表面處理工藝對鋁合金防腐涂層性能影響研究

趙光睿(中信戴卡股份有限公司 ，河北 秦皇島 066000)

表面處理工藝對鋁合金防腐涂層性能影響研究

趙光睿(中信戴卡股份有限公司 ，河北 秦皇島 066000)

鋁合金是一種有色金屬結構材料，在工業領域中有著十分廣泛的應用，我國建筑、造船、航空航天、汽車制造等行業中均已運用了大量的鋁合金材料。在大氣環境中，干凈、干燥的條件下，鋁合金表面會形成一層保護氧化層，從而使其免受侵蝕，但這層氧化膜很薄，很容易受到破壞，同時在酸性、堿性環境下會出現溶解。基于這樣的原因，必須采取合適的表面處理工藝，為鋁合金涂裝一層防腐防污材料，避免鋁合金受到污損、腐蝕。本篇論文中，筆者主要探討了表面處理工藝對鋁合金防腐涂層性能的影響，以供參考。

表面處理工藝；鋁合金；防腐涂層；性能

0 引言

隨著市場經濟的不斷發展以及工業化建設進程的不斷加快，我國各行各業對鋁合金材料的需求量越來越多，因此，關于鋁合金方面的研究也在不斷深入。下文中，筆者通過對采用不同表面處理工藝的鋁合金進行性能試驗，旨在探討表面處理工藝對鋁合金防腐涂層性能的影響。

1 實驗

1.1 實驗材料與實驗儀器

本研究需要用到的實驗材料主要包括：①5083鋁合金，將3組相同的鋁合金材料當作樣本，并將其分別命名為甲組、乙組以及丙組，備用；②725-D01-52表面鈍化劑；③725-B40-EF1自拋光無銅防污漆；④725-HB53-1環氧丙烯酸連接漆；⑤725-H44-61環氧厚漿防腐底漆；⑥725-H06-19環氧鋅黃防腐漆。本研究需要用到的實驗儀器主要包括：①電化學阻抗譜儀，選用Atuo Lab M273A型；②液壓附著力測試儀，選用Politest AT-A型[1]。

1.2 制備防腐防污涂層

一號防腐防污涂層為725-B40-EF1自拋光無銅防污漆，干膜厚度為80微米，道數為1道；二號防腐防污涂層為725-HB53-1環氧丙烯酸連接漆，干膜厚度為50微米，道數為1道；三號防腐防污涂層為725-H44-61環氧厚漿防腐底漆，干膜厚度為50微米，道數為1道；四號防腐防污涂層為725-H06-19環氧鋅黃防腐漆，干膜厚度為50微米，道數為1道。

1.3 實施表面處理工藝

首先，對甲組鋁合金材料實施打磨處理工藝。在樣板的表面進行涂油處理，之后使用1.5#的砂紙對樣板表面進行打磨，使其表面粗糙度≥20微米，并使用無水乙醇對打磨過后的樣板進行清洗，并涂裝防腐涂層[2]。

其次，對乙組鋁合金材料實施鈍化處理工藝。在樣板的表面進行涂油處理，之后使用1.5#的砂紙對樣板表面進行打磨，使其表面粗糙度≥20微米，并使用無水乙醇對打磨過后的樣板進行清洗，使其干燥后，在樣板表面噴涂一層725-D01-52表面鈍化劑，確保表面形成了良好的鈍化膜之后，涂裝防腐涂層。

最后，對乙組鋁合金材料實施陽極氧化處理工藝。在樣板的表面進行涂油、拋光，完后實施陽極氧化處理，放置4個小時、放置5天后，涂裝防腐涂層。

1.4 鋁合金防腐涂層性能測試

①耐海水浸泡測試。實施附著力測試的樣板，僅涂裝725-H44-61環氧厚漿防腐底漆、725-H06-19環氧鋅黃防腐漆。參考“船舶漆耐鹽水性的測定鹽水和熱鹽水浸泡法[3]”中的相關標準進行試驗，確保涂層實干之后，劃傷樣板其中一面，并將其浸泡在海水中，對劃傷處腐蝕產物的形成情況、腐蝕是否會出現擴展等進行觀察與記錄。②附著力性能的測試。實施附著力測試的樣板，僅涂裝725-H44-61環氧厚漿防腐底漆、725-H06-19環氧鋅黃防腐漆。對防腐涂層進行7天的干燥處理之后，參考“色漆和清漆拉開法附著力試驗[4]”中的相關標準，對鋁合金防腐涂層的附著力性能進行測試，分析表面處理工藝對鋁合金防腐涂層附著力的影響。③電化學阻抗測試。應用電化學阻抗譜儀，對涂裝防腐涂層以及普通樣板進行試驗，對兩者在海水浸泡前后的電化學阻抗情況進行測試，通過分析電路圖，對鋁合金樣板的耐蝕性能變化情況進行研究。

2 實驗結果與分析

2.1 腐蝕擴散

鋁合金樣板劃傷的一面浸泡在自然海水中5個月，通過定期將其取出進行觀察發現，在經過表面打磨處理后，鋁合金的劃傷處出現了少量的黃色腐蝕產物，隨著腐蝕產物的不斷增加，劃痕邊緣也隨之逐漸鼓起，但卻不會造成氧化膜的脫落。

2.2 附著力性能

經過附著力測試發現，甲組、乙組鋁合金樣板防腐涂層的附著力明顯提高，其中，甲組鋁合金樣板防腐涂層的附著力高達16.4兆帕，乙組鋁合金樣板防腐涂層的附著力高達20.0兆帕。與此同時，在725-H44-61環氧厚漿防腐底漆涂層內部，產生了界面斷裂的現象，但未出現層間破壞的現象。乙組鋁合金樣板防腐涂層的附著力出現了一定程度上的下降，放置4個小時后為9.3兆帕，放置5天后下降為6.5兆帕。

對上述現象的原因進行分析，發現：①對于鋁合金材料來說，在經過鈍化之后，其表面就會形成致密的鈍化膜，同時，其上存在的鈍化液，能夠有效加快氧化膜內部防腐涂層的滲透，從而有利于實現防腐涂層對氧化膜孔穴的充分填充，同時，防腐涂層、鈍化膜兩者之間的相容性也較為理想。基于這樣的原因，表面鈍化處理工藝可以有效提高鋁合金防腐涂層的附著力性能；②對于鋁合金材料來說，在經過打磨之后，其表面就會形成一層帶孔穴、疏松、比較薄的氧化膜，孔穴能夠使防腐涂層對鋁合金表面進行充分滲透，同時，其也會和725-H06-19 環氧鋅黃防腐漆發生化學反應，從而出現錨固的效果。基于這樣的原因，表面打磨處理工藝可以有效提高鋁合金防腐涂層的附著力性能；③對于鋁合金材料來說，實施表面陽極氧化處理之后，其表面會形成雙層氧化膜，且通常情況下以微米計厚，上層一般為多孔蜂窩狀的氧化膜，下層一般為微孔致密層，與自然氧化膜相比，其耐磨性、耐蝕性更強，同時，也不容易和防腐涂層的鉻酸根發生反應。基于這樣的原因，表面陽極氧化處理工藝，可以降低鋁合金防腐涂層的附著力性能。

2.3 耐蝕性能

本研究中，甲組樣板的模擬電阻值出現了一定程度上的下降，在使用海水浸泡5個月之后，其模擬電阻值下降到80000000～130000000Ω；丙組樣板的耐蝕性能出現了一定程度上的上升，在使用海水浸泡5個月之后，其模擬電阻值為100000000～130000000Ω。

對上述現象的原因進行分析，發現：①在大氣環境中，鋁合金表面生成了自然氧化膜，同時，這一自然氧化膜的模擬電阻值約為1480Ω，但是，防腐涂層的模擬電阻值在通常情況下可以達到1000000000Ω，遠遠大于自然氧化膜的模擬電阻值。基于這樣的原因，防腐涂層能夠大幅度提升鋁合金的耐蝕性能。②對浸泡前后鋁合金樣板的模擬電阻值進行比較發現，陽極氧化膜可以提高鋁合金、防腐涂層間的界面電阻，而鈍化膜沒有這樣的效果。基于此，在對鋁合金進行陽極氧化處理之后，應盡快涂裝防腐涂層，以確保鋁合金防腐涂層有較為理想的防腐性能、附著力。

3 結語

鋁合金材料的表面處理方法主要包括打磨工藝、鈍化工藝以及陽極氧化工藝等，采取的表面處理工藝不同，對防腐涂層性能的影響也會存在一定的差異，實踐過程中，應根據實際情況進行合理選擇。

[1]徐海峰,肖金坤,張嘎,張超.熱噴涂NiCrBSi基耐磨涂層的研究進展[J].表面技術,2016,(02)：109-117+174.

[2]黃從樹,葉章基,鄧玉,王晶晶,謝志鵬,任潤桃.表面處理工藝對鋁合金防腐涂層性能影響研究[J].涂料工業,2014,(09)：6-10.

[3]康學君,王銘浩,李長春,相政樂,趙利,賈振,楊彪.化學預處理工藝在管道FBE涂層生產中的應用[J].石油工程建設,2014,(04)：45-48.

[4]熊剛,王銘浩,相政樂,趙利,賈振,李長春.鋼管表面酸洗工藝在防腐施工中的應用研究[J].中國石油和化工標準與質量,2014,(03)：39-40.

趙光睿(1989- )，男 現居于河北秦皇島,助理工程師,本科,主要從事噴涂技術質量管理工作。