铝合金粉末喷涂型材不仅服役寿命长,同时还可满足对产品的外观装饰要求,目前,其产量已占铝型材表面处理总量的近一半.为了改善喷涂膜的附着性和耐腐蚀性,铝合金在喷涂前通常需要经铬酸盐化学转化处理,由于在该工艺处理过程中存在致癌的六价铬,因此,寻找铬酸盐化学转化处理体系的替代工艺是粉末喷涂技术发展的当务之急.近年来,对无铬化学转化工艺的研究报道有很多,如钛/锆-氟体系[1]、稀土体系[2]、有机硅烷体系[3]等.钛/锆体系的无铬化学转化处理已应用于欧洲铝罐工业、室内散热器和铝轮毂等,但在建筑铝门窗涂装前的化学转化处理中用的并不多.我们采用自主研发的钛系无铬化学转化处理剂,对铝合金建筑型材进行化学转化和粉末喷涂处理,按照相关的国家标准对无铬喷涂膜和铬化喷涂膜的性能进行对比和评价.
1 实验部分
1.1 试样的制备
取20 cm×10 cm的6063铝合金试样若干,按以下工艺流程进行处理:脱脂除油→去离子水洗→氢氧化钠碱洗→去离子水洗→硝酸中和→去离子水洗→无铬化学转化处理(或铬化处理)→去离子水洗→干燥→粉末喷涂(膜厚80~100μm).
1.2 涂层性能测试
参照铝合金型材粉末喷涂膜相关国家标准的检测方法,对膜层进行附着性、耐沸水性、耐腐蚀性、耐冲击性、抗杯突性和抗弯曲性试验,考察和评价其性能特点.
2 结果与讨论
2.1 附着性试验
膜层的附着性反映涂层与金属基体结合的牢固程度,是反映涂层性能的一项重要指标,与涂层的使用寿命密切相关.铝合金型材涂层的附着性试验有干附着性、湿附着性(水温38℃)和沸水附着性(水温高于95℃)三种,参照 GB/T9286-1998和 GB/T8013.3-2007分别对无铬喷涂膜进行干、湿和沸水附着性试验.检测结果表明,试样的切割边缘完全平滑,喷涂膜无一脱落,均可达到0级,试验证明采用钛系无铬转化工艺处理后所喷涂的膜层的附着性与铬化膜的附着性相当.
2.2 耐沸水性试验
耐沸水性试验是将喷涂样品放置在水温高于95℃的去离子水中煮至规定的时间,擦干后观察涂层的外观进行评级的试验.参照GB/T8013.3-2007方法,将无铬喷涂膜置于沸水中煮2 h后,膜层的外观颜色无变化,涂层无脱落、起泡、起皱现象,将试样的煮沸时间延长至4 h仍未发现涂层有起泡和脱落,但膜层的外观颜色有轻微的变化,试验说明无铬转化喷涂膜的涂层可以耐4 h沸水试验,达到了GB5237.4-2008中对铬化膜涂层的耐沸水性的要求.
2.3 耐腐蚀性试验
耐腐蚀性是影响铝合金建筑型材使用寿命极为重要的性能,通常是以盐雾腐蚀试验的结果来判断.
盐雾腐蚀试验有中性盐雾腐蚀(NSS)、乙酸盐雾腐蚀(AASS)及铜加速乙酸盐雾腐蚀(CASS).NSS的试验时间太长(通常需要4000 h),我们采用CASS和AASS试验对粉末喷涂膜进行了盐雾腐蚀试验.CASS试验主要是检验涂层表面的抗渗透腐蚀性能,AASS试验主要是检验涂层的耐丝状腐蚀性能,而丝状腐蚀是有机涂层膜下腐蚀的主要形式.因此,进行AASS试验时,先沿对角线在试样上划两条深至基材的交叉线,然后再进行试验.