JPH0320495A - アルミニウム合金加工部材を陽極処理する改良された方法 - Google Patents
アルミニウム合金加工部材を陽極処理する改良された方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ウムおよびその合金を陽極処理する改良された方法に関
するものである。より特定的には、この発明は硫酸およ
び硼酸の水溶液を使ってよく制御された状態のもとて所
望の皮膜重量を達成する方法に関するものである。アル
ミニウム合金は特に塩分を含んだ環境では腐食に影響さ
れやすい。
好ましい方法は、クロム酸溶液で陽極処理することによ
って約1〜3ミクロン(約200〜600mg/ft2
)の厚さの酸化アルミニウムの層を形成することである
。この酸化物皮膜はそれから熱脱イオン水またはたとえ
ば希クロム酸の中で封孔処理され、かつさらに塗料また
は他の有機組成物でコーティングされてもよい。ある場
合は、それが封孔処理される前に塗料が直接酸化物皮膜
に与えられてもよい。
より最近では大気圏排出許可クロム酸塩への厳重な規制
により、クロムを伴なわない陽極処理方法の創造に努力
が向けられてきた。1つの代替例は硫酸の比較的強い水
溶液での陽極処理である。
るということおよび硫酸で陽極処理をすることによって
形或される薄い皮膜はクロム酸で陽極処理をすることに
よって形成される皮膜重量のようなものほど耐食性また
は塗料受容力があるわけではないということである。さ
らに、硫酸で陽極処理されたアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金に対する3ミクロンの酸化アルミニウム(6
00mg/ft2)のMIL規格の最低限酸化アルミニ
ウム皮膜重量仕様<MIL−A−8625E〉以上では
、アルミニウム基板が受け入れられない耐疲労性劣化を
経験する。
、硫酸および硼酸の溶液の高電流密度〈1平方フィート
当たり13アンペアより大きい〉陽極処理にそれらをさ
らすことによって、実質的に純粋のアルミニウムおよび
5000系合金へ与えられてきた。この方法は日本国特
許番号第54−26983号および『電気化学界ジャー
ナル』第129号9番1865〜68頁0982>(“
the Journal of the El
ectrochemical Society″Vo
l.129,No.9, pp.1865−68 <
1982>)に記述される。
び7000系の現代の航空機合金をコーティングする努
力は不成功に終わった。試験板のある範囲では皮膜が厚
すぎ、かつ他の範囲では皮膜が与えられず、かつ金属が
変色した。約l〜3ミクロンの厚さの範囲で一様な付着
力のある皮膜を得るのに成功しなかった。
金に、低濃度の硫酸および硼酸を含む槽で陽極処理する
ことによって約1〜3ミクロンの好ましい厚さの範囲で
保護酸化アルミニウム皮膜が与えられる。この方法は約
3〜5重量パーセントの硫酸と、約0. 5から1%
の硼酸および約3.7%を越えないアルミニウムまたは
0.2%の塩化物イオンの陽極処理水溶液を与えること
を含む。
される。加工部材に印加された電圧は、平均して1平方
フィート当たり約10アンペアを越えない実質的に一様
な電流密度を維持するために、約5ボルトから約15ボ
ルトまで勾配を設けられる。加工部材は上平方フィート
当たり約200ミリグラムと600ミリグラムとの間の
酸化アルミニウム皮膜重量を達或するために槽の中で維
持される。陽極処理された加工部材はその後封孔処理さ
れ、かつコーティングされてもよい。
い溶液でアルミニウム上に酸化アルミニウム皮膜を与え
るのには効果的である。生成された陽極処理皮膜はクロ
ムイオン含有槽で与えられた同様の陽極皮膜に少なくと
も匹敵し、かつ耐食性に関しては優る。
程は比較的高い皮膜重量を必要とし、かつそれに帰着し
た。そのような重量は許容できる表面保護を得るために
所望された。この方法はより低い皮膜重量の酸化アルミ
ニウム皮膜に、これらの先行技術のより厚い皮膜のもの
と少なくとも同様に良好の耐食性および塗料付着性を与
える。
とによって陽極処理生成物の皮膜重量を制御する。
は脱脂され、かつアルカ+j洗浄にさらされ引き続き脱
酸すすぎが行なわれる。
重量パーセントの硼酸からできている。これは約30.
5〜52g/1の硫酸および約5.2〜IO。7g/l
の硼酸である。槽は、制御された陽極処理状態を保証す
るために約3.7g/lのアルミニウムイオンおよび0
.2g/lの塩化物イオンしか含むべきではない。
級で、かつ硼酸は工業用等級であった。
g / lの硫酸および8g/1の硼酸を含んだ。
着され、かつそれが数分間印加される間電流をオンにし
、または電流をオフにして陽極処理槽へ下げられた。電
圧は約5ボルト/分を越えない割合で5ボルトまたはそ
れより小さい初期値から最大の約20ボルト、かつ好ま
しくは約15±1ボルト上向き勾配にされた。槽は陽極
処理中は攪拌された。
ルミニウム合金、特に2024、2324、7050、
7150、7178および7075合金は現代の航空機
で使われる。硫酸一硼酸溶液でこれらの合金に薄く、し
かし頑丈な陽極処理皮膜を与えるために比較的低い電流
密度を使用する必要があるということがわかった。好ま
しい電流密度はIOA/ft2より小さく、かつ好まし
くは約5±2A/ft2である。好ましい電流密度は、
陽極処理される合金の関数でもある。
理するための好ましい温度範囲は室温近くで、好ましく
は約80±lO゜Fの範囲で、かつ最も好ましくは約7
6〜84’Fである。必要であれば陽極処理タンクに加
熱手段および冷却手段が設けられてもよい。
約200mg/ft2と600mg/ft2との間の皮
膜重量を有するとき、応力疲労の実質的な損失を起こす
ことなく、腐食保護のために、かつ塗料および他の皮膜
の基板として最も効果があるということもわかった。7
000系合金は酸化アルミニウムの重すぎる陽極処理皮
膜が与えられるとき、応力疲労特性の損失に特に影響さ
れやすい。
/ft2の電流密度で5%の硫酸、1%の硼酸槽で陽極
処理された2024−T3および7075−T6の素シ
一トの皮膜重量の関数としての陽極処理時間を示す。図
面から、7075−T6合金はこの方法によって短時間
で、他の2つの合金よりも低い電流密度で最も良くコー
ティングされるということがみられる。それらは所望範
囲での皮膜重量が陽極処理時間の広範囲に渡って達成さ
れる平衡状態近くに達する。
極処理皮膜と同じ態様で封孔処理され、かつコーティン
グされることができる。たとえば、封孔処理は希クロム
溶液または脱イオン水で成し遂げられることができる。
、または封孔処理の後で塗装されることもできる。
の変数を調節することによって、先行技術の方法を越え
た予期せぬかつ改良された結果を達成することができる
ことがわかった。最も重大な変数は、薄く、かつ頑丈で
、かつ多孔性の陽極処理皮膜の所望結果を達成するため
の電流密度、槽の組成物、電圧および陽極処理時間であ
る。
るため4こ含まれる。それらはこの発明の利点を図示す
るために意図され、しかし、ここで特許証によって授け
られた保護の範囲を狭くし、またはそうでなければ制限
するために意図されるものではない。
圧で電流をオンにして重量で5%のH2SO4および1
%のH3BO3の攪拌された溶液に浸すことによって陽
極処理された。陽極処理ラックは、そこから陽極皮膜が
各再使用前に剥離されるチタンでできていた。電圧は、
5ボルト/分の割合で15ボルトまで勾配が設けられた
。電流密度は、20分間、75゜ Fの槽の温度で6A
/ft2に維持された。
孔処理された。30分間180’Fで脱イオン水に浸す
こと。25分間195゜ FでpH3。5、45ppm
の6価クロムに浸すこと。または20分間250゜Fで
pH3.5、クロム酸ナトリウムからの45ppm6価
クロムに浸すこと。
6時間(2週間)の間95゜ Fで基板を5%の塩化ナ
トリウム水の霧にさらすことにより行なわれた。基板が
合格したかまたは不合格になったかどちらかの決定はM
rL規格MIL A 8625Eに従って行なわれ
た。
L規格MIL−C−27725に相当する1〜2ミル級
の2部のエポキシ燃料槽プライ、の薄膜を基板の各々に
与えることによって行なわれた。プライマが硬化された
後、端部が0.12インチ丸くなったアルミニウム棒は
、それに印をつけるために45゜の角度で下塗りされた
表面を横切って擦り付けられた。もし、除去されたプラ
イマが1/8in.より大きい幅を有するとすれば、試
験板へのプライマの付着力は不合格と呼ばれた。除去経
路の幅がより狭ければ、基板は合格した。
表Iで示される。表Iはまた、合金2024−T3に対
しては270mg/ft2の、かつ合金7075−76
に対しては320mg/ft2の皮膜重量へ40g/l
クロム酸塩溶液で慣用的に陽極処理された基板の同様の
態様で得られたデータをも報告する。再び表Iに関連し
て図面を参照すると、2024−T3および7075−
T6サンプルはそれぞれ20分間陽極処理され、それに
よって前者は約330mg/ft2の皮膜重量を有し、
かつ後者は約440mg/ft2の皮膜重量を有した。
、所望数より多いわずかの腐食スポットはあるが、明ら
かに不合格となったサンプルのもののような広範囲の腐
食なしに唯一かろうじて塩分噴霧に合格した。
で硫酸および硼酸の濃度は表Hに示されるように変えら
れた。温度および電流密度もまた示されるように変えら
れ、かつサンプルは希クロム酸で封孔処理された。20
24−T3および7075−T6合金のそれぞれの2つ
のサンプルは例示lで説明された336時間塩分噴霧テ
ストにさらされた。結果は10〜6のスケールの表■に
報告され、そこでlOは腐食なしを示し、かつピットは
直径1/8in.より小さい目に見える腐食の跡であっ
て、6は1基板につき11より多いピットを伴い不合格
である。皮膜重量はMIL−A−8625Hの4.
5. 2. 1項で特定される方法によって定めら
れた。
−合金の1つのサンプルのみが7の限界スケール値を有
した。他のサンプルのすべてが塩分噴霧でとてもうまく
いった。クロム酸で同様の皮膜重量に陽極処理された同
様のサンプルは、約300mg/ft2より下の皮膜重
量で塩分噴霧テストにおいて変色し、かつピットができ
る傾向がある。これらの硼酸一硫酸陽極処理サンプルは
変色を示さず、かつクロム酸陽極処理サンプルよりも小
さい腐食スポットを示した。
けられた丸い試験片は陽極処理され、かつフェノールシ
ムおよび水圧グリップを使用するMT3 10K#1
疲労テスト機でテストされた。
び22ks iから25ks iまで変化した応力レベ
ルで行なわれた。すべてのテストは周辺実験中で行なわ
れた。
された5つのサンプルは破損前に273,920サイク
ルを平均してとった。15V,11分間、70°Fで水
1ガロンにつき2 3 o z,の硫酸で陽極処理され
た7つのサンプルは破損前にたった84.757サイク
ルを平均してとるに過ぎなかった。15v、20分間、
800Fで5%硫酸/1%硼酸で陽極処理された7つの
サンプルは破損前に158,957サイクルを平均して
とった。テストはクロム酸および硫酸/硼酸で陽極処理
された他のサンプルについて繰返され、表■に示される
ように約300、450および600mg/ft”の同
様の皮膜重量に終わった。
ト結果は均等で、かつ許容できた。
酸一硼酸陽極処置パラメータが追従されるとき、クロム
酸の陽極処理よりより環境的に健全な工程を用いて優れ
た陽極処理皮膜が生じるということを容易に理解するで
あろう。それゆえこの発明が開示され、当業者は、ここ
で開示された広い概念を逸脱することなくこの発明を作
り、かつ使用し、かつ均等物のさまざまな変化、変更お
よび代替を成し遂げることができるであろう。それゆえ
ここに発行される特許証の範囲は前掲の特許請求の範囲
およびその均等物に含まれる規定によってのみ制限され
ることが意図される。
/ft2で5%の硫酸および1%の硼酸の槽で陽極処理
された2024および7075アルミニウム合金の皮膜
重量(mg/ft2)に対する陽極処理時間(分)のプ
ロットを表すグラフである。 電,解表 : 日.so,−−−−.h%}−1, B
oa−−−− 1 z 橿寝,6115 45レト 温 ,It:’75°F 畿も飯友:6A図?/千七1 揚極地理時関(ωノ
Claims (4)
- (1)アルミニウム合金加工部材を陽極処理する改良さ
れた方法であって、 本質的に重量で約3〜5%の硫酸と、約0.5〜1%の
硼酸と、約3.7%を越えないアルミニウムイオンと、
0.2%の塩化物イオンとからなる陽極処理水溶液を与
え、 前記槽を約70度Fから約90度Fの温度に維持し、 前記槽に前記加工部材を浸し、 前記槽の前記加工部材に印加された電圧に約5ボルトか
ら20ボルト勾配を設ける段階を含み、その結果電流密
度が加工部材を介して実質的に一様で、かつ平均電流密
度が1平方フィート当たり約10アンペアを越えず、 付着力のある酸化アルミニウムの皮膜が1平方フィート
につき約200ミリグラムと600ミリグラムとの間の
皮膜重量を有してそこに与えられるような時間、前記槽
に前記加工部材を維持する段階をさらに含む、方法。 - (2)前記皮膜を6価クロムイオンの希薄溶液で封孔処
理することによってさらに特徴づけられる、請求項1記
載の方法。 - (3)前記皮膜を脱イオン水で封孔処理することによっ
てさらに特徴づけられる、請求項1記載の方法。 - (4)アルミニウム合金を陽極処理する改良された方法
であって、本質的に重量で約3〜5%の硫酸と、約0.
5〜1%の硼酸と、約3.7%を越えないアルミニウム
イオンと、0.2%の塩化物イオンとからなる陽極処理
溶液へ加工部材を浸し、前記槽を約70度Fから約90
度Fの温度に維持し、約5ボルトから15ボルトを加工
部材に印加する段階を含み、その結果平均電流密度が1
平方フィート当たり約10アンペアを越えないようにな
り、付着力のある酸化アルミニウムの皮膜が1平方フィ
ート当たり約200ミリグラムと600ミリグラムとの
間の皮膜重量を有してそこに与えられ、その皮膜が実質
的に加工部材の耐疲労性を低下させないような時間、前
記槽に前記加工部材を維持する段階をさらに含む、方法
。
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