铝合金结构连接无铬阳极氧化新工艺的开发

研究人员:Keith Yendall博士，Tim Cartwright博士，Ralf Dahm博士 主管:加里·克里奇洛博士，伊恩·阿什克罗夫特教授

获得耐用的金属键对国防、航空航天和汽车部门特别感兴趣。表面处理的使用是建立良好的，以帮助提供优化的可靠性和最佳的预粘接工艺，目前可用的铝粘接。特别是对铝采用六价铬处理，例如Bengough-Stuart铬酸阳极氧化(CAA)。

项目范围

由于安全、成本、健康和环境因素，使用CAA和六价铬替代品的压力很大。本项目致力于开发创新的无铬酸盐工艺，可被视为替代CAA工艺。研究重点是具有工业意义的铝合金的加工。其目标是在合金表面产生类似CAA的微观结构，或通过使用双相结构来增强这一过程所赋予的物理化学特征。

HTBSAA过程

初步研究的目的是改变相对良性的硼酸硫酸阳极化过程(BSAA)。几种方法取得了成功，其中包括高温BSAA (HTBSAA)的开发。拉夫堡大学(Loughborough University)和庞巴迪航空航天公司(Bombardier Aerospace)的研究证明，这是替代CAA的合适替代品。然而，与CAA相比，HTBSAA过程既耗时又昂贵。

ACDCPSAA过程

对优化工艺的需求导致了采用混合低浓度磷酸-硫酸(PSAA)电解质的交流-直流电(ACDC)阳极化工艺的专利。

ACDCPSAA工艺为生产双氧化物提供了一条途径。外部多孔交流层可以成功地与粘合剂或底漆形成界面，而内部更紧凑的直流层提供优化的腐蚀保护，如图1所示。附着力测试(包括在干疲劳条件下进行的测试)表明，使用这种相当于CAA值的阳极氧化处理可以获得优异的接头强度和耐久性。在耐腐蚀方面，线性极化数据再次表明ACDCPSAA至少与CAA具有可比性。与CAA相比，ACDCPSAA工艺也改善了裸金属的疲劳性能。此外，优化后的ACDCPSAA过程相对较快，与CAA相比，生产率提高了4倍。

(一)

(b)

(c)

图1所示。(a)通过2024-T3铝柱ACDCPSAA处理的氧化物截面;(b)说明多孔的外层交流层;(c)说明紧凑型直流层。

研究影响

这些研究开发的工艺为结构金属连接提供了优化的表面。这些工艺提供了化学上良性的替代目前使用的，高毒性和致癌性铬酸阳极，受到欧洲航空航天工业的青睐。特别是获得专利的ACDCPSAA工艺，该工艺为该行业提供了许多优势，目前庞巴迪航空航天正在扩大其商业用途。

拉夫堡大学

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