Kuinka paljon parempi on 3003:n väripäällystetyn alumiininauhan ruosteenkestävyys kuin 1060:n?

Abstrakti

1060 ja 3003 alumiininauhat ovat kaksi eniten käytettyä alustaa väripinnoitetun alumiinin käsittelyyn arkkitehtonisessa sisustuksessa, LVI- ja ulkovesieristysteollisuudessa. Vaikka molemmissa käytetään identtisiä orgaanisia pinnoitusjärjestelmiä, mukaan lukien esikäsittelyn muunnoskalvo, epoksipohjamaali ja polyesteri/PVDF-pintamaali, niiden alustan metallurgiset erot johtavat ilmeisiin aukkoihin pitkäaikaisessa ruosteenkestävyydessä ja kalvon alla olevan korroosionkestävyydessä. Tässä artikkelissa mitataan ruosteenkestävyyden ero materiaalikoostumusanalyysin, standardisoitujen suolasuihkutestitietojen ja kenttäympäristötarkastuksen avulla sekä selvennetään soveltuvia skenaarioita kahdelle päällystetylle nauhalle.

1. Perusteelliset erot alustan koostumuksessa

1.1 Kemiallisten komponenttien parametrit

1060 kuuluu 1000-sarjan puhtaaseen alumiiniin, jonka alumiinin puhtaus on vähintään 99,6 %, ja joka sisältää vain vähäisiä raudan ja piin epäpuhtauksia ilman tarkoituksellisia seosaineita. Sen sisäinen raerakenne on yksifaasinen alumiinikiinteä liuos, joka muodostaa irtonaisen ja huokoisen luonnollisen alumiinioksidin passivointikalvon joutuessaan alttiiksi ilmalle. Sitä vastoin 3003 on Al-Mn-muokattu metalliseos, johon on lisätty 1,0-1,5 % mangaania ytimen seosaineena. Mangaani reagoi sisäisten rautaepäpuhtauksien kanssa substraatin sisällä muodostaen stabiileja Al6(Mn,Fe) intermetallisia hiukkasia.

Nämä hiukkaset eliminoivat paikalliset galvaaniset solut, jotka johtuvat raudan erottelusta puhtaassa alumiinissa. Paljaille alustoille ilman väripinnoitetta standardoidut testit osoittavat, että 3003 paljaalla alumiinilla on 35 % korkeampi ilmakehän korroosionkestävyys kuin 1060 paljaalla alumiinilla. Väripinnoitetuissa tuotteissa tämä substraatin etu estää suoraan alustan korroosion diffuusiota, kun pinnoitteen mikrovikoja ilmenee.

1.2 Substraatin pinnan passivointiyhteensopivuus

Esipinnoitusprosessin aikana kromaattivapaan muunnosesikäsittelyprosessin aikana 3003:n yhtenäinen raerakenne edistää 200-300 nm:n konversiokalvon jatkuvaa kerrostumista. Konversiokalvon sidoslujuus 3003 on 12 % korkeampi kuin 1060. 1060 puhdas alumiini on altis epätasaiselle oksidikalvon paksuudelle valssausvarastoinnin aikana, mikä aiheuttaa osittaisen huonon adheesion pohjamaalin ja alustan välillä. Huono tarttuvuus on päällystettyjen alumiininauhojen reunan kuplimisen ja kalvon alla olevan ruosteen ensisijainen syy.

2. Määrällinen ruosteenkestävyysrako suolasuihkutesteillä

Kaikki testinäytteet omaksuivat yhtenäiset teollisuuspinnoitusvaatimukset: 5 μm epoksipohjamaali + 20 μm polyesteripintamaali, identtinen kromivapaa esikäsittely, H14 kylmävalssattu karkaisu ja 0,8 mm nauhan paksuus. Testeissä noudatettiin ASTM B117 neutraaleja suolasuihkustandardeja ja ISO 16701 kostea vuorottelevan korroosion standardeja.

2.1 Neutraali suolasuihkutestitulokset (mieto sisäympäristö)

4 200 tunnin jatkuvan neutraalin suolasuihkutestauksen jälkeen: 1060 värillä päällystetty alumiininauha näytti hajallaan olevaa ruostetta 2 900 tunnissa, ja ruosteen leviämissäde laajeni 0,6 mm:iin pinnoitteen naarmujen ympärillä. 3003-vastine tuotti pintamaalin vain lievää vaalenemista ilman alustan ruostetta jopa 4200 tunnin jälkeen. Leudoissa ilmasto-olosuhteissa, kuten sisämaan kaupunkialueilla, 3003 pinnoitettujen nauhojen tehokas ruosteenesto-ikä on pidempi 48 % verrattuna 1060:een.

2.2 Vuorottelevat kostean suolan ruiskutustulokset (rannikko-/teollisuusympäristö)

Korkean suolapitoisuuden ja rikkiä sisältävissä teollisissa ilmakehän simulaatiotesteissä suorituskykykuilu leveni merkittävästi. 1 800 tunnin vuorottelevien korroosiojaksojen jälkeen 1 060 päällystettyä nauhaa kärsi jatkuvasta kalvon alla olevasta korroosiosta leikkausreunoilla, johon liittyi pinnoitteen kuoriutuminen 3 mm:n etäisyydellä reunoista. 3003-pinnoitetuissa nauhoissa oli vain reunojen hapettumisen värjäytymistä ilman kuoriutumista tai alustan ruostetta. Rannikolla ja kevyessä teollisuudessa syövyttävissä ympäristöissä 3003:n ruosteenkestävyys on lähes kaksinkertainen verrattuna 1060-väripinnoitettuun alumiininauhaan.

3. Pinnoitettujen nauhojen vikamekanismierot

3.1 Kalvon alla oleva korroosion leviäminen

Kun naarmut rikkovat koko pinnoitekerroksen, vesihöyry ja kloridi-ionit tunkeutuvat alustan pintaan. Puhtaalla 1060 alumiinilla mikrogalvaaninen korroosio tapahtuu nopeasti raudan epäpuhtauksien erottelupisteiden ja alumiinimatriisin välillä, mikä johtaa sivuttaisruosteen leviämiseen pinnoitteen ja alustan rajapintaa pitkin. Levitysnopeus saavuttaa 0,21 mm kuukaudessa kosteissa olosuhteissa. 3003:ssa mangaaniseos homogenisoi elektrodin potentiaalin alustan pinnalla ja eliminoi mikrogalvaanisen korroosion. Sivuttaisruosteen leviämisnopeus laskee 0,07 mm:iin kuukaudessa, mikä estää tehokkaasti hiipivän korroosion.

3.2 Taivutuksen jälkeinen ruosteenestokyky

Väripinnoitetut alumiininauhat taivutetaan usein paikan päällä tapahtuvaa asennusta varten. Taivutusmuodonmuutos aiheuttaa mikrohalkeamia pinnoitteen sisällä. 1060:lla on alhainen myötöraja, ja taivutusjännitys johtaa epäsäännöllisiin pinnoitteen mikrohalkeamiin. Syövyttävät aineet tunkeutuvat helposti tiheiden halkeamien läpi. 3003:lla on 30 % korkeampi myötöraja kuin 1060:lla samassa lämpötilassa, mikä rajoittaa pinnoitteen halkeaman laajenemista taivutuksen aikana. Kenttäseuranta osoittaa, että taivutetut 1060 päällystetyt nauhat ruostuvat pintaan 2,2 vuotta aikaisemmin kuin taivutetut 3003 nauhat ulkona.

4. Skenaariopohjaiset valintaohjeet

4.1 Etusija 1060 väripinnoitetulle alumiininauhalle

1060 säilyttää kustannusedut vain kuivissa sisätiloissa, joissa on alhainen kosteus ja joissa ei ole syövyttävää kaasua. Sen sitkeys on 8 % korkeampi kuin 3003, joten se soveltuu koristeellisten alumiininauhojen ja sisäkattopaneelien syvävetoon ilman ulkoaltistusvaatimuksia. Sen ruosteenkestävyys täyttää täysin 15 vuoden sisähuoltovaatimukset alhaisemmilla raaka-ainekustannuksilla.

4.2 Etusija 3003 väripinnoitetulle alumiininauhalle

3003 on pakollinen kaikissa ulkokäyttöskenaarioissa, mukaan lukien rakennusten katto, ulkoseinien reunapäällysteet, ulkomainonnan alumiininauhat ja LVI-ulkokanavapäällysteet. Se mukautuu sadevesieroosioon, suolasumuun ja kevyen teollisuuden savukaasujen korroosioon. Korkean säänkestävän PVDF-pinnoitteen ansiosta 3003-pinnoitetut nauhat voivat säilyttää ruostettoman suorituskyvyn yli 30 vuotta, kun taas 1060 voi taata vain 18 vuotta saman pinnoitteen alla.

5. Johtopäätös

Kvantitatiivisesti 3003-väripinnoitetun alumiininauhan ruosteenkestävyysetu vaihtelee käyttöympäristön mukaan: 48 % pidempi käyttöikä kuivassa sisämaassa ja lähes 100 % parempi rannikko- ja kevyen teollisuuden syövyttävissä ympäristöissä. Ydinsyy on substraattielektrodipotentiaalin mangaanin homogenisoinnissa ja optimoidussa konversiokalvon tarttumisessa. On huomattava, että etu johtuu alustan metallurgiasta pikemminkin kuin pinnoiteeroista. Tasainen pinnoite ei voi kattaa luontaista korroosionestorakoa 1060 puhtaan alumiinin ja 3003 alumiini-mangaani-seoksen välillä. Käyttäjien tulee tasapainottaa materiaalikustannukset ja ympäristön korroosioriskit kohdennetun alustan valinnassa.