鋁合金材料涂層防護性能的試驗研究

郝美麗,曹學軍

（1.包頭職業技術學院,內蒙古 包頭 014030；2.中國兵器科學研究院 寧波分院，浙江 寧波 315103）

鋁合金材料涂層防護性能的試驗研究

郝美麗1,曹學軍2

（1.包頭職業技術學院,內蒙古 包頭 014030；2.中國兵器科學研究院 寧波分院，浙江 寧波 315103）

根據影響涂層老化的環境顯著性因子，制定涂層實驗室加速老化試驗方案，進行2024鋁合金防護涂層的實驗室加速老化試驗，對其試驗結果進行粉化、失光、色差分析。結果表明，該加速老化試驗方案對所采用防護涂層體系具有很好的加速性。

鋁合金；涂層防護；涂層老化；加速腐蝕試驗

鋁合金材料由于其高的強度和低密度已廣泛應用于民用和航空航天領域。作為一種高質量的結構材料，它的使用壽命越來越受到人們的重視[1]。為了延長鋁合金材料的使用壽命，提高產品的使用可靠性，降低產品的維護成本，現已研究出來了許多的方法措施，其中涂層防護作為一種最常見、最有效的方法，已得到了人們越來越多的關注[2]。

涂層老化是影響涂層防護性能的主要因素，它直接影響材料的使用壽命，因此也是該領域的主要研究課題。戶外暴露試驗能夠對對涂層的抗老化性能給出理想的評價，但存在試驗周期太長的問題，因此，有必要采用人工加速的實驗室加速試驗研究[3]。

根據影響涂層老化的環境顯著性因子分析結果來制定涂層實驗室加速老化試驗方案，對有涂層保護的鋁合金試樣進行QUV紫外光老化試驗，通過涂層表觀的顏色變化、粉化、失光、色差進行分析，計算失光率，并對涂層的耐老化性能進行評級[4]。

1 試驗方法

1.1 實驗條件

1.1.1 試樣要求

試樣材料為2024鋁合金材料，試樣尺寸為150mm×75mm×5mm，涂層體系為環氧底漆配套聚氨酯面漆，漆膜制備按GB1765-79《 測定耐濕熱、耐鹽霧、耐候性（人工加速）的漆膜制備法》規定方法進行。試驗每次取樣數量為1個，標準試樣為三個。

1.1.2 試驗設備

試驗設備為QUV紫外光老化試驗箱。試驗噴淋用水為去離子水。

1.1.3 試驗周期

QUV老化試驗：UV光照（55℃，4.5h），冷凝（35℃，4.5h）→UV光照（55℃，4.5h），冷凝（35℃，4.5h）→噴淋（5min）→鹽霧（30℃，5%NaCl）→浸漬（室溫）上述重復。

浸漬溶液為：第一組NaHSO3；第二組（NH4）2SO4+NaHSO3。從試樣出現失光現象開始取樣，每次一塊，隔幾個周期再取一次，依次類推，直到停止試驗。

1.2 試驗結果評價

取樣后，保護好試樣，進行各項目的檢測。試驗結果按照GB1766-95 《色漆和清漆 涂層老化的評級方法》規定方法進行評級。

2 結果與討論

2.1 涂層老化加速實驗結果

涂層實驗室加速老化試驗（僅UV）粉化評級結果如表1 所示。

表1 涂層加速試驗粉化評級結果

由實驗室加速試驗結果繪制涂層失光率（%）與試驗時間（h）的曲線圖如圖1所示。

試驗時間按取樣周期分為4個點，分別為720h、1440h、2160h、2880h。其中系列1為UV，系列2為UV+鹽霧，系列3為UV+鹽霧（浸漬溶液1），系列4為UV+鹽霧（浸漬溶液2）。

由實驗室加速試驗結果繪制涂層色差與試驗時間（h）的曲線圖如圖2所示。

圖1 實驗室加速試驗失光率結果圖

圖2 實驗室加速試驗色差結果圖

其中系列1為UV，系列2為UV+鹽霧，系列3為UV+鹽霧（浸漬溶液1），系列4為UV+鹽霧（浸漬溶液2）。

2.2 實驗室加速老化試驗結果分析

由粉化結果分析表2可看出，涂層粉化程度與試驗周期密切相關，隨著試驗時間的增加呈遞增的趨勢，上升趨勢較緩慢，直到2000小時左右才出現輕微粉化現象。

由失光率結果分析圖1可看出，試驗室失光曲線趨勢非常混亂，與試驗項目過程密切相關。部分試驗過程中出現了光澤度增加的情況。

由色差結果分析圖2可看出，對于顏色變化的環境嚴酷性規律為UV＜UV+鹽霧＜ UV+鹽霧（浸泡）。顏色變化的程度與涂層受到光照的總量沒有一一對應關系，而與光照強度，老化溫度，鹽濃度，pH值等條件密切相關。浸泡過程可以加速老化過程。

3 結論

（1）根據影響涂層老化的環境顯著性因子制定的涂層實驗室加速老化試驗方案對2024鋁合金材料的防護涂層老化具有很好的加速性；

（2）涂層保護的鋁合金紫外光老化試驗結果表明，涂層粉化程度隨試驗時間呈緩慢增加的趨勢；失光率變化較為無規律，根據分析，可能與使用亞光涂層有關；色差變化與與光照強度，老化溫度，鹽濃度，pH值等有關，并隨試驗周期的延長加劇。

[1]劉明，張曉云，陸峰.LC4CS鋁合金大氣腐蝕模擬加速實驗方法的研究[J].腐蝕科學與防護技術，2005（04）：271-274.

[2]程學群等.評價有機涂層耐蝕性能的兩種方法初探[J].腐蝕與防護，2004（01）：9-12

[3]徐永祥，嚴傳偉，丁杰等.紫外光對涂層的老化作用[J].中國腐蝕與防護學報，2004（03）：168-173.

[4]陳乃洪，姚敬華等.船舶涂料海洋大氣與室內家屬試驗模擬性研究[J].環境裝備工程，2006（03）：83-85.

郝美麗（1972—）女，內蒙古包頭人，現主要從事金屬材料防腐與無損檢測方面的研究。