[发明专利]一种铝合金结构粘接用混合酸阳极氧化方法无效
申请号: | 200710065205.8 | 申请日: | 2007-04-06 |
公开(公告)号: | CN101280449A | 公开(公告)日: | 2008-10-08 |
发明(设计)人: | 左禹;张金生;赵旭辉;熊金平 | 申请(专利权)人: | 北京化工大学 |
主分类号: | C25D11/08 | 分类号: | C25D11/08 |
代理公司: | 北京思海天达知识产权代理有限公司 | 代理人: | 霍京华 |
地址: | 100029北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 铝合金 结构 粘接用 混合 阳极 氧化 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种铝合金结构粘接用混合酸阳极氧化方法,属于铝合金粘接涂装前处理技术领域。
背景技术
铝合金粘接被广泛应用于航空航天、汽车、国防、造船、通用机械和建筑等行业。依据粘接物件的承载情况,可分为结构粘接、次结构粘接和非结构粘接。结构粘接是指粘接工件在服役期承受较大的静态或动态载荷,另外,结构粘接件通常在高温高湿等严酷的环境中使用,要求粘接接头有很好的初始粘接性能和抗湿热性能,而非粘接部分也要有较好的抗腐蚀性能。铬酸阳极氧化(CAA)因可以满足以上要求而成为最广泛使用的一种铝合金表面粘接前处理工艺,然而,铬酸阳极氧化液中含有大量的致癌物质Cr6+,环境污染重,排污费用高,因而其应用越来越受到限制。铬酸阳极氧化的替代工艺已成为目前铝合金粘接前处理研究方面的热点,欧美在高温(60℃)硼酸阳极氧化(BAA)、磷酸阳极化(PAA)、硼酸/硫酸阳极化(BSAA)技术方面研究较多,(G.W.Critchlow,K.A.Yendall,D.Bahrani.Strategies for thereplacement of chromic acid anodising for the structural bongding of aluminumalloys[J].International Journal of Adhesion & Adhesives.2006,26:419-453),这三种阳极氧化工艺处理的铝合金氧化膜的综合性能还无法和CAA膜媲美。磷酸阳极氧化处理的粘接件在初始粘接力学性能和耐久性能方面都可比甚至优于CAA处理,但其氧化膜过薄,非粘接部分的耐腐蚀很差,这严重限制了此项技术的广泛应用。BAA、BSAA氧化膜的耐腐蚀性较好,但其粘接性能并不理想,通常只能用做次结构、非结构粘接和有机涂层的底层。磷酸阳极氧化液对氧化膜的溶解能力强,难以获得厚的、耐蚀性好的氧化膜(一般低于1微米),因而磷酸阳极氧化体系在改善耐腐性方面的难度大。BAA和BSAA氧化技术都可以获得与CAA膜厚度相近、结构致密的氧化膜,耐腐蚀性与CAA膜相当,只是膜表面的纳米级微观粗糙度不如铬酸氧化膜和磷酸氧化膜,粘接性能差。通过氧化液的改性与操作条件的优化,提高膜表面孔隙率,使胶粘剂更易于在膜层润湿、渗透而强化粘接性能是可行的。基于此,改性的硼酸/硫酸阳极氧化工艺是目前铬酸阳极氧化取代工艺研究的前沿,这类研究工作主要集中在阳极化工艺参数的优化、阳极氧化前处理或后处理方面,这些工艺仍存在工艺复杂、耗能高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺稳定、设备简单、粘接性能优良、耐腐蚀性能良好的新型的铝合金结构粘接用混合酸阳极氧化方法,以取代传统的对人体有害、环境污染重、排污费用高的铬酸阳极氧化技术。
本发明提供了一种铝合金结构粘接用混合酸阳极氧化方法,其具体步骤为:将经过脱脂、除灰和预粗化的铝合金试件放入由混合酸组成的阳极氧化液中,在10~35℃温度,电压控制在10~35V下,恒电压直流氧化10~60分钟,完成氧化处理;工件经水洗后,在不高于70℃温度下干燥。
所说的混合酸组成的阳极氧化液为硫酸10~50g/L、硼酸2~10g/L、磷酸(最好使用磷酸)或磷酸盐10~100g/L的水溶液。磷酸盐最好是碱金属的磷酸盐、磷酸二氢盐或磷酸一氢盐。
本发明所说的脱脂过程采用常用的碱性溶液浸泡方法,将机械加工后的预粘接铝合金工件,浸入到质量浓度为5~10%的氢氧化钠碱性溶液中,在50±5℃下脱脂处理3~5分钟。
本发明所说的除灰过程采用常用的酸溶液浸泡方法,将经脱脂处理的铝合金工件水洗后浸入到含有质量浓度为30~35%硝酸和5~10%氢氟酸的水溶液中,常温除灰处理30~60秒。
本发明所说的预粗化过程采用常用的硫酸与硫酸亚铁溶液浸泡方法,将经步骤B处理的铝合金工件水洗后浸入到含有300~370g/L硫酸和120~150g/L硫酸亚铁的水溶液中,在65±2℃下预粗化处理10~30分钟。
本发明所适用的铝合金为工业纯铝、硬铝、铸铝或锻铝。
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