不同表面處理方式對鋁合金隔熱型材縱向剪切性能的影響

江 源，牟雪萍，李 勇

（1.福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350001；2.日照市產品質量監督檢驗所，山東 日照 276800）

鋁合金隔熱型材用隔熱材料連接鋁合金型材而制成的具有隔熱功能的復合型材，被廣泛應用于建筑門窗中以起到隔熱節能的環保效果。隔熱型材的復合方式分為穿條式和澆注式[1]。為克服鋁合金表面性能方面的缺點，擴大應用范圍，表面處理技術是鋁合金不可缺少的一環[2]。鋁合金表面處理方式分為陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂和氟碳漆噴涂[1]。

隔熱型材由鋁合金和隔熱膠條復合而成，其復合性能是影響產品質量的重要因素。復合性能評價指標主要包括縱向剪切特征值、橫向抗拉特征值、高溫持久載荷橫向拉伸試驗等，縱向剪切特征值和橫向抗拉特征值是隔熱型材復合性能的核心指標。影響隔熱型材復合性能的因素有鋁型材齒型、滾壓工藝、隔熱條性能等[3]，本文著重研究表面處理方式的不同對隔熱型材的縱向抗剪特征值的影響。

1 準備試樣

在復合成隔熱型材之前，將鋁合金型材分成若干批，按正常的生產工藝分別進行各種表面處理，獲得基材(未經表面處理)、陽極氧化型材、電泳涂漆型材、粉末噴涂型材和氟碳漆噴涂型材；再將這些鋁合金型材采用同種隔熱膠、同一工藝進行復合，分別加工成穿條式和澆注式隔熱型材。

2 試驗

本實驗使用微機控制電子萬能試驗機進行縱向剪切試驗，試驗夾具按GB/T 28289-2012標準中規定的試驗裝置進行設計。在進行試驗之前，先將試樣進行狀態調節，調節條件為室溫(23℃±2℃)、相對濕度為50%±10%的環境條件下放置48h。隔熱型材的室溫縱向剪切試驗在23℃±2℃的溫度下進行，按GB/T 28289-2012標準中的要求進行試驗。每組試驗共做10個試樣以計算縱向抗剪特征值。低溫和高溫縱向剪切試驗先將試驗夾具置于高低溫試驗箱中，將試樣在規定的試驗溫度下（穿條式隔熱材：低溫：-20℃±2℃、高溫：+80℃±2℃；澆注式隔熱材：低溫：-30℃±2℃、高溫：+70℃±2℃）放置10min再進行試驗。

3 結果與分析

3.1 試驗結果

對不同表面處理的隔熱型材進行縱向剪切試驗的結果如表1所示。

表1 不同表面處理的隔熱型材縱向剪切試驗結果

由表1可以看出，穿條式隔熱型材的基材在室溫、低溫、高溫的縱向抗剪特征值分別為23N/mm、25N/mm和14N/mm，而經陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳漆噴涂的隔熱材的縱向抗剪特征值均高于基材，低溫的縱向抗剪特征值均高于室溫的，高溫縱向抗剪特征值最低；對于澆注式隔熱型材來說，基材在室溫、低溫、高溫的縱向抗剪特征值分別為70N/mm、32N/mm和26N/mm，經過表面處理的隔熱型材的縱向抗剪特征值均高于基材，高溫的縱向抗剪特征值最低。

3.2 分析

對基材和表面經陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳漆噴涂的穿條式和澆注式隔熱材分別進行了室溫、低溫和高溫的縱向剪切試驗可以看出，經過表面處理的隔熱材在室溫、低溫和高溫下的縱向抗剪特征值均高于基材。建筑鋁型材表面處理可得到三種表面膜：陽極氧化膜、陽極氧化復合膜和靜電噴涂層。為便于分析本文將鋁合金表面處理膜歸為兩類：陽極氧化膜和高聚物涂層。以下分別討論陽極氧化膜和高聚物涂層對隔熱型材縱向抗剪性能的影響。

（1）陽極氧化膜的影響。陽極氧化膜是以鋁合金為陽極并置于電解液中，利用電解作用在鋁合金表面形成保護性陽極氧化膜，均勻附著在鋁合金型材上，在與鋁合金的界面及與隔熱條的界面產生一定的化學吸附力、附著力和表面張力，提高了隔熱型材的縱向抗剪特征值。

（2）高聚物涂層的影響。高聚物涂層是金屬通過表明化學預處理，在進行電泳、噴涂或涂輥等工序處理使鋁合金表面涂覆一層具有保護性的有機高分子聚合物材料膜，它包括陽極氧化電泳涂漆復合膜、氟碳漆噴涂膜和靜電粉末噴涂聚酯膜。高聚物涂層形成所使用的涂料皆為高分子材料，隔熱膠條的材料為聚酰胺隔熱條高分子材料。高聚物涂層形成時部分涂料與同為高分子材料的聚酰胺的膠條發生化學鍵交聯，使其結合牢固，進行縱向剪切試驗時，會因結合力的增大而導致縱向抗剪特征值的增大；在進行高溫縱向剪切試驗時，因隔熱膠條和涂料等高分子材料隨著溫度的升高變軟，分子鏈結構會有結晶態融化傾向，甚至發生氧化降解，使分子間結合力降低，從而降低其縱向抗剪特征值。

4 結論

對基材和經不同表面處理的穿條式和澆注式鋁合金隔熱型材進行了室溫、低溫、高溫的縱向剪切試驗。結果表明經表面處理的隔熱型材在室溫、低溫和高溫下的縱向抗剪特征值高于基材，試樣表面的陽極氧化膜或高聚物涂層與基材以及隔熱膠條的附著、交聯作用是導致其縱向抗剪特征值高于基材的原因。