[发明专利]一种含缓蚀添加剂的阳极氧化处理液

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳极氧化处理液，更特别地说，是指一种适用于航空含铜铝合金的硫酸-己二酸(盐)-缓蚀添加剂的三元阳极氧化处理液。

背景技术

铝及铝合金由于其优异的综合性能而受到广泛使用，尤其是在航空领域中，铝合金一直是最主要的结构材料。但在潮湿气氛，特别是含盐份的空气中铝合金很容易腐蚀，因此，通常将铝及铝合金构件在酸性溶液进行阳极氧化，在表面制备多孔的氧化膜来增加外部涂层的结合性能。多孔氧化膜也可通过封闭处理来提高铝及铝合金构件的耐腐蚀性能。

航空通用铝合金如2×××系，7×××系及铝锂合金，合金元素含量高，组织结构复杂，特别是这些合金中都含有较多量的铜元素，在铝合金基体中形成大量的含铜合金相颗粒，一方面提高了材料的机械性能，同时由于含铜颗粒与铝合金基体的电化学行为差异，容易造成阳极氧化过程中的局部电流集中，在阳极氧化膜中形成尺寸是多孔氧化膜孔隙尺寸几十倍甚至几百倍的局部孔洞缺陷，降低了氧化膜的防护性能；在循环应力的作用下，这些缺陷还容易成为疲劳裂纹的起始位置，降低了航空铝合金构件的疲劳寿命。

中华人民共和国航空工业标准《铝及铝合金铬酸阳极氧化工艺》(HB/Z118-87)中对铝及铝合金的表面铬酸阳极氧化处理作了相关的规定。该方法制备的氧化膜中含有六价铬离子，能有效提高膜层的耐腐蚀性能，对铝合金基体的抗疲劳性能影响也较小，但该过程中所使用的电解质溶液中含有45g/L的铬酐，对环境和人员安全造成危害、威胁。美国波音公司的硫酸-硼酸阳极氧化工艺(US 4894127，Jan.16，1990和US 0050709 A1，Mar.18，2004)以及欧洲空中客车公司的硫酸-酒石酸阳极氧化工艺(EP 1233084A2，21.08.2002)，在原有传统硫酸阳极氧化工艺的基础上，通过添加硼酸或酒石酸组成二元阳极氧化槽液，并通过降低硫酸浓度、减小电流密度等工艺措施有效提高了多孔氧化膜的致密性和均匀性，提高了氧化膜的防护性能，降低了阳极氧化处理对铝合金疲劳寿命的影响。但是，这些二元的阳极氧化处理方法都没有在槽液组成上对航空铝合金中大量存在的含铜合金相颗粒进行针对性抑制，因此仍然不能有效控制阳极氧化膜中粗大局部孔洞缺陷的数量和尺寸。

发明内容

针对航空含铜铝合金阳极氧化膜中容易导致腐蚀失效及疲劳断裂失效的粗大局部孔洞缺陷，本发明的目的是提出一种具有氧化膜局部缺陷抑制效果的三元阳极氧化槽液和工艺体系，并具有环保、低成本、工艺稳定等特点。在膜厚较小(10～75mg/dm²)的情况下，提高多孔氧化膜致密性和均匀性，并抑制由铝合金基体含铜合金相颗粒造成的局部缺陷，进一步提高氧化膜的防护性能，抑制疲劳裂纹的萌生。

本发明是一种对航空含铜铝合金的三元阳极氧化处理方法，其阳极氧化步骤为：

(一)配阳极氧化槽液：

该阳极氧化槽液是在100ml的去离子水中加入质量百分比浓度为98％的1.6～7.6ml的H₂SO₄、5g～30g的改性剂和10mg～100mg的缓蚀添加剂。改性剂为己二酸(肥酸)或者己二酸盐或者己二酸与己二酸盐的混合物；己二酸盐是指己二酸铵、己二酸钠或者己二酸钾等；缓蚀添加剂为铜的高效阴极型缓蚀剂，可以是苯并三氮唑(BTA)、2-巯基苯并噻唑、双硫腙或者8-羟基喹啉。

(二)阳极氧化工艺条件：

阳极氧化温度：20～35℃；

阳极氧化最大电流密度为2A/dm²；

阳极氧化电压：施加方式为逐级升压，初始电压设为0V～5V，以3V～5V/min的速率升高到指定电压10V～20V之后进行恒压阳极氧化；或者在阳极化初期以0.5A/dm²～2A/dm²的电流密度进行恒流阳极氧化，待电压升高到指定电压后，进行恒压阳极氧化。

阳极氧化时间：4～40min；

以石墨电极、Pb电极或不锈钢槽体等为阴极。

在本发明中，通过该阳极氧化工艺条件的配合使得制备出的阳极氧化膜的膜重在10mg/dm²～75mg/dm²范围之内，在满足膜层耐腐蚀、阳极氧化膜与有机涂层的结合性能的同时提高了应用航空2系、7系铝合金及铝锂合金制作出的工件的疲劳寿命。