[发明专利]用于通过化学转化钛或钛合金的氧化物层来进行表面预处理的配制品

说明书

一种用于对钛或钛合金5进行表面预处理的配制品，包含在水中200g/l至400g/l的NaOH和10g/l至150g/l的MGDA，其中所述配制品具有至少12的pH值。

技术领域

本发明涉及一种用于通过化学转化钛或钛合金的氧化物层来进行表面预处理的配制品以及一种用于对由钛或钛合金形成的制品进行表面预处理的方法，所述方法包括使所述由钛或钛合金形成的制品与此类配制品进行接触。

背景技术

在过去30年中，钛在航空航天工业中的使用不断增加，钛在最新一代飞行器(例如Airbus 350XWB,Boeing 787)中共计高达15％的结构重量。升高的原因可以归结于，由于电化学腐蚀造成的问题，需要替换在复合材料与金属结构之间连接点处的铝结构。钛及其合金的耐腐蚀性和强度与重量之比使其对于新的设计概念而言是有意义的。钛材料表现出了在长期稳定的粘附方面的问题。钛铆钉头处的铆钉偏移、裂纹冲击处的掉色或纤维金属叠层的脱层是这类问题的若干例子。

因此，表面处理是保证持久连接的最重要步骤。为了提高耐久性，已经开发了用于钛的表面修饰的处理方法。

机械式表面处理如喷砂主要用于产生宏观的粗糙表面并且用于去除残留物。

为了产生长期稳定的粘合连接，大多数情况下使用物理(例如等离子体或激光)或湿法化学处理(例如蚀刻或阳极氧化处理)。阳极化方法在航空工业中用于预处理钛。最常见的用于实现多孔氧化物层的方法是铬酸阳极化(CAA)，其中在电解质中有少量氟化物。利用受控的场辅助的氧化和溶解反应通过局部化的化学溶解(氟离子)产生了纳米结构。CAA产生了高的抗结合性。除了在酸性电解质中阳极化之外，人们也讨论了将碱性电解质作为预处理以对钛进行结构性结合。利用基于氢氧化钠的电解质可以在钛上产生多孔氧化物层。通过氢氧化钠阳极化可以实现在湿气和应力下的粘合连接的良好耐久性。DE 3427543公开了将具有氢氧化钠的电解质与络合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)一起用于提高溶解速度。通过这种NaTESi过程可以实现高孔隙度的氧化物层和良好的长期耐受性。

DE 102011106764B4公开了一种基于氢氧化钠、甲基甘氨酸二乙酸和酒石酸二钠二水合物以及磷酸五钠的阳极氧化处理方法。

另外，溶胶-凝胶过程、Rocatec方法、耐热(Pyrosil)处理是已知的。

现有技术中没有在不使用能量源(如激光器或电场)或非永久合规的化学组分的情况下能够保证长期稳定粘附到钛上的方法。

阳极化方法在应用方面受到限制。由于物理学(法拉第效应)，它无法在没有额外耗费的情况下用在管、空腔或通道中。阴影效应也可能导致不均匀的氧化物层生长。通常需要将阳极化参数对所使用的每种钛合金进行适配。

激光处理可以产生纳米结构化的钛表面，所述钛表面产生了良好的长期粘附性。但是，因为激光是一种视线方法，所以必须保证垂直接近表面。在复杂的部件中，在没有巨大耗费的情况下这是无法实现的。激光器还包括表面的熔融过程，对于纳秒脉冲系统而言，该熔融过程自身导致具有与基础材料相比不同特性的热影响区。

现有技术中没有在不使用能量源(如激光器或电场)或非永久合规的化学组分的情况下能够保证长期稳定粘附到钛上的方法。

发明内容