3003 カラーコーティングされたアルミニウム ストリップの防錆性は 1060 のそれよりどれくらい優れていますか?

抽象的な

1060 および 3003 アルミニウム ストリップは、建築装飾、HVAC、および屋外防水産業におけるカラーコーティングされたアルミニウム処理に最も広く使用されている 2 つの基材です。どちらも、前処理の化成皮膜、エポキシプライマー、ポリエステル/PVDFトップコートを含む同一の有機コーティングシステムを採用していますが、基材の冶金学的違いにより、長期的な防錆性と皮膜下耐食性に明らかな差が生じます。この記事では、材料組成分析、標準化された塩水噴霧試験データ、現場環境検証を通じて防錆ギャップを定量化し、2 つのコーティングされたストリップに適用できるシナリオを明確にします。

1. 基本的な基板組成の違い

1.1 化学成分パラメータ

1060 は、アルミニウム純度 99.6% 以上の 1000 シリーズ純アルミニウムに属し、意図的な合金元素を含まず、微量の鉄とシリコン不純物のみを含みます。その内部粒子構造は単相アルミニウム固溶体であり、空気にさらされると緩い多孔質の天然アルミナ不動態膜を形成します。対照的に、3003 は、コア合金元素として 1.0% ～ 1.5% のマンガンを添加した Al-Mn 鍛造合金です。マンガンは基材内の内部鉄不純物と反応して、安定した Al6(Mn,Fe) 金属間化合物粒子を形成します。

これらの粒子は、純粋なアルミニウム中の鉄の偏析によって引き起こされる局所的なガルバニックセルを除去します。カラーコーティングのない裸の基板の場合、標準化されたテストでは、3003 裸のアルミニウムは 1060 裸のアルミニウムよりも 35% 高い大気耐食性を備えていることが示されています。カラーコーティングされた製品の場合、コーティングの微小欠陥が発生すると、この基材の利点により、基材の腐食拡散が直接抑制されます。

1.2 基板表面パッシベーションの適合性

プレコーティングクロメートフリー化成前処理プロセス中、3003 の均一な粒子構造により 200 ～ 300nm の化成皮膜の連続堆積が促進されます。 3003 の化成皮膜の接着強度は 1060 より 12% 高くなります。1060 純アルミニウムは圧延保管中に酸化皮膜の厚さが不均一になる傾向があり、これによりプライマーと基材の接着が部分的に不十分になります。接着力の低下は、コーティングされたアルミニウム ストリップのエッジの泡立ちやフィルム下の錆の主な原因となります。

2. 塩水噴霧試験による耐錆性ギャップの定量化

すべてのテストサンプルは、統一された工業用コーティング仕様を採用しました: 5μm エポキシプライマー + 20μm ポリエステルトップコート、同一のクロムフリー前処理、H14 冷間圧延焼戻し、およびストリップ厚さ 0.8mm。テストは ASTM B117 中性塩水噴霧規格および ISO 16701 湿潤交互腐食規格に従って行われました。

2.1 中性塩水噴霧試験結果（屋内マイルド環境）

4200 時間の連続中性塩水噴霧試験後: 1060 カラーでコーティングされたアルミニウム ストリップには、2900 時間以内に点状の錆が点在して現れ、錆の拡散半径はコーティングの傷の周囲で 0.6 mm に拡大しました。 3003 の対応物は、4200 時間後でも、トップコートのわずかな白化のみが発生し、基板の錆は発生しませんでした。内陸都市部などの穏やかな大気環境では、3003 コーティングされたストリップの有効防錆耐用年数は 1060 と比較して 48% 延長されます。

2.2 交互の湿った塩水噴霧の結果 (海岸/産業環境)

高塩分および硫黄を含む工業用大気シミュレーション テストでは、性能の差が大幅に拡大しました。交互腐食サイクルを 1800 時間繰り返した後、1060 個のコーティングされたストリップは、刃先から 3mm 以内でコーティングの剥離を伴う連続的な皮膜下の腐食を受けました。 3003 コーティングされたストリップには、剥離や基材の錆はなく、エッジの酸化変色のみがありました。海岸や軽工業の腐食環境では、3003 の防錆性は 1060 カラーコーティングされたアルミニウム ストリップのほぼ 2 倍です。

3. 被覆ストリップの故障メカニズムの違い

3.1 膜下腐食の進行

傷によってコーティング層全体が破壊されると、水蒸気と塩化物イオンが基材表面に浸透します。 1060 純アルミニウムでは、鉄不純物の偏析点とアルミニウム母材の間で微小ガルバニック腐食が急速に発生し、コーティングと基材の界面に沿って横方向に錆が広がります。湿潤条件下では散布速度は月間0.21mmに達します。 3003 の場合、マンガン合金化により基板表面全体の電極電位が均一化され、微小ガルバニック腐食が排除されます。横方向の錆の広がり速度は月あたり0.07mmに低下し、クリーピング腐食を効果的に抑制します。

3.2 曲げ後の防錆性能

カラーコーティングされたアルミニウム ストリップは、現場での設置のために曲げられることがよくあります。曲げ変形によりコーティング内部に微小な亀裂が発生します。 1060 は降伏強度が低く、曲げ応力により不規則なコーティングの微小亀裂が発生します。腐食媒体は密な亀裂を容易に通過します。 3003 は、同じ焼き戻し下で 1060 よりも降伏強度が 30% 高く、曲げ時のコーティング亀裂の拡大が制限されます。現場での追跡により、屋外暴露下で曲げた 1060 コーティング ストリップは、曲げた 3003 ストリップよりも 2.2 年早く表面錆が発生することが示されています。

4. シナリオに基づく選定ガイドライン

4.1 1060 カラーコーティングされたアルミニウム ストリップの優先順位

1060 は、湿度が低く腐食性ガスのない乾燥した内陸屋内環境でのみコスト上の利点を維持します。延性は 3003 より 8% 高く、深絞り装飾アルミニウム ストリップや屋外露出要件のない屋内天井パネルに適しています。その防錆性は、より低い原材料コストで 15 年間の屋内使用の需要を完全に満たします。

4.2 3003 カラーコーティングされたアルミニウム ストリップの優先順位

3003 は、建物の屋根、外壁エッジ ラッピング、屋外広告用アルミニウム ストリップ、HVAC 屋外ダクト ラッピングなど、すべての屋外用途シナリオに必須です。雨水浸食、塩霧、軽度の工業用煙道ガス腐食に適応します。 PVDF 高耐候性コーティングのマッチングにより、3003 コーティングされたストリップは 30 年以上無錆性能を維持できますが、1060 は同じコーティングの下で​​ 18 年間しか保証できません。

5. 結論

量的には、3003 カラーコーティングされたアルミニウム ストリップの防錆性の利点は使用環境によって異なります。乾燥した内陸大気環境では耐用年数が 48% 長くなり、沿岸および軽工業の腐食環境ではほぼ 100% 改善されます。その主な理由は、マンガンによる基板電極電位の均一化と変換膜の密着性の最適化にあります。この利点は、コーティングの違いではなく、基材の冶金に由来することに注意してください。均一なコーティングでは、1060 純アルミニウムと 3003 アルミニウム - マンガン合金の間に固有の耐食性のギャップを埋めることはできません。ユーザーは、対象となる基材を選択する際に、材料コストと環境腐食リスクのバランスを考慮する必要があります。