[发明专利]铝制工件的多功能涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种将多功能涂层施加于铝制或铝合金制工件的表面的方法。本发明还涉及一种可以利用这种方法制造的工件。

背景技术

将阳极氧化层施加于铝材料上的目的是为了改变表面特性。阳极氧化层是根据试验参数可具有不同表面形态和孔结构的层。施加阳极氧化层的目的可大体归纳为三种功能：其能增加基体材料的防腐蚀性，以及展现适于粘结和/或涂漆的表面结构。

下文中，将根据主要特性列出几种已知的阳极氧化方法：

1.铬酸阳极氧化法(Chromic acid anodising)，CAA。根据DIN EN 3002，铬酸阳极氧化将提供耐腐蚀的阳极氧化层。同时，所形成的铬酸阳极氧化层的表面形态使其能够用于欲涂漆的组件。倘若在阳极氧化之前，应用硫酸铬酸洗剂(chromium sulphuric acid pickling agent)，那么可利用此方法处理被粘物(bonding adherend)。对于标准彩色涂料，基于含三价铁(Fe(III))酸洗剂的无特定氧化物结构的酸洗剂足以。目前在飞机构造中(例如空中客车Airbus)所使用的所有铝制组件中，有约90％具有CAA层。

2.磷酸-硼酸硫酸阳极氧化法(Phosphoric acid-boric sulphuric acid anodising，PBSA)。本方法描述于美国专利5,486,283中。利用此方法制造的层具有耐腐蚀性。同时，其还用作油漆的助粘剂，而且如果在实际阳极氧化法之前，利用另一阳极氧化法在外表面上产生精细分枝状氧化物结构(磷酸去泥：PAD(phosphoric acidic desmutting))，那么这些层还适用作供粘结的衬底。

3.磷酸阳极氧化法(Phosphoric acid anodising)，PAA。本方法描述于英国专利GB 1 555 940中。美国专利4,085,012提供特别针对PAA粘结特性的专利。磷酸阳极氧化提供一种阳极氧化层，其表面形态适于被粘物，只要使用硫酸铬酸洗剂(FPL)即可。

4.磷酸-硫酸阳极氧化法(Phosphoric-sulphuric acid anodising，PSA)。本方法为空中客车Airbus所使用，而且被列出了名为TN-EVC 904/96的技术说明。PSA阳极氧化层适于粘结和涂布，而且可用作无铬酸盐的对照阳极氧化层。

5.硼酸硫酸阳极氧化法(Boric sulphuric acid anodising，BSAA)。本方法描述于美国专利4,894,127中。利用此方法制造的层具有耐腐蚀性。同时，其还用作油漆的助粘剂。当在实际阳极氧化法之前，利用另一阳极氧化法在外表面上产生精细分枝状氧化物结构(磷酸去泥：PAD)时，将得到突出的粘结表现。

6.直流电硫酸阳极氧化法(Direct current sulphuric acid anodising，GSA)(根据FA 80-T-35-2000)：直流电硫酸阳极氧化表面具有高耐腐蚀性。其通常不适于粘结和油漆。在阳极氧化前，利用基于含三价铁酸洗剂的无特定氧化物结构的酸洗剂进行处理。

7.混合酸阳极氧化法(酒石酸-硫酸阳极氧化；tartaric acid-sulphuric acid anodising)TSA。例如根据欧洲专利EP 1 233 084 A2，按本方法制造的表面具有耐腐蚀性。其适于施加油漆，但在基于无特定氧化物结构的含三价铁酸洗剂的标准酸洗处理中，展现出较弱的粘结性。

然而，这些方法存在以下缺点：

理由：1)为了制造铬酸阳极氧化(CAA)层，需要使用含铬酸盐的浸浴；而铬酸盐被归为致癌物。因此，这些方法将不会用于未来应用中。

理由：2)双联式PBSA没有任何技术缺陷，但在安装方面，所需的第二个阳极氧化工艺要求相当大的投资费用。

理由：3)利用磷酸阳极氧化PAA制造的层不能为飞机构造中整个范围内的部件都提供令人满意的防腐蚀性，而且需要CSA酸洗。

理由：4)磷酸-硫酸阳极氧化层PSA不能提供防腐蚀性。

理由：5)如果第二个PAD浴连接在上游，那么硫酸-硼酸(sulphuric-boric)阳极氧化层BSAA只适于粘结。

理由：6)直流电硫酸阳极氧化层不适于涂漆和粘结。

理由：7)混合酸阳极氧化TSA不适于粘结，而且对于无铬酸盐的油漆具有较低的性能特征。