具体实施方式

提出一种防腐蚀涂层，该防腐蚀涂层包括包含0.03重量％-0.5重量％的锡(Sn)的铝合金。在一个优选的实施方式中，防腐蚀涂层由如本文中以及权利要求书中所述的铝合金组成。

在防腐蚀涂层中使用铝合金是有利的，这是因为铝具有低电极电位。例如，铝的电极电位通常低于含铁的材料(例如钢)的电极电位，这些含铁的材料是潜在的并且优选的可用防腐蚀涂层涂覆的基材。涂层用作牺牲阳极，并且保护作为阴极的用涂层涂覆的基材或用涂层涂覆的物体。因此，涂层逐渐溶解，并且由此保护位于其下方的基材，例如含铁的材料(例如钢)。通过铝合金的适当组成可以使铝合金的溶解程度最小化，从而足够长时间地保持防腐蚀涂层的防腐蚀保护作用。

然而，由于在铝涂层的表面上形成氧化铝层，纯铝涂层倾向于钝化。氧化铝层保护位于其下方的铝，从而保护由于低电极电位而本身非惰性的铝免于溶解。为了防止铝的过度钝化或者至少在使铝可供用于对用铝涂覆的物体的阴极保护的程度上抑制铝的钝化，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括锡(Sn)作为另一种合金成分。然而同时，铝合金的一定程度的钝化也是期望的，这是因为这防止过快地消耗防腐蚀涂层并且因此有助于防腐蚀涂层的更长久的耐用性。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括相对于铝合金的总重量0.03重量％-0.5重量％的锡(Sn)。优选地，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括分别相对于铝合金的总重量0.045重量％-0.35重量％的锡，例如0.1重量％-0.3重量％的锡或0.1重量％-0.2重量％的锡。更优选地，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括分别相对于铝合金的总重量0.13重量％-0.19重量％的锡，例如0.13重量％-0.17重量％的锡或0.13重量％-0.16重量％的锡。特别优选地，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括相对于铝合金的总重量0.13重量％-0.15重量％的锡。

令人惊讶地已经证实：在铝合金中使用所给定量的锡已经实现了由此防止或足够强地抑制铝的完全钝化。同时，同样令人惊讶地已经证实：这个锡量还确保铝涂层的腐蚀不过快地进行，并且因此足够长时间地保持本发明的铝合金在基材上、例如含铁的基材(例如钢)上的防腐蚀保护作用。在此可以在飞行器处的应用中出现的条件下、尤其在航空条件下(即在约0.25巴至约1巴的绝对压力范围内以及约-50℃至约60℃的温度范围内)确保这些特性以及尤其防止钝化。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金可以包括另外的合金成分。这些另外的合金成分优选地选自：锰(Mn)、硅(Si)、锌(Zn)、镓(Ga)、镁(Mg)、铬(Cr)、铁(Fe)、钛(Ti)、铟(In)、铋(Bi)、硒(Se)、铜(Cu)、锆(Zr)、锑(Sb)、钴(Co)及其组合。这些元素可以用于设定所获得的铝合金的电化学电位，这些元素与镉的电化学电位相近，这是因为这些元素中的每个元素在原则上都适合于使纯铝的电化学电位向更强的电负性值移动。此外，通过添加这些另外的合金成分还可以形成更均一的防腐蚀涂层，这例如可以实现牺牲阳极的更均匀的消耗。为了这个目的，尤其有利地使用锰(Mn)、锌(Zn)和镁(Mg)。具有一定锰比例的铝合金的特殊之处在于特别高的耐腐蚀性。硅可以用于降低铝合金的熔点，并且因此可以改善用本发明的铝合金来涂覆基材的过程。锌总体上改善了铝合金的防腐蚀保护特性。特别有利地并且优选地，使用锌(Zn)作为所述铝合金的附加的合金成分。

根据本发明的防腐蚀涂层的铝合金可以包括上面提到的附加的合金成分锰(Mn)、硅(Si)、镓(Ga)、镁(Mg)、铬(Cr)、铁(Fe)、钛(Ti)、铟(In)、铋(Bi)、硒(Se)、铜(Cu)、锆(Zr)、锑(Sb)、钴(Co)，例如分别以相对于铝合金的总重量最高达2重量％、优选1重量％的量、更优选0.5重量％的量，例如以0.01重量％-0.3重量％或者0.05重量％至0.2重量％的量。

替代于或附加于本文所述量的附加的合金成分锰(Mn)、硅(Si)、镓(Ga)、镁(Mg)、铬(Cr)、铁(Fe)、钛(Ti)、铟(In)、铋(Bi)、硒(Se)、铜(Cu)、锆(Zr)、锑(Sb)、钴(Co)，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金可以分别相对于铝合金的总重量以最高达10重量％、优选最高达7重量％、例如1重量％至5重量％、优选2重量％至4重量％的量包括上文所提到的附加的合金成分锌(Zn)。

在一个优选的实施方式中，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金，分别相对于铝合金的总重量仅以最高达10重量％、优选最高达7重量％、例如1重量％至5重量％、优选2重量％至4重量％的量包括锌(Zn)作为附加的合金成分。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金中附加的合金成分的总量可以为分别相对于铝合金的总重量最高达20重量％、优选最高达10重量％、更优选地最高达7重量％、例如1重量％至5重量％、优选2重量％至4重量％。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金包括铝和不可避免的杂质作为主要成分或余量。不可避免的杂质例如可以分别相对于铝合金的总重量以最高达0.5重量％、例如最高达0.1重量％或最高达0.05重量％或最高达0.01重量％、或者优选最高达0.001重量％的总量包含在铝合金中。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金优选地不包括镉，并且特别优选地完全不含镉，即也不包含镉作为不可避免的杂质。

在一个实施方式中，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金由以下项组成：本文所述量的锡(Sn)；任选地本文所述量的选自锰(Mn)、硅(Si)、锌(Zn)、镓(Ga)、镁(Mg)、铬(Cr)、铁(Fe)、钛(Ti)、铟(In)、铋(Bi)、硒(Se)、铜(Cu)、锆(Zr)、锑(Sb)、钴(Co)及其组合的另外的合金成分；以及本文所述量的作为主要成分或余量的铝和不可避免的杂质。

在一个实施方式中，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金由以下项组成：本文所述量的锡(Sn)；任选地本文所述量的选自锰(Mn)、硅(Si)、锌(Zn)、镁(Mg)及其组合的另外的合金成分；以及本文所述量的作为主要成分或余量的铝和不可避免的杂质。

在一个实施方式中，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金由以下项组成：分别本文所述量的锡(Sn)和锌(Zn)；任选地本文所述量的选自锰(Mn)、硅(Si)、镁(Mg)及其组合的另外的合金成分；以及本文所述量的作为主要成分或余量的铝和不可避免的杂质。

在一个实施方式中，根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金由以下项组成：本文所述量的锡(Sn)；任选地本文所述量的作为另外的合金成分的锌(Zn)；以及本文所述量的作为主要成分或余量的铝和不可避免的杂质。

在另一个优选的实施方式中，铝合金由以下项组成：分别相对于铝合金的总重量0.03重量％-0.5重量％的锡、优选0.045重量％-0.35重量％的锡、例如0.1重量％-0.3重量％的锡或0.1重量％-0.2重量％的锡；以及余量的铝(Al)和不可避免的杂质。在铝合金中可以以本文所述的量包含不可避免的杂质。

在一个特别优选的实施方式中，铝合金由以下项组成：分别相对于铝合金的总重量0.13重量％-0.19重量％的锡、例如0.13重量％-0.15重量％的锡；以及余量的铝(Al)和不可避免的杂质。在铝合金中可以以本文所述的量包含不可避免的杂质。

根据本发明的防腐蚀涂层中的铝合金具有以下优点：铝合金不展现出对于作为牺牲阳极使用不利的过度钝化，并且此外其电化学特性与目前常用的含镉保护层的电化学特性类似。

本发明的防腐蚀涂层优选具有0.1μm至100μm、更优选1μm至50μm、仍更优选5μm至25μm并且特别优选7μm至20μm的厚度。例如，本发明的防腐蚀涂层可以具有10μm至20μm或7μm至10μm的厚度。防腐蚀涂层的这种厚度已经证实为有利的，这是因为由此一方面可以保持防腐蚀涂层的总需要量较小，另一方面可以实现较好的并且足够长时间的防腐蚀保护作用，并且此外防腐蚀涂层不对经涂覆的物体的总重量产生不利影响。

此外，本发明的防腐蚀涂层优选地适合于借助于真空沉积法被施加到基材、例如含铁的物体(例如钢)上。例如，本发明的防腐蚀涂层适合于借助于溅射技术或IVD(离子气相沉积)法被施加。这些施加技术的优点在于，由此能够实现特别均匀且均一并且此外非常薄的涂层的施加。溅射技术和IVD法都是本领域技术人员熟知的。

此外还提出一种经涂覆的物体，其中该经涂覆的物体至少部分地由一种材料制造，并且至少部分地用如本文中以及权利要求书中所述的防腐蚀涂层涂覆。该物体在本文中还被同义地称为基材。优选地，该物体由唯一一种材料制造和/或用本发明的防腐蚀涂层完全地涂覆。特别优选地，该物体由唯一一种材料制造并且用本发明的防腐蚀涂层完全地涂覆。

可用根据本发明的防腐蚀涂层涂覆的材料是不受限制的并且可以包括所有可能的金属或合金，例如包括铁和铁合金、钢、钛和钛合金、铜和铜合金、镍和镍合金、铝和铝合金等。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，至少部分地、优选完全地用本发明的防腐蚀涂层涂覆的物体由一种含铁的材料制造。例如，该材料可以是：铁，例如铸铁或锻铁；或者任何已知的含铁的合金，例如有资格用于航空航天的含铁的合金。

在根据本发明的一个特别优选的实施方式中，制造至少部分地、优选完全地用本发明的防腐蚀涂层涂覆的物体的含铁的材料是钢。例如可以考虑所有可商购的钢。优选地是如下的钢，这些钢有资格用于航空航天中，例如来自“航空航天特种钢”的材料组的钢或本领域技术人员已知的名称为1.7734、1.6604、1.6944、1.7214、1.1174、35NCD16、15-5PH、17-4PH、17-7PH、13-8PH、1.4544、1.4944、1.4044、1.4304、1.4541、1.4544的合金。

在此特别优选的是1.7734钢。1.7734钢含有0.12重量％-0.18重量％的碳(C)、0.8重量％-1.1重量％的锰(Mn)、≤0.20重量％的硅(Si)、0.02重量％的磷(P)、0.015重量％的硫(S)、1.25重量％-1.5重量％的铬(Cr)、0.8重量％-1.0重量％的钼(Mo)以及0.20重量％-0.30重量％的钒(V)。

根据本发明的经涂覆的物体上的根据本发明的防腐蚀涂层可以具有0.1μm至100μm、优选1μm至50μm、更优选5μm至25μm、并且特别优选7μm至20μm、例如10μm至20μm或7μm至10μm的厚度。

在一个优选的实施方式中，本发明的防腐蚀涂层借助于溅射技术或IVD(离子气相沉积)法被施加到本发明的经涂覆的物体上。

本发明的另一个主题是一种用于制造如本文中以及权利要求书中所述的经涂覆的物体的方法。根据本发明的方法包括以下步骤：提供物体；以及用如本文中以及权利要求书中所述的防腐蚀涂层、并且优选用如本文中以及权利要求书中所述的铝合金来至少部分地、优选完全地涂覆基材。

在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中，用防腐蚀涂层涂覆基材、优选由含铁的合金(例如钢)制成的物体可以借助于溅射技术例如在使用磁控管的条件下进行，优选借助于共溅射技术。本领域技术人员熟知这种施加技术并且因此无需赘述。本领域技术人员还已知的是，在所谓的共溅射技术中，在使用由两种不同的合金或者纯物质或纯金属形成的两个溅射靶材的情况下以特定的质量比同时溅射基材。这能够实现在使用两个不同的溅射靶材的情况下施加经定义的组合物或合金。这项技术的优点在于，由此能够实现例如使用容易商购的溅射靶材。

本发明的另一个主题是包含0.03重量％至0.5重量％的锡、优选0.1重量％-0.35重量％的锡、更优选0.13重量％-0.19重量％的锡、并且特别优选0.13重量％-0.15重量％的锡的铝合金用于制造用于含铁的物体的防腐蚀涂层的用途。在根据本发明的用途中在此优选的是如本文中以及权利要求书中所述的铝合金。此外优选的是，该含铁的物体是钢。该含铁的物体可以是如本文中所述的含铁的物体。

本发明的另一个主题是一种载具、优选飞行器，该载具包括如本文中以及权利要求书中所述的防腐蚀涂层或者如本文中或权利要求书中所述的经涂覆的物体。

尤其对于航空应用而言，例如经涂覆的连接元件相对于要连接的部件的材料的电流兼容性是非常重要的前提条件。经涂覆的物体例如可以是连接元件，该连接元件用于紧固在具有铝合金的构件上。这个构件例如可以是飞行器机身的由铝合金制成的部分。

优选地，用防腐蚀涂层涂覆的物体或基材是含铁的材料，例如钢。通过本发明的无镉的防腐蚀涂层，尤其可以在飞行器的不同构件处设置防腐蚀保护。这些构件包含紧固元件、叉头、衬套、垫片和间隔片以及大量其他元件。

要补充性地指出，已经参照上述实施例之一描述的特征或步骤还可以与其他上述实施例的其他特征或步骤组合使用。

实施例

本发明的其他特征、优点和应用可能性从以下实施例中得出。然而，这些实施例不应限制本发明的范围，而是仅用于对本发明的各个主题和优点进行更好地展示。

实施例1：

通过磁控溅射用各种铝合金来涂覆硅晶片。在此，可以在使用纯铝和Al1Sn作为溅射靶材的情况下使用共溅射技术。这意味着用由纯铝和Al1Sn形成的两个靶材以不同的质量比同时溅射基材。

作为纯Al1Sn以及以溅射靶材的有效比(或溅射比)Al1Sn-铝(100:100)、Al1Sn-铝(50:100)、Al1Sn-铝(Al)(25:100)、Al1Sn-铝(16:100)、Al1Sn-铝(9:100)、Al1Sn-铝(5:100)来施加铝合金。例如，Al1Sn-Al(16:100)意味着Al1Sn合金和铝(Al)以16比100的溅射比通过共溅射来施加。这对应于如下的理论上包含在层中的锡(Sn)量(以重量％为单位)：对于Al1Sn-Al(100:100)0.5重量％的Sn；对于Al1Sn-Al(50:100)0.33重量％的Sn；对于Al1Sn-Al(25:100)0.20重量％的Sn；对于Al1Sn-Al(16:100)0.138重量％的Sn；对于Al1Sn-Al(9:100)0.083重量％的Sn；并且对于Al1Sn-Al(5:100)0.048重量％的Sn。

在浸入Harrison溶液(0.05％NaCl+0.35％(NH₄)₂SO₄)三个小时之后测量钢(1.7734.5)与硅晶片上的由铝合金形成的各种涂层之间的电流。Harrison溶液是在防腐蚀测试中使用的典型的溶液。钢的表面积是0.01cm²并且由铝合金形成的涂层的表面积是0.5cm²。硅晶片上的铝合金如实施例1中那样制造。附加地检测了具有常见的基于镉的防腐蚀涂层(Cd+铬涂层)的试样以及具有仅由铝(Al)形成的层的试样。

附图1(图1)示出了针对各种未涂覆的和经涂覆的基材所测量的电流，该电流是对电流腐蚀的度量。Al1Sn和Al1Sn-Al(50:100)涂层示出了类似的并且很高的电流腐蚀。这可以在较短的时间后就导致缺陷或者更活跃的溶解。Al1Sn-Al(100:100)和Al1Sn-Al(25:100)具有较低的电流。Cd(CrVI)、Al、Al1Sn-Al(5:100)和Al1Sn-Al(9:100)具有类似的电流。Al1Sn-Al(16:100)与Cd(Cr(VI)相比具有略微升高的电流。在通过用玻璃球喷丸而压实或者未压实的IVD Al中，电流是非常低的。电流的强度是对应的牺牲阳极溶解(即消耗)速度的指示。原则上，对于许多应用而言，如下的电流是优选的：这些电流处于对于目前通常所使用的含镉的防腐蚀层所测量的电流的范围内。

实施例2：

在浸入Harrison溶液(0.05％NaCl+0.35％(NH₄)₂SO₄)三个小时之后测量钢(1.7734.5)与硅晶片上的由铝合金形成的各种涂层之间的混合电位。Harrison溶液是在防腐蚀测试中使用的典型的溶液。使用Ag/AgCl电极作为参比电极。钢的表面积是0.01cm²并且由铝合金形成的涂层的表面积是0.5cm²。硅晶片上的铝合金如实施例1中那样制造。附加地检测了具有常见的基于镉的防腐蚀涂层(Cd+铬涂层)的试样以及具有仅由铝(Al)形成的层的试样。

为了在Harrison溶液中有效地保护钢以免腐蚀，需要具有约为-730mV Ag/AgCl的值的电位，即，对于常见的含镉的防腐蚀涂覆物(Cd(CrVI))所测得的值或更大。对于一些应用，例如用于在具有较高的氯化物浓度(例如与海水中氯化物浓度相对应的浓度)的介质中有效地防腐蚀保护，需要约-800mV至-900mV的混合电位值。明显较高的混合电位在一些应用中可以实现牺牲阳极的较不希望的不必要的消耗。涂层Al1Sn-Al(16:100)的电位略微高于-800mV，并且因此具有位于上文提到的特别希望的范围内的混合电位。