表面處理工藝對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)材料，在工業(yè)領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用，我國(guó)建筑、造船、航空航天、汽車(chē)制造等行業(yè)中均已運(yùn)用了大量的鋁合金材料。在大氣環(huán)境中，干凈、干燥的條件下，鋁合金表面會(huì)形成一層保護(hù)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(shí)在酸性、堿性環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)溶解?；谶@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(duì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)鋁合金材料的需求量越來(lái)越多，因此，關(guān)于鋁合金方面的研究也在不斷深入。下文中，筆者通過(guò)對(duì)采用不同表面處理工藝的鋁合金進(jìn)行性能試驗(yàn)，旨在探討表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)儀器

本研究需要用到的實(shí)驗(yàn)材料主要包括：①5083鋁合金，將3組相同的鋁合金材料當(dāng)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?huà)伖鉄o(wú)銅防污漆；④725-HB53-1環(huán)氧丙烯酸連接漆；⑤725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆；⑥725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆。本研究需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器主要包括：①電化學(xué)阻抗譜儀，選用Atuo Lab M273A型；②液壓附著力測(cè)試儀，選用Politest AT-A型[1]。

1.2 制備防腐防污涂層

一號(hào)防腐防污涂層為725-B40-EF1自?huà)伖鉄o(wú)銅防污漆，干膜厚度為80微米，道數(shù)為1道；二號(hào)防腐防污涂層為725-HB53-1環(huán)氧丙烯酸連接漆，干膜厚度為50微米，道數(shù)為1道；三號(hào)防腐防污涂層為725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆，干膜厚度為50微米，道數(shù)為1道；四號(hào)防腐防污涂層為725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆，干膜厚度為50微米，道數(shù)為1道。

1.3 實(shí)施表面處理工藝

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

其次，對(duì)乙組鋁合金材料實(shí)施鈍化處理工藝。在樣板的表面進(jìn)行涂油處理，之后使用1.5#的砂紙對(duì)樣板表面進(jìn)行打磨，使其表面粗糙度≥20微米，并使用無(wú)水乙醇對(duì)打磨過(guò)后的樣板進(jìn)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(duì)乙組鋁合金材料實(shí)施陽(yáng)極氧化處理工藝。在樣板的表面進(jìn)行涂油、拋光，完后實(shí)施陽(yáng)極氧化處理，放置4個(gè)小時(shí)、放置5天后，涂裝防腐涂層。

1.4 鋁合金防腐涂層性能測(cè)試

①耐海水浸泡測(cè)試。實(shí)施附著力測(cè)試的樣板，僅涂裝725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆、725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆。參考“船舶漆耐鹽水性的測(cè)定鹽水和熱鹽水浸泡法[3]”中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，確保涂層實(shí)干之后，劃傷樣板其中一面，并將其浸泡在海水中，對(duì)劃傷處腐蝕產(chǎn)物的形成情況、腐蝕是否會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展等進(jìn)行觀(guān)察與記錄。②附著力性能的測(cè)試。實(shí)施附著力測(cè)試的樣板，僅涂裝725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆、725-H06-19環(huán)氧鋅黃防腐漆。對(duì)防腐涂層進(jìn)行7天的干燥處理之后，參考“色漆和清漆拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)[4]”中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋁合金防腐涂層的附著力性能進(jìn)行測(cè)試，分析表面處理工藝對(duì)鋁合金防腐涂層附著力的影響。③電化學(xué)阻抗測(cè)試。應(yīng)用電化學(xué)阻抗譜儀，對(duì)涂裝防腐涂層以及普通樣板進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)兩者在海水浸泡前后的電化學(xué)阻抗情況進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)分析電路圖，對(duì)鋁合金樣板的耐蝕性能變化情況進(jìn)行研究。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 腐蝕擴(kuò)散

鋁合金樣板劃傷的一面浸泡在自然海水中5個(gè)月，通過(guò)定期將其取出進(jìn)行觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過(guò)表面打磨處理后，鋁合金的劃傷處出現(xiàn)了少量的黃色腐蝕產(chǎn)物，隨著腐蝕產(chǎn)物的不斷增加，劃痕邊緣也隨之逐漸鼓起，但卻不會(huì)造成氧化膜的脫落。

2.2 附著力性能

經(jīng)過(guò)附著力測(cè)試發(fā)現(xiàn)，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(dá)16.4兆帕，乙組鋁合金樣板防腐涂層的附著力高達(dá)20.0兆帕。與此同時(shí)，在725-H44-61環(huán)氧厚漿防腐底漆涂層內(nèi)部，產(chǎn)生了界面斷裂的現(xiàn)象，但未出現(xiàn)層間破壞的現(xiàn)象。乙組鋁合金樣板防腐涂層的附著力出現(xiàn)了一定程度上的下降，放置4個(gè)小時(shí)后為9.3兆帕，放置5天后下降為6.5兆帕。

對(duì)上述現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：①對(duì)于鋁合金材料來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)鈍化之后，其表面就會(huì)形成致密的鈍化膜，同時(shí)，其上存在的鈍化液，能夠有效加快氧化膜內(nèi)部防腐涂層的滲透，從而有利于實(shí)現(xiàn)防腐涂層對(duì)氧化膜孔穴的充分填充，同時(shí)，防腐涂層、鈍化膜兩者之間的相容性也較為理想?；谶@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(duì)于鋁合金材料來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)打磨之后，其表面就會(huì)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(duì)鋁合金表面進(jìn)行充分滲透，同時(shí)，其也會(huì)和725-H06-19 環(huán)氧鋅黃防腐漆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而出現(xiàn)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(duì)于鋁合金材料來(lái)說(shuō)，實(shí)施表面陽(yáng)極氧化處理之后，其表面會(huì)形成雙層氧化膜，且通常情況下以微米計(jì)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(qiáng)，同時(shí)，也不容易和防腐涂層的鉻酸根發(fā)生反應(yīng)?；谶@樣的原因，表面陽(yáng)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(xiàn)了一定程度上的下降，在使用海水浸泡5個(gè)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(xiàn)了一定程度上的上升，在使用海水浸泡5個(gè)月之后，其模擬電阻值為100000000～130000000Ω。

對(duì)上述現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：①在大氣環(huán)境中，鋁合金表面生成了自然氧化膜，同時(shí)，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(dá)到1000000000Ω，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)浸泡前后鋁合金樣板的模擬電阻值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)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(méi)有這樣的效果?；诖耍趯?duì)鋁合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理之后，應(yīng)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(jié)語(yǔ)

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(yáng)極氧化工藝等，采取的表面處理工藝不同，對(duì)防腐涂層性能的影響也會(huì)存在一定的差異，實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(jìn)展[J].表面技術(shù),2016,(02)：109-117+174.

[2]黃從樹(shù),葉章基,鄧玉,王晶晶,謝志鵬,任潤(rùn)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]康學(xué)君,王銘浩,李長(zhǎng)春,相政樂(lè),趙利,賈振,楊彪.化學(xué)預(yù)處理工藝在管道FBE涂層生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè),2014,(04)：45-48.

[4]熊剛,王銘浩,相政樂(lè),趙利,賈振,李長(zhǎng)春.鋼管表面酸洗工藝在防腐施工中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2014,(03)：39-40.

趙光睿(1989- )，男 現(xiàn)居于河北秦皇島,助理工程師,本科,主要從事噴涂技術(shù)質(zhì)量管理工作。