游玉萍，唐維學(xué)，羅 順

廣州有色金屬研究院分析測試中心，廣東 廣州510650

鋁合金無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理粉末噴涂膜的性能評價＊

游玉萍，唐維學(xué)，羅 順

廣州有色金屬研究院分析測試中心，廣東 廣州510650

鋁合金建筑型材經(jīng)鈦系無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理后再進(jìn)行粉末噴涂處理．按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對噴涂膜進(jìn)行了附著性、耐腐蝕性和力學(xué)性能試驗(yàn)．結(jié)果表明：經(jīng)無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的粉末噴涂膜除耐乙酸鹽霧性能不及鉻化處理噴涂膜之外，其它的性能指標(biāo)均達(dá)到了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對鉻化處理噴涂膜的要求．

鋁合金；無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化；粉末噴涂膜；性能評價

鋁合金粉末噴涂型材不僅服役壽命長，同時還可滿足對產(chǎn)品的外觀裝飾要求，目前，其產(chǎn)量已占鋁型材表面處理總量的近一半．為了改善噴涂膜的附著性和耐腐蝕性，鋁合金在噴涂前通常需要經(jīng)鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，由于在該工藝處理過程中存在致癌的六價鉻，因此，尋找鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理體系的替代工藝是粉末噴涂技術(shù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急．近年來，對無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝的研究報道有很多，如鈦/鋯－氟體系[1]、稀土體系[2]、有機(jī)硅烷體系[3]等．鈦/鋯體系的無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理已應(yīng)用于歐洲鋁罐工業(yè)、室內(nèi)散熱器和鋁輪轂等，但在建筑鋁門窗涂裝前的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理中用的并不多．我們采用自主研發(fā)的鈦系無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理劑，對鋁合金建筑型材進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化和粉末噴涂處理，按照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)對無鉻噴涂膜和鉻化噴涂膜的性能進(jìn)行對比和評價．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 試樣的制備

取20 cm×10 cm的6063鋁合金試樣若干，按以下工藝流程進(jìn)行處理：脫脂除油→去離子水洗→氫氧化鈉堿洗→去離子水洗→硝酸中和→去離子水洗→無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理（或鉻化處理）→去離子水洗→干燥→粉末噴涂（膜厚80～100μm）．

1．2 涂層性能測試

參照鋁合金型材粉末噴涂膜相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，對膜層進(jìn)行附著性、耐沸水性、耐腐蝕性、耐沖擊性、抗杯突性和抗彎曲性試驗(yàn)，考察和評價其性能特點(diǎn)．

2 結(jié)果與討論

2．1 附著性試驗(yàn)

膜層的附著性反映涂層與金屬基體結(jié)合的牢固程度，是反映涂層性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，與涂層的使用壽命密切相關(guān)．鋁合金型材涂層的附著性試驗(yàn)有干附著性、濕附著性（水溫38℃）和沸水附著性（水溫高于95℃）三種，參照 GB/T9286－1998和 GB/T8013．3－2007分別對無鉻噴涂膜進(jìn)行干、濕和沸水附著性試驗(yàn)．檢測結(jié)果表明，試樣的切割邊緣完全平滑，噴涂膜無一脫落，均可達(dá)到0級，試驗(yàn)證明采用鈦系無鉻轉(zhuǎn)化工藝處理后所噴涂的膜層的附著性與鉻化膜的附著性相當(dāng)．

2．2 耐沸水性試驗(yàn)

耐沸水性試驗(yàn)是將噴涂樣品放置在水溫高于95℃的去離子水中煮至規(guī)定的時間，擦干后觀察涂層的外觀進(jìn)行評級的試驗(yàn)．參照GB/T8013．3－2007方法，將無鉻噴涂膜置于沸水中煮2 h后，膜層的外觀顏色無變化，涂層無脫落、起泡、起皺現(xiàn)象，將試樣的煮沸時間延長至4 h仍未發(fā)現(xiàn)涂層有起泡和脫落，但膜層的外觀顏色有輕微的變化，試驗(yàn)說明無鉻轉(zhuǎn)化噴涂膜的涂層可以耐4 h沸水試驗(yàn)，達(dá)到了GB5237．4－2008中對鉻化膜涂層的耐沸水性的要求．

2．3 耐腐蝕性試驗(yàn)

耐腐蝕性是影響鋁合金建筑型材使用壽命極為重要的性能，通常是以鹽霧腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果來判斷．

鹽霧腐蝕試驗(yàn)有中性鹽霧腐蝕（NSS）、乙酸鹽霧腐蝕（AASS）及銅加速乙酸鹽霧腐蝕（CASS）．NSS的試驗(yàn)時間太長（通常需要4000 h），我們采用CASS和AASS試驗(yàn)對粉末噴涂膜進(jìn)行了鹽霧腐蝕試驗(yàn)．CASS試驗(yàn)主要是檢驗(yàn)涂層表面的抗?jié)B透腐蝕性能，AASS試驗(yàn)主要是檢驗(yàn)涂層的耐絲狀腐蝕性能，而絲狀腐蝕是有機(jī)涂層膜下腐蝕的主要形式．因此，進(jìn)行AASS試驗(yàn)時，先沿對角線在試樣上劃兩條深至基材的交叉線，然后再進(jìn)行試驗(yàn)．CASS和AASS的試驗(yàn)結(jié)果分別列于表1和表2．

表1 CASS試驗(yàn)后噴涂膜表面的腐蝕等級Table 1 Corrosion grade of the powder coating surface after CASS test

表2 AASS試驗(yàn)后噴涂膜表面的腐蝕情況Table 2 Corrosion appearance of the powder coating surface after AASS test

由表1可知，無鉻噴涂膜可耐240 h CASS試驗(yàn)，說明無鉻噴涂膜耐CASS試驗(yàn)的性能達(dá)到了GB5237．4－2008對鉻化噴涂膜的要求．由表2可知，當(dāng)AASS試驗(yàn)進(jìn)行到700 h時，無鉻噴涂膜沿劃線兩側(cè)均出現(xiàn)了嚴(yán)重的膜下絲狀腐蝕和起泡現(xiàn)象．GB5237．4－2008中對鉻化靜電粉末噴涂膜的耐腐蝕性能規(guī)定為：經(jīng)1000 h AASS試驗(yàn)后，目視檢查試驗(yàn)后的涂層表面，應(yīng)無氣泡、脫落或其它明顯變化，劃線兩側(cè)膜下單邊滲透腐蝕應(yīng)不超4 mm，由此可見，目前鈦系無鉻噴涂膜的耐AASS試驗(yàn)的性能還達(dá)不到鉻化噴涂膜的水平．

2．4 力學(xué)性能試驗(yàn)

耐沖擊性、抗杯突性和抗彎曲性也是考察涂層附著 性 的 指 標(biāo) 之 一．參 照 GB/T1732－1993、GB/T9753－2007和 GB/T6742－2007試驗(yàn)方法對無鉻噴涂膜進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)、杯突試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)．試驗(yàn)后膜層表面未發(fā)現(xiàn)裂紋和脫落現(xiàn)象，經(jīng)反復(fù)多次試驗(yàn)，重現(xiàn)性很好，試驗(yàn)結(jié)果表明，無鉻噴涂膜的力學(xué)性能可以達(dá)到GB5237．4－2008的要求．

3 結(jié) 論

鋁合金型材無鉻前處理粉末噴涂膜的附著性、耐沸水性和力學(xué)性能均達(dá)到了GB5237．4－2008的相關(guān)要求，但耐乙酸鹽霧腐蝕的性能比鉻化噴涂膜的差，因此，鈦系無鉻前處理的配方和工藝都有待進(jìn)一步的改進(jìn)和完善．

[1]呂勇武，熊金平，沈磊，等．鋁合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝研究[J]．電鍍與涂飾，2007，26（12）：25－28．

[2]陳東初，李文芳，龔偉慧，等．鋁合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備及其性能[J]．中國有色金屬學(xué)報，2008，27（12）：25－29．

[3]肖圍，滿瑞林，彭天蘭，等．鋁管表面硅烷稀土復(fù)合膜的制備及性能研究[J]．稀有金屬，2010，34（2）：192－196．

Performance assessment of powder coatings on aluminum alloy by chrome－free chemical conversion

YOU Yuping，TANG Weixue，LUO Shun
Analysis and Testing Center，Guangzhou Research Institute of Non－ferrous Metals，Guangzhou 510650，China

Aluminum alloys，treated by chrome－free chemical conversion in titanium salt were powder coated．The adherence property，the corrosion property and the mechanical property of the powder coatings were tested according to related standards．The results showed that the properties of chrome－free chemical conversion coatings，except acetic acid salt spray resistance，all met the national standard requirements on chrome chemical conversion coatings．

aluminum alloy；chrome－free chemical conversion；powder coating；p erformance assessment

TQ153．6

A

1673－9981（2011）03－0236－03

2010－11－04

廣東省重大科技專項(xiàng)（2009A080205002）

游玉萍（1978—），女，湖北來鳳人，工程師，碩士．