1前言
傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化處理是鋁型材粉末噴涂應(yīng)用最廣泛的前處理工藝。雖然鋁型材鉻酸鹽鈍化前處理污染環(huán)境,但是在工業(yè)生產(chǎn)中鉻化處理具有簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、操作方便等優(yōu)點(diǎn);鋁型材鉻化膜主要作為鋁型材與涂料的中間層,是目前耐腐蝕性最佳的鋁化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,且與粉末涂層良好的結(jié)合力。
在鋁型材臥式粉末噴涂生產(chǎn)過程中,鉻化前處理與粉末噴涂是兩個(gè)獨(dú)立的工序。因粉末涂料質(zhì)量、型材斷面結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)線設(shè)備情況及噴房工技能的不同,粉末涂料使用量與訂購(gòu)量存在差異,造成型材鉻化后不能及時(shí)進(jìn)行粉末噴涂。本文探討鋁型材鉻化處理與粉末涂裝之間的時(shí)間間隔對(duì)粉末涂層性能的影響。
2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
基體材料:6063-T5鋁合金擠壓型材料頭。試驗(yàn)用試劑:AC除油劑,CRY鉻化劑,CRY-T2鉻化添加劑(噴涂車間生產(chǎn)用前處理化學(xué)藥品由普德化工提供);其他涂層性能檢測(cè)用藥品。制樣設(shè)備:臥式噴涂生產(chǎn)線(前處理生產(chǎn)線和粉末涂裝生產(chǎn)線)涂層性能檢測(cè)設(shè)備:壓力鍋、鹽霧實(shí)驗(yàn)箱。
3實(shí)驗(yàn)過程
3.1實(shí)驗(yàn)方法
采用浸泡法處理鋁型材實(shí)驗(yàn)樣品,嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)工藝,在臥式噴涂前處理功能槽中浸泡樣品,并抽樣按照GB/T 9792-2003用重量法測(cè)定鋁合金型材表面單位面積鉻化膜的重量,確定鉻化質(zhì)量。
將鉻化樣品放置于臥噴車間鉻化料周轉(zhuǎn)區(qū),主要探索隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng),檢測(cè)鉻化樣品粉末噴涂漆膜性能。
3.2試樣制備
將實(shí)驗(yàn)樣品鉻化處理,按照表1要求將樣板放置一定時(shí)間,然后取2塊鉻化鋁型材料頭2塊作為樣板,進(jìn)行裸膜中性鹽霧實(shí)驗(yàn),評(píng)估鉻化膜放置時(shí)間對(duì)涂膜耐腐蝕性能的影響;再將放置規(guī)定時(shí)間的鉻化樣板用灰砂紋、白平光兩種粉末進(jìn)行粉末噴涂,涂層固化放置24h之后進(jìn)行性能測(cè)試。
表1試樣樣板的數(shù)量設(shè)定
鉻化質(zhì)量控制:鉻化膜顏色均勻呈淺金黃色,掛樣鉻化膜重測(cè)量結(jié)果541.37 mg/㎡,598.24 mg/㎡,符合國(guó)標(biāo)要求;多備用鉻化料頭作對(duì)比試驗(yàn)。
3.3涂層性能測(cè)試
將鉻化樣做中性鹽霧實(shí)驗(yàn);將噴涂樣做分成相同的兩組,做壓力鍋抗沸水附著力及醋酸鹽霧實(shí)驗(yàn)。
—按照GB 5237.4-2004第6.14.2條壓力鍋法測(cè)試粉末涂層抗沸水性能;并使用劃格試驗(yàn)測(cè)試涂層的沸水附著性。
—鹽霧實(shí)驗(yàn)按照GB/T 10125-1997要求進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)條件見表2。
表2鹽霧試驗(yàn)條件及要求
4結(jié)果與討論
4.1鉻化膜顯微結(jié)構(gòu)
觀察鉻化膜的顯微組織,探索工序間隔時(shí)間對(duì)鉻化膜耐蝕性的影響。圖1是新鉻化料樣及放置兩周后的鉻化膜顯微照片,從照片中可以看出鉻化膜表面結(jié)構(gòu)緊湊,呈片狀,存在微裂紋;對(duì)比照片可以看出鉻化膜放置兩周后,表面結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化,膜層顏色稍微變淡。鉻化膜層主要為水合三氧化鉻和氧化鋁的固相沉積物等,被束縛在轉(zhuǎn)化膜中部分六價(jià)鉻與空氣中還原性腐蝕物起反應(yīng)生成三價(jià)鉻,達(dá)到自我修復(fù)膜層的作用。
4.2鉻化樣中性鹽霧實(shí)驗(yàn)
參照GB/T 10125對(duì)鉻化樣(裸膜)做中性鹽霧實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)周期300h,每12h觀察一次試樣腐蝕情況。將不同放置時(shí)間的鉻化樣做300h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)后,鉻化樣表面沒有發(fā)生的點(diǎn)腐蝕,鉻化膜顏色有輕微變化;雖然鹽霧腐蝕中氯離子具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng),但是在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)沒有破壞鋁型材的鉻化膜。說明鉻化膜中性耐鹽霧腐蝕性能強(qiáng),這是六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,起到自修復(fù)膜層作用的緣故。
隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)鉻化膜外貌及耐蝕性沒有明顯變化;為此我們研究了鉻化型材放置時(shí)間對(duì)粉末涂層附著力等性能的影響。
4.3粉末涂層性能
當(dāng)鉻化料頭放置規(guī)定時(shí)間后,涂裝前用潔凈壓縮空氣將鉻化樣表面灰塵吹干凈,并用酒精擦洗鉻化料表面污垢,待晾干后進(jìn)行臥式生產(chǎn)線粉末噴涂和涂層固化,實(shí)驗(yàn)表明涂層膜厚及外觀質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)要求。圖2是鉻化樣板放置16d后的醋酸鹽霧試驗(yàn)結(jié)果,涂層耐鹽霧腐蝕性能巨大到國(guó)標(biāo)要求。
鉻化樣板同樣放置16d,但未進(jìn)行表面清洗直接噴涂粉末涂料,涂層樣板的鹽霧實(shí)驗(yàn)試樣照片見圖3,結(jié)果表明涂層附著力及耐蝕性能不合格。從一個(gè)側(cè)面反映了影響涂層性能的關(guān)鍵因素不是鉻化型材的放置時(shí)間,而是涂裝前鉻化膜表面的清潔度。
醋酸鹽霧實(shí)驗(yàn)后,沿劃線處涂膜下滲透腐蝕及涂膜起泡,這主要是涂裝前鉻化膜表面不清潔造成的。起泡是涂膜局部喪失附著力從底材表面脫落而形成的。若粉末涂層涂膜與鉻化膜的附著力增大后,能大大提高涂膜的抗起泡能力。
5結(jié)語
雖然GB/T 8013.3-2007及Qualicoat 12th質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,化學(xué)轉(zhuǎn)化預(yù)處理與涂裝之間的時(shí)間間隔應(yīng)不超過16h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以適當(dāng)延長(zhǎng)鉻化型材的放置時(shí)間,但是存放環(huán)境須避免灰塵飛揚(yáng)及油跡、堿霧腐蝕等,盡量用珍珠棉等包裝材料包裹起來,以避免鉻化表面的受污染;涂裝前須對(duì)鉻化料清潔處理干凈;這樣可以保證涂層性能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。
鋁型材鉻化前處理與粉末涂裝之間的時(shí)間間隔可以適當(dāng)延長(zhǎng),在保證涂裝前鉻化膜清潔的前提下,由壓力鍋耐沸水試驗(yàn)及鹽霧試驗(yàn)結(jié)果可以看出,對(duì)粉末涂層性能影響不大。盡量根據(jù)粉末涂料供應(yīng)及噴涂設(shè)備等情況合理安排生產(chǎn),及時(shí)對(duì)鉻化型材粉末涂裝,保證訂單完成率。
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