铝基部件的表面处理方法技术

本发明专利技术涉及由铝或铝合金制成的部件的表面处理方法，包括阳极氧化步骤和采用硅酸盐封闭的步骤。本发明专利技术还涉及根据本发明专利技术的表面处理方法用于制造尤其是用于航空领域的铝和铝合金部件的用途。金部件的用途。金部件的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝基部件的表面处理方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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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。
[0004]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。
[0005]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
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techniques/fiches
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techniques
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traitement
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surface/anodisation
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sulfo
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tartrique
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oast
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tartric
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sulfuric
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anodizing
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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
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techniques/fiches
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techniques
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traitement
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surface/anodisation
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sulfurique
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version
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2/中描述的OAS(阳极硫酸氧化)、例如https://www.anoplate.com/finishes/boric
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sulfuric
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acid
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anodize
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bsaa/中描述的BSAA(硼酸硫酸阳极氧化)、例如http://www.metroplating.co.uk/phosphoric
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acid
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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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。

技术实现思路

[0009]本专利技术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。
[0010]本专利技术正是旨在，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：
[0011]A)阳极氧化步骤；和
[0012]B)在步骤A)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤；
[0013]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。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，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。
[0015]本专利技术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))。
[0016]本专利技术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，表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铝或铝合金部件的表面处理方法，至少包括以下步骤：A)阳极氧化步骤；和B)在所述步骤A)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤；所述封闭在温度为60℃
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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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化步骤A)是下述的阳极氧化：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
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250g/L的含硫酸的水性液浴中，并且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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化步骤A)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。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述铝合金选自通过增材制造获得的由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。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱金属或碱土金属硅酸盐选自由硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙和硅酸镁组成的组。6.根据权利要求1、2、4至5中任一项所述的方法，其特征在于，施加到浸没在所述液浴中的所述部件的电压然后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
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7μm之间的阳极层。7.根据权利要求1、2、4至6中任一项所述的方法，其特征在于，施加到所述浸没的部件上的电压在所述平台值保持20
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80分钟的一段时间。8.根据权利要求1、2、4至7中任一项所述的方法，其特征在于，称为平台的所述电压值为6
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10V。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述封闭步骤B)之后跟随着封闭后冲洗步骤B1)，所述封闭后冲洗步骤B1)在温度为15℃
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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。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的表面处理方法，其特征在于，在所述硅酸盐封闭步骤(步骤B))之前，所述表面处理方法包括所述部件在下述水性液浴中的浸没步骤A1)：
‑
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))；然后可选地
‑
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))。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，含有三价铬盐的水性液浴(步骤A1
‑
1))
的温度和含有氧化性化合物的水性液浴(A1
‑
2))的温度为20℃
‑
80℃，优选地为20℃
‑
60℃。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括最终水热封闭(步骤C))，所述最终水热封闭在温度为97℃
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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，所述步骤C)在根据所述步骤B)的采用硅酸盐封闭之后进行。13.根据权利要求10至12中任一项所述的表面处理方法，其特征在于，所述表面处理方法包括，在所述浸没步骤A1)中，在所述水性液浴(步骤A1
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1))中三价铬盐的浓度为0.5
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500g/L，并且在所述水性液浴(步骤A1
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2))中氧化性化合物的浓度为0.1
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500g/L。14.根据权利要求1至13中任一项所述的铝或铝合金部件的表面处理方法，包括以下步骤：A)阳极氧化步骤，在所述阳极氧化步骤期间，将所述部件浸没在温度为14℃
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21℃以及浓度为150
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250g/L的含硫酸的水性液浴中，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
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13V的电压值的电压升高；和B)在所述步骤A)之后封闭形成在所述部件上的阳极层的步骤，所述封闭在温度为60℃
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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
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【专利技术属性】
技术研发人员：让亚瑟，
申请(专利权)人：赛峰航空系统公司，
类型：发明
国别省市：