Millist tüüpi värviga kaetud alumiiniumriba on rooste- ja pleekimiskindel kasutamiseks kõrge soolsusega rannikukeskkonnas?

Abstraktne

Kõrge soolsusega rannikukeskkondades on püsiv soolapihustus, intensiivne ultraviolettkiirgus (UV) kiirgus, kõrge õhuniiskus ja vahelduvad kuiv-niiske tsüklid, mis põhjustavad tavaliste värviga kaetud alumiiniumribade kiiret roostetamist, katte koorumist ja värvi tuhmumist. Selles artiklis analüüsitakse süstemaatiliselt keskkonna korrosioonimehhanisme, võrreldakse tavalisi alumiiniumisulamist aluspindu ja orgaanilisi kattesüsteeme ning tehakse kindlaks pikaajalise rooste- ja pleekimisvastase toimega värviga kaetud alumiiniumribade optimaalne komposiittüüp. Asjakohased ASTM-i soolapihustus- ja ilmastikukatsete andmed on tsiteeritud, et toetada ranniku arhitektuuri-, sadama- ja mereabirajatiste materjalivaliku juhiseid.

1. Korrosiooni- ja pleekimismehhanismid kõrge soolsusega rannikualadel

1.1 Soolast põhjustatud elektrokeemiline rooste

Rannikusoola pihusti sisaldab 3–5% naatriumkloriidi osakesi, mis kleepuvad tihedalt alumiiniumriba pindadele. Need osakesed imavad õhust niiskust, moodustades juhtiva soolase elektrolüüdi kile. Alumiiniumist aluspinnad lahustuvad selles elektrolüüdis anoodilt, põhjustades pigem lokaalset punktkorrosiooni kui ühtlase pinnarooste. Erinevalt süsinikterasest tekitavad alumiiniumribad harva nähtavat punast roostet, vaid moodustavad valgeid pulbrilisi alumiiniumhüdroksiidi korrosiooniprodukte, mis kahjustavad konstruktsiooni terviklikkust ja rikuvad katte nakkumist. ASTM B117 soolapihustustestide kohaselt tekivad katmata 1000-seeria puhtal alumiiniumribadel silmnähtavad täpid juba pärast 700 tundi pidevat soolapihustamist.

1.2 UV-kiirgusega katte pleekimine ja lagunemine

Ookeani vesi peegeldab üle 40% päikese UV-kiirtest, kahekordistades UV-kiirguse intensiivsust rannikualade avatud materjalidel. Tavalised polüesterkattega molekulaarahelad sisaldavad ebastabiilseid estersidemeid, mis katkevad pikaajalise UV-kiirguse mõjul. See toob kaasa kolm järjestikust tõrget: katte kriidistumine, pigmendi lagunemine ja ebaühtlane värvide tuhmumine. Troopilistes rannikuvööndites kaotavad standardsed polüesterkattega alumiiniumribad 5 aasta jooksul rohkem kui 30% esialgsest värviküllastusest, millega kaasnevad mikroskoopilised praod, mis võimaldavad soolaioonidel tungida alumiiniumi aluspinnale.

2. Roostevastase alumiiniumist aluspinna valik rannikul kasutamiseks

Katte toimivus ei suuda kompenseerida substraadi loomupäraseid defekte, seega on merelise kvaliteediga alumiiniumisulamist aluspinnad kõrge soolsusega stsenaariumide korral kohustuslikud. Allpool võrreldakse kolme peavoolusarja:

2,1 5052 Al-Mg sulam (esimese valiku substraat)

5052 sulam sisaldab 2,2%-2,8% magneesiumi ja vähem kui 0,1% vaske. Madal vasesisaldus välistab galvaanilise korrosiooniriski soolases keskkonnas, magneesium aga soodustab tihedate passiivsete oksiidkilede teket alumiiniumpindadel. Selle H32 ja H34 temperused tasakaalustavad konstruktsiooni jäikust ja paindevormitavust, mis sobib valtsitud alumiiniumribade töötlemiseks. Väljaandmed näitavad, et 5052 alumiiniumist aluspind ilma katteta on soolapihustuskorrosioonile vastupidav üle 2000 tunni, mis on kolmekordne tavaliste 3003 alumiiniumribade vastupidavus.

2.2 Kvalifitseerimata aluspinnad, mida tuleb vältida

1060 puhtal alumiiniumil on nõrk passiivse kile stabiilsus ja see kannatab tsüklilise soolapihustuse korral kiiresti täppide tekke. 6061 alumiinium sisaldab kõrge vasesisaldusega lisandeid, mis kiirendavad elektrokeemilist korrosiooni kokkupuutel rannikuäärsete kloriidioonidega. Mõlemad on keelatud püsivalt katmata rannikuvärviga kaetud alumiiniumribade puhul ja kehtivad ainult täielikult kaitstud siseruumide ranniku stsenaariumide puhul.

3. Pleekimisvastaste orgaaniliste kattesüsteemide võrdlus

AAMA 2603/2604/2605 arhitektuurse pinnakatte standardite põhjal hinnatakse kolme peavoolu spiraalkattesüsteemi rooste- ja pleekimisvastast jõudlust:

3.1 PVDF (polüvinülideenfluoriid) kate: optimaalne rannikukate

Kaubanduslikul 70/30 PVDF-valemil (70% fluoropolümeervaik + 30% akrüülliimvaik) on ülistabiilsed süsinik-fluori kovalentsed sidemed, mille sideme energia ületab palju UV-fotonienergiat, mis hoiab ära molekulaarse ahela katkemise. Standardsed kahekihilised kaheküpsetuskihiga PVDF-katted kogupaksusega 25-28 μm sisaldavad kromaadivaba konversioonipraimerit ja fluorosüsiniku pealisvärvi. Soolapihustustestimine kinnitab, et pärast 5000-tunnist pidevat kokkupuudet ei teki aluspinna roostet ja katte villide teket. Pärast 25 aastat välistingimustes viibimist rannikul jääb selle värvide erinevus ΔE alla 2,0, mis vastab rangetele pleekimisvastastele nõuetele. See on sertifitseeritud AAMA 2605, kõrgeima taseme rannikukatte standardiga.

3.2 SMP (Silicone Modified Polyester) kate: keskmise astme varjualune rannik

SMP-katted lisavad tavalisele polüestrile silikoonmonomeere, et parandada UV-vastupidavust. Selle kasutusiga ulatub 12-15 aastani varjatud rannikualadel kaudse soolapihustusega. Selle soolakindlus on aga piiratud: pärast 2200-tunnist soolapihustuskatset tekib sellel lokaalne kattekoorimine, mistõttu seda ei saa kasutada mereäärsetel tuulepoolsetel pindadel.

3.3 PE (puhas polüester) kate: ainult sisemaal või täielikult kaitstud kasutamiseks

PE-katetel on madal hind ja suurepärane painutusvõime, kuid halb ilmastikukindlus. Tuulepoolses rannikukeskkonnas ilmneb ilmne pleekimine 3–5 aasta jooksul ja soolaioonid tungivad kattepiludesse, põhjustades substraadi auku. Seda ei soovitata kasutada kõrge soolsusega kokkupuute korral.

4. Lõplik soovitatav tootetüüp

Ainus integreeritud värviga kaetud alumiiniumriba, mis vastab nii pikaajalistele rooste- kui ka pleekimisvastastele nõuetele kõrge soolsusega tuulepoolsetes rannikukeskkondades, on 5052-H32 alumiiniumsubstraat kahekihilise kahekihilise PVDF-kattega . Üksikasjalikud tehnilised parameetrid on standarditud järgmiselt:

• Aluspind: AA5052-H32 alumiiniumriba, paksus 0,4-2,0 mm, vastab standardile EN 485

• Pinna eeltöötlus: kromaadivaba konversioonitöötlus katte adhesiooni ja servade korrosioonikindluse parandamiseks

• Katte struktuur: 5-8 μm epoksü korrosioonivastane krunt + 20 μm PVDF pealiskiht, kahepoolne kate

• Toimivusnäitajad: 5000+ tundi neutraalse soola pihustuskindlus, ΔE≤1,8 värvide erinevus pärast 10-aastast kiirendatud ilmastikukatset

5. Täiendavad paigaldus- ja hooldusjuhised

Isegi kvalifitseeritud PVDF-kattega 5052 alumiiniumribad puutuvad kokku korrosiooniriskiga lõikeservades ja kriimustuskohtades. Kohapealne ehitus peab kasutama servade tihendusliimi kõikide lõigatud ristlõigete jaoks, et blokeerida soolaioonide infiltratsioon. Süsinikterasest kinnitusdetailidega kokkupuutel tuleb galvaanilise korrosiooni vältimiseks kasutada nailonist isolatsioonitihendeid. Rutiinne hooldus nõuab ainult iga-aastast värske veega loputamist, et eemaldada soolaosakeste sadestumine, ilma et 20 aasta jooksul oleks vaja üle värvida.

6. Järeldus

Suure soolsusega rannikukeskkonnas, kus on tugev UV- ja soolapihustus, ei suuda tavalised PE- ja SMP-värviga kaetud alumiiniumribad täita pikaajalisi rooste- ja pleekimisvastaseid nõudeid. Merekvaliteediga 5052-H32 alumiiniumsulamist substraadi ja AAMA 2605 sertifitseeritud kahekihilise kahekihilise PVDF-katte sobitatud kombinatsioon tagab igakülgse vastupidavuse. Madala kokkupuute intensiivsusega varjatud ranniku abistruktuuride jaoks on SMP-ga kaetud 5052 alumiiniumribad kulutõhus alternatiiv, samas kui puhtad polüesterkattega tooted tuleks rannikumaterjalide loendist täielikult välja jätta.