預(yù)處理對(duì)鋁合金噴涂層絲狀腐蝕性能的影響

楊 波，曲鳳嬌，肖寶靚，尤 媛，張 東

(遼寧忠旺集團(tuán)有限公司，遼寧 遼陽 111003)

絲狀腐蝕(FFC)是一種膜下腐蝕，在一定溫度和濕度條件下，由酸、堿或鹽誘導(dǎo)生成，主要發(fā)生在涂層薄弱或涂層破損處。絲狀腐蝕多沿涂層與基體接觸面發(fā)展，通常情況下，并不會(huì)對(duì)鋁合金制品產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，但會(huì)嚴(yán)重影響鋁合金制品的外觀[1-2]。隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，鋁合金涂裝產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。因此，研究前處理對(duì)鋁合金表面調(diào)控及其絲狀腐蝕的影響，將對(duì)鋁合金工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生積極意義[3]。

合金絲狀腐蝕的產(chǎn)生，與服役環(huán)境、表面涂料、表面處理工藝及烘烤條件等因素有關(guān)[4]。本文針對(duì)不同預(yù)處理工藝，研究鋁合金靜電粉末噴涂層耐絲狀腐蝕性能。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)材料為遼寧忠旺集團(tuán)生產(chǎn)的鋁合金，其化學(xué)成分見表1。將鋁合金型材進(jìn)行切割，并打磨至光滑平整，無裂紋，按要求加工成靜電粉末噴涂試樣。

表1 試驗(yàn)材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

1.2 試驗(yàn)方法

預(yù)處理工藝為鉻化處理和無鉻化處理，然后用靜電粉末噴涂法對(duì)試樣進(jìn)行表面噴涂。利用Elcometer1538 DIN劃痕工具(GB/T 26323—2010方法)對(duì)試樣進(jìn)行劃痕處理，劃痕透過膜層達(dá)到金屬底材，然后使用耐水膠帶對(duì)試樣進(jìn)行封邊。采用CTC256型恒溫恒濕箱進(jìn)行絲狀腐蝕(FFC)試驗(yàn)(GB/T 26323—2010)[5]，首先在密閉容器中按照容器體積每升加入20±2 ml的鹽酸，然后將試樣放置于容器中，膜層劃痕面朝下，如圖1所示。試樣劃痕面同鹽酸液面保持水平，距離100±10 mm，蓋上容器蓋子，在23±2 ℃溫度下，放置60 min；取出試樣，在溫度23±2 ℃、相對(duì)濕度50±5 %的條件下放置20 min；然后立即將試樣放入溫度為40±2 ℃、相對(duì)濕度為82±5%的恒溫恒濕箱中，試驗(yàn)期間保證試樣相互間不會(huì)接觸，直至試驗(yàn)結(jié)束，試樣預(yù)處理工藝見表2。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 絲狀腐蝕宏觀形貌

圖1 容器示意圖

表2 試樣預(yù)處理工藝

圖2為不同膜層試樣1500 h絲狀腐蝕的表面宏觀形貌，從圖可以看出，絲狀腐蝕不規(guī)則分布在劃痕兩側(cè)，呈細(xì)絲形狀，并在切割邊緣形成一個(gè)“引發(fā)中心”，隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，“引發(fā)中心”的頭部在膜層下以細(xì)絲的形狀向前不斷延伸。

(a)1#試樣；(b)2#試樣；(c)3#試樣；(d)4#試樣；(e)5#試樣；(f)6#試樣

(a)Imax；(b)H；(c)F

2.2 絲狀腐蝕性能分析

鋁合金不同膜層試樣1500 h絲狀腐蝕試驗(yàn)后，按照GB/T 26323—2010方法[6]，通過劃痕兩側(cè)的單邊最長(zhǎng)腐蝕絲長(zhǎng)度Imax、腐蝕絲頻次H和絲狀腐蝕程度F對(duì)試樣耐絲狀腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果，見圖3。

2.2.1預(yù)處理對(duì)鋁合金噴粉膜層絲狀腐蝕性能的影響

由圖3可知，三種經(jīng)過鉻化預(yù)處理的鋁合金試樣，1500 h的絲狀腐蝕試驗(yàn)后，其單邊最長(zhǎng)腐蝕絲長(zhǎng)度Imax、腐蝕絲頻次H和絲狀腐蝕程度F均小于未預(yù)處理的樣品，這說明鉻化處理的試樣耐絲狀腐蝕性能優(yōu)于未鉻化處理的試樣。主要?dú)w因于鋁合金經(jīng)鉻化處理后，能夠在鋁合金基體上形成一層緊密結(jié)合的鈍化膜，可以阻擋腐蝕介質(zhì)與鋁合金基體接觸，減少絲狀腐蝕“活化中心”的生成；當(dāng)少量的“活化中心”生成后，由于緊密結(jié)合的氧化層的存在導(dǎo)致氧流動(dòng)的通道狹小，阻礙了氧濃差電池的進(jìn)行，從而抑制絲狀腐蝕的現(xiàn)象[7]。

2.2.2不同鋁合金絲狀腐蝕性能分析

三種鋁合金膜層經(jīng)過1500 h的絲狀腐蝕試驗(yàn)后，單邊最長(zhǎng)腐蝕絲長(zhǎng)度Imax、腐蝕絲頻次H和絲狀腐蝕程度F由低到高分別為6063鋁合金、6082鋁合金、6005A鋁合金，見圖3。說明6063鋁合金耐絲狀腐蝕性能最好，6082鋁合金次之，6005A鋁合金最差。這是因?yàn)槿N鋁合金中Cu含量有較大的差異，Cu能夠使鋁合金的腐蝕電位正移，導(dǎo)致鋁合金的耐腐蝕性下降，鋁合金耐蝕性受Cu元素含量影響比較敏感，從而導(dǎo)致三種鋁合金的耐絲狀腐蝕性存在較大差異。

3 結(jié)論

1)預(yù)處理工藝會(huì)影響噴涂后鋁合金型材涂層的耐絲狀腐蝕性能，鉻化處理會(huì)減少絲狀腐蝕的形成，延緩絲狀腐蝕的生長(zhǎng)，提高鋁合金的耐絲狀腐蝕性能。

2)預(yù)處理工藝相同下，不同鋁合金耐絲狀腐蝕性能存在較大差異，其中6063鋁合金耐絲狀腐蝕性能最好，6082鋁合金次之，而6005A鋁合金的耐絲狀腐蝕性能最差。