專利名稱：：用于將磷酸陽極化鋁密封的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在已經(jīng)進(jìn)行了磷酸陽極化的鋁及其合金上沉積膜或涂層的方法。涂層體系包含磷酸陽極化鋁；輔助的后處理或密封涂層，最佳為粘附結(jié)合底漆；或其它的輔助涂層。磷酸陽極化鋁涂層是十分多孔的，因此具有差的固有耐腐蝕性。然而，這些涂層的確具有優(yōu)異的粘附性能。因此，這些陽極化涂層將得益于在不負(fù)面影響粘附性能的情況下改善腐蝕保護(hù)的后處理或密封的涂層。本發(fā)明的性能特征允許磷酸陽極化涂層用于目前不能實(shí)行的未上漆涂敷；代替均包含用于易腐蝕的疲勞敏感涂敷(corrosion-pronefatigue-sensitiveapplication)的鉻酸鹽的鉻酸陽極化鋁和FPL蝕刻；在所有轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙j(luò)酸鹽結(jié)合底漆的粘附結(jié)合涂敷中使用；并且在相比于其它通用陽極化涂層降低疲勞弊端和涂層重量的通用涂敷中使用。本發(fā)明涉及一種用于處理一種或多種的磷酸陽極化鋁以保持并且提高耐腐蝕性的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及將磷酸陽極化鋁和陽極化鋁合金密封的方法。三價(jià)鉻后處理(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種水溶性三價(jià)鉻化合物、堿金屬六氟鋯酸鹽、至少一種堿金屬四氟硼酸鹽和/或六氟硅酸鹽、至少一種二價(jià)鋅化合物和有效量的水溶性增稠劑和/或水溶性表面活性劑。通常通過使用多種密封處理和組合物的方法，對(duì)陽極化鋁進(jìn)行陽極化之后的密封或者后處理。目前用于陽極化鋁的高性能后處理或密封劑基于六價(jià)鉻化學(xué)。六價(jià)鉻是高毒性并且是已知的致癌物。因此，用于沉積這些保護(hù)性涂層的溶液和涂層本身有毒。然而，這些膜或涂層對(duì)陽極化鋁的確產(chǎn)生良好的粘附并提高耐腐蝕性。典型地，密封涂層是在高溫下沉積到陽極化涂層上的，并且通常是通過浸漬或者噴涂處理涂敷的。軍事上和商業(yè)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)上可能要求控制每一個(gè)被處理涂層的后處理。如此，如同對(duì)于"轉(zhuǎn)化涂層"鋁一樣，對(duì)于所有陽極化鋁，沒有唯一的"后處理"規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。此外，環(huán)境法、行政命令和地方職業(yè)安全和健康(OSH)條例驅(qū)使軍事和商業(yè)用戶尋求沒有六價(jià)鉻的處理。在陽極化鋁的情況下，陽極化膜和基底金屬是相對(duì)無毒的。在增加需要的六價(jià)絡(luò)處理的情況下，這些涂層變得有毒。盡管用于涂敷陽極化鋁的一些其它組合物可以不包含六價(jià)鉻，但是它們的技術(shù)性能比六價(jià)鉻基涂層差。另外，因?yàn)闂l例變嚴(yán)，所以六價(jià)鉻處理的使用變得更昂貴。隨著EPA進(jìn)一步強(qiáng)加限制，成本可能變得非常高。因此，盡管現(xiàn)有的六價(jià)鉻處理在它們的技術(shù)性能方面是突出的，原因是它們以低的使用成本給涂層如油漆提供增強(qiáng)的腐蝕保護(hù)和粘附結(jié)合，但是出于生命周期成本、環(huán)境和OSH觀點(diǎn)看，六價(jià)鉻涂層對(duì)人和環(huán)境都是有害的。對(duì)于粘附結(jié)合，磷酸陽極化正在成為鉻酸陽極化的代替形式。磷酸陽極化涂層提供優(yōu)異的粘附結(jié)合性能，但是不能充分防止基體鋁遭受腐蝕。盡管典型地將陽極化密封劑涂敷到各種其它的陽極化涂層上以提高腐蝕性能，但是因?yàn)檎掣浇Y(jié)合性能顯著降低，所以通常不將它們涂敷到磷酸陽極化涂層上。因此，磷酸陽極化涂層的腐蝕保護(hù)是由鉻酸鹽結(jié)合的底漆或通用底漆提供的。磷酸陽極化涂層在特性上是柱狀和多孔的，從而促進(jìn)優(yōu)異的粘附結(jié)合性能。然而，柱狀、多孔結(jié)構(gòu)還促使腐蝕，從而使磷酸陽極化涂層特別難以防腐蝕。例如，當(dāng)其保護(hù)涂層受到損害并且將極大地得益于不負(fù)面影響陽極化涂層的粘附結(jié)合特性的腐蝕保護(hù)密封劑時(shí)，通常用于軍用飛機(jī)的磷酸陽極化"蜂窩"芯在使用中迅速腐蝕。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種將磷酸陽極化鋁及其合金在環(huán)境溫度或更高溫度例如在高達(dá)約200。F的范圍內(nèi)后處理或者密封的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及將磷酸陽極化的鋁及其合金后處理以提高耐腐蝕性并且保持粘附結(jié)合性能，例如油漆粘附等。本發(fā)明的三價(jià)鉻后處理(TCP)組合物包含pH范圍在約2.5至5.5、并且優(yōu)選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約0.01至22g的水溶性三價(jià)絡(luò)化合物、約0.01至12g的堿金屬六氟鋯酸鹽、約0.0至12g或0.001至12g的選自堿金屬四氟硼酸鹽、堿金屬六氟硅酸鹽和任意比率的各種組合或其混合物中的至少一種氟化合物、O.OOl至lOg的水溶性二價(jià)鋅化合物、約0至10g并且優(yōu)選0至2.0g的至少一種水溶性增稠劑和0至10g并且優(yōu)選0至2.0g的至少一種水溶性非離子、陽離子或陰離子表面活性劑或潤濕劑。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于處理磷酸陽極化的鋁及其合金以保持其粘附性并且提高其耐蝕特性的酸性水溶液，所述酸性水溶液包含三價(jià)鉻化合物、堿金屬六氟鋯酸鹽和四氟硼酸鹽和/或六氟硅酸鹽。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于將磷酸陽極化的鋁及其合金密封的穩(wěn)定酸性水溶液，所述酸性水溶液具有在約2.5至5.5的范圍內(nèi)的pH值，并且包含有效量的三價(jià)鉻鹽和六氟鋯酸鹽。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于在約室溫和更高溫度下處理或密封磷酸陽極化的鋁及其合金的穩(wěn)定酸性水溶液，所述酸性水溶液具有在約3.7至4.0的范圍內(nèi)的pH值，并且包含三價(jià)鉻鹽和六氟鋯酸鹽，其中所述酸性水溶液基本上不包含六價(jià)絡(luò)。通過參考在結(jié)合附圖l-9(照片)考慮時(shí)的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的將變得明顯。圖1是沒有后處理的磷酸陽極化鋁2024-T3在暴露于24小時(shí)(1天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖2是使用實(shí)施例5的組合物后處理(在約75。F浸漬10分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于96小時(shí)(4天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖3是使用實(shí)施例6的組合物后處理(在約75下浸漬10分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于96小時(shí)(4天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖4是使用實(shí)施例5的組合物后處理(在10(TF下10分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖5是使用實(shí)施例7的組合物后處理(在100下下10分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖6是使用實(shí)施例5的組合物后處理(在環(huán)境(75下)下40分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖7是使用實(shí)施例7的組合物后處理(在環(huán)境(75。F)下40分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖8是使用實(shí)施例5的組合物后處理(在150下下5分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。圖9是使用實(shí)施例6的組合物后處理(在150。F下5分鐘)的磷酸陽極化2024-T3在暴露于1000小時(shí)(42天)的ASTM-B117中性鹽霧試驗(yàn)之后的照片。發(fā)明詳述更具體而言，本發(fā)明涉及用于將磷酸陽極化的鋁及其合金密封以保持粘附結(jié)合并且充分提高陽極化鋁的耐腐蝕性的方法，所述方法使用pH范圍在約2.5至5.5、并且優(yōu)選約2.5至4.5或3.7至4.0的酸性水溶液。所述方法優(yōu)選包括使用一種酸性水溶液，所述酸性水溶液包含約0.01至22g、并且優(yōu)選約4.0g至8.0g例如6.0g的至少一種水溶性三價(jià)鉻化合物，例如硫酸絡(luò)；約0.01至12g并且優(yōu)選約6.0至10g例如8.0g的至少一種堿金屬六氟鋯酸鹽；約0.0至12g或約0.001至12g并且優(yōu)選約0.12至1.2g，例如0.24至0.36g的至少一種氟化合物，所述氟化合物選自堿金屬四氟硼酸鹽、堿金屬六氟硅酸鹽和它們以任意比率的各種混合物或組合；以及約0.001至10g并且優(yōu)選0.1至5.0g或1.0至2.0g的至少一種二價(jià)鋅化合物，如硫酸鋅。在一些方法中，特點(diǎn)是根據(jù)陽極化鋁的物理特性，例如陽極化基材的物理尺寸，將增稠劑加入到溶液中，從而通過使溶液蒸發(fā)變慢而有助于在噴涂和擦涂涂敷過程中形成最佳膜。這還減少了降低油漆粘附的粉狀沉積物的形成。此外，增稠劑的加入有助于在大面積涂敷過程中形成適當(dāng)?shù)哪げ⑶覝p小了處理過程中由在前步驟殘留在基材上的漂洗水的稀釋劑效應(yīng)。這種添加劑產(chǎn)生沒有條紋并且具有更好的著色和腐蝕保護(hù)的膜。水溶性增稠劑如纖維素化合物是己知的，并且可以以每升水溶液為在約0.0至10g、優(yōu)選0.0至2.0g并且更優(yōu)選0.5至1.5g的范圍內(nèi)例如約1.0g的量存在于酸性水溶液中。根據(jù)陽極化鋁的特性，可以將有效而少量的至少一種水溶性表面活性劑或潤濕劑加入到酸性溶液中，加入的量是每升酸性溶液中為在約O.O至10g、優(yōu)選0.0至2.0g并且更優(yōu)選0.5至1.5g的范圍內(nèi)，例如1.0g。這些水溶性表面活性劑或潤濕劑在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且選自非離子、陽離子和陰離子表面活性劑中。三價(jià)鉻是以水溶性三價(jià)鉻化合物、優(yōu)選以三價(jià)鉻鹽的形式加入到溶液中的。具體而言，在配制本發(fā)明的酸性水溶液的過程中，可以便利地將鉻鹽以其水溶解形式加入到溶液中，其中鉻的化合價(jià)是正3。例如，一些優(yōu)選的鉻化合物可以在溶液中制備成Cr2(S04)3、(NH4)Cr(S04)2或KCr2(S04)2和這些化合物的任意混合物或組合的形式。所述鋁基材是磷酸陽極化鋁或包含約60重量°/。或更高的鋁的陽極化鋁合金。三價(jià)鉻濃度的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例是在以每升水溶液計(jì)約4.0至8.0g或6.0g的范圍內(nèi)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)三價(jià)鉻化合物以這些優(yōu)選的范圍存在于溶液中時(shí)，獲得特別良好的結(jié)果。添加到酸性溶液中的優(yōu)選金屬氟鋯酸鹽在所述每升溶液中為約6.0至10g或8.0g的范圍內(nèi)。磷酸陽極化鋁的處理或密封可以在低溫，例如約為環(huán)境或室溫或在高達(dá)約200T的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選室溫處理，因?yàn)檫@種處理消除加熱設(shè)備的必要性?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域中已知的任何一種方法，例如烘箱干燥、鼓風(fēng)干燥、暴露于紅外燈下等將密封涂層進(jìn)行空氣干燥。對(duì)于本發(fā)明來說，術(shù)語磷酸陽極化鋁以及陽極化鋁合金包括通過本領(lǐng)域中己知的方法進(jìn)行磷酸陽極化的鋁及其合金。在一些處理中，可以將堿金屬四氟硼酸鹽和/或六氟硅酸鹽以低至0.001g/L升高到所述化合物的溶解度限度的量加入到酸性溶液中。例如，基于氟鋯酸鹽的重量，加入約50重量％的氟硅酸鹽。換句話說，相對(duì)于8.0g/L的氟鋯酸鹽，將約4.0g/L的氟硅酸鹽加入到溶液中。例如，備選方案是基于氟鋯酸鹽的重量，加入約0.01至100重量％的氟硼酸鹽。優(yōu)選地，可以基于氟鋯酸鹽的重量，加入約1至10重量％，例如約3重量％的氟硼酸鹽。一個(gè)具體的實(shí)例包含約8.0g/L的六氟鋯酸鉀、約6.0g/L的堿式硫酸鉻m(chromiumIIIsulfaebasic)、約0.1至5.0g/L的硫酸二價(jià)鋅和約0.12至1.2g/L的四氟硼酸鉀和/或六氟硅酸鉀。加入穩(wěn)定添加劑即氟硼酸鹽和/或氟硅酸鹽的一個(gè)重要結(jié)果是在將pH值保持在約2.5和5.5之間，同時(shí)溶液是穩(wěn)定的。然而，有時(shí)候預(yù)處理溶液可能需要通過加入有效量的稀酸或堿對(duì)pH值作小的調(diào)整以將pH值保持在約2.5至5.5或更低，例如約3.25至3.5的范圍內(nèi)。所述組合物或酸溶液還可以包含鋅化合物，以相比于不包含二價(jià)鋅化合物的組合物，進(jìn)一步提高磷酸陽極化涂層的腐蝕保護(hù)。將溶液的組分一起混合在水中，并且可以在沒有進(jìn)一步的化學(xué)處理的情況下使用。二價(jià)鋅可以是由以在0.001至10g的范圍內(nèi)的所需濃度溶于水中并且與溶液中的其它組分相容的任何化合物供應(yīng)。特別優(yōu)選的化合物包括例如，乙酸鋅、碲化鋅、四氟硼酸鋅、鉬酸鋅、六氟硅酸鋅、硫酸鋅等或它們的任意比率的任何組合。下列實(shí)施例說明本發(fā)明的穩(wěn)定的密封涂層溶液以及將所述溶液用于保持粘附性能的同時(shí)提高磷酸陽極化的鋁及其合金的耐腐蝕性的方法。實(shí)施例lTCP5PZ2一種用于后處理磷酸陽極化的鋁和鋁合金以在其上得到耐腐蝕性和顏色識(shí)別的涂層并且pH范圍在約3.45至4.0的穩(wěn)定酸性水溶液，其每升溶液包含約3.0g的堿式硫酸三價(jià)鉻(trivalentchromiumsulfatebasic)、約4.0g的六氟鋯酸鉀和約1.0g的硫酸鋅。實(shí)施例2TCP5B3一種用于后處理磷酸陽極化的鋁和鋁合金以在其上形成耐腐蝕性涂層的穩(wěn)定酸性水溶液，其每升溶液包含約3.0g的堿式硫酸三價(jià)鉻、約4.0g的六氟鋯酸鉀和約0.12g的四氟硼酸鉀。實(shí)施例3TCP5B3Z4一種用于后處理磷酸陽極化的鋁和鋁合金以在其上得到耐腐蝕性和顏色識(shí)別的涂層的穩(wěn)定酸性水溶液，其每升溶液包含約3.0g的堿式硫酸三價(jià)鉻、約4.0g的六氟鋯酸鉀、約0.12g的四氟硼酸鉀和約2.0g的硫酸二價(jià)鋅。表l顯示了本發(fā)明的用于后處理磷酸陽極化鋁合金的三個(gè)實(shí)施例相比于實(shí)施例2涂層的組合物的腐蝕等級(jí)。實(shí)施例3(TCP5B3Z4)和實(shí)施例1(TCP5PZ2)平均起來具有更高的等級(jí)。表l其上使用密封劑的磷酸陽極化2024-T3鋁合金在暴露于ASTMB117中性鹽噴霧中1000小時(shí)之后的耐腐蝕性浸漬條件<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例4將3.0g/L的硫酸鉻III堿和4.0g/L的六氟鋯酸鉀加入到指定體積的去離子水中。使用稀氫氧化鉀或稀硫酸使pH值在3.25和3.60之間保持14天。在14天之后，將pH值調(diào)節(jié)至3.90+M).05，并且靜置一晚上。溶液待用。實(shí)施例5將3.0g/L的硫酸鉻m堿、4.0g/L的六氟鋯酸鉀和0.12g/L四氟硼酸鉀加入到指定體積的去離子水中。讓溶液靜置約14天或者直至pH值上升到3.75和4.00之間。溶液待用。實(shí)施例6在最初的混合過程中，將1.0g/L的硫酸鋅加入到實(shí)施例4中。溶液待用。實(shí)施例7在最初的混合過程中，將2.0g/L的硫酸鋅加入到實(shí)施例5中。溶液待用。實(shí)施例8按如下將后處理涂層涂敷到陽極化鋁上。完全遵循根據(jù)ASTMDAdhesivesBonding(PhosphoricAnodizing),"的磷酸陽極化過程。在通過所述磷酸陽極化方法將2024-T3鋁合金的3"xl0"x0.32"鋁板進(jìn)行陽極化之后，立即將該板在去離子水中充分漂洗兩次。在漂洗之后，立即將板在環(huán)境條件下浸漬于實(shí)施例6或7的溶液中10分鐘。浸漬之后，立即通過兩次去離子水漂洗。將板在環(huán)境條件下進(jìn)行空氣干燥，隨后根據(jù)ASTMB117經(jīng)受中性鹽霧。將腐蝕試樣以5度固定在支架上，以使試驗(yàn)持續(xù)。將沒有密封的磷酸陽極化的對(duì)比試樣(PAA)與受試涂層一起測試。圖2和3(照片)顯示了由實(shí)施例5和6的組合物后處理的性能。圖l(照片)顯示了在暴露于ASTMB117中性鹽霧之后的未密封的PAA板。與圖l的沒有后處理的涂層相比，圖2和3的后處理使耐腐蝕性得到提高。實(shí)施例9如在實(shí)施例8中那樣將試樣進(jìn)行陽極化。在本實(shí)施例中，將來自實(shí)施例5和7的組合物(溶液)加熱至100。F，并且將板浸漬總共10分鐘。圖4和5(照片)顯示了這些涂層根據(jù)ASTMB117在中性鹽霧中1000小時(shí)之后的腐蝕性能。顯然實(shí)施例7的組合物與實(shí)施例5的組合物相比是一種改進(jìn)。實(shí)施例IO如在實(shí)施例8中那樣將試樣進(jìn)行陽極化。在本實(shí)施例中，將來自實(shí)施例5和7的組合物(溶液)保持在環(huán)境條件約75。F下，并且將板浸漬總共40分鐘。圖6和7(照片)顯示了這些涂層根據(jù)ASTMB117在中性鹽霧中1000小時(shí)之后的提高的耐腐蝕性。實(shí)施例ll如在實(shí)施例8中那樣將試樣進(jìn)行陽極化。在本實(shí)施例中，將來音實(shí)施例5和6的組合物(溶液)加熱至150。F，并且將板浸漬總共5分鐘。圖7和8(照片)顯示了這些涂層根據(jù)ASTMB117在中性鹽霧中1000小時(shí)之后的耐腐蝕性。表2基于ASTMD1654的數(shù)值等級(jí)比較了實(shí)施例的耐腐蝕性結(jié)果。在ASTM評(píng)價(jià)方法中，最高分是IO，表示在測試板上明顯基本上沒有腐蝕。等級(jí)下降至l，表示板表面的腐蝕基本上為100%。從表2中的數(shù)據(jù)看出，顯然本發(fā)明的方法相對(duì)于以前用于將磷酸陽極化的鋁及其合金后處理或密封的方法是一種改進(jìn)。表2基于ASTMD1654，使用本發(fā)明的組合物(溶液)和方法處理的板的數(shù)值腐蝕等級(jí)具有高至10的等級(jí)(沒有腐蝕)到?jīng)]有后處理時(shí)的低等級(jí)1(完全腐蝕)。所述等級(jí)包括對(duì)于每一個(gè)條件，三個(gè)評(píng)價(jià)板的平均數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>對(duì)于本發(fā)明來說，可以將水溶性表面活性劑或潤濕劑以每升三價(jià)絡(luò)溶液計(jì)在約0至10g并且優(yōu)選0.5至約1.5g的范圍內(nèi)的量加入到三價(jià)鉻溶液中。將表面活性劑加入到水溶液中，以通過降低表面張力提供更好的潤濕性能，從而確保完全覆蓋以及在涂敷基材上的更均勻膜。所述表面活性劑包括選自非離子、陰離子和陽離子表面活性劑中的至少一種水溶性化合物。一些具有在需要濃度的溶解性的已知水溶性表面活性劑包括一羧基咪唑啉、烷基磺酸鈉鹽(DUPONOL⑧)、十三烷氧基聚(氧化烯乙醇)乙氧基化或丙氧基化的烷基酚(IGEPAL⑧)、垸基磺酰胺、烷芳基磺酸鹽、棕櫚基鏈烷醇酰胺(CENTROL⑧)、辛基苯基聚乙氧基乙醇(TRITON⑧)、脫水山梨糖醇一棕櫚酸鹽(SPAN⑧)、十二烷基苯基聚乙二醇醚例如TERGITROL⑧、垸基吡咯烷酮、聚垸氧基化的脂肪酸酯、垸基苯磺酸鹽和它們的混合物。其它己知的水溶性表面活性劑包括垸基酚烷氧化物，優(yōu)選為壬基酚乙氧化物和在苯環(huán)中具有至少一個(gè)磺酸酯取代基的各種陰離子表面活性劑和環(huán)氧乙垸與脂肪胺的加合物。其它已知的水溶性化合物在下列文獻(xiàn)中被找到:"SurfactantsandDetersiveSystems",由JohnWiley&Sops在Kirk-Othmer'sEncyclopediaofChemicalTechnology第三版中出版。當(dāng)大的表面不允許浸漬或要噴涂垂直表面時(shí)，加入增稠劑以使水溶液在表面上保持足夠的接觸時(shí)間。使用的增稠劑是己知的無機(jī)的和有機(jī)水溶性增稠劑，這些增稠劑可以以有效量例如以每升酸性溶液中為約0至10g并且優(yōu)選0.5至1.5g的范圍的足夠濃度加入到三價(jià)鉻溶液中。一些優(yōu)選增稠劑的具體實(shí)例包括纖維素化合物，例如羥丙基纖維素(例如，Klucel)、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素、甲基纖維素和它們的混合物。次優(yōu)選的增稠劑的一些包括水溶性無機(jī)增稠劑，如膠體二氧化硅、粘土如膨潤土、淀粉、阿拉伯樹膠、黃蓍膠、瓊脂和各種組合。在通過常規(guī)的磷酸陽極化技術(shù)制備待處理的表面之后，可以通過浸漬、噴涂或擦涂技術(shù)涂敷溶液。還可以將所述溶液在高達(dá)65。C的高溫下使用，并且最好通過浸漬涂敷以進(jìn)一步提高磷酸陽極化涂層的耐腐蝕性。根據(jù)溶液溫度和溶液的濃度，溶液停留時(shí)間是約1至60分鐘。在停留之后，然后使用自來水或去離子水從基材上充分漂洗殘留的溶液。不必要對(duì)沉積的膜進(jìn)行另外的化學(xué)操作，就可獲得優(yōu)異性能。然而，強(qiáng)氧化性溶液的涂敷可以產(chǎn)生耐腐蝕性得到提高的膜。據(jù)推測附加的耐腐蝕性歸因于在膜中由三價(jià)鉻形成的六價(jià)鉻。可以從被設(shè)計(jì)成代替浸漬槽的噴涂槽裝置中噴涂水性密封劑組合物。這種構(gòu)思還將有效的化學(xué)藥品體積從約1，000加侖減少至約30至50加侖。本發(fā)明的另一個(gè)特征是這種保護(hù)性密封涂層對(duì)磷酸陽極化涂層提供耐腐蝕性的能力，并且這種耐腐蝕性好于或至少相當(dāng)于使用硫、鉻、硼-硫或其它已知的組合物制備的其它己知的密封陽極化(anodic)涂層。這種能力以前是不能獲得的，并且提供以前不可能使磷酸陽極化在腐蝕環(huán)境中的新潛在應(yīng)用。相對(duì)于這些其它涂層，磷酸陽極化鋁具有的主要優(yōu)點(diǎn)在于其涂敷重量典型地低10至50倍。這使結(jié)構(gòu)鋁合金產(chǎn)生顯著的重量減輕和更少的疲勞弊端。另外，本發(fā)明具有提高磷酸陽極化涂層的性能的能力，而這種磷酸陽極化涂層目前是被用作鉻酸陽極化的粘附結(jié)合的替換物。已知沒有進(jìn)行過后處理的磷酸陽極化涂層具有差的耐腐蝕性，但是具有優(yōu)異的結(jié)合特性也是已知的。本發(fā)明提高了陽極化鋁的腐蝕性能，同時(shí)保持涂層的粘附結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)于本發(fā)明來說，術(shù)語"溶解性"和"水溶性"表示用于本發(fā)明的溶液的化合物至少在此所述的濃度下的水溶解性。盡管本發(fā)明已經(jīng)通過多個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是顯然存在可以在不偏離特別是后附權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行的其它變化和修改。權(quán)利要求1.用于將磷酸陽極化的鋁和鋁合金密封以提高耐腐蝕性并且保持粘附結(jié)合強(qiáng)度的方法，所述方法包括使用pH范圍在約2.5至5.5的酸性水溶液處理所述陽極化的鋁及其合金；所述酸性水溶液的每升溶液包含約0.01至22g的三價(jià)鉻化合物、約0.01至12g的堿金屬六氟鋯酸鹽、約0.0至12g的選自由堿金屬四氟硼酸鹽、堿金屬六氟硅酸鹽及它們的混合物組成的組中的至少一種氟化合物、約0.001至10g的至少一種二價(jià)鋅化合物、O.O至約lOg的至少一種水溶性增稠劑和0.0至約10g的至少一種水溶性表面活性劑。2.權(quán)禾i傻求1所述的方法，其中所述水溶液的pH值在約3.7至4.0的范圍內(nèi)，并且所述水溶液的溫度在約環(huán)境溫度至200°F的范圍內(nèi)。3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述三價(jià)鉻是在約4.0至8.0g的范圍內(nèi)的水溶性化合物，所述六氟鋯酸鹽是在約6.0至10g的范圍內(nèi)的水溶性化合物，并且所述氟化合物是在約0.12至約1.2g的范圍內(nèi)的水溶性化合物。4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述增稠劑在約0.5至1.5g的范圍內(nèi)，并且所述表面活性劑在約0.5至1.5g的范圍內(nèi)。5.用于將磷酸陽極化的鋁和鋁合金密封以提高耐腐蝕性并且保持粘附結(jié)合強(qiáng)度的方法，所述方法包括使用pH范圍在約3.7至4.0的酸性水溶液處理所述陽極化的鋁及其合金；所述酸性水溶液的每升溶液包含約4.0至8.0g的三價(jià)鉻鹽、約6.0至10g的堿金屬六氟鋯酸鹽、約0.001至12g的選自由堿金屬四氟硼酸鹽、堿金屬六氟硅酸鹽及它們的混合物組成的組中的至少一種氟化合物、約0.001至10g的至少一種二價(jià)鋅化合物、0.0至約10g的至少一種水溶性增稠劑和0.0至約10g的至少一種水溶性表面活性劑。6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述氟化合物以在約0.24至0.36g的范圍內(nèi)的量存在于所述溶液中，并且隨后在高達(dá)200。F的溫度范圍內(nèi)，用水洗滌處理的陽極化鋁。7.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述增稠劑是以在約0.5至1.5g/L的范圍內(nèi)的量存在于所述酸性溶液中的纖維素化合物。8.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述鉻鹽是硫酸三價(jià)絡(luò)。9.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述堿金屬鋯酸鹽是六氟鋯酸鉀。10.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述三價(jià)鉻鹽是在約4.0至8.0g的范圍內(nèi)的硫酸鉻，所述六氟鋯酸鹽是在約6.0至10g的范圍內(nèi)的六氟鋯酸鉀，并且所述四氟硼酸鹽或六氟硅酸鹽在約0.24至0.36g的范圍內(nèi)。11.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述增稠劑是在約0.5至1.5g的范圍內(nèi)的纖維素化合物。12.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述鋅化合物是乙酸鋅。13.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述鉻鹽是硫酸三價(jià)鉻并且所述二價(jià)鋅化合物是硫酸鋅。14.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述水溶性表面活性劑選自由水溶性非離子、陰離子和陽離子表面活性劑組成的組中。15.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述鋅化合物是硫酸二價(jià)鋅。16.權(quán)利要求15所述的方法，其中所述硫酸鋅以在約0.1至5.0g的范圍內(nèi)的量存在于所述水溶液中。17.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述鉻鹽是以在4.0至8.0g的范圍內(nèi)的量存在于所述水溶液中的硫酸鉻，所述堿金屬四氟硼酸鹽和六氟硅酸鹽的混合物以在約0.001至12g的范圍內(nèi)的量存在于所述水溶液中。18.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述鋅化合物是以在約0.1至5.0g的范圍內(nèi)的量存在于所述水溶液中的硫酸鋅。19.權(quán)利要求1所述的密封涂敷的磷酸陽極化的鋁和鋁合金。20.權(quán)利要求5所述的密封涂敷的磷酸陽極化的鋁和鋁合金。全文摘要將磷酸陽極化的鋁和鋁合金密封以提高耐腐蝕性并且保持粘附結(jié)合性能的方法。所述方法包括使用酸性水溶液后處理磷酸陽極化的鋁及其合金，所述酸性水溶液的每升酸性溶液包含約0.01至22g的水溶性三價(jià)鉻化合物、約0.01至12g的堿金屬六氟鋯酸鹽、約0.0至12g的至少一種堿金屬四氟硅酸鹽和/或堿金屬六氟硼酸鹽、約0.001至10g的至少一種水溶性二價(jià)鋅化合物和0.0至約10g的水溶性增稠劑和/或水溶性表面活性劑。文檔編號(hào)C23C22/05GK101146929SQ200580048338公開日2008年3月19日申請日期2005年11月14日優(yōu)先權(quán)日2005年2月15日發(fā)明者克雷格·C·馬佐多夫,埃蘭·N·貝克,威廉·C·小尼克森申請人:美國海軍部