鋁合金建筑型材有機聚合物噴涂樣品鹽霧試驗探討

鋁合金建筑型材表面處理膜主要功能是裝飾性和防護性，其中評價產品有無防護性能的一個常用性能指標就是耐鹽霧腐蝕性，它也是鋁合金建筑型材國家標準的一項重要性能指標。在GB 5237.4-2004《鋁合金建筑型材 第4部分：粉末噴涂型材》和GB 5237.5-2004《鋁合金建筑型材 第5部分：氟碳漆噴涂型材》中對耐鹽霧腐蝕性的評價規定了三種試驗方法：即銅加速乙酸鹽霧試驗(CASS試驗)方法、乙酸鹽霧試驗（AASS試驗）方法和中性鹽霧試驗（NSS試驗）方法，這三種試驗方法分別來自于日本輕金屬制品協會規范《建筑用鋁及鋁合金著色涂膜》、歐盟Qualicoat和美國AAMA 2603標準中的要求。其中日本標準中規定的銅加速乙酸鹽霧試驗的試樣不需要劃交叉線，直接進行測試，而美國AAMA 2603、歐盟Qualicoat規定的中性鹽霧試驗和乙酸鹽霧試驗要求在試樣表面劃兩條深至基體的交叉對角線，然后再進行測試。這三種鹽霧試驗方法是評價鋁合金建筑型材耐鹽霧腐蝕性最常用的方法，但三者之間考查的對象還是有所區別。銅加速乙酸鹽霧試驗主要考查的是膜上腐蝕，其評價的主要是有機涂層的性能。不過，試驗證明當前處理效果不好或噴涂前經鉻化處理（或磷-鉻化處理等）的型材被再次污染時，則試驗后也會出現起泡現象而造成產品不合格。中性鹽霧試驗和乙酸鹽霧試驗考查的主要是膜下腐蝕，當然對膜上腐蝕也進行了考查，因此，其考查對象除了有機涂層之外，還對前處理的化學轉化膜進行了考查。所以我們認為GB 5237.4-2004和GB 5237.5-2004中規定的乙酸鹽霧試驗、中性鹽霧試驗考查的更全面些，而標準中規定的銅加速乙酸鹽霧試驗對有機涂層下的化學轉化膜的耐鹽霧腐蝕性未進行評價，這將可能導致乙酸鹽霧試驗、中性鹽霧試驗與銅加速乙酸鹽霧試驗結果存在較大的差異。然而考慮到銅加速乙酸鹽霧試驗加速腐蝕性更快些，有利于企業生產控制，也有利于政府職能部門對產品進行監督檢驗，如果能以最短的時間對產品質量作出評價,這將是生產企業最希望看到的結果，因此我們嘗試著采用表面劃交叉對角線的試樣進行銅加速乙酸鹽霧試驗，希望了解銅加速乙酸鹽霧試驗對鋁合金建筑型材有機聚合物噴涂產品膜下腐蝕的情況，以便于給標準的修訂起到參考作用。


    


    1 試驗準備



    1.1 試樣的選取。試樣包括粉末噴涂樣品和氟碳漆噴涂樣品，所有試樣都是按正常的生產工藝，隨同產品同時生產出來的，樣品表面無劃傷和擦花現象。所有試樣受檢面都采用刀具劃兩條交叉對角線，交叉對角線劃破涂層深至金屬基體，線段不貫穿對角。




    1.2 鹽霧箱的選用。本試驗所選用的鹽霧箱是英國C+W專業設備有限公司生產的，其型號為：SF/450/0。該儀器具有溫度控制系統和流量控制系統，工作時鹽液流經噴嘴，通過壓縮空氣使其霧化，然后沉降在試樣表面。


    


    2 試驗操作



    2.1試驗溶液的配制



    本試驗所用試劑全部采用分析純化學試劑。通過計算，將一定量的氯化鈉溶于蒸餾水中，使其濃度為50g/L。接著再在此溶液中加入一定量的氯化銅（CuCl2·2H2O）， 使氯化銅（CuCl2·2H2O）的濃度為0.26g/L。在室溫下用酸度計測量初配制時溶液的PH值，并采用冰乙酸來調節溶液的PH值，將其控制在3.0~3.1之間，以保證從噴嘴中噴射出來的收集液的PH值在3.1~3.3范圍內。




    2.2 氣壓和鹽液流量的調節



    壓縮空氣的壓力和鹽液流量對于試驗結果有很大的影響，因此，試驗前要先調試好氣壓和鹽液的流量。本試驗在鹽霧箱內放置了兩個收集器，一個放置在靠近噴嘴的部位，另一個放置在遠離噴嘴的箱角。收集器成漏斗形狀，直徑為10cm，收集面積約為80cm2。漏斗管插入帶有刻度的量筒內，以便于確定所收集到的鹽液量。氣壓和鹽液流量調試操作程序是：先將壓縮空氣調節閥和流量調節閥調整到一定的數值，使儀器經過24h噴霧后，兩個收集器收集的鹽液量大致相等，并且每個收集器收集的鹽液量為（1~2）mL/h。記錄此時壓縮空氣調節閥的氣壓和鹽液流量調節閥的流量，作為測試樣品時的氣壓控制和流量控制的數值。




    2.3 試樣的放置



    本試驗所用的鹽霧箱配有試樣架，樣品放置于試樣架的試樣槽內，可保證試樣受檢面與垂直方向大約成20°的角度。試驗時將試樣置于試樣架上，試樣已劃交叉線的受檢面朝上。試樣與試樣之間保持一定的距離，以保證不影響鹽霧自由降落在每個受檢面上，并且試樣上的液滴不會落到其他試樣的受檢面上。




    2.4 試驗控制



    試樣放置好之后，對試驗參數也進行了設置，其中將試驗溫度設置為50℃，試驗時間參照GB5237.4和GB 5237.5中CASS試驗的規定設置為120h。在鹽霧箱工作期間每天都檢查壓縮空氣的氣壓和鹽液流量是否穩定，確保氣壓和流量控制在前面已調試并記錄的氣壓值和流量值。




    本試驗在鹽霧箱運行48h后，曾經短暫停止試驗，取出樣品進行目視檢查受檢面的腐蝕情況，在檢查過程中發現試樣表面腐蝕很少，因此為了縮短試驗停止時間，當時未對樣品進行仔細評價，而是立即將樣品放回鹽霧箱繼續試驗，直到鹽霧箱運行120h之后結束試驗。為了減少腐蝕產物的脫落，試樣從鹽霧箱內取出來之后，放在試驗室內自然干燥大約0.5h，然后用常溫下的自來水清洗受檢面，以除去試樣表面殘留的鹽溶液，再自然晾干后進行檢查。試驗結果如表1、表2所示。


    


    表1氟碳漆噴涂樣品120hCASS試驗結果

    樣品編號 試驗結果描述

    1 未劃線區域表面腐蝕為9.5級，劃線區域腐蝕離劃線處約0.5mm

    2 腐蝕離劃線處約0.5mm

    3 腐蝕離劃線處約0.5mm

    4 腐蝕離劃線處約0.5mm

    5 腐蝕離劃線處約0.5mm

    6 腐蝕離劃線處約0.5mm

    7 腐蝕離劃線處約0.5mm

    8 腐蝕離劃線處約0.5mm

    9 腐蝕離劃線處約0.5mm

    10 無明顯腐蝕

    11 腐蝕離劃線處約1mm

    


    表2 粉末噴涂樣品120hCASS試驗結果

    樣品編號 試驗結果描述

    12 腐蝕離劃線處約1mm

    13 腐蝕離劃線處約1mm

    14 腐蝕離劃線處約1mm

    15 腐蝕離劃線處約1mm

    16 腐蝕離劃線處約0.5mm

    17 腐蝕離劃線處約0.5mm

    18 腐蝕離劃線處約0.5mm

    19 腐蝕離劃線處約0.5mm

    20 無明顯腐蝕

    21 無明顯腐蝕

    22 無明顯腐蝕

    23 無明顯腐蝕

    24 無明顯腐蝕

    25 無明顯腐蝕

    26 無明顯腐蝕

    27 無明顯腐蝕

    28 無明顯腐蝕

    29 無明顯腐蝕

    30 無明顯腐蝕

    31 無明顯腐蝕

    32 無明顯腐蝕

    33 無明顯腐蝕

    


    


    2.5 試驗結果分析



    （1）本次試驗共測試了33個樣品，所有樣品劃線區域的腐蝕都在離劃線處2mm以內，其中有18個樣品有明顯的腐蝕現象，占所有樣品的54.5%，有1個樣品在非劃線區域有輕微腐蝕，占所有樣品的3.1%。




    （2）本次試驗共測試了11個氟碳漆噴涂樣品，其中有1個氟碳漆噴涂樣品經120hCASS試驗后，其腐蝕離劃線處大約為1mm，占所有氟碳漆噴涂樣品的9.1%；有1個氟碳漆噴涂樣品經120hCASS試驗后無明顯腐蝕，占所有氟碳漆噴涂樣品的9.1%。




    （3）本次試驗共測試了22個粉末噴涂樣品，其中有4個粉末噴涂樣品經120hCASS試驗后，其腐蝕離劃線處大約為1mm，占所有粉末噴涂樣品的18.2%；有14個粉末噴涂樣品經120hCASS試驗后無明顯腐蝕，占所有粉末噴涂樣品的63.6%。




    3 結論



    從以上試驗結果我們可以看出，對于受檢面劃交叉線的鋁合金粉末噴涂樣品和氟碳漆噴涂樣品，經過120h銅加速乙酸鹽霧試驗后，其腐蝕一般都在離交叉線2mm以內，而在非劃線區域也將可能出現腐蝕現象。因此，我們得出以下結論：（1）銅加速乙酸鹽霧試驗的加速腐蝕速度相對比較快，經過120h銅加速乙酸鹽霧試驗后，對于工業化生產的噴涂樣品在劃交叉線區域很多都有較明顯的腐蝕現象。（2）對于正常生產的粉末噴涂樣品和氟碳漆噴涂樣品，經過120h銅加速乙酸鹽霧試驗后，其腐蝕一般都比較輕微，基本上都在離交叉線2mm以內，因此將GB 5237.4-2004和GB 5237.5-2004中的銅加速乙酸鹽霧試驗修改為將樣品表面劃交叉對角線之后再進行試驗應該是可行的。


    


    


    參考文獻

    [1] GB 5237.4-2004[S]，鋁合金建筑型材 第4部分 粉末噴涂型材

    [2] GB 5237.5-2004[S]，鋁合金建筑型材 第5部分 氟碳漆噴涂型材

    [3] GB/T 10125-1997[S]，人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗

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