剪切强度。
在上表4中，破坏模式指示“coh”表示粘结破坏是由于粘结胶的破坏。破坏模式指示“adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的完全破坏。破坏模式指示“part adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的部分破坏。另外，在上表4中，如果残余对初始粘结减轻强度的计算百分数(％)值大于100％，则仍然指示为100％。
当与初始粘结剪切强度相比时，发现在上表4中示出的所有情况下，SDT测试期间的强度损失极小或无损失。通过完成45个BDT循环并显示出大于初始强度的80％的残余强度，在根据所公开的方法预加工这些6022-T4铝合金片材产品之后测试的这些粘结因此易于满足汽车应用对铝合金6022的结构粘性粘结要求。类似地，对于根据所公开的方法预加工的铝合金6016-T4也预期良好的初始和残余粘结剪切强度结果。该合金的粘结在SDT测试中完成超过100个循环。
预示性实施例3
将0.059英寸厚度的6022铝合金片材产品的卷材展开并然后使用横向磁通感应加热器进行固溶热处理。在这些展开和感应加热步骤之前，使用直接激冷(DC)铸造锭轧制技术预加工6022铝合金片材产品。该6022铝合金片材行进通过感应加热器，感应加热停留时间为9秒并且片材上的PMT测得为1020°F。相比之下，使用常规连续热处理(CHT)炉固溶热处理的6022-T4铝合金片材产品的PMT通常为1040-1060°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对此经感应加热6022铝合金片材产品淬火。在经感应加热6022铝合金片材产品达到T4回火之后测量片材的机械性质，并发现与在CHT加工材料中获得的那些相当或比之更好。接下来从该6022-T4铝合金片材产品卷材去除两个6英寸×4英寸尺寸的片(轧制方向上为4英寸)。在150°F去离子水中洗涤两个片中的每一个，持续8秒，以除去来自前述步骤的润滑剂和其他污染物。
接下来，根据上文参考图5所述的已知方法制备该6022-T4铝合金片材产品的四个片，其中使酸性有机磷化合物保持在150°F下并接触片材表面8秒以在片材产品的表面上产生功能化层。这四个片代表参考样品。根据所公开方法的一个实施方案，在没有功能化步骤(即，没有使片材表面与酸性有机磷化合物接触的步骤)的情况下制备另外四个片。这另外四个片代表发明样品。
通过上文参考非限制性实施例2描述的技术在SDT中评价由参考样品和发明样品制成的单搭接剪切试样的粘性粘结响应。对于参考样品和发明样品二者，所有单搭接接头试样均完成45个循环。不受任何特定理论或机理的束缚，该预示性实施例3的结果表明所公开方法的此实施方案产生的表面与根据图5的已知方法制备的金属相比在粘性粘结方面表现得同样好或更好。
预示性实施例4
为了理解上文针对预示性实施例3所述的结果，通过X射线光电子光谱(XPS)分析预示性实施例3的经感应加热6022-T4铝合金片材产品发明样品的表面氧化物。发现与由基于CHT的技术产生的表面氧化物厚度相比，基于感应加热的方法在感应热处理期间在表面上产生薄得多的氧化物。此表面氧化物仅厚5.4nm，与此相比，通常存在于相同铝合金的CHT处理金属上的典型表面氧化物层厚度为10nm以上。
对经感应加热6022-T4铝合金片材产品的发明样品和经CHT热处理6022-T4铝合金片材产品的样品进行XPS分析。在XPS分析之前，并且除了使样品与粘性粘结剂接触并进行随后的粘结步骤之外，以与上文针对预示性实施例3中的参考样品所述相同的方式制备CHT样品。以与上文针对预示性实施例3中的发明样品所述相同的方式制备经感应热处理的发明样品。XPS分析结果示于图9A和9B中。
图9A为上文所述经感应热处理的6022-T4铝合金片材产品发明样品的表面氧化物层的XPS分析结果曲线图。图9B为上文所述经CHT热处理的6022-T4铝合金片材产品样品的表面氧化物的XPS分析结果曲线图。在图9A和9B中示出的每个曲线图中，氧和铝金属曲线的交叉点被视为相应表面氧化物层的平均厚度。业内公认低镁含量的较薄氧化物将提供优选的表面而取得良好的粘性粘结响应。确实，通过所公开的基于感应加热的方法产生的5.4nm厚氧化物在许多方面与通过技术如热水洗涤、清洁、酸蚀刻/脱氧和功能化步骤的组合预加工表面后的相同合金的CHT加工金属的氧化物的厚度相当。金属表面处氧化物的镁含量为12-14原子％，其也低于通过CHT处理的样品中的15-17原子％。不受任何特定理论或机理的束缚，同粘结测试相比，XPS数据表明表面氧化物层中镁的水平对粘结耐久性具有积极影响。
非限制性实施例5
将0.063英寸厚度的5754铝合金片材产品的卷材展开并然后使用横向磁通感应加热器进行退火。在这些展开和感应加热步骤之前，将5754铝合金片材产品热轧和温轧至0.063英寸厚度。5754铝合金片材行进通过感应加热器，停留时间为18秒并且片材上的PMT测得为950°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对经感应加热5754铝合金片材产品淬火。接下来，使经感应加热并淬火的5754-O铝合金片材产品与脱氧剂的酸性溶液在170°F下接触6秒。然后卷绕该脱氧状态的5754-O铝合金片材产品。
根据上文针对非限制性实施例2所述的程序制备脱氧状态的5754-O铝合金片材产品的单搭接接头试样。根据上文针对非限制性实施例2所述的程序进行循环BDT测试以及初始和残余粘结剪切强度测试。粘结状态的5754-O铝合金片材产品的所有单搭接接头试样的粘结均必须完成45个循环才能通过SDT。
对于初始和残余粘结剪切强度测试二者，确定并记录破坏模式。将所得结果与来自经感应加热和淬火的5754-O铝合金片材产品的表面在根据上文参考图5所述的已知方法预加工后制得的参考单搭接接头试样粘结的结果加以比较。根据上文讨论的程序制备参考5754-O铝合金片材产品的四个单搭接接头试样。
粘结状态的5754-O铝合金片材产品的所有单搭接接头试样均完成了45个循环。初始和残余粘结剪切强度测试的结果示于下表5中。
表5
在上表5中，破坏模式指示“adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的完全破坏。当与初始粘结剪切强度相比时，发现在上表5中示出的所有情况下，SDT测试期间的强度损失极小。通过完成45个BDT循环并显示出大于初始强度的80％的残余强度，在根据所公开的方法预加工5754-O铝合金片材产品之后测试的这些粘结因此易于满足汽车应用对铝合金5754的结构粘性粘结要求。
预加工铝合金产品以便用功能化溶液处理
在一个实施方案中，并参考图10和11，方法(1000)包括预加工(1002)铝合金产品(600)以便用功能化溶液处理的步骤。在一个实施方案中(例如，方法(1100))，预加工(1002)步骤包括用感应加热器感应加热(1102)接收状态的铝合金产品(600)原料的至少一部分。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为片材产品。在一个实施方案中，在感应加热(1102)和任选的淬火(1104)之后，片材产品具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为挤出产品。在又另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为锻造产品。在一个实施方案中，锻造产品为对称锻造。在一个实施方案中，锻造产品为成型锻造。在还另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为铸造产品。在一个实施方案中，铸造产品为对称铸件。在一个实施方案中，铸造产品为成型铸件。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为增材制造件。
在一个实施方案中，感应加热器包括横向磁通感应加热器(TFIH)。在一个实施方案中，感应加热(1102)基本上如上文参考图1-4所描述的那样进行。在一个实施方案中，在感应加热(1102)步骤期间铝合金产品(600)通过感应加热器的线速度为100至200英尺每分钟。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了不超过0.4分钟的感应加热(1102)停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了0.2至0.4分钟的感应加热(1102)停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1102)期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1102)期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1102)期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1102)期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1102)期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，感应加热(1102)包括对铝合金产品(600)退火或固溶热处理。在一个实施方案中，预加工(1002)步骤包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(1104)。在另一个实施方案中，预加工(1002)步骤不包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(1104)。在又另一个实施方案中，淬火(1104)步骤对于预加工(1002)步骤是任选的。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为5xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(1102)步骤配置为实现5xxx铝合金产品(600)的退火。在一个实施方案中，经感应加热的5xxx铝合金产品(600)在O回火态。
在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为6xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(1102)步骤配置为实现6xxx铝合金产品(600)的固溶热处理。在一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T43回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4E32回火态。
在该实施方案中，方法(1000)包括接触(1004)步骤。在该实施方案中，接触(1004)步骤可在预加工(1002)步骤之后进行。在该实施方案中，接触(1004)步骤可包括使所述至少一部分经感应加热并任选地淬火的铝合金产品(600)与功能化溶液接触。在方法(1000)中，在预加工(1002)与接触(1004)步骤之间，方法(1000)不存在铝合金产品(600)的任何表面氧化物处理步骤。在一个实施方案中，在预加工(1002)与接触步骤(1004)之间，方法(1000)不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
在一个实施方案中，功能化溶液包含含磷有机酸。在一个实施方案中，接触步骤(1004)促进功能化铝合金产品(600)的产生。在一个实施方案中，方法(1100)可包括粘结(1106)步骤。在该实施方案中，粘结(1106)步骤可包括向铝合金产品的所述至少一部分(600)施加(1107)粘性粘结剂并然后使铝合金产品的所述至少一部分(600)与第二材料粘结(1106)从而产生粘结状态的铝合金产品(600)。在该实施方案中，粘结(1106)步骤可包括使粘结状态的铝合金产品(600)的粘性粘结剂固化预定量的时间和/或在预定的温度下固化。在一个实施方案中，铝合金产品(600)的所述至少一部分包括铝合金产品(600)的第一部分，所述第二材料包括铝合金产品(600)的至少第二部分。在一个实施方案中，粘结状态的铝合金产品(600)可包括铝合金产品(600)的所述第一部分，其通过施加和/或固化的粘性粘结剂以粘性结构方式与第二材料粘结。在方法(1100)中，在预加工(1102)与粘结(1104)步骤之间，方法(1100)不存在铝合金产品(600)的任何表面氧化物处理步骤。
在方法(1000)的一个实施方案中，当粘结状态的铝合金产品(600)呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，粘结的铝合金产品(600)实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
预示性实施例6
将0.059英寸厚度的6022铝合金片材产品的卷材展开并然后使用横向磁通感应加热器进行固溶热处理。在这些展开和感应加热步骤之前，使用直接激冷(DC)铸造锭轧制技术预加工该6022铝合金片材产品。该6022铝合金片材行进通过感应加热器，停留时间为9秒并且片材上的PMT测得为1020°F。相比之下，使用常规连续热处理(CHT)炉固溶热处理的6022-T4铝合金片材产品的PMT通常为1040-1060°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对此经感应加热6022铝合金片材产品淬火。在经感应加热6022-T4铝合金片材产品达到T4回火之后测量片材的机械性质，并发现与在CHT加工材料中获得的那些相当或比之更好。接下来从该6022-T4铝合金片材产品卷材去除两个6英寸×4英寸尺寸的片(轧制方向上为4英寸)。在150°F去离子水中洗涤两个片中的每一个，持续8秒，以除去来自前述步骤的润滑剂和其他污染物。
接下来，根据上文参考图5所述的已知方法制备该6022-T4铝合金片材产品的四个片，其中使酸性有机磷化合物保持在150°F下并接触片材表面8秒以在片材产品的表面上产生功能化层。这四个片代表参考样品。
根据所公开方法的一个实施方案，在没有图5的已知方法的蚀刻步骤(即，没有使片材表面与酸性溶液接触的步骤)的情况下制备另外四个片。这另外四个片代表发明样品。使发明样品与含磷有机酸(PCOA)接触以产生功能化层，如美国专利号5,463,804和美国专利申请公开号2016/0319440中所公开，这些专利和专利申请通过全文引用并入本文。
通过上文参考非限制性实施例2描述的技术在SDT中评价由参考样品和发明样品制成的单搭接剪切试样的粘性粘结响应。对于参考样品和发明样品二者，所有单搭接接头试样均完成45个循环。不受任何特定理论或机理的束缚，该预示性实施例6的结果表明所公开方法的此实施方案产生的表面与根据图5的已知方法制备的金属相比在粘性粘结方面表现得同样好或更好。
预加工铝合金产品以便粘结
在一个实施方案中，并参考图12和13，方法(1200)包括预加工(1202)铝合金产品(600)以便粘结的步骤。在一个实施方案中(例如，方法(1300))，预加工(1202)步骤包括用感应加热器感应加热(1302)接收状态的铝合金产品(600)原料的至少一部分。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为片材产品。在一个实施方案中，在感应加热(1302)和任选的淬火(1304)之后，片材产品具有0.5至6mm的厚度。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为挤出产品。在又另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为锻造产品。在一个实施方案中，锻造产品为对称锻造。在一个实施方案中，锻造产品为成型锻造。在还另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)原料为铸造产品。在一个实施方案中，铸造产品为对称铸件。在一个实施方案中，铸造产品为成型铸件。在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为增材制造件。
在一个实施方案中，感应加热器包括横向磁通感应加热器(TFIH)。在一个实施方案中，感应加热(1302)基本上如上文参考图1-4所描述的那样进行。在一个实施方案中，在感应加热(1302)步骤期间铝合金产品(600)通过感应加热器的线速度为100至200英尺每分钟。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了不超过0.4分钟的感应加热停留时间。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)实现了0.2至0.4分钟的感应加热停留时间。在一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1302)期间实现了900至1040°F的峰值金属温度。在另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1302)期间实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1302)期间实现了930至1030°F的峰值金属温度。在还另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1302)期间实现了950至1020°F的峰值金属温度。在又另一个实施方案中，铝合金产品的所述至少一部分(600)在感应加热(1302)期间实现了970至1000°F的峰值金属温度。
在一个实施方案中，感应加热(1302)包括对铝合金产品(600)退火或固溶热处理。在一个实施方案中，预加工(1202)步骤包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(1304)。在另一个实施方案中，预加工(1202)步骤不包括对经感应加热的铝合金产品(600)淬火(1304)。在又另一个实施方案中，淬火(1304)步骤对于预加工(1202)步骤是任选的。
在一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为5xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(1302)步骤配置为实现5xxx铝合金产品(600)的退火。在一个实施方案中，经感应加热的5xxx铝合金产品(600)在O回火态。
在另一个实施方案中，接收状态的铝合金产品(600)为6xxx铝合金产品(600)，并且感应加热(1302)步骤配置为实现6xxx铝合金产品(600)的固溶热处理。在一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T43回火态。在另一个实施方案中，经感应加热的6xxx铝合金产品(600)在T4E32回火态。
在该实施方案中，方法(1200)包括粘结(1204)步骤。在该实施方案中，粘结(1204)步骤可在预加工(1202)步骤之后进行。在一个实施方案中，粘结(1204)步骤可包括向铝合金产品的所述至少一部分(600)施加(1305)粘性粘结剂并然后使铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结(1204)从而产生粘结状态的铝合金产品(600)。在该实施方案中，粘结(1204)步骤可包括使粘结状态的铝合金产品(600)的粘性粘结剂固化预定量的时间和/或在预定的温度下固化。在方法(1200)中，在预加工(1202)与粘结(1204)步骤之间，方法(1200)不存在铝合金产品(600)的任何表面氧化物处理步骤。
在一个实施方案中，在预加工(1202)与粘结(1204)步骤之间，方法(1200)不存在任何表面清洁和蚀刻处理。在一个实施方案中，方法(1200)在预加工(1202)步骤与粘结(1204)步骤之间包括清洁(1306)铝合金产品(600)的所述至少一部分。
在一个实施方案中，铝合金产品(600)的所述至少一部分包括铝合金产品(600)的第一部分。在该实施方案中，所述第二材料包括铝合金产品(600)的至少第二部分。在一个实施方案中，粘结状态的铝合金产品(600)可包括铝合金产品(600)的所述第一部分，其通过施加和/或固化的粘性粘结剂以粘性结构方式与第二材料粘结。
在方法(1200)的一个实施方案中，当粘结状态的铝合金产品(600)呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，粘结的铝合金产品(600)实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。在一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。在另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。在又另一个实施方案中，在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
非限制性实施例7
根据ASTM D1002(10)，通过应力耐久性试验(SDT)评价根据所公开方法的一个实施方案预加工以便表面脱氧的铝合金产品的粘性粘结响应，并且其中单搭接接头试样的铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸。将0.059英寸厚度6022铝合金片材产品的卷材展开并然后使用横向磁通感应加热器进行固溶热处理。在这些展开和感应加热步骤之前，使用连续铸造技术预加工6022铝合金片材产品。6022铝合金片材行进通过感应加热器，停留时间为18秒并且片材上的峰值金属温度(PMT)测得为970°F。相比之下，使用常规连续热处理(CHT)炉固溶热处理的6022-T4铝合金片材产品的PMT通常为1040-1060°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对此经感应加热6022铝合金片材产品淬火。在经感应加热6022-T4铝合金片材产品达到T4回火之后测量片材的机械性质，并发现与在CHT加工材料中获得的那些相当或比之更好。
从经感应加热并淬火的6022-T4铝合金片材产品卷材去除两个6英寸×4英寸尺寸的片(轧制方向上为4英寸)。使用这两个片，制备四个单搭接接头试样，粘结的接头重叠0.5英寸。在此粘结步骤之前，以及在感应加热和淬火步骤之后，不对这八个片中的任一个进行表面氧化物处理步骤。
根据上文针对非限制性实施例2所述的程序制备经感应加热并淬火的6022-T4铝合金片材产品的单搭接接头试样。根据上文针对非限制性实施例2所述的程序进行循环BDT测试以及初始和残余粘结剪切强度测试。粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的所有单搭接接头试样的粘结均必须完成45个循环才能通过SDT。
对于初始和残余粘结剪切强度测试二者，确定并记录破坏模式。将所得结果与来自经感应加热和淬火的6022-T4铝合金片材产品的表面在根据上文参考图5所述的已知方法预加工后制得的参考单搭接接头试样粘结的结果加以比较。根据上文讨论的程序制备参考6022-T4铝合金片材产品的四个单搭接接头试样。
粘结状态的6022-T4铝合金片材产品的所有单搭接接头试样均完成了45个循环。初始和残余粘结剪切强度测试的结果示于下表6中。
表6
在上表6中，破坏模式指示“coh”表示粘结破坏是由于粘结胶的破坏。破坏模式指示“adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的完全破坏。破坏模式指示“most adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的广泛变化。另外，在上表6中，如果残余对初始粘结减轻强度的计算百分数(％)值大于100％，则仍然指示为100％。当与初始粘结剪切强度相比时，发现在上表6中示出的所有情况下，SDT测试期间的强度损失极小。通过完成45个BDT循环并显示出大于初始强度的80％的残余强度，在根据所公开的方法预加工6022-T4铝合金片材产品之后测试的这些粘结因此易于满足汽车应用对铝合金6022的结构粘性粘结要求。
非限制性实施例8
将0.063英寸厚度的5754铝合金片材产品的卷材展开并然后使用横向磁通感应加热器进行退火。在这些展开和感应加热步骤之前，将5754铝合金片材产品热轧和温轧至0.063英寸厚度。5754铝合金片材行进通过感应加热器，停留时间为18秒并且片材上的PMT测得为950°F。
在离开感应加热器时，使用去离子水在150°F的温度下对经感应加热5754铝合金片材产品淬火。接下来，使经感应加热和淬火的5754-O铝合金片材产品在170°F下与脱氧剂的酸性溶液接触6秒。然后卷绕该经感应加热并淬火的5754-O铝合金片材产品。
根据上文针对非限制性实施例2所述的程序制备5754-O铝合金片材产品的单搭接接头试样。根据上文针对非限制性实施例2所述的程序进行循环BDT测试以及初始和残余粘结剪切强度测试。粘结状态的5754-O铝合金片材产品的所有单搭接接头试样的粘结均必须完成45个循环才能通过SDT。
对于初始和残余粘结剪切强度测试二者，确定并记录破坏模式。将所得结果与来自经感应加热和淬火的5754-O铝合金片材产品的表面在根据上文参考图5所述的已知方法预加工后制得的参考单搭接接头试样粘结的结果加以比较。根据上文讨论的程序制备参考5754-O铝合金片材产品的四个单搭接接头试样。
粘结状态的5754-O铝合金片材产品的所有单搭接接头试样均完成了45个循环。初始和残余粘结剪切强度测试的结果示于下表7中。
表7
*对于此5754-O样品，未测试四个单搭接接头试样的初始粘结剪切强度。
在上表7中，破坏模式指示“adh”表示粘结破坏是由于胶与金属表面之间的粘附界面的完全破坏。通过完成45个BDT循环并显示出在参考试样的残余强度的0.3％内的残余强度，在根据所公开的方法预加工5754-O铝合金片材产品之后测试的这些粘结因此易于满足汽车应用对铝合金5754的结构粘性粘结要求。
在所公开的方法的实践中，感应加热步骤的感应加热停留时间小于0.4分钟，金属经历快速加热，但与基于CHT的技术相比，金属加热花的时间更少。感应加热为内部加热(即，自内而外)，而不是像CHT那样自外而内加热。作为一个实例，对于感应加热生产线，金属在0.4分钟内加热至900℉。作为另一个实例，对于感应加热生产线，金属在0.2分钟内加热至900℉。可调节和控制金属的初始温度、线速度、停留时间、加热持续时间以及感应加热器的其他操作参数，以在感应加热步骤期间实现所需的加热速率并在金属中实现所需的PMT。
与CHT相比，感应加热步骤在感应加热步骤期间更快地在金属中获得所需的PMT，并且与CHT和上文参考图5所示和所述的已知方法相比具有相同或更好的后续粘结性能。不受任何特定理论或机理的束缚，据信，与CHT炉相比，由于感应加热自内而外的加热性质和/或感应加热器中存在的氧气减少，表面氧化物将没有足够的时间在金属的表面上生长。然而，在感应加热步骤期间采用较长的停留时间时，可观察到表面氧化物在金属的表面上生长，就跟至少一些基于CHT的加热过程已知的一样。因此，在本文公开的方法中，不需要额外的表面处理如清洁和/或蚀刻金属表面来减少表面氧化物的量和厚度。因此，与已知方法(例如，美国专利公开号2016/0319440)相比，使用所公开的方法提供了改善的效率，包括但不限于成本、时间和材料方面。
现在参考以下编号条项来描述本发明的方面：
1.一种方法，所述方法包括步骤(a)预加工铝合金产品以便表面脱氧，其中预加工步骤(a)包括：(i)感应加热所述铝合金产品的至少一部分；和(ii)任选地对所述经感应加热的铝合金产品淬火。所述方法在预加工步骤(a)之后包括使铝合金产品的所述至少一部分与脱氧剂接触的步骤(b)，其中在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
2.根据条项1的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
3.根据前述条项中任一项的方法，其中在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
4.根据前述条项中任一项的方法，其中在接触步骤(b)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
5.根据前述条项中任一项的方法，所述方法还在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间包括清洁铝合金产品的所述至少一部分。
6.根据前述条项中任一项的方法，所述方法在接触步骤(b)之后包括将铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。
7.根据前述条项中任一项的方法，其中：(i)铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分；(ii)所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分；和(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
8.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
9.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
10.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为开始45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
11.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为5xxx铝合金产品。
12.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供O-回火的5xxx铝合金产品。
13.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为6xxx铝合金产品。
14.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供T4-回火的6xxx铝合金产品。
15.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中不超过0.4分钟的停留时间。
16.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中0.2至0.4分钟的停留时间。
17.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至1040°F的峰值金属温度。
18.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。
19.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了930至1030°F的峰值金属温度。
20.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了950至1020°F的峰值金属温度。
21.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了970至1000°F的峰值金属温度。
22.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为片材产品。
23.根据前述条项中任一项的方法，其中在感应加热和任选的淬火之后，所述片材产品具有0.5至6mm的厚度。
24.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为挤出产品。
25.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为锻造产品。
26.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为对称锻件。
27.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为成型锻件。
28.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为铸造产品。
29.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为对称铸件。
30.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为成型铸件。
31.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为增材制造件。
32.一种方法，所述方法包括(a)预加工铝合金产品以便用功能化溶液处理的步骤，其中所述预加工步骤(a)包括(i)感应加热铝合金产品的至少一部分；和(ii)任选地对经感应加热的铝合金产品淬火。所述方法在预加工步骤(a)之后包括使铝合金产品的所述至少一部分与功能化溶液接触的步骤(b)，其中在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
33.根据条项32的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
34.根据前述条项中任一项的方法，其中在预加工步骤(a)与接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
35.根据前述条项中任一项的方法，其中所述功能化溶液包含含磷有机酸。
36.根据前述条项中任一项的方法，所述接触步骤(b)便于产生功能化铝合金产品，并且其中所述方法在接触步骤(b)之后包括将功能化状态的铝合金产品的至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。
37.根据前述条项中任一项的方法，其中：(i)铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分；(ii)所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分；和(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
38.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
39.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
40.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
41.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为5xxx铝合金产品。
42.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供O-回火的5xxx铝合金产品。
43.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为6xxx铝合金产品。
44.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供T4-回火的6xxx铝合金产品。
45.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中不超过0.4分钟的停留时间。
46.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中0.2至0.4分钟的停留时间。
47.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至1040°F的峰值金属温度。
48.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。
49.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了930至1030°F的峰值金属温度。
50.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了950至1020°F的峰值金属温度。
51.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了970至1000°F的峰值金属温度。
52.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为片材产品。
53.根据前述条项中任一项的方法，其中在感应加热和任选的淬火之后，所述片材产品具有0.5至6mm的厚度。
54.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为挤出产品。
55.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为锻造产品。
56.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为对称锻件。
57.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为成型锻件。
58.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为铸造产品。
59.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为对称铸件。
60.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为成型铸件。
61.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为增材制造件。
62.一种方法，所述方法包括步骤(a)预加工铝合金产品以便粘结，其中预加工步骤(a)包括：(i)感应加热所述铝合金产品的至少一部分；和(ii)任选地对所述经感应加热的铝合金产品淬火。所述方法在预加工步骤(a)之后包括使铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结从而产生粘结状态的铝合金产品的步骤(b)，其中在预加工步骤(a)与粘结步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
63.根据条项62的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
64.根据前述条项中任一项的方法，其中在预加工步骤(a)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
65.根据前述条项中任一项的方法，所述方法还在预加工步骤(a)之后包括清洁铝合金产品的所述至少一部分。
66.根据前述条项中任一项的方法，其中：(i)铝合金产品的所述至少一部分包括铝合金产品的第一部分；(ii)所述第二材料包括铝合金产品的至少第二部分；和(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTM D1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现了45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
67.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
68.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
69.根据前述条项中任一项的方法，其中在完成45个SDT循环之后单搭接接头试样的残余剪切强度为完成45个SDT循环之前单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
70.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为5xxx铝合金产品。
71.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供O-回火的5xxx铝合金产品。
72.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为6xxx铝合金产品。
73.根据前述条项中任一项的方法，其中所述感应加热包括提供T4-回火的6xxx铝合金产品。
74.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中不超过0.4分钟的停留时间。
75.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了在感应加热器中0.2至0.4分钟的停留时间。
76.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至1040°F的峰值金属温度。
77.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了900至不到1040°F的峰值金属温度。
78.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了930至1030°F的峰值金属温度。
79.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了950至1020°F的峰值金属温度。
80.根据前述条项中任一项的方法，其中铝合金产品的所述至少一部分实现了970至1000°F的峰值金属温度。
81.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为片材产品。
82.根据前述条项中任一项的方法，其中在感应加热和任选的淬火之后，所述片材产品具有0.5至6mm的厚度。
83.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为挤出产品。
84.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为锻造产品。
85.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为对称锻件。
86.根据前述条项中任一项的方法，其中所述锻造产品为成型锻件。
87.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为铸造产品。
88.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为对称铸件。
89.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铸造产品为成型铸件。
90.根据前述条项中任一项的方法，其中所述铝合金产品为增材制造件。
虽然已经描述了本发明的多个实施例，但应了解这些实施例仅具说明性且无限制性，且多种润饰对于所属领域的技术人员而言可为显而易见的。又另外，可以按照任何期望的次序执行多个步骤(且可以添加任何期望的步骤且/或可以排除任何期望的步骤)。

Claims (48)

1.一种方法，所述方法包括：
(a)预加工铝合金产品以便表面脱氧，其中所述预加工步骤(a)包括：
(i)感应加热所述铝合金产品的至少一部分；以及
(ii)任选地对所述经感应加热的铝合金产品淬火；以及
(b)在所述预加工步骤(a)之后，使所述铝合金产品的所述至少一部分与脱氧剂接触，
其中在所述预加工步骤(a)与所述接触步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述预加工步骤(a)与所述接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述接触步骤(b)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还在所述预加工步骤(a)与所述接触步骤(b)之间包括清洁所述铝合金产品的所述至少一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法在所述接触步骤(b)之后包括将所述铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
(i)所述铝合金产品的所述至少一部分包括所述铝合金产品的第一部分；
(ii)所述第二材料包括所述铝合金产品的至少第二部分；以及
(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTMD1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为开始所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为开始所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为开始所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
11.一种方法，所述方法包括：
(a)预加工铝合金产品以便用功能化溶液处理，其中所述预加工步骤(a)包括：
(i)感应加热所述铝合金产品的至少一部分；以及
(ii)任选地对所述经感应加热的铝合金产品淬火；以及
(b)在所述预加工步骤(a)之后，使所述铝合金产品的所述至少一部分与所述功能化溶液接触，
其中在所述预加工步骤(a)与所述接触步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述预加工步骤(a)与所述接触步骤(b)之间，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述功能化溶液包含含磷有机酸。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述接触步骤(b)便于产生功能化铝合金产品，并且其中所述方法在所述接触步骤(b)之后包括将所述功能化状态的铝合金产品的至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
(i)所述铝合金产品的所述至少一部分包括所述铝合金产品的第一部分；
(ii)所述第二材料包括所述铝合金产品的至少第二部分；以及
(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTMD1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
20.一种方法，所述方法包括：
(a)预加工铝合金产品以便粘结，其中所述预加工步骤(a)包括：
(i)感应加热所述铝合金产品的至少一部分；以及
(ii)任选地对所述经感应加热的铝合金产品淬火；以及
(b)在所述预加工步骤(a)之后，将所述铝合金产品的所述至少一部分与第二材料粘结，从而产生粘结状态的铝合金产品，
其中在所述预加工步骤(a)与所述粘结步骤(b)之间，所述方法不存在所述铝合金产品的任何表面氧化物处理步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述感应加热包括对所述铝合金产品退火或固溶热处理。
22.根据权利要求20所述的方法，其中在所述预加工步骤(a)之后，所述方法不存在任何表面清洁和蚀刻处理。
23.根据权利要求20所述的方法，所述方法还在所述预加工步骤(a)之后包括清洁所述铝合金产品的所述至少一部分。
24.根据权利要求20所述的方法，其中：
(i)所述铝合金产品的所述至少一部分包括所述铝合金产品的第一部分；
(ii)所述第二材料包括所述铝合金产品的至少第二部分；以及
(iii)当呈铝金属-至-铝金属接头重叠0.5英寸的单搭接接头试样的形式时，根据ASTMD1002(10)，所述粘结状态的铝合金产品实现45个应力耐久性试验(SDT)循环的完成。
25.根据权利要求24所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少80％。
26.根据权利要求25所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少85％。
27.根据权利要求26所述的方法，其中在完成所述45个SDT循环之后，所述单搭接接头试样的残余剪切强度为完成所述45个SDT循环之前所述单搭接接头试样的初始剪切强度的至少90％。
28.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为5xxx铝合金产品。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述感应加热包括提供O-回火5xxx铝合金产品。
30.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为6xxx铝合金产品。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述感应加热包括提供T4-回火6xxx铝合金产品。
32.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分实现不超过0.4分钟的感应加热停留时间。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分实现0.2至0.4分钟的感应加热停留时间。
34.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分在所述感应加热期间实现900至1040°F的峰值金属温度。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分在所述感应加热期间实现900至不到1040°F的峰值金属温度。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分在所述感应加热期间实现930至1030°F的峰值金属温度。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分在所述感应加热期间实现950至1020°F的峰值金属温度。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述铝合金产品的所述至少一部分在所述感应加热期间实现970至1000°F的峰值金属温度。
39.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为片材产品。
40.根据权利要求39所述的方法，其中在所述感应加热和任选的淬火之后，所述片材产品具有0.5至6mm的厚度。
41.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为挤出产品。
42.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为锻造产品。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述锻造产品为对称锻件。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述锻造产品为成型锻件。
45.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为铸造产品。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述铸造产品为对称铸件。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述铸造产品为成型铸件。
48.根据权利要求1、11和20中任一项所述的方法，其中所述铝合金产品为增材制造件。
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