JP7053785B2 - 接着剤接合用にアルミニウム合金をロールコーティングすることに基づく調製方法、およびそれに関連する製品 - Google Patents

接着剤接合用にアルミニウム合金をロールコーティングすることに基づく調製方法、およびそれに関連する製品 Download PDF

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Description

アルミニウム合金製品は、自動車産業を含む多くの産業で使用されている。場合によっては、アルミニウム合金は、他の材料に接合される必要がある。
広範には、本開示は、接着剤接合用にアルミニウム合金製品を調製するためのロールコーティングに基づく方法に関する。具体的には、図1~7を参照すると、方法(300)は、少なくとも部分的に、ロールコーティングプロセス(100)を通して実行され得る。方法(300)は、ロールコーティングプロセス(100)用にアルミニウム合金シート製品(103)を調製(302)することを含み得る。アルミニウム合金シート製品(103)は、上面(106)および下面(108)を含む。アルミニウム合金シート製品(103)がコイル(104)として受け取られる場合、調製工程(302)は、方法(300)のその後の工程のために、プロセス(100)の間、上面(106)および下面(108)を露出させるためのコイルを伸ばす工程(102)を含み得る。
調製工程(302)は、洗浄工程(110)(例えば、アルカリ性または酸性の洗浄工程)も含み得る。この洗浄工程(110)は、上面(106)および/または下面(108)から残留物、破片(例えば潤滑剤(複数可)、油(複数可)、汚れ)および/または他の品目の除去を容易にするための洗浄溶液の使用を含み得、これはプロセス(100)の間の方法(300)のその後の工程を中断する場合がある。他の実施形態では、洗浄工程(110)は用いられない。図4に示すように、方法(400)では、洗浄工程(110)は、上面(106)および/または下面(108)を洗浄溶液で噴霧および/または浸漬することを含み得る。
一実施形態では、洗浄溶液は、125°F~175°Fの温度に維持される。別の実施形態では、洗浄溶液は、130°F~150°Fの温度に維持される。さらに別の実施形態では、洗浄溶液は、約140°Fの温度に維持される。
上述のように、洗浄溶液は、アルカリ溶液または酸性溶液であってもよい。複数の洗浄溶液を使用してもよい。アルカリ溶液は、なかでも、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)から残留物、破片、および/または他の品目を除去するのに有用な、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸アルカリ、緩衝アルカリ溶液を含む溶液などの、1つ以上の好適な塩基を含有し得る。必要に応じて、他の好適な塩基を洗浄工程(110)に使用してもよい。酸性溶液は、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)から残留物、破片、および/または他の品目を除去するのに有用な、硫酸などの1つ以上の好適な酸を含有し得る。限定されないが、界面活性剤、安定剤、促進剤、および他の化合物などの添加剤を、必要に応じて洗浄溶液に添加してもよい。一実施形態では、洗浄溶液は、水酸化カリウムを含むアルカリ溶液である。別の実施形態では、洗浄溶液は、硫酸溶液である。
洗浄工程(110)に使用される洗浄溶液は、事前に配合された液体濃縮物として、すぐに使用することができる液体として、または好適な溶剤に溶解するための固体調製物としてのいずれかの、市販の調製物であり得る。市販の洗浄溶液としては、液体もしくは固体の製品の一部として、または必要に応じて所望の比率で添加される別個の製品として提供される、用途固有の添加剤を挙げることができる。
洗浄工程(110)は、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)を所定の期間洗浄溶液に(例えば、噴霧および/または浸漬によって)接触させることを含み得る。洗浄工程(110)の所定の期間は、上面(106)および/または下面(108)から残留物、破片、および/または他の品目を除去することを容易にするのに十分な時間であるように選択することができる。洗浄工程(110)では、所定の期間は、受け取ったときのアルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)に存在する破片、残留物、および/または他の付着物の既知の量または予想される量に基づいて選択することができる。洗浄工程(110)の所定の期間はまた、洗浄溶液の特定の配合(例えば、その組成および/またはPh)、およびアルミニウム合金シート製品(103)の種類、質別、および/または組成(例えば、5xxx、6xxx、または7xxxアルミニウム合金)などの要因に基づいて選択することができる。
洗浄工程(110)の時間は、エッチングなしで1秒~4分など、アルミニウム合金コイル表面を洗浄するのに任意の好適な時間量であってもよい。一実施形態では、洗浄時間は、少なくとも1秒である。別の実施形態では、洗浄時間は、少なくとも2秒である。さらに別の実施形態では、洗浄時間は、少なくとも5秒である。別の実施形態では、洗浄時間は、少なくとも10秒である。一実施形態では、洗浄時間は、3分以下である。一実施形態では、洗浄時間は、2分以下である。一実施形態では、洗浄時間は、1分以下である。別の実施形態では、洗浄時間は、30秒以下である。さらに別の実施形態では、洗浄時間は、25秒以下である。別の実施形態では、洗浄時間は、20秒以下である。さらに別の実施形態では、洗浄時間は、15秒以下である。一実施形態では、洗浄時間は、1秒~30秒である。別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、2秒~25秒である。さらに別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、3秒~20秒である。なお別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、4秒~15秒である。別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、4秒~10秒である。さらに別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、4秒~10秒である。なお別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、2秒~8秒である。別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、2秒~6秒である。さらに別の実施形態では、洗浄工程(110)の洗浄時間は、約4秒である。
調製工程(302)は、洗浄工程(110)を完了した後の上面(106)および/または下面(108)の第1のすすぎ(112)を含み得る。この第1のすすぎ(112)は、破片および/または残留化学物質を除去するために水(例えば、脱イオン水)ですすぐことを含み得る。一実施形態では、第1のすすぎ(112)用の水は、室温に維持される。別の実施形態では、第1のすすぎ(112)用の水は、室温よりも高い温度に加熱される。第1のすすぎ(112)はまた、複数のすすぎ工程を含んでもよい。調製工程(302)はまた、例えば、第1のすすぎ(112)の間および/または後の、例えば目視検査による上面(106)および/または下面(108)の水割れのない挙動の検証を含み得る。水割れのない表面とは、その後表面が水で濡らされると、水が均一に表面上を流れ、収縮しない(すなわち撥水しない)か、または溶液がほとんどない領域を形成することを意味する。
方法(300)はまた、酸による脱酸化工程(114)を含み得る。一実施形態では、酸による脱酸化工程(114)は、第1のすすぎ(112)が完了した後、実施され得る。プロセス(100)の間のこの酸による脱酸化工程(114)は、上面(106)および下面(108)に存在する、方法(300)のその後の工程を妨害し得る表面酸化物層の厚さを少なくとも減少することを促進する。図4に示すように、方法(400)では、酸による脱酸化工程(114)は、上面(106)および/または下面(108)を酸性溶液で噴霧および/または浸漬することを含み得る。一実施形態では、脱酸化溶液は、室温~185°Fの温度に維持される。別の実施形態では、脱酸化溶液は、135°F~185°Fの温度に維持される。なお別の実施形態では、脱酸化溶液は、少なくとも165°Fの温度に維持される。さらに別の実施形態では、脱酸化溶液は、約170°Fの温度に維持される。
脱酸化溶液は、なかでも、硝酸、硫酸、およびリン酸を含む、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)を脱酸化するために有用な任意の好適な酸を含有し得る。他の好適な酸は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,167,609号(Marinelli et al.)に記載されているものを含む、酸による脱酸化工程(114)に使用され得る。限定されないが、界面活性剤、安定剤、促進剤、および他の化合物を含む添加剤を、必要に応じて酸性溶液に添加してもよい。一実施形態では、脱酸化溶液は、硝酸を含む。硝酸が使用される実施形態では、硝酸は、例えば、0.1~10重量%の濃度であり得る。硝酸が使用される別の実施形態では、硝酸は、2~6重量%の濃度であり得る。硝酸が使用されるさらに別の実施形態では、硝酸は、約4重量%の濃度であり得る。
脱酸化工程(114)に使用される脱酸化溶液としてはまた、事前に配合された液体濃縮物として、すぐに使用することができる液体として、または好適な溶剤に溶解するための固体調製物としてのいずれかの、市販の調製物を挙げることができる。市販の酸性溶液としては、液体もしくは固体の製品の一部として、または必要に応じて所望の比率で添加される別個の製品として提供される、用途固有の添加剤を挙げることができる。一実施形態では、市販の酸性溶液調製物は、BONDERITE(登録商標)C-IC 243である。BONDERITE(登録商標)C-IC 243が使用される実施形態では、BONDERITE(登録商標)C-IC 243は、例えば、12~16体積パーセント(体積%)の濃度であり得る。BONDERITE(登録商標)C-IC 243が使用される別の実施形態では、BONDERITE(登録商標)C-IC 243は、約14体積%の濃度であり得る。
脱酸化工程(114)は、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)を所定の期間酸性溶液に(例えば、噴霧および/または浸漬によって)接触させることを含み得る。酸による脱酸化工程(114)の所定の期間は、表面酸化物層の厚さの少なくとも低減を促進するのに十分な時間であるように選択することができる。酸による脱酸化工程(114)では、所定の期間は、上面(106)および/または下面(108)に存在する表面酸化物層の、既知のかつ/あるいは予想される厚さおよび/または組成に基づいて選択してもよい。酸による脱酸化工程(114)の所定の期間はまた、酸性溶液の特定の配合(例えば、その組成および/またはPh)、およびアルミニウム合金シート製品(103)の種類、質別、および/または組成(例えば、5xxx、6xxx、または7xxxアルミニウム合金)などの要因に基づいて選択することができる。
脱酸化工程(114)の時間は、本明細書に開示されるように、1秒から4分の脱酸化時間など、アルミニウム合金コイルを脱酸化するのに好適な任意の時間量であってもよい。一実施形態では、脱酸化時間は、少なくとも1秒である。別の実施形態では、脱酸化時間は、少なくとも2秒である。さらに別の実施形態では、脱酸化時間は、少なくとも5秒である。別の実施形態では、脱酸化時間は、少なくとも10秒である。一実施形態では、脱酸化時間は、3分以下である。一実施形態では、脱酸化時間は、2分以下である。一実施形態では、脱酸化時間は、1分以下である。別の実施形態では、脱酸化時間は、30秒以下である。さらに別の実施形態では、脱酸化時間は、25秒以下である。別の実施形態では、脱酸化時間は、20秒以下である。さらに別の実施形態では、脱酸化時間は、15秒以下である。一実施形態では、脱酸化時間は、1秒~30秒である。別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、2秒~25秒である。さらに別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、3秒~20秒である。なお別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、4秒~15秒である。別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、4秒~10秒である。さらに別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、4秒~10秒である。なお別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、2秒~8秒である。別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、2秒~6秒である。さらに別の実施形態では、脱酸化工程(114)の脱酸化時間は、約4秒である。
調製工程(302)はまた、酸による脱酸化工程(114)を完了した後の上面(106)および/または下面(108)の第2のすすぎ(116)を含み得る。この第2すすぎ(116)は、破片および/または残留化学物質を除去するために水(例えば、脱イオン水)ですすぐことを含み得る。一実施形態では、第2のすすぎ(116)用の水は、室温に維持される。別の実施形態では、第2のすすぎ(116)用の水は、室温よりも高い温度に加熱される。第2のすすぎ(116)はまた、複数のすすぎ工程を含んでもよい。調製工程(302)はまた、例えば、第2のすすぎ(116)の間および/または後の、例えば目視検査による上面(106)および/または下面(108)の水割れのない挙動の検証を含み得る。
方法(300)は、ロールコーティング工程(306)を含み得る。一実施形態では、ロールコーティング工程(306)は、上面(106)および/または下面(108)の水割れのない挙動の検証後を含むすすぎ工程(304)(例えば、第1(112)および/または第2(116)のすすぎ)が完了した後、実施され得る。図1に示すように、ロールコーティング工程(306)は、ロールコーティング装置(118)を使用して実施され得る。ロールコーティング工程(306)は、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および下面(108)のうちの一方または両方で実施され得る。一実施形態では、ロールコーティング装置(118)は、ロールコーティング工程(306)の間に上面(106)および下面(108)のうちの一方のみがロールコーティングされる場合、1つのローラを含み得る。別の実施形態では、ロールコーティング装置(118)は、ロールコーティング工程(306)の間に上面(106)および下面(108)の両方がロールコーティングされる場合、複数のローラ(例えば、少なくとも第1のローラ(120)および第2のローラ(122))を含み得る。すすぎ工程(304)は、任意選択であり、すべての場合に必要とされなくてもよい(例えば、調製工程(302)が洗浄工程および独自の別個のすすぎを含むときなど)。
一般に、ロールコーティング工程(306)では、水性機能化溶液は、機能化溶液を含有する少なくとも1つのバスを介して、第1(120)および/または第2のローラ(122)に供給され得る。機能化溶液は、所定の濃度および/または温度に維持され得る。ロールコーティング工程(306)を介して適用される水性機能化溶液は、場合によっては、上面(106)および/または下面(108)上に機能化層を作製する。一実施形態では、ロールコーティング装置(118)は、ロールコーティング工程(306)の間に上面(106)および下面(108)のうちの一方のみがロールコーティングされる場合、1つのバスを含む。別の実施形態では、ロールコーティング装置(118)は、上面(106)および下面(106)の両方がロールコーティングされる場合、2つのバスを含む。2つの別個のバスはまた、上面(106)および下面(106)が異なる濃度および/または温度に維持した機能化溶液でロールコーティングされる場合にも、使用され得る。
例えば、第1のバス(124)は、機能化溶液の第1の供給物を含有してもよく、第2のバス(126)は、機能化溶液の第2の供給物を含有してもよい。第1のバス(124)内の機能化溶液の第1の供給物は、第1の濃度に維持され、第1のローラ(120)を介して上面(106)上にロールコーティングするための第1の温度に維持され得る。同様に、第2のバス(126)内の機能化溶液の第2の供給物は、第2の濃度に維持され、第2のローラ(122)を介して下面(108)上にロールコーティングするための第2の温度に維持され得る。一実施形態では、機能化溶液の濃度および温度のうちの少なくとも1つは、第2のバス(126)と比較して第1のバス(124)で異なる。別の実施形態では、第1のバス(124)内の機能化溶液の濃度および温度は、第2のバス(126)内にあるのと同じである。
プロセス(100)は、アルミニウム合金シート製品(103)が、ロールコーティング工程(306)の間に、所定のかつ/あるいは制御された供給速度でロールコーティング装置(118)の1つ以上のローラを通って供給される、連続コイルツーコイルプロセスであってもよい。一実施形態では、供給速度は、1分当たり60フィート(fpm)~600fpmである。別の実施形態では、供給速度は、少なくとも100fpmである。さらに別の実施形態では、供給速度は、少なくとも125fpmである。なお別の実施形態では、供給速度は、少なくとも150fpmである。別の実施形態では、供給速度は、少なくとも175fpmである。さらに別の実施形態では、供給速度は、少なくとも200fpmである。なお別の実施形態では、供給速度は、少なくとも225fpmである。別の実施形態では、供給速度は、少なくとも250fpmである。さらに別の実施形態では、供給速度は、少なくとも275fpmである。なお別の実施形態では、供給速度は、少なくとも300fpmである。
図5に示す方法(500)では、ロールコーティング工程(302)は、維持工程(502)を含み得る。維持工程(502)では、調製されたアルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)上にロールコーティングされる水性機能化溶液は、所定の温度に維持され得る。一実施形態では、機能化溶液は、室温~110°Fの温度に維持され得る。別の実施形態では、機能化溶液は、85°F~100°Fの温度に維持され得る。さらに別の実施形態では、機能化溶液は、約90°Fの温度に維持され得る。
ロールコーティング工程(306)の間に上面(106)および下面(108)の両方がロールコーティングされる場合、一実施形態では、例えば、(例えば第1のバス(124)内の)上面(106)用の機能化溶液の第1の体積は、(例えば第2のバス(126)内の)下面(108)用の機能化溶液の第2の体積の第2の温度と概して(例えば10%以内で)等しい第1の温度に維持され得る。上面(106)および下面(108)の両方がロールコーティングされる別の実施形態では、機能化溶液の第1および第2の体積は、異なる温度に維持され得る。
水性機能化溶液はまた、2つ以上の活性成分の溶液混合物を含み得る。機能化溶液の活性成分は、第1のモノマー構成成分(「A」)および第2のポリマー構成成分(「B」)を含み得る。一実施形態では、機能化溶液は、リン含有有機酸であり得る。機能化溶液がリン含有有機酸である実施形態では、構成成分Aは、例えば米国特許第6,167,609号によるモノマーであってもよく、構成成分Bは、米国特許第6,020,030号などによるコポリマーであってもよい。
機能化溶液中の活性成分の総濃度(例えば、(A+B)濃度、または[A+B])は、一般に0.1~5重量%である。一実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.2重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.3重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.4重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.5重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.6重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、少なくとも0.625重量%である。一実施形態では、[A+B]は、4.5重量%以下である。別の実施形態では、[A+B]は、4重量%以下である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、3重量%以下である。別の実施形態では、[A+B]は、2.5重量%以下である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、2重量%以下である。別の実施形態では、[A+B]は、1.75重量%以下である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、1.5重量%以下である。別の実施形態では、[A+B]は、1.25重量%以下である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、1重量%以下である。
一実施形態では、[A+B]は、約0.1~約4.5重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、約0.1~約4重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、約0.1~約3重量%である。なお別の実施形態では、[A+B]は、約0.1~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、約0.2~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、[A+B]は、約0.3~約2.5重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、約0.4~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、約0.5~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、[A+B]は、約0.6~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、約0.625~約2重量%である。別の実施形態では、[A+B]は、約0.625~約1.75重量%である。なお別の実施形態では、[A+B]は、約0.625~約1.5重量%である。さらに別の実施形態では、[A+B]は、約0.625~約1.25重量%である。
図6に示す方法(600)では、ロールコーティング工程(306)は、上面(106)上にロールコーティングするための(例えば、第1のバス124内の)第1の体積を、第1の[A+B]に維持することを含み得る。同様に、ロールコーティング工程(306)は、下面(108)上にロールコーティングするための(例えば、第2のバス126内の)第2の体積を、第2の[A+B]に維持することを含み得る。ロールコーティング工程(306)が上面(106)および下面(108)の両方で実施される一実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]と概して等しくてもよい。ロールコーティング工程(306)が上面(106)および下面(108)の両方で実施される別の実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]とは異なっていてもよい。第1の[A+B]が第2の[A+B]とは異なる一実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]よりも低くてもよい。第1の[A+B]が第2の[A+B]とは異なる別の実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]よりも高くてもよい。
方法(600)では、第1の[A+B]および第2の[A+B]は、所定の量だけ互いに異なり得る。第1の[A+B]が第2の[A+B]よりも低い一実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]よりも少なくとも0.25重量%低い。第1の[A+B]が第2の[A+B]よりも低い別の実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]よりも少なくとも0.50重量%低くてもよい。第1の[A+B]が第2の[A+B]よりも低いなお別の実施形態では、第1の[A+B]は、第2の[A+B]よりも少なくとも0.6重量%低い。
同様に、第2の[A+B]が第1の[A+B]よりも低い一実施形態では、第2の[A+B]は、第1の[A+B]よりも少なくとも0.25重量%低い。第2の[A+B]が第1の[A+B]よりも低い別の実施形態では、第2の[A+B]は、第1の[A+B]よりも少なくとも0.50重量%低い。第2の[A+B]が第1の[A+B]よりも低いなお別の一実施形態では、第2の[A+B]は、第1の[A+B]よりも少なくとも0.6重量%低い。
方法(600)では、第1の[A+B]は、所定の第1の濃度に維持され得る。一実施形態では、第1の[A+B]は、0.1~5重量%である。一実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.2重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.3重量%である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.4重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.5重量%である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.6重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、少なくとも0.625重量%である。一実施形態では、第1の[A+B]は、4.5重量%以下である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、4重量%以下である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、3重量%以下である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、2.5重量%以下である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、2重量%以下である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、1.75重量%以下である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、1.5重量%以下である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、1.25重量%以下である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、1重量%以下である。
一実施形態では、第1の[A+B]は、約0.1~約4.5重量%である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.1~約4重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.1~約3重量%である。なお別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.1~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.2~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.3~約2.5重量%である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.4~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.5~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.6~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.625~約2重量%である。別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.625~約1.75重量%である。なお別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.625~約1.5重量%である。さらに別の実施形態では、第1の[A+B]は、約0.625~約1.25重量%である。
同様に、方法(600)では、第2の[A+B]は、所定の第2の濃度に維持され得る。一実施形態では、第2の[A+B]は、0.1~5重量%である。一実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.2重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.3重量%である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.4重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.5重量%である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.6重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも0.625重量%である。一実施形態では、第2の[A+B]は、4.5重量%以下である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、4重量%以下である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、3重量%以下である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、2.5重量%以下である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、2重量%以下である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、1.75重量%以下である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、1.5重量%以下である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、1.25重量%以下である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、1重量%以下である。
一実施形態では、第2の[A+B]は、約0.1~約4.5重量%である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.1~約4重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.1~約3重量%である。なお別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.1~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.2~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.3~約2.5重量%である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.4~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.5~約2.5重量%である。なお別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.6~約2.5重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.625~約2重量%である。別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.625~約1.75重量%である。なお別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.625~約1.5重量%である。さらに別の実施形態では、第2の[A+B]は、約0.625~約1.25重量%である。なお別の実施形態では、第2の[A+B]は、少なくとも1重量%である。
再び図5を参照すると、方法(500)では、ロールコーティング工程(306)は、水性機能化溶液中の第2のポリマー構成成分の量(例えば、Bの濃度または[B])を、概して第1のモノマー構成成分の量(例えば、Aの濃度または[A])と等しいレベルに維持することを含み得る。ロールコーティング工程(306)はまた、水性機能化溶液中の第2のポリマー構成成分の量(例えば、Bの濃度または[B])を、第1のモノマー構成成分の量(例えば、Aの濃度または[A])とは異なるレベルに維持することを含み得る。[A]および[B]が機能化溶液中で異なる一実施形態では、[A]は、[B]よりも低くてもよい。[A]が[B]とは異なる別の実施形態では、[A]は、[B]よりも高くてもよい。
ロールコーティング工程(306)はまた、第1(124)および/または第2のバス(126)内の[A]および/または[B]を所定の濃度に維持することを含み得る。例えば、[B]が機能化溶液中で所定の濃度に維持される一実施形態では、[B]は、0.1~5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[B]は、少なくとも0.2重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、少なくとも0.3重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、少なくとも0.4重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、少なくとも0.5重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、少なくとも0.6重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、少なくとも0.625重量%の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[B]は、4.5重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、4重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、3重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、2.5重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、2重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、1.75重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、1.5重量%以下の濃度に維持される。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、1.25重量%以下の濃度に維持される。
[B]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[B]は、約0.1~約4.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、約0.1~約4重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、約0.1~約3重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[B]は、約0.1~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、約0.2~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[B]は、約0.3~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、約0.4~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、約0.5~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[B]は、約0.6~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、約0.625~約2重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[B]は、約0.625~約1.75重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[B]は、約0.625~約1.5重量%の濃度に維持され得る。[B]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[B]は、約0.625~約1.25重量%の濃度に維持され得る。
同様に、[A]が機能化溶液中で所定の濃度に維持される一実施形態では、[A]は、0.1~5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[A]は、少なくとも0.2重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、少なくとも0.3重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、少なくとも0.4重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、少なくとも0.5重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、少なくとも0.6重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、少なくとも0.625重量%の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[A]は、4.5重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、4重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、3重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、2.5重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、2重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、1.75重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、1.5重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、1.25重量%以下の濃度に維持される。[A]が所定の濃度に維持される一実施形態では、[A]は、約0.1~約4.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、約0.1~約4重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、約0.1~約3重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[A]は、約0.1~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、約0.2~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[A]は、約0.3~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、約0.4~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、約0.5~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[A]は、約0.6~約2.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、約0.625~約2重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持される別の実施形態では、[A]は、約0.625~約1.75重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるなお別の実施形態では、[A]は、約0.625~約1.5重量%の濃度に維持され得る。[A]が所定の濃度に維持されるさらに別の実施形態では、[A]は、約0.625~約1.25重量%の濃度に維持され得る。
また、方法(500)では機能化溶液中の[A]および[B]は、所定の量で互いに異なっていてもよく、これは、機能化溶液中のA構成成分の量対B構成成分の量の比(すなわち、A:B)として定義され得る。ロールコーティング工程(306)は、機能化溶液中のA:Bを所定の比に維持することを含み得る。構成成分Aの濃度は、機能化溶液中の構成成分Bの濃度よりも低く維持されてもよく、したがってA:Bは、同様に1:1未満の比に維持されてもよい。一実施形態では、A:Bは、少なくとも1:19の比(A:B)に維持される。別の実施形態では、A:Bは、少なくとも1:9の比に維持される。さらに別の実施形態では、A:Bは、少なくとも1:4の比に維持される。一実施形態では、A:Bは、7:13以下の比(A:B)に維持される。別の実施形態では、A:Bは、1:9以下の比に維持される。さらに別の実施形態では、A:Bは、1:4以下の比に維持される。一実施形態では、A:Bは、1:19に概して等しい比に維持される。別の実施形態では、A:Bは、1:9に概して等しい比に維持される。さらに別の実施形態では、A:Bは、1:4に概して等しい比に維持される。別の実施形態では、A:Bは、7:13に概して等しい比に維持される。
代わりに、構成成分Aの濃度は、機能化溶液中の構成成分Bの濃度よりも高く維持されてもよく、したがってA:Bは、同様に1:1よりも高い比に維持されてもよい。例えば、一実施形態では、A:Bは、2.5:1以下の比(A:B)に維持され得る。別の実施形態では、A:Bは、2.0:1以下の比に維持され得る。さらに別の実施形態では、A:Bは、1.5:1以下の比に維持され得る。代わりに、機能化溶液中の構成成分Aの濃度は、機能化溶液中の構成成分Bの濃度と概して等しく維持されてもよく、したがってA:Bは、同様に概して1:1と等しく維持されてもよい。
ロールコーティング工程(306)はまた、上面(206)および下面(208)用の機能化溶液をそれぞれ第1のA:Bおよび第2のA:Bに維持することを含み得る。一実施形態では、第1のA:Bは、第2のA:Bと概して等しく維持される。別の実施形態では、第1のA:Bは、第2のA:Bとは異なるように維持される。一実施形態では、第1のA:Bは、第2のA:Bよりも高く維持される。別の実施形態では、第1のA:Bは、第2のA:Bよりも低く維持される。
ロールコーティング装置(118)、およびロールコーティング工程(306)に使用するローラの数は、関与する具体的な用途(例えば、上面(106)および下面(108)のうちの一方または両方がロールコーティングされるのかどうか)に応じて、方法(300)、(500)、および(600)において変動し得る。ロールコーティング装置(118)の3つの代替的な実施形態が、図2A~2Cに図示されている。図2A~2Cに示す実施形態の各々では、ローラ(例えば、第1(120)および/または第2のローラ(122))のうちの1つまたは2つのいずれかは、場合によっては、アルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および/または下面(108)に接触され得る。一実施形態では、図2Aに示すように、ロールコーティング装置(118)は、第1のローラ(120)が上面(106)に接触し得、第3のローラ(202)が第1のローラ(120)に接触して機能化溶液を第1のローラに適用することができる張力に対抗するコーティング(coating against tension)として、ロールコーティング工程(306)を実行してもよい。また、図2Aの張力に対抗するコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)は、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)を通って前進する際に、上面(106)上で機能化溶液を計量してもよい。また、張力に対抗するコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)の回転方向は、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)に対して移動する方向に相補的であっても対向してもよい。張力に対抗するコーティングの実施形態を使用して下面(108)がロールコーティングされる場合、第2のローラ(122)が下面(108)に接触することができ、第3のローラ(202)が第2のローラ(122)に接触することができるように、第1のローラ(120)が置かれることを除き、上面(106)に関する上述と概して同じように設定され得る。
別の実施形態では、図2Bに示すように、ロールコーティング装置は、直接ロールコーティングとしてロールコーティング工程(306)を実行することができる。直接ロールコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)は上面(106)に接触することができ、第3のローラ(202)は第1のローラ(12)に接触して機能化溶液を第1のローラに適用することができる。また、図2Bの直接ロールコーティングの実施形態では、第1のローラは、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)を通って前進する際に、上面(106)上で機能化溶液を計量してもよい。また、直接ロールコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)の回転方向は、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)に対して移動する方向に相補的であってもよい。同様に、下面(108)に接触し得る第2のローラ(122)の回転方向は、アルミニウム合金シート製品(103)の移動方向に相補的であってもよい。しかしながら、直接ロールコートの実施形態では、追加のローラはまた、第3のローラ(202)が、上面(106)に接触している第1のローラ(120)に接触しているため、第2のローラ(122)に接触しない。直接ロールコーティングの実施形態を使用して下面(108)がロールコーティングされる場合、第2のローラ(122)が下面(108)に接触することができ、第3のローラ(202)が第2のローラ(122)に接触することができるように、第1のローラ(120)が置かれることを除き、上面(106)に関する上述と概して同じように設定され得る。
さらに別の実施形態では、図2Cに示すように、ロールコーティング装置は、逆ロールコーティングとしてロールコーティング工程(306)を実行してもよい。逆ロールコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)は上面(106)に接触することができ、第3のローラ(202)は第1のローラ(12)に接触して機能化溶液を第1のローラに適用することができる。また、図2Cの逆ロールコーティングの実施形態では、第1のローラは、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)を通って前進する際に、上面(106)上で機能化溶液を計量してもよい。また、逆ロールコーティングの実施形態では、第1のローラ(120)の回転方向は、アルミニウム合金シート製品(103)がロールコーティング装置(118)に対して移動する方向に対向し得る。しかしながら、逆ロールコーティングの実施形態では、下面(108)に接触し得る第2のローラ(122)の回転方向は、アルミニウム合金シート製品(103)の移動方向に相補的であってもよい。また、逆ロールコートの実施形態では、追加のローラはまた、第3のローラ(202)が、上面(106)に接触している第1のローラ(120)に接触しているため、第2のローラ(122)に接触しない。逆ロールコーティングの実施形態を使用して下面(108)がロールコーティングされる場合、第2のローラ(122)が下面(108)に接触することができ、第3のローラ(202)が第2のローラ(122)に接触することができるように、第1のローラ(120)が置かれることを除き、上面(106)に関する上述と概して同じように設定され得る。また、図1および2A~2Cに示すロールコーティング装置(118)の実施形態のいずれかでは、ロールコーティング工程(306)で使用される第1(120)、第2(122)、第3(202)および/または任意の追加のローラは、必要に応じて、滑らかであるかまたは刻みがついているか(例えば、グラビア)のいずれかであり得る。
方法(300)はまた、乾燥工程(308)を含み得る。乾燥は、対流プロセス、伝導プロセス、および/または放熱プロセスを介して完了してもよい。一実施形態では、乾燥工程(308)は、ロールコーティング工程(306)が完了した後、実施され得る。図1に示すように、乾燥工程(308)は、乾燥機(128)を使用して実施され得る。一実施形態では、乾燥機(128)としては、所定の時間量の間、加熱した空気を上面(106)および/または下面(108)上に押し当てる(例えば、吹き付ける)ことができる送風機(図1には図示せず)が挙げられる。加熱した空気の温度は、所定の温度または所定範囲の温度に制御される。ロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)の所与の部分が乾燥工程(308)を施される所定の時間量は、ロールコーティングされた製品がプロセス(100)を通って進む速度に依存し得る。別の実施形態では、乾燥機(128)としては、オーブン(図1には図示せず)を挙げることができる。上面(106)および/または下面(106)の上に加熱した空気を吹き付けるのではなく、オーブンは、加熱され少なくとも部分的に封止されるチャンバを設けて、ロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)に、オーブンの外部環境の温度より概して高い、制御された所定の温度に維持される環境を施すことができる。理解され得るように、吹き付けに基づく、またはオーブンに基づく乾燥工程(308)のいずれかに曝露させる時間および/または温度は、合金の種類および質別に依存し得る。
乾燥工程(308)は、ロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)の上面(106)および下面(108)のうちの一方または両方で実施され得る。上面(106)および下面(106)のうちの一方のみがロールコーティングされた場合、ロールコーティングされた表面のみが、乾燥工程(308)を施される必要があり得る。しかしながら、上面(106)および下面(108)の両方がロールコーティングされた場合、これらの表面の両方が、乾燥工程(308)を施される必要があり得る。
図7に示すように、方法(700)は、アルミニウム合金シート製品(103)を所定のピーク金属温度に維持することを含み得る。一実施形態では、アルミニウム合金シート製品(103)は、(例えば、使用される乾燥装置および/または製品の供給速度に起因する)制御された様式で、ピーク金属温度に維持される。一実施形態では、ピーク金属温度は、少なくとも150°Fの温度に維持される。別の実施形態では、ピーク金属温度は、少なくとも180°Fの温度に維持される。さらに別の実施形態では、ピーク金属温度は、少なくとも210°Fの温度に維持される。なお別の実施形態では、ピーク金属温度は、少なくとも240°Fの温度に維持される。別の実施形態では、ピーク金属温度は、少なくとも270°Fの温度に維持される。さらに別の実施形態では、ピーク金属温度は、300°F以下の温度に維持される。
方法(700)はまた、アルミニウム合金シート製品(103)を温度値の所定の範囲内のピーク金属温度に維持することを含み得る。一実施形態では、アルミニウム合金シート製品(103)のピーク金属温度は、150°F~300°Fになるように制御された様式で維持される。別の実施形態では、アルミニウム合金シート製品(103)のピーク金属温度は、200°F~270°Fになるように制御された様式で維持される。方法(300)および/または(700)がプロセス(100)で実行される場合、例えば、乾燥工程(308)は、アルミニウム合金シート製品(103)の最高温度曝露条件(複数可)を提示し得る。したがって、方法(300)および(700)では、乾燥工程(308)は、望ましい所定の温度値または望ましい所定の範囲内の温度値に維持されるように、ロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)のピーク金属温度を制御するのに適切な制御スキームを含み得る。
方法(300)および/または方法(700)では、乾燥工程(308)は、ロールコーティング工程(306)の後にロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)をすすぐことなく実施してもよい。追加のすすぎ工程(複数可)がない乾燥工程(308)を実施することによって、例えば、限定されないが、時間、労働力、および材料コストの削減、流出する廃棄物の低減、ならびにその後の接着剤接合用にアルミニウム合金シート製品(103)を調製するための多くの必要とされるユニット操作の低減を含む理由で、有利である。また、例えば、プロセス(100)において実行される方法(300)は、コイル状に巻き直す工程(130)を含み得る。コイル状に巻き直す工程(130)は、乾燥工程(308)の後に実施され得る。コイル状に巻き直す工程(130)は、受け取ったときにアルミニウム合金シート製品が最初に巻かれていたコイル(104)と概して同じ形態であるコイル(104)へと、ロールコーティングされ乾燥させたアルミニウム合金シート製品(103)を巻くことを含み得る。
I.機能化層の作製
機能化層は、ロールコーティング(306)および/または乾燥(308)工程の間に、調製されたアルミニウム合金シート製品(103)上に作製され得る。ロールコーティング(306)および/または乾燥(308)工程の間に機能化層を作製するために、一般に、調製されたアルミニウム合金シート製品(103)を、酸または塩基など適切な化学物質に曝露させる。方法(500)では、例えば、上述のように、上面(106)および/または下面(108)に適用される機能化溶液は、リン含有有機酸であってもよい。一実施形態では、ロールコーティング工程(306)は、調製されたアルミニウム合金シート製品の上面(106)および/または下面(108)を、上記に参照されている米国特許第6,167,609号に開示されるリン含有有機酸のうちのいずれかに接触させることを含み得る。次いで、(例えば、金属支持構造体に接合して車両アセンブリを形成するために)ポリマー接着剤の層を機能化層に適用してもよい。
アルミニウム合金シート製品(103)では、リン含有有機酸は、一般に表面酸化物層と相互作用して機能化された層を形成する。リン含有有機酸は、有機ホスホン酸または有機ホスフィン酸であってもよい。有機酸を水、メタノール、または他の好適な有機溶剤に溶解して、ロールコーティング工程(306)の間に調製されたアルミニウム合金シート製品(103)に適用される溶液を形成する。上述のように、一実施形態では、追加のすすぎ工程(複数可)がない場合、乾燥工程(308)は、ロールコーティング工程(306)の後に実施され得る。他の実施形態では、ロールコーティングされたアルミニウム合金シート製品(103)は、機能化溶液が適用された後、水(例えば、脱イオン水)ですすがれる。
用語「有機ホスホン酸」としては、式R[PO(OH)(式中、Rが1~30個の炭素原子を含有する有機基であり、mが有機基の数でありかつ1~10であり、nがホスホン酸基の数でありかつ1~10である)を有する酸が挙げられる。いくつかの好適な有機ホスホン酸としては、ビニルホスホン酸、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、およびスチレンホスホン酸が挙げられる。
用語「有機ホスホン酸」としては、式RR’[PO(OH)](式中、Rが1~30個の炭素原子を含有する有機基であり、R’が水素、または1~30個の炭素原子を含有する有機基であり、mがR基の数でありかつ1~10であり、nがホスホン酸基の数でありかつ1~10であり、oがR’基の数でありかつ1~10である)を有する酸が挙げられる。いくつかの好適な有機ホスフィン酸としては、フェニルホスフィン酸およびビス-(ペルフルオロヘプチル)ホスフィン酸が挙げられる。
これらのリン含有有機酸の利点は、前処理溶液が約1重量%未満のクロムを含有し、好ましくは本質的にクロムを含まないことである。したがって、クロメート化成処理に関連する環境上の懸念は排除される。
ロールコーティング(306)および乾燥(308)工程の完了後の、ロールコーティングされた、したがって機能化アルミニウム合金シート製品(103)は、次いで所望のサイズおよび形状に切断され、かつ/あるいは所定の構造体に加工され得る。本発明に従って作製された成形アセンブリは、自動車の車体、ホワイトボディの部品、ドア、トランクデッキ、およびフードリッドを含む車両の多くの部品に好適である。
機能化アルミニウム合金シート製品(103)は、ポリマー接着剤を使用して金属支持構造体に接合されることができる。したがって、方法(300)は、ロールコーティングされ乾燥させたアルミニウム合金シート製品(103)の接合部分(複数可)を、接合剤を介して別の材料に接合することを含み得る。
方法(300)、(400)、(500)、(600)、および/または(700)は、大量生産プロセスで実行することができる。自動車部品の製造では、例えば、機能化アルミニウム合金シート材料を隣接する構造部材に接合する必要があることが多い。機能化アルミニウム合金材料の接合は、2つの工程で達成することができる。最初に、ポリマー接着剤層を機能化アルミニウム合金シート製品に適用し、その後これを別の構成要素(例えば、別の機能化アルミニウムシート合金製品(103)(例えば、5xxx、6xxx、または7xxxアルミニウム合金の形態)、鋼鉄製品、炭素強化複合材料)に押し付けるかまたは押し込んでもよい。ポリマー接着剤は、エポキシ、ポリウレタン、またはアクリル系であってもよい。ロールコーティングはまた、シート在庫(例えば、飲料容器用)の製造に有用であり得る。
接着剤を適用した後、例えば接着剤を適用した接合領域で、構成要素をスポット溶接しても、機械的に一緒に締結してもよい。スポット溶接または機械的な締結は、アセンブリの剥離強度を増加することができ、接着剤が完全に硬化する前の時間間隔の間の取り扱いを容易にすることができる。必要に応じて、アセンブリを高温に加熱することによって接着剤の硬化を促進してもよい。次いで、1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、または8xxxの種類のアルミニウム合金のうちのいずれかなどのアセンブリを、塗料調製バスに通し、乾燥、電気コーティング、および適切な仕上げ剤でその後塗装してもよい。
II.5xxx、6xxx、および7xxxアルミニウム合金
本明細書に記載のロールコーティングに基づく技術は、5xxx、6xxx、および7xxxアルミニウム合金製品から形成されるシート製品を含む、任意の好適なアルミニウム合金シート製品と共に使用することができる。
本開示は、接着剤接合用の5xxx、6xxx、および/または7xxxアルミニウム合金製品の調製に関して説明してきたが、本明細書に記載のロールコーティングに基づく技術は、他の材料に接着剤接合される能力を有する他のアルミニウム合金にも適用可能であることが予想される。
接着接合用にアルミニウム合金シート製品を調製するためのロールコーティングに基づくプロセスのブロック図である。 ロールコーティング装置の代替的な実施形態を図示するブロック図である。 本開示に従って調製されたアルミニウム合金製品を製造するための方法の一実施形態を図示するフローチャートである。 図3の調製工程の一実施形態を図示するフローチャートである。 図3のロールコーティング工程の一実施形態を図示するフローチャートである。 図3のロールコーティング工程の追加の一実施形態を図示するフローチャートである。 図3の乾燥工程の一実施形態を図示するフローチャートである。
実施例1
いくつかのアルミニウム合金シート製品を、6xxx(例えば、6111)、および5xxx(例えば、5754)合金の両方から製造した。6111アルミニウム合金シートをT4質別に加工し、5754アルミニウム合金シートをO質別に加工した。6111-T4および5754-Oシートの各々の、8つのシート試験片にバッチプロセスを施した。シート試験片にアルカリ溶液(4重量%のアルカリ炭酸洗浄剤)を噴霧することによってアルカリ洗浄し、残留潤滑剤および一般的な汚染を除去した。アルカリ溶液を140°Fに維持し、シート試験片をアルカリ溶液に4秒間接触させた。アルカリ洗浄後、アルカリ洗浄を実施した後、シート試験片を脱イオン水ですすいだ。
アルカリ洗浄工程の後、シート試験片に酸性溶液(4重量%の硝酸)を噴霧することによって脱酸化した。酸性溶液を120°Fに維持し、シート試験片を酸性溶液に4秒間接触させた。酸による脱酸化工程の後、シート試験片を脱イオン水ですすいだ。また、酸による脱酸化後のすすぎの後、すべてのシート試験片の、目視検査による水割れのない挙動を検証した。
次に、6111-T4および5754-Oシートの各々の4つの試験片の2組を、90°Fに維持したリン含有有機酸(PCOA)溶液の形態の水性機能化溶液に接触させた。PCOAは、第1のモノマー構成成分(構成成分「A」)および第2のポリマー構成成分(「B」)を含む活性成分の溶液混合物を含んだ。実施例1では、構成成分Aは、米国特許第6,167,609号によるポリマーであり、構成成分Bは、米国特許第6,020,030号によるコポリマーであった。溶液中の構成成分Aの量は、構成成分Bの量を超えていた。第1の組では、シート試験片を10秒間PCOAに浸漬し、続いて脱イオン水ですすぎ、空気乾燥した。第2の組では、ロールコーティング適用を想定するドローダウンバーを使用して、シート試験片にPCOAを適用した。PCOAを適用した後、第1の組のように第2の組のシート試験片をすすぐのではなく、第2の組の試験片を直接加熱乾燥工程へ進めた。第2の組のシート試験片の乾燥は、350°Fのピーク金属温度で実施した。次いで、第1および第2の組の両方のシート試験片を、順次接合し、次いで自動車業界基準のサイクル腐食曝露試験に従った、接合耐久性試験(BDT)を施した。この接合耐久性試験(「BDT試験」)としては、重ね剪断応力および環境曝露の適用の組み合わせが挙げられる。実施例1のアルミニウム合金シートの試験片のBDT結果を、以下の表1に提供する。
Figure 0007053785000001
上記表1では、45回のBDTサイクルに耐久した試験片は、BDT試験合格結果を表している。実施例1の6111-T4および5754-Oシートの両方では、すべての試験片がBDT試験合格結果を達成した。しかしながら、ドローダウンバーを使用して、A:B=3:1を有するPCOAを適用すると、1BDTサイクルを超えて耐久した5754-Oシートの試験片はなかった一方で、6111-T4シートでは、最初の応力をリングに適用した後、かつBDT試験の環境曝露部分を開始する前に、すべての試験片は不合格であった。
実施例2
実施例1の結果に基づき、いくつかのアルミニウム合金シート製品を、6xxx(例えば、6022、6111)、および5xxx(例えば、5754)合金の両方から製造した。すべての6xxxアルミニウム合金をT4質別に加工し、すべての5xxxアルミニウム合金をO質別に加工した。バッチプロセスを使用して、シート試験片をアルカリ溶液(緩衝アルカリ溶液)でアルカリ洗浄して、残留潤滑剤および一般的な汚染を除去した。シート試験片を、140°Fに維持したアルカリ溶液中に2分間浸漬した。次いで、アルカリ洗浄を実施した後、シート試験片を脱イオン水ですすいだ。
次いで、シート試験片を酸性溶液(BONDERITE(登録商標)C-IC 243(14体積%))で脱酸化した。シート試験片を、170°Fに維持した酸性溶液に20秒間浸漬した。酸による脱酸化を実施した後、すべての試験片を脱イオン水ですすいだ。また、酸による脱酸化後のすすぎの後、すべてのシート試験片の、目視検査による水割れのない挙動を検証した。
水割れのない挙動の検証に続いて、リン含有有機酸(PCOA)の形態の水性機能化溶液を、アルミニウム合金シート試験片の表面上にピペッティングによって適用した。次に、スキージロールを通してPCOAをそれらに適用することによってロールコーティングを実施して、試験片の表面上のPCOAを計量した。PCOAは、第1のモノマー構成成分(構成成分「A」)および第2のポリマー構成成分(「B」)を含む活性成分の溶液混合物を含んだ。構成成分AおよびBは、実施例1による化合物と同じであった。以下の表2A~2Cに示すように、様々なロールコート条件を使用した。
ロールコーティング工程の後、以下の表2A~2Cに示すように、アルミニウム合金シート試験片をすすぐ代わりに、シート試験片を直接乾燥に進め、試験片にピーク金属温度(PMT)を150~270°Fに維持した様々な加熱強制空気乾燥状態を施した。乾燥の完了に続いて、リンコーティング重量について初期X線蛍光(XRF)分析を実施した。初期XRF分析後、高温脱イオン水によるすすぎを完了し、続いてXRFによってリンコーティング重量の再測定を行い、接着処理を評価した。次いで、シート試験片を順次接合し、次いで自動車業界基準のサイクル腐食曝露試験に従った、接合耐久性試験(BDT)を施した。
実施例2からの6022-T4(1)、6111-T4、6022-T4(2)、および5754-Oのアルミニウム合金シートの試験片のXRF試験の結果を、以下の表2A~2Cに提供する。本明細書で使用される場合、「T4(1)」は、T4質別の第1の6022シートを指し、「T4(2)」は、T4質別の第2の6022シートを指す。以下の表2A~2Cでは、各XRF試験結果は、シート当たり4つの試験片の4つの複製試験結果の平均を表している。また、以下の表2A~2Cでは、0.21~3.55mg/mPの乾燥後のコーティング重量を有するシートは、合格(「P」)結果と見なす。乾燥後のリンコーティング重量の初期XRF結果が0.21~3.55mg/mPの範囲以内でなかった場合、そのシートは不合格(「F」)結果と見なした。乾燥後高温脱イオン水すすぎの後、XRFによるリンコーティング重量の再測定からの結果を、表2A~2Cに、(1)リンコーティング重量の10%未満の低減、(2)リンコーティング重量の10%~15%の低減、および(3)リンコーティング重量の15%超の低減、3つのカテゴリーに分類する。実施例2のアルミニウム合金シートの試験片のBDT結果を、以下の表3A~3Cに提供する。
Figure 0007053785000002
Figure 0007053785000003
Figure 0007053785000004
Figure 0007053785000005
Figure 0007053785000006
Figure 0007053785000007
上記の表3A~3Cでは、各BDT結果は、シート当たり4つの複製試験片の平均を表している。また、BDT結果を、上記の表3A~3Cに、(1)すべての試験片が少なくとも45回のBDTサイクルを達成(例えば、不合格試験片なし)、(2)1つの試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、および(3)2つ以上の試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、の3つのカテゴリーに分類する。表3A~3Cでは、1つ以上の試験された試験片が45回のBDTサイクル達成に成功しなかった場合、4つの試験された試験片が達成したサイクルの平均数を括弧内に示している。
実施例2の6022-T4(1)および6022-T4(2)のシートでは、すべてのBDT試験は、210°FのPMT条件ですべての(A+B)濃度およびA:B比にわたって45回のサイクルを達成した。また、210°FのPMTでの6022-T4(1)のシートでは、すべての(A+B)濃度およびA:B比のすべての乾燥後すすぎのXPF結果は、15%超のリン低下を示している。180°FのPMTでは、6022-T4(2)のシートで同様の効果が観察された。また、180°FのPMT条件でのすべての6022-T4(1)のシート試験片は、(A+B)濃度1および2.5かつA:B比35:65で、45回のBDTサイクルを達成した。150°FのPMT条件での6022-T4(1)のシートで最悪のBDT試験性能が観察され、これらの条件では、45回のBDTサイクルを達成した結果は1つもなかった。これらの試験条件での6022-T4(1)では、乾燥後すすぎの後、リンの10%未満の低下と組み合わせて45回のBDTを達成した結果は1つもなかった。一方6022-T4(2)では、以下の2つの場合に、乾燥後すすぎで10%未満のリンコーティング重量の低減を伴って、45回のBDTサイクルを達成した:(1)PMT=150°F、(A+B)濃度=2.5重量%かつA:B=35:65、および(2)PMT=210°F、(A+B)濃度=1重量%かつA:B=5:95。したがって、6022アルミニウム合金シートのBDT性能は、ロールコーティングによって適用されるPCOAの(A+B)濃度および/またはA:BよりもPMTに依存し、より高いPMTでより良好な接合耐久性を促進すると思われる。
実施例2の6111シートでは、乾燥後すすぎの後、10%未満のリン低下を伴って45回のBDTサイクルを達成した試験結果を、1つのみ得た:PMT=150°F、(A+B)濃度=1重量%かつA:B=5:95。150°FのPMT条件はまた、(A+B)濃度=2.5かつA:B=35:65の条件以外のすべてで45回のBDTサイクルを達成した、最良の全体的なBDT性能を得た。180°FのPMT条件では、45回のBDTサイクルは、4つの試験のうち2つのみで得られた。最悪の接合性能が210°FのPMT条件で観察され、試験のいずれも45回のBDTサイクルを達成しなかった。したがって、6022で観察された傾向とは対照的に、6111アルミニウム合金シートでは、より低いPMTがより良好な接合耐久性を促進すると思われる。
実施例2の5754シートでは、接合性能は、PMT、または(A+B)濃度、および/またはA:B比条件のいずれにも依存しないと思われる。5754では、以下の2組の条件以外のすべてで、45回のBDTサイクルを達成した:(1)PMT=150°F、(A+B)濃度=1かつA:B=35:65(結果は、乾燥後すすぎのリンコーティング重量の10~15%の低下を含んだ)、および(2)PMT=210°F、(A+B)濃度=1かつA:B=5:95(結果は、乾燥後のリンコーティング重量の15%超の低下を含んだ)。同様に、乾燥後すすぎのリンコーティング重量低下と、PMT、(A+B)濃度および/またはA:B比との間に、相関関係はほとんど観察されなかった。
全体的に、実施例2で得られた結果は、PMT、(A+B)濃度、およびA:B比、ならびにそれらの組み合わせが、PCOAのロールコーティングに基づく適用後に試験された合金の、望ましい接合性能を達成するための重要なパラメータであると思われることを実証している。観察された効果は、アルミニウム合金シートの組成に依存するように思われ、したがって、上述の条件は、ロールコーティングに基づく調製方法を使用した後の望ましい接合耐久性を達成するように、調節することができる。この条件の調整としては、アルミニウム合金シート製品の上面と下面との間の、PMT、(A+B)濃度、およびA:B比、ならびにそれら組み合わせを変動させることを挙げることができる。
実施例3
実施例2の結果に基づき、いくつかのアルミニウム合金シート製品を、6xxx(例えば6022)、および5xxx(例えば5754)合金の両方から製造した。すべての6xxxアルミニウム合金をT4質別に加工し、すべての5xxxアルミニウム合金をO質別に加工した。連続的なコイルツーコイルプロセスを使用して、シートを伸ばし、次いでアルカリ溶液(水酸化カリウム系)でアルカリ洗浄して、残留潤滑剤および一般的な汚染を除去した。シートの上面および下面に、140°Fに維持したアルカリ溶液を噴霧し、4秒間接触させた。次いで、アルカリ洗浄が実施された後、シートの上面および下面を脱イオン水ですすいだ。
次いで、シートの上面および下面に、酸性溶液を噴霧し、4秒間接触させることによって脱酸化した。3つの異なる脱酸化条件を使用した:(1)140°Fに維持した4重量%の硝酸、(2)170°Fに維持した14体積%のBONDERITE(登録商標)C-IC 243、および(3)130°Fに維持し、200ppmの遊離フッ化物を提供するためのH7274添加剤を含有する、4体積%のGARDOCLEAN(登録商標)S5149(DC7853として以前知られていた)。酸による脱酸化を実施した後、シートの上面および下面を脱イオン水ですすいだ。また、酸による脱酸化後のすすぎの後、すべてのシートの、目視検査による水割れのない挙動を検証した。
水割れのない挙動の検証に続いて、ロールコーティングによってシートの上面および下面の両方に水性機能化溶液(実施例2の上述のPCOA)を適用した。ロールコーティング工程では、シートの上面および下面の両方に、張力に対抗するコーティングを使用して、スキージロールを用いてPCOAを適用した。また、実施例3では、アルミニウム合金シートを、1分当たり122フィートで連続コイルツーコイル工程を通して供給した。上面PCOAロールコーティングの(A+B)濃度は、0.625重量%で、下面PCOAロールコーティングの(A+B)濃度は1.25重量%に維持した。実施例3では、適用されたPCOAのAの濃度対Bの濃度の比(A:B)は、5:95および35:65のいずれかに設定した。
ロールコーティング工程の後、以下の表4A~4Cに示すように、アルミニウム合金シートをすすぐ代わりに、シートを直接乾燥に進め、PMTを150~210°Fに維持した様々な加熱強制空気乾燥状態を施した。実施例2を参照して、XRF分析およびBDT試験を上述したように実施した。
実施例3からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートの試験片のXRF試験の結果を、以下の表4A~4Cに提供する。以下の表4A~4Cでは、各XRF試験結果は、シート当たり4つの試験片の4つの複製試験結果の平均を表している。また、以下の表4A~4Cでは、0.21~3.55mg/mPの乾燥後のコーティング重量を有するシートは、合格(「P」)結果と見なす。乾燥後のリンコーティング重量の初期XRF結果が0.21~3.55mg/mPの範囲以内でなかった場合、そのシートは不合格(「F」)結果と見なした。乾燥後高温脱イオン水すすぎの後、XRFによるリンコーティング重量の再測定からの結果を、表4A~4Cに、(1)リンコーティング重量の10%未満の低減、(2)リンコーティング重量の10%~15%の低減、および(3)リンコーティング重量の15%超の低減の3つのカテゴリーに分類する。実施例3からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートのBDT結果を、以下の表5A~5Cに提供する。
Figure 0007053785000008
Figure 0007053785000009
Figure 0007053785000010
Figure 0007053785000011
Figure 0007053785000012
Figure 0007053785000013
上記の表5A~5Cでは、各BDT結果は、シート当たり4つの複製試験片の平均を表している。また、BDT結果を、上記の表5A~5Cに、(1)すべての試験片が少なくとも45回のBDTサイクルを達成(例えば、不合格試験片なし)、(2)1つの試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、および(3)2つ以上の試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、の3つのカテゴリーに分類する。実施例3のBDT試験結果のいずれも、45回のサイクルを達成する前に不合格の試験片を2つ以上含まなかった。表5A~5Cでは、1つの試験された試験片が45回のBDTサイクル達成に成功しなかった場合、4つの試験された試験片が達成したサイクルの平均数を括弧内に示している。
実施例3では、シートの上面と下面との間の乾燥後すすぎのリンコーティング重量低下に変動が観察されたにもかかわらず、GARDOCLEAN(登録商標)S5149で脱酸化した6022-T4(1)シートでは、すべてのPMT条件ですべての(A+B)濃度およびA:B比率にわたって、すべてのBDT試験が45回のサイクルを達成した。また、すべてのPMT条件の6022-T4(1)シートでは、BONDERITE(登録商標)C-IC 243脱酸化剤の使用により、下面上での乾燥後すすぎのリン保持で最良の結果が得られ、すべての結果が10%未満の低下を示した。下面のリン保持結果は、BONDERITE(登録商標)C-IC 243と比較して、GARDOCLEAN(登録商標)S5149ではわずかのみ悪化した。しかしながら、BONDERITE(登録商標)C-IC 243の使用により、上面の最悪のリン保持を得、硝酸は、この測定ではわずかのみ良好な結果を提供した。実施例3の6022-T4(1)シートでは、硝酸が最悪の下面リン保持をもたらしたことが観察されたにもかかわらず、全体的なBDT結果は、BONDERITE(登録商標)C-IC 243と硝酸との間で同等であった。試験されたBONDERITE(登録商標)C-IC 243および硝酸脱酸化剤の配合物では、全体的なBDTの性能は、GARDOCLEAN(登録商標)S5149を使用して脱酸化した6022-T4(1)シートと比較して、わずかのみ悪化した。乾燥後すすぎの後、BONDERITE(登録商標)C-IC 243を使用する脱酸化では、すべての試験条件で上面から15%超のリン低下が観察された一方で、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化したすべての場合で、下面から10%未満リンが低下した。6022-T4(1)のシートの脱酸化に硝酸を使用することにより、以下の1つの場合以外のすべての場合で、上面および下面の両方から15%超のリン低下に至った:それぞれ下面および上面に対して、PMT=210°F、(A+B)濃度=0.625および1.25重量%、ならびにA:B=35:65(リンの10%未満の低減がこの場合観察された)。したがって、6022アルミニウム合金シートでは、BDT性能は、ロールコーティングによって適用されるPCOAのA:B比に依存するよりも、脱酸化工程に使用される配合物により依存し得るが、A:B条件は、下面と上面との間で観察されたリンコーティング重量保持の変動と相関し得ると思われる。
また、実施例3では、5754シートを脱酸化するために、GARDOCLEAN(登録商標)S5149および硝酸を使用することにより、全体的に最良のBDT結果を得、上面および下面のリン低下の変動が観察されたにもかかわらず、すべての試験は、すべての条件にわたって45回のサイクルを達成した。一方BONDERITE(登録商標)C-IC 243は、5754シートの乾燥後すすぎの最良のリン保持結果を提供した。GARDOCLEAN(登録商標)S5149を使用した5754シートの脱酸化は、上面および下面の両方に最悪のリン保持結果を得たが、硝酸の使用と比較して上面ではわずかのみであった。したがって、5754アルミニウム合金シートでは、全体的な接合性能は、PMTまたは酸による脱酸化工程に使用される配合物のいずれとも高く相関しないと思われる。しかしながら、乾燥工程後のリン保持結果と使用した脱酸化剤の配合物との間に、いくらかの依存性があると思われる。PMTおよび/またはA:B比は、5754シートの上面と比較して、下面でのリン保持において観察された差異と相関し得ると思われる。
全体的に、実施例3で得られた結果は、PMTおよびA:B比、ならびにそれらの組み合わせが、PCOAのロールコーティングに基づく適用後に試験された合金の、望ましい接合性能を達成するための重要なパラメータであると思われることを実証している。観察された効果は、アルミニウム合金シートの組成に依存するように思われ、したがって、上述の条件は、ロールコーティングに基づく調製方法を使用した後の望ましい接合耐久性を達成するように、調節することができる。この条件の調整としては、アルミニウム合金シート製品の上面と下面との間の、脱酸化剤の配合物、PMT、およびA:B比、ならびにそれら組み合わせを変動させることを挙げることができる。
実施例4
実施例4では、150°FのPMTを240°FのPMTに置き換え、5:95のA:Bを10:90のA:B条件に置き換えたことを除き、アルミニウム合金シートに実施例3の手順および条件を施した。また、実施例4では、酸による脱酸化工程に硝酸ではなくBONDERITE(登録商標)C-IC 243およびGARDOCLEAN(登録商標)S5149を使用した。実施例4では、アルミニウム合金シートの上面および下面にいずれもPCOAの(A+B)濃度を同じ濃度に維持したか、あるいは、下面と比較して上面の(A+B)濃度をより低くした(以下の表6Bを参照)。実施例2を参照して、XRF分析およびBDT試験を上述したように実施した。
実施例4からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートのXRF試験の結果を、以下の表6Aおよび6Bに提供する。以下の表6Aおよび6Bでは、各XRF試験結果は、シート当たり4つの試験片の4つの複製試験結果の平均を表している。また、以下の表6Aおよび6Bでは、0.21~3.55mg/mPの乾燥後のコーティング重量を有するシートは、合格(「P」)結果と見なす。乾燥後のリンコーティング重量の初期XRF結果が0.21~3.55mg/mP以内でなかった場合、そのシートは不合格(「F」)結果と見なした(実施例4では、不合格の初期XRF結果は観察されなかった)。表6Aおよび6Bでは、乾燥後高温脱イオン水すすぎの後、XRFによるリンコーティング重量の再測定からの結果を、(1)リンコーティング重量の10%未満の低減、(2)リンコーティング重量の10%~15%の低減、および(3)リンコーティング重量の15%超の低減の3つのカテゴリーに分類する。また、以下の表6Aおよび6Bでは、XRF試験が実施されなかったシートは、二重ダッシュ(「--」)で示している。実施例4からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートのBDT結果を、以下の表7Aおよび7Bに提供する。
Figure 0007053785000014
Figure 0007053785000015
Figure 0007053785000016
Figure 0007053785000017
上記の表7Aおよび7Bでは、各BDT結果は、シート当たり4つの複製試験片の平均を表している。また、BDT結果を、上記の表7Aおよび7Bに、(1)すべての試験片が少なくとも45回のBDTサイクルを達成(例えば、不合格試験片なし)、(2)1つの試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、および(3)2つ以上の試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、の3つのカテゴリーに分類する。実施例4のBDT試験結果のいずれも、45回のサイクルを達成する前の接合不合格を2つ以上含まなかった。表7Aおよび7Bでは、1つの試験片が45回のBDTサイクル達成に成功しなかった場合、4つの試験片が達成したサイクルの平均数を括弧内に示している。BDT試験を実施しなかったシートは、上記の表7Aおよび7Bに二重ダッシュ(「--」)で示している。
実施例4では、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した6022-T4(1)シートは、1つのBDT試験条件(下面と上面の両方にPMT=240°F、(A+B)の濃度=0.625、およびA:B=10:90)以外のすべてで、45回のサイクルを達成した。その場合、試験片は、平均41回のBDTサイクルを達成した。また、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した6022-T4(1)シートでは、A:B=35:65の条件の3つの試験片は、熱水すすぎ後それらの下面から15%超のリン低下を示し、それらの上面へのその工程後すべての試験片では、リンコーティング重量が15%超低下した。また、実施例4では、GARDOCLEAN(登録商標)S5149で脱酸化した6022-T4(1)シートでは、すべてのBDT試験条件は、45回のサイクルを提供した。GARDOCLEAN(登録商標)S5149で脱酸化した6022-T4(1)シートのすべての試験片は、熱水すすぎ後それらの底面で10%未満のリン低下を示した一方で、3つの試験片以外のすべてが、その工程後それらの上面からリンコーティング重量が15%超低下した。
BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した実施例4の5754-Oシートでは、すべてのBDT試験条件は、45回のサイクルを提供した。また、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した5754-Oシートでは、A:B=35:65の条件の3つの試験片は、熱水すすぎ後、それらの上面および下面の両方から15%超のリン低下を示した。また、実施例4では、GARDOCLEAN(登録商標)S5149で脱酸化した5754-Oシートは、1つのBDT試験条件(下面と上面の両方にPMT=180°F、(A+B)の濃度=0.625、およびA:B=10:90)以外のすべてで、45回のサイクルを達成した。その場合、試験片は、平均39回のBDTサイクルを達成した。また、GARDOCLEAN(登録商標)S5149で脱酸化した5754-Oシートでは、A:B=35:65の条件の3つの試験片は、熱水すすぎ後、それらの下面から15%超のリン低下を示し、その工程後すべての試験片では、それらの上面からリンコーティング重量が15%超低下した。
実施例4の結果は、少なくとも試験条件において、5754-Oおよび6022-T4(1)シートに対応する工程で使用される脱酸化剤の配合物、およびPCOAのA:B比が、熱水すすぎ工程後のリン保持結果に影響を及ぼし得ることを示唆している。しかしながら、BDT結果における、これらの2つのプロセス条件の変動の効果は、ほんのわずかであると思われる。全体的に、実施例4では、2つの脱酸化剤の配合物のうちのどちらが使用されたかに関わらず、すべてのプロセス条件の6022-T4(1)および5754-Oシートの両方を用いたBDT試験で良好な性能が観察された。
実施例5
実施例5では、210°Fおよび240°FのPMT条件に加えて270°FのPMTを使用し、GARDOCLEAN(登録商標)S5149の酸による脱酸化剤での単一の条件設定で1つの5754シートのみに180°FのPMT条件を使用したことを除き、実施例4の手順および条件をアルミニウム合金シートに施した。また、実施例5では、25:75の追加のA:B条件を、PCOAに含めた。実施例5では、アルミニウム合金シートの上面および下面にいずれもPCOAの(A+B)濃度を同じ濃度に維持したか、あるいは、下面と比較して上面の(A+B)濃度をより低くした(以下の表8Aおよび8Bを参照)。実施例2を参照して、XRF分析およびBDT試験を上述したように実施した。
実施例5からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートのXRF試験の結果を、以下の表8Aおよび8Bに提供する。以下の表8Aおよび8Bでは、各XRF試験結果は、シート当たり4つの試験片の4つの複製試験結果の平均を表している。また、以下の表8Aおよび8Bでは、0.21~3.55mg/mPの乾燥後のコーティング重量を有するシートは、合格(「P」)結果と見なす。乾燥後のリンコーティング重量の初期XRF結果が0.21~3.55mg/mP以内でなかった場合、そのシートは不合格(「F」)結果と見なした(実施例5では、不合格の初期XRF結果は観察されなかった)。表8Aおよび8Bでは、乾燥後高温脱イオン水すすぎの後、XRFによるリンコーティング重量の再測定からの結果を、(1)リンコーティング重量の10%未満の低減、(2)リンコーティング重量の10%~15%の低減、および(3)リンコーティング重量の15%超の低減の3つのカテゴリーに分類する。また、以下の表8Aでは、XRF試験が実施されなかったシートは、二重ダッシュ(「--」)で示している。実施例5からの6022-T4(1)、および5754-Oのアルミニウム合金シートの試験片のBDT結果を、以下の表9Aおよび9Bに提供する。
Figure 0007053785000018
Figure 0007053785000019
Figure 0007053785000020
Figure 0007053785000021
上記の表9Aおよび9Bでは、各BDT結果は、シート当たり4つの複製試験片の平均を表している。また、BDT結果を、上記の表9Aおよび9Bに、(1)すべての試験片が少なくとも45回のBDTサイクルを達成(例えば、不合格試験片なし)、(2)1つの試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、および(3)2つ以上の試験片が45回のBDTサイクルを達成しない、の3つのカテゴリーに分類する)。表9Aおよび9Bでは、1つ以上の試験された試験片が45回のBDTサイクル達成に成功しなかった場合、4つの試験された試験片が達成したサイクルの平均数を括弧内に示している。BDT試験を実施しなかったシートは、上記の表9Aに二重ダッシュ(「--」)で示している。
実施例5では、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した6022-T4(1)シートは、2つのBDT試験条件(210および240°FのPMTでのA:B=10:90の条件に関連する2つの試験片)以外のすべてで、45回のサイクルを達成した。これらの両方の場合、試験片は、平均1回のBDTサイクルを達成した。また、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した6022-T4(1)シートでは、すべての試験片は、熱水すすぎ後、それらの上面および下面の両方から10%未満のリン低下を示した。GARDOCLEAN(登録商標)S5149を使用して脱酸化した6022-T4(1)シートでは、210および240°FのPMTでのA:B=10:90の条件に関連する2つの試験片は、45回のサイクルを達成しなかったが、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した2つの対応する6022-T4(1)シート試験片(各1回のサイクル)と比較して、不合格の前に遥かに多いサイクル(30回のサイクル)を達成した。また、GARDOCLEAN(登録商標)S5149-脱酸化6022-T4(1)シートでは、試験条件のうちの1つ(PMT=270°FでのA:B=25:75の条件に関連する試験片)以外のすべては、熱水すすぎ後、上面および下面の両方から15%超のリン低下を示した。
BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した5754-Oシートでは、すべての試験片は、すべての条件で45回のBDTサイクルを達成した。また、BONDERITE(登録商標)C-IC 243で脱酸化した5754-Oシートでは、すべての試験片は、熱水すすぎ後、それらの上面および下面の両方から10%未満のリン低下を示した。GARDOCLEAN(登録商標)S5149を使用して脱酸化した5754-Oシートでは、すべての試験片は、すべての条件で45回のBDTサイクルを達成した。また、GARDOCLEAN(登録商標)S5149-脱酸化6022-T4(1)シートでは、すべての試験片後、すべての条件で熱水すすぎと、上面および下面の両方から15%超のリン低下を呈した。
実施例5の結果は、少なくとも試験条件について、対応する工程で使用されるPCOAのA:B比は、6022-T4(1)シートでは、温度に依存せずに接合性能に影響を及ぼし得ることを示唆し、脱酸化にBONDERITE(登録商標)C-IC 243を使用すると、GARDOCLEAN(登録商標)S5149と比較して、効果はより顕著である。この効果は、実施例5の5754-Oシートでは観察されなかった。また、実施例5の結果は、6022-T4(1)および5754-Oシートの両方では、酸による脱酸化剤の配合物の選択が、熱水すすぎ後の、上面および下面の両方のリン保持結果に影響し得ることを示唆している。より広範には、実験作業からの結果は、脱酸化剤、濃度、構成成分比、およびPMTの調節によって、好適な処理重量および接合耐久性能を達成することができることを明確に実証している。
実施例6
いくつかのアルミニウム合金シート製品(「コイル」)を、実際規模のプラント量産試作で5xxxおよび6xxx合金の両方から製造した。コイルをアルカリ溶液(Chemetall Kleen 4010)に浸漬することによってアルカリ洗浄し、残留潤滑剤および一般的な汚染を除去した。4~8秒の滞留時間、および130°Fの温度でアルカリ洗浄を実施した。アルカリ洗浄後、コイルを脱イオン水ですすいだ。
アルカリ洗浄およびすすぎ工程に続いて、BONDERITE(登録商標)C-IC 243にコイルを浸漬することによって脱酸化した。8~16秒の滞留時間、および170°Fの温度で脱酸化を実施した。脱酸化工程の後、コイルを脱イオン水ですすいだ。
脱酸化およびすすぎ工程の後、75~90°Fの温度に維持したリン含有有機酸(PCOA)溶液の形態の水性機能化溶液に、コイルを接触させた。コイルは、直接ロールコーティング適用方法を介して、PCOAに接触させた(例えば図2B参照)。PCOAは、第1のモノマー構成成分(構成成分「A」)および第2のポリマー構成成分(「B」)を含む活性成分の溶液混合物を含んだ。構成成分Aは、米国特許第6,167,609号によるポリマーであり、構成成分Bは、米国特許第6,020,030号によるコポリマーであった。溶液中の構成成分Aの量は、構成成分Bの量を超えていた。2つの水性機能化処理バス(「処理#1」および「処理#2」)を使用した。処理#1は、(1)コイルの最上面を、35:65のA:B比で0.625重量%の活性成分の総濃度(すなわち、[A+B]=0.625重量%)を有する水性機能化溶液に曝露させ、(2)コイルの底面を、25:75のA:B比で0.625重量%の活性成分の総濃度を有する水性機能化溶液に曝露させることを含んだ。処理#2は、コイルの最上面を、50:50のA:B比で0.4重量%の活性成分の総濃度を有する水性機能化溶液に曝露させ、(2)シート製品の底面を、50:50のA:B比で0.4重量%の活性成分の総濃度を有する水性機能化溶液に曝露させることを含んだ。各コイルに使用した水性機能化処理を、以下の表10Aに示している。
コイルを水性機能化溶液でロールコーティングした後、次いでコイルを乾燥させた。乾燥は、コイルのすべてが約240°Fのピーク金属温度(「PMT」)に達することを含んだ。コイルのゲージ、コイルの幅、コイルの総重量、コイルの合計長さ、処理速度、および各コイルの処理合計時間を含む製造データを、以下の表10A~10Bに提供する。
Figure 0007053785000022
Figure 0007053785000023
乾燥の完了に続いて、リンコーティング重量について初期X線蛍光(XRF)分析を実施した。XRF試験片は、シート製品の最上部および底部の各々の表側および裏側で採取した。初期XRF分析後、初期XRF試験片を180°Fの脱イオン水中で5秒間浸漬することによりすすぎ、試料のXRF測定を再び実施した。XRF分析の結果を、以下の表10C~10Dに提供している。この点で、表10Cは、XRF結果をmg/mで提供するが、表10Dは、表10Cに提供する結果と比較した脱イオン水すすぎ後のリン低下の割合を提供している。
Figure 0007053785000024
Figure 0007053785000025
コイルからの試験片を接着により接合し、次いで自動車業界基準のサイクル腐食曝露試験に従った、接合耐久性試験(BDT)を施した。この接合耐久性試験(「BDT試験」)としては、重ね剪断応力および環境曝露の適用の組み合わせが挙げられる。コイルの表側および裏側の両方で採取した試験片を用いて接合耐久性試験を実施し、3つの試験片の平均としてその結果を以下の表10Eに提供している。
Figure 0007053785000026
本開示の特定の実施形態は、例示の目的のために上に記載されているが、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の詳細において、多数の変形がなされ得ることは当業者に明らかであろう。

Claims (23)

  1. (a)ロールコーティング用にアルミニウム合金製品を調製することであって、
    (i)前記アルミニウム合金製品とアルカリ性の洗浄溶液と接触させることと、
    (ii)前記アルミニウム合金製品の第1のすすぎと、
    (iii)前記アルミニウム合金製品と酸性溶液とを接触させることと、
    (iv)前記アルミニウム合金製品の第2のすすぎと、を含む、調整することと、
    )水性機能化溶液を前記調製されたアルミニウム合金製品上にロールコーティングすることであって、
    (i)前記水性機能化溶液が、0.1~5.0質量%の活性成分を含み、
    (ii)前記活性成分が、第1のモノマー構成成分および第2のポリマー構成成分を含み、
    (iii)前記水性機能化溶液中の前記第2のポリマー構成成分の量が、前記水性機能化溶液中の前記第1のモノマー構成成分の量よりも多い、ロールコーティングすることと、
    )前記ロールコーティングされたアルミニウム合金製品を乾燥させることと、を含み、
    前記乾燥工程(c)は、150°F~300°F(65.6℃~149℃)のピーク金属温度を維持することを含む、方法。
  2. 前記接触工程(a)(iii)が、前記酸を室温~185°F(85℃)の温度に維持することを含む、請求項に記載の方法。
  3. 前記接触工程(a)(iii)が、前記酸を130~185°F(54.4℃~85℃)の温度に維持することを含む、請求項に記載の方法。
  4. 前記接触工程(a)(iii)が、前記酸を少なくとも165°F(73.9℃)の温度に維持することを含む、請求項に記載の方法。
  5. 前記ロールコーティング工程()が、前記水性機能化溶液を室温~110°F(43.3℃)の温度に維持することを含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記ロールコーティング工程()が、前記第1のモノマー構成成分の量対前記第2のポリマー構成成分の量の比を、1:19~7:13に維持することを含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記アルミニウム合金製品が、上面および下面を有するアルミニウム合金シートを含み、
    前記ロールコーティング工程()が、前記水性機能化溶液を前記上面および前記下面のうちの少なくとも1つの上にロールコーティングすることを含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記ロールコーティング工程()が、前記水性機能化溶液を前記上面および前記下面の両方の上にロールコーティングすることを含む、請求項に記載の方法。
  9. 前記ロールコーティング工程()が、
    前記水性機能化溶液の第1の体積の前記活性成分の濃度を、前記上面上にロールコーティングするための前記活性成分の第1の濃度に維持することと、
    前記水性機能化溶液の第2の体積の前記活性成分の濃度を、前記下面上にロールコーティングするための前記活性成分の第2の濃度に維持することと、を含む、請求項に記載の方法。
  10. 前記第2の濃度が、前記第1の濃度と等しい、請求項に記載の方法。
  11. 前記第2の濃度が、前記第1の濃度とは異なる、請求項に記載の方法。
  12. 前記第2の濃度が、前記第1の濃度よりも高い、請求項11に記載の方法。
  13. 前記第1の濃度が、前記第2の濃度よりも少なくとも0.25質量%低い、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1の濃度が、前記第2の濃度よりも少なくとも0.50質量%低い、請求項12に記載の方法。
  15. 前記第1の濃度が、前記第2の濃度よりも少なくとも0.6質量%低い、請求項12に記載の方法。
  16. 前記第2の濃度が、1.75質量%以下である、請求項12に記載の方法。
  17. 前記水性機能化溶液が、0.2~2.5質量%の活性成分を含む、請求項1~16のいずれかに記載の方法。
  18. 前記乾燥工程()が、前記ロールコーティング工程()の後に、すすぐことなく実施される、請求項1に記載の方法。
  19. 前記乾燥工程()が、加熱乾燥を含む、請求項1に記載の方法。
  20. 前記乾燥工程()が、強制空気乾燥を含む、請求項1に記載の方法。
  21. 前記水性機能化溶液が、リン含有有機酸を含む、請求項1に記載の方法。
  22. 前記乾燥工程(c)が、前記アルミニウム合金製品を、200~270°F(93.3℃~132℃)のピーク金属温度に維持することを含む、請求項1に記載の方法。
  23. 前記アルミニウム合金製品が、5xxx、6xxx、または7xxxアルミニウム合金のうちの1つである、請求項1に記載の方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015163731A (ja) 2014-01-31 2015-09-10 貴和化学薬品株式会社 金属表面処理剤
WO2016178963A1 (en) 2015-05-01 2016-11-10 Novelis Inc. Continuous coil pretreatment process

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL268724A (ja) * 1960-08-31
GB8906160D0 (en) * 1989-03-17 1989-05-04 Alcan Int Ltd Surface preparation for aluminium
WO1991000150A1 (en) * 1989-06-26 1991-01-10 Adolph Coors Company Apparatus for coating strip material
US5103550A (en) * 1989-12-26 1992-04-14 Aluminum Company Of America Method of making a food or beverage container
US6167609B1 (en) * 1997-12-26 2001-01-02 Aluminum Company Of America Acid pretreatment for adhesive bonding of vehicle assemblies
US6020030A (en) * 1998-05-07 2000-02-01 Aluminum Company Of America Coating an aluminum alloy substrate
US6475301B1 (en) * 1999-07-06 2002-11-05 Visteon Global Technologies, Inc. Conversion coatings on aluminum from KF solutions
DE10110833B4 (de) * 2001-03-06 2005-03-24 Chemetall Gmbh Verfahren zum Aufbringen eines Phosphatüberzuges und Verwendung der derart phosphatierten Metallteile
DE10310972A1 (de) * 2003-03-13 2004-09-23 Basf Ag Stickstoffhaltige Polymere für die Metalloberflächenbehandlung
BRPI0606329A2 (pt) * 2005-01-14 2009-01-27 Henkel Kgaa composiÇço utilizÁvel para passivaÇço de uma superfÍcie de metal, processo de tratar um substrato de metal ferrÍfero, aluminÍfero e zincÍfero, e, artigo de fabricaÇço
EP2186928A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-19 Enthone, Inc. Method for the post-treatment of metal layers
DE102009001372B4 (de) * 2009-03-06 2011-01-27 Chemetall Gmbh Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen in einem mehrstufigen Verfahren und Verwendung der nach dem Verfahren beschichteten Produkte
US9347134B2 (en) * 2010-06-04 2016-05-24 Prc-Desoto International, Inc. Corrosion resistant metallate compositions
US20130177768A1 (en) * 2010-09-10 2013-07-11 Mike Krüger Method for coating metallic surfaces with a coating agent containing a polymer, the coating agent, and use thereof
FR3008427B1 (fr) * 2013-07-11 2015-08-21 Constellium France Tole en alliage d'aluminium pour structure de caisse automobile

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015163731A (ja) 2014-01-31 2015-09-10 貴和化学薬品株式会社 金属表面処理剤
WO2016178963A1 (en) 2015-05-01 2016-11-10 Novelis Inc. Continuous coil pretreatment process

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