ES2955051T3

ES2955051T3 - Artículos de aleación de aluminio que tienen durabilidad de unión mejorada y artículos de aleación de aluminio de superficie inerte y métodos de fabricación y uso de los mismos

Info

Publication number: ES2955051T3
Application number: ES18799972T
Authority: ES
Inventors: Liangliang Li; Theresa Elizabeth MacFarlane; Peter Lloyd Redmond; Yudie Yuan; Stephen Buckingham; Alp Manavbasi; Luis Fanor Vega; Cedric Wu
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: US20190194780A1; JP7384958B2; MX2020003116A; JP2022130360A; EP3669015A1; CA3077516A1; JP7090704B2; KR102584734B1; WO2019125595A1; CA3077516C; JP2021504572A; KR20200100701A; EP3669015B1

Abstract

La presente divulgación proporciona generalmente artículos de aleación de aluminio que tienen una durabilidad de unión mejorada en ciertas superficies del artículo. La divulgación también proporciona métodos para fabricar dichos materiales, por ejemplo, mediante un proceso de grabado selectivo, así como métodos para usar dichos artículos en aplicaciones que implican unir el artículo a otros artículos, tales como otros artículos de aluminio. La divulgación también proporciona artículos de fabricación hechos a partir de dichos artículos, incluidos artículos de aluminio unidos. La divulgación también proporciona artículos de aleación de aluminio que tienen una superficie inerte o neutralizada. Las superficies inertes o neutralizadas descritas en el presente documento se caracterizan por superficies que contienen cobre oxidado. También se describen en el presente documento métodos que incluyen grabar una superficie de los artículos de aleación de aluminio con un oxidante. Los artículos de aleación de aluminio resultantes exhiben propiedades de durabilidad de unión deseables y una resistencia a la corrosión excepcional. La divulgación también proporciona diversos usos finales de dichos artículos, tales como en aplicaciones automotrices, de transporte, electrónica y industriales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Artículos de aleación de aluminio que tienen durabilidad de unión mejorada y artículos de aleación de aluminio de superficie inerte y métodos de fabricación y uso de los mismos

Campo

La presente descripción en general proporciona artículos de aleación de aluminio y las características superficiales de los mismos. La descripción se refiere a artículos de aleación de aluminio que tienen una durabilidad de unión mejorada en determinadas superficies del artículo y resistencia a la corrosión. La descripción también proporciona métodos para fabricar dichos materiales, por ejemplo, a través de un procedimiento de grabado selectivo, así como también métodos para usar dichos artículos en aplicaciones que implican unir el artículo a otros artículos, tales como otros artículos de aluminio. La descripción también proporciona artículos de fabricación elaborados a partir de dichos artículos, que incluyen artículos de aluminio unidos. La descripción también proporciona varios usos finales de dichos artículos, tales como en aplicaciones automotrices, de transporte, electrónicas e industriales.

Antecedentes

Los artículos de aleación de aluminio son convenientes para usar en numerosas aplicaciones diferentes, especialmente aquellas donde el peso ligero, la alta resistencia y la alta durabilidad son convenientes. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio están sustituyendo cada vez más al acero como un componente estructural de automóviles y otros equipos de transporte. Debido a que las aleaciones de aluminio son generalmente aproximadamente 2.8 veces menos densas que el acero, el uso de tales materiales disminuye el peso del equipo y permite mejoras sustanciales en la eficiencia energética. Aun así, el uso de artículos de aleación de aluminio puede plantear determinados desafíos.

Un desafío particular se refiere a la unión de diversos artículos de aleación de aluminio para formar un artículo de fabricación terminado, tal como, por ejemplo, un marco u otra parte de la carrocería de un vehículo. Cuando se usa acero para tales aplicaciones, los diversos artículos individuales pueden unirse mediante procedimientos de soldadura tradicionales. Pero, dichos procedimientos de soldadura no siempre son apropiados para la unión de artículos hechos de aleaciones de aluminio. Por lo tanto, dichos artículos de aleación de aluminio a menudo se unen entre sí usando composiciones adhesivas (por ejemplo, resinas epoxídicas) u otros materiales de soldadura que son adecuados para unir artículos de aleación de aluminio a otros artículos de aleación de aluminio o artículos hechos de otros materiales. Aun así, si dichos artículos de aleación de aluminio van a competir eficazmente con productos de acero en determinados segmentos del mercado, los procedimientos de unión deben producir uniones que sean fuertes y que presenten durabilidad a largo plazo durante la vida útil potencial del artículo de fabricación terminado. Los fabricantes de equipos originales (OEM) continúan enfrentándose a la presión de los reguladores y los consumidores para ofrecer vehículos más económicos en cuanto a consumo de combustible que, además, sean seguros y duraderos. Para lograr este objetivo juega un papel clave cambiar el uso de acero por el uso de aleaciones de aluminio. Por lo tanto, existe una necesidad continua para desarrollar artículos de aleación de aluminio que presenten una alta durabilidad de la unión cuando se usan en el contexto de procedimientos de unión, por ejemplo, en el contexto de la unión adhesiva con resinas epoxídicas.

Idealmente, los artículos de aleación de aluminio también presentan una fuerte resistencia a la corrosión. De lo contrario, los artículos de aleación de aluminio no serían adecuados para usar en aplicaciones de automóviles, transporte, electrónica e industriales.

El documento EP 3219828 A1 describe un material de aleación de aluminio que incluye una película de óxido formada en al menos una parte del mismo, un cuerpo unido y una pieza de automóvil, cada uno de los cuales utiliza el material de aleación de aluminio y un método para fabricar un material de aleación de aluminio. El material de aleación de aluminio comprende un sustrato de aleación de aluminio y una película de óxido que comprende 0.1-30% en átomos de Mg, 12-80% en átomos de Si y menos de 0.6% en átomos de Cu. El documento JP 2017-203209 A describe un artículo de aleación de aluminio que tiene una película de óxido formada aplicando un tratamiento de grabado. El documento KR 2013-0090371 A1 describe una placa de aleación de aluminio que tiene una película de óxido superficial. El documento EP 1231 296 A2 describe una composición líquida adecuada para el grabado y desmanchado simultáneamente de aluminio y aleaciones de aluminio que comprenden agua; y una fuente de ácido que comprende ácido sulfúrico y ácido nítrico; y una fuente de agente de grabado que no contiene flúor que comprende ácido fosfórico; y un oxidante estabilizado.

Compendio

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención se refiere a un artículo de aleación de aluminio, que comprende un material de aleación de aluminio que comprende de 0.2 a 1.4% en peso de Si; de 0.4 a 5.0 % en peso de Mg; de 0.01 a 2.0% en peso de Cu; de 0.05 a 0.50% en peso de Fe; hasta 0.25% en peso de Mn; hasta 0.25% en peso de Cr; hasta 0.15% en peso de Zn; hasta 0.20% en peso de Ti; hasta 0.05% en peso de Zr; hasta 0.05% en peso de Pb; opcionalmente comprende además hasta 0.10% en peso de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Ni, Sc, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf, Ag, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu; y hasta 0,15% en peso de impurezas; siendo el resto Al; en donde el artículo de aleación de aluminio comprende una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde la porción subsuperficial se extiende desde una superficie externa del artículo de aleación de aluminio hasta una profundidad de hasta 5 μm, en donde la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tiene una concentración mayor de Cu en comparación con la porción mayoritaria, y en donde una relación de concentración atómica de Cu a Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0.

La presente invención se refiere además a un método para fabricar un artículo de aleación de aluminio de superficie modificada, comprendiendo el método proporcionar un artículo de aleación de aluminio que tiene una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde el artículo de aleación de aluminio comprende un material de aleación de aluminio que comprende de 0.2 a 1.4% en peso de Si; de 0.4 a 5.0% en peso de Mg; de 0.01 a 2.0% en peso de Cu; de 0.05 a 0.50% en peso de Fe; hasta 0.25% en peso de Mn; hasta 0.25% en peso de Cr; hasta 0.15% en peso de Zn; hasta 0.20% en peso de Ti; hasta 0.05 % en peso de Zr; hasta 0.05 % en peso de Pb; opcionalmente comprende además hasta 0.10% en peso de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Ni, Sc, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf, Ag, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu; y hasta 0.15% en peso de impurezas;

siendo el resto Al; y poner en contacto una superficie de la porción subsuperficial con una composición modificadora de la superficie, en donde el tratamiento incluye llevar a cabo un grabado ácido y un lavado alcalino, de modo que el grabado ácido precede al lavado alcalino; en donde la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado tiene una mayor concentración de Cu en comparación con la porción mayoritaria, en donde la porción subsuperficial se extiende desde una superficie externa del artículo de aleación de aluminio hasta una profundidad de hasta 5 μm, y en donde una relación de concentración atómica de Cu a Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0.

Las realizaciones abarcadas por la presente descripción se definen en las reivindicaciones y no en este compendio. Este compendio proporciona una descripción general de alto nivel de diversos aspectos de la invención e introduce algunos de los conceptos que se describen de forma adicional en la sección Descripción detallada más adelante. Este compendio no pretende identificar características clave o esenciales del objeto reivindicado, ni pretende utilizarse de forma aislada para determinar el alcance del objeto reivindicado. El objeto debe entenderse por referencia a las partes apropiadas de toda la memoria descriptiva, a cualquier o todos los dibujos y a cada reivindicación.

La presente descripción proporciona artículos de aleación de aluminio novedosos que tienen una o más superficies que proporcionan una durabilidad de unión mejorada. La presente descripción también proporciona métodos para fabricar dichos artículos de aleación de aluminio y diversos artículos de fabricación formados a partir de dichos artículos de aleación de aluminio, que incluyen los artículos unidos de la fabricación. En algunos ejemplos, el artículo de aleación de aluminio es un artículo laminado, tal como una lámina de aleación de aluminio, donde la superficie de la lámina presenta una durabilidad de unión mejorada.

En un primer aspecto, la descripción proporciona un artículo de aleación de aluminio que comprende Cu y Mg, entre otros, como elementos de aleación, en donde el artículo de aleación de aluminio comprende una porción subsuperficial y una porción mayoritaria y en donde una relación de concentración atómica del Cu con respecto al Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0. En algunos ejemplos, el artículo de aleación de aluminio laminado es una lámina de aleación de aluminio. Tales láminas pueden tener cualquier temple adecuado (p. ej., un temple O, o un temple F o cualquier temple que varíe desde un temple T1 a T9) y cualquier calibre adecuado. En algunos casos, los artículos de aleación de aluminio son aleaciones de aluminio de la serie 5xxx, aleaciones de aluminio de la serie 6xxx, o aleaciones de aluminio de la serie 7xxx, como se proporciona en el presente documento.

En un segundo aspecto, la descripción proporciona un método para fabricar un artículo de aleación de aluminio de superficie modificada, comprendiendo el método: proporcionar un artículo de aleación de aluminio que tiene una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde el artículo de aleación de aluminio comprende un material de aleación de aluminio que comprende Mg y Cu como elementos de aleación; y poner en contacto una superficie de la porción subsuperficial con una composición que modifica la superficie, en donde una relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0.

En un tercer aspecto, la descripción proporciona un artículo de aleación de aluminio fabricado por el procedimiento del segundo aspecto o cualquier realización del mismo.

En un cuarto aspecto, la descripción proporciona un artículo de fabricación, que está compuesto de un artículo de aleación de aluminio del primer o tercer aspecto, o cualquier realización del mismo. En algunas realizaciones, el artículo de fabricación comprende una lámina de aleación de aluminio laminada. Los ejemplos de dichos artículos de fabricación incluyen, pero no se limitan a, un automóvil, un camión, un remolque, un tren, un vagón de ferrocarril, un avión, un panel de carrocería o parte de cualquiera de los anteriores, un puente, una canalización, un tubo, una tubería, un bote, un barco, un contenedor de almacenamiento, un tanque de almacenamiento, un artículo de mobiliario, una ventana, una puerta, una barandilla, una pieza arquitectónica funcional o decorativa, una barandilla de tubería, un componente eléctrico, un conducto, un contenedor de bebidas, un contenedor de alimentos o una hoja.

Se describe en el presente documento un artículo de fabricación unido, que comprende un primer artículo de aleación de aluminio y un segundo artículo de metal o aleación; en donde una superficie del primer artículo de aleación de aluminio y una superficie del segundo artículo de metal o aleación están unidas entre sí; y en donde uno o ambos del primer artículo de aleación de aluminio y el segundo artículo de metal o aleación son un artículo de aleación de aluminio del primer o tercer aspecto, o cualquier realización de los mismos. En algunas realizaciones, la superficie del primer artículo de aleación de aluminio y la superficie del segundo artículo de metal o aleación se unen entre sí por unión adhesiva usando, por ejemplo, una composición adhesiva, tal como una resina epoxídica.

Se describe en el presente documento un método para unir artículos de aleación de aluminio como se describe en el presente documento a un segundo artículo de metal o aleación (p. ej., un segundo artículo de aleación de aluminio), comprendiendo el método: proporcionar un primer artículo de aleación de aluminio y un segundo artículo de metal o aleación, en donde uno o ambos del primer artículo de aleación de aluminio y el segundo artículo de metal o aleación son un artículo de aleación de aluminio del primer o tercer aspectos, o cualquier realización de los mismos; y unir una superficie del primer artículo de aleación de aluminio y una superficie del segundo artículo de metal o aleación. Opcionalmente, el segundo artículo de metal o aleación comprende acero o un material compuesto, tal como un compuesto de carbono. En algunas realizaciones, la unión comprende la unión adhesiva, por ejemplo, con una composición adhesiva, tal como una resina epoxídica.

Los aspectos y realizaciones adicionales se exponen en la descripción detallada, las reivindicaciones y los ejemplos no limitantes, que se incluyen en el presente documento.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra la concentración atómica de Mg en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B1, B2 y B3, según lo registrado por XPS.

La Figura 2 muestra la concentración atómica de Mg en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B4, B5 y B6, según lo registrado por XPS.

La Figura 3 muestra la concentración atómica de Cu en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B1, B2 y B3, según lo registrado por XPS.

La Figura 4 muestra la concentración atómica de Cu en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B4, B5 y B6, según lo registrado por XPS.

La Figura 5 muestra un gráfico del número medio de ciclos de BD pasados para cada muestra en función de la relación de concentración atómica del Cu al Mg para cada muestra.

La Figura 6A es un gráfico que muestra el análisis de espectroscopía de fotones de rayos X de superficies de varias muestras de aleación de aluminio según determinados aspectos de la presente descripción.

La Figura 6B es un gráfico que muestra el análisis de espectroscopía de fotones de rayos X de las superficies de varias muestras de aleación de aluminio después de pulverización catódica según determinados aspectos de la presente descripción.

Descripción detallada

En una primera realización, la presente descripción proporciona artículos de aleación de aluminio que presentan características de composición novedosas cerca de la superficie, por ejemplo, el enriquecimiento beneficioso de Cu junto con la eliminación parcial de Mg. En algunas realizaciones, dichos artículos pueden presentar una durabilidad de unión, sorprendentemente mejorada con respecto a los artículos que carecen de dichas características.

Definiciones y descripciones

Las expresiones "invención", "la invención", "esta invención" y "la presente invención" utilizadas en el presente documento pretenden referirse ampliamente a la totalidad del objeto de esta solicitud de patente y las reivindicaciones más abajo. Debe entenderse que las declaraciones que contienen estos términos no limitan el objeto descrito en el presente documento ni limitan el significado o el alcance de las reivindicaciones de la patente más abajo.

En esta descripción se hace referencia a las aleaciones identificadas por números AA y otras designaciones relacionadas, tales como “series” o “6xxx.” Para comprender el sistema de designación numérica más comúnmente usado para la denominación e identificación del aluminio y sus aleaciones, véase “ International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys” o “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, ambos publicados por The Aluminum Association.

Como se usa en el presente documento, el significado de “un”, “una” y “el/la" incluye referencias en singular y plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Como se usa en el presente documento, una “placa” generalmente tiene un espesor superior a 15 mm. Por ejemplo, una placa puede tener un espesor superior a 15 mm, superior a 20 mm, superior a 25 mm, superior a 30 mm, superior a 35 mm, superior a 40 mm, superior a 45 mm, superior a 50 mm, o superior a 100 mm.

Como se usa en el presente documento, una plancha (también denominada como una lámina de placa) generalmente tiene un espesor de 4 mm a 15 mm. Por ejemplo, una plancha puede tener un espesor de 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm o 15 mm.

Como se usa en el presente documento, una "lámina" generalmente tiene un espesor de menos de 4 mm. Por ejemplo, una lámina puede tener un espesor de no más de 3 mm, no más de 2 mm, no más de 1 mm, no más de 0.5 mm, no más de 0.3 mm, o no más de 0.1 mm.

En esta solicitud se hace referencia a la condición o el temple de aleación. Para comprender las descripciones de temple de aleación más comúnmente utilizadas, véase "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems". Una condición o temple F se refiere a una aleación de aluminio tal como se fabricó. Una condición o temple O se refiere a una aleación de aluminio después del recocido. Una condición o temple T1 se refiere a una aleación de aluminio después del enfriamiento por trabajo en caliente y envejecimiento natural (p. ej., a temperatura ambiente). Una condición o temple T2 se refiere a una aleación de aluminio después del enfriamiento por trabajo en caliente, trabajo en frío y envejecimiento natural. Una condición o temple T3 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución (es decir, el tratamiento con solución), trabajo en frío y envejecimiento natural. Una condición o temple T4 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución seguido por un envejecimiento natural. Una condición o temple T5 se refiere a una aleación de aluminio después del enfriamiento por trabajo en caliente, y envejecimiento artificial. Una condición o temple T6 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución seguido por un envejecimiento artificial (AA). Una condición o temple T7 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución y que después se estabiliza. Una condición o temple T8x se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución, seguido por un trabajo en frío y después por un envejecimiento artificial. Una condición o temple T9 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento térmico con solución, seguido por un envejecimiento artificial, y después por trabajo en frío.

Debe entenderse que todos los intervalos descritos en el presente documento abarcan cualquiera de los puntos finales y todos y cada uno de los subintervalos incluidos en estos. Por ejemplo, debe considerarse que un intervalo establecido de "1 a 10" incluye todos y cada uno de los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más, p. ej., de 1 a 6.1, y que finalizan con un valor máximo de 10 o menos, p. ej., de 5.5 a 10.

Como se usa en el presente documento, los términos tales como "producto de fundición", "producto de metal de fundición", "producto de aluminio de fundición", "producto de aleación de aluminio de fundición", y similares, se refieren a un producto producido por fundición en frío directa (que incluye la fundición conjunta por enfriamiento directo) o fundición semicontinua, fundición continua (que incluye, por ejemplo, el uso de un fundidor de doble banda, un fundidor de rodillo doble, un fundidor de bloque, o cualquier otro fundidor continuo), fundición electromagnética, fundición caliente, o cualquier otro método de fundición.

Como se usa en el presente documento, "durabilidad de la unión" se refiere a la capacidad de un agente de unión que une dos artículos entre sí para resistir ciclos de tensión mecánica después de la exposición a condiciones ambientales que inician el fallo del agente de unión. La durabilidad de la unión se caracteriza en términos del número de ciclos de tensión mecánica aplicados a los artículos unidos hasta que la unión falla.

Como se usa en el presente documento, “temperatura ambiente” puede incluir una temperatura de aproximadamente 15°C a aproximadamente 30°C, por ejemplo, aproximadamente 15°C, aproximadamente

16°C, aproximadamente 17°C, aproximadamente 18°C, aproximadamente 19°C, aproximadamente 20°C, aproximadamente 21°C, aproximadamente 22°C, aproximadamente 23°C, aproximadamente 24°C, aproximadamente 25°C, aproximadamente 26°C, aproximadamente 27°C, aproximadamente 28°C, aproximadamente 29°C o aproximadamente 30°C.

En diversos ejemplos y realizaciones, las aleaciones de aluminio se describen en términos de su composición elemental en porcentaje en peso (% en peso). En cada aleación, el resto es aluminio, si no se indica de otra manera. En algunas realizaciones, las aleaciones descritas en la presente descripción tienen un porcentaje máximo en peso de 0.15% para la suma de todas las impurezas.

Artículo de aleación de aluminio que tiene durabilidad de unión mejorada

Artículo de aleación de aluminio

En el presente documento se describe un artículo de aleación de aluminio que incluye un material de aleación

de aluminio. En algunas realizaciones, el artículo de aleación de aluminio como se describe en el presente documento incluye una o dos superficies laminadas. En algunas de tales realizaciones, el artículo de aleación

de aluminio es una lámina o plancha de aleación de aluminio laminada, que puede formarse mediante laminación en caliente, laminación en frío, o cualquier combinación de estas, como se describe adicionalmente

más abajo. Opcionalmente, el artículo de aleación de aluminio puede ser una lámina de aleación de aluminio laminada. El artículo de aleación de aluminio incluye una porción subsuperficial y una porción mayoritaria.

Como se usa en la presente descripción, el término "subsuperficial" se refiere a la porción del artículo de aleación de aluminio que se extiende desde la superficie exterior del artículo de aleación de aluminio al interior del artículo a una profundidad de hasta 5 μm, pero generalmente mucho menos. Por ejemplo, la subsuperficie

puede referirse a la porción de la aleación que se extiende hacia el interior del artículo de aleación desde (e incluyendo) la superficie exterior hasta una profundidad de 0.01 μm, 0.05 μm, 0.10 μm, 0.15 μm, 0.20 μm, 0.25

μm, 0.3 μm, 0.35 μm, 0.4 μm, 0.45 μm, 0.50 μm, 0.55 μm, 0.60 μm, 0.65 μm, 0.70 μm, 0.75 μm, 0.80 μm, 0.85

μm, 0.9 μm, 0.95 μm, 1.0 μm, 1.5 μm, 2.0 μm, 2.5 μm, 3.0 μm, 3.5 μm, 4.0 μm, 4.5 μm o 5.0 μm, o en cualquier punto intermedio. En algunas realizaciones, la subsuperficie se extiende desde la superficie externa a una profundidad que varía de 100 nm a 200 nm dentro del interior del artículo de aleación de aluminio. En algunas de tales realizaciones adicionales, la subsuperficie se extiende desde la superficie externa hasta una profundidad de 100 nm, 110 nm, 120 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 160 nm, 170 nm, 180 nm, 190 nm o 200

nm dentro del interior del artículo de aleación de aluminio. La porción del artículo de aleación de aluminio que excluye la porción subsuperficial (p. ej., el resto del artículo de aleación) se denomina en el presente documento

como la "mayoritaria" o "porción mayoritaria" del artículo de aleación de aluminio. Tenga en cuenta que, para

los artículos que tienen dos superficies laminadas, tal como con una lámina o plancha de aleación de aluminio, el artículo puede tener dos porciones subsuperficiales con una porción mayoritaria situada entre ellas.

El término "porción", como se usa en el presente documento, no debe interpretarse para referirse a capas, como en capas de un material revestido. Más bien, la superficie laminada y las porciones subsuperficiales de

los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento tienen una estructura unitaria, pero

tienen diferencias de composición en elementos de aleación a diferentes profundidades desde la superficie

dentro de esa estructura.

El material de aleación de aluminio en el artículo de aleación de aluminio comprende Cu y Mg, entre otros, como elementos de aleación. Las concentraciones atómicas de los elementos de aleación dentro de las porciones del artículo de aleación de aluminio varían según la ubicación particular (p. ej., la profundidad) dentro

del artículo de aleación de aluminio, la identidad del elemento, y los métodos de preparación, procesamiento y tratamiento del artículo de aleación de aluminio. Las concentraciones atómicas pueden medirse mediante el uso de técnicas conocidas por los expertos en la técnica, que incluyen la espectroscopía de fotoelectrones de

rayos x (XPS).

Cu y Mg, por ejemplo, pueden estar presentes tanto en la porción subsuperficial como en la porción mayoritaria

del artículo de aleación de aluminio. La relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio puede tener cualquier valor adecuado, que generalmente

varía de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 5.0. En algunos casos, la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio es al menos aproximadamente 0.15, al menos aproximadamente 0.16, al menos aproximadamente 0.17, al menos aproximadamente 0.18, al menos aproximadamente 0.19, al menos aproximadamente 0.20, al menos aproximadamente 0.21, al menos aproximadamente 0.22, al menos aproximadamente 0.23, al menos aproximadamente 0.24, o al menos aproximadamente 0.25. En algunos casos, la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio no es más de 5.0, no más de 4.5, no más de 4.0, no más de 3.5, no más de 3.0, no más de 2.5, no más de 2.0, no más de 1.5, no más de 1.0, o no más de 0.5. En algunos casos, la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio varía de 0.2 a 5.0, de 0.2 a 4.5, de 0.2 a 4.0, de 0.2 a 3.5, de 0.2 a 3.0, de 0.2 a 2.5, de 0.2 a 2.0, de 0.2 a 1.5, de 0.2 a 1.0, o de 0.2 a 0.5. La relación de concentración atómica del Cu al Mg puede calcularse tomando la relación simple de la concentración atómica del Cu con respecto a la del Mg en la porción subsuperficial, donde la concentración se mide usando, por ejemplo, XPS como se describió anteriormente.

El artículo de aleación de aluminio, tratado según los métodos como se describe en el presente documento (p. ej., grabado), puede tener una relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial que es diferente de la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado. Por ejemplo, un artículo de aleación de aluminio tratado (p. ej., un grabado) puede tener una relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial que es más alta que la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado (p. ej., no grabado). Tal artículo tratado puede caracterizarse por tener un agotamiento del Mg en la porción subsuperficial en comparación con la porción subsuperficial de un artículo no tratado.

Además, los artículos de aleación de aluminio como se describen en el presente documento pueden tener distribuciones variables de Mg dentro de la porción subsuperficial y la porción mayoritaria del artículo. Por ejemplo, la concentración de Mg puede ser menor en la porción subsuperficial de un artículo en particular en comparación con la porción mayoritaria del mismo artículo. En otros ejemplos, la concentración de Mg puede ser mayor en la porción subsuperficial de un artículo en particular en comparación con la porción mayoritaria del mismo artículo. Aún en otros ejemplos, la concentración de Mg en la porción subsuperficial de un artículo particular puede ser igual a la concentración de Mg en la porción mayoritaria del mismo artículo.

La porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tiene una concentración de Cu mayor en comparación con la porción mayoritaria.

En algunos casos, la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado puede tener una mayor concentración de Cu en comparación con la subsuperficie de un artículo no tratado o la porción mayoritaria del artículo tratado. Tales artículos, que presentan una mayor concentración de Cu en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado en comparación con una porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado o en comparación con la porción mayoritaria del mismo artículo de aleación de aluminio tratado, se caracterizan por tener un enriquecimiento de Cu en la porción subsuperficial. En algunas realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento presentan tanto agotamiento de Mg como enriquecimiento de Cu.

Además, los métodos de tratamiento descritos en el presente documento pueden hacer que la concentración de determinados elementos de aleación dentro del artículo de aleación de aluminio tratado sea diferente en la porción subsuperficial en comparación con la porción mayoritaria. Por ejemplo, la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio tratado puede tener una relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial que es mayor que la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio tratado. La mayor relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado puede lograrse usando, por ejemplo, un procedimiento de tratamiento que dé como resultado una pérdida de Mg de la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio. En algunos ejemplos, la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio tratado puede tener una relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial que es menor que la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio tratado.

Como se ilustra en los ejemplos más abajo, los artículos que presentan dichas características de composición tienen determinadas propiedades beneficiosas. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio que presentan agotamiento del Mg y/o enriquecimiento del Cu pueden tener una durabilidad de unión mejorada, lo que significa que dichos artículos pueden ser más adecuados para usar en contextos donde es conveniente unir el artículo a otros artículos. En particular, el enriquecimiento de Cu puede mejorar, sorprendentemente, la durabilidad de la unión. Por lo tanto, mediante el enriquecimiento en Cu cerca de la superficie, junto con el agotamiento de Mg, mediante los métodos descritos en el presente documento, puede ajustarse la superficie para que tenga un carácter catódico adecuado para una buena durabilidad de la unión.

Como se indicó anteriormente, los métodos de tratamiento descritos en el presente documento pueden usarse para producir un artículo de aleación de aluminio que tenga agotamiento de Mg. Este agotamiento de Mg puede determinarse mediante el uso de XPS para calcular la concentración de Mg a diferentes profundidades desde la superficie externa, y después integrando la curva resultante para determinar las concentraciones atómicas de Mg en la porción subsuperficial y en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio. En algunas de dichas realizaciones, la concentración atómica de Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado es al menos 5%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, o al menos 25% más baja que la concentración atómica de Mg en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio no tratado.

Además, en algunas realizaciones adicionales, los métodos de tratamiento descritos en el presente documento pueden usarse para producir un artículo de aleación de aluminio que tiene enriquecimiento de Cu. Este enriquecimiento de Cu puede determinarse mediante el uso de XPS para calcular la concentración de Cu a diferentes profundidades desde la superficie externa, y después integrando la curva resultante para determinar las concentraciones atómicas de Cu en la porción subsuperficial y en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio. En algunas de tales realizaciones, la concentración de Cu en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio es al menos 5%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 40%, al menos 60%, al menos 80%, al menos 100%, al menos 150%, o al menos 200% mayor que la concentración atómica de Cu en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio (basado en la concentración atómica de Cu en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio). Obsérvese que "al menos 100% mayor que", en este contexto, significa que la concentración es al menos doble, y "al menos 200% mayor que", en este contexto, significa que la concentración es al menos triple, y así sucesivamente.

En algunas realizaciones adicionales, también puede ser útil referirse a la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio como se describe en el presente documento (p. ej., un artículo de aleación de aluminio tratado) con respecto a la de la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio o a la de la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado, donde dichas relaciones de concentración se miden como se describió anteriormente. En general, en los casos donde la porción subsuperficial ha sufrido agotamiento de Mg y/o enriquecimiento de Cu, la relación de concentración atómica del Cu al Mg será mayor en la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio que en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio o la de una porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado. En algunas de dichas realizaciones adicionales, la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial es al menos 20%, al menos 40%, al menos 60%, al menos 80%, al menos 100%, al menos 150%, o al menos 200% mayor que la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción mayoritaria (basado en la relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción mayoritaria del artículo de aleación de aluminio) o en la porción subsuperficial de un artículo de aleación de aluminio no tratado.

En determinados casos, determinadas propiedades de superficie pueden mejorarse cuando el Cu se disuelve en el material de aleación de aluminio en lugar de existir dentro del metal como partículas intermetálicas (es decir, partículas aglomeradas que tienen un tamaño de partículas mayor de 200 nm). Por lo tanto, en determinados casos, es conveniente que el Cu en la porción subsuperficial exista en una forma tal que la porción subsuperficial tenga una baja concentración de agregados de Cu. Por lo tanto, en algunas realizaciones, no más de 10% en peso, no más de 5% en peso, no más de 3% en peso, no más de 1% en peso, no más de 0.5% en peso, o no más de 0.1% en peso del Cu presente en la porción subsuperficial está en una forma aglomerada (es decir, como partículas intermetálicas que tienen un tamaño de partículas mayor de 200 nm), basado en la cantidad total de Cu presente en la porción subsuperficial. El artículo de aleación de aluminio puede estar compuesto por cualquier aleación de aluminio adecuada que comprenda Cu y Mg como elementos de aleación. En algunas de tales realizaciones, el material de aleación de aluminio es una aleación de aluminio de la serie 5xxx, una aleación de aluminio de la serie 6xxx, o una aleación de aluminio de la serie 7xxx. En tales realizaciones, el artículo de aleación de aluminio puede emplear cualquier aleación de aluminio de la serie 5xxx, aleación de aluminio de la serie 6xxx, o aleación de aluminio de la serie 7xxx adecuada, siempre que estén presentes Cu y Mg en la aleación.

En algunos ejemplos no limitantes la aleación de aluminio de la serie 5xxx puede incluir AA5005, AA5005A, AA5205, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110A, 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 o AA5088.

En algunos ejemplos no limitantes adicionales la aleación de aluminio de la serie 6xxx puede incluir 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 o AA6092.

En algunos ejemplos no limitantes adicionales la aleación de aluminio de la serie 7xxx puede incluir AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149,7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095 o AA7099.

En algunas realizaciones, el artículo de aleación de aluminio descrito en la presente descripción está formado por un material de aleación de aluminio que tiene la composición elemental expuesta en la Tabla 1.

Tabla 1

En algunas de dichas realizaciones, el material de aleación de aluminio tiene la composición elemental expuesta en la Tabla 2.

Tabla 2

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye silicio (Si) en una cantidad de 0.2% a 1.4%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.3% a 1.1% de Si, de 0.4% a 1.0% de Si, de 0.4% a 0.9% de Si, de 0.4% a 0.8% de Si, o de 0.4% a 0.7% de Si. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3% o 1.4% de Si. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye magnesio (Mg) en una cantidad de 0.4% a 5.0%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.4% a 4.5% de Mg, de 0.4% a 4.0% de Mg, de 0.5% a 3.5% de Mg, de 0.5% a 3.0% de Mg, o de 0.5% a 2.5% de Mg. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 2.6%, 2.7%, 2.8%, 2.9%, 3.0%, 3.1%, 3.2%, 3.3%, 3.4%, 3.5%, 3.6%, 3.7%, 3.8%, 3.9%, 4.0%, 4.1%, 4.2%, 4.3%, 4.4%, 4.5%, 4.6%, 4.7%, 4.8%, 4.9% o 5.0% de Mg. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye cobre (Cu) en una cantidad de 0.01% a 2.0%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01% a 1.2% de Cu, de 0.05% a 1.1% de Cu, de 0.1% a 1.0% de Cu, de 0.1% a 0.9% de Cu, o de 0.1% a 0.8% de Cu. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.03%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9% o 2.0% de Cu. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye hierro (Fe) en una cantidad de 0.05% a 0.5%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.1% a 0.4% de Fe o de 0.1% a 0.3% de Fe. Por ejemplo, el material de aleación aluminio puede incluir 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25%, 0.3%, 0.35%, 0.4%, 0.45% o 0.5% de Fe. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye manganeso (Mn) en una cantidad de hasta 0.25%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.05% a 0.20% de Mn, de 0.01% a 0.10% de Mn, o de 0.02% a 0.05% de Mn. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 0.10%, 0.11%, 0.12%, 0.13%, 0.14%, 0.15%, 0.16%, 0.17%, 0.18%, 0.19%, 0.20%, 0.21%, 0.22%, 0.23%, 0.24% o 0.25% de Mn. En algunos casos, el Mn no está presente en la aleación (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye cromo (Cr) en una cantidad de hasta 0.25%, o hasta 0.15%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01% a 0.10% de Cr o de 0.02% a 0.05% de Cr. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 0.10%, 0.11%, 0.12%, 0.13%, 0.14%, 0.15%, 0.16%, 0.17%, 0.18%, 0.19%, 0.20%, 0.21%, 0.22%, 0.23%, 0.24% o 0.25% de Cr. En algunos casos, el Cr no está presente en la aleación (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye zinc (Zn) en una cantidad de hasta 0.15%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01 % a 0.10% de Zn o de 0.02% a 0.05% de Zn. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 0.10%, 0.11%, 0.12%, 0.13%, 0.14% o 0.15% de Zn. En algunos casos, el Zn no está presente en la aleación (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye titanio (Ti) en una cantidad de hasta 0.20%, o hasta 0.15%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01% a 0.10% de Ti o de 0.02% a 0.05% de Ti. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01 %, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09%, 0.10%, 0.11%, 0.12%, 0.13%, 0.14%, 0.15%, 0.16%, 0.17%, 0.18%, 0.19%, o 0.20% de Ti. En algunos casos, el Ti no está presente en la aleación (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye circonio (Zr) en una cantidad de hasta 0.05%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01% a 0.05% de Zr. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04% o 0.05% de Zr. En algunos casos, el Zr no está presente en la aleación (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye plomo (Pb) en una cantidad de hasta 0.05%. En algunas realizaciones adicionales de cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente, las composiciones de aleación tienen de 0.01% a 0.05% de Pb. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04% o 0.05% de Pb. En algunos casos, el Pb no está presente en las aleaciones (es decir, 0%). Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Sc, Ni, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf y Ag en una cantidad de hasta 0.10% (p. ej., de 0.01% a 0.10%, de 0.01% a 0.05%, o de 0.03% a 0.05%), basado en el peso total de la aleación. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09% o 0.10% de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Sc, Ni, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf y Ag. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, y Lu en una cantidad de hasta 0.10% (p. ej., de 0.01% a 0.10%, de 0.01% a 0.05%, o de 0.03% a 0.05%), basado en el peso total de la aleación. Por ejemplo, el material de aleación de aluminio puede incluir 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%, 0.07%, 0.08%, 0.09% o 0.10% de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu. Todos se expresan en % en peso.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, el material de aleación de aluminio incluye otros elementos menores, a veces denominados impurezas, en cantidades de 0.15% o menos, 0.14% o menos, 0.13% o menos, 0.12% o menos, 0.11% o menos, 0.10% o menos, 0.09% o menos, 0.08% o menos, 0.07% o menos, 0.06% o menos, 0.05% o menos, 0.04% o menos, 0.03% o menos, 0.02% o menos, o 0.01% o menos. En algunas realizaciones, estas impurezas incluyen, pero no se limitan a, Ga, Ca, Na, o combinaciones de los mismos. Por consiguiente, en algunas realizaciones, uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Ga, Ca y Na pueden estar presentes en el material de aleación de aluminio en cantidades de 0.15% o menos, 0.14% o menos, 0.13% o menos, 0.12% o menos, 0.11% o menos, 0.10% o menos, 0.09% o menos, 0.08% o menos, 0.07% o menos, 0.06% o menos, 0.05% o menos, 0.04% o menos, 0.03% o menos, 0.02% o menos, o 0.01% o menos. La suma de todas las impurezas no supera el 0.15% (p. ej., 0.10%). Todos se expresan en % en peso. El porcentaje restante de la aleación es aluminio.

Las composiciones de aleación descritas en el presente documento, que incluyen el material de aleación de aluminio de cualquiera de las realizaciones anteriores, tienen aluminio (Al) como un componente principal, por ejemplo, en una cantidad de al menos 95.0% de la aleación. En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, las composiciones de aleación tienen al menos 95.5% de Al, al menos 96.0% de Al, al menos 96.5% de Al, al menos 97.0% de Al, al menos 97.5% de Al, o al menos 98.0% de Al. Todos se expresan en % en peso.

En este aspecto y en las diversas realizaciones de estos, las características de los artículos de aleación de aluminio no están necesariamente limitadas por ningún medio para obtener las características expuestas. Aun así, el aspecto anterior expone diversas realizaciones de métodos adecuados para preparar artículos de aleación de aluminio que tienen determinadas características de las expuestas en el presente documento.

Métodos para preparar artículos de aleación de aluminio

En determinados aspectos y realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos anteriormente son productos de métodos descritos en el presente documento. Sin pretender limitar el alcance de lo que se establece en el presente documento, determinadas propiedades de los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento se determinan al menos parcialmente mediante la formación de determinadas características de composición durante la preparación de estos.

En al menos otro aspecto, la descripción proporciona un método para fabricar un artículo de aleación de aluminio de superficie modificada (que en el presente documento también se denomina un artículo de aleación de aluminio tratado). El método incluye las etapas de proporcionar un artículo de aleación de aluminio que tiene una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde el artículo de aleación de aluminio comprende un material de aleación de aluminio que comprende Mg y Cu como elementos de aleación; y poner en contacto una superficie de la porción subsuperficial con una composición que modifica la superficie. La relación de concentración atómica del Cu al Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0. En algunas realizaciones del mismo, el artículo de aleación de aluminio se forma mediante procedimientos que incluyen, entre otras etapas, fundir una aleación de aluminio derretido para formar un producto de fundición de aleación de aluminio, homogeneizar el producto de fundición de aleación de aluminio para formar un producto de fundición de aleación de aluminio homogeneizado, laminar el producto de aleación de aluminio homogeneizado para formar un producto de aleación de aluminio laminado, y el tratamiento con solución del producto de aleación de aluminio laminado para formar el artículo de aleación de aluminio. Dichas etapas de procesamiento, así como también las etapas de tratamiento, se exponen con más detalle más abajo.

Además, los métodos descritos en el presente documento usan un material de aleación de aluminio que comprende tanto Mg como Cu. Para este aspecto, puede usarse cualquier aleación de aluminio adecuada, que incluye las composiciones de aleación de aluminio expuestas en diversas realizaciones del aspecto anterior, cuya descripción se incorpora en el presente documento por referencia.

Fundición

Los métodos descritos en el presente documento comprenden una etapa de fundición de una aleación de aluminio derretido para formar un producto de fundición de aleación de aluminio. En algunas realizaciones, las aleaciones se funden usando un procedimiento de fundición de enfriamiento directo (DC) para formar un lingote de aleación de aluminio. Después, los lingotes resultantes pueden escalparse. Después, el producto de fundición puede someterse a etapas de procesamiento adicionales. En un ejemplo no limitante, el método de procesamiento incluye homogeneizar el lingote de aleación de aluminio y laminar en caliente el lingote de aleación de aluminio para formar una banda caliente de aleación de aluminio. La banda de aleación de aluminio caliente luego puede someterse a laminación en frío, tratamiento térmico con solución y, opcionalmente, una etapa de pretratamiento.

En algunas otras realizaciones las aleaciones se funden usando un procedimiento de fundición continuo (CC) que puede incluir, pero no se limita a, el uso de máquinas de fundición de doble correa, máquinas de fundición de doble rodillo, o máquinas de fundición de bloques. En algunas realizaciones, el procedimiento de fundición se realiza mediante un procedimiento de CC para formar un producto de fundición en forma de una barra, un bloque, una plancha, una tira, y similares.

En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, la aleación derretida puede tratarse antes de la fundición. El tratamiento puede incluir uno o más de desgasificación, fluencia en línea y filtrado.

El producto de fundición después puede someterse a etapas de procesamiento adicionales, tal como se describen con más detalle más abajo. En algunas realizaciones, las etapas de procesamiento pueden usarse para preparar láminas de aleación de aluminio. Las etapas de procesamiento pueden aplicarse adecuadamente a cualquier producto de fundición, que incluyen, pero no se limitan a, lingotes, barras, bloques, tiras, etc., usando modificaciones y técnicas conocidas por los expertos en la técnica.

Homogeneización

La etapa de homogeneización puede incluir calentar un producto de fundición de aleación de aluminio, preparado a partir de una composición de aleación descrita en el presente documento para alcanzar una temperatura máxima del metal (PMT) de al menos 450°C (p. ej., al menos 450°C, al menos 460°C, al menos 470°C, al menos 480°C, al menos 490°C, al menos 500°C, al menos 510°C, al menos 520°C, al menos 530°C, al menos 540°C, al menos 550°C, al menos 560°C, al menos 570°C o al menos 580°C). Por ejemplo, el producto de fundición puede calentarse a una temperatura de 450°C a 600°C, de 500°C a 590°C, de 520°C a 580°C, de 530°C a 575°C, de 535°C a 570°C, de 540°C a 565°C, de 545°C a 560°C, de 530°C a 560°C, o de 550°C a 580°C. En algunas realizaciones de cualquiera de las realizaciones anteriores, la velocidad de calentamiento a la PMT es 100°C/hora o menos, 75°C/hora o menos, 50°C/hora o menos, 40°C/hora o menos, 30°C/hora o menos, 25°C/hora o menos, 20°C/hora o menos, o 15°C/hora o menos. En algunas otras de tales realizaciones, la velocidad de calentamiento a la PMT es de 10°C/min a 100°C/min (p. ej., de 10°C/min a 90°C/min, de 10°C/min a 70°C/min, de 10°C/min a 60°C/min, de 20°C/ min a 90°C/min, de 30°C/min a 80°C/min, de 40°C/min a 70°C/min, o de 50°C/min a 60°C/min).

En la mayoría de los casos, el producto de fundición de aleación de aluminio después se deja en remojo (es decir, se mantiene a la temperatura indicada) durante un período de tiempo. En algunas realizaciones, se deja el producto de fundición de aleación de aluminio en remojo durante hasta 15 horas (p. ej., de 30 minutos a 6 horas, inclusive). Por ejemplo, en algunas realizaciones, el producto de fundición de aleación de aluminio se remoja a una temperatura de al menos 450°C durante 30 minutos, durante 1 hora, durante 2 horas, durante 3 horas, durante 4 horas, durante 5 horas, durante 6 horas, durante 7 horas, durante 8 horas, durante 9 horas, durante 10 horas, durante 11 horas, durante 12 horas, durante 13 horas, durante 14 horas, durante 15 horas, o durante cualquier período de tiempo intermedio.

En algunas realizaciones, la homogeneización descrita en el presente documento puede realizarse en un procedimiento de homogeneización de dos etapas. En algunas de dichas realizaciones, el procedimiento de homogeneización puede incluir las etapas de calentamiento y de remojo descritas anteriormente, que pueden denominarse como la primera etapa, y puede incluir, además, una segunda etapa. En la segunda etapa del procedimiento de homogeneización, la temperatura del producto de fundición de aleación de aluminio se aumenta hasta una temperatura mayor que la temperatura utilizada para la primera etapa del procedimiento de homogeneización. La temperatura del producto de fundición de aleación de aluminio puede aumentarse, por ejemplo, a una temperatura al menos 5°C mayor que la temperatura del producto de fundición de aleación de aluminio durante la primera etapa del procedimiento de homogeneización. Por ejemplo, la temperatura del producto de fundición de aleación de aluminio puede aumentarse a una temperatura de al menos 455°C (p. ej., al menos 460°C, al menos 465°C o al menos 470°C). La velocidad de calentamiento a la temperatura de homogeneización de la segunda etapa puede ser de 5°C/hora o menos, 3°C/hora o menos, o 2.5°C/hora o menos. Después, el producto de fundición de aleación de aluminio se deja en remojo durante un período de tiempo durante la segunda etapa. En algunas realizaciones, el producto de fundición de aleación de aluminio se deja en remojo durante hasta 10 horas (p. ej., de 30 minutos a 10 horas, inclusive). Por ejemplo, el producto de fundición de aleación de aluminio puede remojarse a una temperatura de al menos 455°C durante 30 minutos, durante 1 hora, durante 2 horas, durante 3 horas, durante 4 horas, durante 5 horas, durante 6 horas, durante 7 horas, durante 8 horas, durante 9 horas o durante 10 horas. En algunas realizaciones, después de la homogeneización, el producto de fundición de aleación de aluminio se deja enfriar a temperatura ambiente en el aire.

En algunas realizaciones, la homogeneización puede no realizarse, tal como en determinados métodos de fundición continua (CC) donde tales etapas pueden no ser necesarias.

Enfriamiento rápido opcional

En algunas realizaciones, el producto de fundición puede enfriarse rápidamente antes del laminado en caliente, particularmente en algunas realizaciones donde el producto de fundición se formó mediante fundición continua (CC). En algunas de dichas realizaciones, la homogeneización descrita anteriormente puede no realizarse. Por lo tanto, en algunas realizaciones que implican CC, después de la etapa de fundición, el producto de fundición se enfría rápidamente. En la etapa de enfriamiento rápido, el producto de fundición de aleación de aluminio puede enfriarse a una temperatura igual o inferior a aproximadamente 300°C. Por ejemplo, el producto de fundición puede enfriarse a una temperatura de 290°C o menos, 280°C o menos, 270°C o menos, 260°C o menos, 250°C o menos, 240°C o menos, 230°C o menos, 220°C o menos, 210°C o menos, 200°C o menos, 190°C o menos, 180°C o menos, 170°C o menos, 160°C o menos, 150°C o menos, 140°C o menos, 130°C o menos, 120°C o menos, 110°C o menos, 100°C o menos, 90°C o menos, 80°C o menos, 70°C o menos, 60°C o menos, 50°C o menos, o a 40°C o menos (p. ej., aproximadamente 25°C). La etapa de enfriamiento rápido puede realizarse usando un líquido (p. ej., agua), un gas (p. ej., aire) u otro medio de enfriamiento rápido seleccionado.

Laminado en caliente

Después de la etapa de homogeneización, puede realizarse uno o más pases de laminado en caliente. En determinados casos, los productos de fundición de aleación de aluminio se depositan y laminan en caliente a una temperatura que varía de aproximadamente 250°C a 550°C (p. ej., de 300°C a 500°C, o de 350°C a 450°C).

En determinadas realizaciones, el producto de fundición de aleación de aluminio se lamina en caliente hasta un calibre de 4 mm a 15 mm de espesor (p. ej., un calibre de 4 mm a 15 mm de espesor), que se denomina una plancha. Por ejemplo, el producto de fundición de aleación de aluminio puede laminarse en caliente hasta un calibre de 15 mm de espesor, un calibre de 14 mm de espesor, un calibre de 13 mm de espesor, un calibre de 12 mm de espesor, un calibre de 11 mm de espesor, un calibre de 10 mm de espesor, un calibre de 9 mm de espesor, un calibre de 8 mm de espesor, un calibre de 7 mm de espesor, un calibre de 6 mm de espesor, un calibre de 5 mm de espesor, o un calibre de 4 mm de espesor.

En determinadas otras realizaciones, el producto de fundición de aleación de aluminio puede laminarse en caliente a un calibre mayor de 15 mm de espesor (p. ej., una placa). Por ejemplo, el producto de fundición de aleación de aluminio puede laminarse en caliente a un calibre de 25 mm de espesor, un calibre de 24 mm de espesor, un calibre de 23 mm de espesor, un calibre de 22 mm de espesor, un calibre de 21 mm de espesor, un calibre de 20 mm de espesor, un calibre de 19 mm de espesor, un calibre de 18 mm de espesor, un calibre de 17 mm de espesor, o un calibre de 16 mm de espesor.

En otros casos, el producto de fundición de aleación de aluminio puede laminarse en caliente a un calibre no mayor que 4 mm (es decir, una lámina). En algunas de dichas realizaciones, el producto de fundición de aleación de aluminio se lamina en caliente a un calibre de 1 mm a 4 mm de espesor. Por ejemplo, el producto de fundición de aleación de aluminio puede laminarse en caliente a un calibre de 4 mm de espesor, un calibre de 3 mm de espesor, un calibre de 2 mm de espesor o un calibre de 1 mm de espesor.

Laminado en frío

Después del laminado en caliente, puede realizarse uno o más pases de laminado en frío. En determinadas realizaciones, el producto laminado de la etapa de laminado en caliente (p. ej., la placa, plancha o lámina) puede laminarse en frío hasta una plancha o lámina de calibre delgado. En algunas realizaciones, esta plancha o lámina de calibre delgado se lamina en frío para tener un espesor (es decir, un primer espesor) que varía de I . 0 mm a 10.0 mm, o de 2.0 mm a 8.0 mm, o de 3.0 mm a 6.0 mm, o de 4.0 mm a 5.0 mm. En algunas realizaciones, esta plancha o lámina de calibre delgado se lamina en frío para tener un espesor de 12.0 mm, I I . 9 mm, 11.8 mm, 11.7 mm, 11.6 mm, 11.5 mm, 11.4 mm, 11.3 mm, 11.2 mm, 11.1 mm, 11.0 mm, 10.9 mm, 10.8 mm, 10.7 mm, 10.6 mm, 10.5 mm, 10.4 mm, 10.3 mm, 10.2 mm, 10.1 mm, 10.0 mm, 9.9 mm, 9.8 mm, 9.7 mm, 9.6 mm, 9.5 mm, 9.4 mm, 9.3 mm, 9.2 mm, 9.1 mm, 9.0 mm, 8.9 mm, 8.8 mm, 8.7 mm, 8.6 mm, 8.5 mm, 8.4 mm, 8.3 mm, 8.2 mm, 8.1 mm, 8.0 mm, 7.9 mm, 7.8 mm, 7.7 mm, 7.6 mm, 7.5 mm, 7.4 mm, 7.3 mm, 7.2 mm, 7.1 mm, 7.0 mm, 6.9 mm, 6.8 mm, 6.7 mm, 6.6 mm, 6.5 mm, 6.4 mm, 6.3 mm, 6.2 mm, 6.1 mm, 6.0 mm, 5.9 mm, 5.8 mm, 5.7 mm, 5.6 mm, 5.5 mm, 5.4 mm, 5.3 mm, 5.2 mm, 5.1 mm, 5.0 mm, 4.9 mm, 4.8 mm, 4.7 mm, 4.6 mm, 4.5 mm, 4.4 mm, 4.3 mm, 4.2 mm, 4.1 mm, 4.0 mm, 3.9 mm, 3.8 mm, 3.7 mm, 3.6 mm, 3.5 mm, 3.4 mm, 3.3 mm, 3.2 mm, 3.1 mm, 3.0 mm, 2.9 mm, 2.8 mm, 2.7 mm, 2.6 mm, 2.5 mm, 2.4 mm, 2.3 mm, 2.2 mm, 2.1 mm, 2.0 mm, 1.9 mm, 1.8 mm, 1.7 mm, 1.6 mm, 1.5 mm, 1.4 mm, 1.3 mm, 1.2 mm, 1.1 mm, 1.0 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm o 0.1 mm.

En algunas realizaciones, el uno o más pases de laminado en frío reducen el espesor del producto de aluminio laminado en al menos 30%, al menos 35%, al menos 40%, al menos 45%, al menos 50%, al menos 55%, al menos 60%, al menos 65%, al menos 70%. En algunas realizaciones, el uno o más pases de laminado en frío reducen el producto de fundición hasta un espesor (es decir, un primer espesor) de no más de 10 mm, no más de 9 mm, no más de 8 mm, no más de 7 mm, no más de 6 mm, o no más de 5 mm.

Tratamiento con solución

La bobina laminada en frío después puede someterse a un tratamiento con solución en una etapa de tratamiento térmico con solución para formar un artículo de aleación de aluminio. El tratamiento con solución puede incluir el calentamiento de una aleación de aluminio de calibre final desenrollado desde la temperatura ambiente a una temperatura de 450°C a 590°C (p. ej., de 475°C a 585°C, de 500°C a 580°C, de 515°C a 575°C, de 525°C a 570°C, de 530°C a 565°C, de 535°C a 560°C, o de 540°C de 555°C). En algunos ejemplos, el tratamiento con solución se realiza a una temperatura de 560°C o inferior (p. ej., de 520°C a 560°C). Por ejemplo, el tratamiento con solución puede realizarse a una temperatura de 450°C, 455°C, 460°C, 465°C, 470°C, 475°C, 480°C, 485°C, 490°C, 495°C, 500°C, 505°C, 510°C, 515°C, 520°C, 525°C, 530°C, 535°C, 540°C, 545°C, 550°C, 555°C o 560°C.

La aleación de aluminio de calibre final puede remojarse a la temperatura del tratamiento con solución durante un período de tiempo. En determinados aspectos, la aleación de aluminio de calibre final se deja en remojo hasta aproximadamente 5 horas (p. ej., de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 5 horas, inclusive). Por ejemplo, la bobina laminada en frío puede remojarse a la temperatura del tratamiento con solución de 525°C a 590°C durante 1 segundo, 5 segundos, 10 segundos, 15 segundos, 20 segundos, 25 segundos, 30 segundos, 35 segundos, 40 segundos, 45 segundos, 50 segundos, 55 segundos, 60 segundos, 65 segundos, 70 segundos, 75 segundos, 80 segundos, 85 segundos, 90 segundos, 95 segundos, 100 segundos, 105 segundos, 110 segundos, 115 segundos, 120 segundos, 125 segundos, 130 segundos, 135 segundos, 140 segundos, 145 segundos, 150 segundos, 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, 20 minutos, 25 minutos, 30 minutos, 35 minutos, 40 minutos, 45 minutos, 50 minutos, 55 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 5 horas, o cualquier valor intermedio.

En algunas realizaciones, es conveniente una duración de remojo más corta. Por ejemplo, la bobina laminada en frío puede dejarse en remojo durante aproximadamente 30 segundos o menos (p. ej., 25 segundos o menos, 20 segundos o menos, 15 segundos o menos, 10 segundos o menos, 5 segundos o menos, o 1 segundo).

Enfriamiento rápido

En determinadas realizaciones, el artículo de aleación de aluminio después se enfría a una temperatura de aproximadamente 30°C a una velocidad de enfriamiento rápido que puede variar entre 50°C/s a 400°C/s en una etapa de enfriamiento rápido que se basa en el calibre seleccionado. Por ejemplo, la velocidad de enfriamiento rápido puede ser de 50°C/s a 375°C/s, de 60°C/s a 375°C/s, de 70°C/s a 350°C/s, de 80°C/s a 325°C/s, de 90°C/s a 300°C/s, de 100°C/s a 275°C/s, de 125°C/s a 250°C/s, de 150°C/s a 225°C/s o de 175°C/s a 200°C/s.

En la etapa de enfriamiento rápido, el artículo de aleación de aluminio se enfría rápidamente con un líquido (p. ej., agua) y/o gas u otro medio de enfriamiento rápido seleccionado. En determinados aspectos, el artículo de aleación de aluminio puede enfriarse rápido por aire. El artículo de aleación de aluminio puede someterse, opcionalmente, a determinadas etapas de tratamiento, como se describe con más detalle más abajo.

Modificación de la superficie

Los métodos descritos en el presente documento incluyen la(s) etapa(s) de tratar la superficie laminada para formar un artículo de aleación de aluminio tratado, en donde el tratamiento comprende poner en contacto la superficie laminada con una composición de tratamiento. En general, los procedimientos de tratamiento de superficie expuestos en el presente documento desempeñan un papel en el agotamiento de Mg y/o el enriquecimiento de Cu del artículo de aleación de aluminio, como se describió anteriormente.

Con referencia al tratamiento y otras etapas de los métodos, se hace referencia a una "porción subsuperficial" y una "porción mayoritaria". Esos términos tienen los mismos significados como se exponen anteriormente en la descripción del aspecto relacionado con los artículos de aleación de aluminio, que incluye cualquier realización y combinaciones de realizaciones de estas, cuya descripción se incorpora en el presente documento por referencia en esta discusión de los métodos.

En algunas realizaciones, el tratamiento comprende limpiar la superficie con una composición de limpieza alcalina. Dicha limpieza elimina los aceites residuales o determinados óxidos adherentes (p. ej., MgO) de la superficie. En algunas realizaciones, la composición de limpieza es una solución alcalina que tiene un pH de 7.5 o superior. En algunas de dichas realizaciones adicionales, el pH de la solución alcalina puede ser de aproximadamente 8, aproximadamente 8.5, aproximadamente 9, aproximadamente 9.5, aproximadamente 10, aproximadamente 10.5, aproximadamente 11, aproximadamente 11.5, aproximadamente 12, aproximadamente 12.5 o aproximadamente 13. En algunas de dichas realizaciones, la concentración del agente alcalino varía de 1% a 10% (p. ej., 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% o 10%, basado en el volumen de la solución alcalina). Los agentes alcalinos adecuados incluyen, por ejemplo, hidróxidos (p. ej., hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio y similares). La solución alcalina puede incluir, además, uno o más tensioactivos, incluyendo tensioactivos aniónicos y no iónicos. En algunas realizaciones, la solución alcalina no incluye un agente oxidante fuerte, o tiene una concentración muy baja de un agente oxidante fuerte (p. ej., una concentración de no más de 1000 ppm, no más de 500 ppm, no más de 300 ppm, no más de 100 ppm, no más de 50 ppm, no más de 25 ppm o no más de 10 ppm). El lavado alcalino puede realizarse usando, por ejemplo, impacto por pulverización que puede eliminar Mg, en forma de MgO, de la superficie. Además, en algunas realizaciones, al lavado alcalino le puede seguir la pulverización de la superficie lavada con agua o un medio acuoso a alta presión. La pulverización posterior al lavado puede servir para eliminar el Mg oxidado (p. ej., como MgO) de la superficie del artículo de aleación de aluminio.

El procedimiento de pretratamiento descrito en el presente documento también puede incluir una etapa de grabado de la superficie del artículo de aleación de aluminio. La superficie del artículo de aleación de aluminio puede grabarse usando un grabado químico tal como un grabado ácido (es decir, un procedimiento de grabado que incluye una solución ácida que tiene un pH inferior a 7), un grabado alcalino (es decir, un procedimiento de grabado que incluye una solución básica que tiene un pH mayor de 7), o un grabado en condiciones neutras (es decir, un procedimiento de grabado que incluye una solución neutra que tiene un pH de 7). El grabado químico prepara la superficie para aceptar la aplicación posterior de un pretratamiento. Cualquier óxido débilmente adherido, tales como los óxidos de Al y los óxidos ricos en Mg, los aceites atrapados, o los desechos, pueden eliminarse adecuadamente durante esta etapa. Los productos químicos ilustrativos para realizar el grabado ácido incluyen ácido sulfúrico, ácido fluorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y combinaciones de los mismos. Los productos químicos ilustrativos para realizar el grabado alcalino incluyen hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Después de la etapa de grabado ácido, la superficie del artículo de aleación de aluminio puede enjuagarse con un disolvente acuoso u orgánico.

Además, en algunas realizaciones, el tratamiento incluye realizar tanto un grabado ácido como un lavado alcalino, según cualquiera de las realizaciones anteriores para cada procedimiento. En algunas de dichas realizaciones, el grabado ácido precede al lavado alcalino.

Como se señaló anteriormente, la(s) etapa(s) de tratamiento elimina(n) selectivamente el Mg de la porción superficial del artículo de aleación de aluminio con respecto al Cu. En algunas de dichas realizaciones, el tratamiento reduce la concentración atómica de Mg en la porción de superficie en al menos 5%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 25%, al menos 30%, al menos 35%, o al menos 40%, es decir, basado en la concentración atómica inicial de Mg presente en la porción superficial. Debe señalarse que el Mg en su forma oxidada, p. ej., como MgO, contribuye a la concentración atómica de Mg. En algunas de dichas realizaciones adicionales, el tratamiento reduce la concentración atómica de Cu en la porción superficial en no más de 10%, no más de 9%, no más de 8%, no más de 7%, no más de 6%, no más de 5%, no más de 4%, no más de 3%, no más de 2%, o no más de 1%, es decir, basado en la concentración atómica inicial de Cu presente en la porción superficial.

Pretratamiento

Después, puede aplicarse un pretratamiento a la superficie del artículo de aleación de aluminio. Opcionalmente, el pretratamiento puede incluir un promotor de adhesión, un inhibidor de corrosión, un agente de acoplamiento, un agente antimicrobiano, o una mezcla de los mismos. Debe observarse que los procedimientos de aplicación de superficie descritos inmediatamente anteriormente pueden usarse en combinación con los procedimientos de pretratamiento en cualquier combinación adecuada. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la superficie de un artículo de aleación de aluminio se pone en contacto con una composición de grabado ácido, y después se pone en contacto con un pretratamiento, tal como un promotor de adhesión. En algunas otras realizaciones, un artículo de aleación de aluminio se pone en contacto con una composición alcalina seguido de una fuerte pulverización con agua, y después se pone en contacto con un pretratamiento, tal como un promotor de adhesión. En algunas realizaciones adicionales, la superficie de un artículo de aleación de aluminio se pone en contacto con una composición de grabado ácido, y después se pone en contacto con una composición alcalina seguida de una fuerte pulverización con agua, y después se pone en contacto con un pretratamiento, tal como un promotor de adhesión. En algunas otras realizaciones, la superficie de un artículo de aleación de aluminio se pone en contacto con una composición alcalina seguida de una fuerte pulverización con agua y, después, se pone en contacto con una composición de grabado ácido, y después se pone en contacto con un pretratamiento, tal como un promotor de adhesión.

Enjuague y secado después del pretratamiento

Después de la aplicación del pretratamiento, la superficie del artículo de aleación de aluminio puede enjuagarse, opcionalmente, con un disolvente (p. ej., un disolvente acuoso u orgánico). La superficie del artículo de aleación de aluminio puede secarse después de la etapa de enjuague.

Acabado

Después de la(s) etapa(s) de tratamiento y cualquier tratamiento adicional opcional, el artículo de aleación de aluminio puede terminarse para tener un temple final. En algunas realizaciones, el temple final es un temple O, un temple F, o cualquier temple que varíe de T1 a T9. En algunas de dichas realizaciones adicionales, el temple final es un temple F, un temple T4, un temple T6, o un temple T8x.

En uno o más aspectos adicionales, la descripción proporciona artículos de aleación de aluminio formados mediante los procedimientos expuestos anteriormente, o cualquiera de las realizaciones de los mismos.

Artículos de fabricación

En al menos otro aspecto, la descripción proporciona un artículo de fabricación, que está compuesto por un artículo de aleación de aluminio de cualquiera de los aspectos mencionados anteriormente, o cualquier realización de los mismos. En algunas realizaciones, el artículo de fabricación comprende una lámina de aleación de aluminio enrollada. Los ejemplos de tales artículos de fabricación incluyen, pero no se limitan a, un automóvil, un camión, un remolque, un tren, un vagón de ferrocarril, un avión, un panel de carrocería o parte de cualquiera de los anteriores, un puente, una canalización, un tubo, una tubería, un bote, un barco, un contenedor de almacenamiento, un tanque de almacenamiento, un artículo de mobiliario, una ventana, una puerta, una barandilla, una pieza arquitectónica funcional o decorativa, una barandilla de tubería, un componente eléctrico, un conducto, un contenedor de bebidas, un contenedor de alimentos o una hoja.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse en aplicaciones automotrices y/o de transporte, que incluyen aplicaciones de vehículos motorizados, aeronaves y ferrocarriles, o cualquier otra aplicación conveniente. En algunos ejemplos, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para elaborar productos de partes de carrocería de vehículos de motor, tales como parachoques, vigas laterales, vigas del techo, vigas transversales, refuerzos de pilares, (p. ej., pilares A, pilares B y pilares C), paneles internos, paneles externos, paneles laterales, paneles interiores del capó, exteriores del capó, o de la tapa del maletero. Las aleaciones de aluminio y los métodos descritos en el presente documento también pueden usarse en aplicaciones de vehículos ferroviarios o aviones para preparar, por ejemplo, paneles externos e internos.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse en aplicaciones electrónicas. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento también pueden usarse para preparar carcasas para dispositivos electrónicos, que incluyen teléfonos móviles y computadoras de tipo tabletas. En algunos ejemplos, las aleaciones pueden usarse para preparar carcasas para la carcasa exterior de teléfonos móviles (p. ej., teléfonos inteligentes) y carcasas inferiores de computadoras de tipo tabletas.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse en aplicaciones industriales. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar productos para el mercado de distribución general.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse como piezas de carrocería aeroespacial. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar partes estructurales de carrocería aeroespacial, tales como un ala, un fuselaje, un alerón, un timón, un elevador, un carenado o un soporte. En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar partes no estructurales de carrocería aeroespacial, tales como un carril de asiento, un marco de asiento, un panel o una bisagra.

Artículos de fabricación unidos

En al menos otro aspecto, la descripción proporciona un artículo de fabricación unido, que comprende un primer artículo de aleación de aluminio como se describe en el presente documento y un segundo metal o aleación; en donde una superficie del primer artículo de aleación de aluminio y una superficie del segundo artículo de metal o aleación están unidas entre sí. En algunos casos, uno o ambos del primer artículo de aleación de aluminio y el segundo artículo de metal o aleación son un artículo de aleación de aluminio del primer o tercer aspecto, o cualquier realización de los mismos. Opcionalmente, el segundo artículo de metal o aleación comprende acero (p. ej., acero galvanizado) o un material compuesto, tal como un compuesto de carbono. En algunas realizaciones, las superficies del primer artículo de aleación de aluminio y del segundo artículo de metal o aleación se unen entre sí mediante unión adhesiva usando, por ejemplo, una composición adhesiva, tal como una resina epoxídica. En algunas otras realizaciones, las superficies del primer artículo de aleación de aluminio y del segundo artículo de metal o aleación se unen entre sí mediante una soldadura usando, por ejemplo, una composición de soldadura.

Los ejemplos de dichos artículos de fabricación unidos incluyen, pero no se limitan a, un automóvil, un camión, un remolque, un tren, un vagón de ferrocarril, un avión, un panel de carrocería o parte de cualquiera de los anteriores, un puente, una canalización, un tubo, una tubería, un bote, un barco, un contenedor de almacenamiento, un tanque de almacenamiento, un artículo de mobiliario, una ventana, una puerta, una barandilla, una pieza arquitectónica funcional o decorativa, una barandilla de tubería, un componente eléctrico, un conducto, un contenedor de bebidas, un contenedor de alimentos, o una hoja.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden unirse como se describió anteriormente y usarse en aplicaciones automotrices y/o de transporte, que incluyen aplicaciones de vehículos motorizados, aeronaves y ferrocarriles, o cualquier otra aplicación conveniente. En algunos ejemplos, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar productos de partes de carrocería de vehículos de motor, tales como parachoques, vigas laterales, vigas del techo, vigas transversales, refuerzos de pilares, (p. ej., pilares A, pilares B y pilares C), paneles internos, paneles externos, paneles laterales, paneles interiores del capó, exteriores del capó o de la tapa del maletero. Las aleaciones de aluminio y los métodos descritos en el presente documento también pueden usarse en aplicaciones de vehículos ferroviarios o aviones para preparar, por ejemplo, paneles externos e internos.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden unirse como se describió anteriormente y usarse en aplicaciones electrónicas. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento también pueden usarse para preparar carcasas para dispositivos electrónicos, que incluyen teléfonos móviles y computadoras de tipo tabletas. En algunos ejemplos, las aleaciones pueden usarse para preparar carcasas para la carcasa exterior de teléfonos móviles (p. ej., teléfonos inteligentes) y carcasas inferiores de computadoras de tipo tabletas.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden unirse como se describió anteriormente y usarse en aplicaciones industriales. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar productos para el mercado de distribución general.

En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden unirse como se describió anteriormente y usarse como piezas de carrocería aeroespacial. Por ejemplo, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar partes estructurales de carrocería aeroespacial, tales como un ala, un fuselaje, un alerón, un timón, un elevador, un carenado, o un soporte. En algunas otras realizaciones, los artículos de aleación de aluminio descritos en el presente documento pueden usarse para preparar partes no estructurales de carrocería aeroespacial, tales como un carril de asiento, un marco de asiento, un panel o una bisagra.

Métodos de unión de artículos de aleación de aluminio

En al menos otro aspecto, la descripción proporciona un método para unir artículos de aleación de aluminio, comprendiendo el método: proporcionar un primer artículo de aleación de aluminio que tiene una superficie y un segundo artículo de metal o aleación que tiene una superficie, en donde uno o ambos del primer artículo de aleación de aluminio y el segundo artículo de metal o aleación son un artículo de aleación de aluminio del primer o tercer aspecto, o cualquier realización de los mismos; y unir la superficie del primer artículo de aleación de aluminio y la superficie del segundo artículo de metal o aleación. En algunas realizaciones, la unión comprende la unión adhesiva, por ejemplo, con una composición adhesiva, tal como una resina epoxídica. En algunas otras realizaciones, la unión comprende soldadura.

Ejemplos

Ejemplo 1 - Composición de la aleación

Se preparó una aleación de aluminio, cuya composición elemental se expone en la Tabla 3 más abajo. Las composiciones elementales se proporcionan en porcentajes en peso.

Tabla 3

Ejemplo 2 - Fabricación y tratamiento de una lámina de aleación de aluminio

La aleación A1 (Tabla 3) se fundió por enfriamiento directo, se homogeneizó, y se laminó en caliente según los métodos como se describen en el presente documento. La lámina laminada se enfrió, se enrolló, y se sometió a recocido discontinuo (calentamiento de 375°C a 425°C y se remojó durante al menos una hora). Los rollos recocidos se enfriaron, y la lámina se laminó adicionalmente usando laminado en frío para alcanzar un espesor final de 1.5 mm. Se prepararon seis muestras diferentes a partir de la aleación A1. Las muestras se diferencian por: (a) el método de laminado en caliente y (b) qué combinación y orden de tratamientos de superficie se aplicaron después del laminado en frío (de entre lavado alcalino, grabado ácido y aplicación de pretratamiento).

Cuando se usó, el lavado alcalino se realizó mediante métodos adecuados, descritos en detalle anteriormente, seguido de un lavado fuerte con agua. Cuando se usó, el grabado ácido se realizó mediante métodos adecuados, descritos en detalle anteriormente. Cuando se usó, el pretratamiento se realizó mediante métodos adecuados, descritos en detalle anteriormente.

Las muestras tratadas de estas diferentes maneras se identifican como B 1-B6 y se muestran en la Tabla 4 más abajo.

Tabla 4

Ejemplo 3 - Ensayo de durabilidad de la unión

Cada una de las seis muestras del Ejemplo 2 (Muestras B1 a B6) se sometieron a ensayo de durabilidad de la unión (BD). En la prueba BD, un conjunto de 6 juntas solapadas (uniones) se conectaron en secuencia mediante pernos y se colocaron verticalmente en una cámara de humedad de 90% ± 5% de humedad relativa (HR). La temperatura se mantuvo a 50°C ± 2°C. Se aplicó una carga de fuerza de 2.4 kN a la secuencia de uniones. El ensayo BD es un ensayo de exposición cíclica que se realiza durante hasta 45 ciclos. Cada ciclo dura 24 horas. En cada ciclo, las uniones están expuestas en la cámara de humedad durante 22 horas, después se sumergen en NaCl al 5% durante 15 minutos, y finalmente se secan al aire durante 105 minutos. Después de la rotura de tres juntas, el ensayo se suspende para el conjunto particular de juntas y se indica como un primer fallo. El número "45" en una celda indica que las juntas permanecieron intactas durante 45 ciclos sin fallo. La Tabla 5 da el número promedio de ciclos de BD hasta el fallo para las seis juntas, la desviación estándar entre las seis juntas, y el número de ciclos del fallo más temprano. Un valor de "45" indica que la muestra no falló en ningún momento durante el ensayo.

Tabla 5

Ejemplo 4 - Concentraciones atómicas de Cu y Mg

Usando XPS, se midieron las concentraciones atómicas de Cu y Mg para cada una de las seis muestras del Ejemplo 2 (Muestras B1 a B6). Las concentraciones atómicas de Cu y Mg se midieron a diferentes profundidades desde la superficie hasta una profundidad de 125 nm desde la superficie. La Figura 1 muestra la concentración atómica de Mg en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B 1, B2 y B3, según lo registrado por XPS. La Figura 2 muestra la concentración atómica de Mg en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B4, B5 y B6, según lo registrado por XPS. La Figura 3 muestra la concentración atómica de Cu en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B1, B2 y B3, según lo registrado por XPS. La Figura 3 también muestra una comparación con un artículo comparable (C1) que no se sometió a ninguno de los tratamientos que modifican la superficie expuestos en el Ejemplo 2. La Figura 4 muestra la concentración atómica de Cu en una muestra de ensayo a profundidades de hasta 125 nm para B4, B5 y B6, según lo registrado por XPS. La Figura 4 también muestra una comparación con un artículo comparable (C2) que no se sometió a ninguno de los tratamientos que modifican la superficie expuestos en el Ejemplo 2.

La Tabla 6 muestra la relación de las concentraciones atómicas del Cu al Mg dentro de los 125 nm más externos del material (denominada "Cu/Mg" en la Tabla 6) para cada una de las seis muestras del Ejemplo 2 (Muestreo de B1 a B6). La Figura 5 muestra un gráfico del número medio de ciclos de BD pasados para cada muestra en función de la relación de concentración atómica del Cu al Mg para cada muestra. Observe a partir de los datos en las Tablas 5 y 6 y en la Figura 5 que, cuando la relación de concentración atómica del Cu al Mg es aproximadamente 0.2 o más en la porción subsuperficial, se logra una durabilidad de unión superior.

Tabla 6

Ejemplo 5 - Durabilidad de la unión con Cu oxidado (no según la invención)

Se preparó una aleación de aluminio de la serie AA7xxx mediante fundición directa en frío y se procesó mediante homogeneización, laminación en caliente, laminación en frío, tratamiento térmico con solución, enfriamiento rápido con aire, envejecimiento, y grabado usando una solución de grabado que contiene diversos agentes de grabado. La aleación tenía un temple T6. Los parámetros de grabado se presentan en la Tabla 7 más abajo.

Tabla 7

El ensayo de durabilidad de la unión se realizó en los artículos de aleación de aluminio grabados de acuerdo con las condiciones que se muestran en la Tabla 7. Las muestras preparadas se unieron entre sí y se sometieron a un ensayo de durabilidad a la tensión. En el ensayo de durabilidad a la tensión, un conjunto de 6 juntas/uniones solapadas se conectaron en secuencia mediante pernos y se colocaron verticalmente en una cámara de humedad de 90% de humedad relativa (HR). La temperatura se mantuvo a 50°C. Se aplicó una carga de fuerza de 2.4 kN a la secuencia de uniones. El ensayo de durabilidad a la tensión es un ensayo de exposición cíclica que se realiza durante hasta 45 ciclos. Cada ciclo duró 24 horas. En cada ciclo, las uniones se expusieron en la cámara de humedad durante 22 horas, después se sumergieron en una solución acuosa de cloruro de sodio (NaCl) al 5% durante 15 minutos, y finalmente se secaron al aire durante 105 minutos. Después de la rotura de tres juntas, el ensayo se suspendió para el conjunto particular de juntas y se indicó como un primer fallo. Para este experimento, la finalización de 45 ciclos indica que el conjunto de juntas pasó el ensayo de durabilidad de la unión. Los resultados del ensayo se muestran más abajo en la Tabla 8. En la Tabla 8, cada una de las juntas está numerada del 1 al 6, donde la junta 1 es la junta superior y la junta 6 es la junta inferior cuando se orienta verticalmente. El número en las celdas, a excepción de "45", indica el número de ciclos exitosos antes de la rotura. El número "45" en una celda indica que las juntas permanecieron intactas durante 45 ciclos sin fallo. Los resultados del ensayo se resumen en la Tabla 8 más abajo:

Tabla 8

Las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 1, 6 y 9 se realizaron como muestras comparativas usando agentes de grabado disponibles comercialmente que no contienen oxidantes. Como es evidente en la Tabla 8, las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 1, 6 y 9 presentaron poca durabilidad de la unión. Además, las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 4 y 5 se realizaron como muestras comparativas usando agentes de grabado disponibles comercialmente sin oxidantes en un procedimiento de dos etapas. Como es evidente en la Tabla 8, las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 4 y 5 presentaron poca durabilidad de la unión. Las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 2 y 3 se realizaron como muestras comparativas usando un agente de grabado sin oxidantes. Como es evidente en la Tabla 8, las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 2 y 3 presentaron poca durabilidad de la unión. Las aleaciones grabadas según el procedimiento en las Referencias de grabado 7 y 8 se realizaron según los métodos descritos en el presente documento, usando un agente de grabado ilustrativo que contiene un oxidante (p. ej., ácido nítrico (HNO³). Como es evidente en la Tabla 8, la aleación grabada según el procedimiento en la Referencia de grabado 7 (es decir, que incluye un oxidante y a una temperatura apropiada durante un tiempo apropiado) presentó una durabilidad de unión superior. Sin embargo, la aleación grabada usando un oxidante pero durante un tiempo de permanencia de 5 segundos (es decir, según el procedimiento en la Referencia de grabado 8) no produjo los resultados de durabilidad de unión deseados.

Ejemplo 6 - Características de superficie (no según la invención)

Las superficies de las láminas de aleación de aluminio se analizaron mediante espectroscopía de fotones de rayos X (XPS). Se analizaron las cantidades de cobre metálico y óxido de cobre. Las mediciones se realizaron en la superficie tal como se grabaron y pretrataron, y después de pulverización catódica durante 10 segundos. La Figura 6A muestra los datos para el contenido de óxido de cobre presente en la superficie de la aleación. La Figura 6B muestra los datos para el contenido de óxido de cobre presente en la superficie de la aleación después del procedimiento de pulverización catódica de 10 segundos para eliminar especies oxidadas (p. ej., óxido de cobre) en la superficie de la aleación. En las Figuras 6A y 6B, las aleaciones grabadas con un procedimiento de grabado comparativo (véase la Tabla 8, Referencia de grabado 2), donde el agente de grabado no contenía un oxidante, no presentaron ningún óxido de cobre (véase el gráfico V2 en las Figuras 6A y 6B), pero presentaba presencia de cobre metálico, indicado por el fuerte máximo a aproximadamente 933 eV. Las aleaciones grabadas con el agente de grabado que contiene un oxidante (p. ej., HNO³, véase la Tabla 8, Referencia de grabado 7) presentaron óxido de cobre presente en la superficie de la aleación (véase la Figura 6A, gráfico V7) en una condición de grabado, como se indica por los máximos a aproximadamente 934, 935 y 937 eV. Además, la pulverización catódica de la muestra del gráfico V7 presentó la eliminación del óxido de cobre en la superficie de la aleación, lo que indica que el óxido de cobre estaba presente en la superficie como un resultado del grabado con un oxidante, y que el óxido de cobre no estaba presente en la subsuperficie de la aleación y que simplemente se expuso por el procedimiento de grabado. La oxidación de cobre controlada en la superficie de la aleación de aluminio puede ser conveniente para aplicaciones de unión y ligado. Además, la oxidación observada de especies en la superficie de una aleación de aluminio indica que la aleación de aluminio puede tener una durabilidad de unión superior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un artículo de aleación de aluminio, que comprende un material de aleación de aluminio que comprende: de 0.2 a 1.4% en peso de Si;

de 0.4 a 5.0% en peso de Mg;

de 0.01 a 2.0% en peso de Cu;

de 0.05 a 0.50% en peso de Fe;

hasta 0.25% en peso de Mn;

hasta 0.25% en peso de Cr;

hasta 0.15% en peso de Zn;

hasta 0.20% en peso de Ti;

hasta 0.05% en peso de Zr;

hasta 0.05% en peso de Pb;

que comprende además opcionalmente hasta 0.10% en peso de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Ni, Sc, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf, Ag, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu; y

hasta 0.15% en peso de impurezas;

siendo el resto Al;

en donde el artículo de aleación de aluminio comprende una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde la porción subsuperficial se extiende desde una superficie externa del artículo de aleación de aluminio a una profundidad de hasta 5 μm,

en donde la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tiene una mayor concentración de Cu en comparación con la porción mayoritaria, y

en donde una relación de concentración atómica de Cu a Mg en la porción subsuperficial es de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 5.0.

2. El artículo de aleación de aluminio de la reivindicación 1, en donde el material de aleación de aluminio comprende:

de 0.6 a 0.95% en peso de Si;

de 0.55 a 0.75% en peso de Mg;

de 0.05 a 0.60% en peso de Cu;

de 0.20 a 0.35% en peso de Fe;

de 0.05 a 0.20% en peso de Mn;

hasta 0.15% en peso de Cr;

hasta 0.15% en peso de Zn;

hasta 0.15% en peso de Ti;

hasta 0.05% en peso de Zr;

hasta 0.05% en peso de Pb;

hasta 0.15% en peso de impurezas;

siendo el resto Al.

3. El artículo de aleación de aluminio de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde el artículo de aleación de aluminio es una plancha de aleación de aluminio laminada o una lámina de aleación de aluminio laminada, en donde el artículo de aleación de aluminio tiene un espesor de no más de 15 mm, o no más de 14 mm, o no más de 13 mm, o no más de 12 mm, o no más de 11 mm, o no más de 10 mm, o no más de 9 mm, o no más de 8 mm, o no más de 7 mm, o no más de 6 mm, o no más de 5 mm, o no más de 4 mm, o no más de 3 mm, o no más de 2 mm, o no más de 1 mm, o no más de 0.5 mm, o no más de 0.3 mm, o no más de 0.1 mm.

4. El artículo de aleación de aluminio de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de la porción subsuperficial es al menos 20%, o al menos 40%, o al menos 60%, o al menos 80%, o al menos 100%, o al menos 150%, o al menos 200%, mayor que la relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de la porción mayoritaria, basado en la relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de la porción mayoritaria.

5. El artículo de aleación de aluminio de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de la porción subsuperficial es al menos 20%, o al menos 40%, o al menos 60%, o al menos 80%, o al menos 100%, o al menos 150%, o al menos 200%, mayor que una relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de una porción subsuperficial de un material de aleación de aluminio no tratado.

6. El artículo de aleación de aluminio de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la relación de concentración atómica del Cu al Mg en el material de aleación de aluminio de la porción subsuperficial varía de 0.2 a 4.5, o de 0.2 a 4.0, o de 0.2 a 3.5, o de 0.2 a 3.0, o de 0.2 a 2.5, o de 0.2 a 2.0, o de 0.2 a 1.5, o de 0.2 a 1.0, o de 0.2 a 0.5.

7. Un método para fabricar un artículo de aleación de aluminio modificado superficialmente, comprendiendo el método:

proporcionar un artículo de aleación de aluminio que tiene una porción subsuperficial y una porción mayoritaria, en donde el artículo de aleación de aluminio comprende un material de aleación de aluminio que comprende: de 0.2 a 1.4% en peso de Si;

de 0.4 a 5.0% en peso de Mg;

de 0.01 a 2.0% en peso de Cu;

de 0.05 a 0.50% en peso de Fe;

hasta 0.25% en peso de Mn;

hasta 0.25% en peso de Cr;

hasta 0.15% en peso de Zn;

hasta 0.20% en peso de Ti;

hasta 0.05% en peso de Zr;

hasta 0.05% en peso de Pb;

hasta 0.15% en peso de impurezas;

siendo el resto Al; y

poner en contacto una superficie de la porción subsuperficial con una composición que modifica la superficie, en donde el tratamiento incluye llevar a cabo un grabado ácido y un lavado alcalino, de modo que el grabado ácido precede al lavado alcalino;

en donde la porción subsuperficial del artículo de aleación de aluminio tratado tiene una mayor concentración de Cu en comparación con la porción mayoritaria,

en donde la porción subsuperficial se extiende desde una superficie externa del artículo de aleación de aluminio a una profundidad de hasta 5 |jm, y

8. El método de la reivindicación 7, en donde proporcionar comprende:

fundir una aleación de aluminio derretido para formar un producto de fundición de aleación de aluminio; opcionalmente homogeneizar el producto de fundición de aleación de aluminio para formar un producto de fundición de aleación de aluminio homogeneizado;

laminar el producto de fundición de aleación de aluminio homogeneizado o el producto de fundición de aleación de aluminio para formar un producto de aleación de aluminio laminado; y

tratar con solución el producto de aleación de aluminio laminado para formar el artículo de aleación de aluminio.

9. El método de la reivindicación 7 u 8, en donde el material de aleación de aluminio comprende:

de 0.6 a 0.95% en peso de Si;

de 0.55 a 0.75% en peso de Mg;

de 0.05 a 0.60% en peso de Cu;

de 0.20 a 0.35% en peso de Fe;

de 0.05 a 0.20% en peso de Mn;

hasta 0.15% en peso de Cr;

hasta 0.15% en peso de Zn;

hasta 0.15% en peso de Ti;

hasta 0.05% en peso de Zr;

hasta 0.05% en peso de Pb;

que además comprende opcionalmente hasta 0.10% en peso de uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en Ni, Sc, Sn, Be, Mo, Li, Bi, Sb, Nb, B, Co, Sr, V, In, Hf, Ag, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu; y

hasta 0.15% en peso de impurezas;

siendo el resto Al.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el artículo de aleación de aluminio tiene un espesor de no más de 15 mm, o no más de 14 mm, o no más de 13 mm, o no más de 12 mm, o no más de 11 mm, o no más de 10 mm, o no más de 9 mm, o no más de 8 mm, o no más de 7 mm, o no más de 6 mm, o no más de 5 mm, o no más de 4 mm, o no más de 3 mm, o no más de 2 mm, o no más de 1 mm, o no más de 0.5 mm, o no más de 0.3 mm, o no más de 0.1 mm.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde la solución alcalina para el lavado alcalino comprende un agente oxidante fuerte en una concentración de no más de 500 ppm, o no más de 300 ppm, o no más de 100 ppm, o no más de 50 ppm, o no más de 25 ppm, o no más de 10 ppm.

12. Un artículo de aleación de aluminio, en donde el artículo de aleación de aluminio es el artículo de aleación de aluminio de superficie modificada formado por el método de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11.

13. El artículo de aleación de aluminio de la reivindicación 12, en donde el artículo de aleación de aluminio es un automóvil, un camión, un remolque, un tren, un vagón de ferrocarril, un avión, un panel de carrocería o parte de cualquiera de los anteriores, un puente, una tubería, un tubo, un bote, un barco, un contenedor de almacenamiento, un tanque de almacenamiento, un artículo de mobiliario, una ventana, una puerta, una barandilla, una pieza arquitectónica funcional o decorativa, una barandilla de tubería, un componente eléctrico, un conducto, un contenedor de bebidas, un contenedor de alimentos o una hoja.