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無(wú)鉻前處理鋁合金建筑型材性能初探
來(lái)源:中國(guó)鋁材信息網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2011/11/15 16:41:15

 

    1、前言

    由于六價(jià)鉻可能導(dǎo)致皮膚過(guò)敏,造成遺傳性基因的損害,吸入還可能致癌,目前已被公認(rèn)是導(dǎo)致肺癌的誘因,因此在歐盟的ROHS指令中對(duì)于Cr6+的含量有嚴(yán)格的規(guī)定,要求電子電器設(shè)備中六價(jià)鉻(Cr6+)的最大允許含量為0.1%(1000ppm)。為此,全世界都在研究無(wú)鉻處理工藝,當(dāng)前,無(wú)鉻鈍化處理主要包括無(wú)機(jī)物鈍化處理和有機(jī)物鈍化處理兩類(lèi)。據(jù)說(shuō)有些無(wú)鉻鈍化后獲得的膜層耐蝕性已經(jīng)接近甚至在某些方面已經(jīng)超過(guò)了鉻酸鹽鈍化處理,有很好的發(fā)展前途。

  無(wú)鉻處理工藝在電子行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用,而且據(jù)說(shuō)效果很好,但無(wú)鉻處理工藝在鋁合金建筑型材上應(yīng)用的工程實(shí)例還比較少,而且在工程應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,因此,我國(guó)鋁合金建筑型材生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于無(wú)鉻處理工藝的應(yīng)用還有些保留。近十幾年來(lái)我國(guó)對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格,各地政府對(duì)于Cr6+的控制也都相繼出臺(tái)了一些強(qiáng)制性的規(guī)定,作為提供鋁合金建筑型材的生產(chǎn)企業(yè),面臨著產(chǎn)品無(wú)鉻化處理要求的巨大壓力。為響應(yīng)政府節(jié)能減排,產(chǎn)業(yè)提升的號(hào)召,引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造提升。南海鋁型材行業(yè)協(xié)會(huì)于今年8月和9月在南海連續(xù)舉辦了兩次“鋁型材無(wú)鉻處理技術(shù)研討會(huì)”,邀請(qǐng)表面處理專(zhuān)家到會(huì)作報(bào)告,會(huì)議期間,與會(huì)代表就無(wú)鉻處理相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了熱烈的討論,踴躍發(fā)言。在會(huì)議中我們可以看到,無(wú)鉻處理產(chǎn)品的性能是大家最為關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。本文針對(duì)無(wú)鉻處理產(chǎn)品和鉻化處理產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),以期了解無(wú)鉻前處理噴涂產(chǎn)品的性能,從而探討無(wú)鉻處理工藝的可行性。

  2、試驗(yàn)部分

  2.1試樣制備

  本專(zhuān)題試驗(yàn)共進(jìn)行了11次試驗(yàn)。試樣的前處理工藝包括鉻化處理工藝、磷-鉻化處理工藝、鈦-鋯系無(wú)鉻處理(簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)鉻處理)工藝和硅烷無(wú)鉻處理(簡(jiǎn)稱(chēng)硅烷處理)工藝四種,其中鉻化處理樣品和磷-鉻化處理樣品是根據(jù)正常的生產(chǎn)工藝進(jìn)行處理,鈦-鋯系無(wú)鉻處理樣品是按照鈦-鋯系無(wú)鉻處理劑供應(yīng)商的工藝要求進(jìn)行處理,而硅烷處理樣品是根據(jù)硅烷處理工藝開(kāi)發(fā)單位提供的工藝要求進(jìn)行處理。對(duì)于鈦-鋯系無(wú)鉻處理樣品和硅烷處理樣品這兩種樣品的處理方式,我們模擬了臥式線的浸泡處理方式和立式線的噴淋處理方式,而對(duì)于鉻化處理樣品和磷-鉻化處理樣品由于生產(chǎn)實(shí)踐證明浸泡和噴淋處理兩種處理方式都可以達(dá)到預(yù)期的效果,因此本專(zhuān)題試驗(yàn)只采用了浸泡處理方式進(jìn)行制樣。

  試樣的噴涂處理工藝包括粉末噴涂處理工藝和氟碳漆噴涂處理工藝兩種,其中粉末涂料包括平光粉粉末涂料和砂紋粉粉末涂料兩種。所有樣品的噴涂處理都是隨著正常的產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行噴涂處理,其噴涂處理工藝是按照涂料供應(yīng)商的要求進(jìn)行控制。

  2.2試驗(yàn)操作

  2.2.1涂層附著性

  2.2.1.1干附著性和濕附著性:參照GB5237.5-2008附著性試驗(yàn)方法的規(guī)定,對(duì)粉末噴涂層和氟碳漆噴涂層進(jìn)行干附著性和濕附著性試驗(yàn),然后進(jìn)行評(píng)級(jí)。

  2.2.1.2沸水附著性:按GB/T9286的規(guī)定進(jìn)行劃格,劃格間距為1mm,將樣品置于燒杯中煮沸1h,燒杯底部放有清潔的瓷片。試驗(yàn)后采用粘膠帶測(cè)試樣品是否有涂層脫落現(xiàn)象,并按GB/T9286的規(guī)定進(jìn)行評(píng)級(jí),要求達(dá)到0級(jí)為合格。

  2.2.2耐鹽霧腐蝕性

  2.2.2.1AASS試驗(yàn)

  AASS試驗(yàn)參照GB/T10125中乙酸鹽霧試驗(yàn)的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn),然后按GB5237.4的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查。其試驗(yàn)溶液配制如下:將氯化鈉溶于蒸餾水中,其濃度為50g/L±5g/L,并加入適量的冰乙酸,使溶液初配制時(shí)的pH值為3.0~3.1。試驗(yàn)前先在試樣受檢面上劃兩條深至金屬基體的交叉線,線段不貫穿對(duì)角。試驗(yàn)采用上海奇珊檢測(cè)設(shè)備有限公司的鹽霧箱進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)溫度為35℃±2℃,試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為1000h。

  2.2.2.2NSS試驗(yàn)

  NSS試驗(yàn)參照GB/T10125中的中性鹽霧試驗(yàn)的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn),然后按GB5237.5的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查。其試驗(yàn)溶液配制如下:將氯化鈉溶于蒸餾水中,其濃度為50g/L±5g/L,配制后確保溶液的pH值為6.5~7.2之間。試驗(yàn)前先在試樣受檢面上劃兩條深至金屬基體的交叉線,線段不貫穿對(duì)角。試驗(yàn)采用東莞全壹檢測(cè)設(shè)備有限公司的鹽霧箱進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)溫度為35℃±2℃,試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為4000h(由于本次報(bào)告時(shí),中性鹽霧試驗(yàn)還未結(jié)束,因此本次試驗(yàn)中將列出各樣品的實(shí)際試驗(yàn)時(shí)間)。

  2.2.3耐濕熱性

  耐濕熱性試驗(yàn)是參照GB/T1740和GB5237.5的規(guī)定進(jìn)行,試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為4000h(由于本次報(bào)告時(shí),耐濕熱性試驗(yàn)還未結(jié)束,因此本次試驗(yàn)中將列出各樣品的實(shí)際試驗(yàn)時(shí)間)。其具體操作方法是:將試樣懸掛于東莞全壹檢測(cè)設(shè)備有限公司的濕熱試驗(yàn)箱中,將試驗(yàn)溫度設(shè)定為47℃,相對(duì)濕度設(shè)定為96%,然后進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)。

  2.2.4馬丘試驗(yàn)

  本試驗(yàn)參照Qualicoat進(jìn)行試驗(yàn)。采用刀具在試樣上劃兩條寬約1mm的切割線,然后將試驗(yàn)置于馬丘溶液中(馬丘溶液:氯化鈉50g/L,冰乙酸10mL/L,過(guò)氧化氫5mL/L,pH值為3.0~3.3),試驗(yàn)溫度保持在37℃±1℃,當(dāng)浸泡24h后,加入過(guò)氧化氫5mL/L,再浸泡24h后將試樣拿出,清洗后進(jìn)行評(píng)價(jià)。

  2.3試驗(yàn)結(jié)果

  本次試驗(yàn)樣品進(jìn)行的試驗(yàn)有:干附著性、濕附著性、沸水附著性、AASS試驗(yàn)、NSS試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)和馬丘試驗(yàn),其試驗(yàn)結(jié)果如下表1所示。

  3、試驗(yàn)結(jié)果分析

 ?。?)鉻化處理或磷鉻化處理樣品的干附著性、濕附著性和沸水附著性分別檢測(cè)了11個(gè)樣品,所有樣品都為0級(jí);AASS試驗(yàn)共檢測(cè)了13個(gè)樣品,所有樣品的檢測(cè)結(jié)果都達(dá)到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定;NSS試驗(yàn)共檢測(cè)了11個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前所有樣品都試驗(yàn)了1000h以上的時(shí)間,樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測(cè)了11個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前所有樣品都試驗(yàn)了1000h以上的時(shí)間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗(yàn)共檢測(cè)了4個(gè)樣品,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕,達(dá)到Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定。

 ?。?)硅烷處理樣品的干附著性、濕附著性和沸水附著性分別檢測(cè)了12個(gè)樣品,所有樣品都為0級(jí);AASS試驗(yàn)共檢測(cè)了12個(gè)樣品,該批樣品已進(jìn)行了768h試驗(yàn),目前有2個(gè)樣品腐蝕比較嚴(yán)重,其余樣品的檢測(cè)結(jié)果都達(dá)到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定;NSS試驗(yàn)共檢測(cè)了12個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前所有樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測(cè)了12個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前所有樣品都試驗(yàn)了1000h以上的時(shí)間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗(yàn)共檢測(cè)了12個(gè)樣品,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕,達(dá)到了Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定。

 ?。?)鈦-鋯系無(wú)鉻化處理樣品的干附著性檢測(cè)了36個(gè)樣品,所有樣品都為0級(jí);濕附著性檢測(cè)了33個(gè)樣品,所有樣品都為0級(jí);沸水附著性分別檢測(cè)了36個(gè)樣品,其中有5個(gè)樣品有脫膜現(xiàn)象,其余樣品為0級(jí),合格率為86.1%;AASS試驗(yàn)共檢測(cè)了39個(gè)樣品,其中有22個(gè)已完成1000h試驗(yàn),所有樣品的檢測(cè)結(jié)果都達(dá)到GB5237.4-2008和Qualicoat規(guī)范中的規(guī)定,有17個(gè)樣品還未完成1000h試驗(yàn),按GB5237.4-2008進(jìn)行評(píng)價(jià),目前已有4個(gè)不合格;NSS試驗(yàn)共檢測(cè)了32個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前只有1個(gè)樣品表面出現(xiàn)兩個(gè)較大的氣泡,其余樣品表面的腐蝕都很少,有的樣品還未出現(xiàn)明顯腐蝕;耐濕熱性共檢測(cè)了32個(gè)樣品,該批試樣還在進(jìn)行試驗(yàn),目前所有樣品都試驗(yàn)了1000h以上的時(shí)間,所有樣品都未出現(xiàn)明顯腐蝕;馬丘試驗(yàn)共檢測(cè)了24個(gè)樣品,其中有3個(gè)樣品按Qualicoat規(guī)范判斷為不合格,其余樣品都合格,合格率為87.5%。

  (4)針對(duì)第10次試驗(yàn)中采用噴淋方式進(jìn)行的無(wú)鉻處理樣品出現(xiàn)異常結(jié)果的情況,我們懷疑是由于槽液配制后長(zhǎng)時(shí)間未使用以及操作時(shí)的人為因素所造成,因此我們采用同樣的噴淋工藝進(jìn)行了第11次試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)第11次試驗(yàn)的樣品比第10次試驗(yàn)的噴淋無(wú)鉻處理的樣品有很大的改善,目前所有試驗(yàn)結(jié)果都未出現(xiàn)異?,F(xiàn)象。

  (5)對(duì)于氟碳漆噴涂產(chǎn)品,如果前處理工藝采用鈦-鋯系無(wú)鉻處理工藝,底漆采用無(wú)鉻底漆,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩次沸水附著性試驗(yàn)都不合格。

  4、結(jié)論

  通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果,我們可以得出以下結(jié)論:

 ?。?)在科學(xué)的生產(chǎn)管理情況下,大部分鈦-鋯系無(wú)鉻處理產(chǎn)品應(yīng)該可以達(dá)到或接近于傳統(tǒng)的鉻化處理、磷-鉻化處理產(chǎn)品的性能。

  (2)對(duì)于氟碳漆噴涂產(chǎn)品,如果前處理工藝采用鈦-鋯系無(wú)鉻處理工藝,底漆采用無(wú)鉻底漆時(shí)應(yīng)加以注意,避免不合格的產(chǎn)生。

 ?。?)對(duì)于硅烷處理工藝,目前有關(guān)單位還在試驗(yàn)中,由于本試驗(yàn)中所采用的硅烷處理工藝可能不是最

  理想的工藝,因此本文中所列數(shù)據(jù)僅為參考。據(jù)美國(guó)有家化學(xué)品供應(yīng)商介紹硅烷處理產(chǎn)品具有良好的性能,因此硅烷處理工藝或許是值得我們期待的另一個(gè)發(fā)展方向。

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