一种制成制品和制造该制品的方法，该方法包括对铝和铝合金工件进行阳极氧化以便提供包含钛和/或锆的氧化物的耐腐蚀、耐热和耐磨的陶瓷涂层，和随后用第二涂层例如含聚四氟乙烯(“PTFE”)或硅酮的涂层涂覆阳极氧化后的涂层。本发明专利技术特别适用于在铝基底上形成较长寿命的涂层：通过用钛和/或锆的氧化物的阳极氧化层预涂覆基底，该阳极氧化层在硬但仍柔性的膜中提供了优异的耐腐蚀性、耐热性和耐磨性。
【技术实现步骤摘要】
制成制品和在有机或无机涂层之前用陶瓷氧化物阳极氧化涂覆铝基底的方法本分案申请是基于申请号为200580036564.X的原始中国专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及铝和铝合金工件的阳极氧化施加的电沉积涂层以提供包含钛和/或锆的氧化物的涂层，以及后续用有机涂层、无机涂层和/或既包含有机物质又包含无机物质的涂层对阳极氧化工件进行的涂覆。后续涂层的具体实例包括涂料、热喷涂施用的涂层和包含聚四氟乙烯(下文中称作“PTFE”)或硅酮（silicone）的涂层。本专利技术特别适用于在铝基底上形成较长寿命的热喷涂施用的、PTFE或硅酮的不粘涂层。专利技术背景铝及其合金已经得到了许多工业应用。但是，由于铝及其合金的反应性，以及它们的腐蚀和环境劣化的趋势，必需向这些金属的暴露表面提供足够耐腐蚀和保护性的涂层。此外，这种涂层应该耐磨，使得涂层在使用期间保持完整，其间金属制品可能遭受与其它表面、微粒物质等的反复接触。在认为制造的制品的外观重要的情形中，向其施用的保护涂层还应该是均匀的和装饰性的。为了在铝及其合金上提供有效且耐久的保护涂层，已经在许多种电解质溶液，例如硫酸、草酸和铬酸中阳极氧化这些金属，这会在基底上产生氧化铝涂层。尽管铝及其合金的阳极氧化能够形成比涂料或釉（enameling）更有效的涂层，但所得涂覆金属对于它们的期望用途仍不是完全令人满意的。该层经常缺乏满足最苛刻的工业要求所需的期望程度的挠性、硬度、光滑度、耐久性、附着性、耐热性、抗酸和碱侵蚀性、耐腐蚀性和/或不渗透性中的一种或多种。耐热性是铝及其合金的保护涂层的非常期望的特性。例如在炊具工业中，铝由于其轻的重量和快速的传热性质而是精选的材料。但是，裸露的铝容易遭受腐蚀和变色，特别是当暴露于普通的食物酸例如柠檬汁和醋、以及碱例如餐具洗涤皂时。含PTFE或硅酮的涂料是用于铝的常见耐热涂层，它提供了耐腐蚀性和抗变色性并且提供了“不粘”的烹调表面。但是，含PTFE的涂料的缺点在于当受到磨蚀时其与基底的附着性不足以抵抗剥落。为了改善PTFE涂层的附着性，生产商们通常必须在铝基底上提供三种涂料覆层：底涂层、中间层和最后的包含PTFE的外涂层。这种三步骤工艺是昂贵的并且不能解决耐磨性不足的问题和当保护涂料，特别是PTFE涂层磨损时下面的铝随后被腐蚀的问题。同样，不粘的硅酮涂层最终被磨损掉从而使下面的铝暴露于酸、碱和腐蚀性侵蚀。为了改善粗糙度和耐磨性，炊具工业中已知的是使用强酸浴(pH<1)阳极氧化铝来沉积铝氧化物的涂层，并且然后施用包含PTFE的不粘密封涂层。该方法的缺点是产生的阳极氧化涂层的特性。该铝氧化物涂层对酸和碱的不渗透性不如钛和/或锆的氧化物。使用这种已知方法涂覆的制品在反复暴露于热水和碱性清洁剂的典型餐具洗涤循环时会丧失其PTFE涂层。所谓的硬质阳极氧化铝导致较硬的铝氧化物涂层，该涂层是通过在pH<1和低于3℃的温度下的阳极氧化涂覆沉积的，这产生仍缺少足够的耐腐蚀性和耐碱侵蚀性的α相氧化铝晶体结构。因此，仍非常需要开发用于铝及其合金的替代的阳极氧化方法，该方法不具有任何上述缺点并且仍能提供高品质和满意外观的耐腐蚀、耐热且耐磨的保护涂层。在提供耐腐蚀、耐热且耐磨的涂层用以支持PTFE对铝的附着的另一种已知尝试中，对铝合金热喷涂二氧化钛来产生与下面的铝物理附着的膜。这种膜与铝制品具有一定的附着性，但是在涂层中表现出不希望有的空隙。热喷涂技术涉及将颗粒加热并且喷射到预备的表面上。通过一种或多种已知的热喷涂方法可以沉积大多数金属、氧化物、金属陶瓷、硬质金属化合物、一些有机塑料和某些玻璃。根据具体的方法，原料可以是粉末、线、柔性的载有粉末的管或棒的形式。当材料通过喷枪时，它被加热至软化或熔融状态，被加速并且在线或棒的情况中被粉化（atomize）。将如此产生的热颗粒的限制流驱至基底上并且当所述颗粒撞击基底表面时，它们变平并且形成与前面制备的表面的不规则相一致并附着于其上以及彼此附着的薄片。可以平移（translate）枪或者基底并且喷射的材料逐颗粒地构成层状结构，该层状结构形成涂层。这种特殊的涂覆技术已经作为表面修复和保护方法使用了许多年。在航空航天中，铝部件常常涂有氧化锆和氧化钇的热喷涂涂层用以提供绝热层。最近的变化包括冷喷涂材料沉积，其涉及将涂覆材料的颗粒以充分高的速度导向目标表面，引起颗粒变形并且附着到目标表面上。美国专利第4,370,538、4,869,936、5,302,414、6,082,444、6,861,101、6,863,990、6,869,703、6,875,529号中教导了热喷涂涂层的许多方面，这里通过引用将这些专利并入本文。现在已经发现通过在铝合金基底上沉积根据本专利技术的底层，然后在本专利技术的氧化物底层上沉积热喷涂涂层，可以实现热喷涂涂覆产品的性能的惊人改善。专利技术概述申请人已经开发了一种方法，利用该方法可以使用包含络合氟化物和/或络合氟氧化物的阳极氧化溶液，用阳极氧化施用的电沉积涂层快速涂覆铝或铝合金的制品以便形成耐腐蚀和耐磨的保护涂层。所述阳极氧化溶液是含水的并且包含选自Ti、Zr、Hf、Sn、Al、Ge和B中的元素的水溶性和/或水可分散性的络合氟化物和氟氧化物中的一种或多种组分。此处使用术语“溶液”并不意味着暗示每种存在的组分都必须完全溶解和/或分散。本专利技术的一些阳极氧化溶液包含沉淀物或者在使用期间在浴中产生少量淤积物，这不会对性能产生有害影响。在本专利技术特别优选的实施方案中，阳极氧化溶液包含选自如下组中的一种或多种组分：a)水溶性和/或水可分散性的磷的含氧盐，其中阳极氧化溶液中的磷浓度为至少0.01M；b)水溶性和/或水可分散性的、选自Ti、Zr、Hf、Sn、Al、Ge和B中的元素的络合氟化物；c)水溶性和/或水可分散性的锆的含氧盐；d)水溶性和/或水可分散性的钒的含氧盐；e)水溶性和/或水可分散性的钛的含氧盐；f)水溶性和/或水可分散性的碱金属氟化物；g)水溶性和/或水可分散性的铌盐；h)水溶性和/或水可分散性的钼盐；i)水溶性和/或水可分散性的锰盐；j)水溶性和/或水可分散性的钨盐；及k)水溶性和/或水可分散性的碱金属氢氧化物。在本专利技术的一个实施方案中，在锆和/或钛的陶瓷氧化物膜中共沉积铌、钼、锰和/或钨的盐。本专利技术的方法包括提供与阳极氧化溶液接触的阴极、将制品作为阳极置于阳极氧化溶液中，并且在一定电压下使电流通过阳极氧化溶液并且持续有效的时间以便在制品表面上形成阳极氧化施加的电沉积保护涂层。通常优选脉冲直流或者交流。也可以使用非脉冲的直流。当使用脉冲电流时，根据所选的阳极氧化溶液的组成，平均电压优选不超过250伏，更优选不超过200伏，或者最优选不超过175伏。当使用脉冲电流时，峰值电压优选不超过600，最优选500伏。在一个实施方案中，脉冲电流的峰值电压（以优选性增加的顺序）不超过600、575、550、525、500、480、450伏，并且独立地不低于300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400伏。当使用交流时，电压可以是约200至约600伏。在另一个交流的实施方案中，电压（以优选性增加的顺序）为600、575、550、525、500伏，并且独立地不低于300、310、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在包含铝或铝合金的金属制品表面上形成保护涂层的方法，所述方法包括：A)提供包含水和选自如下组中的一种或多种附加组分的阳极氧化溶液：选自Ti、Zr、Hf、Sn、Al、Ge和B中的元素的a)水溶性的络合氟化物，b)水溶性的络合氟氧化物，c)水可分散性的络合氟化物，和d)水可分散性的络合氟氧化物，以及它们的混合物；B)提供与所述阳极氧化溶液接触的阴极；C)将包含铝或铝合金的金属制品作为阳极置于所述阳极氧化溶液中；D)在阳极和阴极之间经过所述阳极氧化溶液通过电流，持续有效的时间以便在金属制品的表面上形成第一保护涂层；E)将具有第一保护涂层的金属制品从所述阳极氧化溶液中移出并且干燥所述制品；以及F)向具有第一保护涂层的金属制品施用一个或多个涂覆材料的层，以便形成与所述第一保护涂层不同或者与所述第一保护涂层具有相同组成并且是非阳极氧化沉积的第二保护涂层。
【技术特征摘要】
2004.10.25 US 10/972,592;2005.06.20 US 11/156,4251.一种制成制品，其包含：a)具有至少一个包含至少30重量％铝的表面的基底；b)沉积在所述表面上的包含二氧化钛的耐酸和碱的、附着的第一保护层；以及c)附着到所述第一保护层上的第二保护层，所述第二保护层或者与所述第一保护层不同，或者与所述第一保护层具有相同的组成并且非阳极氧化沉积的；其中所述附着的第一保护层是阳极氧化制备的，主要包含二氧化钛，还包含磷，并且具有至少为14g/m2的增加质量，并且其中制品在根据ASTMB-117-03进行了1000小时的盐雾试验后不具有从划线扩展开的腐蚀。2.权利要求1的制品，其中所述第二保护层包含不含PTFE的内部涂层材料层和包含PTFE的外部涂料层。3.权利要求1的制品，其中所述附着的第一保护层包含二氧化钛与氧化锆的混合物。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·多兰，
申请(专利权)人：亨克尔两合股份公司，
类型：发明
国别省市：
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