阳极化铝箔片和扩展型铝箔(eaf)片及其制备和应用方法

专利名称：阳极化铝箔片和扩展型铝箔(eaf)片及其制备和应用方法
技术领域：
本发明涉及阳极化(anodization)铝箔片和扩展型铝箔(expandedaluminum foil EAF)片，以及适合用作雷击材料的含有它的复合材料。本发明进一步涉及制备和使用阳极化铝箔片和扩展型铝箔(EAF)与含有它的复合材料的方法。
背景技术：
有时利用铝箔片和扩展型铝箔(EAF)片与含有它的复合材料来形成飞机部件。通常，在间歇方法中将铝箔片改性以改进该铝片上与其它组分如粘合树脂层的粘合力。一种用于改进铝片与其它材料的粘附的工艺步骤是阳极化步骤，其中铝片暴露于酸如磷酸，由此在铝片的外表面上形成氧化物涂层。示例性阳极化步骤公开于US 4,085,012和4,793,903，其主题由此全部引入作为参考。
公知的商用阳极化步骤，如公开于上面提及的US专利的那些，包括间歇方法。在这些方法中，将一个或多个铝片切成具有固定尺寸的特定形状。例如，可以将铝片切成宽1.22米(m)(4英尺(ft))和长1.83m(6ft)的矩形片材。将每片阳极化，一次一片。当需要阳极化处理大量铝片时，该间歇方法需要大量的时间和成本。
上面提及的间歇方法产生具有复杂表面结构的阳极化铝片，其包括在该铝片表面上氧化铝膜中形成的“尖顶(spire)”结构。氧化铝膜的“尖顶”结构产生了表面积增加的非均匀膜厚，其能够改进铝片与其它材料的粘合。如US 4,085,012中所公开的那样，该氧化铝膜的可变膜厚范围为500～6000埃，其中孔隙的孔径为300～600埃和孔隙深度为约400～5500埃。参见US 4,085,012第4栏第20-23行。
含尖顶的表面结构的更全面描述可以在文章Marczak等的“Productionof an Adhesive Substrate Using Phosphoric Acid and a Continuous CoilOperation”(下文中，“Marczak等”)中发现。如Marczak等的图1中所示，在导致期望的含尖顶的表面结构的给定阳极化步骤期间，尖顶形成和扩展随着时间的过去而进行。
Marczak等也公开了用于铝片的连续阳极化方法。在这种公开的方法中，利用较高电流(相对于间歇方法)阳极化处理铝的连续片材，由此产生如US 4,085,012和4,793,903中所公开的间歇方法中所述的期望的尖顶结构。
继续尝试改进公知的阳极化方法。如Marczak等中所公开的那样，为了成本有效地产生大量的阳极化铝片材，连续阳极化方法是期望的。但是，公知的连续阳极化方法，包括Marczak等中所公开的方法，存在许多阻碍一些铝片材的处理的方法局限性和/或参数。例如，片材厚度小于约101.6微米(μm)(4mil(0.004英寸))的铝片和其中具有穿孔的扩展型铝片目前不能在公知的连续阳极化方法设备中运行。
需要进一步努力以拓展公知的连续阳极化方法的加工能力。另外，需要再评估其它处理步骤，尝试增强阳极化铝片与其它材料如粘合剂树脂层的粘合力。
本领域存在对能够处理片材厚度小于152.4μm(6mil(0.006英寸))和/或片材中具有穿孔的铝片的连续阳极化方法的需求。另外，本领域存在对增强阳极化铝片与其它材料如粘合剂树脂层的粘合力的连续阳极化方法的需求。
发明概述本发明通过发现了能够处理片材厚度小于152.4μm(6mil(0.006英寸))和/或片材中具有穿孔的铝片的连续阳极化方法，解决了上述讨论的本领域中的一些需求。本发明的连续阳极化方法获得了阳极化铝片材的卷(roll)，其表面结构明显不同于公知的阳极化铝片的含尖顶的表面结构。获得的阳极化铝片材的卷可以用于形成含有一个或多个阳极化铝片与一个或多个复合材料如聚合物薄膜层、和玻璃织物层组合的复合结构体。
因此，本发明涉及连续阳极化方法。在本发明的一种示例性实施方式中，该连续阳极化方法包括用于形成扩展型铝箔片材的方法，其中该方法包括将扩展型铝箔片连续进料到阳极化浴(bath)中，其中该片材的最终片材宽度至多约1.83m(6ft)和最终长度大于2.44m(8ft)；和阳极化处理该片材以形成阳极化扩展型铝箔片。该方法可以进一步包括多个附加步骤，包括、但并非限定于碱洗步骤、脱氧步骤、一个或多个漂洗步骤、干燥步骤、底漆施用步骤、和底漆固化步骤。
在本发明的另一示例性实施方式中，该连续阳极化方法包括用于形成阳极化铝箔片材的方法，其中该方法包括将铝箔片连续进料到阳极化浴中，其中该片材的最终片材宽度至多约1.83m(6ft)和最终长度大于2.44m(8ft)，该片材的片厚小于约101.6μm(0.004英寸(4mil))；和阳极化处理该片材以形成阳极化铝箔片；其中在该方法期间将该片材暴露于至多约19.61kg/m2(2psi)的最大张力，至多约800安/平方米的最大电流，至多约107℃(225)的最大阳极化温度，和约4.57m/min(mpm)(15英尺/分钟(fpm))的最大线速。在该示例性方法中，可以制备片厚为约38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))～约50.8μm(0.002英寸(2mil))的阳极化铝箔片或扩展型铝箔片。
在本发明的仍另一示例性实施方式中，该连续阳极化方法包括用于形成阳极化铝箔片材的方法，其中该方法包括(a)由卷长至多或大于1524m(5000ft)的扩展型铝箔的连续卷展开(unwinding)扩展型铝箔片；(b)保持线张力小于约19.61kg/m2(2psi)和线速至多约4.57m/min(15fpm)；(c)用碱性溶液清洗该扩展型铝箔片；(d)在清洗步骤之后用去离子水漂洗该扩展型铝箔片；(e)将该扩展型铝箔片通过具有如下浴参数的磷酸阳极化浴以形成阳极化片材(i)H+浓度范围为约100～约250g/L，(ii)停留时间范围为约30秒～约5分钟，(iii)浴温范围为约80至约140℃，(iv)电流范围为约600至约900安/平方米，(v)电压范围为约2至约60伏，和(vi)溶解Al的量小于约9000ppm；(f)在小于约93℃(200)的干燥温度下干燥该阳极化片材；(g)在该干燥的阳极化片材上施用底漆涂层，该干燥的阳极化片材的每侧上的底漆涂层重量为约0.65g/m2(60mg/ft2)～约1.08g/m2(100mg/ft2)底漆；(h)在小于约177℃(350)的固化温度下使该底漆涂层固化；和(i)将该带底漆的、阳极化的扩展型铝箔片卷绕，同时保持线张力(line tension)小于约19.61kg/m2(2psi)。
本发明还涉及阳极化扩展型铝箔片材。在本发明的一种示例性实施方式中，该阳极化扩展型铝箔片材的最终片材宽度至多约1.83m(6英尺)和最终片材长度大于2.44m(8英尺)。该阳极化扩展型铝箔片材的片厚可以小于或等于约152.4μm(0.006英寸(6mil))，或者在一些期望的实施方式中，片厚范围为约50.8μm(0.002英寸(2mil))或更小。可以将该阳极化扩展型铝箔形成为卷长至多和大于约1524m(5000ft)的卷。
本发明进一步涉及含有一个或多个上述阳极化扩展型铝箔的层的复合结构体。在本发明的一种期望的实施方式中，该复合结构体包括夹在树脂薄膜层与玻璃织物层之间的阳极化扩展型铝箔。
本发明的复合结构体可用于多种应用。在一种期望的实施方式中，本发明的复合结构体可以用作雷击材料，形成飞机的外表面。
在看到所公开的实施方式的下列详细描述和所附权利要求之后，本发明的这些和其它特征与优点将变得显然。


图1A-1B描述了本发明的示例性连续阳极化方法的示例性工艺流程图；图2描述了用于本发明的连续阳极化方法的示例性装置；图3描述了含有本发明的扩展型铝箔的示例性复合结构体；图4描述了含有本发明的扩展型铝箔的另一示例性的复杂复合结构体；图5A描述了用于在本发明的复合结构体上进行雷击试验的示例性装置；图5B描述了沿图5A中线A-A所示的图5A的示例性装置的横截面图。
发明详述为了促进本发明的原理的理解，下面为本发明的具体实施方式
的描述且具体术语用于描述该具体实施方式
。然而，将理解的是，本发明的范围并非旨在由具体术语的使用而限定。如本发明所属领域中的普通技术人员通常应想到的那样，可以预期所讨论的本发明的原理的替换、其它改进、和这种其它应用。
本发明涉及用于形成扩展型铝箔片材的连续阳极化方法。本发明也涉及扩展型铝箔片材，以及，利用该扩展型铝箔片材形成复合结构体的方法。本发明甚至也涉及包含至少一个扩展型铝箔片材的层的复合结构体。
本发明的连续阳极化方法包括许多工艺步骤和变量。本发明的示例性连续阳极化方法的示例性工艺流程图示于图1A-1B。如图1A中所示，示例性方法10开始于步骤100，其中提供铝卷。在步骤101中，将铝卷展开并进料到装置中。在步骤102中将铝片材穿孔，并且在步骤103中从第一宽度扩展为第二宽度(即通常小于第一宽度)。在步骤104中，将扩展的、穿孔的铝片材整平(flattened)。
在决定块105，将整平的铝片材或储存用于将来的应用或继续进行到进一步的方法步骤。如果决定将整平的铝片材储存，示例性方法10继续进行到步骤106，其中将整平的铝片材在卷绕机(winder)上卷绕以形成整平的铝片材的卷。该整平的铝片材的卷可以在期望时在步骤107中展开，并且继续进行到步骤108中任选的脱脂步骤。
如果在决定块105中决定继续进行，且不储存该整平的铝片材，示例性方法10直接进行到任选的脱脂步骤108。从步骤108，示例性方法10进行到碱洗步骤109，并且随后到漂洗步骤110。在步骤111中，将洗涤的铝片材脱氧，并且随后在步骤112中漂洗。在脱氧和漂洗之后，该脱氧的铝片材进行到阳极化步骤113。在阳极化处理之后，在漂洗步骤114中将阳极化铝片材漂洗，并且随后在步骤115中干燥。从步骤115开始，示例性方法10继续进行到图1B中的决定决116。
在决定块116，将阳极化铝片材或储存用于将来的应用或继续进行到进一步的方法步骤。如果决定将阳极化铝片材储存，示例性方法10继续进行到步骤117，其中将保护性衬里与该阳极化铝片材接触。在步骤118中，将阳极化铝片材/保护性衬里组合在卷绕机上卷绕以形成阳极化铝片材/保护性衬里组合的卷。该阳极化铝片材/保护性衬里组合的卷可以在期望时在步骤119中展开，并且继续进行到底漆施用步骤120。
如果在决定块116中决定继续进行，而不储存阳极化铝片材时，示例性方法10直接进行到底漆施用步骤120。自该步骤120，示例性方法10进行到底漆固化步骤121。在固化底漆层之后，示例性方法10继续进行到决定块122，其中决定储存该带底漆(primed)阳极化铝片材用于将来的应用。
如果决定储存该带底漆阳极化铝片材时，示例性方法10进行到步骤123，其中将保护性衬里与该带底漆阳极化铝片材接触。在步骤124中，将该带底漆阳极化铝片材/保护性衬里组合在卷绕机上卷绕以形成阳极化铝片材/保护性衬里组合的卷。该带底漆阳极化铝片材/保护性衬里组合的卷可以在期望时在步骤125中展开，并且继续进行到粘合剂施用步骤126。从步骤126开始，示例性方法10继续进行到决定块127。
在决定块127，将涂覆粘合剂的阳极化铝片材或储存用于将来的应用或继续进行到进一步的方法步骤。如果决定将涂覆粘合剂的阳极化铝片材储存，示例性方法10继续进行到步骤128，其中将保护性释放衬里与该阳极化铝片材的粘合剂层接触。在步骤129中，将阳极化铝片材/保护性释放衬里组合在卷绕机上卷绕以形成阳极化铝片材/保护性隔离衬里组合的卷。该阳极化铝片材/保护性隔离衬里组合的卷可以在期望时在步骤130中展开，并且继续进行到层压步骤131。
如果在决定块127中决定继续进行，而不储存涂覆粘合剂的阳极化铝片材时，示例性方法10直接继续进行到层压步骤131。从层压步骤131开始，示例性方法10继续进行到卷的卷绕步骤132，其中将含有阳极化铝片层的复合材料卷绕成复合材料的卷，并且将其储存用于将来的应用。
如示例性方法10中所示，本发明的连续阳极化方法可以包含多个方法步骤。下面给出本发明的连续阳极化方法的一个或多个步骤的详细描述。
I.连续阳极化方法通过一个或多个方法步骤来描述本发明的连续阳极化方法。下面提供各种方法步骤的描述。
A.示例性方法步骤本发明的连续阳极化方法通常包括一个或多个下列示例性步骤。
1.碱洗步骤本发明的连续阳极化方法通常包括碱洗步骤，例如图1A中所示的示例性方法10的示例性碱性步骤109。该碱洗步骤在阳极化处理铝片材之前进行。在该碱洗步骤中，将连续进料的铝片在期望的喷射压力下经受碱喷雾。该碱洗步骤清洁铝片的外表面。
本发明中可以使用多种碱溶液。适宜的碱溶液包括、但并非限定于含有氢氧化钾、硅酸钾、倍半碳酸钠、三聚磷酸钠、壬基苯氧基聚乙氧基乙醇、及其组合的碱性清洗溶液。可以用于本发明的适宜的商购获得的碱性清洗溶液包括、但并非限定于可以从Brent America Inc.(La Mirada，CA)以商品名ARDROX和PYRENE商购获得的碱性清洗溶液，如PYRENE US 152。
在本发明的连续阳极化方法中，通过任意公知的施用方法将该碱性清洗溶液施用到连续进料的铝片上。通常，通过喷射步骤施用该碱性清洗溶液，其中在与在实心(即，无穿孔)箔阳极化处理中通常采用的喷射压力相比较低的喷射压力下施用该碱性清洗溶液。
在一种期望的本发明实施方式中，将扩展型铝片连续进料通过碱性喷射溶液，其中该喷射溶液包括含有118毫升(mL)～约237mL(即，约4～约8盎司)PYRENE US 152碱性清洗溶液/4.55升(1.0加仑)水的碱性溶液，采用较低的喷射压力。
2.脱氧步骤本发明的连续阳极化方法可以进一步包括脱氧步骤，如图1A中所示的示例性方法10的示例性脱氧步骤111。当用于该连续阳极化方法时，将连续进料的铝片暴露于蚀刻剂，如硫酸、硝酸、或其组合。适宜的商购获得的蚀刻剂包括、但并非限定于可从Henkel Surface Technologies(MadisonHeights，MI)以商品名DEOXALUME获得的蚀刻剂，如DEOXALUME2310。
该脱氧步骤用于除去碱洗步骤之前铝片上存在的或者源于碱洗步骤或者二者的任意表面氧化物、污迹或其它表面污物。当存在时，通常将连续进料的铝片暴露于蚀刻剂溶液至多约40秒。在本发明的一种示例性实施方式中，将扩展型铝片连续进料通过蚀刻剂溶液，其中该蚀刻剂溶液包含硫酸，且在蚀刻剂溶液中的脱氧停留时间范围为约20秒～约40秒。
在一种期望的本发明实施方式中，本发明的连续阳极化方法并不包含脱氧步骤。替换地，连续进料的铝片从碱洗步骤进行到漂洗步骤，并且随后直接进行到阳极化步骤，如下所述。
3.阳极化步骤本发明的连续阳极化方法包括阳极化步骤，如图1A中所示的示例性方法10的示例性阳极化步骤113。在该阳极化步骤中，使连续进料的铝片经受含酸性组分的阳极化溶液。适宜的阳极化溶液包括、但并非限定于硫酸溶液、和磷酸溶液。期望地，该阳极化溶液包括磷酸溶液。可以用于形成阳极化溶液的适宜的商购获得的材料包括、但并非限定于可从AshlandChemical(Columbus，OH)商购获得的磷酸。
在该阳极化步骤中，该连续进料的铝片通过含有一种或多种酸性组分、且具有通过该阳极化浴的电流的阳极化浴。任意比例的铝片在该阳极化浴中度过期望量的时间(下文中称为“阳极化停留时间”)。
该阳极化步骤导致在铝片材的外表面上形成氧化铝涂层。可以通过多种工艺变量控制该氧化铝涂层的表面结构和厚度，该工艺变量包括、但是并非限定于阳极化浴的酸浓度、阳极化浴中的停留时间、阳极化浴的温度、铝片材的预处理、和所用铝片材的类型。
可以用于本发明的连续阳极化方法的多种工艺变量和示例性工艺参数在下面表1中给出。
表1示例性阳极化步骤变量和工艺参数

在一种期望的本发明实施方式中，将扩展型铝片材连续进料通过H+浓度为约180～210g/L和浴温为约104℃～约107℃的磷酸阳极化浴。期望地将该扩展型铝片暴露于电压范围为约10～约40伏下电流范围为约700～约800安/平方米约120秒的停留时间。
获得的阳极化铝片在该铝片的每侧上具有氧化铝涂层。通常，获得的阳极化铝片在该铝片的每侧上具有氧化铝涂层，其中每个氧化铝涂层(即，每侧上的涂层)的涂层重量范围为约0.5克/平方米(g/m2)～约2.0g/m2。
4.漂洗步骤本发明的连续阳极化方法可以包括一个或多个漂洗步骤，如图1A中所示的示例性方法10的漂洗步骤110、112和114。在每个漂洗步骤中，连续进料的铝片通过漂洗浴或漂洗喷射。通常，该漂洗液包括去离子水。
在一种期望的本发明实施方式中，在酸后的漂洗步骤(即图1A中所示的漂洗步骤114)包括使连续进料的铝片经受最小漂洗喷射压力的喷射漂洗。
本发明的方法可以包括一个或多个上述阳极化步骤，每个步骤之后为如上所述的单独的在酸后的漂洗步骤。在一种期望的本发明实施方式中，该方法包括两个单独的阳极化步骤，每个步骤之后为单独的在酸后的漂洗步骤。
5.干燥步骤本发明的连续阳极化方法可以进一步包括一个或多个干燥步骤，如图1A中所示的示例性方法10的干燥步骤115。在每个干燥步骤中，连续进料的铝片通过具有较低炉温的炉子期望的时间段(下文中称为“炉子停留时间”)。
任意常规炉子可以用于本发明。适宜的炉子包括、但并非限定于红外(IR)炉、对流炉、和间接燃烧炉(indirect fire oven)。期望地，该炉子包括IR炉。
在本发明的连续阳极化方法中，连续进料的铝片的干燥在炉温至多约93℃(200)的炉子中进行。期望地，该炉温范围为约93℃～约149℃，更期望地，为约93℃～约121℃。
6.底漆施用步骤本发明的连续阳极化方法可以进一步包括底漆施用步骤，如图1B中所示的示例性方法10的示例性底漆施用步骤120。该底漆施用步骤在将铝片材阳极化处理之后进行。在该底漆施用步骤中，用底漆组合物如可固化树脂涂覆连续进料的铝片。随后将该底漆涂层固化以在上述阳极化步骤中形成的氧化铝涂层与随后施用的粘合剂层之间形成连接层。
多种底漆组合物可以用于本发明。适宜的底漆组合物包括、但并非限定于酚醛树脂、取代型酚醛树脂、环氧树脂、及其组合。可以用于形成底漆组合物的适宜的商购获得的材料包括、但并非限定于可从DurezCorporation(Addison，TX)以商品名VARCUM商购获得的酚醛树脂底漆组合物，如VARCUM 94917。
可以采用任意公知的涂覆方法将该底漆组合物施用到阳极化铝片上。适宜的涂覆方法包括、但并非限定于溶液施涂法、和Meyer棒施涂法。期望地，采用No.6Meyer棒施涂该底漆组合物，以在阳极化铝片的每侧上施用的底漆涂层重量范围为约0.32g/m2(30mg/ft2)～约1.51g/m2(140mg/ft2)。更期望地，在阳极化铝片的每侧上施用的底漆组合物涂层重量范围为约0.65g/m2(60mg/ft2)～约1.08g/m2(100mg/ft2)阳极化铝片。
在本发明的连续阳极化方法中，期望地用可从Durez Corporation(Addison，TX)以商品名VARCUM 94917商购获得的底漆组合物溶液涂覆连续进料的阳极化铝片，将其稀释到固含量为约4.5wt％。
7.底漆固化步骤如果本发明的连续阳极化方法包括底漆施用步骤，那么该方法也包括底漆固化步骤，如图1B中所示的示例性方法10的底漆固化步骤121。在该底漆固化步骤中，涂覆底漆的铝片通过具有较低炉固化温度的固化炉期望的时间段(下文称为“固化时间”)。
在本发明的连续阳极化方法中，涂覆底漆的铝片的固化在炉固化温度至多约160℃(320)固化炉中进行。期望地，该炉固化温度范围为约121℃(250)～约177℃(350)，更期望地，为约135℃(275)～约160℃(320)。
在一种期望的本发明实施方式中，将涂覆底漆的铝片连续进料通过具有多个区域的固化炉，其中第一区域的固化温度为约121℃(250)，其第二区域的固化温度为约177℃(350)，总固化时间范围为约240秒～约360秒，更期望地为约280秒～约320秒。
8.粘合/层压步骤如图1B中所示，上述示例性连续阳极化方法可以包括一个或多个步骤，其中将一个或多个材料层连接于带底漆、阳极化的扩展型铝片材。如示例性方法10的示例性步骤126和131中所示，可以在卷卷绕步骤之前或之后，将粘合剂层和一个或多个其它片材施用于和/或粘合于带底漆、阳极化的扩展型铝片材。应当指出的是，在本发明的其它实施方式中，代替粘合剂层，该连续阳极化方法可以包括将一个或多个其它层(即，粘合剂层之外的层或者与粘合剂层组合)通过接触、加热、压力或其组合施用于带底漆、阳极化的扩展型铝片材。例如，可以将纤维增强的预浸渍体与带底漆、阳极化的扩展型铝片材接触并且粘合于其上，使用或不使用加热、压力、或其组合。
如下所讨论的那样，可以将多个材料层与带底漆、阳极化的扩展型铝片材结合以形成卷状的多层复合片材。可以将获得的多层复合片材可以储存用于将来的应用或者进一步处理将该复合片材的卷展开并且使该复合片材进行一个或多个其它方法步骤。适宜的其它方法步骤可以包括、但并非限定于，切割该复合片材，使该复合片材成形(例如模塑、压印等)，将一个或多个其它层层压于该复合片材，和使该复合片材连接于结构体(例如飞机或汽车的部件)。
B.工艺参数本发明的连续阳极化方法也可以通过包括、但并非限定于下面所提供的工艺参数的一个或多个工艺参数来描述。
1.线张力本发明的连续阳极化方法将铝片材连续进料通过诸如图2中所示的示例性装置20的装置。如图2中所示，示例性装置20包括材料展开站201，其中将铝片材或扩展型铝片材221的卷220进料到示例性装置20中。铝片材221继续进行到积聚器(accumulator)202，并且随后到碱洗站203。
可以采用一个或多个主动辊将铝片材221移动通过该连续阳极化方法。示例性装置20包括两个主动辊，主动辊205和主动辊213。在示例性装置20中，主动辊205位于碱洗站203和磷酸槽207之间，同时主动辊213位于底漆固化炉211之后。
铝片材221通过主动辊205且继续进行到磷酸槽207。从磷酸槽207开始，铝片材221进行通过酸后漂洗208，和随后通过用于干燥阳极化铝片材222的炉子209。在底漆施用器210中将底漆涂层施用到阳极化铝片材222上，并且随后在固化炉211中将其固化。
带底漆铝片材223继续进行通过主动辊213到材料再缠绕站215，其中制得带底漆铝片材223的卷228，并且将其从示例性装置20中取出以储存和/或进一步处理。
用于将铝片材移动通过阳极化装置如示例性装置20的一个或多个主动辊在铝片材上提供足以将铝片材移动通过该装置的张力。为了防止铝片材或扩展型铝片材在铝片材的宽度方向的收缩和/或撕裂，必须小心地确定施加的张力的大小。
在本发明的连续阳极化方法中，一个或多个主动辊期望地在铝片材上施加小于约19.61kg/m2(2psi)的力，由此使该铝片材移动通过阳极化装置。在一种期望的本发明实施方式中，一个或多个主动辊在铝片材上施加约9.81kg/m2(1psi)～约29.42kg/m2(3psi)的力，由此使该铝片材移动通过阳极化装置。
2.线速在本发明的连续阳极化方法中，一个或多个主动辊也提供期望的通过阳极化装置的线速。理想地，铝片材以至少约1.52mpm(5fpm)的线速移动通过该阳极化装置。在一种期望的本发明实施方式中，铝片材移动通过该阳极化装置的线速范围为约1.52mpm(5fpm)～约6.10mpm(20fpm)，更期望地为约3.05mpm(10fpm)～约4.57mpm(15fpm)，且甚至更期望地为约4.57mpm(15fpm)。
II.阳极化铝箔片材本发明也涉及阳极化铝箔片材，且更特别地，涉及阳极化扩展型铝箔片材。在本发明的一种示例性实施方式中，该阳极化铝箔或扩展型铝箔的最终片宽至多约3.66m(12ft)和最终片长大于约2.44m(8ft)。典型地，该阳极化铝箔或扩展型铝箔片的最终片宽范围为约0.91m(3ft)～约3.05m(10ft)，更典型地为约1.22m(4ft)～约1.83m(6ft)。另外，该阳极化铝箔或扩展型铝箔片的最终片长范围典型地为约304.8m(1000ft)～约1524m(5000ft)，更典型地为约609.6m(2000ft)～约1219.2m(4000ft)。
本发明的上述连续阳极化方法可以用于制备具有任意期望的片厚的阳极化铝箔片或扩展型铝箔片。本发明的连续阳极化方法特别适用于制备片厚小于或等于约152.4μm(0.006英寸(6mil))的阳极化铝箔片或扩展型铝箔片。在一种期望的本发明实施方式中，该连续阳极化方法用于制备片厚为约38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))～约50.8μm(0.002英寸(2mil))的阳极化铝箔片或扩展型铝箔片。
本发明中可以使用各种铝片材。适宜的铝片材包括、但并非限定于，由原始箔厚(即扩展之前)范围为约25.4μm(0.001英寸)～约152.4μm(0.006英寸)的铝箔片形成的连续网(web)扩展型铝箔。可以用于本发明的适宜的可商购获得的铝片材包括、但并非限定于，可从Dexmet Corporation(Naugatuck，CT)以商品名MICROGRID商购获得的铝片材。
用于本发明的适宜的连续网扩展型铝箔可以在铝箔的给定区域中包括任意数量的穿孔。进一步，各个穿孔可以具有任意期望的大小、尺寸、和形状。通常，该穿孔作为沿该连续网扩展型铝箔的均匀穿孔形式(pattern)存在；但是，本发明中也可以采用非均匀的穿孔形式。示例性穿孔具有金刚石形状(或者任意其它形状)且最大尺寸(即从穿孔中一点到相同穿孔中另一点的最长距离)至多约2.5cm，通常，小于约1.0cm。
在本发明的一种示例性实施方式中，通过连续阳极化方法形成扩展型阳极化铝片材，其中该方法包括步骤(1)从卷长至多或大于1524m(5000ft)的扩展型铝箔的连续卷展开扩展型铝箔片；(2)保持线张力为约9.81kg/m2(1psi)～约19.61kg/m2(2psi)和线速至多约4.57m/min(15fpm)；(3)用碱性溶液清洗该扩展型铝箔片；(4)用去离子水漂洗该扩展型铝箔片；(5)将该扩展型铝箔片通过磷酸阳极化浴，采用上面表1中所示的“期望的工艺变量参数”；(6)在小于约93℃(200)的干燥温度下使阳极化片材干燥；(7)将底漆(即，期望地，固含量为约4.5wt％的VARCUM 94917)施用到干燥的阳极化扩展型铝箔片上，该干燥的阳极化扩展型铝箔片的每侧上的涂层重量为约0.65g/m2(60mg/ft2)～约1.08g/m2(100mg/ft2)；
(8)在小于约177℃(350)的固化温度下使该底漆涂层固化；(9)在保持线张力为约9.81kg/m2(1psi)～约19.61kg/m2(2psi)的同时将该带底漆、阳极化扩展型铝箔片卷绕。
III.包含扩展型铝箔片材的复合材料本发明进一步涉及包含至少一层阳极化铝箔层的复合结构体。该复合结构体可以仅包括单个阳极化铝箔层或多个阳极化铝箔层或者包括与其它附加片材的组合。适宜的其它片材包括、但并非限定于，薄膜层、含纤维的层、泡沫层、粘合剂层、微粒层、或其组合。适宜的薄膜层包括、但并非限定于，热固性和热塑性聚合物膜。具体的薄膜层包括、但并非限定于，环氧树脂薄膜层、增韧(toughened)环氧树脂薄膜层、氰酸酯树脂(cyanateester)薄膜层、聚酰亚胺薄膜层、双马来酰亚胺(BMI)树脂薄膜层、聚酯薄膜层、聚丙烯薄膜层和其组合。适宜的含纤维的层包括、但并非限定于，用热固性树脂(例如环氧树脂)或热塑性材料(例如聚丙烯)涂覆和/或浸渍的玻璃纤维机织织物或无纺织物。
适宜的含纤维的层包括、但并非限定于，机织织物、无纺织物、针织物、单向织物、或其组合。该含纤维的层可以由各种纤维来形成，包括、但并非限定于，聚合物纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、金属纤维、天然纤维、或其组合。期望地，该含纤维的层包括一种或多种上述织物，该织物至少部分用一种或多种上述薄膜材料涂覆和/或浸渍。
用于本发明的复合结构体的薄膜层和含纤维的层可以包括多种可商购获得的树脂体系。适宜的树脂体系包括、但并非限定于，可从HexcelCorporation(Stamford、CT)商购获得的树脂体系，商品名M21、M50、8552、F593、F584、F161、M73和M36，其均为增韧环氧树脂体系；商品名F263、913、M74、3501-6和REDUX产品，如REDUX330，其均为环氧树脂体系；商品名F655、HP655、F650、M61和M62，其均为双马来酰亚胺(BMI)树脂体系；商品名F174，聚酰亚胺树脂体系；和商品名954-3A和996，二者为氰酸酯树脂体系。
适宜的纤维增强物包括、但并非限定于，可从Hexcel Corporation(Stamford，CT)商购获得的玻璃机织织物，型号数104(单位重量(basisweight)-约20g/m2(gsm))、106(单位重量-约25gsm)、108(单位重量-约48gsm)、112(单位重量-约71gsm)、和120(单位重量-约107gsm)，其均为E-玻璃机织织物；和6012(单位重量-约36gsm)、6013(单位重量-约39gsm)、6014(单位重量-约43gsm)、6080(单位重量-约48gsm)、4180(单位重量-约84gsm)、4522(单位重量-约123gsm)、和6581(单位重量-约303gsm)，其均为S-玻璃机织织物。
本发明的复合结构体期望地包括至少一个阳极化铝箔或扩展型铝箔的层与至少一个其它层的组合。在一种期望的本发明实施方式中，该复合结构体包括阳极化铝箔或扩展型铝箔的层和该箔层外表面上的其它层。该其它层可以是任一上述层。
在本发明的另一实施方式中，将该阳极化铝箔与至少一个薄膜层和至少一个含纤维的层组合以形成复合结构体，如图3中所示的示例性复合结构体30。如图3中所示，示例性复合结构体30包括顶层301、底层303、和夹在顶层301与底层303之间的中间层302。在本发明的一种示例性实施方式中，复合结构体30包括由热固性薄膜材料形成的顶层310，如环氧树脂或聚酰亚胺膜；包含S2玻璃机织织物的底层303；且中间层302包含由上述连续方法制得的阳极化扩展型铝片材。在该示例性实施方式中，该热固性薄膜材料(即顶层301)可以进一步包含在该热固性薄膜材料之内的纤维增强物，和/或该S2玻璃机织织物层(即底层303)可以进一步包含涂覆和/或浸渍该S2玻璃机织织物的树脂或聚合物材料。
由本发明的阳极化铝片材形成的复合结构体可以用于多种应用。适宜的应用包括、但并非限定于飞机部件、车辆部件、和风能部件。在一种期望的本发明实施方式中，该复合结构体为飞机的部件。当用作飞机部件的外层时，本发明的复合结构体给获得的飞机部件提供了杰出的雷击性能。
可以由本发明的阳极化铝片材和含有它的复合结构体制成其它制造制品。适宜的制造制品包括、但并非限定于，商业的、军事的、和民用的飞行部件(即飞机和飞机的部件)，风能部件(即用于发电的风能螺旋桨)等。
可以通过任意公知的方法由本发明的阳极化铝片材制备制造制品，将本发明的阳极化铝片材与其它制品部件如一个或多个上述其它片材组合。
在多种由本发明的阳极化铝片材和复合结构体制成的制造制品中，非常期望使该阳极化铝片材和/或含有它的复合结构体的单位重量最小化。例如，当用于形成飞机部件的外表面时，本发明的复合结构体期望地具有用于给定应用的足够结构完整性，以及较低的单位重量。
在一种期望的本发明实施方式中，该复合结构体具有双层的复合结构体，其包含(i)带底漆、阳极化扩展型铝片和(ii)表面化薄膜层(其可以任选地用纤维增强物如上述那些来增强)或玻璃隔离层(即，用一种或多种上述树脂或聚合物材料浸渍的玻璃织物层)。在该实施方式中，获得的双层复合结构体的总单位重量为小于约66g/m2(gsm)～大于约500gsm。例如，该双层复合结构体可以包含(i)片厚为38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))且单位重量为约36.6gsm的带底漆、阳极化扩展型铝片，和(ii)单位重量为约30.0gsm的表面化薄膜层(例如环氧树脂薄膜层)。另一实施例中，该双层复合结构体可以包含(i)片厚为152.4μm(0.006英寸(6.0mil))且单位重量为约78.1gsm的带底漆、阳极化扩展型铝片，和(ii)单位重量为约420gsm的玻璃隔离层(例如用环氧材料浸渍的玻璃织物型号6581(Hexcel Corporation，Stamford，CT))。
通常，本发明的双层复合结构体的总单位重量为小于约66gsm～约320gsm，期望地，小于约66gsm～约220gsm，更期望地，小于约66gsm～约100gsm。如上所讨论，获得的双层复合结构体和获得的双层复合结构体的总单位重量将依据特定应用而不同。
在另一期望的本发明实施方式中，该复合结构体具有三层的复合结构体，如图3中所示的示例性复合结构体30。一种示例性实施方式中，该三层复合结构体包含(i)带底漆、阳极化扩展型铝片，(ii)在该带底漆、阳极化扩展型铝片的第一外表面上的表面化薄膜层(其可以任选地用纤维增强物如上述那些增强)，和(iii)在该带底漆、阳极化扩展型铝片的相反(opposite)外表面上的玻璃隔离层。该实施方式中，获得的三层复合结构体的总单位重量为小于约115gsm～大于约500gsm。例如，该三层复合结构体可以包含(i)片厚为38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))且单位重量为约36.6gsm的带底漆、阳极化扩展型铝片，(ii)单位重量为约30.0gsm的表面化薄膜层(例如环氧树脂薄膜层)，和(iii)单位重量为约48.8gsm的玻璃隔离层(例如用环氧材料浸渍的玻璃织物型号6012(Hexcel Corporation，Stamford，CT))。另一实施例中，该三层复合结构体可以包含(i)片厚为152.4μm(0.006英寸(6mil))且单位重量为约78.1gsm的带底漆、阳极化扩展型铝片，(ii)单位重量为约244.0gsm的表面化薄膜层(例如环氧树脂薄膜层)，和(iii)单位重量为约73.2gsm的玻璃隔离层(例如用环氧材料浸渍的玻璃织物型号6080(Hexcel Corporation，Stamford，CT))。
通常，本发明的三层复合结构体的总单位重量为小于约115gsm～约415gsm，期望地，小于约115gsm～约230gsm，更期望地，小于约115gsm～约166gsm。类似于双层复合结构体，获得的三层复合结构体和获得的三层复合结构体的总单位重量将依据特定应用而不同。
在一种期望的本发明实施方式中，该三层复合结构体包括类似于图3中所示的示例性复合结构体30的结构，其中树脂基质从复合结构体的顶层延伸，通过阳极化扩展型铝箔层中的穿孔，到达复合结构体的底层。该树脂基质可以包括单一类型的树脂(例如环氧树脂体系)，或者可以包括两种或多种树脂体系(例如环氧树脂体系与BMI树脂体系的组合)。如上所讨论，一些期望的实施方式中，获得的三层复合结构体具有上述范围之内的最小单位重量。
本发明的任意上述复合结构体可以是片状或卷状。一种期望的实施方式中，本发明的复合结构体为卷状，使得在需要时可以将该复合结构体从卷中展开和进一步处理。复合材料的卷可以具有任意期望的长度。通常，复合材料的卷具有的卷长至多约304.8m(1000ft)，和卷宽至多约0.91m(36英寸)，但是在本发明中其它卷尺寸也是可以的(例如更大的卷宽)。
上述双-和三-层复合结构体可以就这样使用，或者可以进一步与一个或多个其它层组合成更复杂的复合结构体。一种示例性实施方式中，将上述双-和三-层复合结构体与一个或多个下列其它层组合面涂层(例如外表面层，如聚氨酯涂料)；可以用于增强面涂层与该双-和三-层复合结构体的顶层之间的粘结的面涂层的底漆层；在固化以填充上表面之内任意可能的针孔之后，施用到该双-和三-层复合结构体的顶层的上表面之上的静电调节剂层；粘结于该双-和三-层复合结构体的下表面的预浸渍体层(例如，粘结于该双层复合结构体中EAF层的下表面或者该三层复合结构体的玻璃隔离层的下表面)，其中该预浸渍体包括一个或多个上述含纤维的层；一个或多个其它EAF层；任意上述其它层的组合。
一种期望的实施方式中，本发明的复杂复合结构体从顶表面层到背面层依次包括下列层任选的面涂层；任选的面涂层的底漆层；任选的静电调节剂层；粘合剂层(上面也称作为表面化薄膜层(其可以任选地用纤维增强物如上所述那些增强))；带底漆、阳极化扩展型铝片；任选的玻璃隔离层；和预浸渍体层。一种期望的实施方式中，该复杂复合结构体从顶表面层到背面层依次包括下列层包含聚氨酯漆的面涂层；面涂层的底漆层；静电调节剂层；纤维增强的粘合剂层；带底漆、阳极化扩展型铝片；玻璃隔离层；和包含碳纤维-增强的环氧树脂基质材料层的预浸渍体层。
获得的复合结构体或复杂复合结构体可以用于给制品如飞机部件提供杰出的雷击性能，同时保持期望的最小总厚度和单位重量。一种期望的实施方式中，本发明的复杂复合结构体包括至少一个阳极化扩展型铝片和一个或多个其它层，其能够提供避免Zone 1A雷击(或Zone 2A或Zone 3A雷击)(其全部在下面描述)的雷击保护，且不会维持对该复杂复合结构体的底部或内部表面(例如内部表面409)的任意破坏(例如，内部表面分层和刺孔破坏(puncture damage)评分均为0)，甚至在总复合厚度小于约1.60mm(63mil)和总复合单位重量小于约3000gsm(或小于约2800gsm，或小于约2500gsm，或小于约2200gsm)时也是如此。
本发明进一步通过下列实施例来描述，这些实施例不以任何方式构成对本发明范围的限定。相反地，清楚理解的是，在不背离本发明的精神和/或所附权利要求的范围下，可以采取在阅读本文中的描述之后对本领域技术人员所教导的那些的各种其它实施方式、改进和等价物。
实施例1-制备阳极化铝片材的卷采用如上所述的连续阳极化方法，在类似于图2中所示的示例性装置的装置上，制备阳极化铝片材的卷。下面表2中给出了处理的详细内容。
表2工艺参数详细内容


获得的阳极化铝片材具有在该片材的每侧上平均氧化物涂层重量为约1.5g/m2的氧化铝涂层，且表面形状类似于人骨的多孔表面结构。
实施例2-制备扩展型铝箔的卷重复实施例1的过程，但是使用扩展型铝箔(EAF)片材。该EAF片材具有下面表3中所示的性能。
表3EAF片材性能


获得的阳极化EAF片材具有在该片材的每侧上平均氧化物涂层重量为约1.0g/m2的氧化铝涂层，且表面形状类似于人骨的多孔表面结构。
实施例3-制备扩展型铝箔的卷重复实施例2的过程，但是该EAF片材的片厚为约50.8μm(0.002in(2mil))+/-12.7μm(0.0005in)。
获得的阳极化EAF片材具有在该片材的每侧上平均氧化物涂层重量为约1.0g/m2的氧化铝涂层，且表面形状类似于人骨的多孔表面结构。
实施例4-制备带底漆扩展型铝箔的卷重复实施例3的过程，但是将底漆涂层施用到该阳极化EAF片材上。下面表4中给出了处理的详细内容。
表4底漆施用详细内容


获得的带底漆EAF片材具有平均涂层厚度重量为0.86g/m2/侧(80mg/ft2/侧)的底漆涂层。
实施例5-制备带底漆膨胀型铝箔的卷重复实施例4的过程，但是采用如下面表5中所示的下列扩展型铝箔片材。
表5扩展型铝箔(EAF)片材详细内容

实施例6-制备双层复合结构体通过将表5中所示的带底漆EAF片材与下面表6中所示的各种其它层组合，制得各种双层复合结构体。
表6双层复合结构体详细内容

实施例7-制备三层复合结构体通过将表5中所示的带底漆EAF片材与下面表7中所示的两个其它层组合，制备三层复合结构体。
表7三层复合结构体详细内容


实施例8-复合结构体的雷击性能制备复合结构体(即“LS复合样品”)，将表5中所示的EAF片材与一个或多个其它层组合以形成具有如图4中所示的复合结构体的LS复合样品。如图4中所示，示例性LS复合样品40包括任选的面涂层401、任选的面涂层的底漆层402、任选的静电调节剂层403、粘合剂层404、EAF层405、任选的玻璃隔离层406、和预浸渍体层407。
在每个LS复合样品中，进行下列步骤以形成复合样品(1)如上面实施例1～5中所述，形成EAF层405；(2)将样品层以下列顺序组装粘合剂层404、EAF层405、玻璃隔离层406(当存在时)、和预浸渍体层407；(4)将该组件在高压釜中于真空包之内，在约179.4℃±5.6℃(355±10)下在833.6kg/m2(85psig)的压力下，固化120分钟；(5)任选地，将最小量(通常小于约30gsm)的可从Dexter AerospaceMaterials Division(Waukegan，IL)商购获得的静电调节剂涂料StaticConditional 28-C-1施用到固化组件的外表面上(即粘合剂层404的外表面)，由此填充固化步骤期间在粘合剂层404中形成的所有针孔；(6)任选地，利用包括可从Deft，Inc.(Irvine，CA)商购获得的BMS 10-103鉴定的Deft 45-GY-5底漆材料的上涂层底漆材料，在粘合剂层404之上施用上涂层底漆层402；和(7)任选地，在上涂层底漆层402之上施用面涂层401，利用包括用于依照Boeing规定BMS 10-60使用的高固体(420g/l)聚氨酯面涂料的面涂料，其可从PRC-DeSoto International、PPG Industries(Pittsburgh，PA)的分公司，以商品名CA8000/B707X商购获得。
下面表8提供了本发明的LS复合样品的其它详细内容。每个面板具有下列总尺寸宽-约45.7cm(18in)，长-约50.8cm(20in)，和厚-至多约1.6mm(0.063in)。
使LS复合样品经受Zone 1A、Zone 2A和Zone 3雷击，其中Zone 1A、Zone 2A和Zone 3雷击在下面描述。全部测试由Lightning Technologies，Inc.(LTI)在他们位于Pittsfield，MA的雷击实验室中进行。
Zone 1A需要利用分量(component)A、B、和C*，Zone 2A需要分量D、B、和C*，且Zone 3A需要分量A(在40kA下)、B、和C*，其定义如下分量A峰值电流幅度(Ipk)＝200kA±10％作用积分(AI)＝2.00×106A2·s±20％分量B平均电流幅度＝2kA±20％最大电荷转移＝10库仑±10％分量C*平均电流幅度(Iav)≥400A电荷转移＝18C±20％分量D峰值电流幅度(Ipk)＝100kA±10％作用积分(AI)＝0.25×106A2·s±20％通过电容器组产生分量A和B，该电容器组通过串联阻抗放电到测试制品中。通过具有由切断保险丝控制的放电持续时间的直流电池组的部分放电来形成分量C*。
通过电流探针和衰减器测量分量A波形，并且通过精确分流电阻器测量分量B和C*。
将待测试的面板安装在类似于图5A-5B中所示的示例性测试装置50的测试装置中。如图5A-5B中所示，测试复合样品40被水平安装在高电流发生器(未显示)上，安装方式使得复合样品40的一侧连接于发生器接地线41。将铝棒料42、43、44和45夹紧于复合样品40的剩余三侧(和发生器接地线侧)，并且电连接以能使电流从复合样品40的四侧的每一个中离开。将喷射-转向电极46居中地置于复合样品40之上，复合样品40的上表面408与电极46的最近导电部分之间的距离d为5.1cm(2.0in)。0.1mm直径弧形触发线47从电极46中延伸到距上表面408大约6.4mm(0.25in)。线47用于帮助触发高电流放电。
每个面板接收到电极46的一个高电流Zone 1A、Zone 2A、或Zone 3A冲击。所用的电流水平在下面表9中给出。有时，面板表面(即上表面408)的介电强度阻止了电流进入面板(例如表9中所示的LS复合样品9**和10**)。此时，用钻子在油漆中形成1.6mm(1/16in)直径孔，由此使电流进入面板材料。
测试后的损坏列表于表10中。表10中所示的数值表示最长的损坏尺寸。在5.1cm(2.0in)×7.6cm(3.0in)的椭圆形面积之上具有损坏的面板将被列为损坏评分3.0。标识1+2含义为两个位置被损坏，其最长尺寸为2.5cm(1.0in)和5.1cm(2.0in)。当存在多个位置时，该多个位置的最长尺寸被用作损坏评分。
基于对每个损坏分量指派的下列乘数，对每个面板计算加权的“总评分”损坏特性 乘数外部表面(即，外表面408)油漆损坏1分层2纤维损坏2刺孔5内部表面(即，外表面409)分层7.5刺孔15通过将每个给定损坏评分乘以每个其相应乘数并相加，确定每个面板的总评分。例如，如下来确定对于LS复合样品No.7的总评分总评分＝[(油漆损坏评分)×(油漆损坏乘数)+(外部表面分层评分)×(外部表面分层乘数)+(纤维损坏评分)×(纤维损坏乘数)+(外部表面刺孔评分)×(外部表面刺孔乘数)+(内部表面分层评分)×(内部表面分层乘数)+(内部表面刺孔评分)×(内部表面刺孔乘数)]
总评分＝[(3)(1)+(3)(2)+(3)(2)+(2)(5)+(3.5)(7.5)+(2)(15)]总评分＝81.25采用总评分方法，对给定测试复合样品的油漆损坏为给定的很小重量，同时内部表面(即，外表面409)的刺孔为给定的较大重量。较低“总评分”表示更好性能的面板(即，暴露于相同雷击水平如Zone 1A雷击水平时相对于其它面板受到更少损坏的面板)。
表8LS复合结构体详细内容







1.PL-795粘合剂层包括从Henkel Corporation(Bay Point，CA)商购获得的环氧树脂粘合剂膜。
2.M50/6080(0°/90°)用于表示S2玻璃(型号6080)的机织织物，其织物宽度为96.5cm(38in)，其已用M21增韧环氧树脂浸渍，使得环氧树脂组分占该层的34wt％，且将该层取向，使得该织物的经纱与纬纱定位在相对于该复合样品的长度的0°和90°。该机织玻璃织物和M50树脂体系均购自Hexcel Corporation(Stamford，CT)。
3.M21/SPG196P用于表示碳纤维(面重量为196gsm的IM76K纤维的平织织物)的机织织物，其织物宽度为96.5cm(38in)，其已用M21增韧环氧树脂浸渍，使得环氧树脂组分占该层的40wt％，且将该层取向，使得该织物的经纱与纬纱定位在相对于该复合样品的长度的0°和90°。该机织碳织物和M21树脂体系均购自Hexcel Corporation(Stamford，CT)。
4.M50/T300PW用于表示碳纤维(型号282)的机织织物，其织物宽度为152.4cm(60in)，其已用M50增韧环氧树脂浸渍，使得环氧树脂组分占该层的40wt％，且将该层取向，使得该织物的经纱与纬纱定位在相对于该复合样品的长度的0°和90°。该机织碳织物(型号282)和M50树脂体系均购自Hexcel Corporation(Stamford，CT)。
表9LS复合材料雷击-施加的电流水平


**在用1.6mm(1/16in)钻头将面板预先穿孔之后进行的测试表10LS复合材料雷击性能


如上所示，测试复合样品能够经受Zone 1A、Zone 2A或Zone 3A雷击，具有不同程度的损坏。期望地，测试复合样品能够经受Zone 1A、Zone 2A或Zone 3A雷击，且总评分小于约500(或者小于约450，或者小于约400，或者小于约350，或者小于约300，或者小于约250，或者小于约200，或者小于约150，或者小于约100，或者小于约50)。更期望地，测试复合样品能够经受Zone 1A、Zone 2A或Zone 3A雷击，且总评分小于约10，或者小于约5、或0。
虽然参照其具体实施方式
详细描述了本发明，但是将理解的是，本领域技术人员在获得前述内容的理解时，可以容易地构思这些实施方式的改变、变化、和等价物。因此，本发明的范围应当确定为所附权利要求的范围和其任意等价物。
权利要求
1.一种用于形成阳极化铝箔片材的方法，所述方法包括将铝箔片连续进料到阳极化浴中，其中所述铝箔片包括(i)扩展型铝箔片、(ii)片厚小于约101.6μm(0.004英寸(4mil))的片材、或(iii)(i)和(ii)二者；和阳极化处理所述铝箔片，由此形成阳极化铝箔片，其中所述阳极化铝箔片的最终片材宽度至多约1.83m(6英尺)和最终长度大于2.44m(8英尺)。
2.权利要求1的方法，其进一步包括将所述阳极化铝箔片卷绕以形成卷宽度至多约1.83m(6英尺)的阳极化铝箔片卷，所述阳极化铝箔片的最终长度至多约1524m(5000英尺)。
3.权利要求1的方法，其中所述铝箔片包括片厚小于或等于152.4μm(0.006英寸(6mil))的扩展型铝箔片。
4.权利要求1的方法，其中所述铝箔片的片厚范围为约38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))～约101.6μm(0.004英寸(4mil))。
5.权利要求1的方法，其中所述铝箔片包括具有多个通过该片材的穿孔的扩展型铝箔片，其中该多个穿孔的每一个的平均穿孔长度至多约2.5cm，且平均穿孔宽度至多约2.5cm。
6.权利要求5的方法，其中该多个穿孔基本上均匀地分布于该片材上。
7.权利要求1的方法，其进一步包括提供具有第一宽度的未扩展的铝箔片；将该未扩展的铝箔片穿孔以形成穿孔的未扩展片；将该穿孔的未扩展片扩展以形成穿孔的扩展片，其具有小于第一宽度的第二宽度；和任选地将该穿孔的扩展片整平以形成扩展型铝箔片，其中所述提供、穿孔、扩展和任选的整平步骤是在所述阳极化步骤之前或之后进行的。
8.权利要求1的方法，其进一步包括一个或多个下列步骤从铝箔卷中展开所述铝箔片；保持线速至多约4.57m/min(15fpm)；在阳极化步骤之前用碱性溶液清洗所述铝箔片；使所述铝箔片进行一个或多个漂洗步骤；使所述铝箔片进行一个或多个干燥步骤；在所述阳极化铝箔片上施用底漆；使施用到所述阳极化铝箔片上的底漆固化；和将所述阳极化铝箔片卷绕以形成阳极化铝箔片卷。
9.权利要求1的方法，其进一步包括在阳极化步骤之前用碱性溶液清洗所述铝箔片，以形成清洗过的片材；用去离子水漂洗该清洗过的片材以形成漂洗过的片材；将该漂洗过的片材在含有磷酸的阳极化浴中阳极化处理以形成所述阳极化铝箔片；用去离子水漂洗所述阳极化片材以形成漂洗的阳极化片材；在至多约93℃的干燥温度下干燥该漂洗的阳极化片材以形成干燥的阳极化片材；在该干燥的阳极化片材上施用底漆，所述底漆包含酚醛树脂；和在至多约177℃的固化温度下使该底漆固化以形成带底漆的阳极化片材。
10.权利要求9的方法，其进一步包括在该带底漆的阳极化片材的至少一个外表面上施用具有或不具有纤维增强的表面层。
11.权利要求9的方法，其中将具有或不具有纤维增强的表面膜施用到该带底漆的阳极化片材的一个外表面上，且将玻璃织物施用到该带底漆的阳极化片材的相反外表面上。
12.权利要求1的方法，其中在该方法期间使所述铝箔片承受至多约19.61kg/m2(2psi)的最大张力。
13.权利要求1的方法，其中在该方法期间使所述铝箔片承受至多约750安/平方米的最大电流。
14.权利要求1的方法，其中在该方法期间使所述铝箔片承受至多约19.61kg/m2(2psi)的最大张力，至多约800安/平方米的最大电流，至多约107℃(225)的最大阳极化温度和约15英尺/分钟(fpm)的最大线速。
15.权利要求1的方法，其中该方法包括由卷长至多或大于1524m(5000ft)的扩展型铝箔的连续卷展开扩展型铝箔片；保持线张力小于约19.61kg/m2(2psi)和线速至多约4.57m/min(15fpm)；用碱性溶液清洗该扩展型铝箔片；在清洗步骤之后用去离子水漂洗该扩展型铝箔片；将该扩展型铝箔片通过具有如下浴参数的磷酸阳极化浴以形成阳极化片材H+浓度 100～250g/L停留时间 30秒～5分钟浴温 ～80至～140℃电流 ～600至～900安/平方米电压 ～2至～60伏溶解的Al ＜9000ppm在小于约93℃(200)的干燥温度下干燥该阳极化片材；在该干燥的阳极化片材上施用底漆涂层，该干燥的阳极化片材的每侧上的底漆涂层重量为约0.65g/m2(60mg/ft2)～约1.08g/m2(100mg/ft2)；在小于约177℃(350)的固化温度下使该底漆涂层固化；和将该带底漆的、阳极化的扩展型铝箔片卷绕，同时保持线张力小于约19.61kg/m2(2psi)。
16.权利要求15的方法，其中该磷酸阳极化浴具有下列浴参数H+浓度 180～210g/L停留时间30秒～2分钟浴温～104至～107℃电流～700至～800安/平方米电压～10至～40伏溶解的Al＜7000ppm。
17.通过依据权利要求1～16中任一项的方法形成的阳极化铝箔片。
18.通过依据权利要求1～16中任一项的方法形成的阳极化扩展型铝箔片。
19.一种制造的制品，其包括通过依据权利要求1～16中任一项的方法形成的阳极化铝箔片和在该阳极化铝箔片的外表面上的至少一个附加层。
20.一种阳极化扩展型铝箔片材，其最终片材宽度至多约1.83m(6英尺)和最终片材长度大于2.44m(8英尺)。
21.权利要求20的片材，其中该片材的片厚小于或等于约152.4μm(0.006英寸(6mil))。
22.权利要求20的片材，其中该片材的片厚范围为约38.1μm(0.0015英寸(1.5mil))～约50.8μm(0.002英寸(2mil))。
23.权利要求20的片材，其中该片材具有多个通过该片材的穿孔，其中该多个穿孔的每一个的平均穿孔长度至多约2.5cm，且平均穿孔宽度至多约2.5cm。
24.权利要求23的片材，其中该多个穿孔基本上均匀地分布于该片材上。
25.权利要求20的片材，其中该片材的宽度为约36英寸，且片材长度范围为约304.8m(1000英尺)～约1524m(5000英尺)。
26.一种片材卷，其中该片材包括权利要求20的片材。
27.一种包括权利要求20的片材的飞机部件。
28.一种包括权利要求20的片材的复合结构体。
29.权利要求28的复合结构体，其进一步包括在该阳极化扩展型铝箔片的外表面上的至少一个附加层。
30.权利要求29的复合结构体，其中该至少一个附加层包括薄膜层、含纤维的层、泡沫层、粘合剂层、微粒层、或其组合。
31.权利要求28的复合结构体，其中将包含第一树脂体系的表面膜施用到该阳极化扩展型铝箔片的一个外表面上，和将包含第二树脂体系的纤维增强层施用到该阳极化扩展型铝箔片的相反外表面上。
32.权利要求31的复合结构体，其中第一树脂体系通过该阳极化扩展型铝箔片中的穿孔与第二树脂体系接触。
33.权利要求32的复合结构体，其中第一树脂体系与第二树脂体系基本上相同。
34.权利要求32的复合结构体，其中第一树脂体系和第二树脂体系各自独立地包括环氧树脂、增韧环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺、双马来酰亚胺(BMI)树脂、聚酯、聚丙烯、或其组合。
35.权利要求30的复合结构体，其中该复合结构体的单位重量为小于约66g/m2(gsm)～约100gsm。
36.权利要求31的复合结构体，其中该复合结构体的单位重量为小于约115g/m2(gsm)～约230gsm。
37.一种向制品提供雷击保护的方法，所述方法包括步骤将权利要求17～25和28～36中任一项的片材、制造的制品或复合结构体结合到该制品中。
38.权利要求37的方法，其中该制品包括飞机。
全文摘要
本发明公开了阳极化铝箔片和扩展型铝箔(EAF)以及含有它的复合材料。也公开了制备阳极化铝箔片和扩展型铝箔(EAF)以及含有它的复合材料的方法。进一步公开了使用阳极化铝箔片和扩展型铝箔(EAF)以及含有它的复合材料的方法。
文档编号C25D11/18GK101080514SQ200580042475
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月19日 优先权日2004年12月17日
发明者罗伯特·莫里森, 克里斯托弗·鲁伊勒, 玛丽·S·鲍尔斯 申请人:赫克赛尔公司