[发明专利]一种铝合金工件胶接前处理方法

说明书

提供了一种铝合金工件热控胶接前处理方法，包括：(1)工件前处理：对铝合金工件依次进行脱脂、水洗、碱蚀、水洗、中和、水洗处理；(2)阳极化处理：将经前处理的铝合金工件放入阳极氧化槽中进行阳极氧化处理，得到所述氧化膜；其中，所述阳极氧化槽中含有阳极氧化槽液，所述阳极氧化槽液包括：磷酸50‑200g/L、硫酸10‑130g/L、硫酸铈1‑15g/L、硼酸10‑45g/L、磷酸镁0.5‑20g/L。经该处理方法处理后的铝合金工件可以满足热控性能的要求，其太阳光吸收率可以高达0.3，半球发射率高达0.4。

技术领域

本发明属于表面处理领域，具体为一种应用在太空作业铝合金蒙皮的热控胶接前处理方法。

背景技术

因为太空中没有大气的保护，太阳光(包含红外、可见、紫外光)的强度远高于地球上，照射面温度高，非照射面温度低，温度波动范围可达-150℃到150℃。太阳光吸收率(以下简称吸收率)是表面对于太阳光中紫外光、可见光和红外光吸收的总强度与入射强度的比值，体现了材料表面对于从红外到紫外波长光的吸收能力。半球发射率(以下简称发射率)是物体经过加热到特定温度后，在180度扇形面以内辐射出红外的强度与黑体辐射的比值，体现了热量以红外辐射的形式损失的能力。这两项特性对于太阳光强烈的太空格外重要。因此针对不同部位，在外太空作业的卫星内部外部铝合金材料的框架通常都对表面的金属材料有太阳光吸收率和半球发射率的数值要求，以保证吸收或辐射出的各个波长的光不会对卫星的正常作业产生影响。

目前，国内对于满足特定吸收率和反射率的表面的研究大多集中在化学合成，如硅酸盐包裹的紫外吸收材料所形成的涂层。通过前期的涂敷，硅酸盐涂层通常要经过高温固化过程，这为工业化生产增加了限制。涂层的寿命也是不可忽略的问题。一方面，由于结合力的问题，在长时间使用后，涂层老化极易从基体剥落。另一方面，在高真空紫外条件下，热控涂层很可能发生降解，导致吸收率和发射率发生偏差。

现有的铝表面处理技术制备的磷酸阳极化胶粘前处理膜层薄，吸收率低，发射率低，不符合在航天器上应用所要求的0.35±0.1的吸收率和0.4±0.1的发射率。

现有磷酸阳极化结构胶接前处理航空工业标准(HB/Z 197-1991)规定了前处理和磷酸阳极化的步骤。标准中并未规定磷酸阳极化膜的厚度。因为磷酸对于铝合金具有较强的溶解性，加之磷酸在水中部分电离，使得导电性相对较弱，成膜效率低于其他酸(如，硫酸、草酸等)。两者综合作用下使得磷酸阳极化形成的膜层厚度较低。经多次测定，经过该标准制备的氧化膜厚度小于等于1.5微米，导致热控性能很差。经过测试按照该标准工艺加工的铝合金表面的太阳能吸收率为0.1，半球阀射率为0.09，无法满足航天组件对于热控性能(太阳能吸收率、半球发射率)的要求。

此外，利用金黄色化学导电氧化，铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，且与有机涂料、胶膜等具有良好的胶接性能，由此广泛应用于与有机胶、油漆和作为电泳涂料基底。但是，这种氧化膜亦存在以下缺点：1、导电氧化的膜厚较薄，通常＜1μm，耐磨性能差；2、含有Cr⁶⁺六价铬离子，对环境污染严重；3、虽然胶接性能良好，但是半球发射率和吸收率不满足要求。

利用本色化学导电氧化，铝及铝合金经导电氧化工艺后所获的氧化膜具有导电性能，且与有机涂料、胶膜等具有良好的胶接性能，由此广泛应用于与有机胶、油漆和作为电泳涂料基底。但是，这种氧化膜亦存在以下缺点：1、导电氧化的膜厚较薄，通常＜1μm，耐磨性能差；2、部分本色导电氧化方法含有Cr³⁺三价铬离子，对环境污染严重；3、虽然胶接性能良好，但是半球发射率和吸收率不满足要求。

此外，现有技术中，还可以利用磁控溅射法或化学制备法成膜。