[发明专利]用于将磷酸阳极化铝密封的方法

说明书

发明由来

此处描述的发明是美国政府雇员作出的，因此，为政府目的而由政府或为政府制造和使用本发明不需要支付任何使用费。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种用于在已经进行了磷酸阳极化的铝及其合金上沉积膜或涂层的方法。涂层体系包含磷酸阳极化铝；辅助的后处理或密封涂层，最佳为粘附结合底漆；或其它的辅助涂层。磷酸阳极化铝涂层是十分多孔的，因此具有差的固有耐腐蚀性。然而，这些涂层的确具有优异的粘附性能。因此，这些阳极化涂层将得益于在不负面影响粘附性能的情况下改善腐蚀保护的后处理或密封的涂层。本发明的性能特征允许磷酸阳极化涂层用于目前不能实行的未上漆涂敷；代替均包含用于易腐蚀的疲劳敏感涂敷(corrosion-prone fatigue-sensitive application)的铬酸盐的铬酸阳极化铝和FPL蚀刻；在所有转变为非铬酸盐结合底漆的粘附结合涂敷中使用；并且在相比于其它通用阳极化涂层降低疲劳弊端和涂层重量的通用涂敷中使用。

本发明涉及一种用于处理一种或多种的磷酸阳极化铝以保持并且提高耐腐蚀性的方法。更具体而言，本发明涉及将磷酸阳极化铝和阳极化铝合金密封的方法。三价铬后处理(TCP)方法包括酸性水溶液，所述酸性水溶液包含有效量的至少一种水溶性三价铬化合物、碱金属六氟锆酸盐、至少一种碱金属四氟硼酸盐和/或六氟硅酸盐、至少一种二价锌化合物和有效量的水溶性增稠剂和/或水溶性表面活性剂。

通常通过使用多种密封处理和组合物的方法，对阳极化铝进行阳极化之后的密封或者后处理。目前用于阳极化铝的高性能后处理或密封剂基于六价铬化学。六价铬是高毒性并且是已知的致癌物。因此，用于沉积这些保护性涂层的溶液和涂层本身有毒。然而，这些膜或涂层对阳极化铝的确产生良好的粘附并提高耐腐蚀性。典型地，密封涂层是在高温下沉积到阳极化涂层上的，并且通常是通过浸渍或者喷涂处理涂敷的。军事上和商业规格标准上可能要求控制每一个被处理涂层的后处理。如此，如同对于″转化涂层″铝一样，对于所有阳极化铝，没有唯一的″后处理″规格标准。

此外，环境法、行政命令和地方职业安全和健康(OSH)条例驱使军事和商业用户寻求没有六价铬的处理。在阳极化铝的情况下，阳极化膜和基底金属是相对无毒的。在增加需要的六价铬处理的情况下，这些涂层变得有毒。尽管用于涂敷阳极化铝的一些其它组合物可以不包含六价铬，但是它们的技术性能比六价铬基涂层差。另外，因为条例变严，所以六价铬处理的使用变得更昂贵。随着EPA进一步强加限制，成本可能变得非常高。因此，尽管现有的六价铬处理在它们的技术性能方面是突出的，原因是它们以低的使用成本给涂层如油漆提供增强的腐蚀保护和粘附结合，但是出于生命周期成本、环境和OSH观点看，六价铬涂层对人和环境都是有害的。

对于粘附结合，磷酸阳极化正在成为铬酸阳极化的代替形式。磷酸阳极化涂层提供优异的粘附结合性能，但是不能充分防止基体铝遭受腐蚀。尽管典型地将阳极化密封剂涂敷到各种其它的阳极化涂层上以提高腐蚀性能，但是因为粘附结合性能显著降低，所以通常不将它们涂敷到磷酸阳极化涂层上。因此，磷酸阳极化涂层的腐蚀保护是由铬酸盐结合的底漆或通用底漆提供的。磷酸阳极化涂层在特性上是柱状和多孔的，从而促进优异的粘附结合性能。然而，柱状、多孔结构还促使腐蚀，从而使磷酸阳极化涂层特别难以防腐蚀。例如，当其保护涂层受到损害并且将极大地得益于不负面影响阳极化涂层的粘附结合特性的腐蚀保护密封剂时，通常用于军用飞机的磷酸阳极化″蜂窝″芯在使用中迅速腐蚀。

发明概述

本发明涉及一种将磷酸阳极化铝及其合金在环境温度或更高温度例如在高达约200的范围内后处理或者密封的方法。更具体而言，本发明涉及将磷酸阳极化的铝及其合金后处理以提高耐腐蚀性并且保持粘附结合性能，例如油漆粘附等。本发明的三价铬后处理(TCP)组合物包含pH范围在约2.5至5.5、并且优选2.5至4.5或3.7至4.0的酸性水溶液，并且每一升所述酸性水溶液都具有约0.01至22g的水溶性三价铬化合物、约0.01至12g的碱金属六氟锆酸盐、约0.0至12g或0.001至12g的选自碱金属四氟硼酸盐、碱金属六氟硅酸盐和任意比率的各种组合或其混合物中的至少一种氟化合物、0.001至10g的水溶性二价锌化合物、约0至10g并且优选0至2.0g的至少一种水溶性增稠剂和0至10g并且优选0至2.0g的至少一种水溶性非离子、阳离子或阴离子表面活性剂或润湿剂。