表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層的影響

劉軍+烏力吉木仁

摘 要：目的：研究分析表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層性能的影響。方法：選取三組相同的5083鋁合金作為試驗(yàn)樣本，分別命名為A組、B組、C組，對(duì)A組樣本進(jìn)行基材打磨處理、B組樣本進(jìn)行基材鈍化處理、C組樣本進(jìn)行基材陽極氧化處理，然后分別對(duì)三組樣本實(shí)施拉開法附著力試驗(yàn)、電化學(xué)阻抗試驗(yàn)及耐海水浸泡試驗(yàn)，觀察分析三組樣本的性能測試結(jié)果。結(jié)果：A組樣本和B組樣本的防腐涂層附著力均有所提高，A組樣本達(dá)到了16.4MPa、B組樣本達(dá)到了20.0MPa，但模擬電阻值有所下降，經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后降至（0.8-1.3）×108Ω；C組樣本的防腐涂層附著力有所下降，但耐蝕性能有所提高，模擬電阻值經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后仍可達(dá)到（1.0-1.3）×108Ω。結(jié)論：不同的表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層性能具有不同的影響，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行合理選擇。

關(guān)鍵詞：表面處理工藝；打磨處理；鈍化處理；陽極氧化；鋁合金；防腐涂層；涂層性能

鋁合金是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種金屬材料，它最早于1891年開始在船舶上進(jìn)行應(yīng)用，后來歷經(jīng)一百多年的發(fā)展，已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)中最有發(fā)展前途的材料之一[1]。鋁合金材料在一般大氣條件下會(huì)在表面生成一層自然氧化膜，從而避免其遭到外界環(huán)境的侵蝕[2]。不過，這層膜很薄，很容易破損，甚至?xí)馑釅A侵蝕而發(fā)生溶解[3]。為此，必須要在鋁合金的表面涂裝一層防腐涂層，以對(duì)其自然氧化膜進(jìn)行保護(hù)。

1實(shí)驗(yàn)

1.1材料及儀器

本次實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用的材料有：5083鋁合金（選取三組相同的5083鋁合金作為試驗(yàn)樣本，分別命名為A組、B組、C組）、725-DO1-52表面鈍化劑、725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆、725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆、725-B40-EF1自拋光無銅防污漆以及725-HB53-1環(huán)氧丙烯酸連接漆；主要應(yīng)用的儀器有：AtuoLabM273A型電化學(xué)阻抗譜儀和PolitestAT-A型 液壓附著力測試儀。

1.2防腐涂層體系

1號(hào)防腐涂層為725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆，道數(shù)為1道，干膜厚度為50μm；2號(hào)防腐涂層為725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆，道數(shù)為1道，干膜厚度為50μm；3號(hào)防腐涂層為725-HB53-1環(huán)氧丙烯酸連接漆，道數(shù)為1道，干膜厚度為50μm；4號(hào)防腐涂層為725-B40-EF1自拋光無銅防污漆，道數(shù)為1道，干膜厚度為80μm。

1.3表面處理

1.3.1基材打磨處理對(duì)A組樣本進(jìn)行基材打磨處理：首先對(duì)樣本表面進(jìn)行除油，然后采用1.5#砂紙將表面打磨至粗糙度≥20μm，再以無水乙醇清洗，最后涂裝防腐涂層體系。

1.3.2基材鈍化處理對(duì)B組樣本進(jìn)行基材鈍化處理：首先對(duì)樣本表面進(jìn)行除油，然后采用1.5#砂紙將表面打磨至粗糙度≥20μm，再以無水乙醇清洗，涂裝上一層725-DO1-52表面鈍化劑，最后待樣本表面形成鈍化膜后涂裝防腐涂層體系。

1.3.3基材陽極氧化處理對(duì)C組樣本進(jìn)行基材陽極氧化處理：首先對(duì)表面進(jìn)行除油拋光，然后進(jìn)行陽極氧化處理，最后分別在4小時(shí)和5天后涂裝防腐涂層體系。

1.4性能測試

1.4.1拉開法附著力試驗(yàn)僅對(duì)樣本涂裝725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆和725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆，待涂層干燥一周后，以拉開法附著力試驗(yàn)對(duì)防腐涂層的附著力進(jìn)行測試，分析表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層性能的影響。1.4.2電化學(xué)阻抗試驗(yàn)通過AtuoLabM273A型電化學(xué)阻抗譜儀分別對(duì)涂裝及未涂裝防腐涂層的樣板進(jìn)行測試，分析電路圖，觀察樣本的耐蝕性能變化。1.4.3耐海水浸泡試驗(yàn)僅對(duì)樣本涂裝725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆和725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆，待涂層實(shí)干后，劃傷樣本的一面，以耐海水浸泡試驗(yàn)法將樣本浸泡在海水中，觀察分析劃傷處的腐蝕產(chǎn)物形成及擴(kuò)散情況。

2結(jié)果與分析

2.1表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層附著力的影響

A組樣本和B組樣本的防腐涂層附著力均有所提高，A組樣本達(dá)到了16.4MPa、B組樣本達(dá)到了20.0MPa；界面斷裂出現(xiàn)在725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆防腐涂層的內(nèi)部，無層間破壞。C組樣本的防腐涂層附著力有所下降，4小時(shí)后達(dá)到了9.3MPa、5天后達(dá)到了6.5MPa。鋁合金表面經(jīng)打磨處理后會(huì)生成一層薄而疏松、帶孔穴的氧化膜，其中的孔穴可促使防腐涂層充分潤濕滲透鋁合金表面，并且還會(huì)與725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆反應(yīng)后產(chǎn)生錨固作用，故而基材打磨處理工藝可提高鋁合金防腐涂層的附著力。鋁合金表面經(jīng)鈍化處理后會(huì)生成一層致密的鈍化膜，鈍化液可促使氧化膜內(nèi)部的滲透，從而充分填充孔穴，并且鈍化膜與防腐涂層具有良好的相容性，故而基材鈍化處理工藝可提高鋁合金防腐涂層的附著力。鋁合金表面經(jīng)陽極氧化處理后會(huì)生成一層以微米計(jì)厚的雙層氧化膜，其上層乃多孔蜂窩狀、下層乃微孔致密層，相較于鋁合金表面的自然氧化膜而言該膜具有更高的耐蝕性和耐磨性，并且不易與防腐涂層中的鉻酸根發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故而基材陽極氧化處理可降低鋁合金防腐涂層的附著力。

2.2防腐涂層的腐蝕擴(kuò)散

劃傷樣本的一面置于常溫海水中，定期取出觀察，浸泡五個(gè)月后總結(jié)出，鋁合金材料經(jīng)打磨處理后劃傷部位會(huì)出現(xiàn)一些黃色腐蝕產(chǎn)物，而隨著這些黃色腐蝕產(chǎn)物的增加，劃痕邊緣會(huì)慢慢鼓起，但不會(huì)導(dǎo)致膜脫落。

2.3基材的耐蝕性能

A組樣本的模擬電阻值有所下降，經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后降至（0.8-1.3）×108Ω。C組樣本的耐蝕性能有所提高，模擬電阻值經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后仍可達(dá)到（1.0-1.3）×108Ω。鋁合金材料在大氣條件下會(huì)在表面生成一層自然氧化膜，其模擬電阻值約為1.48×103Ω，而防腐涂層的模擬電阻值則一般可達(dá)到109Ω，遠(yuǎn)超過自然氧化膜，故而防腐涂層可以大大提高鋁合金基材的耐蝕性能，起到良好的防腐作用。對(duì)比樣本在浸泡前后的模擬電阻值可以發(fā)現(xiàn)，陽極氧化膜能夠有效提高防腐涂層與鋁合金之間的界面電阻，而鈍化膜則在這方面的效果不是很明顯。另外，為了保障鋁合金防腐涂層具有較高的附著力和防腐性能，基材經(jīng)陽極氧化處理后，應(yīng)盡早涂裝防腐涂層。

3結(jié)語

表面處理工藝是人類最古老的技術(shù)之一，自有人類開始，就有了表面處理工藝[4]。表面處理工藝有很多種類，研究其對(duì)鋁合金防腐涂層性能的影響是一項(xiàng)十分重要的課題。根據(jù)本次結(jié)果示：A組樣本和B組樣本的防腐涂層附著力均有所提高，A組樣本達(dá)到了16.4MPa、B組樣本達(dá)到了20.0MPa，但模擬電阻值有所下降，經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后降至（0.8-1.3）×108Ω；C組樣本的防腐涂層附著力有所下降，但耐蝕性能有所提高，模擬電阻值經(jīng)海水浸泡五個(gè)月后仍可達(dá)到（1.0-1.3）×108Ω?？梢缘贸鼋Y(jié)論：不同的表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層性能具有不同的影響，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行合理選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳廷益，王文慧，路文.鋁合金表面腐蝕與化學(xué)處理及著色技術(shù)[J].金屬功能材料，2014，01：46-54.

[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(duì)鋁合金防腐涂層性能影響研究[J].涂料工業(yè)，2014，09：6-10.

[3]曹京宜，張寒露，林紅吉，張鋒，孟憲林.鋁合金基材用防腐防污涂層體系的選擇和涂裝工藝研究[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2011，05：48-51.