铝及其合金金属件的表面防腐工艺对比实验

张颖杰

(河南平高电气股份有限公司，河南平顶山 467001)

铝及其合金件具有导热、导电性好、耐蚀性好以及塑性和成形性好、无低温脆性等优点，已在我公司得到了广泛的应用，对其表面采取合理的防腐措施能够充分发挥其性能。但在铝和铝合金表面上虽然会生成一层致密的氧化膜，但这种氧化膜的厚度只有几纳米到几十纳米，不足以防止恶劣环境下的腐蚀。因此，铝和铝合金制品需要根据其不同用途及使用场所而采取相应的防腐措施。

1 试验

1.1 试片的制备

1.1.1 涂膜试片的制备

钝化或化成→涂环氧底漆一遍(30 μm以上)→80℃烘干30 min→研磨→涂丙烯酸聚氨酯面漆一遍(20 μm以上)→80℃烘干30 min。

1.1.2 硬质氧化试片的制备

工艺流程为:脱脂→去除氧化膜→化学抛光→硬质氧化→热封闭。脱脂的工艺为:60 g/L清洁剂FC315，65℃，2 min;去除氧化膜工艺为:100 g/L碱浸蚀粉，65℃，2min;化学抛光工艺为:320mL/L HNO3，室温，1 min;硬质氧化工艺:90 mL/L H2SO4，6℃，30 min，脉冲比30∶10，电源为单向脉冲电源，阴极为铅板。最后在100℃去离子热水中封闭30 min。

1.1.3 普通阳极氧化试片的制备

工艺流程及前后处理工艺同硬质氧化;阳极氧化工艺为:90 mL/L H2SO4，20℃，电流密度为1.5 A/dm2，40 min，一般直流电源，阴极为铅板。

1.2 耐蚀性能检测

采用JST-120盐雾试验箱，测试三种防腐工艺的耐蚀能力，按照国标GB/T 10125-1997人造气氛腐蚀试验中性盐雾试验(NSS)，NaCl浓度5 g/L，pH值为6.5～7.2，温度35℃ ±2℃，定期观察膜层外观变化，氧化膜开始出现腐蚀的时间，涂膜起泡或老化的时间。用磁性测厚法测量膜层厚度见表1。

表1 膜层厚度

2 结果与讨论

通过试验，三种防腐工艺的防腐能力见表2。

表2 防腐能力试验结果

2.1 漆膜耐蚀能力

试验400 h及500 h，漆膜的膜层没有起泡、脱落的现象，按照GB/T 9286-1998漆膜的划格试验方法检测，漆膜的结合力仍能达到0级。通过检测结果可知，铝金属件涂漆的防腐效果较好，有效的前处理、环氧防腐底漆以及具有抗老化能力的丙烯酸聚氨酯面漆(紫外线较强的湿热带区域及高原区域可以选用氟碳涂料)的有机结合，能够有效地保护铝基材不被大气环境腐蚀，这样产品不但防腐能力强且美观，能够提升本公司产品的价值。

2.2 硬质氧化膜的耐蚀能力

400 h时，膜层局部开始出现锈点;500 h时，锈点面积扩大，膜层的局部出现裂纹。硬质氧化膜层具有硬度大、耐磨、绝缘、耐热、耐蚀等特点，在零件表面获得的此层氧化膜，提高了铝制件的抗腐蚀能力，增强了耐磨性，提高了绝缘性并美化了外观。氧化膜层虽大大提高了制件的耐蚀能力，但通过试验，其耐蚀能力低于漆膜的耐蚀能力，且不耐酸、碱。所以，硬质氧化作为其它功能性镀层使用如耐磨、绝缘作用时，能表现出优异的性能，但如果作防腐用，需要根据环境特点及零部件结构进行选择使用。

2.3 普通阳极氧化

280 h出现锈点。普通阳极氧化的膜层较薄，防腐能力低，满足不了户外产品的需求，特别是湿热区域的产品。

3 结论

我公司的产品主要用于高压电气行业，制件的使用环境不同，有的用到户内、有的用到户外;使用的部位不同，有的安装后，暴露于大气中，有的被密封，有的有公差尺寸要求。具体何种防腐工艺才能满足产品防腐能力的要求，并如何针对不同的制件、不同的使用环境选择合理的表面处理工艺，没有系统的工艺文件供产品设计人员进行选择，以至造成一些制件的防腐工艺不合理，有的制件的防腐工艺达不到防腐要求，零部件过早的出现了锈蚀导致电站产品提前进行返修;有的设计人员为了提高产品的耐腐蚀能力，选择较高的防腐工艺，如硬质氧化加涂漆，则由于防腐能力超标，造成材料和资金的浪费。通过此次试验，得出以下防腐工艺的结论:

①局部涂漆的制件。装配后，如果非涂漆面不被密封，仍与大气接触，此制件可以采用先普通氧化再局部涂漆的防腐工艺;如果非涂漆面即装配接触面被密封不与大气接触，此制件可以采用密封面不涂漆，外露面涂漆的防腐工艺。②有密封要求的制件。不能对密封面采取阳极氧化，阳极氧化后降低光洁度，影响制件的密封性能。③普通氧化制件。可以用在没有污染源的室内产品上，但不能用于户外的产品上，避免较早的被腐蚀。④户外产品的制件。能够涂漆防腐的不建议采用硬质氧化的工艺，硬质氧化的工艺受材料、制件结构的影响较大，作业性不好。更不建议采用硬质氧化后再涂漆的超标防腐工艺，而造成成本的无谓提高。