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铝合金建筑型材有机聚合物喷涂样品盐雾试验探

    铝合金建筑型材表面处理膜主要功能是装饰性和防护性,其中评价产品有无防护性能的一个常用性能指标就是耐盐雾腐蚀性,它也是铝合金建筑型材国家标准的一项 重要性能指标。在GB 5237.4-2004《铝合金建筑型材 第4部分:粉末喷涂型材》和GB 5237.5-2004《铝合金建筑型材 第5部分:氟碳漆喷涂型材》中对耐盐雾腐蚀性的评价规定了三种试验方法:即铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)方法、乙酸盐雾试验(AASS试验)方法和 中性盐雾试验(NSS试验)方法,这三种试验方法分别来自于日本轻金属制品协会规范《建筑用铝及铝合金着色涂膜》、欧盟Qualicoat和美国AAMA 2603标准中的要求。其中日本标准中规定的铜加速乙酸盐雾试验的试样不需要划交叉线,直接进行测试,而美国AAMA 2603、欧盟Qualicoat规定的中性盐雾试验和乙酸盐雾试验要求在试样表面划两条深至基体的交叉对角线,然后再进行测试。这三种盐雾试验方法是评 价铝合金建筑型材耐盐雾腐蚀性最常用的方法,但三者之间考查的对象还是有所区别。铜加速乙酸盐雾试验主要考查的是膜上腐蚀,其评价的主要是有机涂层的性 能。不过,试验证明当前处理效果不好或喷涂前经铬化处理(或磷-铬化处理等)的型材被再次污染时,则试验后也会出现起泡现象而造成产品不合格。中性盐雾试 验和乙酸盐雾试验考查的主要是膜下腐蚀,当然对膜上腐蚀也进行了考查,因此,其考查对象除了有机涂层之外,还对前处理的化学转化膜进行了考查。所以我们认 为GB 5237.4-2004和GB 5237.5-2004中规定的乙酸盐雾试验、中性盐雾试验考查的更全面些,而标准中规定的铜加速乙酸盐雾试验对有机涂层下的化学转化膜的耐盐雾腐蚀性未 进行评价,这将可能导致乙酸盐雾试验、中性盐雾试验与铜加速乙酸盐雾试验结果存在较大的差异。然而考虑到铜加速乙酸盐雾试验加速腐蚀性更快些,有利于企业 生产控制,也有利于政府职能部门对产品进行监督检验,如果能以最短的时间对产品质量作出评价,这将是生产企业最希望看到的结果,因此我们尝试着采用表面划 交叉对角线的试样进行铜加速乙酸盐雾试验,希望了解铜加速乙酸盐雾试验对铝合金建筑型材有机聚合物喷涂产品膜下腐蚀的情况,以便于给标准的修订起到参考作 用。
   
    1 试验准备
    1.1 试样的选取。试样包括粉末喷涂样品和氟碳漆喷涂样品,所有试样都是按正常的生产工艺,随同产品同时生产出来的,样品表面无划伤和擦花现象。所有试样受检面都采用刀具划两条交叉对角线,交叉对角线划破涂层深至金属基体,线段不贯穿对角。
    1.2 盐雾箱的选用。本试验所选用的盐雾箱是英国C+W专业设备有限公司生产的,其型号为:SF/450/0。该仪器具有温度控制系统和流量控制系统,工作时盐液流经喷嘴,通过压缩空气使其雾化,然后沉降在试样表面。
   
    2 试验操作
    2.1试验溶液的配制
    本试验所用试剂全部采用分析纯化学试剂。通过计算,将一定量的氯化钠溶于蒸馏水中,使其浓度为50g/L。接着再在此溶液中加入一定量的氯化铜 (CuCl2·2H2O), 使氯化铜(CuCl2·2H2O)的浓度为0.26g/L。在室温下用酸度计测量初配制时溶液的PH值,并采用冰乙酸来调节溶液的PH值,将其控制在 3.0~3.1之间,以保证从喷嘴中喷射出来的收集液的PH值在3.1~3.3范围内。
    2.2 气压和盐液流量的调节
    压缩空气的压力和盐液流量对于试验结果有很大的影响,因此,试验前要先调试好气压和盐液的流量。本试验在盐雾箱内放置了两个收集器,一个放置在靠近喷嘴的 部位,另一个放置在远离喷嘴的箱角。收集器成漏斗形状,直径为10cm,收集面积约为80cm2。漏斗管插入带有刻度的量筒内,以便于确定所收集到的盐液 量。气压和盐液流量调试操作程序是:先将压缩空气调节阀和流量调节阀调整到一定的数值,使仪器经过24h喷雾后,两个收集器收集的盐液量大致相等,并且每 个收集器收集的盐液量为(1~2)mL/h。记录此时压缩空气调节阀的气压和盐液流量调节阀的流量,作为测试样品时的气压控制和流量控制的数值。
    2.3 试样的放置
    本试验所用的盐雾箱配有试样架,样品放置于试样架的试样槽内,可保证试样受检面与垂直方向大约成20°的角度。试验时将试样置于试样架上,试样已划交叉线 的受检面朝上。试样与试样之间保持一定的距离,以保证不影响盐雾自由降落在每个受检面上,并且试样上的液滴不会落到其他试样的受检面上。
    2.4 试验控制
    试样放置好之后,对试验参数也进行了设置,其中将试验温度设置为50℃,试验时间参照GB5237.4和GB 5237.5中CASS试验的规定设置为120h。在盐雾箱工作期间每天都检查压缩空气的气压和盐液流量是否稳定,确保气压和流量控制在前面已调试并记录 的气压值和流量值。
    本试验在盐雾箱运行48h后,曾经短暂停止试验,取出样品进行目视检查受检面的腐蚀情况,在检查过程中发现试样表面腐蚀很少,因此为了缩短试验停止时间, 当时未对样品进行仔细评价,而是立即将样品放回盐雾箱继续试验,直到盐雾箱运行120h之后结束试验。为了减少腐蚀产物的脱落,试样从盐雾箱内取出来之 后,放在试验室内自然干燥大约0.5h,然后用常温下的自来水清洗受检面,以除去试样表面残留的盐溶液,再自然晾干后进行检查。试验结果如表1、表2所 示。
   
    表1氟碳漆喷涂样品120hCASS试验结果
    样品编号 试验结果描述
    1 未划线区域表面腐蚀为9.5级,划线区域腐蚀离划线处约0.5mm
    2 腐蚀离划线处约0.5mm
    3 腐蚀离划线处约0.5mm
    4 腐蚀离划线处约0.5mm
    5 腐蚀离划线处约0.5mm
    6 腐蚀离划线处约0.5mm
    7 腐蚀离划线处约0.5mm
    8 腐蚀离划线处约0.5mm
    9 腐蚀离划线处约0.5mm
    10 无明显腐蚀
    11 腐蚀离划线处约1mm
   
    表2 粉末喷涂样品120hCASS试验结果
    样品编号 试验结果描述
    12 腐蚀离划线处约1mm
    13 腐蚀离划线处约1mm
    14 腐蚀离划线处约1mm
    15 腐蚀离划线处约1mm
    16 腐蚀离划线处约0.5mm
    17 腐蚀离划线处约0.5mm
    18 腐蚀离划线处约0.5mm
    19 腐蚀离划线处约0.5mm
    20 无明显腐蚀
    21 无明显腐蚀
    22 无明显腐蚀
    23 无明显腐蚀
    24 无明显腐蚀
    25 无明显腐蚀
    26 无明显腐蚀
    27 无明显腐蚀
    28 无明显腐蚀
    29 无明显腐蚀
    30 无明显腐蚀
    31 无明显腐蚀
    32 无明显腐蚀
    33 无明显腐蚀
   
   
    2.5 试验结果分析
    (1)本次试验共测试了33个样品,所有样品划线区域的腐蚀都在离划线处2mm以内,其中有18个样品有明显的腐蚀现象,占所有样品的54.5%,有1个样品在非划线区域有轻微腐蚀,占所有样品的3.1%。
    (2)本次试验共测试了11个氟碳漆喷涂样品,其中有1个氟碳漆喷涂样品经120hCASS试验后,其腐蚀离划线处大约为1mm,占所有氟碳漆喷涂样品的9.1%;有1个氟碳漆喷涂样品经120hCASS试验后无明显腐蚀,占所有氟碳漆喷涂样品的9.1%。
    (3)本次试验共测试了22个粉末喷涂样品,其中有4个粉末喷涂样品经120hCASS试验后,其腐蚀离划线处大约为1mm,占所有粉末喷涂样品的18.2%;有14个粉末喷涂样品经120hCASS试验后无明显腐蚀,占所有粉末喷涂样品的63.6%。
    3 结论
    从以上试验结果我们可以看出,对于受检面划交叉线的铝合金粉末喷涂样品和氟碳漆喷涂样品,经过120h铜加速乙酸盐雾试验后,其腐蚀一般都在离交叉线 2mm以内,而在非划线区域也将可能出现腐蚀现象。因此,我们得出以下结论:(1)铜加速乙酸盐雾试验的加速腐蚀速度相对比较快,经过120h铜加速乙酸 盐雾试验后,对于工业化生产的喷涂样品在划交叉线区域很多都有较明显的腐蚀现象。(2)对于正常生产的粉末喷涂样品和氟碳漆喷涂样品,经过120h铜加速 乙酸盐雾试验后,其腐蚀一般都比较轻微,基本上都在离交叉线2mm以内,因此将GB 5237.4-2004和GB 5237.5-2004中的铜加速乙酸盐雾试验修改为将样品表面划交叉对角线之后再进行试验应该是可行的。
   
   
    参考文献
    [1] GB 5237.4-2004[S],铝合金建筑型材 第4部分 粉末喷涂型材
    [2] GB 5237.5-2004[S],铝合金建筑型材 第5部分 氟碳漆喷涂型材
    [3] GB/T 10125-1997[S],人造气氛腐蚀试验 盐雾试验