鋁及其合金金屬件的表面防腐工藝對比實(shí)驗

張穎杰

(河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001)

鋁及其合金件具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好、耐蝕性好以及塑性和成形性好、無低溫脆性等優(yōu)點(diǎn)，已在我公司得到了廣泛的應(yīng)用，對其表面采取合理的防腐措施能夠充分發(fā)揮其性能。但在鋁和鋁合金表面上雖然會生成一層致密的氧化膜，但這種氧化膜的厚度只有幾納米到幾十納米，不足以防止惡劣環(huán)境下的腐蝕。因此，鋁和鋁合金制品需要根據(jù)其不同用途及使用場所而采取相應(yīng)的防腐措施。

1 試驗

1.1 試片的制備

1.1.1 涂膜試片的制備

鈍化或化成→涂環(huán)氧底漆一遍(30 μm以上)→80℃烘干30 min→研磨→涂丙烯酸聚氨酯面漆一遍(20 μm以上)→80℃烘干30 min。

1.1.2 硬質(zhì)氧化試片的制備

工藝流程為:脫脂→去除氧化膜→化學(xué)拋光→硬質(zhì)氧化→熱封閉。脫脂的工藝為:60 g/L清潔劑FC315，65℃，2 min;去除氧化膜工藝為:100 g/L堿浸蝕粉，65℃，2min;化學(xué)拋光工藝為:320mL/L HNO3，室溫，1 min;硬質(zhì)氧化工藝:90 mL/L H2SO4，6℃，30 min，脈沖比30∶10，電源為單向脈沖電源，陰極為鉛板。最后在100℃去離子熱水中封閉30 min。

1.1.3 普通陽極氧化試片的制備

工藝流程及前后處理工藝同硬質(zhì)氧化;陽極氧化工藝為:90 mL/L H2SO4，20℃，電流密度為1.5 A/dm2，40 min，一般直流電源，陰極為鉛板。

1.2 耐蝕性能檢測

采用JST-120鹽霧試驗箱，測試三種防腐工藝的耐蝕能力，按照國標(biāo)GB/T 10125-1997人造氣氛腐蝕試驗中性鹽霧試驗(NSS)，NaCl濃度5 g/L，pH值為6.5～7.2，溫度35℃ ±2℃，定期觀察膜層外觀變化，氧化膜開始出現(xiàn)腐蝕的時間，涂膜起泡或老化的時間。用磁性測厚法測量膜層厚度見表1。

表1 膜層厚度

2 結(jié)果與討論

通過試驗，三種防腐工藝的防腐能力見表2。

表2 防腐能力試驗結(jié)果

2.1 漆膜耐蝕能力

試驗400 h及500 h，漆膜的膜層沒有起泡、脫落的現(xiàn)象，按照GB/T 9286-1998漆膜的劃格試驗方法檢測，漆膜的結(jié)合力仍能達(dá)到0級。通過檢測結(jié)果可知，鋁金屬件涂漆的防腐效果較好，有效的前處理、環(huán)氧防腐底漆以及具有抗老化能力的丙烯酸聚氨酯面漆(紫外線較強(qiáng)的濕熱帶區(qū)域及高原區(qū)域可以選用氟碳涂料)的有機(jī)結(jié)合，能夠有效地保護(hù)鋁基材不被大氣環(huán)境腐蝕，這樣產(chǎn)品不但防腐能力強(qiáng)且美觀，能夠提升本公司產(chǎn)品的價值。

2.2 硬質(zhì)氧化膜的耐蝕能力

400 h時，膜層局部開始出現(xiàn)銹點(diǎn);500 h時，銹點(diǎn)面積擴(kuò)大，膜層的局部出現(xiàn)裂紋。硬質(zhì)氧化膜層具有硬度大、耐磨、絕緣、耐熱、耐蝕等特點(diǎn)，在零件表面獲得的此層氧化膜，提高了鋁制件的抗腐蝕能力，增強(qiáng)了耐磨性，提高了絕緣性并美化了外觀。氧化膜層雖大大提高了制件的耐蝕能力，但通過試驗，其耐蝕能力低于漆膜的耐蝕能力，且不耐酸、堿。所以，硬質(zhì)氧化作為其它功能性鍍層使用如耐磨、絕緣作用時，能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，但如果作防腐用，需要根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)及零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇使用。

2.3 普通陽極氧化

280 h出現(xiàn)銹點(diǎn)。普通陽極氧化的膜層較薄，防腐能力低，滿足不了戶外產(chǎn)品的需求，特別是濕熱區(qū)域的產(chǎn)品。

3 結(jié)論

我公司的產(chǎn)品主要用于高壓電氣行業(yè)，制件的使用環(huán)境不同，有的用到戶內(nèi)、有的用到戶外;使用的部位不同，有的安裝后，暴露于大氣中，有的被密封，有的有公差尺寸要求。具體何種防腐工藝才能滿足產(chǎn)品防腐能力的要求，并如何針對不同的制件、不同的使用環(huán)境選擇合理的表面處理工藝，沒有系統(tǒng)的工藝文件供產(chǎn)品設(shè)計人員進(jìn)行選擇，以至造成一些制件的防腐工藝不合理，有的制件的防腐工藝達(dá)不到防腐要求，零部件過早的出現(xiàn)了銹蝕導(dǎo)致電站產(chǎn)品提前進(jìn)行返修;有的設(shè)計人員為了提高產(chǎn)品的耐腐蝕能力，選擇較高的防腐工藝，如硬質(zhì)氧化加涂漆，則由于防腐能力超標(biāo)，造成材料和資金的浪費(fèi)。通過此次試驗，得出以下防腐工藝的結(jié)論:

①局部涂漆的制件。裝配后，如果非涂漆面不被密封，仍與大氣接觸，此制件可以采用先普通氧化再局部涂漆的防腐工藝;如果非涂漆面即裝配接觸面被密封不與大氣接觸，此制件可以采用密封面不涂漆，外露面涂漆的防腐工藝。②有密封要求的制件。不能對密封面采取陽極氧化，陽極氧化后降低光潔度，影響制件的密封性能。③普通氧化制件。可以用在沒有污染源的室內(nèi)產(chǎn)品上，但不能用于戶外的產(chǎn)品上，避免較早的被腐蝕。④戶外產(chǎn)品的制件。能夠涂漆防腐的不建議采用硬質(zhì)氧化的工藝，硬質(zhì)氧化的工藝受材料、制件結(jié)構(gòu)的影響較大，作業(yè)性不好。更不建議采用硬質(zhì)氧化后再涂漆的超標(biāo)防腐工藝，而造成成本的無謂提高。