O kolik lepší je odolnost proti korozi hliníkového pásu 3003 s barevným povlakem než u 1060?

Abstraktní

Hliníkové pásy 1060 a 3003 jsou dva nejpoužívanější substráty pro zpracování hliníku s barevným povlakem v architektonických dekoracích, HVAC a venkovních hydroizolacích. Zatímco oba používají identické organické nátěrové systémy včetně konverzního filmu pro předúpravu, epoxidového základního nátěru a polyesterového/PVDF vrchního nátěru, jejich metalurgické rozdíly v substrátu vedou ke zjevným mezerám v dlouhodobé odolnosti vůči korozi a korozi pod filmem. Tento článek kvantifikuje mezeru v odolnosti proti korozi pomocí analýzy složení materiálu, standardizovaných údajů z testů solné mlhy a ověření životního prostředí v terénu a objasňuje použitelné scénáře pro dva potažené pásy.

1. Základní rozdíly ve složení substrátu

1.1 Parametry chemické složky

1060 patří k čistému hliníku řady 1000 s čistotou hliníku minimálně 99,6 %, obsahující pouze stopové množství železa a křemíkových nečistot bez záměrných legujících prvků. Jeho vnitřní struktura zrna je jednofázový tuhý roztok hliníku, který při vystavení vzduchu vytváří volný a porézní přírodní pasivační film oxidu hlinitého. Naproti tomu 3003 je slitina Al-Mn tvářená s 1,0 % až 1,5 % přidaným manganem jako legujícím prvkem jádra. Mangan reaguje s vnitřními železnými nečistotami uvnitř substrátu za vzniku stabilních intermetalických částic Al6(Mn,Fe).

Tyto částice eliminují lokální galvanické články způsobené segregací železa v čistém hliníku. U holých substrátů bez barevného povlaku standardizované testy ukazují, že holý hliník 3003 má o 35 % vyšší odolnost proti atmosférické korozi než holý hliník 1060. U barevně lakovaných produktů tato výhoda substrátu přímo inhibuje difúzi koroze substrátu, jakmile dojde k mikrodefektům povlaku.

1.2 Kompatibilita s pasivací povrchu substrátu

Během procesu předběžného předúpravy bez chromátů před nanášením podporuje jednotná struktura zrna 3003 kontinuální ukládání konverzního filmu 200-300 nm. Pevnost spojení konverzního filmu 3003 je o 12 % vyšší než u 1060. Čistý hliník 1060 je náchylný k nerovnoměrné tloušťce oxidového filmu během skladování válcováním, což způsobuje částečnou špatnou adhezi mezi základním nátěrem a substrátem. Špatná přilnavost je primárním zdrojem bublinek na okrajích a rzi pod filmem u hliníkových pásů s povlakem.

2. Kvantifikovaná mezera v odolnosti proti korozi pomocí testů solným sprejem

Všechny zkušební vzorky přijaly jednotné specifikace průmyslového nátěru: 5μm epoxidový základní nátěr + 20μm polyesterový vrchní nátěr, identická předúprava bez chromu, za studena válcovaný H14 a tloušťka pásu 0,8 mm. Testy se řídily normami ASTM B117 pro neutrální solnou mlhu a normami ISO 16701 pro vlhkou střídavou korozi.

2.1 Výsledky testu neutrálním solným sprejem (mírné vnitřní prostředí)

Po 4200 hodinách nepřetržitého testování neutrální solnou mlhou: Hliníkový pásek potažený 1060 barvami se objevil rozptýlenou bodovou rzí během 2900 hodin, přičemž poloměr šíření rzi se rozšířil na 0,6 mm kolem škrábanců povlaku. Protějšek 3003 vyvolal pouze mírné zbělení vrchního nátěru bez koroze substrátu i po 4200 hodinách. V mírných atmosférických prostředích, jako jsou vnitrozemské městské oblasti, je efektivní životnost antikorozních pásů s povlakem 3003 prodloužena o 48 % ve srovnání s 1060.

2.2 Střídavé výsledky vlhkého postřiku solí (pobřežní/průmyslové prostředí)

V průmyslových atmosférických simulačních testech s vysokou slaností a obsahem síry se výkonnostní mezera výrazně rozšířila. Po 1800 hodinách střídavých korozních cyklů utrpělo 1060 potažených pásů nepřetržitou korozi pod filmem podél řezných hran, doprovázenou odlupováním povlaku do 3 mm od hran. Pásy s povlakem 3003 měly pouze okrajovou oxidační změnu barvy bez loupání nebo koroze substrátu. V pobřežních a lehkých průmyslových korozních prostředích je odolnost proti korozi 3003 téměř dvojnásobná než u hliníkových pásků s barevným povlakem 1060.

3. Rozdíly v mechanismu poruch potažených pásů

3.1 Šíření koroze pod filmem

Když škrábance poruší celou vrstvu nátěru, vodní pára a chloridové ionty proniknou k povrchu substrátu. Na čistém hliníku 1060 dochází rychle k mikrogalvanické korozi mezi místy segregace nečistot železa a hliníkovou matricí, což vede k bočnímu šíření rzi podél rozhraní povlaku a substrátu. Ve vlhkých podmínkách dosahuje vydatnost 0,21 mm za měsíc. U 3003 slitina manganu homogenizuje elektrodový potenciál na povrchu substrátu a eliminuje mikrogalvanickou korozi. Boční šíření rzi klesá na 0,07 mm za měsíc, což účinně potlačuje plazivou korozi.

3.2 Antikorozní výkon po ohnutí

Barevně potažené hliníkové pásy se často ohýbají pro instalaci na místě. Deformace ohybem způsobuje mikrotrhliny uvnitř povlaku. 1060 má nízkou mez kluzu a napětí v ohybu vede k nepravidelným mikrotrhlinám povlaku. Korozivní média snadno pronikají hustými trhlinami. 3003 má o 30 % vyšší mez kluzu než 1060 při stejné teplotě, což omezuje expanzi prasklin povlaku během ohýbání. Sledování v terénu ukazuje, že u ohnutých pásů s povlakem 1060 vzniká povrchová rez o 2,2 roku dříve než u pásů ohýbaných pásů 3003 při venkovní expozici.

4. Pokyny pro výběr podle scénáře

4.1 Priorita pro hliníkový pásek s barevným povlakem 1060

1060 si zachovává cenové výhody pouze v suchých vnitřních vnitřních prostředích s nízkou vlhkostí a bez korozivních plynů. Jeho tažnost je o 8 % vyšší než u 3003, díky čemuž je vhodný pro hluboké tažení dekorativních hliníkových pásků a vnitřních stropních panelů bez požadavků na venkovní expozici. Jeho odolnost proti korozi plně vyhovuje 15letým nárokům na vnitřní provoz s nižšími náklady na suroviny.

4.2 Priorita pro hliníkový pásek 3003 s barevným povlakem

3003 je povinný pro všechny scénáře venkovních aplikací, včetně zastřešení budov, lemování okrajů vnější stěny, venkovních reklamních hliníkových pásků a venkovních obalů HVAC potrubí. Přizpůsobuje se erozi dešťové vody, solné mlze a lehké průmyslové korozi spalin. Díky vhodnému povlaku PVDF s vysokou odolností vůči povětrnostním vlivům si pásy s povlakem 3003 mohou zachovat odolnost proti korozi po dobu více než 30 let, zatímco pásy 1060 mohou zaručit pouze 18 let pod stejným povlakem.

5. Závěr

Z kvantitativního hlediska se výhoda odolnosti proti korozi hliníkového pásu 3003 s barevným povlakem liší podle provozního prostředí: o 48 % vyšší životnost v suchém vnitrozemském atmosférickém prostředí a téměř o 100 % zlepšení v pobřežních a lehkých průmyslových korozních prostředích. Hlavní důvod spočívá v manganové homogenizaci potenciálu substrátové elektrody a optimalizované adhezi konverzního filmu. Je třeba poznamenat, že výhoda vyplývá spíše z metalurgie substrátu než z rozdílů v povlaku. Jednotný povlak nemůže překlenout vnitřní antikorozní mezeru mezi čistým hliníkem 1060 a slitinou hliníku a manganu 3003. Uživatelé by měli při cíleném výběru substrátu vyvážit náklady na materiál a rizika ekologické koroze.