铝合金车身构件胶接前表面处理工艺、铝合金车身构件、车身构件连接方法、车身及汽车技术

本发明专利技术公开了一种铝合金车身构件胶接前表面处理工艺、铝合金车身构件、车身构件连接方法、车身及汽车，涉及铝合金车身连接技术领域。该表面处理工艺包括阳极氧化处理步骤和封闭处理步骤；阳极氧化处理时阳极氧化液中含有H2SO4，电流密度为1.4～1.6A/dm

【技术实现步骤摘要】
铝合金车身构件胶接前表面处理工艺、铝合金车身构件、车身构件连接方法、车身及汽车
本专利技术涉及铝合金车身连接
，具体而言，涉及一种铝合金车身构件胶接前表面处理工艺、铝合金车身构件、车身构件连接方法、车身及汽车。
技术介绍
铝合金具有力学性能好、质量轻等优点，已被广泛应用于各行业中，尤其是在轻量化要求较高的航空航天器领域以及高档跑车上。铝合金构件之间可以采用机械连接，例如普通铝合金车身骨架连接技术焊接和铆接方式，但这两种都是点或线接触的连接方法，容易发生应力集中，造成连接强度不高的缺陷。随着轻量化铝合金车身技术在汽车上应用的推广，车用铝合金构件的连接技术也越来越受到行业关注，且成为安全及车辆性能的重要影响因素。胶接是通过胶粘剂把被粘物结合在一起的连接方式，由于胶接是面接触的连接方式，具有结构增重小、时间短、成本低、胶接效率高和不对胶接构件产生新的应力集中等优点，目前在航宇领域得到应用。由于铝合金与氧的亲和力较强，即使在干燥空气中也会很快在洁净的铝表面形成2～3nm厚的无孔非晶态Al2O3，胶接连接或胶接修理前应对其表面进行必要的表面处理。铝合金胶接构件有很多优异的性能，但是由于胶接的工艺步骤较多，而且胶接构件的最终质量是在胶接工艺的过程中形成的，所以胶接的质量容易受多种因素的影响，特别是表面处理工艺的影响。胶接构件的表面处理，在一定意义上可以认为是胶接工艺的开始，表面处理质量的优劣将直接影响到胶接的强度。铝合金的表面处理是一个转化过程，其主要作用是去掉其表面层物质，避免在其弱氧化层上胶接，同时改变其表面形貌，增加表面积和提高表面能，增强粘接界面上的机械啮合作用。目前铝合金胶接表面处理方法有机械物理方法和化学方法两大类，用溶剂对铝材表面的清洗与脱脂、砂纸和砂布打磨、喷砂及机械加工等属于机械物理方法；而用阳极氧化处理则属于化学表面处理方法。研究发现，未经处理的粘接抗拉伸剪切性能不是很好，这是因为铝合金试片暴露于空气中时，其表面自然氧化生成的氧化膜非常薄且易破损；另外，未经处理的铝合金试片表面较为平整、表面能不高，因此，其粘接强度较弱。传统的硫酸阳极氧化一般应用于建筑行业，可获得吸附性较好的膜层，适用于一般防护或作为油漆涂层的粘结底层；硫酸阳极氧化膜多孔，空隙率约为35％；吸附能力强，易于染色，被广泛用于装饰目的。此类工艺主要对阳极氧化后微孔进行封闭，封闭效果越好，腐蚀性能越优，但胶接性能变差。目前在汽车领域对于铝合金的胶接工艺研究还较少，采用传统普适性的工艺条件不能充分发挥胶接的强度和性能，不能达到满足全铝车身的连接性能要求，连接后车身的综合性能较差。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，采用该表面处理工艺处理后的铝合金车身构件表面形成特定厚度的极性氧化物γ-Al2O3氧化膜层，同时封闭处理后微孔处于半封状态，耐蚀性能提高，不仅抗腐蚀，而且胶接性好，保证了防护及胶接性能，提高胶接质量。通过采用该铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺处理后对铝合金车身构件进行胶接，胶接性能比焊接性能高，能够满足全铝车身的连接性能要求。本专利技术的目的之二在于提供一种应用所述的铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺处理得到的铝合金车身构件，该构件表面形成特定厚度的极性氧化物γ-Al2O3氧化膜层，该氧化膜层厚度能够获得最优的车辆所需的综合性能，且形成均匀的多孔，在胶接过程中胶黏剂分子渗入到微孔中，形成较好的机械连接，采用该铝合金车身构件胶接后的最大胶接载荷和能量能够满足全铝车身的连接性能要求。本专利技术的目的之三在于提供一种将多个所述的铝合金车身构件进行胶接的铝合金车身构件的连接方法，该方法采用面接触的胶接连接方法，连接强度高，大于传统焊接强度，不易发生应力集中，疲劳强度也相对较高，综合性能优，符合高强度全铝车身的连接性能。本专利技术的目的之四在于提供一种应用所述的铝合金车身构件的连接方法连接得到的铝合金车身，该车身强度高。本专利技术的目的之五在于提供一种包括所述的铝合金车身的汽车，该汽车的车身轻质且强度高。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：根据本专利技术的第一个方面，提供了一种铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，包括阳极氧化处理步骤和封闭处理步骤；阳极氧化处理时阳极氧化液中含有H2SO4，电流密度为1.4～1.6A/dm2，阳极氧化温度为17～20℃，阳极氧化处理后氧化膜厚度为2～10μm；用温度为96～100℃的热水对阳极氧化处理后的铝合金车身构件进行封闭处理，封闭时间为10～45min。[阳极氧化处理]阳极氧化处理是将铝合金车身构件放入含有阳极氧化液的氧化容器内作为阳极，以铅板为阴极，在特定的工艺条件下，在外加电流的作用下，在铝合金车身构件上形成一层氧化膜的过程。本专利技术中，阳极氧化液包含H2SO4，电流密度为1.4～1.6A/dm2，阳极氧化温度为17～20℃，阳极氧化处理后氧化膜厚度为2～10μm。阳极氧化液主要为硫酸溶液，采用硫酸阳极氧化方法，具有生产成本低、耐蚀性、耐磨性好和满足高强度车身的粘结性能的优势。可以理解的是，H2SO4溶液的浓度可以采用常规阳极氧化方法中硫酸作为阳极氧化液时的浓度。阳极氧化时电流密度典型但非限制性的例如为1.4A/dm2、1.5A/dm2或1.6A/dm2。阳极氧化时氧化温度典型但非限制性的例如为17℃、18℃、19℃或20℃。通过在1.4～1.6A/dm2的电流密度和17～20℃的阳极氧化温度的特定工艺参数条件下，以主要成分为硫酸的阳极氧化液对铝合金车身构件进行阳极氧化处理，使最后的氧化膜厚度为2～10μm。阳极氧化后得到的氧化膜厚度典型但非限制性的例如为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。通过将阳极氧化层厚度控制在一定范围内，能够满足车辆所需的综合性能相对最优，氧化膜厚度处于2～10μm时，胶接后铝合金车身构件的最大胶接载荷和能量优秀，是车辆所需的综合性能相对较优的，能够满足高强度全铝车身的连接性能。[封闭处理]由于阳极氧化膜的多孔结构和强吸附性能，表面易被污染，尤其处在腐蚀性环境中，腐蚀介质进入孔内易引起腐蚀，因此，经阳极氧化后的皮膜需要进行封闭处理，以提高氧化膜的抗腐蚀、绝缘和耐磨等性能，以及减弱它对杂质或油污的吸附。但封闭效果越好，抗腐蚀性能越优，但影响了后续的胶接性能。本专利技术采用热水封闭，封闭温度为96～100℃，封闭时间为10～45min。热水封闭指对铝合金车身构件在沸水或接近沸点的热水中处理。封闭处理时封闭温度典型但非限制性的例如为96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。封闭处理时封闭时间典型但非限制性的例如为10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min或45min。通过对阳极氧化处理后的铝合金车身构件在96～100℃的热水中封闭10～45min，使氧化膜微孔处于半封闭状态，不仅铝合金车身构件耐腐蚀性能提高，而且胶接性好，保证了防护及胶接性能，提高胶接质量。本专利技术利用阳极氧化后微孔形貌促进粘结性能，能够形成均匀的多孔，使在胶接过程中胶黏剂分子渗入到微孔中，与其形成较好的机械连接。阳极化处理后，其表面生成极性的氧化物γ-Al2O3，极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，其特征在于，包括阳极氧化处理步骤和封闭处理步骤；阳极氧化处理时阳极氧化液中含有H2SO4，电流密度为1.4～1.6A/dm

【技术特征摘要】
1.一种铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，其特征在于，包括阳极氧化处理步骤和封闭处理步骤；阳极氧化处理时阳极氧化液中含有H2SO4，电流密度为1.4～1.6A/dm2，阳极氧化温度为17～20℃，阳极氧化处理后氧化膜厚度为2～10μm；用温度为96～100℃的热水对阳极氧化处理后的铝合金车身构件进行封闭处理，封闭时间为10～45min。2.按照权利要求1所述的铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，其特征在于，阳极氧化液中含有170～190g/L的H2SO4和2～15g/L的铝离子，电流密度为1.4～1.5A/dm2，阳极氧化温度为18～20℃，阳极氧化处理后氧化膜厚度为2～4μm；优选地，阳极氧化液中含有180～190g/L的H2SO4和5～10g/L的铝离子，电流密度为1.5A/dm2，阳极氧化温度为18℃，阳极氧化处理后氧化膜厚度为4μm。3.按照权利要求1所述的铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，其特征在于，用pH为5.5～6.5、温度为96～100℃且含有1.5～4mg/L热封闭添加剂HS98的热水对阳极氧化处理后的铝合金车身构件进行封闭处理，封闭时间为10～45min；优选地，用pH为6、温度为98～100℃且含有2～3mg/L热封闭添加剂HS98的热水对阳极氧化处理后的铝合金车身构件进行封闭处理，封闭时间为30～45min。4.按照权利要求1-3任一项所述的铝合金车身构件胶接前的表面处理工艺，其特征在于，阳极氧化处理步骤前还包括前处理步骤；前处理步骤包括除油、碱蚀、一次清洗、除灰和二次清洗；优选地，除油过程的除油温度为50～70℃，除油时间为4～60min；优选地，碱蚀过程的碱蚀速率为3～7g/m2/min；用含有60～100g/L的NaOH、130～180g/L的Al粉和15～25g/L的添加剂的碱蚀液进行碱蚀；优选地，除灰过程采用150～500g/L的硫酸溶液，除灰时间为4～20min；优选地，一次清洗包括三遍清洗过程，第一遍清洗用含有5～25g/L的NaOH和0～60g/L的Al粉的溶液清洗，第一遍清洗温度为35～45℃，第一遍清洗时间为1.5～6min，第二遍和第三遍清洗均独立地采用自来水清洗，清洗时间为0.5～7min；优选地，二次清洗包括两遍清洗过程，两遍清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄艳灵，张之好，陈春龙，张羽翼，林明世，李寅，蔡伟坚，
申请(专利权)人：浙江英伦汽车有限公司，浙江吉利新能源商用车有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33