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鋁型材氧化膜性能分析以及質量評價

2018-07-31

鋁型材鋁合金陽極氧化膜可以明顯提高鋁合金的表麵性能,尤其是表麵硬度、耐腐蝕性、耐磨損性等關係到使用壽命的重要性能,因此人們將陽極氧化膜形容為鋁合金“萬能的”表麵強化處理手段。從20年前進口年產3000噸簡單的小型臥式陽極氧化生產線,到目前多條年產3萬噸以上的大型立式陽極氧化線的投產,其發展之迅速可見一斑。經過不斷淘汰、選擇、融合和提高,目前,我國鋁合金建築型材形成了3大係列的表麵處理技術,即陽極氧化,陽極氧化電泳塗裝及有機聚合物靜電噴塗技術,其發展方向和水平是與國際發展同步的,裝備水平、工藝特點和產品質量都達到了國際先進水平。早在20世紀80年代中期,我國的鋁型材工業處於萌芽時期。


  1986年當時的中國有色金屬總公司科技局,根據一些專家的意見及時草擬了“關於建築鋁型材陽極氧化膜性能測試方法和指標”的文件,在當時起到了規範產品質量和推動生產發展的極好作用。該文件建議檢測6項性能:(1)外觀色差;(2)氧化膜厚度;(3)封孔質量;(4)耐鹽霧腐蝕性;(5)耐磨性和(6)耐光性(色牢度)。由於當時技術水平和設備的限製,隻對於前3項測試提出了具體要求。耐腐蝕性、耐磨性、耐光性隻是提出一個概念,具體的性能檢測方法與測試參數,以及性能驗收指標等都沒有做出規定。


  目前看來,這個文件的內容可能還不夠完善,但是在20年之前就已經明確提出陽極氧化膜的厚度和封孔質量是具有本質意義的基本性能,也就是目前所謂的屬於陽極氧化膜性能的必測項目。20年來我國的鋁型材工業迅速發展,相應的陽極氧化膜的性能要求、驗收指標及檢測方法等技術內容比較明確,相應的國家標準已經得到完善和提高,與各先進工業國家的標準基本接軌。因此現在的性能檢測項目及檢測方法應該具有更新和更多的內容,才可能跟上我國生產的發展步伐,並且可以與國際先進技術水平和國際標準內容的更全麵和更係統地接軌。中國有色金屬標準化委員會在2004年組織和安排了一係列性能檢測試驗,國家和華南有色金屬質量監督檢驗中心,以及堅美、南平、興發、閩發等6家公司,對於工廠正規生產而不是特意安排的產品,參與了這項性能檢測的全麵試驗並取得大量的接近2萬個數據。實驗結果已經由全國有色金屬標準化委員會匯集成冊。盡管我國的產品質量就全國而言還高低不一,但總體上有了很大的提高。試驗數據表明上述工廠產品與國際先進水平比較毫不遜色,因此可以自豪地說,我國的鋁建築型材工業已經不僅是一個大國,而且成為一個名副其實的強國。膜厚均勻性及封孔質量陽極氧化膜的厚度是最重要的性能指標之一,可能就是使用壽命的一個標誌性數據,封孔質量則是反映氧化膜耐腐蝕性的重要指標。


  檢測表明,磷鉻酸失重試驗的數據變化,都在6%~15%範圍之間,或者說磷鉻酸腐蝕失重數據偏差保持在15%以內,可視為可以接受的測量誤差。即將頒布的新標準8013.1規定,鋁合金建築型材陽極氧化膜封孔質量,硝酸預浸磷鉻酸試驗是仲裁試驗,這是歐洲標準EN12373.6:1999規定。實驗數據表明,封孔質量愈差的樣品,硝酸預浸的“失重增加”作用越大,因此硝酸預浸對於磷鉻酸失重標誌的封孔質量合格與否的鑒別與篩選更加靈敏。冷封孔後處理可以明顯提高封孔質量和加快封孔時間。試驗表明,如果進行冷封孔後處理(即在60~80℃純水浸漬10min),可以縮短陳化時間迅速達到封孔質量合格水平。其他國內外試驗還證明,冷封孔後處理可以明顯改善冷封孔陽極氧化膜的塑性,以適合隨後的機械變形不致開裂。耐腐蝕性和耐候性陽極氧化膜的CASS試驗是耐鹽霧腐蝕的常規試驗方法。試驗表明,陽極氧化膜的CASS試驗與封孔質量的結果並不是完全可以對應的,因為封孔質量表示平均腐蝕速度,而CASS試驗反映局部腐蝕的結果。尤其對於機械噴砂表麵的陽極氧化膜,即使封孔質量合格,不能通過CASS試驗的情況時有發生,相同試樣的CASS試驗與堿洗的評級比較,腐蝕級別也會低1到2個級別。


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