北美單元機空調鈑金耐腐蝕性能的研究

宗霞

（特靈亞太工程技術中心，江蘇 太倉 215400）

0 引言

近年來，隨著科技發展，全球氣候環境的不斷惡劣，客戶對空調產品的要求越來越高，空調產品廠家也在不斷更新換代，除了產品性能，同時對鈑金的材質、強度及性能都提出更高的要求，所以本文以鈑金涂層替換為例介紹鈑金材料耐腐蝕性的一般驗證過程[1]。

本文所介紹的單元機空調產品銷售市場在美國，這就需要滿足UL認證。UL（Underwriters Laboratories Inc）是美國UL有限責任公司創立的一個全球檢測認證機構，只有通過它的認證，才可以在北美（美國和加拿大）售賣，這是對銷售者的要求以及對消費者購買質量安全產品的保證。在UL 標準中，不僅對產品性能做出要求，包括商品所使用的材料也要遵守UL標準，并且得到UL的認證。在標準《UL 1995》中，有對產品外殼的要求，即保證外殼都必須有一定的耐腐蝕性能用來保護機器內部各種零部件，且推薦使用鍍鋅鋼板。尤其對于鈑金涂層，需要滿足標準《UL 1332》，這個標準是室外用鋼制外殼的有機涂層標準，其中做了一些詳細要求，這些要求涵蓋了用于保護金屬免受大氣腐蝕的室外用電氣設備鋼外殼的內外表面的不透明涂料和透明有機涂料的測試，標準中還詳細介紹了測試內容及測試樣品的要求[2]。

目前，鍍鋅板主要有兩種，一種是冷鍍鋅板，一種是熱浸鍍鋅板。冷鍍鋅板主要采用電鍍鋅方式進行防腐，鍍層厚度較薄，大約為20～50 g/m2，表面光潔度好，鍍層比較均勻，涂裝附著力和焊接性好，有一定的防腐蝕能力，很早之前廣泛用于空調室外機外殼鈑金基材。但是因為鋅層相對于熱鍍鋅板鍍層厚度比較薄，耐腐蝕性能相比熱鍍鋅板差一些，逐漸被熱鍍鋅板材取代，只有在防腐性能要求不高，對零部件表面質量要求比較高的的情況下應用。另外由于其焊接性好，一般應用在對焊接性能要求比較高的產品上，像一些小家電產品外殼還是采用電鍍鋅板制作。熱鍍鋅板是采用連續鍍鋅的工藝，將冷軋鋼板浸入熔融的鋅液中，讓其表面粘附上一層鋅，然后形成合金化鍍鋅鋼板，耐腐蝕更強一點。在ASTM 標準中一般是用“G+數字”表示熱鍍鋅板的型號，比如在標準ASTM A653中，代號G90的鈑金，“G”代表的是熱鍍鋅鋼板，數字90代表鈑金正反兩面鋅量的總和為0.9 oz/ft2，采用的測量方法是雙面三點求平均最小值。一般北美單元機空調常用的3種是G40、G60和G90。根據鋅量可以看出，G90耐腐蝕性更強，更適用于用在沿?；蛘邅啛釒У貐^，而G40和G60需要外加其他涂層使用來滿足與G90同等耐腐蝕要求[3-4]。

1 背景

相對于其他常用工程金屬材料，鋅的價格相對貴一點，故鍍鋅板G90 價格一直居高不下，找到更便宜的G40/G60+X涂層，并且保證其耐腐蝕性跟G90 材料相當，這成為我們研究的一個方向。本文所要介紹的鍍鋅板的驗證流程，基材都是鍍鋅板，只是驗證其表面涂層不同對其耐腐蝕性能的影響，當前鈑金是一種常見的G90鈑金，需要驗證的是G40/G60+一種X涂層的鈑金。根據UL1332 所述，需要通過3個試驗進行驗證：1）中性鹽霧試驗；2）霧化的二氧化碳-二氧化硫空氣測試；3）光和水的環境測試。中性鹽霧試驗是最基本的用于驗證耐腐蝕性的測試，故本文以鹽霧試驗為例簡單介紹其驗證過程。

2 中性鹽霧測試

2.1 測試標準及樣品要求

中性鹽霧試驗過程嚴格依據ASTM B117標準的規定步驟進行，關于步驟在此不贅述；依據噴涂耐腐蝕評價標準ASTM D1654中要求，測試樣品需要有一個0.016 in 寬的劃痕。標準UL 1332 中規定測試樣品應是4 in（102 mm）寬和12 in（305 mm）長，并且要求當前鈑金和新涂層樣品同等數量。

2.2 測試通過的判定標準

2.2.1 起泡大小和密度

要求起泡的大小不大于ASTM D714 標準中規定的No.6，起泡的密度不要大于ASTM D714標準中規定的Medium。ASTM D 714 標準中的起泡程度是通過圖片來規定Blister的大小和密度的。圖1是ASTM D714標準中No.6 Blister 的不同大小的密度顯示，其中有Few、Medium、Medium Dense和Dense。即Few、Medium 所顯示的起泡程度都是通過的，Medium Dense和Dense都是不通過的。

圖1 ASTM D714 Blister Size No.6 起泡密度

2.2.2 平均蠕變產物大小

這個蠕變產物指的是腐蝕產物或者是腐蝕脫落的面積。要求平均蠕變產物的尺寸不可以超過ASTM D1654標準中程序A-評定值-6規定的最大尺寸，即0.125 in，如表1所示。

表1 ASTM D1654 -不合格評定表（程序A）

3 測試結果及討論

3.1 測試結果

中性鹽霧測試通過標準是600 h，但是需要每隔200 h記錄下樣品的變化狀態，主要是樣品表面狀態，以便后續進行記錄分析對比。如圖2所示的圖片是試驗過程中某一時刻拍下的照片，可以從宏觀明顯看出新X涂層表面情況好于當前鈑金，證明其耐腐蝕性更好。后面再根據上述標準進行測量分析，其中包括其起泡密度、大小和測量蠕變產物大小，由公司專家團隊進行評審判定。這里需要指出的是，所要驗證的新涂層樣品需要跟當前鈑金進行同時測試，并對結果進行對比，如果測試結果跟當前鈑金相比，相當甚至好于當前鈑金，則可以判定通過。

圖2 鹽霧試驗樣品對比照片

3.1.1 起泡密度和大小測試結果

如表2 所示，G40/G60 數據顯示起泡密度都不大于Medium，但大小都超過了No.6，但是當前使用的G90 已經顯示100%腐蝕，沒有記錄起泡的密度和大小，因此判定G40/G60+X涂層樣品的耐腐蝕性能是超過了當前的G90的。

表2 鹽霧測試結果原始記錄表

3.1.2 平均蠕變產物大小測試結果

表2原始測試結果并沒有記錄兩種材料平均蠕變產物大小，但是G90 記錄最小的蠕變產物的腐蝕程度也達到100%。故說明G90 的耐腐蝕性較G40/G60+X 涂層差一點。

3.2 討論

上述試驗結果證明本文所驗證這種新型的X涂層的鍍鋅板耐腐蝕效果可以替代當前G90鈑金，當然還需要進行UL1332中另外兩個測試才可以得到最終認證，可以參照標準，驗證方法類似, 不再贅述[5-6]。值得研究的是這種新的涂層的鍍鋅板耐腐蝕性好于G90鍍鋅板的主要原因，可以通過微觀的一些檢測手段，將鈑金的涂層+基材的剖面做成金相試樣，用掃描電子顯微鏡去分析和觀察樣品的微觀形貌特征，判定其產物，甚至可以通過電子探針去進一步確定其成分。通過研究其微觀形貌和成分來分析，進而推斷出其耐腐蝕性好的原因，因本文基于企業應用不做深入探討，但高?；蛘哐芯克信d趣可以進一步進行微觀分析研究。

4 結語

單元機空調設備的整體框架是由鈑金搭建組成，對整個空調外觀及結構布局起到非常重要的作用，隨著環境氣候的逐漸惡劣, 客戶對產品的外觀以及耐腐蝕性能要求越來越高，同時研發新品的公司又要保證成本及環保要求, 所以研究出性價比高的鈑金來滿足這個要求勢在必行。與此同時，行業的標準也會越來越嚴苛，所以未來不僅可以從涂層創新方面，而且可以從鈑金合金成分改進，甚至是制造鍍鋅板或者涂層工藝等方面進行改善或者新的研究，進而來滿足當下的需求及新標準要求[7-8]。