铝基部件的表面处理方法与流程

1.本发明是寻求新的方案以提高铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能的一部分。


背景技术：

2.生物腐蚀包括微生物，尤其是细菌通过它们的新陈代谢直接或间接作用的所有腐蚀现象。这是一种金属溶解的电化学现象，影响到微生物，尤其是细菌能够滋生的所有工业。大多数金属和合金对生物腐蚀很敏感：铁、钢、非合金或低合金钢、不锈钢、铜、铝及它们的合金。在诸如航空航天和汽车等的许多工业中、在油田和海洋环境中，生物腐蚀被认为是一个严重的问题。每年与生物腐蚀直接相关的经济损失可达数十亿美元。因此，防止金属或金属合金部件的生物腐蚀在近几十年来引起了人们的极大关注。
3.提高金属或金属合金部件，尤其是铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能最常用的技术之一是阳极氧化。阳极氧化是一种电解法，其采用一层可达几微米的氧化物取代覆盖铝的几纳米厚的自然氧化物(天然氧化物)。阳极氧化产生的氧化层厚度为约10μm，以提供长期的腐蚀防护。根据需求，阳极层厚度也可以从几微米到20-30μm不等。阳极氧化(anodization)，也称为阳极氧化法(anodic oxidation)，包括通过向浸没在含有强酸型电解质的电解槽中的部件施加电流，该部件构成电解系统的阳极，在部件的表面上形成多孔铝氧化物/氢氧化物层，称为阳极层。在部件表面上如此形成的层在封闭处理后，能够增强部件的耐腐蚀性。这种封闭的阳极层也可以用作涂料系统附着力的支撑。
4.一般来说，通过阳极氧化形成的阳极层提高了部件的耐腐蚀性能，但它们高的孔隙率使它们对侵蚀性环境非常敏感。多孔结构不能提供有效的屏障来抵抗诸如微生物等的侵略性物种，而其又是主要确保保护的屏障层。因此，适当的封闭处理可以提高阳极层的耐生物腐蚀性。
5.目前的阳极氧化表面处理，即采用市场上的标准产品封闭的oac(铬阳极氧化)、例如https://www.a3ts.org/actualite/commissions-techniques/fiches-techniques-traitement-surface/anodisation-sulfo-tartrique-oast-tartric-sulfuric-anodizing-tsa/中描述的tsa(酒石酸硫酸阳极氧化)、精细oas(精细阳极硫酸氧化)、例如https://www.a3ts.org/actualite/commissions-techniques/fiches-techniques-traitement-surface/anodisation-sulfurique-version-5-2/中描述的oas(阳极硫酸氧化)、例如https://www.anoplate.com/finishes/boric-sulfuric-acid-anodize-bsaa/中描述的bsaa(硼酸硫酸阳极氧化)、例如http://www.metroplating.co.uk/phosphoric-acid-anodising.php中所述的psaa(磷酸硫酸阳极氧化)等不抵抗上文描述的介质。到目前为止，这些表面处理都不能抵抗生物腐蚀，例如，在飞机储液器的低点可能发生的生物腐蚀。与在盐水环境中微生物释放酸性物质有关的腐蚀性酸性环境会侵蚀阳极氧化铝。这与阳极氧化产品在ph《4时不稳定直接相关。
6.此外，用于保护铝合金以防止腐蚀的铬阳极氧化(oac)和硫酸阳极氧化(oas)方法也受到了reach法规的影响。
7.抵抗生物腐蚀的另一个方案是在与储液器的这些关键区域接触的设备的外表面上涂上涂层。这会产生额外的成本和周期时间。
8.因此，迫切需要一种符合reach法规的表面处理方法来提高铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能。


技术实现要素：

9.本发明旨在弥补上述铝或铝合金部件阳极氧化方法的缺点，尤其是在所处理的部件的耐生物腐蚀性方面。
10.本发明正是旨在，通过提供一种铝或铝合金部件的表面处理方法，来满足这些需求，尤其是在所处理的部件的耐生物腐蚀性方面，该方法至少包括以下步骤：
11.a)阳极氧化步骤；和
12.b)在步骤a)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤；
13.封闭在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
14.在本发明的一个实施方式中，阳极氧化步骤a)是如下所述的阳极氧化，在该阳极氧化过程中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并根据电压分布(voltage profile)向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的在5-13v的电压值的电压升高。
15.本发明的另一个实施方式包括在封闭步骤b)之后，在温度为15℃-35℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms的去离子水中进行封闭后冲洗(步骤b1))。
16.本发明的另一个实施方式包括在硅酸盐封闭步骤(步骤b))之前，进行所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤a1)，
[0017]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；
[0018]
然后可选地
[0019]-在含有选自由过氧化氢(h2o2)、氟化铵(nh4f)、氟锆酸钾(k2zrf6)、高锰酸钾(kmno4)、高锰酸钠(namno4)组成的组的氧化性化合物的水性液浴中(步骤a1-2))。
[0020]
在另一个实施方式中，在根据步骤b)的硅酸盐封闭之后，表面处理方法还包括在温度为97℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms的去离子水中的最终水热封闭(步骤c))。
[0021]
本发明的表面处理方法显著提高了铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能，并且满足reach法规的要求。
[0022]
本发明的方法在寻求提高铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能的任何类型的工业中，例如在航空、汽车、石油工业等中都具有很大的利好。
[0023]
本发明的另一目的涉及一种制造用于航空领域的铝或铝合金部件的方法，包括：
[0024]
(i)通过根据本发明的方法对所述部件进行表面处理的步骤，和可选地
[0025]
(ii)施加一层或多层油漆、清漆、干润滑剂或填补剂(mastics)的步骤。
[0026]
本发明的另一个目的是根据本发明的表面处理方法用于制造用于航空领域的铝或铝合金部件的用途。
[0027]
本发明的目的还包括通过本发明的表面处理方法封闭的经阳极氧化的铝或铝合金部件，该部件包括一层或多层油漆、清漆、干润滑剂或填补剂，所述部件用于航空领域。
附图说明
[0028]
通过下面的详细描述，本发明进一步的特征和优点将变得更加易懂，参考附图以理解该详细描述，其中：
[0029]
图1示出了根据mil-c-27725b标准的
§
4.7.19对通过本发明方法和现有技术方法处理的部件进行生物腐蚀测试的安装示意图。
具体实施方式
[0030]
本发明的目的是通过提供一种铝或铝合金部件的表面处理方法以满足现有技术的需求，尤其是在所处理的部件的耐生物腐蚀性方面，该方法至少包括以下步骤：
[0031]
a)阳极氧化步骤；和
[0032]
b)在步骤a)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤；
[0033]
封闭在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
[0034]
根据本发明的优选实施方式，阳极氧化步骤a)是如下所述的阳极氧化，在该阳极氧化过程中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并且
[0035]
根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高。
[0036]
一旦达到称为平台的电压值，所施加的电压就保持在所述平台值上一段足够的时间，以在所述部件的表面上获得厚度在2-7μm之间的阳极层。
[0037]
施加到所述浸没的部件的电压可以在平台值保持20-80分钟的一段时间。
[0038]
称为平台的电压值可以为6-10v。
[0039]
该阳极氧化是一种精细oas。
[0040]
在本发明的方法中，阳极氧化步骤a)也可以是tsa(硫酸酒石酸阳极氧化)、oas(硫酸阳极氧化)、psaa(硫酸磷酸阳极氧化)、bsaa(硫酸硼酸阳极氧化)或oac(铬阳极氧化)类型的阳极氧化。
[0041]
本发明的方法尤其适用于通过不同的生产模式，即通过增材制造获得的选自由2014、2017a、2024、2214、2219、2618、au5nkzr、7175、5052、5086、6061、6063、7010、7020、7050、7050t7451、7055t77、7068、7085t7651、7075、7175和7475、as7g06、as7g03、as10g、as9u3、as7g06和as10g组成的组的铝和铝合金部件。
[0042]
如所述，施加到部件上的电压分布包括从起始值0v，以低于1v/min，优选地为0.3v/min-0.7v/min的速率上升，直到达到称为平台的在5-13v之间，优选地在6-10v之间的
电压值的电压升高。然后将施加到浸没在所述水性液浴中的所述部件的电压保持在所述平台值一段适当的时间，以在所述部件的表面上获得厚度在2-7μm，例如，厚度等于约3μm的铝氧化物/铝氢氧化物的阳极层。
[0043]
根据本发明的一个实施方式，施加到所述浸没的部件上的电压在平台值保持20-80分钟，优选地30-60分钟的一段时间。
[0044]
不希望受到任何理论的束缚，发明人意外地发现，在通过上述优选的精细oas阳极氧化方法进行阳极氧化过程中，电压上升越慢，在部件表面上形成的阳极层的耐生物腐蚀性越大。同样，施加的电压越低，所述阳极层的耐生物腐蚀性能越高。这两个参数能够产生更少孔，更致密，因此更耐生物腐蚀的层。
[0045]
在根据本发明的优选实施方式的阳极氧化步骤a)中，水性液浴中的硫酸浓度优选在160g/l-220g/l之间，例如等于190g/l。
[0046]
在根据本发明的优选实施方式的阳极氧化步骤a)中，水性液浴温度可以在10-25℃之间，优选地在14-21℃之间，例如18℃。
[0047]
在本发明的方法中，阳极氧化步骤a)之后直接或间接地跟随着步骤b)，步骤b)是封闭在所述步骤a)过程中在所述部件上形成的阳极层的步骤。如上所述，步骤b)的封闭是在
[0048]-电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，并且
[0049]-含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行的。
[0050]
碱金属或碱土金属硅酸盐可选自由硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙和硅酸镁组成的组。
[0051]
用于封闭的水性液浴的水质是很重要的，因为它对在部件上形成的阳极层的耐生物腐蚀性有影响。较纯净的水，例如电阻率等于或高于10mohms的水，随着时间的推移可能比电阻率低于10mohms的水提供更好的性能。根据优选实施方式，去离子水是安装水(mounting water)，即在安装/填充活性水性液浴过程中用于填充该活性水性液浴的水，所述水的电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms。
[0052]
在封闭步骤b)中，溶液中碱金属或碱土金属硅酸盐的浓度优选地在15-40g/l之间，例如23g/l。
[0053]
步骤b)中的封闭液的温度可在60℃-100℃之间，优选地在97℃-100℃之间，例如98℃。
[0054]
封闭步骤b)的持续时间为1-40分钟，优选地为15-25分钟，例如20分钟。
[0055]
在本发明的一个实施方式中，在硅酸盐封闭步骤(步骤b))之前，可以在下述水性液浴中进行所述部件的浸没步骤a1)，
[0056]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；
[0057]
然后可选地
[0058]-在含有选自由过氧化氢(h2o2)、氟化铵(nh4f)、氟锆酸钾(k2zrf6)、高锰酸钾
(kmno4)、高锰酸钠(namno4)组成的组的氧化性化合物的水性液浴中(步骤a1-2))。
[0059]
所述三价铬盐可以是，例如以下商业化产品之一：来自surtec公司的surtec 650、来自coventya公司的lanthane 613.3、来自socomore公司的tcs、来自henkel公司的bonderite mnt 65000。
[0060]
氧化性化合物可以是，例如socomore公司的产品pacs。
[0061]
在浸没步骤a1)中，步骤a1-1)和步骤a1-2)可以按以下顺序依次进行：进行步骤a1-1)，然后进行步骤a1-2)。浸没步骤a1)，也可以是单独的步骤a1-1)，其后没有跟随着步骤a1-2)。
[0062]
如上文所述的步骤a1-1)和a1-2)中含有三价铬盐的水性液浴的温度和含有氧化性化合物的水性液浴的温度为20℃-80℃，优选地为20℃-60℃。这两个水性液浴的温度可以相同，也可以不同。
[0063]
在步骤a1)中每个水性液浴的浸没时间可以相同也可以不同。其可以为5-40分钟，优选地为5-20分钟。
[0064]
含有三价铬盐的水性液浴的ph值可为3-4.5，优选地为3-4，例如3.5。
[0065]
水性液浴中三价铬盐的浓度优选地在0.5-500g/l之间。
[0066]
含有氧化性化合物的水性液浴的ph值为3-6。
[0067]
水性液浴中氧化性化合物的浓度优选地为0.1-500g/l。
[0068]
根据本发明的另一个实施方式，该方法还包括在根据步骤b)进行硅酸盐封闭之后的最终水热封闭，这称为步骤c)。最终水热封闭c)在温度t》96℃下，例如温度为97℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms的去离子水中进行。
[0069]
在最终水热封闭c)中，部件浸没在电阻率有利地为10mohms或更高的去离子水中。该步骤中，部件的浸没时间可以为10-30分钟，优选地为15-25分钟。
[0070]
根据本发明的一个实施方式，根据本发明的铝或铝合金部件的表面处理方法包括以下步骤：
[0071]
a)阳极氧化步骤，在该步骤中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并且
[0072]
根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高；和
[0073]
b)在步骤a)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤，
[0074]
封闭在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
[0075]
根据本发明的另一个实施方式，根据本发明的用于铝或铝合金部件的表面处理方法包括以下步骤：
[0076]
a)阳极氧化步骤，在该步骤中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并且
[0077]
根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高；
[0078]
a1)所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤，
[0079]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；
[0080]
然后
[0081]-在含有选自由过氧化氢(h2o2)、氟化铵(nh4f)、氟锆酸钾(k2zrf6)、高锰酸钾(kmno4)、高锰酸钠(namno4)组成的组的氧化性化合物的水性液浴中(步骤a1-2))；和
[0082]
b)封闭步骤，该封闭步骤在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
[0083]
根据本发明的另一个实施方式，根据本发明的用于铝或铝合金部件的表面处理方法包括以下步骤：
[0084]
a)阳极氧化步骤，在该步骤中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，
[0085]
并根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高；
[0086]
a1)所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤，
[0087]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；
[0088]
然后
[0089]-在含有选自由过氧化氢(h2o2)、氟化铵(nh4f)、氟锆酸钾(k2zrf6)、高锰酸钾(kmno4)、高锰酸钠(namno4)组成的组的氧化性化合物的水性液浴中(步骤a1-2))；
[0090]
b)封闭步骤，所述封闭步骤在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行；和
[0091]
c)最终水热封闭，在温度为97℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms的去离子水中进行。
[0092]
根据本发明的又一个实施方式，根据本发明的用于铝或铝合金部件的表面处理方法包括以下步骤：
[0093]
a)阳极氧化步骤，在该步骤中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并且
[0094]
根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高；
[0095]
a1)所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤，
[0096]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；和
[0097]
b)封闭步骤，所述封闭步骤在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，
优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
[0098]
在本发明的另一个实施方式中，根据本发明的用于铝或铝合金部件的表面处理方法包括以下步骤：
[0099]
a)阳极氧化步骤，在该步骤中，将所述部件浸没在温度为14℃-21℃，浓度为150-250g/l的含硫酸的水性液浴中，并且
[0100]
根据电压分布向所述浸没的部件施加直流电压，所述电压分布包括以小于1v/min的速率上升，直到达到称为平台的5-13v的电压值的电压升高；
[0101]
im)在步骤a)结束时，在有机或无机染料浴中浸渍所述经阳极氧化的部件的步骤，然后可选地
[0102]
a1)所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤，
[0103]-在含有选自由crf3·
xh2o、crcl3·
xh2o、cr(no3)3·
xh2o、(ch3co2)2cr
·
xh2o、(ch3co2)7cr3(oh)2·
xh2o、cr2(so4)3·
xh2o、crk(so4)2·
xh2o组成的组的三价铬盐的水性液浴中(步骤a1-1))；
[0104]
然后
[0105]-在含有选自由过氧化氢(h2o2)、氟化铵(nh4f)、氟锆酸钾(k2zrf6)、高锰酸钾(kmno4)、高锰酸钠(namno4)组成的组的氧化性化合物的水性液浴中(步骤a1-2))；和然后可选地
[0106]
b)封闭步骤，所述封闭步骤在温度为60℃-100℃，电阻率等于或大于0.01mohms，优选地等于或大于0.1mohms，更优选地等于或大于10mohms，以及含有1-500g/l的碱金属或碱土金属硅酸盐的去离子水的水性溶液中进行。
[0107]
步骤im)可以通过本领域技术人员已知的任何技术来进行。例如，它可以在适用于表面处理的，可从如科莱恩公司获得的染料浴中进行。例如，可以提到有机染料sanodal blue(来自科莱恩公司)，其浓度为3g/l，其中必须添加2g/l的醋酸钠，ph值为5-6，温度为40℃-65℃，优选地等于50℃，持续时间为5-35分钟，优选地等于20分钟。有机染料的活性成分是蒽醌分子。
[0108]
在所有实施方式中，在对部件进行本发明的表面处理方法之前，以及因此在阳极氧化步骤a)之前，所述部件可以通过脱脂和/或酸洗进行表面准备步骤，以去除其表面上存在的油脂、污垢和氧化物。
[0109]
该表面准备的初步步骤可以包括以下一个或多个操作：
[0110]-溶剂脱脂，以溶解部件表面上的油脂。该操作可以通过浸泡、喷洒或本领域技术人员已知的任何其他方法来进行；
[0111]-碱性脱脂，以溶解部件表面上的油脂。该操作可以通过浸泡、喷洒或本领域技术人员已知的任何其他技术来进行；
[0112]-碱性酸洗，以溶解自然形成在部件表面上的氧化物。该操作可以通过浸泡、喷洒或本领域技术人员已知的任何其他技术来进行。在该操作结束时，部件上覆盖着由金属间化合物的氧化产物形成的粉状层，其必须通过酸洗步骤来去除；
[0113]-酸洗，以溶解自然形成在部件表面上的氧化物和/或在碱性酸洗步骤中在部件表面上形成的氧化层。该操作可以通过浸泡、喷洒或本领域技术人员已知的任何其他技术来
进行。
[0114]
例如，在申请wo 2013/117759中详细描述了这些步骤。
[0115]
中间冲洗，尤其是用软化水的中间冲洗，优选地在上述连续步骤之间和在通过阳极氧化处理部件之前进行。
[0116]
本发明的表面处理方法显著提高了铝或铝合金零件的耐生物腐蚀性能，并且满足reach法规的要求。
[0117]
本发明的方法在寻求提高铝或铝合金部件的耐生物腐蚀性能的任何类型的工业中，例如在航空、汽车、石油工业等中都具有很大的利好。
[0118]
本发明的另一目的涉及一种用于制造航空领域中使用的铝或铝合金部件的方法，包括
[0119]
(i)通过本发明的方法对所述部件进行表面处理的步骤，和可选地
[0120]
(ii)施加一层或多层油漆、清漆、干润滑剂或填补剂的步骤。
[0121]
一层或多层油漆、清漆、干润滑剂或填补剂的施用可通过本领域技术人员已知的任何方法进行。此外，本领域技术人员将会知道如何选择适用于航空领域的油漆、清漆、干润滑剂和填补剂。
[0122]
本发明的另一个目的是根据本发明的表面处理方法用于制造用于航空领域的铝或铝合金部件的用途。
[0123]
本发明的目的还包括通过本发明的表面处理方法封闭的阳极氧化铝或铝合金部件，该部件包括一层或多层油漆、清漆、干润滑剂或填补剂，所述部件用于航空领域。
[0124]
实施例
[0125]
实施例1
[0126]
铝合金部件的表面处理方法
[0127]
根据下面描述的方法对机械加工在尺寸为120
×
60
×
2mm的两个面中的一个面上的轧制2024t3铝合金部件进行处理。
[0128]
首先依次进行部件的表面准备步骤：
[0129]-碱性脱脂，将部件浸泡在alumal clean 101(购自coventya公司)的液浴中，温度为60℃，时间为20分钟；
[0130]-用自来水或软化水冲洗；
[0131]-酸洗：将部件浸泡在alumal deox411(购自coventya公司)的溶液中；
[0132]-用自来水或软化水冲洗。
[0133]
然后对酸洗和冲洗后的部件进行根据本发明的阳极氧化方法，在阳极氧化过程中，将部件浸没在浓度为160g/l-220g/l，例如等于190g/l的含硫酸的水性液浴中。该水性液浴在18℃的温度下运送并保持在18℃。将直流电压根据以下电压分布施加到浸没的部件上：电压从0v以0.4v/min的速率上升，直到达到称为平台的6v的电压值。电压保持在该平台值50分钟。在部件表面上形成厚度为2-4μm的阳极层。
[0134]
作为对比例，采用传统的铬阳极氧化(oac)和精细硫酸阳极氧化(精细oas)方法对经历了相同表面准备操作的相同部件进行阳极氧化。这些阳极氧化的操作条件见表1。
[0135]
表1
[0136][0137]
部件上形成的阳极层的厚度根据iso2360标准通过涡电流测量。
[0138]
然后，根据本发明的阳极氧化部件进行一次或多次冲洗，优选地采用软化水冲洗，随后在如下所示的条件和顺序下进行根据本发明的封闭操作：
[0139]
步骤a1.1)和步骤a1.2)：将所述部件依次浸没在温度为40℃，含有29％v/v的三价铬盐(三价铬硫酸钾的化学式为kcr(so4)2)，ph值为3.9的水性液浴中，持续20分钟，然后
[0140]
浸没在温度为25℃，含有7％v/v的h2o2，ph值为4.2的水性液浴中，持续5分钟；
[0141]
步骤b)：在前两个操作结束后，通过将部件浸没在温度为98℃，电阻率为10mohms的含有23g/l硅酸钠的去离子安装水的水性溶液中，持续时间为20分钟进行封闭。
[0142]
在每个封闭步骤之间，用温度为约20℃的软化水进行冲洗1分钟。
[0143]
作为比较，使用常规oac和精细oas方法阳极氧化的部件也进行一个或多个常规封闭操作，根据表2中所示的条件，例如用六价铬盐(用于oac)进行热封闭，在事先用三价铬盐以及在氧化性浴中预封闭(或浸渍)的情况下进行水热热封闭。
[0144]
表2
[0145][0146]
耐生物腐蚀性
[0147]
在这些封闭操作结束后，在每个处理的部件上获得封闭的阳极层。处理后，部件在代表生物腐蚀的介质中进行浸没测试，该测试遵循标准mil-27725b中
§
4.7.19的方案。根据mil-c-27725b标准的
§
4.7.19的规定，进行不同部件的生物腐蚀测试的安装示意图示于图1中。
[0148]
结果的评估是通过从介质中移出部件进行目视观察，以便标记由介质(下部相)对基底的处理和/或侵蚀造成的降解的可能的记号。该测试是在与过去的处理(oac)和更近期的现有技术替代处理(符合reach)进行比较的基础上进行的。可以通过测量层的欧姆电阻率来确认目视观察到的降解，当欧姆电阻率不是无限大时，突显出将会一直持续到基底的层劣化。
[0149]
采用欧姆表测量电阻的方法：
[0150]
万用表可以用来测量电阻。然后必须在欧姆表模式下使用。
[0151]
在欧姆表模式下使用万用表：
[0152]
终端选择：com终端和带ω符号的终端。
[0153]
连接：万用表直接连接在被测试样与两相介质的下部相接触的区域上的两点上。
[0154]
标度范围(size)：选择最大的标度范围，然后减小，直到找到高于测量值的最小的标度范围。
[0155]
表3总结了，不同表面处理的耐生物腐蚀性的测试结果与浸没在两相介质中天数的关系。
[0156]
表3
[0157][0158]
点蚀腐蚀是在铝合金部件表面上形成不规则形状的空洞的局部腐蚀。当铝合金部件与含有卤离子，最常见的是氯离子的水性溶液接触时就会发生。根据表3中所示的结果，很明显，与传统的表面处理相比，根据本发明的表面处理能够使生物腐蚀测试性能至少翻倍。
[0159]
在进行了根据本发明的处理的部件上观察到的性能相当于在进行相同测试的涂漆(例如通过阴离子电泳法)部件上获得的性能。
[0160]
实施例2
[0161]
精细oas阳极氧化步骤中的电压升高速率
[0162]
12个试样在与实施例1相同的条件下脱脂和酸洗。然后用不同的电压升高时间(5分钟和15分钟)和不同的平台电压(分别为6、10和13伏，持续50、40和30分钟)进行阳极氧化。然后在与实施例1所述条件相同的条件下，将这些试样依次浸没在步骤a1-1)、a1-2)的水性液浴中。然后，将试样1、3、6、7、9和11浸没在温度为98℃，电阻率等于或大于10mohms的去离子水的最终水热封闭水性液浴中，浸没30分钟(前述步骤c))。
[0163]
将试样2、4、5、8、10、12进行封闭，然后按照与实施例1(步骤b))中描述的相同条件
冲洗以及相关的后冲洗。
[0164]
根据iso2360标准，通过涡电流测量封闭的阳极层的厚度。这些层的条件和厚度测量结果示于表4中。
[0165]
表4
[0166][0167]
然后在与实施例1相同的条件和控制方式下测试试样的耐生物腐蚀性能。在浸没14天和17天后进行检查。结果示于表5中。
[0168]
在浸没17天后，试验结果表明，当在根据本发明的含有硅酸盐的水性液浴中进行封闭时，试样的外观保持不变或非常轻微地变色。相反，当对13和10伏特下阳极氧化的试样进行水热封闭时，会观察到普遍的腐蚀。对于6伏特下阳极氧化的试样1和3来说，这种影响明显较小。还注意到的是，对于硅酸盐封闭的6伏特和10伏特下阳极氧化的试样，15分钟的电压升高比5分钟的电压升高提供更好的结果。
[0169]
因此，从这些结果可以推断，较慢的电压升高(15分钟优于5分钟)和平台电压优选地等于10伏特或6伏特，以及根据本发明的硅酸盐封闭，提供了耐受生物腐蚀模拟测试的最佳结果。
[0170]
表5
[0171]