KR20200010107A - 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법 - Google Patents

항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200010107A
KR20200010107A KR1020190086985A KR20190086985A KR20200010107A KR 20200010107 A KR20200010107 A KR 20200010107A KR 1020190086985 A KR1020190086985 A KR 1020190086985A KR 20190086985 A KR20190086985 A KR 20190086985A KR 20200010107 A KR20200010107 A KR 20200010107A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
component
elements
solution
water
bath
Prior art date
Application number
KR1020190086985A
Other languages
English (en)
Inventor
브루노 에디비놀라
스테파노 파스토레
아우구스토 알볼리노
안토니오 실리베르토
루시아 쿠틸로
쥬세페 스테파노 갈로
Original Assignee
레오나르도 에스피에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레오나르도 에스피에이 filed Critical 레오나르도 에스피에이
Publication of KR20200010107A publication Critical patent/KR20200010107A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/12—Light metals
    • C23G1/125—Light metals aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/14—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with alkaline solutions
    • C23G1/22—Light metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/10—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
    • C25D5/44—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

다음 단계들을 포함하는, 항공기 구조 내 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화방법: a) 오염 물질 제거를 위하여 상기 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지하는 단계 (블록 100); b) 이어서 상기 성분을 첫번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 110); c) 상기 성분을 산성 용액 내에 침지하여 상기 성분을 산 세척(acid pickling)(120)한 다음, 상기 산성 용액으로부터 상기 성분을 추출하고, 이어서 상기 성분을 물 내 세정하는 단계; d) 이어서, 상기 세정된 성분을 타르타르산(C4H6O6) 및 황산(H2SO4)의 용액 내에 침지하고, 양극(anode)으로서 작용하는 상기 성분에 전위를 인가함으로써, 상기 세정된 성분을 탱크 내에서 양극 산화하는 단계 (140); e) 이어서 상기 성분을 두번째로 물 내 세정하는 단계 (150); f) 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +3의 산화수를 가지는 크롬, 및 지르코늄 이온 및 불화물의 용액이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계 (블록 170); g) 상기 성분을 단계 f)의 욕으로부터 추출하고, 이를 세번째로 물 내 최종 세정하고, 이어서 95 내지 100℃의 온도를 가지는 수조 내에 침지하여 두번째 밀봉 단계를 제공한 다음, 상기 성분을 건조시키는 단계 (블록 180).

Description

항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법{ANODIZATION METHOD FOR CORROSION PROTECTION OF ALUMINIUM OR ALUMINIUM ALLOY ELEMENTS USED IN AN AIRCRAFT STRUCTURE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2018, 7, 18자로 출원된 이탈리아 특허 출원 제 102018000007314호의 우선권을 주장하며, 상기 문헌의 개시 전체가 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화(anodization) 방법에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분들을 보호하기 위하여, 밑에 있는 알루미늄/알루미늄 합금을 부식으로부터 보호하는 얇은 (수 미크론) 금속산화물 보호층을 제공하는 양극 산화 방법이 개발되어 왔다. 이러한 금속산화물층은 또한 그 후의 항공기 구조의 페인팅을 용이하게 하고, 항공기 구조의 표면 전기 저항을 증가시킨다.
전형적으로, 공지의 양극 산화 공정은 다음을 포함하는 복수의 단계들을 포함한다:
a) 예를 들어, 일반적으로 오일, 지방, 윤활제, 보호층, 먼지 및 잔사와 같은 오염 물질을 제거하기 위하여, 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지한 다음, 이를 물 내 첫번째 세정하는 단계;
b) 상기 성분을 산 세척(acid pickling)한 다음, 상기 성분을 산 용액으로부터 추출하고, 이어서 물 내 세척하는 단계. 이 단계는 천연 산화물, 열적 산화물, 기계적 프로세싱의 결과 증착된 미량의 물질, 스크래치, 변색된 부분, 약간의 부식 제거에 기여한다;
c) 상기 세정된 성분을 (+6의 산화수를 가지는 크롬 - 6가 크롬을 이용) 크롬 용액 내에 침지하고 전위를 인가함으로써 상기 세정된 성분을 이어서 전기화학적으로 처리하는 단계;
d) 상기 성분을 이어서 두번째로 물 내 세정하는 단계;
e) 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +6의 산화수를 가지는 크롬 화합물(6가 크롬)의 용액이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계;
f) 상기 성분을 상기 단계 e)의 욕으로부터 추출하고 이를 세번째로 최종 세정하는 단계.
상기 방법은 크롬이 산화수 +6을 가지는 통상적으로 크롬산이라 불리우는 H2CrO4와 같은 매우 위험한 화합물을 이용한다; 이는 매우 산화성 종이다.
일어나는 화학적 반응은 다음과 같다:
양극에서 전기화학적 반응:
2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6H + + 6e -
음극에서 전기화학적 반응:
6H + + 6e - = 3H 2
결과적인 양극 산화 반응:
2Al + 3H 2 O => Al 2 O 3 + 3H 2
크롬산 알루미늄이 또한 다음 메커니즘에 따라 형성될 것이다:
크롬산 무수물 -> 크롬산 -> 크롬산 알루미늄
CrO3 -> H2CrO4 -> Al2(CrO4)3
또한, 실험 및 역학적 증거에 근거하여, +6의 산화수를 가지는 크롬(6가 크롬)은 IARC에 의하여 인간 발암 물질(클래스 I)로서 분류되어 왔다.
건강 상의 영향에 대하여, 몇몇 연구들은 6가 크롬이 돌연변이를 유발하고 발암성이므로 이에 노출은 폐암의 가능한 원인들 중 하나임을 입증하여 왔다. 사실상, 호흡기관은 독성 및 발암 작용의 주된 타겟이고, 특히 흡입을 통한 흡수에 의하여 급성 및 만성 작업상 피폭이 일어난다. 세포내 수준에서 6가 형태의 독성은 특히 환원 공정으로부터 초래되는 불안정한 [Cr(V) 및 Cr(IV)] 및 안정한 [Cr(III)] 형태들에 의하여 야기되는 무수한 분자 및 구조적 변형과 함께 나타난다.
US2015020925은 부식으로부터 부품을 보호하기 위한, 알루미늄, 마그네슘 또는 그 합금들 중 하나의 표면 처리 방법을 기재한다. 상기 방법은 다음 두 욕(bath) 내에 상기 부품을 연속하여 침지하는 단계를 포함한다:
- 부식 방지 금속염 및 산화 화합물을 함유하는 저온의 첫번째 수성 욕 내 침지하여, 지르코늄/크롬계 산화물, 수산화물 및 불화물을 함유하는 부품 표면 상에 전환 코팅을 형성;
- 80℃ 이하에서 유지되고 산화 화합물 및 희토류 염 부식 억제제를 함유하는 두번째 수성 욕. 과산화수소의 존재를 통하여, 크롬의 산화가 3가로부터 6가 형태로 얻어지고, 크롬산이 형성된다.
상기 방법은 알루미늄 또는 그 합금 및 마그네슘 또는 그 합금의 화학적 전환을 위하여, 이전에 처리되지 않았던 부분들 또는 양극산화 후 양극층 밀봉을 위하여 그 부분 상에서 수행될 수 있다.
따라서, 독성/발암성 물질을 사용하지 않고, 밑에 있는 알루미늄/알루미늄 합금에 대한 우수한 보호를 제공하는 산화층의 형성을 허용하는 방법의 개발이 요구된다.
발명의 개요
상기 목적은 다음 단계들을 포함하는, 항공기 구조 내 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법에 관한 본 발명에 의하여 달성된다:
a) 오염 물질 제거를 위하여 상기 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지하는 단계 (블록 100);
b) 이어서 상기 성분을 첫번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 110);
c) 상기 성분을 산성 용액 내에 침지하여 상기 성분을 산 세척(acid pickling)(120)한 다음, 상기 산성 용액으로부터 상기 성분을 추출하고, 이어서 상기 성분을 물 내 세정하는 단계;
d) 이어서, 상기 세정된 성분을 타르타르산(C4H6O6) 및 황산(H2SO4)의 용액 내에 침지하고, 양극(anode)으로서 작용하는 상기 성분에 전위를 인가함으로써, 상기 세정된 성분을 탱크 내에서 양극 산화하는 단계 (140);
e) 이어서 상기 성분을 두번째로 물 내 세정하는 단계 (150);
f) 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +3의 산화수를 가지는 크롬, 및 지르코늄 이온 및 불화물의 용액이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계 (블록 170);
g) 상기 성분을 단계 f)의 욕으로부터 추출하고, 이를 세번째로 물 내 최종 세정하고, 이어서 95 내지 100℃의 온도를 가지는 수조 내에 침지하여 두번째 밀봉 단계를 제공한 다음, 상기 성분을 건조시키는 단계 (블록 180).
발명의 개요
상기 목적은 다음 단계들을 포함하는, 항공기 구조 내 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법에 관한 본 발명에 의하여 달성된다:
a) 오염 물질 제거를 위하여 상기 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지하는 단계 (블록 100);
b) 이어서 상기 성분을 첫번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 110);
c) 상기 성분을 산성 용액 내에 침지하여 상기 성분을 산 세척(acid pickling)(120)한 다음, 상기 산성 용액으로부터 상기 성분을 추출하고, 이어서 상기 성분을 물 내 세정하는 단계;
d) 이어서, 상기 세정된 성분을 타르타르산(C4H6O6) 및 황산(H2SO4)의 용액 내에 침지하고, 양극(anode)으로서 작용하는 상기 성분에 전위를 인가함으로써, 상기 세정된 성분을 탱크 내에서 양극 산화하는 단계 (140);
e) 이어서 상기 성분을 두번째로 물 내 세정하는 단계 (150);
f) 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +3의 산화수를 가지는 크롬, 및 지르코늄 이온 및 불화물의 용액이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계 (블록 170);
g) 상기 성분을 단계 f)의 욕으로부터 추출하고, 이를 세번째로 물 내 최종 세정하고, 이어서 95 내지 100℃의 온도를 가지는 수조 내에 침지하여 두번째 밀봉 단계를 제공한 다음, 상기 성분을 건조시키는 단계 (블록 180).
본 발명은 독성/발암성 물질을 사용하지 않고, 밑에 있는 알루미늄/알루미늄 합금에 대한 우수한 보호를 제공하는 산화층의 형성을 허용하는 방법을 제공한다.
본 발명을 첨부 도면을 참조로 하여 예시할 것이며,
도 1은 본 발명에 따른 방법의 주요 단계들을 도시하는 비-제한적 구현예를 나타내고;
도 2는 본 발명의 방법의 일 단계를 명시한다.
도 1을 참조로 하여, 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법은 다음 단계들을 포함한다:
a) 예를 들어, 일반적으로 오일, 지방, 윤활제, 보호층, 먼지 및 잔사와 같은 오염 물질 제거를 위하여 상기 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지하는 단계 (블록 100). 전형적으로, 단계 (a)는 상기 성분을 10-20분의 시간 간격 동안 알칼리욕 내에 침지함으로써 수행된다. 전형적으로, 상기 알칼리욕은 대략 55±5℃의 온도를 가진다.
b) 이어서 상기 성분을 첫번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 110). 전형적으로, 단계 b)는 35℃ 이하의 온도에서 2 내지 5 분 동안 물을 이용하여 수행된다.
c) 상기 성분을 20 내지 40℃의 온도에서 황산제이철 및 산들의 혼합물을 기재로 하는 산성 용액 내에 대략 5-10 분 동안 침지함으로써 상기 성분을 산 세척(acid pickling)(블록 120)한 다음, 상기 산성 용액으로부터 상기 성분을 추출하고, 이어서 상기 성분을 실온에서 4-10분 동안 물 내 세정(블록 120 후 블록 130하고 수막(film of water)을 평가하는 단계. 수세 동안 상기 부분의 표면 상의 수막 평가에 의한 점검은 전처리의 효율성을 보증한다. 단계 c)는 천연 산화물, 열적 산화물, 기계적 프로세싱의 결과 증착되는 미량의 물질, 스크래치, 변색된 부분, 및 약간의 부식의 제거에 기여한다.
d) 상기 세정된 성분을 타르타르산(C4H6O6) 및 황산(H2SO4)의 용액 내에 침지하고, 전위를 인가함으로써, 상기 세정된 성분을 이어서 탱크 내에서 양극 산화하는 단계(블록 140)로서, 여기서 상기 알루미늄/알루미늄 합금 성분은 양극(애노드)으로서 작용하는 반면, 음극(캐소드)은 탱크에 의하여 표시된다. 단계 d)는 36 내지 39℃ 온도의 용액을 이용하여 수행된다. 전형적인 타르타르산의 농도는 72-88 g/l이고 황산의 농도는 36-44 g/l이다.
단계 d)에서 일어나는 화학적 반응은 다음과 같다:
양극에서 전기화학적 반응:
2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6H + + 6e -
음극에서 전기화학적 반응:
6H + + 6e - = 3H 2
결과적인 양극 산화 반응:
2Al + 3H 2 O => Al 2 O 3 + 3H 2
밑에 있는 금속/금속 합금의 보호에 기여하는 황산 알루미늄이 또한 다음 메커니즘에 따라 형성될 것이다:
3H 2 SO 4 + 2Al <--> Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2
단계 d)는 전형적으로 다음 파라미터들을 이용하여 수행된다 (도 2 참조):
- 상기 성분의 상기 용액 내 침지로부터 1 분 이내에 상기 성분에 전압을 인가하고;
- 이어서 중단없이, 분 당 3 볼트를 초과하지 않는 경사(ramp)로 상기 성분에 증가하는 전압을 인가하고;
- 이어서 중단없이, 대략 20 분 동안 상기 성분에 정전압(대략 14 볼트)을 인가한 후;
- 대략 1 분 내에 상기 인가된 전압을 널(null) 값으로 점차적으로 감소시키고;
- 상기 전압의 스위치 오프로부터 3 분 이내에 상기 용액으로부터 상기 성분을 제거.
e) 이어서 상기 성분을 두번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 150). 전형적으로, 단계 e)는 실온에서 공업용수 내에 침지(블록 150a)에 의한 임의적 수세 단계, 및 이어서, 실온에서 정제수 내 침지에 의한 수세 단계(블록 150b)를 포함한다.
이어서, 상기 세정된 성분을 조작자가 육안으로 검사하고(블록 160), 이 단계가 이행되면, 다음 단계를 수행한다:
f) 첫번째 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +3의 산화수를 가지는 크롬, 및 (염 및 플루오로지르코네이트/실리케이트로부터 초래되는) 지르코늄 이온 및 불화물이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계 (블록 170);
일어나는 화학적 반응은 다음과 같다:
4Al2O3 + 24F - + 3Zr +4 + 4Cr +3 -> 8AlF3 + 3ZrO2 + 2Cr2O3
전형적으로, 단계 f)의 침지 시간은 2 내지 20분이다. 2 내지 3분 사이의 시간이 제안된다.
g) 상기 성분을 단계 f)의 욕으로부터 추출하고, 이를 세번째로 최종 세정한 후, 비등수 탱크 내에 침지하여 (95 내지 100℃의 온도, 4.5 내지 7의 pH, 대략 30분 동안), 다음 반응에 따른 두번째 밀봉 단계를 제공하는 단계:
Al 2 O 3 + H 2 O -> 2 AlO (OH) (알루미늄 산화물 수산화물-베마이트)
이는 양극 산화물의 기공 "충전"의 원인이 되는 부피 증가를 가져온다. 알루미나 수화로부터 초래되는 공극률 감소는 흡착능을 대폭 감소시켜, 표면을 지문, 색 및 기름 얼룩에 둔감하게 하고, 산화물에 더 큰 내부식성을 제공한다. 상기 반응을 달성하고 AlO(OH) (알루미늄 수산화물 산화물)을 얻기 위하여, 온도가 근본적으로 영향을 미친다. 사실상, 온도가 앞서 강조된 것보다 낮다면, 수산화알루미늄[Al(OH)3] 층이 다른 특징 및 동일한 내부식성을 보증하지 못할 산화물의 수화 백분율로 형성될 것이다.
상기 성분을 건조한다(블록 180). 전형적으로 상기 건조는 먼지가 없는 환경, 예를 들어, 45 내지 65℃의 온도에 도달하는 오븐 내에서 적어도 20 분 동안 수행될 수 있다.
단계 b) 및 단계 d) 사이에, 단계 c)에 임의적인 다음의 추가적인 단계들이 또한 수행될 수 있다:
단계 d)에서 전기화학적 처리를 위한 알루미늄/알루미늄 합금 표면을 제조/활성화하기 위하여, 가성 소다계 용액으로 신속한 알칼리 화학적 에칭 (블록 200). 전형적으로, 이 단계는 상기 성분을 대략 60℃ 온도를 가지는 알칼리 용액 내에 30-60 초 동안 침지함으로써 수행된다; 및
알루미늄 스멋 제거(desmutting) 및 수세(rinsing) (블록 210). 전형적으로, 선행하는 알칼리욕으로 인한 클리어링 및 블랙크닝(blackening) 단계는 상기 성분을 실온(대략 25℃)에서 5-10분 동안 클리어링 용액(황산제이철 및 염들의 혼합물을 기재로 함) 내에 침지함으로써 수행된다.
상기한 바로부터, 본 발명의 방법, 특히 밀봉(단계 f)은 +6의 산화수를 가지는 크롬과 같은, 매우 독성인, 특히 발암성인 화합물을 사용하지 않는 것으로 보인다. 밀봉된 산화층은 수 미크론(전형적으로 2 내지 7 미크론)의 눈에 띄게 일정한 두께 및 우수한 접착 특성을 가진다. 따라서, 성분들이 부식으로부터 효과적으로 보호된다.
출원인은 본 발명의 방법이 수행되는 샘플 상에서 일련의 기계적 피로시험을 수행하였다. 상기 시험은 항공학 분야에 제공되는 표준 EN6072에 따라 본 발명의 방법에 따라 처리되는 원통형 표본 상에서 수행되었다. 결과를 다양한 부하 수준에서 Wohler 곡선으로 도시하였다.
데이터를 비교함으로써, 본 발명에 따른 처리는 샘플의 내피로성을 변경시키지 않는 것으로 입증되었으며, 이는 CS 25.571 항공기 지령에 부응한다. ASTM B 117의 염수 분무 체임버 내에서 수행된 부식 시험 또한 잘 수행되었다. 이 경우, 5% NaCl 염 용액에 의하여 공급되는 조절된 염분 환경을 제공할 수 있는 염수 분무 체임버가 사용되었다. 336 시간 동안 염수 분무에서 내구성 시험이 뛰어나게 통과되었다.
본 발명에 따라 처리된 성분에 대한 페인트 접착 시험을 또한 수행하였다. 이 시험은 23℃에서 14 일 동안 탈염수 내 침지 후 ISO 2409 표준에 따라 수행되었다. 시험은 물 내 침지 후 6-날 커터로 페인트층을 스퀘어링 오프하고, 스퀘어링된 페인트에 대하여 테이프층을 배열 및 압착한 다음, 상기 테이프를 신속히 떼어내는 것으로 구성된다. 이 시험은 5% 미만의 코팅 페인트가 탈착되는 긍정적인 결과를 제공하였다.

Claims (12)

  1. 다음 단계를 포함하는, 항공기 구조 내 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화방법:
    a) 오염 물질 제거를 위하여 상기 성분을 알칼리욕에 의하여 탈지하는 단계 (블록 100);
    b) 이어서 상기 성분을 첫번째로 물 내 세정하는 단계 (블록 110);
    c) 상기 성분을 산성 용액 내에 침지하여 상기 성분을 산 세척(acid pickling)(120)한 다음, 상기 산성 용액으로부터 상기 성분을 추출하고, 이어서 상기 성분을 물 내 세정하는 단계;
    d) 이어서, 상기 세정된 성분을 타르타르산(C4H6O6) 및 황산(H2SO4)의 용액 내에 침지하고, 양극(anode)으로서 작용하는 상기 성분에 전위를 인가함으로써, 상기 세정된 성분을 탱크 내에서 양극 산화하는 단계 (140);
    e) 이어서 상기 성분을 두번째로 물 내 세정하는 단계 (150);
    f) 양극 산화 후 밀봉 단계를 수행하기 위하여, 상기 성분을 +3의 산화수를 가지는 크롬, 및 지르코늄 이온 및 불화물의 용액이 존재하는 욕 내에 침지하는 단계 (블록 170);
    g) 상기 성분을 단계 f)의 욕으로부터 추출하고, 이를 세번째로 물 내 최종 세정하고, 이어서 95 내지 100℃의 온도를 가지는 수조 내에 침지하여 두번째 밀봉 단계를 제공한 다음, 상기 성분을 건조시키는 단계 (블록 180).
  2. 제1항에 있어서,
    단계 c)는 5 내지 10 분의 시간 간격 동안 산욕 내에 상기 성분을 침지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    단계 c)는 20 내지 40℃의 온도를 가지는 산욕 내에 상기 성분을 침지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    단계 d)는 다음 화학적 반응들을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법:
    양극에서 전기화학 반응:
    2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6H + + 6e -
    음극에서 전기화학 반응:
    6H + + 6e - = 3H 2
    결과적인 양극산화 반응:
    2Al + 3H 2 O => Al 2 O 3 + 3H 2
  5. 제1항에 있어서,
    단계 d)는 다음 파라미터들을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법:
    상기 성분의 상기 용액 내 침지로부터 1 분 이내에 상기 성분에 전압을 인가하고;
    분 당 3 볼트를 초과하지 않는 경사(ramp)로 상기 성분에 증가하는 전압을 인가하고;
    이어서 중단없이, 대략 20 분 동안 상기 성분에 정전압을 인가한 후;
    상기 인가된 전압을 널 값으로 점차적으로 감소시키고;
    상기 전압의 스위치 오프로부터 3 분 이내에 상기 용액으로부터 상기 성분을 제거.
  6. 제1항에 있어서,
    단계 d)는 36 내지 39℃ 범위의 온도를 가지는 용액을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    단계 g)는 95℃ 보다 높은 온도 및 4.5 내지 7의 pH를 가지는 비등수 탱크 내에서 대략 30 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    단계 d)에서, 타르타르산의 농도는 72-88 g/l이고, 황산의 농도는 36-44 g/l인 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    단계 f)는 다음 화학 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법:
    4Al2O3 + 24F - + 3Zr +4 + 4Cr +3 -> 8AlF3 + 3ZrO2 + 2Cr2O3
  10. 제1항에 있어서,
    단계 b) 및 단계 d) 사이에, 다음의 추가적인 단계들이 또한 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법:
    단계 d)에서 전기화학적 처리를 위한 알루미늄/알루미늄 합금 표면을 제조/활성화하기 위하여 알칼리 화학적 에칭(200); 및
    알루미늄/알루미늄 합금 스멋 제거(desmutting) 및 수세(rinsing)(210).
  11. 제1항에 있어서,
    상기 비등수는 4.5 내지 7의 pH를 가지는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 불화물은 염 및 플로오로지르코네이트/실리케이트로부터 초래되는 것을 특징으로 하는 양극 산화 방법.
KR1020190086985A 2018-07-18 2019-07-18 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법 KR20200010107A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000007314 2018-07-18
IT201800007314 2018-07-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200010107A true KR20200010107A (ko) 2020-01-30

Family

ID=63834517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190086985A KR20200010107A (ko) 2018-07-18 2019-07-18 항공기 구조 내 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 성분의 부식 보호를 위한 양극 산화 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20200024766A1 (ko)
EP (1) EP3597795B1 (ko)
JP (1) JP2020056097A (ko)
KR (1) KR20200010107A (ko)
CN (1) CN110735169A (ko)
AU (1) AU2019204989A1 (ko)
BR (1) BR102019014786A2 (ko)
CA (1) CA3049583A1 (ko)
ES (1) ES2933954T3 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111441074A (zh) * 2020-04-30 2020-07-24 内蒙古蒙矿碳烯科技有限公司 一种铝合金板表面阳极氧化处理方法
JP2022083947A (ja) * 2020-11-25 2022-06-06 ミクロエース株式会社 アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化処理法及び陽極酸化皮膜の封孔処理法
FR3137393A1 (fr) * 2022-06-30 2024-01-05 Safran Landing Systems Piece en alliage d’aluminium et procede de fabrication associe

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6511532B2 (en) * 2000-10-31 2003-01-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Post-treatment for anodized aluminum
ITTO20010149A1 (it) * 2001-02-20 2002-08-20 Finmeccanica S P A Alenia Aero Procedimento di anodizzazione a basso impatto ecologico di un pezzo di alluminio o leghe di alluminio.
JP4054813B2 (ja) * 2005-04-08 2008-03-05 株式会社共立 アルミニウム合金製素材のめっき方法
FR2986806B1 (fr) 2012-02-10 2015-03-20 Mecaprotec Ind Procede de traitement de surface de pieces en alliage d'aluminium ou de magnesium
US20160017510A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-21 United Technologies Corporation Multifunctional anodized layer
US10920332B2 (en) * 2015-01-19 2021-02-16 Council Of Scientific And Industrial Research Process for the preparation of corrosion resistance sealed anodized coatings on aluminum alloy

Also Published As

Publication number Publication date
BR102019014786A2 (pt) 2020-02-04
ES2933954T3 (es) 2023-02-15
EP3597795B1 (en) 2022-10-26
CA3049583A1 (en) 2020-01-18
CN110735169A (zh) 2020-01-31
AU2019204989A1 (en) 2020-02-06
JP2020056097A (ja) 2020-04-09
EP3597795A1 (en) 2020-01-22
US20200024766A1 (en) 2020-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5374347A (en) Trivalent chromium solutions for sealing anodized aluminum
EP3597795B1 (en) Anodization method for corrosion protection of aluminium or aluminium alloy elements used in an aircraft structure
Pommiers et al. Alternative conversion coatings to chromate for the protection of magnesium alloys
Guan et al. Corrosion protection of aluminum alloy 2024-T3 by vanadate conversion coatings
AU2016210539B2 (en) A process for the preparation of corrosion resistant sealed anodized coatings on aluminum alloy
JPH05195247A (ja) アルミニウムを保護するためのクロムを含まない方法および組成物
US20230064264A1 (en) Method for the surface treatment of aluminium-based parts
EP2940194B1 (en) Anodic oxide film and method for sealing same
EP0792392B1 (en) Treatment of aluminium or aluminium alloys
CN115038820A (zh) 用于封闭铝合金的方法
US20210262107A1 (en) Process for treating the surface of a part made of aluminium or aluminium alloy or of magnesium or magnesium alloy
Buchheit Copper removal during formation of corrosion resistant alkaline oxide coatings on Al–Cu–Mg alloys
JPH11501366A (ja) 薄層陽極酸化後の塗料付着性を向上させるクロム無含有処理方法
Raffin et al. Intermetallic particles distribution in 7XXX series aluminium alloy substrate impacts cathodic stability of silicate sealed anodized oxide
KR20180057583A (ko) 고내식성 고속도 산성아연-니켈 합금도금 조성물 및 공정기술
RU2383663C1 (ru) Способ уплотнения анодно-окисного покрытия детали из алюминия и его сплавов
US20200040461A1 (en) Chromating method and component obtained by this method
Elkais et al. Effect of Copper Ions on Chromate Conversion Coating of Pure Aluminum
RU2409702C1 (ru) Состав для химической обработки изделий из алюминия и его сплавов
WO1998040542A1 (en) A method for chromating metals having surface oxide layers
Raj Anti-Corrosion Properties of a Non-chromate Conversion Coating for Aerospace Aluminum Alloys: Performance Optimisation and Early Stage Failure Mechanisms
JPH10204686A (ja) 船外機用アルミニウムダイカスト合金の防錆方法および防錆処理を施したアルミニウムダイカスト合金製船外機の機体
Raj et al. Effect of sealing agents on the corrosion behaviour of sulphamic acid anodized alumina films
Moji Improved chromic acid anodize seal for optimum paint adhesion
KR20080105291A (ko) 건축용 마그네슘 외장재